विभिन्न परत सिलिकेट क्ले के निर्माण के लिए सामान्य स्थितियां (General conditions for the formation of the various layer silicate clays)
सिलिकेट क्ले (silicate clays) दो अलग-अलग प्रक्रियाओं (two distinct processes) द्वारा खनिजों की एक विस्तृत विविधता के अपक्षय (weathering of a wide variety of minerals) से विकसित होते हैं:
चट्टानों और पानी का संपर्क (contact of rocks and water) क्ले (clays) पैदा करता है, या तो पृथ्वी की सतह पर या उसके पास (either at or near the surface of the earth) (वेलडे, 1995 से / from Velde, 1995)।
चट्टान (Rock) + पानी (Water) → क्ले (Clay)
$\text{CO}_2$ गैस पानी में घुल (dissolve) सकती है और कार्बोनिक एसिड (carbonic acid) बना सकती है, जो हाइड्रोजन आयन ($\text{H}^+$) और बाइकार्बोनेट आयन (bicarbonate ions) बन जाएगी, और पानी को थोड़ा अम्लीय (slightly acidic) बना देगी।
$\text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{H}^+ + \text{HCO}_3^-$
अम्लीय पानी (acidic water) चट्टान की सतहों (rock surfaces) के साथ प्रतिक्रिया (react) करेगा और फेल्डस्पार (feldspar) से $K$ आयन और सिलिका को भंग (dissolve) कर देगा। अंत में (Finally), फेल्डस्पार को काओलिनाइट (kaolinite) में बदल दिया जाता है।
फेल्डस्पार (Feldspar) + हाइड्रोजन आयन (hydrogen ions) + पानी (water) → क्ले (काओलिनाइट / kaolinite) + धनायन (cations), घुलित सिलिका (dissolved silica)
$2\text{KAlSi}_3\text{O}_8 + 2\text{H}^+ + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Al}_2\text{Si}_2\text{O}_5(\text{OH})_4 + 2\text{K}^+ + 4\text{SiO}_2$
महीन दाने वाले अभ्रक (Fine grained micas) और मैग्नीशियम युक्त क्लोराइट (magnesium rich chlorites) सिलिकेट्स (silicates) के पहले के अपक्षय चरणों (earlier weathering stages) और काओलिनाइट (kaolinite) और अंततः लोहे और एल्यूमीनियम ऑक्साइड (iron and aluminum oxides) सबसे उन्नत चरणों (most advanced stages) का प्रतिनिधित्व (represent) करते हैं।
चित्र (Figure): विभिन्न परत सिलिकेट क्ले (various layer silicate clays) और लोहे और एल्यूमीनियम के आक्साइड (oxides of iron and aluminum) के निर्माण (formation) के लिए सामान्य स्थितियां (General conditions)।
महीन दाने वाले अभ्रक (Fine-grained micas), क्लोराइट (chlorite), और वर्मीक्यूलाइट (vermiculite) प्राथमिक एल्युमिनोसिलिकेट खनिजों (primary aluminosilicate minerals) के हल्के अपक्षय (mild weathering) के माध्यम से बनते हैं, जबकि काओलिनाइट (kaolinite) और लोहे और एल्यूमीनियम के आक्साइड (oxides of iron and aluminum) बहुत अधिक तीव्र अपक्षय (much more intense weathering) के उत्पाद (products) हैं।
मध्यवर्ती अपक्षय तीव्रता (intermediate weathering intensity) की स्थितियां स्मेक्टाइट (smectite) के निर्माण (formation) को प्रोत्साहित (encourage) करती हैं। प्रत्येक मामले में (In each case), सिलिकेट क्ले की उत्पत्ति (silicate clay genesis) $K$, $Na$, $Ca$, और $Mg$ जैसे तत्वों (elements) के घोल (solution) में हटाने (removal) के साथ होती है।
विभिन्न परत सिलिकेट क्ले के निर्माण के लिए सामान्य स्थितियां (General conditions for the formation of the various layer silicate clays)
इन महत्वपूर्ण सिलिकेट क्ले (important silicate clays) को उनके पत्ते जैसे (leaf-like) या प्लेट जैसी संरचना (plate like structure) के कारण फाइलोसिलिकेट्स (phyllosilicates - फाइलोन / Phyllon - पत्ता / leaf) के रूप में भी जाना जाता है।
ये दो प्रकार की क्षैतिज चादरों (two kinds of horizontal sheets) से बने होते हैं। एक सिलिकॉन (silicon) द्वारा और दूसरा एल्यूमीनियम और/या मैग्नीशियम (aluminum and/or magnesium) द्वारा हावी (dominated) है।
सिलिका टेट्राहेड्रॉन (Silica tetrahedron): सिलिका-वर्चस्व वाली शीट (silica-dominated sheet) के लिए मूल निर्माण खंड (basic building block) एक इकाई (unit) है जो चार ऑक्सीजन परमाणुओं (four oxygen atoms) से घिरे (surrounded by) एक सिलिकॉन परमाणु (one silicon atom) से बनी (composed) है। इसके चार-तरफा विन्यास (four-sided configuration) के कारण इसे सिलिका टेट्राहेड्रॉन (silica tetrahedron) कहा जाता है। साझा ऑक्सीजन आयनों (shared oxygen anions) द्वारा क्षैतिज रूप से (horizontally) एक साथ बंधे (tied together) इन सिलिका टेट्राहेड्रा की एक इंटरलॉकिंग सरणी (interlocking array) या एक श्रृंखला (series) एक चतुष्फलकीय शीट (tetrahedral sheet) देती है।
सिलिका टेट्राहेड्रॉन (Silica tetrahedron)
एल्यूमिना ऑक्टाहेड्रॉन (Alumina octahedron): एल्युमिनियम और/या मैग्नीशियम आयन (Aluminium and/or magnesium ions) छह ऑक्सीजन परमाणुओं या हाइड्रॉक्सिल समूह (six oxygen atoms or hydroxyl group) से घिरे (surrounded by) प्रमुख धनायन (key cations) हैं जो आठ तरफा भवन खंड (eight sided building block) देते हैं जिसे ऑक्टाहेड्रॉन (octahedron) कहा जाता है। क्षैतिज रूप से (horizontally) एक साथ जुड़े (linked together) कई ऑक्टाहेड्रा ऑक्टाहेड्रल शीट (octahedral sheet) बनाते (comprise) हैं।
एल्यूमिना ऑक्टाहेड्रॉन (Alumina octahedron)
एक एल्यूमीनियम-वर्चस्व वाली शीट (aluminum-dominated sheet) को डि-ऑक्टाहेड्रल शीट (di-octahedral sheet) के रूप में जाना जाता है, जबकि मैग्नीशियम (magnesium) द्वारा हावी एक को त्रि-ऑक्टाहेड्रल शीट (tri-octahedral sheet) कहा जाता है। अंतर (distinction) इस तथ्य के कारण है (due to the fact) कि एक डाय-ऑक्टाहेड्रल शीट (di-octahedral sheet) में दो एल्यूमीनियम आयन (two aluminum ions) आसपास के ऑक्सीजन और हाइड्रॉक्सिल (surrounding oxygen and hydroxyls) से उसी नकारात्मक चार्ज (same negative charge) को संतुष्ट (satisfy) करते हैं जैसे त्रि-ऑक्टाहेड्रल शीट (tri-octahedral sheet) में तीन मैग्नीशियम आयन (three magnesium ions)।
टेट्राहेड्रल और ऑक्टाहेड्रल शीट (tetrahedral and octahedral sheets) सिलिकेट क्ले (silicate clays) की मौलिक संरचनात्मक इकाइयाँ (fundamental structural units) हैं। ये चादरें (sheets) क्रिस्टल के भीतर (within the crystals) साझा ऑक्सीजन परमाणुओं (shared oxygen atoms) द्वारा विभिन्न परतों (different layers) में एक साथ बंधी (bound together) होती हैं। इन परतों में चादरों की विशिष्ट प्रकृति और संयोजन (specific nature and combination of sheets) एक प्रकार की क्ले से दूसरी में भिन्न (vary from one type of clay to another) होते हैं और प्रत्येक क्ले (each clay) के भौतिक और रासायनिक गुणों (physical and chemical properties) को नियंत्रित (control) करते हैं।
टेट्राहेड्रल और ऑक्टाहेड्रल शीट (Tetrahedral & Octahedral Sheets)
सिलिकेट क्ले के निर्माण खंड और संरचनात्मक घटक (The building blocks and structural components of silicate clays)
क्रिस्टल इकाइयों (crystal units) या परतों (layers) में मौजूद टेट्राहेड्रल (सिलिका) और ऑक्टाहेड्रल (एल्यूमिना-मैग्नेशिया) शीटों (tetrahedral (silica) and octahedral (alumina-magnesia) sheets) की संख्या और व्यवस्था (number and arrangement) के आधार पर, सिलिकेट क्ले को तीन अलग-अलग समूहों (three different groups) में वर्गीकृत किया गया है:
टेट्राहेड्रल और ऑक्टाहेड्रल शीट के मूल निर्माण खंड (basic building blocks) सिलिका टेट्राहेड्रॉन (silica tetrahedron) और एल्यूमीनियम ऑक्टाहेड्रॉन (aluminum octahedran) हैं।
$\text{Si}^{4+}$ धनायन (cation) ऑक्सीजन के साथ चार गुना और टेट्राहेड्रल समन्वय (fourfold and tetrahedral coordination) में होता है जबकि $\text{Al}^{3+}$ आमतौर पर छह गुना या ऑक्टाहेड्रल समन्वय (six fold or octahedral coordination) में पाया जाता है।
परत सिलिकेट खनिजों (Layer silicate minerals) को कभी-कभी धनायनों द्वारा कब्जा किए गए कुछ पदों (certain positions occupied by cations) की संख्या के आधार पर परिभाषित किया जाता है। जब ऑक्टाहेड्रल पदों का दो-तिहाई (two-thirds of the octahedral positions) हिस्सा भरा होता है (occupied), तो खनिज को डायऑक्टाहेड्रल (dioctahedral) कहा जाता है; जब सभी 3 पदों (all 3 positions) पर कब्जा कर लिया जाता है तो इसे ट्राइऑक्टाहेड्रल (trioctahedral) कहा जाता है।
1:1-प्रकार के खनिजों (1:1-type minerals) की परतें (layers) एक टेट्राहेड्रल (सिलिका) शीट (one tetrahedral / silica sheet) के साथ एक ऑक्टाहेड्रल (एल्यूमिना) शीट (one octahedral / alumina sheet) से बनी (made up of) होती हैं।
मिट्टी में (In soils), काओलिनाइट समूह (kaolinite group) सबसे प्रमुख (most prominent) 1:1 क्ले खनिज है, जिसमें काओलिनाइट (kaolinite), हेलोसाइट (hallosite), नेक्राइट (nacrite) और डिकाइट (dickite) शामिल हैं।
एक काओलिनाइट क्रिस्टल (kaolinite crystal) की एक परत (layer) में टेट्राहेड्रल और ऑक्टाहेड्रल शीट ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा कसकर (tightly by oxygen atoms) एक साथ रखे (held together) जाते हैं, जो सिलिकॉन और एल्यूमीनियम धनायनों (silicon and aluminum cations) द्वारा उनकी संबंधित शीटों (respective sheets) में परस्पर साझा (mutually shared) किए जाते हैं।
ये परतें (layers), बदले में (in turn), हाइड्रोजन बॉन्डिंग (hydrogen bonding) द्वारा एक साथ रखी जाती हैं। नतीजतन (Consequently), संरचना तय (fixed) हो जाती है और क्ले को गीला करने पर (when the clay is wetted) परतों के बीच आमतौर पर कोई विस्तार नहीं (no expansion ordinarily occurs) होता है।
काओलिनाइट संरचना (Kaolinite Structure)
धनायन और पानी (Cations and water) 1:1 प्रकार के खनिज कण (mineral particle) की संरचनात्मक परतों (structural layers) के बीच प्रवेश (enter) नहीं करते हैं। काओलिनाइट की प्रभावी सतह (effective surface of kaolinite) इसके बाहरी चेहरों (outer faces) या इसके बाहरी सतह क्षेत्र (external surface area) तक ही सीमित (restricted) है।
साथ ही, इस 1:1 प्रकार के खनिज में थोड़ा आइसोमॉर्फस प्रतिस्थापन (little isomorphous substitution) है। कम सतह क्षेत्र (low surface area) और थोड़ा आइसोमॉर्फस प्रतिस्थापन (little isomorphous substitution) के कारण धनायनों को सोखने की क्षमता (capacity to adsorb cations) भी कम (low) होती है।
काओलिनाइट क्रिस्टल (Kaolinite crystals) आमतौर पर आकार में हेक्सागोनल (hexagonal in shape) होते हैं। अन्य क्ले कणों (other clay particles) की तुलना में (In comparison with), वे आकार में बड़े (large in size) होते हैं। उनकी संरचनात्मक परतों (structural layers) के बीच मजबूत बंधन (strong binding) के कारण, काओलिनाइट कण (kaolinite particles) आसानी से अत्यंत पतली प्लेटों (extremely thin plates) में नहीं टूटते (not readily broken down) हैं। काओलिनाइट बहुत कम प्लास्टिसिटी (बहुत कम ढालने की क्षमता / very little plasticity), सामंजस्य (cohesion), संकोचन (shrinkage), और सूजन (swelling) प्रदर्शित (exhibits) करता है।
इन खनिजों की क्रिस्टल इकाइयाँ (परतें) (crystal units / layers) दो टेट्राहेड्रल शीट (two tetrahedral sheets) के बीच सैंडविच (sandwiched) एक ऑक्टाहेड्रल शीट (octahedral sheet) द्वारा विशेषता (characterized) हैं। तीन सामान्य समूहों (Three general groups) में यह मूल क्रिस्टल संरचना (basic crystal structure) है।
विस्तार खनिज (Expanding Minerals): खनिजों का स्मेक्टाइट समूह (smectite group of minerals) उनके इंटरलेयर विस्तार (interlayer expansion) और गीला होने पर सूजन (swelling when wetted) के लिए जाना जाता है। पानी इंटरलेयर स्पेस (interlayer space) में प्रवेश करता है और परतों को अलग (forces the layers apart) कर देता है।
मोंटमोरिलोनाइट (Montmorillonite) मिट्टी में इस समूह का सबसे प्रमुख सदस्य (most prominent member) है। बेइडेलाइट (Beidellite), नॉन्ट्रोनाइट (nontronite), और सैपोनाइट (saponite) भी मिट्टी में पाए जाते हैं।
मोंटमोरिलोनाइट (Montmorillonite)
स्मेक्टाइट के फ्लेक जैसे क्रिस्टल (flake-like crystals of smectite - उदा., मोंटमोरिलोनाइट / e.g., Montmorillonite) एक विस्तारित जाली 2:1 प्रकार (expanding lattice 2:1 type) के क्ले खनिज (clay mineral) से बने (composed) होते हैं। प्रत्येक परत (Each layer) दो टेट्राहेड्रल (सिलिका) शीट (two tetrahedral / silica sheets) के बीच सैंडविच (sandwiched) एक ऑक्टाहेड्रल शीट (octahedral sheet) से बनी (made up of) होती है।
एक इकाई (one unit) की निचली टेट्राहेड्रल शीट (bottom tetrahedral sheet) और दूसरी इकाई की शीर्ष टेट्राहेड्रल शीट (top tetrahedral sheet) में ऑक्सीजन परमाणुओं (oxygen atoms) के बीच बहुत कम आकर्षण (little attraction) होता है। यह परतों के बीच (between layers) एक तैयार और परिवर्तनशील स्थान (ready and variable space) की अनुमति (permits) देता है, जिस पर पानी और विनिमेय धनायनों (water and exchangeable cations) का कब्जा होता है।
यह आंतरिक सतह (internal surface) क्ले क्रिस्टल (clay crystal) की बाहरी सतह (external surface) से अधिक (exceeds) है। मोंटमोरिलोनाइट (montmorillonite) में, मैग्नीशियम (magnesium) ऑक्टाहेड्रल शीट (octahedral sheet) के कुछ स्थानों (some sites) पर एल्यूमीनियम की जगह (replaces aluminum) लेता है। इसी तरह (Likewise), टेट्राहेड्रल शीट (tetrahedral sheet) में कुछ सिलिकॉन परमाणुओं (some silicon atoms) को एल्यूमीनियम (aluminum) द्वारा प्रतिस्थापित (replaced) किया जा सकता है। ये प्रतिस्थापन (substitutions) एक नकारात्मक चार्ज (negative charge) को जन्म (give rise) देते हैं।
ये खनिज (minerals) उच्च धनायन विनिमय क्षमता (high cation exchange capacity), सूजन (swelling) और संकोचन (shrinkage) गुण दिखाते हैं। सूखने पर स्मेक्टाइट बहुल मिट्टी (smectite dominated soils - उदा., वर्टिसोल / e.g., Vertisols) में आमतौर पर चौड़ी दरारें (Wide cracks) बनती हैं। सूखे समुच्चय या ढेले (dry aggregates or clods) बहुत कठोर (very hard) होते हैं, जिससे ऐसी मिट्टी (such soils) को जोतना मुश्किल (difficult to till) हो जाता है।
वर्मीक्यूलाइट (Vermiculites) भी 2:1 प्रकार के खनिज (2:1 type minerals) हैं जिसमें एक ऑक्टाहेड्रल शीट (octahedral sheet) दो टेट्राहेड्रल शीट (two tetrahedral sheets) के बीच होती है। अधिकांश मिट्टी के वर्मीक्यूलाइट्स (most soils vermiculites) में, ऑक्टाहेड्रल शीट एल्यूमीनियम का प्रभुत्व (aluminum dominated - डाय-ऑक्टाहेड्रल / di-octahedral) होती है, हालांकि मैग्नीशियम हावी (magnesium dominated - त्रि-ऑक्टाहेड्रल / tri-octahedral) वर्मीक्यूलाइट्स भी मौजूद (present) होते हैं।
अधिकांश वर्मीक्यूलाइट (most vermiculite) की टेट्राहेड्रल शीट (tetrahedral sheet) में, एल्यूमीनियम (aluminum) को अधिकांश स्थानों (most of the sites) पर सिलिकॉन (silicon) द्वारा प्रतिस्थापित (substituted) किया जाता है। यह इन खनिजों से जुड़े अधिकांश उच्च शुद्ध नकारात्मक चार्ज (very high net negative charge) के लिए जिम्मेदार (accounts) है।
पानी के अणु (Water molecules), मैग्नीशियम और अन्य आयनों (magnesium and other ions) के साथ, वर्मीक्यूलाइट्स (vermiculites) के इंटरलेयर स्पेस (interlayer space) में दृढ़ता से सोख (strongly adsorbed) लिए जाते हैं। वे मुख्य रूप से (primarily) उन्हें अलग करने के बजाय (rather than as wedges driving them apart) इकाइयों को एक साथ पकड़ने वाले पुलों (bridges holding the units together) के रूप में कार्य (act) करते हैं।
इसलिए, सूजन की डिग्री (degree of swelling) स्मेक्टाइट (smectite) की तुलना में वर्मीक्यूलाइट्स के लिए काफी कम (considerable less) है। इस कारण से (For this reason), वर्मीक्यूलाइट्स को सीमित विस्तार वाले क्ले खनिज (limited expansion clay minerals) माना जाता है, जो काओलिनाइट (kaolinite) से अधिक (more) फैलता है लेकिन स्मेक्टाइट (smectite) से बहुत कम (much less)।
टेट्राहेड्रल शीट (tetrahedral sheet) में बहुत अधिक नकारात्मक चार्ज (very high negative charge) के कारण वर्मीक्यूलाइट (vermiculite) की धनायन विनिमय क्षमता (cation exchange capacity - CEC) मोंटमोरिलोनाइट और अन्य स्मेक्टाइट (montmorillonite and other smectite) सहित अन्य सभी सिलिकेट क्ले (all other silicate clays) से अधिक (higher) है। वर्मीक्यूलाइट क्रिस्टल (Vermiculite crystals) स्मेक्टाइट के क्रिस्टल (those of the smectite) से बड़े (larger) होते हैं लेकिन काओलिनाइट (kaolinite) के क्रिस्टल से बहुत छोटे (much smaller) होते हैं।
वर्मीक्यूलाइट की संरचना (Structure of vermiculite)
इलिट की संरचना (Structure of illite)
2:1 गैर-विस्तार खनिज (2:1 Non-expanding minerals): इस समूह (group) में मीका (Micas) प्रकार के खनिज (type minerals) हैं। (उदा. / e.g.) मस्कोवाइट और बायोटाइट (Muscovite and biotite)।
इन अभ्रकों (these micas) के संरचना में समान अपक्षय खनिज (Weathered minerals similar in structure) मिट्टी के क्ले अंश (clay fraction of soils) में पाए जाते हैं। इन्हें महीन दाने वाला अभ्रक (fine-grained micas) कहा जाता है।
स्मेक्टाइट (smectite) की तरह, महीन दाने वाले अभ्रक (fine-grained micas) में 2:1 प्रकार का क्रिस्टल (2:1 type crystal) होता है। हालांकि (However), कण स्मेक्टाइट के कणों से बहुत बड़े (much larger) होते हैं। साथ ही, चार्ज का प्रमुख स्रोत (major source of charge) टेट्राहेड्रल शीट (tetrahedral sheet) में है जहां एल्यूमीनियम परमाणु (aluminum atoms) सिलिकॉन साइटों के लगभग 20% (about 20% of the silicon sites) पर कब्जा करते हैं।
इसके परिणामस्वरूप (result) टेट्राहेड्रल शीट (tetrahedral sheet) में एक शुद्ध नकारात्मक चार्ज (net negative charge) होता है और चार्ज वर्मीक्यूलाइट्स (vermiculites) में पाए जाने वाले चार्ज से अधिक (higher) होता है। इस चार्ज को संतुष्ट (satisfy) करने के लिए, पोटेशियम आयन (potassium ions) इंटरलेयर स्पेस (interlayer space) में दृढ़ता से आकर्षित (strongly attracted) होते हैं और बस आसन्न टेट्राहेड्रल शीट (adjoining tetrahedral sheets) में रिक्त स्थान में फिट (fit into spaces) होने के लिए सही आकार (right size) के होते हैं।
पोटेशियम इस प्रकार एक बाध्यकारी एजेंट (binding agent) के रूप में कार्य (acts) करता है, जो क्रिस्टल के विस्तार को रोकता (preventing expansion) है। इसलिए, महीन दाने वाले अभ्रक (fine-grained micas) काफी गैर-विस्तार (quite non-expanding) वाले होते हैं।
जलयोजन (hydration), धनायन सोखना (cation adsorption), सूजन (swelling), संकोचन (shrinkage) और प्लास्टिसिटी (plasticity) जैसे गुण (properties) स्मेक्टाइट (smectite) की तुलना में महीन दाने वाले अभ्रक (fine grained micas) में कम तीव्र (less intense) होते हैं लेकिन स्मेक्टाइट या वर्मीक्यूलाइट (smectite or vermiculite) की इंटरस्ट्रेटिफाइड परतों (interstratified layers) की उपस्थिति (presence) के कारण काओलिनाइट (kaolinite) से अधिक होते हैं।
महीन दाने वाले अभ्रक क्रिस्टल (Fine grained mica crystals) स्मेक्टाइट और काओलिनाइट (smectite and kaolinite) के बीच आकार में मध्यवर्ती (intermediate in size) होते हैं। उनका विशिष्ट सतह क्षेत्र (specific surface area) 70 से 100 $\text{m}^2\text{ g}^{-1}$ तक भिन्न (varies) होता है, जो स्मेक्टाइट (smectite) के लिए लगभग एक आठवां (about one eighth) हिस्सा है।
2:1:1 प्रकार के खनिज (2:1:1 Type Minerals): यह सिलिकेट समूह (silicate group) क्लोराइट्स (chlorites) द्वारा दर्शाया (represented) गया है। क्लोराइट मूल रूप से (basically) लोहे मैग्नीशियम सिलिकेट (iron magnesium silicates) हैं जिनमें कुछ एल्यूमीनियम मौजूद (some aluminum present) हैं।
एक विशिष्ट क्लोराइट क्ले क्रिस्टल (typical chlorite clay crystal) में, 2:1 परतें (2:1 layers), जैसे वर्मीक्यूलाइट्स (vermiculites) में, एक मैग्नीशियम-वर्चस्व वाली त्रि-ऑक्टाहेड्रल शीट (magnesium dominated tri-octahedral sheet) के साथ वैकल्पिक (alternate) होती हैं, जो 2:1:1 का अनुपात (2:1:1 ratio) देती है। मैग्नीशियम (Magnesium) क्लोराइट्स की 2:1 परत (2:1 layer of chlorites) में त्रि-ऑक्टाहेड्रल शीट (tri-octahedral sheet) पर भी हावी (dominates) है।
इस प्रकार (Thus), क्रिस्टल इकाई (crystal unit) में दो सिलिका टेट्राहेड्रल शीट (two silica tetrahedral sheets) और दो मैग्नीशियम-वर्चस्व वाली त्रि-ऑक्टाहेड्रल शीट (two magnesium-dominated tri-octahedral sheets) होती हैं जो 2:1:1 या 2:2 प्रकार की संरचना (2:1:1 or 2:2 type structure) शब्द को जन्म देती हैं।
क्लोराइट्स का नकारात्मक चार्ज (negative charge of chlorites) लगभग महीन दाने वाले अभ्रक (fine grained mica) के समान (same) है और स्मेक्टाइट या वर्मीक्यूलाइट्स (smectite or vermiculites) से कम (less) है। ठीक अभ्रक (fine micas) की तरह, क्लोराइट्स को एक क्रिस्टल (single crystal) में वर्मीक्यूलाइट्स या स्मेक्टाइट्स (vermiculites or smectites) के साथ इंटरस्ट्रेटिफाइड (interstratified) किया जा सकता है। क्लोराइट्स (chlorites) के लिए कण आकार और सतह क्षेत्र (Particle size and surface area) भी लगभग महीन दाने वाले अभ्रक (fine grained micas) के समान (same) है। क्लोराइट क्रिस्टल इकाइयों (chlorite crystal units) के बीच पानी का सोखना नहीं (no water adsorption) होता है, जो इस खनिज की गैर-विस्तार प्रकृति (non expanding nature) के लिए जिम्मेदार (accounts) है।
मिश्रित और इंटरस्ट्रेटिफाइड परतें (Mixed and interstratified layers): क्ले खनिजों के विशिष्ट समूह (Specific groups of clay minerals) एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से (independently of one another) नहीं होते हैं। किसी दी गई मिट्टी (given soil) में, अंतरंग मिश्रण (intimate mixture) में कई क्ले खनिजों (several clay minerals) को ढूंढना आम (common) है।
इसके अलावा (Furthermore), कुछ खनिज कोलाइड्स (mineral colloids) में गुण और संरचना (properties and composition) वर्णित (described) अच्छी तरह से परिभाषित खनिजों (well defined minerals) में से किसी दो के बीच मध्यवर्ती (intermediate) होते हैं। ऐसे खनिजों को मिश्रित परत (mixed layer) या इंटरस्ट्रेटिफाइड (interstratified) कहा जाता है क्योंकि दिए गए क्रिस्टल के भीतर (within a given crystal) व्यक्तिगत परतें (individual layers) एक से अधिक प्रकार (more than one type) की हो सकती हैं।
मिश्रित परत खनिजों (mixed layer minerals) का वर्णन (describe) करने के लिए "क्लोराइट-वर्मीक्यूलाइट" ("chlorite-vermiculite") और "मीका - स्मेक्टाइट" ("mica - smectite") जैसे शब्दों का उपयोग किया जाता है। कुछ मिट्टी में (In some soils), वे मोंटमोरिलोनाइट (montmorillonite) जैसे एकल संरचित खनिजों (single structured minerals) की तुलना में अधिक आम (more common) हैं।
वर्षा (rainfall) द्वारा व्यापक लीचिंग (extensive leaching) और आर्द्र गर्म जलवायु (humid warm climates) में खनिजों के लंबे समय तक गहन अपक्षय (long time intensive weathering of minerals) की शर्तों (conditions) के तहत, प्राथमिक खनिजों (primary minerals) में अधिकांश सिलिका और एल्यूमिना (most of the silica and alumina) घुल (dissolved) जाते हैं और धीरे-धीरे दूर हो जाते हैं (slowly leached away)।
अवशिष्ट सामग्री (remnant materials), जिनकी घुलनशीलता कम (lower solubility) होती है, सेसक्विऑक्साइड (sesquioxides) कहलाते हैं। सेसक्विऑक्साइड (Sesquioxides - धातु आक्साइड / metal oxides) एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड (aluminum hydroxide - $\text{Al}(\text{OH})_3$), और लौह ऑक्साइड (iron oxide - $\text{Fe}_2\text{O}_3$), या लौह हाइड्रॉक्साइड (iron hydroxide - $\text{Fe}(\text{OH})_3$) के मिश्रण (mixtures) हैं।
लैटिन शब्द (Latin word) सेसक्वि (sesqui) का अर्थ है एक और एक-आधा गुना (one and one-half times), जिसका अर्थ है $Al$ और $Fe$ की तुलना में डेढ़ गुना अधिक ऑक्सीजन (one and one-half times more oxygen)। ये क्ले अनाकार (amorphous) से क्रिस्टलीय (crystalline) तक ग्रेड (grade) कर सकते हैं। मिट्टी में आम (common in soils) लोहे और एल्यूमीनियम ऑक्साइड (iron and aluminum oxides) के उदाहरण (Examples) गिब्साइट (gibbsite - $\text{Al}_2\text{O}_3\cdot 3\text{H}_2\text{O}$) और जियोथाइट (geothite - $\text{Fe}_2\text{O}_3\cdot \text{H}_2\text{O}$) हैं।
परत सिलिकेट्स (layer silicates) के बारे में इन क्ले (these clays) के बारे में कम ज्ञात (Less is known) है। ये क्ले न तो फूलते हैं (do not swell), न ही चिपचिपे (not sticky) होते हैं और इनकी फॉस्फोरस सोखने की क्षमता (high phosphorus adsorption capacity) उच्च (high) होती है।
सेसक्विऑक्साइड क्ले (धातु ऑक्साइड और हाइड्रस ऑक्साइड) (Sesquioxide Clays - Metal Oxides and Hydrous Oxides):
बारीक घटक (finer component) में भी पाया जाता है। ये मिट्टी में तब बनते (form) हैं जब सिलिका (Si) लीचिंग (leaching) से कम (depleted) हो जाता है। गिब्साइट (Gibbsite) सबसे आम (most common) $Al$ ऑक्साइड खनिज (oxide mineral) है और अक्सर उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों (tropical areas) में ऑक्सिसोइल्स (oxisoils) और मुख्य रूप से दक्षिण-पूर्वी यू.एस. (southeastern U.S.) में पाए जाने वाले अल्टिसोल (ultisols) जैसे अत्यधिक अपक्षयित मिट्टी (highly weatherd sois) में पाया जाता है।
सबसे आम (most commn) लौह ऑक्साइड (iron oxides) गोएथाइट (Goetihte - $\text{FeO}(\text{OH})$) और हेमटिट (Hematiite - $\text{Fe}_2\text{O}_3$) हैं। ये अत्यधिक अपक्षयित मिट्टी (highly weathered soils) में भी पाए जाते हैं और कई लाल मिट्टी (many red soils) को अपना रंग (color) देते हैं।
धातु ऑक्साइड (metal oxides) गिब्साइट और गोएथाइट (gibbsite and goethite) पर्यावरण (environment) में बने रहने (persist) की प्रवृत्ति (tend) रखते हैं क्योंकि $Al$ या $Fe$ की तुलना में सिलिका (Si) आसानी से लीच (readily leached) हो जाता है, और घुलनशील कार्बनिक पदार्थ (soluble organic matter) की महत्वपूर्ण मात्रा मौजूद (significant amount present) होती है।
मैंगनीज ऑक्साइड (Manganese oxides) भी मिट्टी में काफी आम (quite common) हैं। एक आवश्यक पौधे पोषक तत्व (essential plant nutrient) होने के अलावा, वे कुछ धातुओं (certain metals) जैसे $\text{As}^{3+}$ और $\text{Cr}^{3+}$ के लिए एक प्राकृतिक ऑक्सीडेंट (nutrural oxidant) हैं। बर्नेसाइट (Birnessite - $\text{MnO}_2$) मिट्टी में पाया जाने वाला सबसे आम (most comon) $Mn$ ऑक्साइड है। धातु ऑक्साइड (metal oxides) पर विकसित अधिकांश चार्ज (Most of the charges developed) पीएच-निर्भर (pH-dependent) होते हैं।
एलोफेन और अन्य अनाकार खनिज (Allophane and other amorphous minerals):
ये सिलिकेट क्ले (silicate clays) सिलिका और एल्यूमिना (silica and alumina) के मिश्रण (mixtures) हैं। वे प्रकृति में अनाकार (amorphous in nature) हैं। ये संरचनात्मक रूप से अव्यवस्थित (structurally disordered) एल्युमिनोसिलिकेट्स (aluminosilicates) हैं। आमतौर पर (Typically), ये क्ले वहां (occur) होते हैं जहां बड़ी मात्रा में अपक्षयित उत्पाद (large amount of weathered products) मौजूद थे (existed)।
वे आम तौर पर ज्वालामुखीय राख सामग्री (volcanic ash materials) से प्राप्त (derived) होते हैं और ज्वालामुखीय मिट्टी (volacnic soils) का एक प्रमुख घटक (major component) बनाते हैं। एलोफेन (Allophane) अक्सर (often) काओलिनाइट समूह (kaolinite group) के क्ले खनिजों के साथ जुड़ा (associated) होता है। इमोगोलाइट (Imogolite) का अनुभवजन्य सूत्र (empirical formula) $\text{SiAl}_4\text{O}_{10}\cdot 5\text{H}_2\text{O}$ है।
इन क्ले (clays) में उच्च आयन विनिमय क्षमता (high anion exchange capacity) या उच्च धनायन विनिमय क्षमता (high cation exchange capacity) भी होती है। उनका लगभग सारा चार्ज (Almost all of their charge) सुलभ हाइड्रॉक्सिल आयनों (accessible hydroxyl ions - $\text{OH}^-$) से आता है, जो एक सकारात्मक आयन (positive ion) को आकर्षित (attract) कर सकता है या जुड़े हुए $\text{H}^+$ को खो (lose) सकता है। इन क्ले में एक परिवर्तनीय चार्ज (variable charge) होता है जो समाधान में $\text{H}^+$ ($\text{H}^+$ in solution - मिट्टी की अम्लता / soil acidity) पर निर्भर (depends) करता है।
कार्बोनेट और सल्फेट खनिज (Carbonate and Sulfate Minerals):
कार्बोनेट और सल्फेट खनिज (carbonate and sulfate minerals) एल्युमिनो-सिलिकेट्स (alumino-silicates) की तुलना में अत्यधिक घुलनशील (highly soluble) हैं और शुष्क और अर्ध शुष्क क्षेत्रों (arid and semi arid regions) में अधिक प्रचलित (more prevalent) हैं। प्रमुख कार्बोनेट खनिज (major carbonate minerals) कैल्साइट (calcite - $\text{CaCO}_3$) और डोलोमाइट (Dolomite - $\text{CaMg}(\text{CO}_3)_2$) हैं। प्रमुख सल्फेट खनिज (major sulfate mineral) जिप्सम (gypsum) है।
| गुण (Property) | मोंटमोरिलोनाइट (Montmorillonite) | इलिट (Illite) | काओलिनाइट (Kaolinite) |
|---|---|---|---|
| संरचना (Structure) | 2:1 जाली (lattice) | 2:1 जाली (lattice) | 1:1 जाली (lattice) |
| $Mg$ या $Fe$ द्वारा ऑक्टाहेड्रल शीट में प्रतिस्थापन (Substitution in octahedral sheet by Mg or Fe) | $Al$ द्वारा टेट्राहेड्रल शीट में प्रतिस्थापन (Substitution in Tetra hedral sheet by Al) | कोई प्रतिस्थापन नहीं (No Substitution) | कोई प्रतिस्थापन नहीं (No Substitution) |
| आकार (Shape) | अनियमित गुच्छे (Irregular flakes) | अनियमित गुच्छे (Irregular flakes) | हेक्सागोनल क्रिस्टल (Hexagonal crystals) |
| कुल सतह क्षेत्र (Total surface area) ($\text{m}^2\text{g}^{-1}$) | 700-800 | 100-120 | 5-20 |
| सामंजस्य (Cohesion) प्लास्टिसिटी और सूजन क्षमता (Plasticity and swelling capacity) |
उच्च (High) | मध्यम (Medium) | कम (Low) |
| बाहरी सतह (External surface) आंतरिक सतह (Internal surface) |
बहुत अधिक (Very high) | मध्यम (Medium) | बिल्कुल नहीं (Not at all) |
| धनायन विनिमय क्षमता (Cation Exchange capacity) | 80-100 | 15-40 | 3-15 |
| आयन विनिमय क्षमता (Anion exchange capacity) | कम (Low) | मध्यम (Medium) | उच्च (High) |