Глины

Гли́ны (пелитолиты; от греч. πηλός – глина, грязь), осадочные горные породы, более чем наполовину состоящие из глинистых минералов. С водой образуют пластичное тесто, при высыхании способное сохранять приданную ему форму, а после обжига получать твёрдость камня. К глинам относят и горные породы того же минерального состава, но не обладающие в естественном виде пластичностью и не размокающие в воде – аргиллиты и глинистые сланцы, которые потеряли эти свойства в процессе литогенеза на стадиях катагенеза и метагенеза (при стадиальном превращении глинистых пород). Глины в основном тонкодисперсные (состоят из минеральных частиц размером менее 0,001 мм), но имеются и крупнодисперсные глины, с размером слагающих частиц 0,001–2 мм. Выделяют коллоидальные глины (размер чешуек <0,0001 мм), субколлоидные (0,0001–0,001 мм), алевритовые (0,001–0,05 мм) и песчаные (0,05–2 мм). Часто эти гранулометрические фракции образуют смеси.

Химический и минеральный состав

Главные химические компоненты: SiO₂ (22–70 %), Al₂O₃ (0–40 %) и H₂O (5–41%). Среди глинистых минералов, слагающих глины, преобладают каолинит, монтмориллонит, галлуазит, гидрослюды, палыгорскит, сепиолит, природные хлориты.

Каолин. Образец из коллекции ФГБУ «ВСЕГЕИ».По минеральному составу различают глины мономинеральные (каолинитовые, или каолины; монтмориллонитовые, или смектиты; гидрослюдистые, хлоритовые, палыгорскитовые и др.) и в разной степени смешанные – олигомиктовые, мезо- и полимиктовые (резко преобладают).Глина гидрослюдистая. Образец из коллекции ФГБУ «ВСЕГЕИ».

Обычно в глинах присутствуют неглинистые примеси: алеврит, песок, органическое вещество, природные карбонаты, оксиды кремния (кварц, халцедон), реже – гидроксиды железа и алюминия. По количеству примесей выделяют чистые глины (примесей <5–10 %), слабо- и сильнопримесные (10–25 % и 25–50 % соответственно), например, известковистые и известковые.

Строение и свойства

Свыше 80 % глин имеет обломочную структуру (т. к. образовались путём механического переотложения глинистых минералов). У элювиальных глин и метаморфических глинистых сланцев структура конформная, лепидобластовая. От химического, минералогического, гранулометрического состава и степени литифицированности глин зависят их физико-химические и технологические свойства – пластичность, степень набухания, усадка, спекаемость, огнеупорность, вспучиваемость, адсорбционная способность и другие, которые определяют промышленное применение глинистых пород.

Распространённость. Образование

Глины – широко распространённые породы осадочной оболочки Земли (их среднее содержание по объёму составляет 55–60 %). Бóльшая часть глин образуется в корах выветривания влажных поясов Земли. В тропическом поясе формируются латеритные коры выветривания мощностью до 200 м, сложенные главным образом каолинами, которые образуются в результате химического преобразования гидрослюдистых и монтмориллонитовых глин, залегающих на контакте с силикатной горной породой, подвергающейся выветриванию. Каолины также образуются в корах выветривания вулканических пород при воздействии на них гидротермальных растворов (гидротерм), выносящих все элементы, кроме кремния и алюминия. Коры выветривания постоянно разрушаются, слагающие их глинистые минералы переносятся, отмучиваются и осаждаются в тиховодных условиях в виде ила, переходящего при уплотнении в собственно глины, аргиллиты и глинистые сланцы.

Глинистые породы встречаются в составе континентальных, прибрежно-морских, морских осадочных формаций.

Научное и практическое значение

Глины являются индикаторами физико-химических, физических условий и палеогеографических обстановок на поверхности Земли. Присутствие глин на планетах Солнечной системы свидетельствует о наличии на них жидкой воды. Возможно, спайные плоскости глинистых минералов были матрицей для синтеза крупных органических молекул, приведших к возникновению жизни на Земле. Образование и сохранение на сотни млн лет залежей нефти и горючего газа связано не только с нефтематеринскими глинами, но и наличием глинистых покрышек – флюидоупоров.

Глины – ценный природный строительный материал как в естественном виде (ядра грунтовых плотин), так и в смесях. Некоторые глины – сырьё для извлечения железа, алюминия и других элементов.

Промышленные группы глин

По характеру технических требований промышленности выделяют четыре наиболее важные группы глин: легкоплавкие (показатель огнеупорности <1350 °С), тугоплавкие (1350–1580 °C) и огнеупорные (>1580 °C), каолины, адсорбционные.

Легкоплавкие глины – самые распространённые и разнообразные: полимиктовые, железисто-смектитовые и гидрослюдистые, нередко с песком и органическим веществом. Применяются для производства грубокерамических изделий, строительного кирпича, черепицы, дренажных труб, цемента и для получения керамзита, лучшие сорта – для изготовления гончарной посуды. Вредные примеси – включения грубых обломков, особенно гипса и известняка.

В цементной промышленности, кроме легкоплавких глин, используют аргиллиты, глинистые сланцы, суглинки.

Огнеупорные и тугоплавкие глины должны содержать 20–42 % глинозёма и характеризоваться высокими связующей способностью и пластичностью. Состав огнеупорных глин – мономинеральный каолинитовый или монотермитовый; тугоплавкие глины менее выдержанны по составу. Эти глины служат сырьём для производства различных керамических изделий, прежде всего санитарно-технического фаянса, огнеупорных и кислотоупорных изделий.

Каолины непластичны, крупнодисперсны, обладают слабой связующей способностью. Являются лучшим сырьём для изготовления тонкого фарфора.

Керн верхнеордовикских бентонитов (штат Огайо, США).Адсорбционные глины характеризуются повышенной связующей способностью, высокой адсорбционной и каталитической активностью. Имеют главным образом монтмориллонитовый состав (смектиты). Многим адсорбционным глинам дают названия по месторождениям, например аскангель, гумбрин, гиляби, бентонит, кил.

Месторождения

Месторождения глин известны повсеместно: легкоплавких – в Московской и Ленинградской областях (Россия); огнеупорных и тугоплавких – Боровичское, Латненское (Россия), в графствах Нортамберленд и Дарем (Великобритания); каолинов – на Украине (Просяновское, Глуховецкое, Алексеевское), в Великобритании (Сент-Остелл), Чехии (Седлец-Прчице); адсорбционных – на Украине (Черкасское), в США (Блэк-Хилс); цементных аргиллитов и глинистых сланцев – в Западной Сибири и на Дальнем Востоке (Россия), а также в Грузии, Казахстане и др.