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».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».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).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.