Глина — это вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород в процессе выветривания.
Образование глин, как и других осадочных пород, связано с двумя процессами: химическим разложением исходных (материнских) пород и физическим их разрушением. В природе эти процессы происходят не обособленно, а совместно. Силы, разрушающие твердые породы и превращающие их в рыхлые осадочные породы, объединяются под общим геологическим названием «выветривание».Различают три вида выветривания: физическое,химическое и органическое.
Физическим выветриванием называется механическое (дробление) горных пород без изменений их химического и минерального состава. Тепло и холод являются основными силами физического выветривания. Днем солнечные лучи нагревают поверхность земли, ночью она остывает. Колебание между дневной и ночной температурой в некоторых местах земного шара достигает 40—50°. Смена температуры ведет к растрескиванию горных пород и к постепенному их разрушению, чему способствуют вода и ветер. Проникая в трещины и замерзая в них, вода действует, как клин, — откалывает огромные глыбы камня, которые скатываются к подножию гор и образуют вокруг них огромные осыпи. Крупные обломки под действием тех же сил — температуры, воды и ветра — подвергаются дальнейшему разрушению, обращаясь, в конце концов, в мельчайший песок и тончайшую пыль, сносимые водой в водные бассейны.
Химическое выветривание заключается в разложении горных пород с образованием новых химических и минеральных веществ. Интенсивность процесса химического выветривания находится в прямой зависимости не только от минерального состава разлагающейся породы и внешних условий, но и от степени ее механического разрушения. Химические реакции протекают быстрее, легче и полнее при малом размере частиц. Наряду с этим химическое разложение само ускоряет процесс механического разрушения. Химическое выветривание вызывают газы (и прежде всего атмосферный воздух), вода и растворенные в ней соли. Проникая по трещинам в горные породы, вода, насыщенная кислородом, углекислотой и другими веществами, разлагает встречающиеся ей по пути минералы, растворяет и уносит одни химические элементы и отлагает в породах другие.
Органическим выветриванием называют разрушение горных пород в результате жизнедеятельности растений и животных организмов. Проникая своими корнями в трещины, растения раскалывают горные породы на части. Одновременно корни растений, выделяя кислоты, (а при гниении и углекислый газ), разрушают породы и химически. Огромные колонии микроорганизмов, покрывающие поверхность скал в виде лишайников, а также неисчислимое множество бактерий, населяющих почву и дно водоемов, в свою очередь неустанно разрушают и видоизменяют горные породы.
Таким образом, на поверхности земли и вблизи ее происходят чрезвычайно сложные и длительные процессы переработки одних минералов в другие. Именно в результате указанных процессов разрушения первичных твердых пород и переработки минералов происходит образование глин.Процесс этот идет постоянно с момента возникновения нашей планеты, и нет основания полагать, что он когда-нибудь прекратится. Другими словами, можно быть уверенным в том, что запасы глины на земле никогда не истощатся, поскольку они постоянно пополняются. Но, было время, когда образование глины совершалось в гиганском масштабе. Это явление относится к ледниковому и дилювиальному периодам, когда механическую часть работы разрушения горных пород выполняли двигавшиеся в равнину глетчеры (леднеки).
Как правило, глина, находящаяся в местах ее образования, наиболее чиста по химическому составу, хотя часто в ней содержатся крупные остатки разрушенных пород. Такая глина называется каолином.
Однако глина редко остается на месте своего рождения. Сначала резкие перепады температуры вызывают ее растрескивание, дробление измельчение, а затем та же самая вода в виде горных потоков или ручьев переносит глинистую муть своим течением на довольно большие расстояния. Такое вымывание, как и в случае с лотками золотоискателей, очищает глину от механических примесей: более тяжелые крупицы не разрушенных горных пород оседают быстрее, а более мелкие частицы уносятся дальше, где, опускаясь на дно, образуют глиняные залежи.Обычно глина находится в земле на незначительной глубине и залегает более или менее обширными слоями, пластами или в виде неправильных масс. Жирная пластичная глина бывает в низменных местах, которые, как правило, отличаются повышенной влажностью. Стоит отметить, что на таких местах преимущественно растут травы, подобные белокопытнику, мать-и-мачехе и пр.
В зависимости от способов образования характер и форма залегания глин бывают различными. Месторождения глин, образовавшиеся в основном вследствие химического выветривания («остаточные» месторождения), имеют обычно плащеобразную форму залегания, отличаются большой мощностью(до 100 м и более) и распространяются на значительные территории.
Месторождения глин, возникшие в результате размыва, переноса и вторичного отложения глинистых частиц остаточных месторождений, характеризуются ярко выраженной слоистостью, относительно небольшой мощностью и пестротой химического состава отдельных слоев. Площадь распространения этих месторождений может колебаться в широких пределах.
Разновидности глин.
Наиболее ценными для народного хозяйства являются следующие разновидности глин:
Каолин— глина белого цвета. Обычно менее пластичен по сравнению с другими белыми глинами. Он является основным сырьем для фарфорово-фаянсовой и бумажной промышленности.
Огнеупорные глины. Для этих глин характерен белый и серо-белый цвет, иногда со слегка желтоватым оттенком. При обжиге они должны выдерживать без размягчения температуру не ниже 1580°. Используются эти глины для производства огнеупорных и фарфорово-фаянсовых изделий.
Кислотоупорные глины. Эти глины представляют собой разновидность огнеупорных глин с небольшой примесью железа, магния, кальция и серы. Используются для химических фарфорово-фаянсовых изделий.
Формовочные глины — разновидность огнеупорных глин, обладающая повышенной пластичностью и повышенной связующей способностью. Они применяются в качестве связующего материала при изготовлении форм для металлургического литья.
Цементные глины обладают различным цветом и разным минеральным составом. Применяются эти глины для получения портландцемента.
Кирпичные глины Их минеральный состав и цвет могут быть различными. Применяются эти глины для производства кирпича.
Бентонитовые (созданные из пепла вулканов) глины. Цвет их различный. Они сильно набухают в воде. Обладают более высокой отбеливающей способностью, чем другие глины. Применяются эти глины для очистки нефтепродуктов, растительных и смазочных масел, при бурении скважин, а иногда при изготовлении литейных форм.
В промышленности и технике нередко называются и другие разновидности глин: гончарные, черепичные, керамические, фаянсовые, фарфоровые, строительные, красочные и т. п. Однако эти названия практически не характеризуют особых свойств глин.
В производственной практике встречается также деление глин на «жирные» и «тощие» (супеси, суглинки). Такое деление глин связано со степенью загрязненности их кварцевым песком. Кварцевый песок — наиболее частая и почти всегда преобладающая примесь в глинах, особенно в месторождениях глин остаточного типа. В «жирных» глинах песка мало, а в «тощих» его много.
Свойства глин.
Свойства глин целиком зависят от их химического и минерального состава, а также от величины составляющих их частиц. Чем глубже залегают пласты глины, тем насыщеннее и богаче минеральный состав. Самая насыщенная и наиболее чистая в микробном отношении глина залегает на уровне 30 м от поверхности земли.
Важнейшими свойствами глин являются:
1) способность в смеси с водой образовывать тонкие вязкое тесто;
2) способность набухать в воде;
3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранятьлюбую форму в сыром виде;
4) способность сохранять эту форму после высыхания с уменьшениемобъема;
5) клейкость;
6) связующая способность;
7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определённымколичеством воды не пропускать через себя воду.
Цветные глины.
В основном, глины имеют серый цвет, но существуют и глины с различными оттенками (зеленый, голубой, красный, коричневый, черный). Оттенки глины обусловлены примесями. Например, примеси железа могут придавать глине зеленый, голубой, красный, коричневый, кобальт – розовый, хрома и марганец – зеленый, фиолетовый или красный цвет. Титан – синий или фиолетовый. Никель и медь – зеленый, а уран – желтый или оранжевый. В зависимости от примесей свойства глины могут изменяться.
Цвет тоже до известной степени характеризует свойства глины. Белые и светло-серые глины обычно бывают огнеупорными или тугоплавкими. Если пластичность их невелика, можно полагать, что имеем дело с каолином. Красно-желтый или красно-бурый цвет глины указывает на то, что она не обладает огнеупорностью и пригодна только для грубой керамики. Черный цвет глины указывает на большую примесь в ней органических веществ.Однако это далеко еще не определяет ее технологических свойств. В ряде случаев такие глины могут оказаться вполне удовлетворительным керамическим сырьем, так как после обжига органические примеси выгорают.
