Глина — мягкий горный породный материал¶
Глина — осадочная горная порода, состоящая преимущественно из алюмосиликатных минералов группы каолинита, монтмориллонита и других филлосиликатов, обладающая свойством при смачивании водой становиться пластичной и сохранять приданную форму после высыхания. Глина относится к числу древнейших материалов, используемых человеком, и применяется в керамике, строительстве, сельском хозяйстве, промышленности и медицине.
¶Состав и строение
Глина формируется в результате химического выветривания полевых шпатов, пироксенов и других силикатных минералов. Основу её составляют слоистые (филлосиликатные) минералы с толщиной слоя около 1 нанометра. Ключевые свойства — пластичность, вязкость, способность набухать при увлажнении — обусловлены строением кристаллической решётки и наличием слоёв воды между слоями силикатов.
Основные минералы глины:
| Минерал | Формула | Особенности |
|---|---|---|
| Каолинит | Al₂Si₂O₅(OH)₄ | Основа каолиновых глин, низкая пластичность |
| Монтмориллонит | (Na,Ca)₀.₃(Al,Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O | Сильно набухает, основа бентонитов |
| Иллит | K(H₃O)Al(AlSi₃)O₁₀(OH)₂ | Содержит калий, средняя пластичность |
| Гидрослюда | — | Продукт изменения полевых шпатов |
Помимо глинистых минералов, в составе присутствуют примеси кварца, полевых шпатов, карбонатов, оксидов железа и марганца, органические вещества. Именно примеси определяют цвет глины: оксиды железа дают красные и жёлтые оттенки, органика — серые и чёрные.
¶Образование
Глина образуется преимущественно в зонах химического выветривания в условиях влажного климата. При выветривании полевые шпаты разлагаются с участием воды и углекислого газа, превращаясь в гидроокислы алюминия и кремнезём, которые затем соединяются в глинистые минералы. Перенос осадков реками и ветром приводит к накоплению глинистых отложений в озёрах, морских бассейнах и на равнинах.
По происхождению различают:
- Коры выветривания — глинистые образования на месте разрушения исходных пород;
- Осадки водоёмов — морские, озёрные и речные глинистые отложения;
- Гидротермальные глины — продукт изменения пород под действием горячих вод.
В России крупнейшие месторождения глины сосредоточены в Центральной России (подмосковные месторождения мела и глин), на Урале, в Сибири и на Дальнем Востоке. Каолиновые месторождения известны в Челябинской области (Аргаяшское), Свердловской области и в Карелии.
¶Виды глин
По минеральному составу и свойствам глины подразделяются на несколько групп:
- Каолиновые — состоят преимущественно из каолинита, используются для производства фарфора и фаянса;
- Полевые (илистые) — содержат смесь минералов, применяются в кирпичном производстве;
- Бентонитовые — богаты монтмориллонитом, обладают высокой пластичностью и набухаемостью;
- Огнеупорные (шамотные) — выдерживают высокие температуры, применяются для изготовления огнеупорного кирпича;
- Цементные глины — сырьё для производства портландцемента.
По пластичности различают глины высокопластичные (жирные), среднепластичные и малопластичные (тощие). Содержание глинистых частиц в «жирных» глинах превышает 30 %, в «тощих» — менее 15 %.
¶Свойства
Ключевые свойства глины определяют область её применения:
- Пластичность — способность образовывать изделия без растрескивания при формовке;
- Водопоглощение — глина способна поглощать от 5 до 150 % собственной массы воды;
- Огнеупорность — зависит от состава: каолиновые глины выдерживают до 1750 °C, полевые — до 1100–1300 °C;
- Спекаемость — при обжиге глина уплотняется и превращается в прочный керамический материал;
- Воздушная усадка — при высыхании глина уменьшается в объёме на 5–20 %.
¶Применение
¶Керамика и строительство
Глина — основное сырьё для производства кирпича, черепицы, керамзита, фарфора, фаянса и майолики. Крупнейшие российские предприятия керамической промышленности работают на месторождениях Подмосковья, Урала и Поволжья.
¶Сельское хозяйство
Глинистые почвы (тяжелосуглинистые) требуют специальной агротехники: они плохо пропускают воду, но хорошо удерживают питательные вещества. В ряде регионов глину используют как бентонитовый сорбент при очистке вин и масел.
¶Промышленность
Бентонит применяется в литейном производстве для формовки, в бурении — как компонент буровых растворов, в металлургии — как связующее. Каолин используется в бумажной, резиновой и косметической промышленности.
¶Медицина и быт
Глина (особенно зелёная и белая) применяется в народной и традиционной медицине в виде компрессов и примочек. Каолин входит в состав зубных паст и присыпок.
¶Историческая роль
Глина — один из древнейших материалов, освоенных человеком. Керамические изделия возрастом около 30 000 лет (Венера из Долани) считаются старейшими известными произведениями человеческого искусства. В Древней Месопотамии глиняные таблички использовались для письма, в Древнем Египте — для изготовления кирпича-сырца. В России традиции гончарного ремесла насчитывают более тысячи лет: славянские племена IX–XII веков активно производили гончарную посуду, а в XVIII веке были основаны крупнейшие фарфоровые мануфактуры — Димитровградская (1754) и Императорский фарфоровый завод (1744).
Источники:
- Геологический словарь. — М.: Недра, 1978.
- Смирнов В. А. Геология полезных ископаемых. — М.: Недра, 1987.
- Родзевич И. И. Глины и каолины СССР. — М.: Недра, 1989.
- Grim R. E. Clay Mineralogy. — McGraw-Hill, 1968.
- Берк С. А. Гончарное дело. — М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1982.