Каолинизация: процесс выветривания полевых шпатов¶

Каолинизация — это процесс химического выветривания (гидролиза) алюмосиликатных минералов, преимущественно полевых шпатов, с образованием глинистого минерала каолинита. Является частным случаем глинизации и одним из главных механизмов формирования кор выветривания на континентах.

¶Сущность процесса

Каолинизация протекает под воздействием пресных грунтовых вод, содержащих растворённый углекислый газ, при умеренных температурах и достаточном количестве атмосферных осадков. Суть реакции заключается в выносе из кристаллической решётки полевого шпата щелочных (K, Na) и щёлочноземельных (Ca) катионов с одновременной гидратацией оставшегося алюмосиликатного каркаса.

Упрощённое уравнение реакции для ортоклаза (K[AlSi₃O₈]) выглядит следующим образом:

2K[AlSi₃O₈] + 3H₂O + 2CO₂ → Al₂Si₂O₅(OH)₄ + 4SiO₂ + 2KHCO₃

В результате образуются каолинит (Al₂Si₂O₅(OH)₄), свободный кремнезём (SiO₂) в виде опала или халцедона и растворимый бикарбонат калия, который выносится грунтовыми водами.

¶Условия протекания

Для активной каолинизации необходимы следующие факторы:

• Климат: влажный тропический или субтропический, обеспечивающий интенсивный водообмен и промывной режим.
• Дренаж: хороший дренаж территории, исключающий застой вод (иначе процесс сменяется оглеением).
• pH среды: слабокислые или нейтральные растворы (pH 5–7); в щелочной среде вместо каолинита образуются монтмориллонит или гидрослюды.
• Исходная порода: наличие кислых или средних магматических пород (гранитов, гнейсов), богатых полевыми шпатами.

¶Отличие от других видов выветривания

Каолинизация занимает промежуточное положение между начальной стадией — гидрослюдизацией (образованием гидрослюд) — и конечной — латеритизацией (накоплением оксидов железа и алюминия). В отличие от физического выветривания (дезинтеграции), каолинизация — химический процесс, изменяющий минеральный состав породы. От монтмориллонитизации её отличает более полное выщелачивание щелочей и кремнезёма.

¶Продукты и месторождения

Главный продукт каолинизации — каолин (белая глина), состоящий преимущественно из каолинита. В зависимости от исходной породы различают:

• Первичные (остаточные) каолины — образуются на месте разрушения гранитов и пегматитов. Крупнейшие месторождения России: Еленинское и Журавлиный Лог (Челябинская область), Глуховецкое (Украина), Корнуолл (Великобритания).
• Вторичные (осадочные) каолины — переотложенные водными потоками продукты размыва первичных кор выветривания.

Помимо каолинита, в зоне каолинизации часто накапливаются кварц, слюды (мусковит), а также остаточные акцессорные минералы (циркон, рутил, монацит), устойчивые к химическому разрушению.

¶Геологическое значение

Каолинизация — важнейший индикатор древних кор выветривания. Изучение ископаемых каолиновых профилей позволяет реконструировать палеоклиматические условия: находки мощных каолиновых кор указывают на тёплый влажный климат в прошлом, а также на длительные периоды тектонической стабильности и пенепленизации рельефа.

В нефтяной геологии зоны каолинизации рассматриваются как вторичные коллекторы: выщелачивание полевых шпатов увеличивает пористость и проницаемость пород. Однако каолинит, закупоривая поровые каналы, может также снижать фильтрационные свойства пластов.

¶Практическое применение

Каолин, получаемый в результате каолинизации, широко используется:

• в производстве фарфора и фаянса (керамическая промышленность);
• как наполнитель в бумажной и резинотехнической промышленности;
• в производстве огнеупорных материалов;
• в косметологии и медицине (белая глина);
• в строительстве (производство цемента, керамзита).

¶См. также

• Выветривание
• Каолинит
• Кора выветривания
• Гидрослюды

¶Источники

• Полынов Б. Б. Кора выветривания. — М.: Изд-во АН СССР, 1934.
• Петров В. П. Основы учения о древних корах выветривания. — М.: Недра, 1967.
• Геологический словарь: в 2 т. / под ред. К. Н. Паффенгольца. — М.: Недра, 1978.