Глина минеральный состав: Химический состав глин — Интернет магазин мебели "МебПилот.ру"

Разное

Содержание

Технологические свойства и спекание глинистого сырья Южного Прибайкалья

%PDF-1.3 % 1 0 obj > endobj 5 0 obj /Title >> endobj 2 0 obj > endobj 3 0 obj > endobj 4 0 obj > stream

Технологические свойства и спекание глинистого сырья Южного Прибайкалья

Сафонова Татьяна Валерьевна; Верещагин Владимир Иванович; Баяндина Е. В. endstream endobj 6 0 obj > endobj 7 0 obj > endobj 8 0 obj > endobj 9 0 obj > endobj 10 0 obj > endobj 11 0 obj > endobj 12 0 obj > stream HUMF Ӄ2[Ek|i])R.

!? (?1xW >,,NR@ }j0

Месторождения глины и суглинков — Интернет-энциклопедии Красноярского края

Глина и суглинки — важные и необходимые для многих отраслей экономики полезные ископаемые

Глина представляет собой горную породу очень сложную и непостоянную как по составу входящих в нее минералов, так и по физическим и технологическим свойствам. Чрезвычайно разнообразны и условия образования глин.

Глина состоит из одного или нескольких глинистых минералов — каолинита, монтмориллонита, галлуазита или других слоистых алюмосиликатов, но может содержать также песчаные и карбонатные частицы в качестве примесей. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит. Глинозем (Al₂O₃) и кремнезем (SiO₂) составляют основу состава глинообразующих минералов.

Диаметр частиц глин менее 0,005 мм.

Цвет глин разнообразен и обусловлен, главным образом, окрашивающими их примесями минералов-хромофоров или органических соединений. Большинство чистых глин серого или белого цвета, но обычны и глины красного, желтого, коричневого, синего, зеленого, лилового и черного цветов.

Практически в каждом районе Красноярского края разведаны месторождения глин и суглинков, пригодных для разных отраслей экономики. В Красноярском крае разрабатываются месторождения глин — Балайское и Кантатское месторождения, Мазульское, Тептятское, Климовское и др. Кампановское месторождение в Рыбинской котловине обладает большими запасами уникальных белых глин.

В Шушенском районе имеются залежи глины, пригодной для изготовления огнеупорного кирпича, уникальные залежи бентонитовой глины — сырья для изготовления керамики и катализаторов для выплавки легированных сталей. Для Красноярского цементного завода глины добываются на Кузнецовском месторождении.

Идентификация и анализ глины | SGS Россия

Эти сферы промышленности сталкиваются с большим количеством проблем, связанных с обработкой глины. Характеристики глины тяжело определить вследствие небольшого размера частиц, изменчивой структуры и относительно медленной динамики формирования и деформации. Компания SGS имеет значительный опыт в отрасли высококачественной минералогии, что позволяет производить идентификацию и анализ глины.

Анализ XRD (рентгеновская дифракция) обеспечивает быстрое определение минералов и предоставляет подробную информацию о химическом составе и кристаллографической структуре ваших образцов. Этот метод оптимален для мелкозернистых фаз, которые сложно определить оптическим способом, при помощи растрового электронного микроскопа/энергодисперсионного спектрометра (SEM/EDS) или количественной оценки материалов методом растровой электронной микроскопии (QEMSCAN®).

Способы применения

Анализ XRD – является предпочтительным методом для определения глины, в частности разбухающей глины, например, монтмориллонита. Минералогия глины может быть критически важным индикатором наличия минерализации. У этой технологии есть несколько важных способов применения глины:

признак наличия минерализации;
идентификация мелкозернистых фаз;
представление минералогических текстур и гранулометрического состава для обработки;

Анализ XRD видообразования глины

Глинистые минералы, идентифицированные посредством рентгеновской дифракции, отображаются в отчетах и группируются по количеству: основные ( >30%), средние (10–30%), малые (2–10%) и остаточные (<2%). Вследствие плохой кристалличности глинистых материалов образцы отделяются с использованием центрифуги и последующим произведением серии процедур (например, добавление этиленгликоля и нагревание до высокой температуры). Такая подготовка необходима для установки различий между породами глины.

Анализ XRD полуколичественного видообразования глины

Глинистые минералы могут отображаться в отчетах и группироваться по количеству на основные, средние, малые и остаточные. Распространенность минерала в валовой пробе (в % от веса), определенная RIR (или Rietveld) в ходе анализа XRD, будет приведена в соответствие с результатами анализа всей горной породы, а также анализа других основных элементов, содержащихся в образце и о которых упоминается в отчете. Анализ всей горной породы при помощи рентгеновской флуоресцентной спектроскопии включает SiO₂, Al₂O₃, Na₂O, K₂O, CaO, MgO, Fe₂O₃, Cr₂O₃, MnO, TiO₂, P₂O₅, V₂O

5и LOI.

Компания SGS является лидером по высокоточной минералогии во всемирной горнодобывающей промышленности и других секторах рынка, которые требуют детальной характеризации материала, продукта или остатка. Положитесь на специалистов компании SGS, и они проведут минералогический анализ и определят технологические свойства глины.

Читать «Целебная глина.

Лечебные грязи. Земные силы здоровья» — Полевая Мария — Страница 2

Состав глины

Глина составляет около 50 % всех осадочных горных пород земной коры, поэтому можно предположить, что их состав оптимален для жизнедеятельности. Это действительно так. Основа глины – окислы кремния и алюминия, а также вода. Но в ее химический состав также входят соединения титана, кальция, марганца, натрия, калия, небольшие количества цинка, лития, меди, двухвалентного железа, азот и другие элементы. Но особенно хочу отметить, что в ней есть все минеральные соли и микроэлементы, в которых мы нуждаемся. И лечебное действие глины, в основном, обусловливает ее минеральный состав. В некоторых видах глины больше кремния, в других – алюминия, в третьих – марганца.

Без кремния невозможна жизнь любого живого существа. Его недостаток приводит к серьезным нарушениям обмена веществ. Без кремния мозг не контролирует жизненные процессы. Этот элемент также положительно действует на кожу, делает сосуды гибкими, стимулирует рост волос и образование костной ткани. Благодаря алюминию глина нейтрализует избыток кислоты, обладает подсушивающими и вяжущими свойствами, а благодаря марганцу – убирает неприятные запахи.

Еще один очень редкий и очень действенный элемент, содержащийся в глине – радий. Он содержится в глине в количестве и состоянии не только безопасном, но и полезном организму. Радий определяет противоопухолевое действие глины. А естественная радиоактивность убивает все микробы. Увеличить содержание этого элемента легко и просто. Для этого раздробленную глину надо просто подержать на солнце.

Немного истории

Медики лечат глиной со времен Древнего Египта. Думаю, не открою вам большого секрета, если скажу, что этому средству столько же лет, сколько самой медицине.

О лечении разных болезней глиной писали Аристотель, Плиний, Конфуций, Гален, Марко Поло. Около тысячи лет назад легендарный средневековый ученый Авиценна (Ибн Сина) в энциклопедии «Канон врачебной науки» подробно описал свойства глины, ее воздействие на живые существа и способы лечения. Врач Себастьян Кнейп в знаменитом труде «Водолечебница» рекомендовал глину для облегчения страданий больных рожей и дерматитом.

«Король-солнце», великий гурман и поклонник всего изысканного Людовик XIV ел глину. Так он лечил расстройство желудка.

Виды глины

Можно до бесконечности удивляться богатству и разнообразию форм, созданных природой. Но не только в растительном и животном мире проявляется ее неугомонное творчество. Посмотрите на саму землю и вы увидите, какой разной она может быть. Однако, нас с вами интересует именно глина, поэтому давайте рассмотрим ее виды.

Глина различается по происхождению, составу и качеству. Она бывает жидкой, огнеупорной или легкоплавкой, пластичной (жирной) или тощей (хрупкой). Разные виды глин применяются совершенно по-разному. В природе встречается красная, желтая, зеленая, голубая, белая, серая, даже черная глина разных оттенков. Ее цвет и оттенок, как и свойства, определяет химический состав, преобладание определенного элемента, соли конкретного металла. Поэтому так различаются глины разных месторождений.

Чаще встречается желтая, белая и голубая глина.

Желтая глина содержит соединения серы или натрия.

Белая, или китайская, глина, каолин. Не растворяется в воде. С древних времен известно, что белая глина связывает и выводит из организма вредные вещества, продукты обмена веществ. Если принимать белую глину внутрь во время очищения организма, можно быстро насытить его кремнием.

Каолин – чистый, белый, безвредный для человека материал, поэтому его традиционно используют как часть или основу косметических препаратов. Присыпки, мази, пасты из белой глины применяют при кожных болезнях, опрелостях и ожогах.

Российские специалисты предпочитают проверенную годами белую глину, которую добывают в Китае.

Голубая глина. В нетрадиционной медицине чаще используют голубую кембрийскую глину. Она налаживает обмен веществ, лечит сама и усиливает действие других лекарств. У нее тоже нет противопоказаний. Голубой глиной эффективно лечат рак, лучевую болезнь и ее последствия.

Голубую глину также применяют в косметике, делают из нее маски. Считается, что она смягчает, тонизирует и отбеливает кожу, очищает ее от угрей, разглаживает морщины. Кембрийская глина способствует росту волос. Она помогает избавиться от целлюлита и снимает стрессы.

Кембрийскую глину добывают в Болгарии в Родопских горах. Есть ее месторождение в Печорском районе Псковской области. Раньше за золото ее продавали в другие страны. Сейчас за ней приезжают из разных мест России и из-за рубежа.

Зеленая глина. Цвет ей придают соединения железа, меди и магния. Есть в ней также кальций, марганец, поташ (карбонат калия), фосфор, золото, серебро и тяжелые металлы.

Используется в косметических средствах для жирной кожи и волос, а также для лечения себореи и перхоти.

Красная глина. Этот яркий цвет определяет сочетание оксида железа и меди. Красная глина хуже зеленой поглощает вредные вещества. Ее используют, чтобы восполнить недостаток железа в организме.

Розовая глина. Ее образует красная и белая глина в разных сочетаниях. Розовая глина хорошо дезинфицирует и разглаживает кожу, она подходит для мягкого ухода за ней.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

22 — осадоч

22. Выделено два основных генетических типа глинистых пород — обломочные и хемогенные.

Обломочные глины образуются в результате разрушения и переотложения коры выветривания , а также осадочных пород более древнего возраста. Образование обломочных глин происходит в речных, озерно-болотных, лагунных и морских обстановках.

Хемогенные глины формируются в результате химического выветривания кристаллических пород. Типичные примеры химической глины — первичный каолин, монтмориллонит-нонтронитовые продукты выветривания на эффузивных и ультраосновиых породах.

Возможен и иной способ образования глинистых минералов — путем одновременного осаждения в водоемах суши и морях коллоидов глинозема и кремнезема и адсорбции ими из растворов катионов. Глины коллоидного генезиса отличаются тонким размером частиц и раковистым изломом.

Фациальные типы глинистых пород. В зависимости от обстановки осадконакопления выделяют несколько типов глинистых пород.

Морские глины. Глинистые осадки в современных морях (и осадки морей древних) распространены на шельфе ниже зоны действия воли и течений, а также в заливах и бухтах. Залегают они в виде линз и пластов не большой мощности и характеризуются обычно не очень хорошей сортировкой, содержат примеси алевритового и песчаного< материала.

Некоторые исследователи считают, что глинистые минералы коры выветривания образовались химическим путем, следовательно, все глины хемогенные. Если так рассуждать, то и известняки обломочного генезиса, бокситы и некоторые другие породы аналогичного способа образования придется исключить из категории обломочных пород.

По минеральному составу морские глины довольно разнообразны. Среди них имеются гидрослюдистые, гидрослюдисто-монтмориллонитовые с хлоритом и смешанно-слойными минералами, реже встречаются каолинитовые или глины, в которых каолинит присутствует в значительном количестве. Органические остатки представлены раковинами и скелетами морских животных, водорослей и растительным детритом, снесенным с суши.

Значительно чаще, во всяком случае в современный период, глинистые осадки встречаются в глубоководных впадинах и на континентальном склоне. Они характеризуются большей дисперсностью и лучшей сортировкой, чем глины шельфа, часто содержат остатки диатомей, радиолярий или фораминифер. В их составе преобладают гидрослюды, монтмориллониты, смешанно-слойные минералы и значительно реже встречается, каолинит.

Особый род глины представляет собой полигенная красная глубоководная глина ложа океана на глубинах 4000—6000 м. Красная глина тонкодисперсная, имеет сложный минеральный состав. Она состоит из гидрослюды, смешанно-слойного минерала типа гидрослюда — монтмориллонит, хлорита, монтмориллонита. Коричневая или буровато-красная окраска ее обусловлена наличием окислов и гидроокислов железа. В красной глубоководной глине Тихого океана много цеолитов (филлипсит и др.) и железо-марганцевых конкреций. Органические остатки представлены редкими радиоляриями и остатками позвоночных.

Лагунные глины. В засоленных лагунах глины встречаются в виде пластов небольшой мощности, переслаивающихся с карбонатными породами, гипсами и солями. Органические остатки, как правило, отсутствуют. Окраска глин пестрая, красная, реже серая. Глины постоянно содержат включения аутигенных минералов — карбонатов, сульфатов, солей. По минеральному составу это гидрослюдистые и гидрослюдисто-монтмориллонитовые глины, реже встречаются палыгорскитовые или сепиолитовые.

В опресненных лагунах накапливаются глины иного характера. Обычно они значительно более тонкодисперсные, гидрослюдисто-каолинитовые с примесью хлорита и монтмориллонита или чисто каолинитовые. Как правило, такие глины содержат растительный детрит и пресноводную или солоноватоводную фауну.

Озерные глины. В озерах аридного климата распространены пестрые и красные глины, грубодисперсные гидрослюдисто-монтмориллонитовые или палыгорскитовые. Глины залегают в виде линз и пластов небольшой мощности, содержат ряд аутигенных новообразований — карбонатов, сульфатов и других минералов. Органические остатки, как правило, отсутствуют.

В озерах и озерах-болотах избыточно влажных областей гумидного климата развиты преимущественно гидрослюдисто-каолини-товые и каолинитовые глины. Окраска их белая, серая до темно-серой, содержат массу растительных остатков и иногда стяжения карбонатов и сульфидов железа.

Ледниковые глины. Этот тип глин встречается в моренных отложениях, иногда целиком слагают морену. Обычно их называют валунными глинами из-за плохой сортировки материала, присутствия ледниковых валунов, гальки, дресвы, песка. Цвет глин красный или красно-бурый. Чаще всего это не настоящие глины, а суглинки и супеси с массой грубообломочного материала. По минеральному составу ледниковые глины гидрослюдистые, гид-рослюдисто-хлоритовые.

Органические остатки отсутствуют.

Особо следует упомянуть о так называемых ленточных глинах — отложениях ледниковых озер. По существу это суглинки и супеси. Название их сохранилось по традиции.

Делювиально-пролювиальные глины. Делювиальные глины наиболее разнообразны по гранулометрическому, минеральному составам и окраске. Обычно они содержат значительную примесь алевритовых и песчаных частиц и даже обломков горных пород. Окраска глин бурая, коричневая, желтовато-бурая в связи с присутствием окислов и гидроокислов железа.

Аллювиальные глины. В речных отложениях глинистые породы приурочены к поймам и дельтам. Залегают они в виде линз и маломощных и невыдержанных пластов. Глинистые осадки образуются во время паводков, когда речные воды несут массу тонкой взвеси. Глинистые пласты переслаиваются с алевритовыми и песчаными. Дисперсность аллювиальных глин невысокая, сортировка неудовлетворительная. Обычно они содержат растительный детрит, иногда остатки пресноводной фауны.

Минеральный состав глин разнообразный и непостоянный и зависит от источников сноса. В реках гумидных областей довольно часто встречаются каолинитовые глины.

Элювиальные глины (коры выветривания). Элювиальные глины залегают в виде тел неправильной формы, расположенных пятнами, образуют сплошной покров или линейно вытянутые полосы, карманообразные залежи. Мощность залежей от одного до десятков метров. По внешнему виду и текстуре это пористые, землистые массы, иногда рыхлые или слабо связанные, с преимущественно пестрой окраской. Минеральный состав глин определяется составом материнских пород, климатом и ландшафтом местности. Среди них известны почти все минеральные типы глин.

Как называется цветная глина. Глины

Глина — широко распространенная горная порода. Глина представляет собой горную породу, очень сложную и непостоянную как по составу входящих в нее минералов, так и по физическим и технологическим свойствам. Чрезвычайно разнообразны и условия образования глин.

Чистые глины, т. е. не загрязненные различными примесями, представляют собой породы, состоящие из очень маленьких частиц (около 0,01 мм и меньше), причем эти частицы относятся к определенным минералам. Многими исследователями они так и называются «глинистыми» минералами. Эти минералы являются сложными химическими соединениями, в состав которых входят алюминий, кремний и вода. В минералогии их называют водными алюмосиликатами.

Глины обладают способностью размокать, распускаться в воде на отдельные частицы, образуя, в зависимости от количества воды, либо пластичное тесте, либо «взвеси» (муть), т. е. такие жидкие смеси, в которых мельчайшие частицы глины находятся во взвешенном состоянии. Такие глиняные взвеси обладают ярко выраженной вязкостью.

Следовательно, глину можно определить как землистую горную породу, состоящую в основном из водных алюмосиликатов с величиной частиц менее 0,01 мм, легко распускающуюся в воде, с образованием вязких взвесей или пластичного теста, сохраняющего приданную ему форму после высыхания и приобретающего твердость камня после обжига.

СВОЙСТВА ГЛИНЫ

Свойства глин целиком зависят от их химического и минерального состава, а также от величины составляющих их частиц. Уже одни эти. факты указывают нам на важнейшие свойства глин.

Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность»в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде;

4) способность сохранять эту форму и после «высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

7) водоупорность, т. е. способность после насыщения определенным количеством воды не пропускать через себя воду.

Из глиняного теста делают различные изделия — кувшины, кринки, горшки, миски и т. п., которые осле обжига становятся совершенно твердыми и не пропускают воду. Кирпичные заводы вырабатывают из глины строительные кирпичи, также обладающие большой механической прочностью. Это указывает еще на одно важное свойство глины — ее способность твердеть после обжига, давая материал, не размокающий в воде и непроницаемый для нее.

Глины могут быть всех цветов — от белого до черного. На Украине и в некоторых других районах белая глина служит материалом для побелки стен, печей и т. д. Когда хотят покрасить стены в цветные тона, берут желтые, красные, зеленые и другие глины. Таким образом, здесь мы имеем дело с новым свойством глины — с красящей и кроющей ее способностью.

На нефтеперегонных заводах используют некоторые сорта глин для очистки нефтепродуктов. Применяют их и для очистки растительных масел и жиров. Таким образом, мы сталкиваемся еще с одним свойством глины: с ее способностью поглощать из жидкости некоторые растворенные в ней вещества. В технике это свойство называется «сорбционной способностью».

Вследствие того, что глины содержат большое количество окиси алюминия, их применяют и как химическое сырье, главным образом для получения сернокислых солей этого металла.

Таковы важнейшие свойства глин, на которых основываются многочисленные виды их практического использования. Конечно, не все глины и не в одинаковой степени обладают перечисленными свойствами.

РАЗНОВИДНОСТИ ГЛИНЫ

Наиболее ценными для народного хозяйства являются следующие разновидности глин:

Каолин — глина белого цвета. В основном он состоит из минерала каолинита. 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°. Основными образующими их минералами являются каолинит и гидрослюды. Пластичность их может быть различной. 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. Иногда для этих целей применяются также тугоплавкие глины (при обжиге менее устойчивые, чем огнеупорные) и даже легкоплавкие-бентонитовые глины.

Цементные глины обладают различным цветом и разным минеральным составом. Вредной примесью является магний. Применяются эти глины для получения портланд-цемента.

Кирпичные глины — легкоплавкие, обычно со значительной примесью кварцевого песка. Их минеральный состав и цвет могут быть различными. Применяются эти глины для производства кирпича.

Бентонитовые глины. Основным образующим их минералом является монтмориллонит. 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, как отмечалось ранее, — при изготовлении литейных форм.

В промышленности и технике нередко называются и другие разновидности глин: гончарные, черепичные, сукновальные, керамические, буровые, фаянсовые, фарфоровые, капсельные, 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.

Как уже указывалось, глины широко распространены в природе и обычно залегают на небольшой глубине от поверхности. Все это делает их дешевым видом минерального сырья. Однако перевозки их на дальние расстояния нецелесообразны. Поэтому их как минеральное сырье стараются по возможности использовать на месте. Например, все кирпичные и черепичные заводы обязательно строятся на самом месторождении глин, так как гораздо целесообразнее подвозить к заводу более дорогое топливо, чем огромные массы влажной и очень тяжелой глины.

Однако не все разновидности глин встречаются повсеместно. Некоторые разновидности их залегают только в отдельных, немногих районах. Между тем спрос на них очень большой, а потребители (заводы, стройки и т. д.) нередко удалены от места добычи на многие сотни и даже тысячи километров. В таких случаях дальние перевозки глины становятся неизбежными.

Глины относятся к минеральному сырью массового потребления. Они используются в самых разнообразных отраслях народного хозяйства, для самых различных целей. Вот только некоторые из них:

Кирпичное производство

Это самый крупный потребитель глин. Оно не предъявляет к сырью особо строгих требований. Для выработки обычного строительного кирпича применяются широко распространенные легкоплавкие песчанистые («тощие») глины любого цвета. Месторождения таких глин встречаются почти повсюду и на них базируется большое количество местных кирпичных заводов.

Помимо «тощих» глин, кирпичное производство может использовать также «жирные» пластичные глины, однако в этом случае в них для придания кирпичам устойчивости при сушке и обжиге добавляется кварцевый песок. Кирпичные глины не должны содержать щебня, гальки, гравия, крупных кусков известняка, гипса и других примесей. Обжиг строительного кирпича производится при температуре 900-1000°.

Наряду с небольшими кирпичными заводами, обслуживающими мелких потребителей, у нас в стране близ крупных промышленных центров и больших новостроек создаются мощные, полностью механизированные предприятия, выпускающие ежегодно много миллионов кирпичей. Такие предприятия требуют мощных сырьевых баз, подготовка которых является важнейшей народнохозяйственной задачей.

Производство цемента

Портланд-цемент представляет собой тонко размолотый порошок, полученный из обожженной при температуре 1450-1500° смеси глины и известняка (с небольшой добавкой гипса). Эта обожженная смесь носит в технике название «клинкер». Клинкер может готовиться либо из мергеля, представляющего собой природную смесь известняка с глиной, либо из искусственной смеси их примерно в соотношении 1 часть глины и 3 части известняка.

Качественные требования к глинам, используемым в портланд-цементной промышленности, не отличаются особой строгостью. Вполне пригодны широко распространенные песчанистые бурые и красные глины, даже при очень большом содержании железа (до 8-10%). Вредной примесью является окись магния. Не допускается присутствие крупного песка, гальки, щебня и других крупных частей. Возможность использования той или иной разновидности глины в значительной мере зависит от химического состава смешиваемого с ней известняка и определяется практически в каждом конкретном случае.

Глинит-цементом называется порошок, полученный путем совместного помола обожженной глины при температуре 750-900°, сухой гашеной извести и гипса в соотношении 80: 20: 2.

Искусство

Пластичные зеленые, серо-зеленые и серые глины широко применяются в скульптуре. Обычно все скульпторы первоначально — создают свои произведения из глины с последующей отливкой их из гипса или бронзы. Только в редких случаях глиняный оригинал подвергается обжигу. Обожженная, не покрытая глазурью глиняная скульптура называется «терракотой», глазурованная — «майоликой».

Прочие потребители

Имеется еще много отраслей промышленности, применяющих глины. К ним относятся, например, мыловаренная, парфюмерная, текстильная, абразивная, карандашная и ряд других.

Глины, кроме того, широко используются и в быту, особенно в сельском хозяйстве: для кладки печей, глинирования токов, побелки стен и пр. Большие перспективы имеет применение набухающих глин бентонитового типа при постройке плотин, водохранилищ и других подобных сооружений. Глина — важное и необходимое для многих отраслей народного хозяйства полезное ископаемое.

Глина — пластичный природный материал, применяемый в строительстве, народных промыслах, лечении и оздоровлении организма и в других сферах жизни человека. Именно такое широкое применение обуславливают определенные качества и свойства глины. А на свойства глины во многом влияет ее состав.

Применение глины

Глина очень доступна, а польза ее непереоценима и поэтому она применяется людьми с очень давних времен. Много упоминаний об этом чудесном материале в учебниках по истории всех стран мира.

Строительство . В настоящее время глина применяется как материал для изготовления красного кирпича. Глину определенного состава формуют и обжигают по некой технологии получая прочный и недорогой слиток — кирпич. А из кирпича уже строятся здания и сооружения. В некоторых странах и регионах глину все еще используют для постройки жилища — мазанки, широко распространено использование глины при постройки печей из кирпича, где связующим (в качестве цемента) служит глина. Эта же глина применяется и для штукатурки печей.

Медицина. Оздоровительная и традиционная медицина применяет глину в виде грязевых ванн и масок. Весь смысл в питании поверхности кожи полезными элементами глины. Разумеется, не вся глина тут подейдет.

Сувениры и посуда . Два больших направления я объединяю в одно, так как многие экземпляры посуды имеют лишь сувенирный характер. Тарелки, горшочки, кувшины и вазы — в изобилии присутствуют в современных магазинах. Ни одна ярмарка не обходится без продажи глиняных сувениров — дымковствая игрушка, свустульки, таблички, брелки и многое другое. Многое мы с вами попробуем слепить самостоятельно.

Глина может входить в состав других материалов . Часовоярская глина тонкого помола, например, является элементом художественных красок (гуашь), соуса, пастели и сангины. Почитайте об этом в статьях «Помощь художнику».

Свойства глины

Цвет. Глина различных составов имеет множество оттенков. Глина так и называется по цветам: красная, голубая, белая… Правда при сушке и дальнейшем обжиге цвет может полностью поменяться. На это стоит обратить внимание при работе с глиной.

Пластичность. Именно возможность деформироваться и удерживать приданную ей форму и позволила человеку найти применение глины в своем быту. Тут стоит заметить, что все зависит от консистенции — соотношения количества воды, глины и песка. Для разных работ нужны разные составы. Так, для лепки песок может быть вообще излишним.

Гигроскопичность позволяет глине впитывать воду, изменяя свои свойства вязкости и пластичности. Но после обжига изделия из глины приобретают водостойкость, прочность и легкость. Развитие технологии позволило получить фаянс и фарфор, незаменимые и в современном мире.

Огнеупорность . Свойство, применяемое скорее в строительстве, нежели в художественных промыслах, если не считать обжиг изделий. Технология обжига различна для того или иного состава глины. С сушкой и обжигом тесно связано свойство усадки глины или сжимаемость — изменение массы и размеров за счет вывода из состава части воды.

Состав глины

Свойства глины определяет ее химический состав. Для разных видов глины свойственны различные химические составы. Так, например, красная глина содержит много окисей железа. Глина в своей основе содержит некие вещества — глинистые минералы — которые образуются в ходе различных природных явлений. Формат статьи не предусматривает рассмотрение химических свойств и состава глины, поэтому я не буду вдаваться в подробности.

Состав глины, пригодной для применения в народных промыслах, как уже говорилось, определяется тремя важнейшими элементами: глиняные минералы, вода и песок.

Пропорции этих элементов можно изменять, правда гораздо проще добавлять, чем убирать. Так, например, сухую глину можно быстро растворить, однако, совсем не просто жидкую как сметана глину сделать пригодной для лепки. Песок очень просто добавить, но вот вынять его из глины — нетривиальная задача.

Различают «тощие» и «жирные» глины. Шкала «жирности » определяет коэффициент пластичности, и связующие свойства глины позволяет регулировать жирность путем смешивания ее с другими природными материалами, например, с песком. Тощая глина обладает меньшей пластичностью, ее связующая сила слабее, но она дает меньше усадки при сушке и обжиге.

Залежи глины находятся в различном состоянии по всему миру. Это обеспечило применение ее ремесленниками разных национальностей, и послужило появлению такого многообразия изделий и технологий.

Ремесленники научились контролировать поведение и состояние глины путем различных добавок в состав. Так можно отощать глину, отмучивать , придавать ей большую огнеупорность, уменьшать усадку. В результате таких манипуляций опытный мастер сможет получить в итоге качественное высокохудожественное изделие.

Глина — полезное ископаемое, которое нашло широкое применение в различных сферах жизнедеятельности. Эта достаточно сложная горная порода может быть представлена разным составом и свойствами. Условия образования разных видов глин также существенно отличаются.

Что собой представляет глина?

Геологическая наука изучает горную породу уже достаточно давно. Учеными было установлено, что глина, не загрязненная посторонними примесями, состоит и небольших частиц. Диаметр пыли не превышает и 0,01 мм. Это частицы, которые относятся к определенной группе минералов. Неслучайно применение глины нашло широкое распространение. Горная порода представляет собой запутанное химическое соединение, в состав которого входят вода, кремний и алюминий.

Глины под воздействием жидкости меняют свои свойства. В зависимости от количества воды, которая добавляется к частицам горной породы, может образовываться пластичная масса или же известь. Жидкость с добавлением глины обладает высокой степенью вязкости. Это свойство широко используется в строительной и ремонтной сферах.

Свойства глин

Свойства любой горной породы полностью зависят от состава. Не исключением является и глина. Имеет значение также и величина составляющих частиц. В смеси с порода способна образовывать вязкое тесто. Это свойство широко используется в различных сферах жизнедеятельности. Глина набухает в воде. Благодаря этому ее можно использовать очень экономно. В сыром виде глиняное тесто способно сохранять абсолютно любую форму. Изменить ничего нельзя после застывания. А чтобы изделие смогло сохраниться продолжительное время, его обжигают. Под воздействием высоких температур глина становится еще более крепкой и прочной.

Если описывать основные свойства глины, нельзя не вспомнить про водоупорность. После насыщения частицами породы нужного количества жидкости, она уже не пропускает через себя влагу. Это свойство также достаточно широко используют в строительстве.

Отдельные сорта глин способны очищать нефтепродукты. Эти же свойства глины используют для очистки растительных жиров и масел. Благодаря этому люди могут употреблять продукты без вредных примесей. Глина поглощает из жидкости которые могут нанести вред здоровью. По этой же причине отдельные виды горных пород применяются в косметологии.

Какие бывают глины?

В природе существует огромное количество видов глин. Все они нашли свое применение в той или иной сфере жизнедеятельности. Каолин — глина светлого оттенка, которая обладает меньшей пластичностью по сравнению с другими видами. Именно такая порода чаще всего применяется в бумажной промышленности, а также при изготовлении посуды.

Отдельного внимания заслуживает глина огнеупорная. Это вещество белого или светло-серого цвета, которое выдерживает температуру свыше 1500 градусов при обжиге. Под воздействием высокой температуры огнеупорная глина не размягчается и не теряет своих полезных свойств. Горная порода широко используется при изготовлении фарфоровых изделий, а также при отделке помещений. Популярной считается облицовочная плитка, выполненная из огнеупорной глины.

Формовочные глины могут обжигаться также при достаточно высокой температуре. Отличаются они повышенной пластичностью. Такая глина огнеупорная может применяться в металлургии. С ее помощью изготавливают специальные связующие формы для литья металла.

В строительстве наиболее часто используются цементные глины. Это вещества сероватого оттенка с примесью магния. Глину используют для изготовления различных отделочных изделий, а также в качестве связующего звена при проведении строительных работ.

Как и где добывают глину?

Глина — полезное ископаемое, которое сегодня не является редким. Вещество без проблем можно добыть из земли. Легче всего обнаружить вещество в тех местах, где ранее текли реки. Глина считается продуктом осадочной горной породы и земной коры. В промышленных масштабах добыча глины производится с помощью экскаваторов. Машина срезает большие слои земли. Таким образом можно добыть гораздо больше полезного ископаемого. Проблема в том, что глина в большинстве случаев залегает слоями.

Местами для добычи глины служат целые карьеры. Работа начинается с удаления верхнего слоя почвы. Чаще всего глину можно обнаружить уже на расстоянии полуметра от вершины. Обычно легко поддается обработке может находиться на самой поверхности. В некоторых же случаях полезное ископаемое может быть обнаружено под грунтовыми водами. В этом случае бригада устанавливает специальный дренаж для отведения воды.

Зима не помеха для добычи горной породы. Во избежание промерзания почвы ее утепляют опилками и другими веществами с низким уровнем теплопроводности. Толщина утеплителя иногда достигает 50 см. От промерзания защищается также уже добытая глина. Ее накрывают брезентом или другим подобным материалом, который сможет удержать нужную температуру до того момента, как глина будет доставлена до склада.

Глина в строительстве

В строительной сфере глина начала использоваться уже с первых дней ее открытия. Сегодня материал достаточно широко используется для строительства домов в южных регионах. Благодаря свойствам ископаемого в домиках летом прохладно, а зимой тепло и уютно. Для изготовления блоков берут лишь немного песка, глины и соломы. После застывания получается прочный строительный материал, который не поддается никаким природным факторам.

Какая лучше глина для строительства домов специалисты отвечают однозначно. Наиболее подходящей является цементная глина. Из этого материала также достаточно часто изготавливают облицовочную плитку. С помощью такой отделки можно не только украсить помещение, но и защитить его от огня. Ведь цементная глина является еще и огнеупорной.

Посуда из глины

Столовые приборы из глины — это не только красиво, но еще и полезно. Материал является экологически чистым. Не стоит бояться, что посуда под воздействием высокой температуры станет выделять вредные для здоровья вещества. Применение глины у многих ассоциируется именно с изготовлением тарелочек, горшочков и ваз. Сегодня посуду из этого материала изготавливают в промышленных масштабах. Каждый может приобрести сервиз из качественного материала, который сможет прослужить в течение продолжительного времени.

Гораздо больше ценится ручная работа. Устраиваются целые выставки, на которых мастера могут похвастаться своими изделиями. Здесь же можно приобрести качественную глиняную посуду. Главное, что изделие изготавливается в единичном экземпляре. Но и цена будет соответствующая.

Лепка из глины вместе с детьми

Изготовление различных изделий с помощью глины может стать очень увлекательным и веселым занятием для ребенка. Лепка способствует умственному развитию, улучшает моторику детских рук. Малыш может проявлять фантазию в свое удовольствие. А что можно сделать из глины, всегда подскажут родители.

Лепка из глины требует тщательной подготовки. Следует помнить о том, что не любая одежда может отстираться от полезного ископаемого. А пятна ребенок поставит обязательно. Поэтому малыша стоит переодеть в рабочую форму, а стол застелить клеенкой. Что можно сделать из глины в первую очередь? В первую очередь следует лепить несложные овальные фигурки. Это могут быть животные или смешные человечки. С ребенком постарше удастся сделать тарелку и ложку. После застывания изделие можно покрасить. Оно будет выглядеть оригинально и сможет сохраниться на протяжении долгого времени. Но стоит помнить о том, что глина без обжига является достаточно хрупкой.

Применение глины в медицине

Еще в древности люди заметили полезные свойства глины и начали использовать их в лечебных целях. Некоторые виды полезного ископаемого обладают противовоспалительным действием. Благодаря этому их используют для лечения различных кожных заболеваний. Глина быстро помогает справиться с ожогами, угрями и экземой. Но самолечением заниматься ни в коем случае нельзя. Отдельные виды глины имеют различные свойства. Только специалист сможет подобрать нужный материал и нанесет его правильно на больное место. Без необходимых знаний и навыков можно нанести лишь вред.

Глина — полезное ископаемое, которое является источником множества минералов, витаминов и микроэлементов. Некоторые разновидности горной породы можно принимать также и внутрь. Именно глина является отличным источником радия. При этом организмом усваивается то количество полезного вещества, которое необходимо для нормальной жизнедеятельности.

Глина способна вывести из крови токсины, а также нормализовать обмен веществ. Благодаря этому нередко используют при различных видах отравлений. Порошок принимают внутрь в небольшом количестве, запивая водой. Но в лечебных целях могут использоваться лишь некоторые виды глины.

Глина в косметологии

Многими девушками для совершенствования внешности нередко применяется косметическая глина. Полезное ископаемое способно выровнять тон кожи, избавить лицо от прыщей, а бедра от жировых отложений. В косметологических целях используются различные виды глины. Все они имеют свои особенности и свойства.

Для омоложения лица наиболее часто используется белое полезное ископаемое глина. Фото женщин, которые использовали этот продукт для совершенствования лица, впечатляют. Мимические морщинки действительно разглаживаются, а пигментные пятна исчезают полностью. Девушкам с жирной кожей и крупными порами также отлично подойдет вещества — сведения, которые можно прочитать на упаковке. Но использовать любую глину все же лучше после консультации с косметологом.

Применение голубой глины

Эта горная порода отличается хорошими противовоспалительными свойствами. В ее состав входят соли и минералы, необходимые для нормального функционирования Маски из голубой глины следует делать людям, которые имеют склонность к кожным высыпаниям. С помощью природного вещества прекрасно лечатся угри и комедоны.

С помощью голубой глины можно также сделать кожу более светлой. 10 процедур помогут на долгое время избавиться от веснушек и пигментных пятен. Кроме того, отлично разглаживает неглубокие мимические морщины.

Зеленая глина

Это вещество также достаточно широко используется в косметологии. Зеленая глина обладает прекрасными адсорбирующими свойствами. Благодаря этому удается быстро очистить организм от вредных веществ и токсинов. Глина может наноситься как на лицо, так и на все тело.

Популярными считаются обертывания с применением зеленой глины. Полезное ископаемое помогает восстановить водный баланс организма и убрать лишнюю влагу. Это свойство помогает девушкам избавляться от целлюлита, а также делать кожу более ровной и гладкой.

Красная глина

Наиболее оптимальной для людей, которые имеют склонность к аллергическим реакциям, будет красная глина. Это вещество имеет особый оттенок благодаря содержанию в нем меди и оксида железа. Только добытое вещество не может сразу использоваться в косметологии. Изготовление глины для различных масок — трудоемкий процесс. С особым вниманием готовится к применению именно красная глина. Порода очищается от различных вредных примесей, которые могут нанести вред коже.

Маски из красной глины отлично снимают покраснения и раздражения кожи. Материал широко используют также и в медицине. Красная глина способствует скорейшему а послеоперационные рубцы делает менее заметными.

Человечеству уже много веков известны лечебные свойства глины. В древние времена его использовали для изготовления посуды, а также в медицинских и косметических целях. Египтяне применяли глину при бальзамировании, а ученые и врачи того времени упоминали об его лечебной силе. Известный российский врач Боткин удачно использовал ее для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы, базедовой болезни, нарушений работы нервной системы. В современном мире глина применяется как в официальной, так в нетрадиционной медицине, ее используют для решения косметологических проблем. Как можно заметить, применения глины обширны. В данной статье разберем поподробнее ее лечебные свойства.

Состав глины

Что из себя представляет глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, пластичная при увлажнении и пылевидная в сухом виде. Глина содержит минералы монтмориллонита, каолинит или прочие слоистые алюмосиликаты. Минеральный состав породы так разнообразен, что ее можно сравнить чуть ли не с растительными продуктами (фруктами и овощами). Она способна уничтожать канцерогены и шлаки, тем самым очищая организм. Также в глине большое количество кремния и алюминия , в ее составе содержится кальций, магний, оксид железа и другие оксиды, в ней есть и ангидрид титана.

Полезные свойства и польза глины для организма

укрепляет иммунитет,
лечит ангину,
устраняет проблемы с пищеварением,
выводит токсины из организма,
помогает при ревматизме, болях в мышцах и суставах,
укрепляет зубы,
устраняет кровоточивость и воспаления десен,
борется с варикозом и целлюлитом,
лечит кожные заболевания,
улучшает состояние кожи, волос и ногтей.

Также к целебным свойствам данной породы часто прибегают при лечении атеросклероза, туберкулеза и даже рассеянного склероза, именно благодаря высокому содержанию кремния.

Размеры частичек глины играют роль на ее лечебных свойствах. Они обладают огромными адсорбционными качествами, поверхность которых составляет около 80 квадратных метров на грамм. Размеры частичек и их свойства напрямую связаны с происхождением глины.

Высокая адсорбция позволяет глине впитывать в себя токсины, гнилостные элементы, вредные кислоты. Ее используют для лечения опухолей, причем как доброкачественных так и злокачественных.

Есть теория, которая утверждает, что при помощи глины можно благоприятно повлиять на биополе человека.

Виды косметической глины

Глина бывает разного вида в зависимости от цвета, который определяется повышенным содержанием в ней солей и других составляющих. Это определяет спектр ее применения.

Глина содержит большое количество кобальта и кадмия. Чаще всего ее используют в медицинских целях.

— калия и железа. Благодаря этим веществам она благоприятно воздействуют на суставы, мышцы и позвоночник. Как правило, применяется для аппликаций.

Глина является соединением оксидов кремния и алюминия с добавлением воды.

Глина является продуктом смешивания белой и красной глины.

В зеленой много двухвалентного железа и меди. Она хорошо подойдет для излечения опухолей, болезней печени, поджелудочной железы. Кроме того, ее используют при устранении жирности кожи и волос.

В черной и темно-коричневой много железа и углерода. Применяется она в косметической промышленности.

В желтой – серы, натрия, трехвалентного железа. Из нее изготавливают компрессы и аппликации на больные суставы. Она также подходит для лечения высыпаний на коже и целлюлита

Применение глины

Натуральную породу используют в косметологи, медицине и быту.

Лечение глиной в домашних условиях

Чаще всего в лечебных целях используют голубую глину. Наружное ее применение происходит при радикулитах, артритах, заболеваниях мышц и сухожилий, при кожных недугах, нарушениях менструального цикла, простатите и простудах. При этом она может использоваться и при хронических болезнях, и при острых формах заболеваний.

Глину применяют и для примочек , обертываний и растираний . Кладут ее на больное место плиткой толщиной в 1,5-2 см. Она может быть холодной, теплой или слегка подогретой в зависимости от недуга.

Например, теплую глину применяют при нарушении работы печени и суставов. А если лечат абсцессы – то лучше всего накладывание компрессов из глинистой воды и их регулярная замена.

Порода может использоваться и для спринцевания при разных болезнях женской мочеполовой системы. При этом ее берут 3-4 ст. л. на 1 литр воды , которую надо подогреть до температуры тела.

Бывают случаи ухудшения состояния при лечении глиной, но, как правило, остановки лечения это не требует, а только свидетельствуют о выходе шлаков из организма.

В отдельных случаях хорошо ее принимать ванны вместе с данным продуктом. Это может помочь при ревматизме, артритах и анемии. Их рекомендуют в тех случаях, когда радиоактивные ванны по тем или иным причинам противопоказаны.

Терапию при помощи глины лучше всего проводить в комплексе с массажем, контрастными обливаниями, солнечными и воздушными ваннами, ароматерапией и рефлексотерапией стоп.

Есть методики внутреннего использования глины. Для этого лучше всего брать ее целым куском, жирную, без посторонних примесей. Употребляя ее внутрь можно вылечить атеросклероз, недомогания пищеварительной системы, почек, печени, желчного пузыря, крови и кожи.

Польза глиняных шариков

Глиняные шарики являются прекрасным средством против заболеваний ротовой полости и боли в зубах. Их необходимо сосать и перекатывать во рту.

Применение глины в косметологии

Глина также широко применяется в косметической промышленности. Ее используют для ухода за всем телом, приготовления очищающих и омолаживающих масок.

Такую маску можно сделать своими руками, смешав ее до состояния пасты с соком огурца и водой. Получившуюся массу нанесите на кожу лица и оставьте до полного высыхания. Смывайте теплой водой. Такая маска окажет очищающее, питательное и подтягивающее действие. Но не стоит делать ее чаще, чем 1 раз в неделю.

Глина в быту

Глина хорошо подходит для чистки воды. Для этого берут один кусочек на 1 литр воды. После этого емкость с водой нужно отставить и дать постоять пару часов. Будьте уверены — глина абсорбирует в себя все токсины и ядовитые вещества.

Глина для хранения урожая

Многие огородники перед закладкой моркови, картошки на хранение окунают плоды в глиняную болтушку. Затем после высыхания вокруг овоща создается защитная пленка. Практика показывает, что урожай обработанный таким образом хранится дольше.

Как видите, использование глины имеет массу вариантов и возможностей. Ее целебные свойства позволяют лечить многие заболевания. Она практически не имеет противопоказаний, а потому с успехом применяется в разных отраслях медицинской науки, она сохраняет урожай, она же может позаботиться о красоте вашей кожи. Вывод — глина многолика и безусловно полезна!

Как напитать кожу минералами и снять с нее омертвевшие чешуйки. Маска из глины для лица

Глина представляет собой осадочную горную породу, имеющую мелкозернистую структуру. Это очень интересный по своим свойствам вид породы, потому что в сухом состоянии она рассыпчатая и похожа на пыль, а вот в увлажненном виде — мягкая и пластичная, способная принимать любую заданную форму. При застывании же после увлажнения глина становится удивительно крепкой и прочной.

Глина является осадочной горной породой, представляющей собой вторичный продукт земной коры, который образовался в результате разрушения скальных пород путем их выветривания.

Самым главным источником для образования глины служит полевой шпат, который в процессе распада под воздействием атмосферных осадков образует каолинит и другие составляющие части глин.

Минералы в составе глин

В состав глины входит один или несколько минералов группы каолинита, монтмориллонита или других слоистых глинистых минералов. В глине также могут содержаться карбонатные и песчаные частицы.

В зависимости от количества и качества минералов, входящих в состав глины, это полезное ископаемое может быть самых разных цветов и оттенков — светло — желтого, оранжевого, красновато — коричневого, серого, белого и многих других.

В различные сорта глины входят следующие минералы:

каолинит
андалузит
монтмориллонит
галлуазит
мусковит
гидраргиллит
накрит
диаспор
пирофиллит
корунд
монотермит

Существуют также некоторые виды минералов, которые загрязняют глины. Среди них можно выделить следующие:

кварц
кальций
доломит
глауконит
лимонит
магнетит
маркозит
рутил
пирит
сертпентин
сидерит

Бентонитовая глина содержит в своем составе монтмориллонит

Свойства глины

Среди основных характерных свойств глины можно назвать следующие:

Высокий уровень пластичности
Способность принимать любую заданную форму
Огнеупорные свойства
Способность к воздушной и термической усадке
Отличная спекаемость
Вязкость глин различных сортов
Степень усушки
Пористость глины
Набухание глин
Плотность
Водонепроницаемость

Виды глины

Различают несколько видов глин, среди которых можно назвать следующие:

Каолин — так называется знаменитая белая глина, которую используют для производства красивейшего фарфора и огнеупорных изделий.
Строительная глина — используется для приготовления растворов, которые применяются в процессе возведения сооружения различного назначения.
Глинистый сланец — применяется в процессе производства цемента.
Огнеупорная глина — подходит для изготовления огнеупорных кирпичей и других жаропрочных изделий.
Бентонит — при погружении в воду увеличивается в объеме в несколько раз, используется в буровых растворах в процессе бурения скважин.
Сукновальная глина — обладает отбеливающими и фильтрующими свойствами. Фильтры из сукновальной глины широко используются для очистки от примесей нефтепродуктов, а также различных видов масел — как пищевых, так и технических.
Гончарная (комовая) глина применяется в процессе изготовления керамической посуды.
— применяется в качестве лечебного и косметического средства для нанесения масок на лицо и тело.
Глина из песчаника — используется для изготовления посуды, декоративных керамических изделий и сувениров.

Каолин — белая глина

Сфера применения глины

После соединения с нужным количеством воды глина способна образовывать массу в виде теста, обладающую пластичными свойствами. В зависимости от расположения месторождения данного природного сырья, глина характеризуется различными качественными показателями. Поэтому ее используют для различных целей. Среди сфер применения различных сортов глины можно назвать следующие:

Производство керамики — одна из самых главных сфер применения глины. Из различных сортов этого природного материала делают прекрасные образцы керамической посуды, фаянс и . Гончарное искусство насчитывает уже несколько тысячелетий, и продолжает совершенствоваться и в наши дни.

Изготовление стройматериалов — глина повсеместно применяется в производстве . На сегодняшний день подавляющее большинство кирпичных изделий производятся на заводах, однако существует также кустарный способ ручной формовки кирпича, который с успехом применяется в некоторых регионах.

Производство цемента — для изготовления цемента используется смесь глины (25%) с известняком (75%). В процессе производства сырье аккуратно измельчают, а затем тщательно перемешивают. При этом должна соблюдаться строгая дозировка компонентов, иначе получится низкого качества.

Техническая керамика представляет собой достаточно обширную группу специальных керамических изделий, изготовленных из пластичной массы, основу которой составляет глина. технического назначения широко используется в различных областях жизни и деятельности человека — в виде сантехнической керамики, в качестве изоляторов электрического тока в приборах и в проводке, и во многих других сферах.

Глинобитное строительство — глинобитные постройки представляют собой архитектурные сооружения, главным материалом для возведения которых служит глина. Глинобитные дома являются одними из первых образцов древнейшей . При этом способы использования глины могут быть разными. Так, глиняную массу могут утрамбовывать в форму из деревянных дощечек, или же глину смешивают с измельченной соломой и замазывают этим составом дощатую основу.

Медицина и косметология — издавна глина широко используется в лечебных и косметических целях. Глина входит в состав некоторых лечебных мазей, а также сорбентов и препаратов для избавления от диареи. А в косметологии из глины делают маски для лица и тела, а также включают ее в состав некоторых кремов.

Пищевая глина — некоторые виды глины являются съедобными и употребляются в пищу. Пищевая глина представляет собой специальную добавку к основному рациону питания человека, и является ценным источником минеральных солей и микроэлементов. Съедобная глина служит сорбентом природного происхождения, который помогает очистить организм человека от шлаковых отложений и вредных токсинов. В то же время глина обладает обволакивающим действием и может использоваться в качестве натурального антисептика.

Глина описание и свойства. Что такое глина, ее виды и свойства

СВОЙСТВА ГЛИНЫ

Важнейшими свойствами глин являются:

1) способность»в смеси с водой образовывать тонкие «взвеси» (мутные лужи) и вязкое тесто;

2) способность набухать в воде;

3) пластичность глиняного теста, т. е. способность его принимать и сохранять любую форму в сыром виде;

4) способность сохранять эту форму и после «высыхания с уменьшением объема;

5) клейкость;

6) связующая способность;

РАЗНОВИДНОСТИ ГЛИНЫ

Наиболее ценными для народного хозяйства являются следующие разновидности глин:

Кирпичное производство

Производство цемента

Искусство

Прочие потребители

Глина относится к вторичным горным породам, которые образовались вследствие выветривания скальных массивов в ходе эволюционного процесса. Глина чаще других материалов используется как строительный материал. Состав глины весьма сложен и непостоянен. В чистом своем виде глина практически не содержит примеси. Диаметр ее частиц не превышает 0,01 мм, как правило, глина пластична. В состав всех разновидностей глин входит химически связанная вода, она удерживается в виде тончайших плёнок между частицами глинистого материала.

В состав глины входят кремниевые и алюминиевые компоненты. Наиболее распространённые примеси – гидроксид железа оксиды щелочные земельных металлов кварц и сульфид железа. Породы с высоким содержанием глинозема используют для получения огнеупорных материалов, содержание глинозема в таких горных породах колеблется от 25 до 30%.

При намокании всех разновидностей глин вода заполняет промежутки между частицами, вследствие чего они легко сдвигаются относительно друг друга. Это свойство обуславливает пластичность глинистых материалов.

Глинистый материал в природе широко распространен. Глины разделяют на подгруппы зависимо от минерального состава и диаметра частиц, наличия тех или иных примесей. Существуют такие виды глины:

красная,
белая,
песчаная,
глина для фарфора,
каолиновая.

Гранулометриия тех или иных видов материалов зависит от минеральных компонентов и химического состава. Практически всем разновидностям этого уникального ископаемого свойственны пластичность, адсорбция, набухание. При намокании характерны усадка, вспучивание, эти свойства являются определяющими при применении материала в промышленности.

По промышленным техническим требованиям горная порода подразделяется на разновидности:

легкоплавкую,
тугоплавкую,
адсорбционную,
каолиновую.

Размокшая глина становится пластичной, она способна принимать практически любую форму.

Пластичные массы называются «жирными», так как на ощупь воспринимаются как жирный материал. Разновидности глин с низкой степенью пластичности называют «тощими» или постными. Изделия, выполненные из таких материалов, быстро рассыпаются, для производства кирпича «тощая» глина не подходит.

Высохшая глина хорошо держит форму, которую ей придали, при этом она незначительно уменьшается в объеме, уплотняется, затвердевает и стает прочной как камень. Благодаря этим свойствам с давних пор глина считается самым широко применяемым материалом для изготовления посуды и прочих предметов быта.
Кроме всего прочего данная порода обладает такой способностью как клейкость.
Впитав в себя определенное количество влаги, материал более не пропускает воду, это свойство обуславливает водоупорность материала.
Ещё одно свойство глины – кроющая способность. Благодаря этому свойству глину издавна используют для покрытия стен зданий, печей.
Сорбционная способность материала позволяет применять глину в качестве очистителя жиров и продуктов переработки нефти.

Все вышеперечисленные свойства обеспечивают длительный срок службы предметам, изготовленным из глины.

Виды глины и их происхождение

По происхождению глинистые материалы разделяют на подгруппы.

Осадочные глины. Образуются в результате нанесения водными потоками разрушенных пластов горных пород. Эти материалы делятся на морские и материковые. По названию первого ясно, что глина образуется на морском дне, во втором случае образование происходит на материках, в донных отложениях рек и озер.

В природных условиях данная разновидность имеет коричневый оттенок, его придает материалу железосодержащие соединения – оксиды феррума, которые содержатся в глине в количестве от 5 до 9%. Это, как правило, осадочные глины. Они образуются в результате нанесения водой разрушенных пластов горных пород.

В процессе обжига красная глина стаёт красной или белой зависимо от условия процесса и типа обжигающего оборудования. Данная разновидность может выдержать нагревание до 1100 градусов.

Этот сорт глины пластичный, хорошо разминается. Высокая эластичность материала обуславливает его применение в качестве материала для скульптурной лепки.

Залежи природного ископаемого находятся повсеместно. Зачастую они скапливаются в лагунах морских или пресных. В случае с морскими заливами, глина являет собой неоднородную массу, имеет многочисленные примеси.

При намокании глина приобретает светло-серый оттенок, в результате процесса обжига она превращается в материал красивого белого цвета. Этому сорту глины присуща эластичность.
Из-за отсутствия соединений железа белая глина слегка просвечивается. Она широко используется для производства бытовых предметов, посуды, кувшинов, декоративных статуэток. Кроме того материал используется при производстве кафельной плитки и сантехники.
Предметы из этой глины покрывают глазурью, выдерживая в печах при 900- 950 градусах.

Пористая масса для производства керамики

Сырье являет собой глинистый материал с незначительным содержанием кальция и высокой пористостью.

Эта глина состоит из каолинита, иллита и других алюмосиликатов, также в ней имеются вкрапления песка и карбонатов. Кремнеземы и глинозем являют собой основу глиногенных минералов.
Пористая масса относится к осадочным типам глины. Она образуется в результате нанесения водой разрушенных пластов горных пород.
Естественный цвет такой глины колеблется от белого до коричневого. Встречаются и зеленоватые глины. Материал подвергается обжигу при невысоких температурах.

Майолика

Это легкоплавкая разновидность глинистого материала, в которой содержится большое количество глинозема белого цвета. Сырье подвергается обжигу при невысокой температуре. Глазируют майолику специальными смесями с содержанием соединений олова.

Слово «майолика» произошло от наименования острова Майорки, где данный материал был использован впервые. Майолика широко использовалась в Италии. Традиционно предметы из майолики называют фаянсовыми, потому что впервые они начали производиться в специальных отделениях по изготовлению фаянса.

Каминная глиняная масса

В состав этой породы входит кварц, значительное количество полевого шпата и шамот. По происхождению это шельфовые породы. Они образуются на глубине около двухсот метров. Обязательное условие – отсутствие какого-либо рода течений.

Материал черного цвета. После обжига масса напоминает изделия из слоновой кости по цвету. Благодаря использованию глазури изделия из сырья становятся необычайно прочными, обладают высокой водостойкостью.

Данное сырье представляет собой запекшуюся массу. Обжигают его при температуре 1100 – 1300 градусов. Процесс обжига проводится под тщательным присмотром с соблюдением технологических правил, в противном случае глиняные изделия могут рассыпаться.

Каменную керамическую массу используют для моделирования, для изготовления различных керамических предметов. Изделия из этого материала очень красивы. Каменная керамика обладает уникальными техническими свойствами.

В состав сырья входит полевой шпат, значительное количество кварца и каолин. Примесей железа эта разновидность глины не содержит.

При смачивании водой масса приобретает серый оттенок, а после процесса обжига становится идеально белой. Обжигают материал в печах при температуре 1300 – 1400 градусов. Данное сырье очень эластично.

Не рекомендуется использовать эту разновидность для работ на гончарных кругах. Материал является очень плотным, практически без пор, поглощение воды очень низкое. Обожжённый материал становится прозрачным. Предметы из фарфорового глинистого материала покрывают различными глазурями.

Материалы для грубой керамики

Крупнопористая глина применяется для производства габаритных предметов, зачастую используется в строительстве. Изделия материала отличаются высокой термостойкостью, они прекрасно выдерживают колебания температур.

Пластические свойства сырья зависят от наличия в соединении кварца и алюминия. Характерные особенности материала обусловлены наличием значительного содержания шамота и глинозема.

Материал относится к тугоплавким разновидностям. Температура плавления – 1400 1600 градусов. Грубокерамический материал прекрасно спекается, он практически не дает усадки. Эти свойства определяют его применение для производства габаритных объектов, а также крупных панно и мозаик.

Монтмориллонитовая глина

Сырье применяют в качестве отбеливателя при очистке палаточных сиропов, в пивоварении, при производстве сока и рафинированных масел. Данный материал улучшает качество готовых продуктов, кроме того данная разновидность глины используется как средство для борьбы с грызунами и насекомыми.

Адсорбционная глина

Характерная особенность – высокие связующие свойства, высокая степень катализа. Самая распространенная среди адсорбционных глин – бентонит.

Цветные глинистые материалы

Разноцветная глина – это материал, который содержит оксиды металлических элементов или пигменты, и представляет собой однородную смесь.

При проникновении в толщу материала пигментов некоторая часть их остаётся во взвешенном состоянии, при этом однородность тона сырья нарушается.
Природные пигменты придают глине тот или иной оттенок, их разделяют на две категории: оксиды металлических элементов и собственно красящие вещества.
Оксиды – это природные компоненты натурального происхождения, образующиеся в толще кары земли. Данные вещества подвергают очистке и тонкому измельчению. Для придания глине той или иной окраски чаще всего используют оксид меди. Это вещество в процессе обжига в результате процесса окисления приобретает зеленоватый оттенок.
Для придания материалу синего оттенка применяют кислородсодержащие соединения кобальта. Соединения хрома обеспечивают цвет оливок, а соединения магния и никеля – коричневый и серый соответственно.
Красящие компоненты добавляют в сырье в количестве от 1 до 5%. При более высоком содержании пигментов могут возникнуть нежелательные последствия в процессе обжига.

Сфера применения

Глина активно применяется в строительстве для изготовления кирпичей, керамических изделий. Она обладает неоспоримыми достоинствами, а также сравнительно низкой стоимостью. К преимуществам данного сырья следует отнести термоустойчивость, адсорбционные свойства, экологичность, воздухопроницаемость.

Что собой представляет глина?

Свойства глин

Какие бывают глины?

Как и где добывают глину?

Глина в строительстве

Посуда из глины

Лепка из глины вместе с детьми

Применение глины в медицине

Глина в косметологии

Применение голубой глины

Зеленая глина

Красная глина

Глина известна человечеству с давних времен и активно используется в хозяйственной деятельности. В нашей статье мы хотим поговорить о ее видах и о том, каким способом происходит добыча глины.

Происхождение глины

Прежде чем начать разговор, хочется дать определение породе. Что же такое глина? Это осадочная мелкозернистая горная порода, которая имеет пылевидную структуру в сухом состоянии и пластичную при увлажнении.

Она образуется в результате разрушения скальных пород, например, в процессе выветривания. Главным источником пластов глины являются полевые шпаты. Именно при их разрушении под воздействием атмосферных реагентов образуются глинистые минералы. Иногда пласты образуются в процессе накопления. Но чаще это происходит в результате наносов потоков воды. Тогда скопления глины формируются на дне морей и озер.

Разновидности глины

Осадочные глины образуются в результате переноса на новое место и оседании там глинистых продуктов выветривания. Такие породы по происхождению подразделяют на континентальные (образованные на материке) и морские (образованные на морском дне).

В свою очередь морские глины подразделяют на:

Прибрежно-морские. Они образуются в береговых регионах, дельтах рек и заливах. Для них характерна неотсортированность материала. Очень часто такие породы переслаиваются с алевролитами, песчаником, пластами угля.
Лагунные. Такие глины образуются в морских лагунах (опресненных или с повышенной концентрацией соли). Как правило, породы содержат сульфиды железа, кальциты. Среди них есть и огнеупорные виды.
Шельфовые. Такие глины образуются на глубине не более 200 метров. Они более однородны по составу.

А вот среди глин континентального происхождения выделяют:

Делювиальные, которые характеризуются смешанным составом и резким его изменением.
Озерные. В таких породах имеются все глинистые минералы. Считается, что именно к озерным глинам принадлежат самые лучшие типы огнеупорных видов.
Пролювиальные. Такие породы образованы временными потоками. Для них характерна плохая сортировка.
Речные можно обнаружить на террасах водоемов, особенно в пойме. Такие породы плохо отсортированы и достаточно быстро переходят в галечники и пески.

Кроме того, выделяют остаточные глины. Они образуются в результате выветривания всевозможных пород на море или суше. Обычно они мало пластичны. К континентальным остаточным породам относят каолины и другие элювиальные глины.

В России добыча глины (древних остаточных пород) достаточно распространена в Восточной и Западной Сибири, на Урале.

Богата ли земля глинами?

Глина есть во многих регионах земного шара. Если черного золота и алмазов на Земле не так много, то уж глины точно предостаточно. Это вполне естественно, поскольку порода является осадочной и, по сути, представляет собой потертые временем и внешними факторами камни, измельченные до порошкового состояния. В глине обитают самые разные организмы, которые влияют на ее оттенок. Не последнюю роль в окрашивании минерала играют соли железа. В природе существует розовая, зеленая, голубая, желтая, красная и другие глины.

В былые времена добыча глины осуществлялась по берегам озер и рек. Так же копали специальные ямы для добычи. Затем минерал стало проще приобрести у гончара, нежели самостоятельно ее добывать. Конечно, добыча глины красного цвета — дело нехитрое. А вот, например, благородную белую раньше можно было приобрести только в специальных магазинах для художников. В настоящее время в любом магазине можно приобрести минерал в виде косметического средства. Конечно, такая глина продается не в чистом виде, а со всякими добавками.

Глина встречается нам в повседневной жизни практически ежедневно. Полевые тропинки и дорожки в жару укрыты слоем пыли, в дождь раскисают, как жижа, потому что здесь тоже есть минералы.

Свойства глины

Повсеместная добыча глины (фото приведены в статье) напрямую связана с ее свойствами, поскольку она издавна используется людьми в самых разных целях. В сухом виде она отлично поглощает воду, а намокнув, совершенно не пропускает влагу. В результате перемешивания и переминания глина способна принять самые разные формы, сохраняя их даже после высыхания. Такое свойство называют пластичностью.

Кроме того, глина имеет хорошую связывающую способность с твердыми и порошкообразными телами. В результате смешения с песком получается пластичная масса. Однако ее пластичность уменьшается при увеличении содержания песка и воды в смеси.

«Тощие» и «жирные» разновидности

Глины подразделяют на «тощие» и «жирные». Вторые имеют высокую степень пластичности. А название «жирные» они получили из-за того, что в замоченном виде кажутся жирными на ощупь. Такая глина скользкая и блестящая, в ней содержится мало примесей.

Добыча песка и глины всегда неразрывно связаны, поскольку используется, как правило, их смесь. Так, например, при производстве кирпича из жирной глины при обжиге образуется множество трещин. Чтобы избежать таких неприятных моментов, в глину добавляют песок (иногда опилки, кирпичные обломки).

Минералы непластичные или малопластичные называют «тощими». Они шероховатые на ощупь и имеют матовую поверхность. При трении такая глина с легкостью крошится, поскольку в ней содержится очень много примесей. Изготовленный из такого минерала кирпич не отличается прочностью.

Очень важным свойством глины является ее отношение к обжигу. Как известно, замоченная, она твердеет на солнце. Однако ее с легкостью можно измельчить в пыль. Но после обжига глина меняет внутреннюю структуру. При очень высоких температурах глина способна даже плавиться. Именно температура плавления характеризует огнеупорные свойства вещества. Разные сорта глины имеют совершенно различные огнеупорные свойства. Существуют такие виды минерала, которые требуют колоссального жара для обжига (около 2000 градусов). Такие температуры сложно получить даже в заводских условиях, поэтому возникает необходимость снизить огнеупорность. Добиться этого можно при помощи введения добавок (извести, окиси железа, магнезии). Их называют флюсами.

Глина имеет разный окрас (белая, желтая, голубоватая, бурая, красная и т. д.). Качество кирпича никоим образом не зависит от оттенка минерала.

Применение глины в лечебных целях

Некоторые разновидности глины применяют в лечебных целях. Белую используют для лечения ожирения, заболеваний кишечника, выпадения волос, укрепления ногтей. Красную же применяют при сердечно-сосудистых заболеваниях, варикозе, гипотонии, эндокринных и нервных заболеваниях. Желтая глина помогает при остеохондрозе, головных болях, проблемах с кишечником и желудком.

Черная применяется для понижения температуры, для лечения воспалительных заболеваний кожи, для омоложения организма. А вот голубую глину используют для лечения ожирения, гипофункции щитовидной железы, снятия мышечной слабости и для улучшения подвижности суставов. В косметологии такой вид глины применяется при жирной коже.

Применение в промышленности

Глину активно используют в промышленности: в производстве керамической посуды, плитки, фаянсовой и фарфоровой сантехники. Не менее востребован минерал и в строительстве. Глину используют при производстве кирпича, стройматериалов и керамзита. Она также является основой для всего кирпичного и гончарного производства. В смеси с водой глина образует пластичную тестообразную массу, которую можно поддавать обработке. Первоначальные свойства сырья могут значительно отличаться в зависимости от места происхождения.

Природная красная глина обязана своим цветом присутствию в ее составе оксида железа. При обжиге, в зависимости от типа печи, она может приобретать белесый или красный оттенок. Ее активно применяют для изготовления небольших скульптур.

Белая глина достаточно распространена в мире. Во влажном виде она имеет светло-серый цвет. А вот после обжига приобретает благородный оттенок слоновой кости. Данный вид невероятно пластичен из-за отсутствия в составе оксида железа. Белую глину используют для изготовления кафеля, посуды, сантехники, поделок.

Для производства фарфоровых предметов используется особый вид глины, в котором присутствует кварц, каолин и полевой шпат, а вот оксид железа — наоборот, отсутствует. Во влажном виде минерал имеет светло-серый оттенок, а вот после обжига приобретает белый цвет.

Глина: способ добычи

Существуют самые разные способы добычи минерала. Все зависит от объемов запасов и места расположения. Как известно, существуют карьеры по добыче глины, в которых выемку минерала из массива осуществляют зубофрезерными машинами или экскаваторами.

При больших объемах пород, особенно если работы производятся в зимнее время, применяют взрывной метод. Добыча глины и каолина (голубой, белой глины) в условиях высокой карьерной влажности или на каолиновых заводах ведется гидромониторами.

Для керамических предприятий породу добывают в специально разработанных карьерах, после чего ее переправляют железнодорожным и автомобильным транспортом в место назначения. Как правило, в пласте пород залегают сразу несколько видов глин. Выемка каждой разновидности производится по отдельности.

Месторождения

Природные скопления пород называют месторождениями. Территория России богата запасами самых разных видов глин. Для керамической промышленности представляют большой интерес месторождения чистых пород, в которых содержится мало примесей. Они относятся к каолиновым и огнеупорным глинам. Добыча обыкновенных (легкоплавных) разновидностей в России производится практически повсеместно. А вот месторождения огнеупорной и голубой глины встречаются намного реже.

Добыча глины в России производится в таких месторождениях, как Каштымское, Невьянское, Астафьевское, Палевское. Каждое из них имеет свои особенности в зависимости от условий образования, химического и минерального состава.

Месторождения огнеупорных видов встречаются намного чаще, нежели каолиновых. Но при этом наиболее многочисленными являются места, где тугоплавкие разновидности соседствуют с огнеупорными. В России наиболее известные среди них — Трошковское, Латненское и Гжельское месторождения.

А вот основными местами добычи бентонитов являются Гумбрийское, Аксанское и Оглалинское месторождения.

Место добычи глины всегда выбирается в зависимости от качественных показателей сырья, объемов запасов и экономической выгоды их разработки.

Вместо послесловия

С давних времен люди используют свойства глины в своих целях. Ее обширные запасы дают возможность без оглядки применять в разных отраслях промышленности и в быту.

Глина — интересный и разнообразный по своим свойствам материал, который образуется в результате разрушения скальных пород. Многие, имея дело с этим пластичным веществом, задумываются: из чего состоит глина? Давайте узнаем ответ на этот вопрос, а также разберёмся, чем может быть полезен этот человеку.

Что такое глина, из какого вещества состоит

Глина — это осадочная порода, мелкозернистая по своей структуре. В сухом состоянии она зачастую пылеобразна, а если её увлажнить, то становится пластичным и податливым материалом, принимающим любую форму. При застывании глина становится твёрдой, форма её не меняется.

Минеральный состав глин разных видов хоть и различный, но обязательно содержит в себе вещества группы каолинита и монтмориллонита или иные слоистые алюмосиликаты. Также глина может иметь в числе составляющих другие примеси, карбонатные и песчаные частицы.

Типовой состав этого вещества выглядит так:

каолинит — 47%;
оксид алюминия — 39%;
вода — 14%.

Это далеко не все составляющие глины. Минеральные вкрапления — галлуазит, диаспор, гидраргиллит, корунд, монотермит, мусковит и другие — тоже присутствуют в разных количествах. Загрязнять глины и каолины могут такие минералы: кварц, доломит, гипс, магнетит, пирит, лимонит, марказит.

Виды глин

То, из чего состоит глина, во многом зависит от места и способа её образования. В зависимости от этого выделяют:

1. Осадочные глины — это результат переноса природных продуктов выветривания и их отложения в определённом месте. Они бывают морскими — рождающимися на дне морей и океанов и континентальными — формирующимися на материке. Морские глины, в свою очередь, подразделяют на:

шельфовые;
лагунные;
прибережные.

2. Остаточные глины формируются в процессе выветривания непластичных горных пород и их преобразования в пластичные каолины. Изучение таких остаточных залежей может показать плавный переход глины в материнскую породу с изменением высоты.

Свойства глины

Независимо от того, из какого вещества состоит глина и где она образовалась, есть характерные свойства, отличающие её от других природных материалов.

В сухом виде глина имеет пылеобразную структуру. Если она застыла комками, то легко крошится. Этот материал быстро намокает, впитывает воду, вследствие чего разбухает. При этом глина приобретает водоупорность — способность не пропускать жидкость.

Главной особенностью глины является её пластичность — способность с лёгкостью приобретать любую форму. В зависимости от этой способности глину могут классифицировать на «жирную» — которой присуща повышенная пластичность, и «тощую» — разбавленную другими веществами и постепенно теряющую данное свойство.

Пластичная глина характеризуется клейкостью и вязкостью. Это свойство широко применяется в строительстве. Подумайте, строительная смесь из чего состоит? Глина — обязательная составляющая любого соединительного раствора.

Распространение на планете

Глина является очень распространённым материалом на Земле, а поэтому недорогостоящим. Месторождений глины очень много в любой местности. На морских побережьях можно увидеть глиняные отвалы, которые раньше были твёрдыми скалами. Берега и дно рек, озёр зачастую покрыто слоем глины. Если лесная тропа или имеет коричневый или рыжий оттенок то, вероятней всего, она тоже состоит из остаточной глины.

При промышленной добыче глины применяют способ открытых разработок. Чтобы добраться до залежей полезного вещества, сначала снимают а потом вынимают ископаемые. На разной глубине пласты глины могут отличаться по составу и свойствам.

Использование глины человеком

Как уже упоминалось, чаще всего глину используют в строительстве. Все знают, что привычный материал для возведения сооружений — кирпичи. Они из чего состоят? Песок и глина — вот основные составляющие теста, которое под воздействием высоких температур становится твёрдым и превращается в кирпич. Чтобы стена из отдельно взятых блоков не рассыпалась, используют вязкий раствор, в составе которого тоже есть глина.

Смесь глины с водой становится сырьём для гончарного производства. Человечество издавна научилось производить вазы, пиалы, кувшины и другие ёмкости из глины. Они могут иметь разные размеры и формы. Раньше гончарное ремесло было нужным и распространённым, а глиняные изделия становились единственными принадлежностями, используемыми в быту и очень ходовым товаром на рынках.

Широко используется глина в медицине и косметологии. Те, кто заботится о красоте и здоровье кожи, знают о благодатном воздействии некоторых видов этого вещества. Глина применяется для обёртываний, масок и примочек. Она эффективно борется с целлюлитом, придаёт коже эластичность, препятствует преждевременному старению. При некоторых медицинских показаниях глину даже применяют внутрь. А при кожных заболеваниях высушенный и перетёртый в пыль материал назначают в виде присыпок. Важно упомянуть, что для таких целей используется не любая глина, а только некоторые её виды, имеющие антисептические и противомикробные свойства.

Что такое полимерная глина

Полимерная глина позволяет легко имитировать текстуру других материалов, например, дерева или камня. Из этого пластичного вещества можно самостоятельно изготовить сувениры, ёлочные игрушки, бижутерию, украшения для интерьера, брелоки и много всего прочего. Такие изделия ручной работы станут отличным подарком, смогут долго храниться, при этом не теряя привлекательного вида и первоначальной формы.

Полимерная глина из чего состоит? Рецепт приготовления в домашних условиях

Рукодельницы, которых заинтересовал процесс изготовления таких ярких сувениров, наверняка задумались о том, как сделать полимерную глину самостоятельно. Это вполне реальная задача. Естественно, что полученный материал не будет идентичен заводской полимерной глине, но при правильном изготовлении его свойства ничем не будут уступать.

Необходимые компоненты:

клей ПВА — 1 стакан;
кукурузный крахмал — 1 стакан;
нежирный крем для рук без силикона — 1 столовая ложка;
вазелин — 1 столовая ложка;
сок лимона — 2 столовые ложки.

Вот всё, из чего состоит которую мы будем готовить в домашних условиях.

Крахмал, клей и вазелин тщательно перемешиваем, добавляем сок лимона и опять мешаем до получения однородной массы. Ставим в микроволновку на 30 секунд, перемешиваем и отправляем туда же ещё на 30 секунд. Корку, которая образовалась на поверхности, нужно снять и выбросить, а эластичную массу выложить на поднос, смазанный кремом для рук, и энергично вымешивать 5 минут. После остывания наша полимерная глина уже готова к использованию.

Узнав, как сделать полимерную глину самостоятельно, вы можете сэкономить на дорогом покупном материале и, не ограничивая себя, освоить интересное, творческое занятие.

% PDF-1.2 % 883 0 объект > эндобдж xref 883 101 0000000016 00000 н. 0000002372 00000 н. 0000002546 00000 н. 0000002602 00000 н. 0000002633 00000 н. 0000002670 00000 н. 0000003401 00000 п. 0000003691 00000 н. 0000003758 00000 п. 0000003943 00000 н. 0000004113 00000 п. 0000004226 00000 п. 0000004352 00000 п. 0000004494 00000 н. 0000004549 00000 н. 0000004691 00000 н. 0000004745 00000 н. 0000004901 00000 п. 0000005058 00000 н. 0000005197 00000 н. 0000005341 00000 п. 0000005471 00000 п. 0000005600 00000 н. 0000005725 00000 н. 0000005850 00000 н. 0000005982 00000 п. 0000006154 00000 п. 0000006325 00000 н. 0000006388 00000 п. 0000006518 00000 н. 0000006655 00000 п. 0000006886 00000 н. 0000007105 00000 н. 0000007355 00000 н. 0000007467 00000 н. 0000007546 00000 н. 0000128553 00000 н. 0000128683 00000 н. 0000128813 00000 н. 0000128943 00000 н. 0000129040 00000 н. 0000129136 00000 н. 0000129232 00000 н. 0000129327 00000 н. 0000129423 00000 н. 0000129517 00000 н. 0000129610 00000 п. 0000129704 00000 н. 0000129798 00000 н. 0000129891 00000 н. 0000129985 00000 н. 0000130080 00000 н. 0000130174 00000 п. 0000130269 00000 н. 0000130364 00000 н. 0000130460 00000 н. 0000130554 00000 п. 0000130649 00000 н. 0000130743 00000 п. 0000130838 00000 п. 0000130933 00000 п. 0000131087 00000 н. 0000132484 00000 н. 0000132593 00000 н. 0000132683 00000 н. 0000132772 00000 н. 0000132863 00000 н. 0000132886 00000 н. 0000134744 00000 н. 0000134767 00000 н. 0000136368 00000 н. 0000136391 00000 н. 0000137978 00000 н. 0000138001 00000 н. 0000139686 00000 н. 0000139709 00000 н. 0000141378 00000 н. 0000141401 00000 п. 0000141486 00000 н. 0000143263 00000 н. 0000143286 00000 н. 0000145054 00000 н. 0000145077 00000 н. 0000145156 00000 н. 0000145268 00000 н. 0000266275 00000 н. 0000266525 00000 н. 0000266744 00000 н. 0000266881 00000 н. 0000267112 00000 н. 0000267221 00000 н. 0000268719 00000 н. 0000268798 00000 н. 0000268863 00000 н. 0000268912 00000 н. 0000268943 00000 н. 0000268992 00000 н. 0000269021 00000 н. 0000269070 00000 н. QļM4EeKЫ _> & EɒqRW`)) epzi | cLt;] KsOJX ̠Oǀ конечный поток эндобдж 983 0 объект 464 эндобдж 889 0 объект > эндобдж 890 0 объект > эндобдж 891 0 объект > эндобдж 892 0 объект > эндобдж 893 0 объект > эндобдж 894 0 объект > эндобдж 895 0 объект > эндобдж 896 0 объект > эндобдж 897 0 объект > эндобдж 898 0 объект > эндобдж 899 0 объект > эндобдж 900 0 объект > эндобдж 901 0 объект > эндобдж 902 0 объект > эндобдж 903 0 объект > эндобдж 904 0 объект > эндобдж 905 0 объект > эндобдж 906 0 объект > эндобдж 907 0 объект > эндобдж 908 0 объект > эндобдж 909 0 объект > эндобдж 910 0 объект [ 911 0 R 912 0 R 919 0 R 920 0 R 921 0 R ] эндобдж 911 0 объект > эндобдж 912 0 объект > / Материнская 972 0 R >> эндобдж 913 0 объект > >> / MK> >> ручей q 1 1 509 61 re W n q 0.7662 0 0 0,7662 255,5 31,5 см / FRM Do Q Q конечный поток эндобдж 914 0 объект > >> >> ручей q 1 1509 61 re W n 1 0 0 1 1 -1 см q 0,7662 0 0 0,7662 255,5 31,5 см / FRM Do Q Q конечный поток эндобдж 915 0 объект > ручей BX / GS1 GS EX q 529. cQyaT ~ zJopkwkreJV ;.3T

Минеральный состав глины изменяет разложение и связывание органического углерода и азота в мелкодисперсных фракциях почвы

Бабин Д., Динг ГК, Пронк Г.Дж., Хейстер К., Кегель-Кнабнер И., Смолла К. (2013) Оксиды металлов, глинистые минералы и древесный уголь определяет состав микробных сообществ в созревших искусственных почвах и их реакцию на фенантрен. FEMS Microbiol Ecol 86: 3–14. DOI: 10.1111 / 1574-6941.12058

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Барре П., Фернандес-Угальде О, Вирто И., Велде Б., Чену С. (2014) Влияние минералогии филлосиликатов на стабилизацию органического углерода в почвах: неполные знания и захватывающие перспективы.Геодерма 235–236: 382–395. DOI: 10.1016 / j.geoderma.2014.07.029

Артикул Google Scholar

Bretz F (2011) Множественные сравнения с использованием R. CRC Press, Boca Raton

Google Scholar

Bruun TB, Elberling B, Christensen BT (2010) Нестабильность почвенного органического углерода в тропических почвах с различными глинистыми минералами. Почва Биол Биохим 42: 888–895.DOI: 10.1016 / j.soilbio.2010.01.009

Артикул CAS Google Scholar

Chotte JL, Ladd JN, Amato M (1998) Места ассимиляции микробов и оборота растворимых и меченных 14C субстратов, разлагающихся в глинистой почве. Почва Биол Биохим 30: 205–218. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (97) 00115-6

Артикул CAS Google Scholar

Ding G-C, Pronk GJ, Babin D, Heuer H, Heister K, Kögel-Knabner I, Smalla K (2013) Минеральный состав и древесный уголь определяют структуру бактериального сообщества в искусственных почвах.FEMS Microbiol Ecol 86: 15–25. DOI: 10.1111 / 1574-6941.12070

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Esperschütz J, Welzl G, Schreiner K, Buegger F, Munch JC, Schloter M (2011) Включение углерода из разлагающейся подстилки двух первых видов растений в микробные сообщества детритосферы. FEMS Microbiol Lett 320: 48–55. DOI: 10.1111 / j.1574-6968.2011.02286.x

Артикул PubMed Google Scholar

Everitt B, Hothorn T (2011) Введение в прикладной многомерный анализ с R.Спрингер, Нью-Йорк. DOI: 10.1007 / 978-1-4419-9650-3

Книга Google Scholar

Фен У., Планте А., Сикс Дж. (2013) Улучшение оценок максимальной стабилизации органического углерода мелкими частицами почвы. Биогеохимия 112: 81–93. DOI: 10.1007 / s10533-011-9679-7

Артикул CAS Google Scholar

Филип З. (1973) Минералы глины как фактор, влияющий на биохимическую активность почвенных микроорганизмов.Folia Microbiol 18: 56–74. DOI: 10.1007 / bf02884250

Артикул CAS Google Scholar

Fontaine S, Barot S (2005) Размер и функциональное разнообразие популяций микробов контролируют устойчивость растений и долгосрочное накопление углерода в почве. Ecol Lett 8: 1075–1087. DOI: 10.1111 / j.1461-0248.2005.00813.x

Артикул Google Scholar

Guenet B, Leloup J, Hartmann C, Barot S, Abbadie L (2011) Новый протокол для искусственной почвы для анализа микробиологических процессов почвы.Appl Soil Ecol 48: 243–246. DOI: 10.1016 / j.apsoil.2011.04.002

Артикул Google Scholar

Хайдер К., Филип З., Мартин Дж. П. (1970) Einfluß von Montmorillonit auf die Bildung von Biomasse und Stoffwechselzwischenprodukten durch einige Mikroorganismen. Arch Mikrobiol 73: 201–215. DOI: 10.1007 / bf00410621

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Дженкинсон Д.С. (1977) Исследования разложения растительного материала в почве.V. Влияние растительного покрова и типа почвы на потерю углерода от 14C-меченного райграса, разлагающегося в полевых условиях. J Soil Sci 28: 424–434. DOI: 10.1111 / j.1365-2389.1977.tb02250.x

Артикул CAS Google Scholar

Joergensen RG (1995) Метод фумигационной экстракции для оценки микробной биомассы почвы: экстракция 0,01 м CaCl2. Agribiol Res Z Agrarbiol Agrikchem Okol 48: 319–324

CAS Google Scholar

Джонс Д.Л., Эдвардс А.С. (1998) Влияние сорбции на биологическое использование двух простых углеродных субстратов.Почва Биол Биохим 30: 1895–1902. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (98) 00060-1

Артикул CAS Google Scholar

Kalbitz K, Schwesig D, Rethemeyer J, Matzner E (2005) Стабилизация растворенного органического вещества путем сорбции минеральной почвой. Почва Биол Биохим 37: 1319–1331. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2004.11.028

Артикул CAS Google Scholar

Krummen M, Hilkert AW, Juchelka D, Duhr A, Schlüter H-J, Pesch R (2004) Новая концепция жидкостной хроматографии / масс-спектрометрии для мониторинга соотношения изотопов.Масс-спектр Rapid Commun 18: 2260–2266. DOI: 10.1002 / RCM.1620

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Кунч Ф., Стоцки Г. (1974) Влияние глинистых минералов на гетротрофную микробную активность в почве. Soil Sci 118: 186–195

Статья CAS Google Scholar

Lehmann J, Rillig MC, Thies J, Masiello CA, Hockaday WC, Crowley D (2011) Воздействие биоугля на почвенную биоту — обзор.Soil Biol Biochem 43: 1812–1836. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2011.04.022

Артикул CAS Google Scholar

Marx M, Buegger F, Gattinger A, Marschner B, Zsolnay Á, Munch JC (2007) Определение судьбы ризодепозитов-C кукурузы и пшеницы, меченных 13C, в двух сельскохозяйственных почвах в тепличном эксперименте при 13C-CO2- обогащенная атмосфера. Почва Биол Биохим 39: 3043–3055. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2007.06.016

Артикул CAS Google Scholar

Милтнер А., Бомбах П., Шмидт-Брюкен Б., Кестнер М. (2012) Генезис ПОВ: микробная биомасса как важный источник.Биогеохимия 111: 41–55. DOI: 10.1007 / s10533-011-9658-z

Артикул CAS Google Scholar

Nannipieri P, Ascher J, Ceccherini MT, Landi L, Pietramellara G, Renella G (2003) Микробное разнообразие и функции почвы. Eur J Soil Sci 54: 655–670. DOI: 10.1046 / j.1351-0754.2003.0556.x

Артикул Google Scholar

Oades JM (1984) Органическое вещество почвы и структурная стабильность: механизмы и последствия для управления.Почва для растений 76: 319–337. DOI: 10.1007 / bf02205590

Артикул CAS Google Scholar

Pronk GJ, Heister K, Ding G-C, Smalla K, Kögel-Knabner I (2012) Разработка биогеохимических интерфейсов в эксперименте по инкубации искусственной почвы; агрегация и образование органо-минеральных ассоциаций. Геодерма 189–190: 585–594. DOI: 10.1016 / j.geoderma.2012.05.020

Артикул Google Scholar

Pronk GJ, Heister K, Kögel-Knabner I (2013) Контролируется ли оборот и развитие органического вещества минеральным составом? Почва Биол Биохим 67: 235–244.DOI: 10.1016 / j.soilbio.2013.09.006

Артикул CAS Google Scholar

Болдок Дж. А., Скьемстад Дж. О. (2000) Роль почвенной матрицы и минералов в защите природных органических материалов от биологического воздействия. Org Geochem 31: 697–710. DOI: 10.1016 / S0146-6380 (00) 00049-8

Артикул CAS Google Scholar

Saggar S, Parshotam A, Sparling GP, Feltham CW, Hart PBS (1996) Оборот и время нахождения райграса, меченного 14C, в почвах, различающихся по глинистости и минералогии.Soil Biol Biochem 28: 1677–1686. DOI: 10.1016 / S0038-0717 (96) 00250-7

Артикул CAS Google Scholar

Saidy AR, Smernik RJ, Baldock JA, Kaiser K, Sanderman J, Macdonald LM (2012) Влияние минералогии глины и водных оксидов железа на лабильную стабилизацию органического углерода. Геодерма 173–174: 104–110. DOI: 10.1016 / j.geoderma.2011.12.030

Артикул Google Scholar

Six J, Conant RT, Paul EA, Paustian K (2002) Механизмы стабилизации органического вещества почвы: последствия для насыщения почв углеродом.Почва растений 241: 155–176. DOI: 10.1023 / A: 1016125726789

Артикул CAS Google Scholar

Сохи С.П., Крулл Э., Лопес-Капель Э., Бол Р., Дональд Л.С. (2010) Глава 2 — Обзор биоугля, его использования и функции в почве. Adv Agron Vol 105: 47–82. DOI: 10.1016 / S0065-2113 (10) 05002-9

Артикул CAS Google Scholar

Соллинз П., Хоманн П., Колдуэлл Б.А. (1996) Стабилизация и дестабилизация органического вещества почвы: механизмы и меры контроля.Геодерма 74: 65–105. DOI: 10.1016 / S0016-7061 (96) 00036-5

Артикул Google Scholar

Соренсен Л.Х. (1972) Стабилизация новообразованных метаболитов аминокислот в почве глинистыми минералами. Soil Sci 114: 5–11

Статья Google Scholar

Соренсен Л.Х. (1981) Отношения углерода и азота во время гумификации целлюлозы в почвах, содержащих разное количество глины.Почва Биол Биохим 13: 313–321. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (81)

-7

Артикул Google Scholar

Стоцкий Г. (1967) Глинистые минералы и микробная экология. Trans N Y Acad Sci 30: 11–21. DOI: 10.1111 / j.2164-0947.1967.tb02449.x

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Stotzky G (1986) Влияние минеральных коллоидов почвы на метаболические процессы, рост, адгезию и экологию микробов и вирусов.В: Huang PM, Schnitzer M (eds) Взаимодействие почвенных минералов с естественными органическими веществами и микробами. Специальная публикация SSSA. Американское общество почвоведов, Мэдисон, стр. 305–428. DOI: 10.2136 / sssaspecpub17.c10

Google Scholar

Stotzky G, Rem LT (1966) Влияние глинистых минералов на микроорганизмы: I. Монтмориллонит и каолинит на батареи. Может J Microbiol 12: 547–563. DOI: 10.1139 / m66-078

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Торн М.С., Трумбор С.Е., Чедвик О.А., Витаусек П.М., Хендрикс Д.М. (1997) Минеральный контроль за хранением и оборотом органического углерода в почве.Природа 389: 170–173. DOI: 10.1038 / 38260

Артикул CAS Google Scholar

Вэнс Э.Д., Брукс П.К., Дженкинсон Д.С. (1987) Метод экстракции для измерения микробной биомассы почвы C. Soil Biol Biochem 19: 703–707. DOI: 10.1016 / 0038-0717 (87)

-6

Артикул CAS Google Scholar

Vogel C, Babin D, Pronk GJ, Heister K, Smalla K, Kögel-Knabner I (2014a) Установление круговорота макроагрегатов и органического вещества микробными сообществами в искусственных почвах с длительной инкубацией.Почва Биол Биохим. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2014.1007.1012

Google Scholar

Vogel C, Mueller CW, Höschen C, Buegger F, Heister K, Schulz S, Schloter M, Kögel-Knabner I (2014b) Субмикронные структуры обеспечивают предпочтительные участки для связывания углерода и азота в почвах. Нац Коммуна 5: 2947. DOI: 10.1038 / ncomms3947

Артикул PubMed Central PubMed Google Scholar

фон Лютцов М., Кегель-Кнабнер И., Экшмитт К., Мацнер Э., Гуггенбергер Г., Маршнер Б., Флесса Х (2006) Стабилизация органического вещества в почвах умеренного пояса: механизмы и их значение в различных почвенных условиях — обзор.Eur J Soil Sci 57: 426–445. DOI: 10.1111 / j.1365-2389.2006.00809.x

Артикул Google Scholar

Wardle DA, Nilsson M-C, Zackrisson O (2008) Древесный уголь, полученный при пожаре, вызывает потерю лесного гумуса. Наука 320: 629. DOI: 10.1126 / science.1154960

Артикул CAS PubMed Google Scholar

Wattel-Koekkoek EJW, van Genuchten PPL, Buurman P, van Lagen B (2001) Количество и состав связанного с глиной органического вещества почвы в ряде каолинитовых и смектитовых почв.Геодерма 99: 27–49. DOI: 10.1016 / S0016-7061 (00) 00062-8

Артикул CAS Google Scholar

Wattel-Koekkoek EJW, Buurman P, Van Der Plicht J, Wattel E, Van Breemen N (2003) Среднее время пребывания органического вещества почвы, связанного с каолинитом и смектитом. Eur J Soil Sci 54: 269–278. DOI: 10.1046 / j.1365-2389.2003.00512.x

Артикул Google Scholar

Wei H, Guenet B, Vicca S, Nunan N, Asard H, AbdElgawad H, Shen W, Janssens IA (2014) Высокое содержание глины ускоряет разложение свежего органического вещества в искусственных почвах.Почва Биол Биохим 77: 100–108. DOI: 10.1016 / j.soilbio.2014.06.006

Артикул CAS Google Scholar

Вернер Р.А., Бранд В.А. (2001) Ссылки на стратегии и методы анализа соотношения стабильных изотопов. Масс-спектр Rapid Commun 15: 501–519. DOI: 10.1002 / RCM.258

Артикул CAS PubMed Google Scholar

6 основных типов глинистых минералов

Эта статья проливает свет на шесть основных типов глинистых минералов.Типы: 1. Каолинит 2. Группа смектита 3. Группа иллит 4. Вермикулит 5. Хлорит 6. Аллофаны.

Тип № 1. Каолинит:

Наиболее заметным представителем глинистых минералов 1: 1 является каолинит, в котором один тетраэдрический слой кремнезема соединен с одним октаэдрическим слоем алюминия, когда верхний кислород тетраэдрического слоя кремнезема занимает положение кислорода октаэдрического слоя алюминия. и является общим для тетраэдрического и октаэдрического слоев, как показано на рис.7.1.

Практически не происходит изоморфного замещения ионов. Слабый отрицательный заряд развивается на поверхности основного кислорода тетраэдрического слоя кремнезема, а слабый положительный заряд развивается на поверхности водорода гидроксила октаэдрического слоя алюминия.

Положительный заряд на поверхности гидроксила притягивает отрицательный заряд на поверхности кислорода. Следовательно, каолинитовые звенья прочно связаны водородными связями. Две трети октаэдрических позиций заняты ионами алюминия, а одна треть пуста, как показано на рис.7.1. Емкость катионита составляет от 3 до 15 милл-эквивалентов на 100 г м3. Общая площадь от 37 до 45 кв. М / г. Площадь внешней поверхности от 30 до 35 кв. М / г. площадь внутренней поверхности от 7 до 10 кв. м / г.

Тип № 2. Группа смектита:

Один центральный слой алюминиевого октаэдра соединен двумя слоями кремнистых тетраэдров, один вверху, а другой внизу. Октаэдрический слой соединяется с тетраэдрическим слоем, когда верхний кислород тетраэдрического слоя занимает позицию гидроксила октаэдрического слоя, как показано на рис.7.2.

Две трети октаэдрических позиций заняты ионами алюминия, а одна треть пуста, как показано. Группа смектита состоит из нескольких членов, таких как монтмориллонит, бейделлит, нонтронит, сапонит и т. Д. В монтмориллоните основной заменой является Mg ⁺⁺ на Al ⁺⁺⁺ в октаэдрическом слое.

В сапоните основной заменой является Al ⁺⁺⁺ для Si ⁺⁺⁺ в тетраэдрическом слое и Mg ⁺⁺ для Al ⁺⁺⁺ в октаэдрических слоях.Основной заменой является Al ⁺⁺⁺ Si ⁺⁺⁺⁺ в тетраэдрическом слое в бейделлисте и Fe ⁺⁺ на Al ⁺⁺⁺ в октаэдрическом слое в нонтроните. Таким образом, мы обнаруживаем, что существует значительное изоморфное ионное замещение, главным образом в октаэдрическом слое в различных членах группы смектита.

Следовательно, на смектитовой группе глинистых минералов образуются отрицательные заряды. Слабый отрицательный заряд также развивается на кислородной поверхности смектитовой группы глинистых минералов, которые фактически отталкиваются друг от друга.

Следовательно, межслоевое пространство между элементами увеличивается, что означает, что группа смектита глинистого минерала расширяется, и между пластинчатыми элементами имеется значительная / внутренняя поверхность, куда притягиваются положительные катионы и молекулы воды.

Итак, они вводят туда катионообменную емкость монтмориллонита от 80 до 150 милл-эквивалента на 100 граммов. Общая площадь поверхности составляет от 580 до 750 квадратных метров на 100 граммов. Площадь внешней поверхности от 80 до 150 кв.м. / г Площадь внутренней поверхности от 500 до 600 кв. М / г.

Тип №3. Группа иллитов:

Структура иллита такая же, как и у слюды. Один октаэдрический слой находится между двумя тетраэдрическими слоями кремнезема, один вверху, а другой внизу. Октаэдрический слой соединяется с тетраэдрическим слоем, когда верхний кислород тетраэдрического слоя занимает позицию гидроксила октаэдрического слоя, как показано на Рис. 7.3 и Рис. 7.4.

Одна шестая часть ионов кремния Si ⁺⁺⁺ заменена из тетраэдрических позиций ионами алюминия Al ⁺⁺⁺. Следовательно, ионы калия K ⁺ находятся в гексагональной полости между двумя единицами иллита и прочно связывают единицы иллита.

Иллиты для этого не расширяются. Когда две трети октаэдрических позиций заняты ионами алюминия, а одна треть пуста, это называется диоктаэдрическим иллитом (рис.7.3).

Когда все октаэдрические позиции заняты ионами магния Mg ⁺⁺ и железа, Fe ⁺, то это называется триоктаэдрическим иллитом (рис. 7.4). Катионообменная емкость иллита составляет от 15 до 40 миллиэквивалентов на 100 граммов. Общая площадь внешней и внутренней поверхности составляет от 120 до 170, от 50 до 70 и от 70 до 100 квадратных метров на грамм. соответственно.

Тип № 4. Вермикулит:

Вермикулит состоит из двух тетраэдрических слоев кремнезема и одного октаэдрического слоя, соединенных вместе, когда верхний кислород тетраэдрического слоя кремнезема занимает позицию гидроксильного иона октаэдрического слоя.Немного кремния

Ионы изоморфно замещены ионами алюминия, и поэтому ионы магния находятся между листами вермикулита, чтобы уравновесить структуру электрически. В основном вермикулит относится к диоктаэдрическому типу, в котором ион алюминия изоморфно замещен на Mg ⁺⁺, Fe ⁺⁺ и т. Д. (Рис. 7.5).

Магний занимает все октаэдрическое положение в трехоктаэдрическом вермикулите (рис. 7.6). Базальная кислородная поверхность тетраэдрического слоя имеет слабый отрицательный заряд.Отрицательный заряд также возникает из-за изоморфного ионного замещения в октаэдрическом слое и в тетраэдрическом слое. Следовательно, отрицательно заряженные частицы вермикулита фактически отталкиваются друг от друга.

Следовательно, расстояние между вермикулитовыми пачками увеличивается. Но ионы магния, которые встречаются между частями вермикулита, удерживают их вместе, так что расширение вермикулита несколько ограничено. Следовательно, он расширяется меньше, чем группа смектита глинистых минералов.

Каждый ион магния окружен шестью внешними молекулами, которые называются связанной водой.Остальные молекулы воды, находящиеся между элементами вермикулита, называются несвязанной водой, как показано на рис. 7.5 и 7.6. Катионообменная емкость вермикулита составляет от 100 до 150 милл-эквивалентов на 100 г м3. Общая площадь внешней и внутренней поверхности составляет от 780 до 900, от 80 до 100 и от 700 до 800 квадратных метров. соответственно.

Тип № 5. Хлорит:

Самый распространенный член — хлорит. Хлорит состоит из одной единицы слоя вермикулита и одной единицы октаэдрического слоя магния, называемого бруситом, как показано на рис.7.7.

В слое вермикулита один центральный октаэдрический слой с преобладанием магния и железа соединен двумя тетраэдрическими слоями кремнезема, как показано на рис. 7.7. Верхний кислород тетраэдрического слоя кремнезема занимает положение гидроксила октаэдрического слоя алюминия и является общим как для тетраэдрического, так и для октаэдрического слоев.

Некоторые ионы кремния изоморфно замещены ионами алюминия. Все октаэдрические позиции заняты ионами магния и железа, как показано на рис.7.7. Все октаэдрические позиции заняты ионами магния в слое брусита, как показано на рис. 7.7.

Хлорит также называют глинистым минералом 2: 2. Емкость катионообмена составляет от 15 до 40 миллиэквивалентов на 100 г; общая, внешняя и внутренняя поверхности составляют от 130 до 180, от 70 до 100 и от 60 до 80 квадратных метров / г. соответственно.

Тип № 6. Аллофаны:

Аллофаны представляют собой аморфные гидратированные алюмосиликаты, которые представляют собой случайное асимметричное расположение тетраэдров кремнезема и октаэдров алюминия.Его приблизительная общая формула: Al ₂ O ₃ .2SiO ₂ .H ₂ O. Он обладает высокой способностью адсорбции катионов и значительной способностью адсорбировать анионы.

ГЛИНОВЫЙ МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ НЕКОТОРЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТИХОГО ОКЕАНА У ПОБЕРЕЖЬЯ КАЛИФОРНИИ И КАЛИФОРНИЙСКОГО ЗАЛИВА | Бюллетень GSA

В этом отчете представлены результаты исследования минерального состава глины в серии проб донных кернов, собранных сотрудниками Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Тихом океане у побережья Калифорнии и в Персидском заливе. Калифорнии.Глинистые минералы были изучены методами дифракции рентгеновских лучей, дифференциальным термическим, оптическим, химическим и электронно-микроскопическим методами после фракционирования по размеру с помощью процедур седиментации и суперцентрифугирования.

Все образцы из Тихого океана и Калифорнийского залива содержали иллит, монтмориллонит и каолинит; как правило, иллит был наиболее распространенным, а каолинит — наименее распространенным. В некоторых образцах можно было однозначно идентифицировать хлоритовый глинистый минерал. Глинистые минералы находились в очень сложных смесях, включая смешанные кристаллизации, а также механические смеси дискретных фаз.В целом кристалличность была ниже, индивидуальный размер меньше, а срастание более плотное, чем в древних отложениях, изученных авторами.

Небольшие количества кварца были связаны с глинистыми минералами фракций от 1 до 0,1 и минус 0,1 мкм. Небольшие количества другой неглинистой минеральной кристаллической фазы, которая, вероятно, является полевым шпатом, также были обнаружены в самых мелких фракциях многих образцов.

Аналитические данные показывают, что каолинит медленно теряется во время диагенеза в морских условиях, возможно, превращаясь в иллит или хлоритовый глинистый минерал.Эти данные также свидетельствуют о том, что калий поглощается глиной, и предполагают, что он поглощается в основном частично разложившимся иллитом, который выносится в море. Магний, по-видимому, также поглощается глиной, возможно, иллитом.

Широкое распространение монтмориллонита указывает на то, что этот глинистый минерал не теряется быстро или вообще не теряется во время диагенеза в морских условиях.

Поведение калия и минеральный состав глины в почве с низкой эффективностью внесения калия

1.Введение

Радиоактивный цезий (¹³⁴ Cs и ¹³⁷ Cs) (RC) был выброшен на отключенной АЭС Фукусима-Дай-ичи (№ 1) Токийской электроэнергетической компании после аварии в марте 2011 года и распространился в окружающую среду. , включая сельскохозяйственные районы восточной Японии. После сообщений о накоплении RC в сельскохозяйственных культурах были разработаны методы уменьшения перемещения RC из почвы в сельскохозяйственные культуры, а также срочные контрмеры для риса ( Oryza sativa L.) (MAFF 2014a; Kato et al .2015), соя ( Glycine max (L.) Merr.) (MAFF 2015), гречка ( Fagopyrum esculentum Moench) (MAFF 2014b; Kubo et al . 2015) и кормовых культур (Harada et al .2015). В 2013 году фермерам, выращивающим гречиху, было рекомендовано установить пороговое значение ионообменного калия (ExK), экстрагированного 1 моль л ⁻¹ ацетата аммония (NH ₄) 30 мг K ₂ O 100 г ⁻¹ почвы перед внесением основных удобрений (Kubo et al .2015). Следуя этой рекомендации, в зерне гречихи был обнаружен только 1 из 2083 проб, превышающих стандартный предел RC (100 Бк · кг ⁻¹) (MAFF, 2016).

С другой стороны, поля с низким содержанием ExK в почве, несмотря на внесение калийных (K) удобрений, не были широко рассмотрены в предыдущих исследованиях в Японии. Одно такое поле в префектуре Фукусима, Япония (Поле A), имеет низкое содержание ExK в почве (приблизительно 10 мг K ₂ O 100 г ^-1), несмотря на применение K, и показало относительно высокое отношение RC зерна к почва (коэффициент передачи [TF] 0.053) в 2013 г. (Кадзутоши Немото, личное сообщение). Следующие два пути описывают потенциальную судьбу K, применяемого в качестве удобрений: вымывание K из почвы или фиксация K в почве (Brouder 2011). В нескольких исследованиях сообщалось, что почвы, которые обладают высокой способностью удерживать калий, распространены в гранитных областях (например, Cassman и др. .1989; Mori et al .2012). Такие почвы могут быть распространены в восточной части префектуры Фукусима, где гранит занимает большую часть геологической поверхности местности (Кубо, и др., .2003 г.). Однако выщелачивание K может быть интенсивным на полях, загрязненных RC, поскольку увеличение степени насыщения K катионообменной емкости (CEC) снижает сродство K почв (Wada and Odahara 1993). Важно изучить поведение K и характеристики почвы в почвах с низким содержанием ExK, таких как Поле A, для разработки эффективных методов снижения RC в сельскохозяйственных культурах. Поэтому мы провели полевые и горшечные эксперименты, чтобы изучить поведение калия после внесения калиевых удобрений в почвы в поле А и оценить минеральный состав глины в почвах.Основываясь на результатах, мы обсудили взаимосвязь между поведением K и минеральным составом глины в почвах и рисками переноса RC из почвы в сельскохозяйственные культуры в таких почвах.

2. Материалы и методы

2.1. Полевой эксперимент

Поле A в префектуре Фукусима, Япония, было выбрано в качестве поля для тематического исследования с низким содержанием ExK после применения K. Поле сравнивалось со вторым полем (Поле B) в префектуре Фукусима, где Кубо и др. .(2015) подтвердили увеличение содержания ExK в почве после применения K, что привело к снижению RC в зерне гречихи в 2013 году. В 2014 году гречиха выращивалась на обоих полях. Содержание ExK в почве перед внесением удобрений и посевом составляло 6,7 мг K ₂ O 100 г ^-1 в поле A и 11,7 мг K ₂ O 100 г ^-1 в поле B. применялся в виде сульфата калия (50,0% K ₂ O) на обоих месторождениях. Поле A и B имело четыре уровня внесения K ₂ O, а именно: 0, 25, 50 и 75 мг K ₂ O 100 г ^-1 сухой почвы в поле A; и 0, 25, 45 и 65 мг K ₂ O 100 г ^-1 сухой почвы в поле B.Делянки с 50 мг K ₂ O 100 г ^-1 сухой почвы в Поле A и 45 мг K ₂ O 100 г ^-1 сухой почвы в Поле B обозначаются как «K ₂ O участков» показать изменение содержания ExK в почве во время выращивания. Сульфат калия применяли на участках, получавших K ₂ O, в количестве 1,3 т га ^-1 для поля A и 1,0 т га ^-1 для поля B на основе содержания ExK в почве перед внесением. Количество внесенного K ₂ O было рассчитано как глубина верхнего слоя почвы 15 см и 1.0 насыпная плотность. Сначала мы ожидали, что весь нанесенный K будет адсорбирован в почве как ExK. Азот (сульфат NH ₄, 21,0% N) и P ₂ O ₅ (суперфосфат кальция, 20,5% P ₂ O ₅) также были внесены на все участки из расчета 30 кг га ⁻¹. Площадь каждого участка составляла 63,3 и 22,5 м ² на полях А и Б соответственно. Экспериментальный план представлял собой рандомизированный блочный дизайн с тремя повторами в каждом поле. Образцы почвы отбирали в непосредственной близости от растений гречихи на каждой делянке на этапах посева, прорастания, цветения и созревания на глубине 0–20 см.Высушенные на воздухе образцы почвы пропускали через сито 2,0 мм. Содержание ExK в почве определяли атомно-абсорбционной спектрофотометрией (ZA-3000, Hitachi High-Technologies Corporation, Токио, Япония) после экстракции с использованием 1 М ацетата NH ₄ при соотношении почвенных растворов 1:10 в течение 1 ч при комнатной температуре. Концентрации РК измеряли в почве и зерне гречихи на стадии созревания с помощью германиевого полупроводникового детектора (GC2520 или GC2020; Canberra Japan KK, Токио, Япония). Погрешности подсчета (относительные стандартные отклонения) RC поддерживались ниже 10%.RC в образцах были скорректированы на распад до значений в день сбора урожая (10 октября в поле A, 2 октября в поле B) каждого образца на основе периодов полураспада ¹³⁴ Cs и ¹³⁷ Cs. TF RC из почвы в зерно гречихи определяли следующим образом:

TF = RC (⁻¹ Бк) зерна гречихи (15% -ное содержание воды) / RC (⁻¹ Бк · кг) высушенного в печи. почва.

2.2. Горшечные эксперименты

Образцы почвы с полей A (почва A) и B (почва B) были отобраны с глубины от 0 до 15 см на участках 0 мг K ₂ O 100 г ⁻¹ 7 мая 2015 г. и 20 мая 2015 г. , соответственно.Отобранные почвы сушили на воздухе, затем пропускали через сито 2,0 мм. Химические свойства почв были проанализированы по методике Sparks et al . (1996). Доступный P ₂ O ₅ экстрагировали 0,001 М серной кислоты и определяли колориметрическим методом. Доступные NH ₄ –N и NO ₃ –N были экстрагированы 1 M KCl и определены колориметрическим методом. Коэффициент адсорбции P ₂ O ₅ был рассчитан из разницы концентрации P ₂ O ₅, равной 2.5% раствор диаммонийфосфата (pH 7,0) до и после 24-часовой реакции с почвой при соотношении почва: раствор 1: 2. Содержание P ₂ O ₅ в растворе определяли колориметрическим методом. Общий C был определен методом сухого сжигания. Горшки, использованные в этом исследовании, были изготовлены из поливинилхлорида, диаметром 10 см и высотой 10 см. В дне каждого горшка было отверстие диаметром 2,0 см, которое закрывали марлей. Аликвоту 400 г каждого типа почвы смешивали с сульфатом калия (40 мг 100 г ^-1 для почвы A, 35 мг 100 г ^-1 для почвы B), 300 мг 100 г ^-1 NH ₄ сульфата и 975 мг 100 г ^-1 суперфосфата кальция, и их использовали для заполнения каждого горшка.Норма внесения сульфата калия была рассчитана для увеличения содержания ExK в почве до 26 мг K ₂ O 100 г ⁻¹ (содержание ExK в почвах A и B до внесения составляло 4,0 и 6,3 мг K ₂ O 100 g ⁻¹ соответственно). Различия в содержании ExK в почве между полевыми и горшечными экспериментами были связаны с разницей в днях отбора проб и точках отбора проб (почвы для горшечного эксперимента собирали на краю каждого поля). Горшки помещали на поддон в 1 см воды на 7 дней перед посевом в теплице в Центре сельскохозяйственных исследований радиации, Центр сельскохозяйственных исследований Тохоку Национальной организации сельскохозяйственных и пищевых исследований.В эксперименте использовался полностью рандомизированный план с четырьмя повторами для каждого типа почвы. 28 июля 2015 года были посеяны соя, которая имеет относительно высокий уровень транслокации РЦ из почвы в зерно, а также гречиха (Hirayama and Keitoku 2014) (по 10 семян в каждый горшок). Это был сорт «Тачинагаха». После появления всходов сои каждое утро на поверхность почвы осторожно наносили дистиллированную воду до тех пор, пока вода не просачивалась со дна горшков. Утечка воды со дна горшков собиралась воронкой (7.Диаметром 5 см) помещали под горшок через 8 (всходы), 9, 10, 13, 16 и 24 дня после посева (DAS). Объем орошения (среднее значение ± стандартная ошибка [SE]) при отборе просачиваемой воды составил 79,6 ± 5,0 мл горшок ^-1 день ^-1 в почве A и 92,9 ± 6,3 мл горшок ^-1 день ^{— 1} для почвы B. Концентрацию K в собранной воде анализировали с помощью ионной хроматографии (ICS-1100, Thermo Fisher Scientific KK, Канагава, Япония) после фильтрации с помощью шприцевого фильтра с гидрофильной поливинилиденфторидной мембраной с порами 0,22 мкм.На 31 DAS растения сои из каждого горшка срезали в точке контакта с землей и промывали дистиллированной водой. Сухой вес измеряли после сушки в печи при 80 ° C в течение 48 часов. Содержание ExK в почве измеряли после эксперимента, как описано в разделе 2.1.

2.3. Анализ гранулометрического состава, глинистого минерального состава, ЕКО и Cs-фиксирующей способности почв, использованных в горшечном эксперименте

Фракции глины (<0,002 мм), ила (0,002–0,02 мм) и песка (0,02–2 мм) почв количественно восстановлены седиментационным методом.Органическое вещество почвы окисляли гипохлоритом натрия (pH 8,0, комнатная температура; Mikutta и др. , 2005) один раз в течение 8 часов и один раз в течение 16 часов. После окисления частицы почвы затем диспергировали ультразвуком, а затем смолой, насыщенной натрием (Amberlite IR120, The Dow Chemical Company, Мидленд, Мичиган, США; Bartoli и др. , 1991). Глинистые фракции обрабатывали дитионит-цитрат-бикарбонатом (Mehra and Jackson 1960), а затем насыщали магнием (Mg) или K с использованием хлоридных солей и оценивали с помощью рентгеновского дифрактометра (SmartLab, Rigaku Corp., Токио, Япония). Затем фракции глины, насыщенные магнием, обрабатывали глицерином и повторно оценивали. Насыщенные калием глинистые фракции нагревали до 300 ° C и 550 ° C в течение 1 ч в электрической муфельной печи (FO310, Yamato Scientific, Токио, Япония) и повторно оценивали. ЕКО определяли по насыщению NH ₄ с использованием 1 М ацетата NH ₄ при pH 7,0 (Sumner and Miller 1996) и методом компульсивного обмена в соответствии с JGS 0261-2009 (Японское геотехническое общество 2009), поскольку фиксация NH ₄ глинистых минералов может привести к недооценке CEC из-за постоянного заряда (Sumner and Miller 1996).Более того, в японских почвах CEC, определяемая насыщением NH ₄, может завышать CEC из-за переменного заряда, потому что ионная сила и pH раствора выше, чем у большинства японских почв (Японское геотехническое общество 2009). Метод компульсивной экстракции может определять CEC, избегая фиксации NH ₄, при pH раствора и ионной силе вблизи почвенной среды (Японское геотехническое общество, 2009). Аликвоту по 2,5 г каждого типа почвы трижды промывали 0,1 М раствором хлорида бария.Затем почвы уравновешивали 0,01 М раствором хлорида бария. Десорбция барием и насыщение почвы магнием достигали встряхиванием с 30 мл 0,02 М сульфата магния. Повторная обработка 0,02 М сульфатом магния не требуется, поскольку осаждение сульфата бария способствует обмену бария на Mg. После центрифугирования CEC рассчитывали по концентрации Mg в супернатанте. Способность фиксировать Cs определялась с использованием простого индикатора вермикулитовой природы почвы, хотя способность фиксировать Cs не была равна загрузке всего слоя вермикулита (Nakao et al .2008 г.). Аликвоту 1,0 г каждого типа почвы трижды промывали 0,5 М раствором хлорида цезия. Почвы промывали один раз деионизированной водой, затем сушили при 110 ° C в течение ночи. Почвы промывали 5 раз 1 М ацетатом NH ₄ и затем обрабатывали плавиковой кислотой – азотной кислотой – хлорной кислотой. Концентрации Cs в дигестатах определяли с помощью атомно-абсорбционной спектрофотометрии (ZA-3000, Hitachi High-Technologies Corporation).

3. Результаты и обсуждение

3.1. Изменение содержания ExK в почве при выращивании гречихи на полях

Содержание ExK в почве на участках K ₂ O (целевые уровни; 50 и 45 мг K ₂ O 100 г ^-1 в полях A и B, соответственно) сразу после посева гречихи увеличилось до 43,1 мг K ₂ O 100 г ^-1 в поле B (рис. 1). Однако содержание ExK в почве на участках K ₂ O в Поле A составляло всего 8,8 мг K ₂ O 100 г ^-1, что существенно ниже целевого уровня.Содержание ExK в почве на участках K ₂ O в Поле B немного снизилось на стадии цветения и составило 31,9 мг K ₂ O 100 г ^-1 на стадии созревания. Согласно Shigeno (2002), уменьшение ExK от посева до созревания на поле составило около 10 мг K ₂ O 100 г ^-1, и скорость уменьшения была аналогична таковой для поля B. содержание K ₂ O участков в Поле A оставалось ниже, чем в Поле B, на уровне 7,9 мг K ₂ O 100 г ^-1 на стадии созревания.Содержание ExK в почве на контрольных участках (no-K ₂ O) в Поле A составляло 5,3 мг K ₂ O 100 г ^-1 на стадии созревания. Это указывает на то, что содержание ExK в почве в Поле А не увеличилось, несмотря на внесение К. Затем мы исследовали поведение внесенного K в эксперименте с горшком, чтобы оценить взаимосвязь между поведением K и минеральным составом глины в почвах A и B.

Поведение калия и минеральный состав глины в почве с низкой эффективностью внесения калия https: // doi.org / 10.1080 / 00380768.2017.1419830

Опубликовано на сайте:

26 декабря 2017 г.

Рис. 1. Изменение содержания ExK в почве во время выращивания гречихи в Поле A (кружок) и Поле B (квадрат) в 2014 г. Пустые и закрашенные символы показывают № K ₂ O и добавленный K ₂ O, соответственно . Столбцы показывают стандартную ошибку ( n = 3). + K ₂ O в поле A и поле B были проведены, чтобы установить ExK почвы на 50 и 45 мг K ₂ O 100 г ^-1, соответственно.

3.2. Почва Содержание ExK и концентрация K в воде, просачиваемой из горшков

Химические свойства почв A и B были аналогичными, за исключением того, что NH ₄ –N и NO ₃ –N были ниже в почве A, чем в почве B (Таблица 1) .Концентрация K в воде, просачиваемой из горшков с почвой A, была примерно вдвое меньше, чем в воде из почвы B при 8, 9 и 10 DAS, и примерно на треть при 13 и 16 DAS, и эти различия в концентрации K между почвами A и B были значительными (рис. 2). Объем затравочной воды в каждом горшке (среднее ± стандартная ошибка, n = 24) составлял 15,5 ± 1,3 и 16,1 ± 1,4 мл в день ^-1 в почвах A и B, соответственно, и существенно не отличался между почвами. Содержание ExK в почве после опыта было ниже в горшках с почвой А (19.6 ± 2,0 мг K ₂ O 100 г ^-1, n = 4), чем у почвы B (25,5 ± 1,4 мг K ₂ O 100 г ^-1, n = 4 ), и разница была умеренно значимой при P = 0,052 в соответствии с тестом Стьюдента t . Сухая масса растений сои в каждом горшке из почвы A в конце эксперимента была значительно меньше, чем у растений из почвы B и составляла 1,5 ± 0,2 и 3,0 ± 0,3 г в почвах A и B, соответственно ( P = 0.004), указывая на то, что более низкий ExK почвы, наблюдаемый в почве A, чем в почве B, не был связан с более высокой скоростью поглощения K растениями в почве A. Эти результаты предполагают, что почва A фиксировала больше K, чем почва B.

Поведение калия и глина минеральный состав почвы с низкой эффективностью внесения калия https://doi.org/10.1080/00380768.2017.1419830

Опубликован онлайн:

26 декабря 2017 г.

Таблица 1. Химические свойства почв A и B.

Опубликовано на сайте:

26 декабря 2017 г.

Рис. 2. Концентрация калия в воде, просачивающейся со дна экспериментальных горшков. Круг и квадрат обозначают почвы A и B соответственно. Столбцы показывают стандартную ошибку ( n = 4). *** и ** показывают значимость при P <0,001 и P <0,01, соответственно, в соответствии с тестом Стьюдента t . нс указывает на незначительность при P > 0,05.

3.3. Минеральный состав глины

Почва A имела более крупнозернистую структуру, чем почва B (таблица 2).Однако интенсивный пик при 1,4 нм насыщенной магнием глины на рентгенограммах (рис. 3) и высокая способность фиксировать Cs (таблица 2) указали на характерную вермикулитовую природу почвы А. Недавно Hamamoto et al. . (2018) также сообщили о вермикулитовой природе образца почвы, взятого из поля А, и фиксации K с помощью эксперимента по переносу колонки. Вермикулит может избирательно поглощать и фиксировать катионы, такие как K ⁺, NH ₄ ⁺ и Cs ⁺ (Malla 2002).Ямагути и др. . (2017) также сообщили, что почвы, не содержащие вермикулит, иллит и смектит, имели низкие значения потенциала перехвата радиоцезия, что свидетельствует о способности и селективности сорбции RC в почве. Пик 1,4 нм насыщенной магнием глины в почве А, который указывает на присутствие вермикулита, был сдвинут до 1,0 нм из-за насыщения калием (рис. 3). Это указывает на низкую степень переслоения гидроксильных групп (Douglas 1989), что снижает способность вермикулита связывать K (Saha and Inoue 1998).Напротив, пик 1,4 нм насыщенной магнием глины в почве B был значительно слабее, чем в почве A. Пик сдвинулся примерно до 1,7 нм, оставив небольшой пик 1,0 нм, что указывает на то, что почва B содержала небольшое количество смектита и слюды. Хотя почвенный смектит иногда демонстрирует высокую способность фиксировать калий (Huang 2005), низкая способность фиксировать Cs может указывать на более низкую способность фиксировать калий в почве B, чем в почве A. В почве A CEC, определенная по насыщенности NH ₄, была намного ниже (2,9 смоль _c кг ^-1), чем определено методом компульсивной экстракции (таблицы 1 и 2).Напротив, в почве B значения CEC, определенные по насыщению NH ₄, были немного выше, чем значения, определенные методом компульсивной экстракции (таблицы 1 и 2). CEC за счет переменного заряда увеличивается с увеличением pH и ионной силы раствора (Wada and Okumura 1980). При использовании метода компульсивного обмена pH (5,5 для почвы A и 5,3 для почвы B, соответственно) и ионная сила конечного раствора MgSO ₄ были намного ниже, чем у раствора насыщения NH ₄.Если бы фиксация NH ₄ не произошла, CEC, определенная по насыщенности NH ₄, была бы выше, чем при использовании метода компульсивной экстракции. Следовательно, разница между значениями CEC также будет указывать на высокую способность фиксировать калий в почве A и низкую способность фиксировать в почве B. Образцы почвы A были отобраны с правой стороны реки Абукума, где геология верхнего течения — это гранит Абукумы (Kubo et al. al .2003). Гранит Абукума широко распространен в восточной части префектуры Фукусима и является основой большей части высокогорья Абукума.Поскольку гранит богат биотитом, который является многообещающим предшественником вермикулита, вермикулитовые почвы с высокой способностью фиксировать калий, вероятно, будут широко распространены в высокогорье Абукума и его окрестностях.

Опубликован онлайн:

26 декабря 2017 г.

Таблица 2. Распределение частиц по размерам, катионный обмен емкость и Cs-фиксирующая способность почв А и Б.

Опубликован онлайн:

26 декабря 2017 г.

Рис. 3. Рентгенограммы образцов глины из почв A (A) и B (B). Значения d-промежутка представлены в нм.

3.4. Влияние вермикулитовой природы почвы A на поглощение RC культурами

Взаимосвязь между содержанием ExK в почве на стадии созревания и TF в гречихе показана на рис. 4. TF в поле A был невысоким по сравнению с TF в поле B, несмотря на низкое содержание ExK в почве в полевом опыте (рис. 4). Отличительная вермикулитовая природа почвы А, возможно, способствовала низкой доступности RC за счет избирательной адсорбции и / или фиксации в эксперименте (3 года с момента распространения RC).Более низкое значение TF в 2014 г. (0,022), чем в 2013 г. (0,053), полученное на Поле A (данные не показаны), может указывать на прогресс фиксации RC к глинистым минералам, хотя уменьшение концентрации RC в почвах при вспашке может частично способствовать снижение TF, как было предложено Кобаяши (2014). Уменьшение TF с увеличением ExK в Поле A было чрезвычайно резким. На графике, где применяли 75 мг K ₂ O 100 г ^-1, ExK составляло только 11,6 мг 100 г ^-1 на стадии созревания; однако концентрация РЦ гречихи на участке была ниже предела обнаружения (0.5 Бк / кг ^-1) (TF образцов рассчитывали как концентрацию RC ^-1 0,5 Бк / кг на рис. 4). Исходя из этих результатов, уровень ExK около 10 мг K ₂ O 100 г ⁻¹ будет достаточным, если K применялся надлежащим образом на полях с вермикулитовыми почвами, такими как Поле A, хотя рекомендуемый уровень ExK поля гречихи составляет 30 мг K ₂ O 100 г ^-1 (Кубо и др. .2015). На практике повысить уровень ExK в вермикулитовой почве будет непросто; в то время как Кассман и др. .(1989, 1992) сообщили, что интенсивное внесение калия и органического вещества оказало некоторое влияние на повышение уровней ExK на поле возле Лемура (Калифорния, США), где в почве преобладал вермикулит, хотя влияние было ограниченным (полное внесение K ₂ O на 2,07 т га ^-1 (1,73 т по KCl и 0,34 т по навозу) за 5 лет привело к увеличению ExK с 10,4 до 13,4 мг K ₂ O 100 г ^-1 ). По вопросу о поглощении растениями калия вермикулитовой почвой Mori et al .(2012) предположили, что K фиксируется в вермикулитовой почве (отобран в Йошики, Фукуока, Япония), который показал только 1,4 мг K ₂ O 100 г ^-1 увеличение ExK, несмотря на 30 мг K ₂ O 100 g ^{-1 заявка}, перенесена на Spinacia oleracea . Eguchi и др. . (2015) сообщили, что неизменный K выделяется в почвенный раствор во время вегетационного периода риса-сырца и способствует снижению концентрации RC в коричневом рисе.В вермикулитовых почвах следует учитывать взаимосвязь между наличием у растений незаменяемого калия и перемещением РЦ из почвы в растение. Более того, доступность RC будет изменяться в результате внесения K-удобрений и поглощения K растениями в почвах, содержащих глинистые минералы в соотношении 2: 1. Фиксация и высвобождение промежуточного слоя K должны изменить селективность RC почв, содержащих глинистые минералы 2: 1, такие как смектит и вермикулит (например, Le Roux and Rich 1969; Nakao et al .2011).В нашем предыдущем исследовании смектитовых почв в поле B, когда ExK снизился ниже примерно 25 мг K ₂ O 100 г ^-1, заменяемые RC, экстрагированные с использованием 1M NH ₄ ацетата при соотношении почвенного раствора 1:10. в течение 1 часа при комнатной температуре, резко увеличилось (Кубо и др. , 2015) и привело к более высокой концентрации РЦ в гречке (Кубо и др. . 2017) в 2013 году. Дальнейшие подробности взаимосвязи между поведением К и RC в вермикулитовых почвах были бы полезной информацией для растениеводства и понимания судьбы RC в гранитных областях.Вместо действующей единообразной рекомендации по применению калия следует разработать конкретные рекомендации по применению калия для вермикулитовых почв, основанные на дальнейшем понимании поведения калия и RC в почвах.

Опубликован онлайн:

26 декабря 2017 г.

Рис. 4. Взаимосвязь между содержанием ExK в почве и коэффициентом переноса (TF) радиоактивного цезия (RC) в гречихе, выращиваемой в Поле A (кружок) и Поле B (квадрат) в 2014 г. Содержание ExK в почве измерялось на стадии созревания гречки.В поле A TF трех образцов, которые представляли собой предел обнаружения удара (0,5 Бк кг ^-1) в концентрации RC в зерне гречихи, был рассчитан как концентрация RC ^-1 в зерне гречихи 0,5 Бк кг.

3.5. Заключение

Это исследование показало, что содержание ExK в почве может быть трудным для увеличения его содержания в некоторых почвах, несмотря на применение K. Одной из причин низкого содержания ExK в почве является фиксация K в почве. В поле A фиксация K в вермикулите была основным фактором, предотвращающим увеличение содержания ExK в почве.Характерная вермикулитовая природа почвы на экспериментальном поле, вероятно, способствовала фиксации калия. Дальнейшие исследования для изучения распределения таких почв необходимы для оценки рисков транслокации RC из почвы в растения. Такие исследования будут способствовать снижению переноса RC из почвы в растение.

Рис. 1. Изменение содержания ExK в почве при выращивании гречихи в Поле A (кружок) и Поле B (квадрат) в 2014 г. Пустые и заполненные символы показывают no-K ₂ O и добавлены K ₂ O соответственно. Столбцы показывают стандартную ошибку ( n = 3). + K ₂ O в поле A и поле B были проведены, чтобы установить ExK почвы на 50 и 45 мг K ₂ O 100 г ^-1, соответственно.

Рис. 2. Концентрация K в воде, просачивающейся со дна экспериментальных горшков. Круг и квадрат обозначают почвы A и B соответственно. Столбцы показывают стандартную ошибку ( n = 4). *** и ** показывают значимость при P <0,001 и P <0,01, соответственно, в соответствии с тестом Стьюдента t . нс указывает на незначительное значение при P > 0.05.

Рис. образцы глины из почв А (А) и Б (Б). Значения d-промежутка представлены в нм.

Рисунок 4. Взаимосвязь между содержанием ExK в почве и переносом фактор (TF) радиоактивного цезия (RC) в гречихе, возделываемой в Поле A (кружок) и Поле B (квадрат) в 2014 г.Содержание ExK в почве определяли на стадии зрелости гречихи. В поле A TF трех образцов, которые представляли собой предел обнаружения удара (0,5 Бк кг ^-1) в концентрации RC в зерне гречихи, был рассчитан как концентрация RC ^-1 в зерне гречихи 0,5 Бк кг.

% PDF-1.3 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 объект > эндобдж 2 0 obj > ручей 1Приложение / pdf

2012-01-18T11: 19: 11 + 08: 00PScript5.dll Версия 5.22012-01-19T22: 47: 56 + 08: 002012-01-19T22: 47: 56 + 08: 00 Acrobat Distiller 10.0.0 (Windows) uuid: 500bed2e-c6a3-4835-a732-acfa48457115uuid: 04e861fc-68f8- 4092-a2e7-91d78055e57e конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 объект > эндобдж 5 0 объект > эндобдж 7 0 объект > / Шрифт> / ProcSet [/ PDF / Text] / XObject> >> / Повернуть 0 / Большой палец 40 0 R / Тип / Страница / Аннотации [41 0 R] >> эндобдж 8 0 объект > ручей ч ޜ wTTϽwz0z.0. Qf

Frontiers | Низкотемпературная дегидратация глинистых минералов способствует разжижению поровых вод на подводном дне склона Берингова моря

Введение

Преобразование смектита в иллит (S-I) — повсеместная и важная особенность процессов пост-осадочных изменений. Смектит в основном образован в результате изменения вулканокластических материалов (Banfield et al., 1991). В ходе диагенеза погребения смектит трансформируется в более устойчивый глинистый минерал иллит. Этот процесс высвобождает диоксид кремния, межслойную воду и катионы, связанные с фиксацией калия (например,г., Perry and Hower, 1972; Фрид и Пикор, 1989; Huang et al., 1993), как указано в следующей реакции (Perry and Hower, 1972):

смектит + K ++ Al3 + = иллит + кремнезем + h3O

Выделение кремнезема и катионов было предложено в качестве источника кремнезема или карбонатных цементов, влияющих на пористость связанного осадка (например, Hower et al., 1976; Lynch et al., 1997). Выброс воды может вызвать высокое давление порового флюида, разломы и миграцию углеводородных газов (Bruce, 1984; Freed and Peacor, 1989; Brown et al., 2001). Обычно считается, что преобразование SI происходит в условиях высокой температуры и высокого давления в глубоких залегающих отложениях (Perry and Hower, 1970; Eberl and Hower, 1976; Hower et al., 1976; Freed and Peacor, 1989; Pytte and Reynolds, 1989). Оптимальный температурный диапазон для этой реакции составляет ок. 60–160 ° С. Следовательно, преобразование, происходящее через промежуточные соединения смешанного слоя иллит-смектит (I / S), в которых процентное содержание слоев иллита увеличивается с повышением температуры, использовалось в качестве геотермометра для ограничения оценок истории бассейна (например,г., Perry and Hower, 1970; Пайтт и Рейнольдс, 1989; Хуанг и др., 1993). Однако преобразование S-I является более сложным, чем принято считать, и что химические переменные также могут влиять на скорость реакции (например, Inoue et al., 1988; Whitney and Northrop, 1988). Например, превращение зависит от состава предшественника, например, от доступности K ⁺ и Al ³⁺ из других минеральных фаз (Kastner et al., 1991). На скорость трансформации также влияет обилие воды в системе (Whitney, 1990).Уменьшение содержания воды замедляет преобразование S-I.

В дополнение к физическим и химическим изменениям глинистых минералов, экспериментальные исследования показали, что микробное восстановление Fe (III) в смектите способствует преобразованию SI при температурах ниже 40 ° C (Kim et al., 2004; Koo et al., 2016 ). Kim et al. (2004) пришли к выводу, что этот процесс происходит за счет уменьшения положительного заряда в октаэдрическом листе в результате восстановления Fe (III), сопровождаемого фиксацией K в прослойках для уравновешивания заряда.Другие экспериментальные исследования показали, что микробная активность способствует трансформации S-I (Zhang et al., 2007a, b), но трансформация при температурах ниже 40 ° C редко встречается в естественных осадочных средах. Buatier et al. (1992) представили доказательства, основанные на наблюдениях с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ), что некоторое количество смектита трансформируется при температурах ниже 30 ° C, связанных с зоной деколлемента в аккреционном клине Барбадоса, где соотношение вода / порода велико и циркуляция жидкости очень активна. .Однако прямых доказательств микробного стимулирования трансформации S-I в естественной среде нет.

В этом контексте было сделано предположение, что обезвоживанию глинистых минералов способствовало уменьшение содержания Fe (III) микробов в отложениях на склоне Берингова моря на основе химического состава поровых вод, полученного в ходе экспедиции 323 Комплексной программы океанского бурения (IODP) (Takahashi et al. , 2011a; Pierre et al., 2016). В отложениях на склоне Берингова моря значительное уменьшение солености как поровой воды, так и концентраций Cl ^— между ~ 150 и 300 mbsf было приписано высвобождению кристаллической воды низкой солености в результате преобразования S-I (Takahashi et al., 2011б). Кроме того, были обнаружены богатые железом аутигенные карбонаты, образовавшиеся в ходе более позднего диагенеза и более глубокого захоронения из обогащенного ¹³ C пула растворенного неорганического углерода, связанного с метаногенезом (Pierre et al., 2016). Для осаждения богатого железом карбоната требуется не только растворенный неорганический углерод, но также растворенный Fe ²⁺ в поровой воде. Действительно, наблюдались повышенные концентрации растворенного Fe ²⁺ в поровой воде с пиком концентрации около 100 mbsf (Takahashi et al., 2011б). Основываясь на этих наблюдениях, Pierre et al. (2016) предположили, что восстановление Fe (III) в глинистых минералах метаногеном способствует низкотемпературному преобразованию S-I и впоследствии высвобождает Fe ²⁺ в поровые воды. Однако результаты химического анализа поровой воды на борту не являются свидетельством ни выделения кристаллической воды в результате преобразования SI, ни восстановления Fe (III) в глинистых минералах, потому что есть другие возможные объяснения уменьшения солености, такие как диссоциация гидрата метана (Takahashi et al., 2011б). Кроме того, отсутствуют подтверждающие минералогические и химические данные для низкотемпературного преобразования S-I и восстановления Fe (III) в глинистых минералах.

В этом исследовании мы оценили гипотезу о том, что микробное восстановление Fe (III) в глинистом минерале, которое может способствовать трансформации SI, и трансформация SI происходят при температурах ниже 40 ° C в отложениях континентальных склонов Берингова моря до ~ 800 mbsf. путем изучения химического состава поровых вод, минералогии глин и химического состава глинистых минералов.

Условия окружающей среды

Берингово море — окраина северной части Тихого океана, окруженная полуостровом Аляска на востоке и северо-востоке, Алеутскими островами на юге, материковой частью России и полуостровом Камчатка на западе и северо-западе. Образцы донных отложений были получены буровым судном JOIDES Resolution на трех участках во время 323-й экспедиции IODP в июле-сентябре 2009 г .: Участок U1343 (глубина воды 1952 м, глубина керна 745 mbsf) и Участок U1344 (глубина воды 3172 м, глубина керна). 745 mbsf) на северо-восточном склоне Берингова моря и Участок U1341 (глубина воды 2177 м, глубина керна 600 mbsf) на хребте Бауэрс, который простирается на ~ 300 км к северу от Алеутских островов (рис. 1).

Рисунок 1 . Карта расположения Берингова моря с указанием участков IODP U1341, U1343 и U1344. Батиметрическая карта была воспроизведена из Ijiri et al. (2012) с разрешения правообладателя (Elsevier) (номер лицензии: 4272310281900).

Склон Берингова моря — это район с чрезвычайно высокой первичной продукцией, где биогенные вещества, вероятно, переносятся из эвфотической зоны за счет приливного перемешивания на континентальном шельфе и склоне, а также за счет поперечной циркуляции Берингова склонового течения, включая мезомасштабные водовороты вблизи шельфа. край (e.г., Springer et al., 1996). Силикокластический материал является доминирующим компонентом отложений склона Берингова моря. Скорость седиментации очень высока, поскольку поступление силикокластического материала с континентального шельфа велико (21–58 см тыс. Лет назад ⁻¹ на Участке U1343 и 29–50 см тыс. Лет назад ⁻¹ на Участке U1344; см. Takahashi et al. , 2011a), а скорость захоронения органического углерода также высока, что обеспечивает благоприятные осадочные среды обитания для микробных сообществ, питающихся органическим топливом (Wehrmann et al., 2011; Kallmeyer et al., 2012). Геотермические градиенты, измеренные на глубинах до 130–140 м3 / фут на участках U1343 и U1344, составляют 49,0 и 53,3 ° C на ^–1 км соответственно (Takahashi et al., 2011b). Если можно предположить, что эти градиенты линейны по всей колонке осадка с керном, тогда температура in situ в керне должна быть, как правило, ниже 40 ° C.

Участок U1341 на хребте Бауэрс находится в открытой морской зоне Берингова моря (Takahashi et al., 2011a). В отложениях здесь преобладают диатомовые илы, а скорость оседания составляет ~ 12 см тыс. Лет назад ⁻¹ (Takahashi et al., 2011а). Геотермический градиент на хребте Бауэрс, 67,8 ° C, км ⁻¹, круче, чем градиент на участках склона Берингова моря. Учитывая высокий температурный градиент в Зоне 1341, глубина, на которой происходит трансформация S-I, самая малая, как в Зоне 1341.

Материалы и методы

Анализы проб поровой воды

Пробы поровой воды были отобраны на борту судна после извлечения керна с помощью отжима из нержавеющей стали (Manheim and Sayles, 1974; Takahashi et al., 2011b).Концентрации Cl ^— и K ⁺ в образцах поровой воды были измерены на борту с помощью ионного хроматографа, а концентрация растворенного Fe также была измерена на борту с помощью оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (Takahashi et al., 2011b).

Изотопный состав кислорода (δ ¹⁸ O) проб поровой воды был проанализирован в Kochi Core Center (KCC) с использованием масс-спектрометра (GV IsoPrime, UK) с автоматической системой уравновешивания CO ₂ -H ₂ O (GV MultiPrep, Великобритания).Стандартное отклонение от повторных анализов изотопов кислорода лабораторного стандарта (глубоководные воды Индийского океана) составило <0,03 ‰. Результаты представлены здесь как отклонение в миллионах от Венского стандартного среднего уровня воды в океане (VSMOW).

Изотопный состав водорода (δD) образцов поровой воды был проанализирован методом лазерной абсорбционной спектроскопии (LWIA-24-EP, Los Gatos Research Inc., США) в KCC. Стандартное отклонение лабораторного стандарта (глубоководная вода Индийского океана) при повторном изотопном анализе водорода было <0.3 ‰.

Образцы донных отложений

Аликвотные пробы донных отложений для анализа минерального и химического состава глинистой фракции были собраны в KCC из образцов керна, взятых на площадках U1341, U1343 и U1344. Интервал отбора проб составлял 50 м на глубине менее 300 м на глубину и 100 м на глубине менее 300 м на глубину. Осадок состоит в основном из двух компонентов: опаловых створок диатомовых водорослей и силикокластических зерен (в основном глины и мелкого ила) (Aiello, Ravelo, 2012). Осадки участка U1341 на хребте Бауэрс в основном состоят из биогенных отложений.Источники терригенного происхождения — Камчатско-Алеутский и река Юкон (Айелло, Равело, 2012). Алеутский хребет, вулканогенно-плутоническая дуга, является источником большинства обильных пирокластических материалов.

Фракцию глины (<2 мкм) отделяли на центрифуге при 1500 об / мин в течение 1 мин. Размер фракции глинистой фракции в валовом осадке определяли путем взвешивания высушенной пробы осадка и отделенной фракции глинистой массы.

Рентгеноструктурный анализ фракции глины

Мы провели рентгеноструктурный анализ (XRD) для определения минералогических свойств глинистых фракций.Суспензии глины капали на предметные стекла и сушили в печи при 50 ° C для приготовления ориентированных образцов. Рентгенограммы ориентированных образцов были получены на рентгеновском дифрактометре (Spectris PANalytical, X’pert PRO MPD) с использованием излучения CuKα при 40 кВ и 40 мА, с расходимостью 1/2 ° и антирассеивающими щелями, 1/2 °. приемная щель и скорость сканирования 0,021 ° с ^-1 с шагом 0,017 ° по 2θ. После этого сканирования образцы были насыщены парами этиленгликоля (EG) при 50 ° C в течение более 5 часов (называемого здесь состоянием EG), а затем сканирование XRD было повторено.Для каждого образца насыщение парами EG и сканирование XRD проводили дважды, то есть один и тот же ориентированный образец снова насыщали парами EG в течение 5 часов и повторно сканировали.

Мы рассчитали пропорции кристаллитов иллита и смектита в фазах смешанного слоя иллит / смектит (I / S), используя методику Мура и Рейнольдса (1997), используя угловое разделение (Δ ° 2θ) между композитным иллит- Отражение (001) / смектит- (002) (при 2θ ≈ 10,5 °) и композитное отражение иллит- (002) / смектит- (003) (при 2θ ≈ 16 °) для определения отношения I / S.Для объективного определения угла тонких пиков композитного отражения иллит- (001) / смектит- (002) и композитного отражения иллит- (002) / смектит- (003) использовался программный пакет X’Pert. HighScore (PANalytical BV, Нидерланды). Сначала мы вычли базовую линию из спектра XRD, а затем программное обеспечение автоматически определило углы пиков. Мы использовали средние значения углов, определенные при дублировании XRD-сканирования. Средняя ошибка в процентном соотношении межслоевого смектита при использовании этого метода, как сообщается, составляет 2–8% (Hathon, 1992).Мы также использовали ранее опубликованные данные XRD для разделений образцов с участка U1343 (Kim et al., 2015) для расчета содержания иллита в фазе смешанного слоя I / S. Всего были использованы данные 184 расколов проб донных отложений Участка U1343. Эти расщепления были извлечены с интервалами ~ 1.6 м на 0 — 145 mbsf и ~ 5 м на 330 — 745 mbsf. Мы использовали возрастную модель для участка U1343, основанную на стратиграфии изотопов кислорода бентосных фораминифер для того же участка (Asahi et al., 2014; Kim et al., 2015), чтобы классифицировать данные XRD для участка U1343 на ледниковые или межледниковые отложения.

Доли доминирующих глинистых минералов во фракции глинистой крупности были оценены полуколичественным методом после Biscaye (1965). Мы идентифицировали небольшой вклад каолинита (002) в пике при 24–26 ° и разложили этот пик на элементарные пики каолинита (002) и хлорита (004) с помощью программного обеспечения Profile Fit (Philips PROFIT v.1.0) (Guo and Underwood , 2011). Затем мы определили относительный состав каолинита и хлорита.

Наблюдения с помощью просвечивающего электронного микроскопа

Два образца донных отложений, в которых на рентгеновских дифрактограммах керна Участка U1343 наблюдались высокие пики интенсивности глинистых минералов, были подвергнуты ТЕМ-анализу: 28H-5w-70-71cm (267.7 мбс) и 83X-6w-75-76см (778,175 мбф). Образцы заливали эпоксидной смолой LR White (твердый), как описано Kim et al. (1995) и Uramoto et al. (2014). Предыдущая проблема при исследовании I / S минералов со смешанными слоями с помощью просвечивающей электронной микроскопии заключалась в схлопывании расширяющихся прослоек в высоком вакууме, что очень затрудняло различение слоев смектита и иллита. Недавние усовершенствования методов визуализации и подготовки образцов решили эту проблему за счет постоянного расширения прослоек смектита с использованием L.Смола Р. Уайт (Kim et al., 1995). Часть была обработана в ультратонкую фольгу размером 10 × 5 мкм и толщиной ~ 100 нм с использованием пучка ионов Ga после осаждения углеродных защитных слоев в устройстве сфокусированного ионного пучка (FIB, Hitachi SMI4050). Фольгу закрепляли на сетке из Cu, а затем исследовали с помощью ПЭМ (JEOL JEM-ARM200F), работающего при ускоряющем напряжении 200 кВ. Микроструктуры исследовали методом визуализации решеток. Химический состав минеральных частиц был получен с помощью энергодисперсионного рентгеновского спектрометра с кремниевым дрейфовым детектором ² 100 мм с использованием размера пятна луча более 20 нм и времени сбора данных менее 30 с для минимизации селективных элементных потерь. из-за повреждения электронного луча во время измерения.

⁵⁷ Fe мессбауэровская спектроскопия фракции размера глины

Для определения химического состояния железа во фракциях размера глины, мы исследовали 12 образцов из Участка U1343 и 6 образцов из U1344 с помощью ⁵⁷ Fe мессбауэровской спектроскопии. Мессбауэровские спектры были измерены с помощью мессбауэровского спектрометра Topologic Systems MFD-110D в Токийском университете с использованием источника Co / Rh объемом 1,11 ГБк ⁵⁷ при комнатной температуре. Сравнивая мессбауэровские параметры (изомерный сдвиг, квадрупольное расщепление и внутреннее магнитное поле) со стандартными данными, мы идентифицировали составляющие Fe ²⁺ и Fe ³⁺, а затем рассчитали их относительные содержания.Мессбауэровские спектры рассчитывались методом наименьших квадратов с ограничениями по интенсивности и полуширине пиков. Все дублеты считались симметричными.

Основные и микроэлементы фракции крупности глины

Концентрации основных элементов во фракциях размера глины анализировали с помощью масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Глинистые фракции разлагали смешанными кислотами HF-HNO ₃, сушили и растворяли в 3 M HNO ₃. Образцы разбавляли и измеряли с помощью Agilent 7700 ICP-MS в KCC, используя In в качестве внутреннего стандарта.

Результаты

Химия поровых вод

На обоих участках на склоне Берингова моря (U1343 и U1344) концентрации Cl ^— в поровых водах обычно уменьшались с увеличением глубины с ~ 560 до 500 мМ, хотя значения сильно варьировались (Рисунки 2A, B). На Участке U1343 концентрации на глубинах менее 420 мбс были разбросаны, и наблюдались некоторые отрицательные отклонения (дискретные пики с низким содержанием Cl ^—) между 150 и 420 мбф (рис. 2А). В Зоне U1344 концентрации также были разбросаны, с дискретными пиками низкого содержания Cl ^— около 270 и 360 mbsf (рис. 2B).На участке U1341 на Бауэрс-Ридж концентрация Cl ^— была почти постоянной и составляла ~ 550 мМ (рис. 2C).

Рисунок 2 . Химический состав поровых вод на площадках U1341, U1343 и U1344. Вертикальные профили поровой воды Cl ^— для (A) U1343, (B) U1344 и (C) U1341; из K ⁺ для (D) U1343, (E) U1344 и (F) U1341; и Fe для (G) U1343, (H) U1344 и (I) U1341.Ромбами видны дискретные всплески с низким содержанием Cl ^— от 150 до 420 mbsf на площадках U1343 и U1344. Эти данные были представлены в Takahashi et al. (2011b). Синие пунктирные линии в (A – F) показывают концентрации Cl ^— и K ⁺ в морской воде. Красные линии в (G, H) показывают глубину SMTZ (Wehrmann et al., 2011). Возрастная модель была основана на Horikawa et al. (2015) для Зоны U1341, Асахи и др. (2014) для Зоны U1343 и Okazaki et al. (2016) и Takahashi et al.(2011b) для Зоны U1344. Температура оценивается путем экстраполяции геотермических градиентов, измеренных на глубинах до 130–140 м3 / фут.

Концентрация K ⁺ в поровых водах на Участке U1343 незначительно увеличилась с 10 мМ у поверхности осадка до 12 мМ при 150 м фунт-фут, затем снизилась до ~ 6 мМ на больших глубинах (рис. 2D). Концентрация K ⁺ снижалась с увеличением глубины на участке U1344 (рис. 2E), но не наблюдалось снижения на участке U1341 (рис. 2F).

Концентрации растворенного Fe в поровых водах на участках U1343 и U1344 были сильно разбросанными, в диапазоне от 0 до 80 мкМ (Рисунки 2G, H).В Зоне U1343 концентрация Fe достигла максимума 60 мкМ при ~ 50 мбс и была <25 мкМ ниже глубины 100 мбф (рис. 2G). В Зоне U1344 концентрация Fe достигла максимума 80 мкМ при 100–200 мбф и была <30 мкМ ниже 400 мбф (рис. 2H). На сайте U1341 концентрация Fe достигла максимального значения 17 мкМ при 4 м фунт-сила-фут и была <5 мкМ или не определялась ниже 20 м фунт-сила (рис. 2I).

Вертикальные профили δ ¹⁸ O и δD в поровых водах на всех трех участках показали пики около 30–50 mbsf (Рисунки 3A – F).На участке U1343 δ ¹⁸ O увеличивалось с +0,2 до + 1,8 ‰ с увеличением глубины, в то время как δD продолжало уменьшаться с -2 до -10 ‰ с увеличением глубины ниже ~ 120 mbsf (Рисунки 3A, D). На участке U1344 δ ¹⁸ O увеличилось с +0,2 до + 1,4 ‰, тогда как δD продолжало уменьшаться с −2 до −9 ‰ с увеличением глубины ниже ~ 140 mbsf (Рисунки 3B, E). На участках U1343 и U1344 значения δ ¹⁸ O и δD ниже 120–140 mbsf имели сильную отрицательную корреляцию (рисунки 3G, H). Их изменения казались пропорциональными уменьшению концентраций Cl ^— (Рисунки 2A, B) с увеличением глубины.В частности, графики концентраций Cl ^– в зависимости от δ ¹⁸ O и δD ниже 120–140 mbsf на участках U1343 и U1344 показывают две тенденции.

Рисунок 3 . Стабильный изотопный состав кислорода и водорода поровых вод на площадках U1341, U1343 и U1344. Вертикальные профили поровой воды показаны δ ¹⁸ O для (A) U1343, (B) U1344 и (C) U1341, и δD для (D) U1343, (E) U1344 и (F) U1341.Также показаны δ ¹⁸ O в зависимости от δD для (G) участков U1343, (H), U1344 и (I), U1343. Ромбами показаны образцы с дискретными всплесками Cl ^– от 200 до 420 мбф на участках U1343 и U1344. Синие пунктирные линии в (A – F) показывают значение стандартной средней океанской воды (0 ‰ VSMOW). Черные сплошные линии в (G – I) показывают глобальную линию метеорной воды (GMWL).

Дискретные низкие всплески Cl ^—, наблюдаемые между ~ 200 и ~ 450 mbsf на участках U1343 и U1344, показывают обогащение ¹⁸ O, пропорциональное истощению Cl ^— со слабой или умеренной корреляцией, но очень слабой или отсутствующей корреляцией между Cl ^— и δD ( R ² <0.1) (Рисунки 4A, B, D, E). На участке U1343 дискретные пики с низким содержанием Cl ^—, наблюдаемые между 141 и 225 мбс, не показывают никакой связи с δ ¹⁸ O и δD, но дискретные низкие пики Cl ^— между 247 и 423 мбф демонстрируют слабую корреляцию между что обогащение ¹⁸ O пропорционально истощению Cl ^— ( R ² = 0,31) (Рисунки 4A, D). На участке U1344 дискретные низкие пики Cl ^— на уровне около 270 и 360 mbsf показывают, что обогащение ¹⁸ O пропорционально истощению Cl ^— с умеренной корреляцией ( R ² = 0.55) (Рисунки 4B, E).

Рисунок 4 . Cl ^— в сравнении с δ ¹⁸ O (A – C) , δD (D – F) и K ⁺ (G – I) в поровой воде на участках U1341, U1343 и U1344 , соответственно. Белые кружки в (A, B) , (D, E) и (G, H) показывают образцы с глубиной менее 120–140 миллифунтов на футы на площадках U1343 и U1344. Открытые ромбики в (A, B) показывают дискретные низкие выбросы Cl ^— на глубине менее 200 мбф при U1343.Закрашенные ромбики показывают дискретные всплески с низким содержанием Cl ^— между 200 и 450 мбф на площадках U1343 и U1344. Сплошные линии в (A, B, D, F) показывают линии регрессии. Сплошные линии в (G) и (H) показывают ожидаемую линию разбавления морской воды пресной водой.

В отличие от дискретных низких всплесков Cl ^–, большинство данных попадает на линию тренда, которая четко показывает обогащение ¹⁸ O и обеднение D пропорционально истощению Cl ^–.На участке U1343 большинство данных о поровых водах показывает умеренную корреляцию между обогащением ¹⁸ O и истощением Cl ^— ( R ² = 0,49) и между истощением D и истощением Cl ^— ( R ). ² = 0,46) (Рисунки 4A, D). На участке U1344 большая часть данных показывает умеренную корреляцию между обогащением ¹⁸ O и истощением Cl ^— ( R ² = 0,58) и сильную корреляцию между истощением D и истощением Cl ^— ( R ² = 0.65) (Рисунки 4B, E).

Значения δ ¹⁸ O на участке U1341 находились в диапазоне от 0 до +0,6 ‰. Они увеличились с 0,2 при 200 мбф до 0,6 около 270 мбф, и были почти постоянными на 0,4 ниже 300 мбф (рис. 3C). Значения δD из Участка U1341 варьировались от -0,5 до + 3 ‰. Ниже пика с высоким значением δD при 60 мбф, значения δD немного уменьшились с увеличением глубины от 0 до -1 (Рисунок 3F).

XRD-анализ фракции размера глины

На рис. 5 показаны типичные примеры дифрактограмм рентгеновских лучей для богатых и бедных глиной образцов, взятых с Участка U1343.Распределение пиков свидетельствует о наличии в глинистой фракции смектита, иллита, хлорита и каолинита. Пик при 2θ ≈ 9 °, на который не повлияла сольватация ЭГ, представляет собой иллит (001). Сдвиг пика от 6,4 ° 2θ до 5,5 ° 2θ из-за насыщения EG указывает на смесь дискретного смектита и смешанного слоя I / S. Тонкий пик при 2θ ≈ 10,5 ° представляет собой композитный рефлекс иллит- (001) / смектит- (002). Составное отражение иллит- (002) / смектит- (003) при 2θ ≈ 16 ° было обнаружено в образце, богатом глиной (Рисунок 5A; Рисунки S1, S2).На рис. 6 показаны вертикальные профили рентгеновских дифрактограмм с участков U1341, U1343 и U1344. Рентгеновские дифрактограммы с участков U1343 и U1344 аналогичны. Пиковая интенсивность глинистых минералов была ниже в образцах с участков U1341, чем в образцах с участков U1343 и U1344. Составные рефлексы иллит- (002) / смектита- (003) были обнаружены в богатых глиной образцах со склона Берингова моря, тогда как в глинистых образцах наблюдался только тонкий пик иллит- (002) / смектит- (003). бедный образец Бауэрс Ридж (Рисунки S1, S2).

Рисунок 5 . Репрезентативные рентгеновские дифрактограммы глинистой фракции на площадке U1343. (A) Богатые глиной отложения из U1343-28H-5w-70-71cm и (B) бедные глиной отложения из U1343-58X-6w-75-76cm. Серые и черные линии показывают результаты для образцов, высушенных на воздухе и насыщенных EG, соответственно.

Рисунок 6 . Вертикальные профили рентгеновских дифрактограмм с участков U1341, U1343 и U1344. Базовая линия каждой дифрактограммы на ее левом крае (2θ = 3 °) соответствует глубине отбора проб.Светлые и сплошные треугольники указывают на обнаруженные составные рефлексы иллита- (001) / смектита- (002) и иллита- (002) / смектита- (003) соответственно. Увеличенные виды обнаруженных составных отражений показаны на рисунках S1, S2.

Содержание иллита в смешанном слое I / S оценивалось по угловому разделению (Δ ° 2θ) между зарегистрированными составными рефлексами иллит- (001) / смектита- (002) и иллита- (002) / смектита- (003). ) (Рисунок 7; Таблицы S1, S2). На участке U1343 предполагаемое содержание иллита в глинистых минералах смешанного слоя I / S составляло <6% на глубине менее 144 mbsf, достигало максимума 17% при 144 mbsf и варьировалось от 5 до 14% с большим разбросом ниже 144 mbsf.Аналогичная тенденция наблюдалась и на Зоне U1344; содержание увеличилось с 2% при 40,2 млн фунтов до 11% при 210,6 млн фунтов и затем снизилось до 8% при 485,3 млн фунтов. На участке U1341 составные отражения I / S были обнаружены только от одного образца при 164 mbsf, а расчетное содержание иллита составило 2% в смешанном слое I / S.

Рисунок 7 . Вертикальный профиль содержания иллита в смешанном слое I / S на участках U1341, U1343 и U1344.

Глинистая фракция составляла большую часть каждой пробы на участках U1343 и U1344 (0.3–24 мас.%, В среднем 14 мас.%), Чем в отложениях Участка U1341 в Бауэрс Ридж (0,2–8,3 мас.%, 2,9 мас.% В среднем) (Рисунок 8A).

Рисунок 8 . Глинистая фракция (<2 мкм) и минеральный состав глины на участках U1341, U1343 и U1344. (A) Вертикальный профиль глинистой фракции (<2 мкм) в валовом осадке. (B) Относительное процентное содержание смектита, иллита, хлорита и каолинита.

На участках U1343 и U1344 содержание смектита, иллита и хлорита + каолинита в глинистой фракции составляло 17–51, 31–53 и 13–33%, соответственно (рис. 8B).На участке U1341 некоторые рентгеновские дифрактограммы показали очень низкие пиковые интенсивности глинистых минералов, и не все составы могли быть оценены. Содержание смектита было больше, а иллита меньше, чем на участках U1343 и U1344.

Наблюдения с помощью ПЭМ

Мы идентифицировали частицы смектита, дискретного иллита и хлорита в двух пробах из Участка U1343 с помощью наблюдения ПЭМ (Рисунки S3 – S5). Мы также идентифицировали эти глинистые минералы с помощью рентгеноструктурного анализа (рис. 5, 6).

В верхнем образце (28H-5w-70-71cm) обнаружена одна частица смектита 0.Длина 25 мкм, содержащая небольшую часть межслоевого иллита, о чем свидетельствует изменение расстояния между слоями с 1,3 нм (характерно для смектита) до 1,0 нм, расстояние между слоями (001) иллита (например, Drits et al., 1997) ( Рисунки 9а, б). Энергодисперсионный рентгеновский анализ показал, что эти слои на вершине частицы смектита имели более высокие содержания Al и K и более низкие содержания Mg и Fe, чем слои в центральной части той же частицы, и Mg / Si, Al / Отношения интенсивности рентгеновского излучения Si, K / Si и Fe / Si также отчетливо различались между острием и центральной частью частицы (рис. 9c).

Рисунок 9 . ПЭМ-микрофотография частицы смектита в образце 28H-5w-70-71cm (267,7 mbsf) из Зоны U1343. (a) Мелкие частицы смектита около частицы хлорита; белый прямоугольник очерчивает область, показанную в позиции (b) . (b) Изображение края решетки с высоким разрешением, показывающее, что смектит (расстояние между слоями 1,3 нм) частично превращается в иллит (1,0 нм). Красные и черные кружки очерчивают области в верхней и центральной частях соответственно, которые были проанализированы с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS). (c) Спектры EDS кончика (красная линия) и центра (черная линия) частицы смектита с соотношением отсчетов рентгеновских лучей для каждого элемента. Интенсивности пиков Si были согласованы для нормализации двух спектров. Пик Ga является артефактом пучка ионов Ga, использованного при изготовлении ультратонкой фольги.

Fe

³⁺ / Fe ²⁺ во фракции крупности глины

Мёссбауэровская спектроскопия показала, что образцы с участков U1343 и U1344 имели одинаковые вертикальные профили содержания Fe ³⁺ в общем содержании Fe в глинистой фракции, снижающемся с ~ 70% у поверхности осадка до ~ 60% при 300 mbsf и оставаясь на 50–60% ниже 400 mbsf (Рисунок 10A).Отношения Fe ³⁺ / Fe ²⁺ снизились с ~ 2,5 у поверхности осадка до 1,5 при 30 м фунт-фут и были ниже 1,5 ниже 400 м фунт-фут (Рисунок 10B).

Рисунок 10 . Вертикальный профиль относительных содержаний (A) Fe ³⁺ в целом Fe и (B) Fe ³⁺ / Fe ²⁺ во фракции глинистой крупности на участках U1343 и U1344, определенных ⁵⁷ Fe-мессбауэровская спектроскопия.

Основные элементы фракции крупности глины

Концентрации основных элементов в глинистой фракции были аналогичными на участках U1343 и U1344 (рисунок S6, таблица S1).В образце с участков U1341 процентное содержание Mg, Al, K, Ca и Fe ниже, чем в образцах с участков U1343 и U1344. Химический индекс альтерации (CIA) был рассчитан по молекулярной пропорции:

CIA = [Al2O3 / (Al2O3 + CaO + Na2O + K2O)] × 100

(Несбитт и Янг, 1982) (рисунок S7, таблица S1). Индекс на участках U1341 варьировался от 18 до 74. Индексы на участках U1343 и U1344 варьировались от 61 до 76 (в среднем 74). Индексы на участках U1343 и U1344 были постоянными с глубиной.

Обсуждение

Дегидратация глинистых минералов и диссоциация гидратов метана, определенная химическим составом поровых вод

Вертикальные профили химического состава поровых вод на склоне Берингова моря (участки U1343 и U1344) показывают снижение концентрации Cl ^— с глубиной, тенденция, которая не наблюдалась на участке хребта Бауэрс (U1341) (Рисунки 2A – C).Уменьшение Cl ^— предполагает разбавление исходной поровой воды пресной водой. Возможные источники включают воду, выделяющуюся при диссоциации гидрата метана, пресную воду, полученную в результате дегидратации глинистых минералов (Takahashi et al., 2011b; Pierre et al., 2016), и диагенез опала (Kastner et al., 1991).

Истощение K ⁺ с глубиной на участках U1343 и U1344 может означать поглощение K ⁺ в качестве промежуточного слоя K во вновь образованном иллите во время трансформации S-I (Perry and Hower, 1972; Takahashi et al., 2011б). Однако разбавление пресной водой также может вызвать снижение концентрации K ⁺. Если бы разбавление было единственной причиной снижения концентрации K ⁺, то и K ⁺, и Cl ^— уменьшились бы в той же пропорции. Графики Cl ^— по сравнению с K ⁺ показали две тенденции: уменьшение концентрации K ⁺ в соответствии с разбавлением пресной водой и концентрацию K ⁺, которая была ниже значения, ожидаемого от разбавления пресной водой (рисунки 4G, H ).Концентрации K ⁺, соответствующие дискретным низким пикам Cl ^—, наблюдаемым между 247 и 423 мбф в Зоне U1343 и примерно от 270 до 360 мбф в Зоне U1344, согласуются с разбавлением пресной водой, предполагая, что дискретный низкий уровень Cl ^{— Пики} вызваны разбавлением без поглощения K ⁺. Напротив, другие концентрации K ⁺, которые ниже значения, ожидаемого от разбавления пресной водой (рисунки 4G, H), предполагают, что K ⁺ был взят за пределы фактора разбавления.Однако поглощение K ⁺ также происходит в других ранних диагенетических реакциях, таких как обмен K ⁺ на другие межслоевые катионы в смектите и выветрившемся иллите (Hover et al., 2002). Следовательно, истощение запасов Cl ^— и K ⁺ в поровых водах не является окончательным свидетельством трансформации S-I.

Изотопный состав кислорода и водорода поровой воды является важным индикатором диагенетических процессов и происхождения воды. Вертикальные профили δ ¹⁸ O и δD в поровых водах на всех трех участках показали пики в пределах 30–50 mbsf (Рисунки 2A, C).Эти пики соответствуют реликту окружающей придонной воды во время последнего ледникового максимума. Изменения δ ¹⁸ O и δD морской воды, вызванные оледенением и дегляциацией, диффундируют вниз от морского дна, и большой изотопный сдвиг в сторону низких значений, связанный с последней дегляциацией, в основном сохранялся после ослабления. В результате вертикальный профиль поровых вод δ ¹⁸ O и δD показывает увеличение на первых 30–50 м ниже морского дна, за которым следует уменьшение (Schrag and DePaolo, 1993).

Наблюдались две тенденции на графиках концентраций Cl ^– в зависимости от δ ¹⁸ O и δD ниже 120–140 mbsf на участках U1343 и U1344. Дискретные низкие всплески Cl ^— связаны с обогащением O ¹⁸ и отсутствием изменения δD пропорционально обеднению Cl ^—, тогда как большинство других данных показывают обогащение ¹⁸ O и обеднение D пропорционально Cl ^{— истощение} (Рисунки 4A, B, D, E). Эти две тенденции убедительно указывают на то, что для разбавления используются два пресноводных компонента.

Дискретные пики с низким содержанием Cl ^— предполагают местное разбавление исходной поровой воды. Значения δ ¹⁸ O пресноводного компонента были оценены как +5,0 ± 4,9 ‰ на участке U1343 и +2,1 ± 1,9 ‰ на участке U1344 (95% доверительный интервал) путем экстраполяции [Cl ^—] = 0 на наблюдаемая тенденция с обогащением ¹⁸ O пропорционально обеднению Cl ^— дискретных низких выбросов Cl ^—. Эти значения на 2,5–5 выше, чем базовые значения (δ ¹⁸ O: ~ 0 ‰) при Cl ^– 530–540 мМ.Перекристаллизация биогенного опала является возможным источником пресной воды в этом случае, поскольку диагенез опала может обогащать ¹⁸ O, но не влиять на D в поровой воде (Dählmann and De Lange, 2003). Другим возможным источником пресной воды является диссоциация гидрата метана, если в процессе отбора проб поровая вода была разбавлена водой, высвобожденной из гидрата метана, который был обогащен ¹⁸ O и D (Hesse and Harrison, 1981). Коэффициенты изотопного фракционирования кислорода и водорода в воде между газогидратом и жидкой водой были определены равными 1.0023–1.0032 и 1.014–1.022 соответственно (Maekawa, 2004). Расчетные значения конечного элемента (Cl ^— = 0 мМ) δ ¹⁸ O пресной воды для дискретных низких пиков Cl ^—, которые на 2,2–5 ‰ выше базовых значений (Cl ^— ~ 530 мМ , δ ¹⁸ O ~ 0 ‰ a), аналогичны ранее описанному фракционированию изотопов кислорода. С другой стороны, неизменное значение δD в сочетании с уменьшением Cl ^— не согласуется с величиной δD гидратной воды, которая на 14–22 ‰ выше, чем в окружающей воде.Однако разбросанные значения Cl ^— с отрицательными отклонениями характерны для диссоциации гидрата метана во время извлечения керна и отбора проб (Ussler and Paull, 2001). Кроме того, региональные исследования документально подтвердили, что вблизи Участка U1343 последовательность акустически отображает вертикальную серию отражателей, имитирующих дно (BSR). Самый неглубокий отражатель на глубине ~ 350 м был связан с образованием интерстициального газогидрата метана, а более глубокий, на ~ 1 км, был связан с диагенетическим переходом опала-A в опал-CT (Cooper et al. ., 1987; Takahashi et al., 2011b). На участке U1344 предполагаемая гидратная BSR акустически слабая, но глубина предполагаемой BSR оценивается примерно в 450 mbsf (Takahashi et al., 2011b). Таким образом, возможно, что дискретные всплески с низким содержанием Cl ^—, наблюдаемые между ~ 200 и ~ 420 баррелей на площадках U1343 и U1344, можно отнести к диссоциации гидрата метана во время извлечения керна. Максимальные отклонения дискретных низких спайков Cl ^— от базовых значений вертикальных профилей Cl ^— составляют от ~ 520 до 495 мМ (4.8%) примерно при 350 мбф на участке U1343 (рис. 2A) и от ~ 530 до 473 мМ (11%) при 278 м3 барр. На участке U1344 (рис. 2В), что указывает на максимальное содержание воды гидрата метана в образцах поровой воды. составляют всего 4,8 и 11% на площадках U1343 и U1344 соответственно. Если коэффициент изотопного фракционирования водорода в воде между газовым гидратом и жидкой водой составляет 1,014–1,022 (Maekawa, 2004), то значения δD при 350 мбс на участке U1343 и 278 мблс на участке U1344 показывают максимальное отклонение низкого Cl ^{. —} шипов должно быть 0.На 6–1,1 и 1,5–2,4 ‰ выше базового значения вертикальных профилей δD на участках U1343 и U1344 соответственно. Эти изменения были бы слишком малы, чтобы их можно было отдельно идентифицировать в большом изменении δD.

В отличие от данных, связанных с дискретными низкими выбросами Cl ^—, большинство данных построено на тренде, показывающем обогащение ¹⁸ O и истощение D пропорционально истощению Cl ^—, что ясно указывает на то, что поровая вода была изначально разбавленной. за счет пресноводного компонента, отличного от воды гидрата метана.Наблюдаемые соотношения между δ ¹⁸ O и δD на участках исследования (рис. 3) далеки от глобальной линии метеорной воды (Craig, 1961) и делают подземные воды, полученные с суши (метеорные воды), очень маловероятным источником низкого уровня воды. Cl ^— жидкость. Диагенез опала также является маловероятным источником, поскольку перекристаллизация биогенного опала может обогащать ¹⁸ O, но не влияет на D в поровой воде (Dählmann and De Lange, 2003). Кроме того, судовой XRD-анализ не выявил каких-либо доказательств диагенеза кремнезема, включая преобразование опала-A в опал-CT, на участках U1343 и U1344 (Takahashi et al., 2011б). Обогащение ¹⁸ O и истощение D пропорционально истощению Cl ^— на участках U1343 и U1344 указывает на то, что наиболее вероятным источником пресной воды является реакция дегидратации с участием глинистых минералов, поскольку при обезвоживании смектита во время преобразования SI выделяется вода. обогащен ¹⁸ O и обеднен D (Kastner et al., 1993; Dählmann and De Lange, 2003). Если предположить, что изотопный состав поровой воды определяется простым смешиванием с пресной водой (Cl ^— = 0), значения δ ¹⁸ O и δD пресноводного компонента можно оценить путем экстраполяции [Cl ^— ] = 0 к наблюдаемым данным по поровой воде; при этом рассчитанные значения будут +20.7 ± 7,5 ‰ и -78 ± 29 ‰ соответственно в Участке U1343 и +12,1 ± 3,9 ‰ и -57 ± 15 в Участке U1344 (95% доверительный интервал) (рисунки 4, 11). Расчетный конечный член (Cl ^— = 0) δ ¹⁸ O и δD-значения пресноводного компонента на участках U1343 и U1344 довольно хорошо согласуются с ранее сообщенными стабильными изотопными составами морских глинистых минералов, которые варьируются от +13 до + 29 ‰ для δ ¹⁸ O и от −87 до −30 ‰ для δD (Savin, Epstein, 1970; Yeh, 1980; Suchecki, Land, 1983) (рисунок 11).Сильная отрицательная корреляция между δ ¹⁸ O и δD (рисунки 3G – I) предполагает, что дегидратация глинистых минералов является доминирующим источником пресной воды, а разбавление за счет диссоциации гидрата метана является локальным явлением.

Рисунок 11 . Расчет теоретических температур образования флюида, предполагающий равновесное фракционирование между поровым флюидом и глинистыми минералами по Hensen et al. (2004). Теоретические значения δ ¹⁸ O глин рассчитаны по Шеппарду и Гилгу (1996) при различных температурах на основе жидкостных концевых элементов участков U1343 и U1344 и нанесены на график в зависимости отD-значения рассчитаны по методике Yeh (1980) (темные кружки) и Capuano (1992) (белые кружки). Синие кружки и пунктирные линии показывают расчет для Зоны U1343, а черные — расчет для Зоны U1344. Заштрихованная область представляет собой диапазон ¹⁸ O относительно значений D, ранее сообщенных для морской глины.

Hensen et al. (2004) оценили температуры образования флюидов, образовавшихся в результате обезвоживания глинистых минералов на подводных грязевых вулканах, исходя из предположения, что преобладают условия изотопного равновесия между глинистыми минералами и окружающей поровой водой (Sheppard and Gilg, 1996).Мы рассчитали пластовую температуру флюида по методу, описанному в Hensen et al. (2004). Если предположить, что пресная вода получена в результате обезвоживания глины, и используя расчетный конечный элемент (Cl ^— = 0) δ ¹⁸ O и δD-значения пресной воды в качестве отправной точки, мы можем оценить теоретические δ ¹⁸ O в зависимости от значений δD для глинистых минералов для получения расчетных конечных значений δ ¹⁸ O и δD-значений пресноводного компонента при различных температурах с использованием ранее сообщенных значений равновесного фракционирования δ ¹⁸ O и δD между глиной и водой ( для δ ¹⁸ O, Sheppard and Gilg, 1996; для δD, Yeh, 1980; Capuano, 1992) (рисунок 11).Ранее сообщалось, что естественная изменчивость морской глины ¹⁸ O в зависимости от D может быть использована для ограничения возможных пластовых температур флюида путем сравнения их с теоретическими значениями δ ¹⁸ O в зависимости от δD для глинистых минералов при различных температурах (рис. 11). На рисунке 11 заштрихованная область показывает ранее сообщенный диапазон ¹⁸ O относительно значений D (Savin and Epstein, 1970; Yeh, 1980; Suchecki and Land, 1983). Там, где линии равновесного фракционирования пересекают эту заштрихованную область, температуры 300 ° C для U1343 и 110 ° C для U1344 наблюдались как самые низкие значения.Из-за больших доверительных интервалов оцененных значений δ ¹⁸ O и δD для конечного элемента для участка U1343, оценки температуры пласта широко варьируются от 135 ° C до бесконечности. Оценка пластовой температуры для участка U1344 варьируется от 80 до 180 ° C. В обоих случаях расчетная температура пласта слишком высока для in situ образования пресноводного компонента на глубинах керна, где температура ниже 40 ° C. Мы можем рассчитать пластовую температуру флюида с помощью противоположного подхода (Рисунок 12).Во-первых, мы рассчитали теоретические значения δ ¹⁸ O в зависимости от δD для воды, уравновешенной природной ¹⁸ O в зависимости от D морской глины при различных температурах, используя ранее сообщенные значения равновесного фракционирования δ ¹⁸ O и δD между глиной и вода (для δ ¹⁸ O, Sheppard, Gilg, 1996; для δD, Yeh, 1980; Capuano, 1992). Температуру пласта можно оценить по пересечению теоретических значений δ ¹⁸ O в зависимости от δD воды и значений δ ¹⁸ O концевого элемента и значений δD пресноводного компонента (Рисунок 12).Температуры на пересечении для δ ¹⁸ O составляют 280 ° C для U1343 и 110 ° C для U1344. Температуры на пересечении для δD составляют 170 и 300 ° C для U1343 и 90 ° C для U1344.

Рисунок 12 . Теоретические δ ¹⁸ O (A) и δD (B) воды, уравновешенной морской глиной. Теоретические значения δ ¹⁸ O воды (черная сплошная кривая) рассчитаны по Шеппарду и Гилгу (1996) при различных температурах на основе ранее сообщенных значений δ ¹⁸ O морской глины (заштрихованы серым цветом), а также δD -значения рассчитаны согласно Yeh (1980) (черная сплошная кривая) и Capuano (1992) (черная пунктирная кривая).Диапазон теоретических значений δ ¹⁸ O и δD закрашен голубым. Синие кружки и пунктирные линии показывают теоретические изотопные составы глины, уравновешенные жидким конечным элементом для Участка U1343, а черные — для Участка U1344. Черные стрелки указывают на пересечение между значениями конечных элементов и теоретическими теоретическими значениями δ ¹⁸ O и δD воды.

Однако есть две возможности для более высокой температуры пласта. Во-первых, δ ¹⁸ O и δD воды, полученной в результате дегидратации глинистых минералов, не находятся в равновесии с таковыми из глинистых минералов; во-вторых, жидкость была получена из нескольких километров ниже морского дна, где температура составляет> 120 ° C.Если предположить, что температурные градиенты на участках U1343 и U1344 (49,0 ° C км ⁻¹ и 53,3 ° C км ⁻¹, соответственно; Takahashi et al., 2011b) линейны по всей колонке отложений с керном, то тогда расчетные пластовые температуры 300 ° C на Участке U1343 и 110 ° C на Участке U1344 соответствуют ~ 6 и 2 км ниже морского дна, соответственно.

Изотопные профили, показывающие обогащение ¹⁸ O и истощение D пропорционально истощению Cl ^—, ранее сообщалось только из активных зон субдукции и подводных грязевых вулканов, условий, в которых глубинные флюиды мигрировали из нескольких километров ниже морского дна на температуры выше 60 ° C (например,г., Кастнер и др., 1993; Дэлманн и Де Ланге, 2003; Hensen et al., 2004). Учитывая пассивную континентальную окраину склона Берингова моря, адвекция глубинных флюидов маловероятна. Кроме того, четко определенные пики изотопных отношений в поровой воде при 30–50 mbsf, которые представляют реликтовую придонную воду из последнего ледникового максимума, предполагают, что восходящая адвекция на этих участках чрезвычайно медленная (<0,1 мм y ⁻¹) ( Шраг и ДеПаоло, 1993). Следовательно, изотопное неравновесие между пресной водой, полученной из in situ дегидратации глинистых минералов, и глинистыми минералами может быть более вероятным на площадках U1343 и U1344.

При предположении, что тренд, показывающий обогащение ¹⁸ O и истощение D в пропорции к истощению Cl ^—, был получен из дегидратации глинистых минералов in situ , такой как преобразование SI, мы можем оценить количество вновь образованного иллита во время Преобразование SI из коэффициента разбавления. Максимальное истощение Cl ^— составляло от ~ 530 мМ при 130 м на фут до ~ 500 мМ на дне керна (5,7%) на участке U1343 (рис. 2A) и от ~ 545 мМ при 140 м на фут до ~ 480 мМ при 760 мМ. mbsf (12%) в Зоне U1344 (Рисунок 2B).На Участке U1343 для максимального истощения поровых вод Cl ^— (5,7%) в отложениях с пористостью 55% (средняя пористость ниже 130 mbsf на Участке U1343, рисунок S8, Takahashi et al., 2011b) требуется производство 0,031 г воды на кубический сантиметр осадка. Было обнаружено, что смектит в морских отложениях связывает 17,7–27 мас.% Воды (Saffer, Tobin, 2011; Hüpers, Kopf, 2012), в зависимости от условий окружающей среды. Если принять значение связанной воды для смектита равным 20%, тогда оно будет равно 0.16 г смектита / см ³ осадка для получения 0,031 г воды / см ³ осадка; 0,16 г смектита / см ³ составляет 13 мас.% Смектита, когда насыпная плотность в сухом состоянии составляет 1,2 г / см ³ (среднее значение ниже 130 mbsf на Участке 1343, Takahashi et al., 2011b). Другими словами, в этих условиях 13 мас.% Смектита должно превратиться в иллит. Используя тот же расчет, мы оценили, что 31 вес.% Смектита был преобразован в иллит на участке U1344.

Минералогия глины на склоне Берингова моря

Большая доля частиц размером с глину в валовом осадке и высокая пиковая интенсивность глинистых минералов на рентгеновских дифрактограммах на участках U1343 и U1344 по сравнению с участками U1341 (рисунки 6, 8A) четко отражают контраст между силикокластическими отложениями склона Берингова моря (силикокластики) и диатомовыми илами хребта Бауэрс (диатомовые илы) (Takahashi et al., 2011а). Высокое содержание алюминия в глинистых фракциях на Участках U1343 и U1344 по сравнению с содержаниями на Участках U1341 (рис. S6), что указывает на большую долю алюмосиликата в отложениях на склоне Берингова моря, чем в отложениях на хребте Бауэрс, подтверждают этот вывод. Среднее значение CIA 74 на участках U1343 и U1344 согласуется с большой долей глинистых минералов (Nesbitt and Young, 1982). Постоянное значение CIA с глубиной предполагает, что изменение с захоронением слишком мало, чтобы его можно было обнаружить.Относительно низкие значения CIA на участках U1341 по сравнению с показателями на участках U1343 и U1344, вероятно, вызваны низким содержанием алюминия, что указывает на небольшое содержание алюмосиликата.

Наша полуколичественная оценка, согласно которой фракция глинистости в отложениях на склоне Берингова моря состоит из 15–51% смектита, 35–56% иллита, 11–29% хлорита и 2–10% каолинита (рис. 8B), соответствует другие опубликованные данные о составе глины. Kim et al. (2015) сообщили, что глинистые минералы, отложенные на Участке U1343, происходят в основном с Алеутских островов и что на происхождение глинистых минералов не сильно повлияли ледниково-межледниковые изменения окружающей среды, но состав некоторых глинистых минералов в ледниковый период после среднего плейстоцена Переход (MPT; 200–365 mbsf на Участке U1343) показал низкие концентрации иллита и относительно высокие концентрации смектита.Они сделали вывод, что некоторые отложения с ледникового шельфа у Аляски или ледниковых рек на юго-западе Аляски могли быть перенесены на Участок U1343 во время ледникового периода после MPT (Kim et al., 2015). Мы согласны с тем, что глинистые минералы на склоне Берингова моря имеют преимущественно детритовое происхождение.

Трудно отделить эффекты диагенеза от эффектов изменения источника детрита в богатых глиной отложениях, состоящих из смектита, иллита и хлорита, даже если химический состав поровых вод указывает на наличие S-I преобразования.На основании наблюдаемого снижения содержания Cl ^— в поровых водах мы оценили, что 13 и 31 мас.% Смектита в валовых отложениях на участках U1343 и U1344, соответственно, были преобразованы в иллит. Однако содержание иллита во фракции глинистой фракции (35–56%), а также оценочная фракция глинистости в валовых осадках (5-25%) сильно различаются. Более того, расчетная фракция глинистости в осадке, отделенном с помощью центрифуги, может быть занижена, поскольку центрифуга не может отделить всю фракцию глины от осадка.Учитывая, что ранее сообщенная фракция глины (<4 мкм) варьировалась от 5 до 48% (в среднем 25%, Aiello and Ravelo, 2012), максимальное увеличение в 31 мас.% Иллита было бы слишком малым, чтобы его можно было обнаружить среди содержание иллита в сухих валовых отложениях.

I / S Смешанный слой

Составное отражение иллит- (002) / смектит- (003) при 2θ ≈ 16 ° на рентгеновских дифрактограммах (рис. 5, 6) свидетельствует о наличии смешанного слоя I / S (Moore and Reynolds, 1997). , что является индикатором диагенетической трансформации СИ (напр.г., Hower et al., 1976; Пайт и Рейнольдс, 1989). Увеличение содержания иллита в смешанном слое I / S с увеличением глубины до ~ 150 mbsf (Рисунок 7) может подтвердить наш вывод о том, что I / S сформировал in situ на участках склона Берингова моря, по крайней мере, на глубинах меньше 150 мбс. Относительно высокие содержания иллита ниже ~ 150 mbsf по сравнению с более мелкими участками также подразумевают наличие S-I преобразования на более глубоких глубинах. Однако большая часть обломочного смектита не является чистым; скорее, это смешанный I / S.Например, в ранее хорошо изученных отложениях побережья Мексиканского залива начальный состав глинистых минералов показал примерно 15–20% иллита в смешанной глине I / S перед началом иллитизации при температуре около 1000 м3 / фут, где температура составляет 60 °. C (например, Hower et al., 1976; Freed and Peacor, 1989). Наблюдаемое содержание иллита в смешанном слое I / S варьировалось от 2 до 17% в наших образцах, что обычно ниже, чем ранее сообщенные значения для исходного состояния до начала S-I преобразования.Следовательно, в целом низкое содержание и небольшое увеличение содержания иллита в смешанном слое I / S, наблюдаемое на участках U1343 и U1344, является недостаточным доказательством in situ трансформации S-I.

Для изучения структуры смешанного слоя I / S мы исследовали два богатых глинистыми минералами образца из Участка U1343 с помощью ПЭМ. Несмотря на то, что от рентгеноструктурного анализа ожидалось небольшое превращение S-I, мы смогли идентифицировать одну частицу смектита длиной 0,25 мкм, содержащую межслойный иллит (рис. 9a, b).Поскольку маленькая частица смектита была очень чувствительна к облучению электронным пучком, полоса решетки легко исчезла в результате аморфизации во время наблюдения ПЭМ. Получить пятна дифракции электронов из смешанного слоя I / S не удалось из-за его небольшого количества в частицах смектита. На изображении каймы решетки небольшой частицы глины с высоким разрешением, полученном с помощью просвечивающей электронной микроскопии, были видны волнистые слои смектита, структура, указывающая на низкую степень кристалличности, которая может отражать изменчивость химического состава.Внутри частицы смектита было обнаружено изменение расстояния между слоями от 1,3 нм до 1,0 нм, идентифицированное как расстояние (001) иллита (например, Drits et al., 1997). Такое латеральное изменение базального расстояния внутри сплошного слоя характерно для послойной трансформации S-I (Bauluz et al., 2000). Энергодисперсионный рентгеновский анализ показал, что эти слои на вершине частицы смектита имели более высокое содержание Al и K и более низкое содержание Mg, чем слои в центральной части частицы (рис. 9c).Этот результат согласуется с образованием иллита, при котором Si и Mg теряются, а Al и K приобретаются (Dong et al., 1997).

Если небольшая частица смектита была аутигенным смектитом, образовавшимся в отложениях, образование иллита в частице должно быть хорошим доказательством in situ трансформации S-I. Однако достоверно идентифицировать аутигенный смектит можно только в том случае, если смектит вырос на поверхности или в поровом пространстве осколков стекла (Masuda et al., 1996). Хотя волнистая структура полос решетки может означать, что кристаллизация произошла при низких температурах и относительно быстро (Masuda et al., 1996), структура не является достаточным свидетельством образования in situ смектита. Следовательно, мы не можем сказать, был ли смектит аутигенным.

Таким образом, содержание иллита в смешанном слое I / S, определенное с помощью XRD, а также структура смешанного слоя I / S, наблюдаемая с помощью просвечивающей электронной микроскопии, не дает окончательных доказательств для in situ трансформации S-I. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы доказать трансформацию S-I на основе минералогии глин.

Восстановление Fe (III) глинистых минералов ниже зоны перехода сульфат-метан

На участках U1343 и U1344 высвобождение Fe ²⁺ в результате трансформации SI, стимулируемой микробным восстановлением Fe (III), ранее предполагалось на основе осаждения богатых Fe аутигенных карбонатных минералов и относительно высоких концентраций растворенного Fe. (Fe ²⁺) в поровой воде (Takahashi et al., 2011b; Pierre et al., 2016). Концентрация растворенного Fe достигла максимума 60 мкМ при ~ 50 mbsf в Участке 1343 и 80 мкМ при ~ 150 mbsf в Участке U1344, и концентрации Fe оставались заметными (~ 10–20 мкМ) ниже этих глубин (Рисунки 2G, H). Снижение концентраций Fe ниже ~ 50 и ~ 150 баррель на участках U1343 и U1344 может быть связано с выпадением в осадок богатого железом аутигенного карбоната (Pierre et al., 2016).

Интересно, что повышенные концентрации растворенного Fe наблюдались ниже переходной зоны сульфатного метана (SMTZ) на уровне ~ 8 mbsf на участках U1343 и U1344 (Wehrmann et al., 2011), где происходили как метаногенез, так и сульфатредукция в сочетании с окислением метана. В соответствии с классической схемой восстановления в морских отложениях, основанной на теоретических расчетах выхода энергии, считалось, что восстановление железа ограничивается бескислородными отложениями выше SMTZ, и считается, что только метаногенез происходит ниже SMTZ (например, Berner, 1981; Emerson and Хеджес, 2006). Однако более недавнее исследование показало, что микробное восстановление железных минералов Fe в зоне метаногенеза ниже SMTZ и высвобождение Fe ²⁺ в поровые воды возможно (Oni et al., 2015). Действительно, концентрации растворенного Fe в поровых водах ниже SMTZ на площадках U1343 и U1344 подразумевают, что диссимиляционное восстановление железа происходит ниже SMTZ. Недавние исследования показали, что новый процесс анаэробного окисления метана, связанный с восстановлением (оксигидр) оксидов Fe, также высвобождает растворенное Fe (Fe ²⁺) ниже SMTZ (например, Riedinger et al., 2014; Egger et al., 2017 ). В этом случае Fe (III) в глинистых минералах не будет основным акцептором электронов. Кроме того, высвобождение Fe ²⁺ в поровые воды не является окончательным доказательством микробного восстановления железа, поскольку абиотические реакции моносульфидов с ионами водорода также производят свободный Fe ²⁺ (Wilkin and Barnes, 1996; Holmkvist et al., 2011).

В этом контексте наши результаты мессбауэровской спектроскопии ⁵⁷ Fe для глинистой фракции ясно показывают уменьшение содержания Fe ³⁺ с 70% от общего содержания Fe в глинистой фракции у морского дна до 50%. при ~ 400 мбс. Это открытие убедительно свидетельствует о том, что восстановление Fe (III) в глинистых минералах происходит ниже SMTZ. Уменьшение содержания Fe ³⁺ с глубиной не будет происходить из-за изменения источника обломочного материала, а вместо этого будет отражать диагенез захоронения, потому что никаких соответствующих изменений в минералогии глины не наблюдалось в записи с высоким разрешением состава глины на Участке U1343 (Ким и другие., 2015). В частности, содержание хлорита, который может содержать высокие концентрации Fe ²⁺ (Калиненко, 2001), не увеличивается с глубиной (Рисунок 8B), что свидетельствует об отсутствии связи между изменением детритового происхождения и вертикальными профилями Fe ²⁺ содержание в глинистой фракции. Обратите внимание, что осаждение гидроксида Fe (III) из растворенного Fe во время сушки керна не должно влиять на результаты мессбауэровского анализа, поскольку максимальная концентрация растворенного Fe в поровой воде была слишком мала, чтобы повлиять на Fe в глинистой фракции.Максимальная концентрация растворенного Fe составляла 80 мкМ на участке U1344, что составляет 0,00014 мас.% В валовых отложениях при пористости 35% и насыпной плотности в сухом состоянии 1,1 г / см ³ (средние значения на участке 1343, Takahashi et al. др., 2011б). Напротив, содержание Fe в глинистой фракции на участках U1343 и U1344 колеблется от 3,5 до 8,4 мас.%, А глинистая фракция в валовых осадках колеблется от 0,3 до 24 мас.% (Таблица S1), что указывает на то, что минимальное содержание Fe в валовом осадке — 1.1 мас.%. Следовательно, осаждение гидроксида Fe (III) во время сушки образца керна должно быть незначительным.

Степень уменьшения содержания Fe (III) в глинистой фракции с поверхности до ~ 400 mbsf на участках склона Берингова моря (29%) является разумным значением для микробного уменьшения содержания Fe (III) в глине, поскольку оно находится в пределах диапазон структурного восстановления Fe (III) в глинистых минералах (8–46%), оцененный в исследовании культивирования (Kostka et al., 1999). Мы не можем определить, какой глинистый минерал способствовал восстановлению Fe (III), на основе мессбауэровского спектроскопического анализа основной фракции глинистости.Однако экспериментальные результаты, показывающие, что Fe (III) в хлорите и смектите более подвержены микробному восстановлению, чем Fe (III) в иллите (Bishop et al., 2011; Zhang et al., 2012), позволяют предположить, что хлорит и смектит являются основные источники. Преобладание смектита над хлоритом в глинистой фракции отложений на склоне Берингова моря означает, что смектит отвечает за восстановление Fe (III).

Поскольку как биотическое, так и абиотическое восстановление железа в смектите считается общим явлением, которое сопровождает трансформацию S-I и способствует ей (Eslinger et al., 1979; Kim et al., 2004), наши результаты показывают, что потенциальная способность глинистого минерала в отложениях на склоне Берингова моря способствовать трансформации S-I.

Влияние на превращение S-I при низкой температуре, которому способствует восстановление Fe (III) в глинистом минерале

Наши данные о поровых водах убедительно свидетельствуют о наличии трансформации S-I при температурах ниже 40 ° C в отложениях со склона Берингова моря. Обратите внимание на то, что наблюдаемое истощение Cl ^— (максимум 12%) от содержания морской воды в результате обезвоживания глинистых минералов меньше, чем ранее сообщаемые значения (> 20%) для активных зон субдукции и подводных грязевых вулканов (например.г., Кастнер и др., 1993; Дэлманн и Де Ланге, 2003; Hensen et al., 2004). Незначительное истощение Cl ^— указывает на небольшое преобразование S-I. Действительно, единственное небольшое увеличение содержания иллита в смешанном слое I / S с глубиной до ~ 150 mbsf наблюдалось на участках U1343 и U1344. До сих пор редко поступали данные с высоким разрешением для δ ¹⁸ O и δD поровой воды на глубине до нескольких 100 м ниже морского дна. Даже если преобразование S-I при низкой температуре происходило в разных местах, его было бы трудно обнаружить без данных изотопных поровых вод с высоким разрешением.С другой стороны, уменьшение содержания Fe ³⁺ / Fe ²⁺ в глинистой фракции с увеличением глубины убедительно свидетельствует о микробном восстановлении Fe (III) в глинистых минералах при захоронении. Хотя прямых доказательств нет, мы предполагаем, что это микробное восстановление Fe (III) способствует низкотемпературному преобразованию S-I в отложениях на склоне Берингова моря. Напротив, никаких признаков трансформации S-I не наблюдалось в Участке U1341 на Бауэрс Ридж. Разница между отложениями на склоне Берингова моря и хребта Бауэрс должна отражать таковые в их осадочной среде.Бортовые геохимические данные, полученные во время 323-й экспедиции IODP, показали, что концентрации продуктов микробного дыхания, таких как растворенный неорганический углерод (DIC), аммоний и ионы фосфата, в поровых водах на порядок выше на склоне Берингова моря, чем на хребте Бауэрс. сайт (Takahashi et al., 2011a). Это говорит о том, что микробная активность отражает различную скорость осаждения продуктов фотосинтеза в соответствующих водных столбах (Kallmeyer et al., 2012). В результате SMTZ на площадках U1343 и U1344 наблюдались на небольшой глубине около 8 мбс (Wehrmann et al., 2011), а сульфат присутствует на всех глубинах на U 1341 (Wehrmann et al., 2013). При наличии сульфата, который является обычным восстановителем (акцепторами электронов) в морских отложениях, необычные акцепторы электронов, такие как Fe (III) в глинистых минералах, нельзя использовать для окислительно-восстановительной реакции. Таким образом, восстановление Fe (III) в глинистых минералах может происходить только ниже SMTZ, подстилающей высокопродуктивную поверхностную морскую воду. Наши результаты предполагают значительную экологическую роль в диагенезе силикокластических глинистых минералов, лежащих в основе высокопродуктивной поверхностной морской воды на окраинах континентов.

Выводы

1) Мы определили происхождение компонентов пресной воды, которые разбавляют исходную поровую воду, используя данные δ ¹⁸ O и δD. Графики концентраций Cl ^– в зависимости от δ ¹⁸ O и δD ниже 120–140 mbsf на участках U1343 и U1344 показывают, что компоненты пресной воды имеют два источника. Одновременное обогащение ¹⁸ O и истощение D пропорционально истощению Cl ^— в поровых водах с увеличением глубины убедительно свидетельствует о наличии трансформации S-I при температурах ниже 40 ° C в отложениях на склоне Берингова моря.С другой стороны, дискретные всплески с низким содержанием Cl ^—, наблюдаемые между ~ 200 и ~ 420 мегафонами на площадках U1343 и U1344, можно отнести к диссоциации гидрата метана.

2) Мы искали доказательства трансформации S-I in situ с помощью рентгеноструктурного анализа и наблюдений глинистой фракции с помощью ПЭМ. Хотя наблюдалась частица смектита, содержащая межслойный иллит, и содержание иллита в смешанном слое I / S увеличивалось с глубиной до ~ 150 mbsf, что подразумевает преобразование in situ SI, это открытие не является достаточно убедительным доказательством из-за сложности определения различение между аутигенными и наземными смешанными слоями I / S.

3) Мы оценили возможность восстановления Fe (III) в глинистых минералах с помощью ⁵⁷ Fe мессбауэровской спектроскопии глинистой фракции. Уменьшение содержания Fe ³⁺ в общем Fe с увеличением глубины в сочетании с повышенными уровнями растворенного Fe в поровых водах убедительно свидетельствует о микробном восстановлении Fe (III) в глинистых минералах ниже SMTZ, что, в свою очередь, может способствовать преобразованию S-I.

В заключение, наши результаты предполагают, что низкотемпературное преобразование S-I опосредуется восстановлением Fe (III) в глинистом минерале ниже SMTZ в отложениях на склоне Берингова моря, лежащих под высокопродуктивной поверхностной морской водой.

Авторские взносы

AI: предложил тему, задумал и разработал исследование; NT провела анализ ПЭМ; SW проанализировал основные элементы в глинистой фракции; HM помог в интерпретации рентгеноструктурных анализов и наблюдений ПЭМ; KS и MoM выполнили мессбауэровскую спектроскопию ⁵⁷ Fe; SK и B-KK провели XRD-анализы; MaM помог с анализом изотопов кислорода в поровой воде; FI сотрудничал с AI для подготовки рукописи. Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись.

Финансирование

Эта работа была частично поддержана JSPS Grant-in-Aid for Scientific Research (17H01871 для AI) и Программой развития технологий атмосферного наблюдения (грант № KMIPA2015-0606 для B-KK).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

В этом исследовании использовались образцы и данные, предоставленные IODP.Мы выражаем признательность ученым, техническим специалистам и всем бригадам и бурильщикам экспедиции 323 IODP за огромную поддержку резолюции JOIDES . Авторы благодарны А. Имаджио и О. Тадаи за техническую помощь. Это вклад в обсерваторию глубокого углерода (DCO).

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/feart.2018.00036/full#supplementary-material

Список литературы

Айелло, И.W., и Равело, A.C. (2012). Эволюция морского осадконакопления в Беринговом море с плиоцена. Геосфера 8, 1231–1253. DOI: 10.1130 / GES00710.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Асахи, Х., Кендер, С., Икехара, М., Сакамото, Т., Равело, А.С., Альварес-Карикян, К., и др. (2014). Орбитальная стратиграфия изотопов кислорода бентосных фораминифер на Беринговом склоне IODP Exp. 323 Сайт U1343. Deep-Sea Res. II 125–126, 66–83. DOI: 10.1016 / j.dsr2.2014.01.004

CrossRef Полный текст

Банфилд Дж. Э., Джонс Б. Э. и Веблен Д. Р. (1991). Исследование выветривания и диагенеза с помощью AEM-TEM, озеро Аберт, Орегон: I. Реакции выветривания в вулканических образованиях. Геохим. Космохим. Acta 55, 2781–2798. DOI: 10.1016 / 0016-7037 (91) -A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баулуз Б., Пикор Д. Р. и Лопес Дж. М. Г. (2000). Просвечивающая электронная микроскопия исследования иллитизации пелитов Пиренейского хребта, Испания: послойная замена? Clays Clay Miner. 48, 374–384. DOI: 10.1346 / CCMN.2000.0480308

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бернер Р. А. (1981). Новая геохимическая классификация осадочных сред. J. Sediment Petrol. 51, 359–365.

Google Scholar

Бискай, П. Э. (1965). Минералогия и седиментация современной глубоководной глины в Атлантическом океане и прилегающих морях и океанах. Геол. Soc. Являюсь. Бык. 76, 803–832. DOI: 10.1130 / 0016-7606 (1965) 76 [803: MASORD] 2.0.CO; 2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бишоп, М. Э., Донг, Х. Л., Куккадапу, Р. К., и Эдельманн, Р. Э. (2011). Микробное восстановление Fe (III) в нескольких глинистых минералах с помощью Shewanella putrefaciens и реакционная способность биовосстановленных глинистых минералов по отношению к иммобилизации Tc (VII). Геохим. Космохим. Acta 75, 5229–5246. DOI: 10.1016 / j.gca.2011.06.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун, К. М., Саффер, Д. М., и Бекинс, Б.А. (2001). Диагенез смектита, опреснение поровых вод и течение жидкости в подошве Нанкайского клина. Планета Земля. Sci. Lett. 194, 97–109. DOI: 10.1016 / S0012-821X (01) 00546-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Брюс, К. Х. (1984). Обезвоживание смектита: его связь со структурным развитием и накоплением углеводородов в северной части бассейна Мексиканского залива. AAPG Bull. 68, 673–683.

Google Scholar

Буатье, М. Д., Пикор, Д.П., и О’Нил, Дж. Р. (1992). Переход смектит-иллит в осадках аккреционного клина Барбадоса: данные ПЭМ и АЭМ свидетельствуют о растворении / кристаллизации при низкой температуре. Clays Clay Miner. 40, 65–80. DOI: 10.1346 / CCMN.1992.0400108

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Капуано Р. М. (1992). Температурная зависимость фракционирования изотопов водорода между глинистыми минералами и водой: данные геонапорной системы. Геохим. Космохим. Acta 56, 2547–2554.DOI: 10.1016 / 0016-7037 (92)

-Z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Купер А.К., Шолль Д.В. и Марлоу М.С. (1987). «Структурный каркас, осадочные толщи и углеводородный потенциал Алеутского бассейнов и бассейнов Бауэрс, Берингово море» в Геология и ресурсный потенциал континентальной окраины западной части Северной Америки и прилегающих океанических бассейнов — от моря Бофорта до Нижней Калифорнии, Vol. 6 , ред. Д. В. Шолля, А. Гранца и Дж. Веддера (Вашингтон, округ Колумбия: Earth Sci.Сер. Houston Circum-Pacific Council for Energy and Mineral Resources), 476–502.

Google Scholar

Дэлманн, А., Де Ланге, Г. Дж. (2003). Взаимодействие жидкости и отложений на грязевых вулканах Восточного Средиземноморья: исследование стабильных изотопов из ODP Leg 160. Earth Planet. Sci. Lett. 212, 377–391. DOI: 10.1016 / S0012-821X (03) 00227-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Донг Х., Пикор Р. Д. и Фрид Р. Л. (1997). Фазовые соотношения между смектитом, иллит-смектитом R1 и иллитом. Am. Минеральная. 82, 379–391. DOI: 10.2138 / AM-1997-3-416

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дриц В., Сродофи Дж. И Эберл Д. Д. (1997). Измерение XRD средней толщины кристаллитов иллита и иллита / смектита: переоценка индекса Кублера и уравнения Шеррера. Clays Clay Miner. 45, 461–475. DOI: 10.1346 / CCMN.1997.0450315

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эберл Д. и Хауэр Дж. (1976). Кинетика образования иллита. Геол. Soc. Являюсь. Бык . 87, 1326–1330. DOI: 10.1130 / 0016-7606 (1976) 87 <1326: KOIF> 2.0.CO; 2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эггер, М., Хагенс, М., Сапарт, К. Дж., Дейкстра, Н., ван Хелмонд, Н. А. Г. М., Моголлон, Дж. М. и др. (2017). Восстановление оксида железа в богатых метаном глубоководных отложениях Балтийского моря. Геохим. Космохим. Acta 207, 256–276. DOI: 10.1016 / j.gca.2017.03.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эмерсон, С.и Хеджес Дж. (2006). «Диагенез отложений и бентосный поток», в Трактат по геохимии: океаны и морская геохимия , изд. Х. Элдерфилд (Oxford: Elsevier), 293–319.

Google Scholar

Эслингер, Э., Хайсмит, П., Альберс, Д., и Де Майо, Б. (1979). Роль восстановления железа в превращении смектита в иллит в бентонитах в нарушенном поясе, штат Монтана. Clays Clay Miner. 27, 327–338. DOI: 10.1346 / CCMN.1979.0270503

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фрид, Р.Л. и Пикор Д. Р. (1989). Сланец с геонапряжением и герметизирующий эффект перехода смектита в иллит. Am. Доц. Бензин. Геол. Бык. 73, 1223–1232.

Google Scholar

Го Дж. И Андервуд М. Б. (2011). «Отчет с данными: усовершенствованный метод расчета процентного содержания каолинита и хлорита по данным дифракции рентгеновских лучей с применением к окраине Нанкай на юго-западе Японии», в Proc. IODP, 314/315/316 , ред. М. Киношита, Х. Тобин, Дж. Аши, Г.Kimura, S. Lallemant, E. J. Screaton, D. Curewitz, H. Masago, K.T. Мо и ученых экспедиции 314/315/316 (Вашингтон, округ Колумбия: «Интегрированная программа океанического бурения, менеджмент интернэшнл, инк.»). DOI: 10.2204 / iodp.proc.314315316.201.2011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хатон, Э. Г. (1992). Рентгеновская дифракция и просвечивающая электронная микроскопия. Исследование поверхностного заряда компонентов иллита и смектита в смешанных слоях глин иллит / смектит. Ph.D. Dissertion, Univ. Миссури, Колумбия.

Хенсен, К., Уоллман, К., Скмидт, М., Ранеро, К. Р., и Зюсс, Э. (2004). Вытеснение жидкости, связанное с выдавливанием бурового раствора из окна Коста-Рики-А в погружающуюся плиту. Геология 32, 201–204. DOI: 10.1130 / G20119.1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hesse, R., and Harrison, W. E. (1981). Газовые гидраты (клатраты), вызывающие опреснение поровых вод и фракционирование изотопов кислорода в глубоководных осадочных разрезах терригенных окраин континентов. Планета Земля. Sci. Lett. 55, 453–462. DOI: 10.1016 / 0012-821X (81)

-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Холмквист, Л., Фердельман, Т. Г., и Йоргенсен, Б. Б. (2011). Загадочный цикл серы, управляемый железом в метановой зоне морских отложений (Орхусский залив, Дания). Геохим. Космохим. Acta 75, 3581–3599. DOI: 10.1016 / j.gca.2011.03.033

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хорикава, К., Мартин, Э. Э., Басак, К., Онодера, Дж., Секи, О., Сакамото, Т. и др. (2015). Похолодание плиоцена усилено перетеканием малосоленой воды Берингова моря в Северный Ледовитый океан. Нат. Коммуна . 6: 7587 DOI: 10.1038 / ncomms8587

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ховер В. К., Уолтер Л. М. и Пикор Д. Р. (2002). Поглощение калия современными эстуарными отложениями во время раннего морского диагенеза, равнина дельты Миссисипи, Луизиана, США. J. Отложения. Res. 72, 775–792. DOI: 10.1306/032502720775

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хауэр Дж., Эслингер Э., Хауэр М. Э. и Перри Э. А. (1976). Механизм погребального метаморфизма глинистых отложений: 1. Минералого-химические доказательства. GSA Bull. 87, 725–737. DOI: 10.1130 / 0016-7606 (1976) 87 <725: MOBMOA> 2.0.CO; 2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, В. Л., Лонго, Дж. М., и Пивир, Д. В. (1993). Экспериментально полученная кинетическая модель преобразования смектита в иллит и ее использование в качестве геотермометра. Clays Clay Miner. 41, 162–177. DOI: 10.1346 / CCMN.1993.0410205

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хюперс А., Копф А. Дж. (2012). Влияние дегидратации смектита на геохимию поровых вод в зоне мелководной субдукции: экспериментальный подход. Geochem. Geophys. Геосист. 13: Q0AD26. DOI: 10.1029 / 2012GC004212

CrossRef Полный текст

Иджири А., Харада Н., Хирота А., Цуногай У., Огава Н. О., Итаки Т. и др.(2012). Биогеохимические процессы с участием ацетата в донных отложениях от разлома шельфа Берингова моря. Org. Геохим. 48, 47–55. DOI: 10.1016 / j.orggeochem.2012.04.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иноуэ, А., Велде, Б., Менье, А., и Тушар, Г. (1988). Механизм образования иллита при превращении смектита в иллит в гидротермальной системе. Am. Минеральная. 73, 1325–1334.

Google Scholar

Калиненко, В.В. (2001). Глинистые минералы в отложениях арктических морей. Литол. Шахтер. Ресурс . 36, 362–372. DOI: 10.1023 / A: 1010414305264

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каллмейер, Дж., Покалны, Р., Адхикари, Р., Смит, Д., и Д’Хонд, С. (2012). Глобальное распределение численности и биомассы микробов в донных отложениях. Proc. Natl. Акад. Sci. США 109, 16213–16216. DOI: 10.1073 / pnas.1203849109

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кастнер, М., Элдерфилд, Х., Дженкинс, У. Дж., Гискес, Дж. М., и Гамо, Т. (1993). Геохимические и изотопные данные о потоке флюидов в западной зоне субдукции Нанкай, Япония. Proc. Ocean Drill. Программа Sci. Результаты 131, 397–413.

Google Scholar

Кастнер М., Элдерфилд Х. и Мартин Дж. Б. (1991). Флюиды в конвергентных краях — что мы знаем об их составе, происхождении, роли в диагенезе и важности для океанических химических потоков? Philos. Пер. R. Soc.Лондон сер. Математика. Phys. Sci. 335, 243–259. DOI: 10.1098 / rsta.1991.0045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким Дж., Донг Х., Сибо Дж., Ньюэлл С. В. и Эберл Д. Д. (2004). Роль микробов в превращении смектита в иллит. Наука 303, 830–832. DOI: 10.1126 / science.1093245

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, Дж. У., Пикор, Д. Р., Тессье, Д., и Эльзасс, Э. (1995). Метод сохранения текстуры и постоянного расширения прослоек смектита для наблюдений с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Clays Clay Miner. 43, 51–57. DOI: 10.1346 / CCMN.1995.0430106

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ким, С., Хим, Б.-К., Чо, Х.Г. (2015). Стратиграфия глинистых минералов за последние 2.4 млн лет на IODP Exp. 323 Участок U 1343 в Беринговом море. Мар. Geol . 359, 163–168. DOI: 10.1016 / j.margeo.2014.10.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ку, Т. Х., Ли, Г., и Ким, Дж. У. (2016). Биогеохимическое растворение нонтронита с помощью Shewanella oneidensis MR-1: свидетельства образования биотического иллита. Заявл. Clay Sci. 134, 13–18. DOI: 10.1016 / j.clay.2016.03.030.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Костка Дж. Э., Ву Дж., Нилсон К. Х. и Штуки Дж. У. (1999). Влияние структурного восстановления Fe (III) бактериями на химию поверхности смектитовых глинистых минералов. Геохим. Космохим. Acta 63, 3705–3713. DOI: 10.1016 / S0016-7037 (99) 00199-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линч, Ф. Л., Мак, Л. Э., и Лэнд, Л.С. (1997). Диагенез захоронения иллита / смектита в сланцах и происхождение аутигенного кварца и вторичной пористости в песчаниках. Геохим. Космохим. Acta 66, 439–446. DOI: 10.1016 / S0016-7037 (97) 00066-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маэкава, Т. (2004). Экспериментальное исследование изотопного фракционирования в воде при образовании газовых гидратов. Geochem. J. 138, 129–138. DOI: 10.2343 / geochemj.38.129

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Манхейм, Ф.Т. и Сэйлс Ф. Л. (1974). «Состав и происхождение поровых вод морских отложений по данным глубоководных буровых кернов», в Marine Chemistry, The Sea, Vol. 5. под ред. Э. Д. Голдберга (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Wiley – Interscience), 527–568.

Google Scholar

Масуда, Х., О’Нил, Дж. Р., Цзян, В.-Т. и Пикор, Д. Р. (1996). Взаимосвязь межслоевого состава диагенетического смектита, минеральных ассоциаций, скоростей I / S реакций и состава флюидов в кремнистом золе Нанкайского прогиба. Clays Clay Miner. 44, 443–459.

Google Scholar

Мур, Д. М., и Рейнольдс, Р. К. мл. (1997). Рентгеновская дифракция, идентификация и анализ глинистых минералов, 2-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.

Несбитт, Х. В. и Янг, Г. М. (1982). Климат раннего протерозоя и движения плит, выведенные на основе химии основных элементов лютитов. Природа 299, 715–717. DOI: 10.1038 / 299715a0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Окадзаки, Ю., Улинцы, А. Дж., Альварес Зарикян, К. А., и Асахи, Х. (2016). «Отчет с данными: записи стабильных изотопов бентосных фораминифер на Участке U1344, Экспедиция 323 Комплексной программы океанского бурения» в Труды Комплексной программы океанского бурения, том. 323 , ред. К. Такахаши, А. К. Равело, К. А. Альварес Зарикян и «Экспедиция 323 ученых» (Токио: Интегрированная программа управления океанским бурением International, Inc.). DOI: 10.2204 / iodp.proc.323.203.2016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Они, О., Miyatake, T., Kasten, S., Richter-Heitmann, T., Fischer, D., Wagenknecht, L., et al. (2015). Определенные микробные популяции тесно связаны с профилем растворенного железа в метановых отложениях грязевого района Гельголанда. Северное море. Фронт. Microbiol. 6: 365. DOI: 10.3389 / fmicb.2015.00365

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Perry, E. A., and Hower, J. (1972). Поздняя стадия обезвоживания в глубоко погребенных пелитовых отложениях. AAPG Bull. 56, 2013–2021.

Google Scholar

Перри Э. и Хауэр Дж. (1970). Диагенез погребения в пелитовых отложениях побережья Мексиканского залива. Clays Clay Miner. 18, 167–177. DOI: 10.1346 / CCMN.1970.0180306

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pierre, C., Blanc-Valleron, M.-M., Caquineau, S., März, C., Ravelo, A.C., Takahashi, K., et al. (2016). Минералогическая, геохимическая и изотопная характеристика аутигенных карбонатов из метансодержащих отложений континентальной окраины Берингова моря (экспедиция ИОДП 323, участки U1343 – U1345). Deep-Sea Res. Pt. II 125–126, 133–144. DOI: 10.1016 / j.dsr2.2014.03.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Питте, А. М., и Рейнольдс, Р. К. (1989). «Термическое превращение смектита в иллит», в McCulloh Thermal History of Sedimentary Basins eds N. D. Naeser and T. H. McCulloh (Берлин: Springer-Verlag), 133–140.

Google Scholar

Ридинджер, Н., Формоло, М. Дж., Лайонс, Т. У., Хенкель, С., Бек, А., и Кастен, С.(2014). Неорганический геохимический аргумент в пользу совместного анаэробного окисления метана и восстановления железа в морских отложениях. Геобиология 12, 172–181. DOI: 10.1111 / gbi.12077

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саффер Д. М. и Тобин Х. Дж. (2011). Гидрогеология и механика преддуг зоны субдукции: поток флюидов и поровое давление. Annu. Преподобный «Планета Земля». Sci. 39, 157–186. DOI: 10.1146 / annurev-earth-040610-133408

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Савин, С.М., и Эпштейн, С. (1970). Геохимия изотопов кислорода и водорода глинистых минералов. Геохим. Космохим. Acta 34, 25–42. DOI: 10.1016 / 0016-7037 (70)

-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шраг, Д. П., и Де Паоло, Д. Дж. (1993). Определение δ ¹⁸ O морской воды в глубинах океана во время последнего ледникового максимума. Палеоокеанография 8, 1–6. DOI: 10.1029 / 92PA02796

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шеппард, С.М. Ф. и Гилг Х. А. (1996). Геохимия стабильных изотопов глинистых минералов. Clay Miner. 31, 1–24. DOI: 10.1180 / Claymin.1996.031.1.01

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Спрингер, А. М., Макрой, К. П., и Флинт, М. В. (1996). Зеленый пояс Берингова моря: процессы на шельфе и экосистемное производство. Fish Oceanogr. 5, 205–223. DOI: 10.1111 / j.1365-2419.1996.tb00118.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Suchecki, R.К., и Лэнд, Л. С. (1983). Изотопная геохимия погребально-метаморфизованных вулканогенных отложений, разрез большой долины, Северная Калифорния. Геохим. Космохим. Acta 47, 1487–1499. DOI: 10.1016 / 0016-7037 (83) -3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такахаши К., Равело А. К., Зарикян К. А. и экспедиция IODP, 323 ученых (2011a). IODP Expedition 323 Палеоокеанографические изменения плиоцена и плейстоцена в Беринговом море. Sci. Дрель. 11, 4–13. DOI: 10.5194 / SD-11-4-2011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такахаши К., Равело А. К., Зарикян К. А. и «Экспедиция 323 ученых». (2011b). Протоколы комплексной программы морского бурения 323 . Токио: Интегрированная программа морского бурения, менеджмент интернэшнл, инк.

Урамото, Г., Мороно, Ю., Уэмацу, К., Инагаки, Ф. (2014). Усовершенствованный метод подготовки проб для визуализации микроструктур мелкозернистых морских отложений с использованием микрофокусной рентгеновской компьютерной томографии и сканирующей электронной микроскопии. Лимнол. Oceanogr. Методы 12, 469–483. DOI: 10.4319 / lom.2014.12.469

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Усслер, В. И. И., и Паулл, К. К. (2001). «Исключение ионов, связанное с месторождениями морских газовых гидратов», in Natural Gas Hydrates: Occurrence, Distribution, and Detection, Vol. 24, Геофизическая монография , ред. К. К. Полл и В. П. Диллон (Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Wiley), 41–51.

Google Scholar

Верманн, Л. М., Арндт, С., Марц, К., Фердельман, Т. Г., и Бруннер, Б. (2013). Эволюция ранних диагенетических сигналов в донных отложениях Берингова моря в ответ на изменение отложений органического углерода за последние 4,3 млн лет. Геохим. Космохим. Acta 109, 175–196. DOI: 10.1016 / j.gca.2013.01.025

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wehrmann, L. M., Risgaard-Petersen, N., Schrum, H. N., Walsh, E. A., Huh, Y., Ikehara, M., et al. (2011). Сочетание круговорота органического и неорганического углерода в глубоководных донных отложениях северо-восточного склона Берингова моря (IODP Exp.323). Chem. Геол. 284, 251–261. DOI: 10.1016 / j.chemgeo.2011.03.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уитни, Г. (1990). Роль воды в реакции смектита и иллита. Clays Clay Miner. 38, 343–350. DOI: 10.1346 / CCMN.1990.0380402

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уитни Г. и Нортроп Х. Р. (1988). Экспериментальное исследование реакции смектита на иллит: механизмы двойных реакций и систематика изотопов кислорода. Am. Минеральная. 73, 77–90.

Google Scholar

Уилкин, Р. Т., и Барнс, Х. Л. (1996). Образование пирита реакциями моносульфидов железа с растворенными неорганическими и органическими частицами серы. Геохим. Космохим. Acta 60, 4167–4179. DOI: 10.1016 / S0016-7037 (97) 81466-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йе, Х. У. (1980). Отношение D / H и поздняя стадия обезвоживания сланцев во время захоронения. Геохим. Космохим. Acta 44, 341–352.DOI: 10.1016 / 0016-7037 (80)

-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Г., Донг Х., Ким Дж. У. и Эберл Д. Д. (2007a). Восстановление микробами структурного Fe ³⁺ в нонтроните термофильными бактериями и его роль в стимулировании реакции смектита и иллита. Am. Минеральная. 92, 1411–1419. DOI: 10.2138 / am.2007.2498

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Г., Ким Дж. У., Донг Х. и Соммер А. Дж. (2007b).Микробные эффекты в продвижении реакции смектита к иллиту: роль органического вещества, интеркалированного в промежуточном слое. Am. Минеральная. 92, 1401–1410. DOI: 10.2138 / am.2007.2331

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, Дж., Донг, Х., Лю, Д., Фишер, Т. Б., Ван, С., и Хуанг, Л. (2012). Микробное восстановление Fe (III) в минералах иллит-смектит метаногеном Methanosarcina mazei . Chem. Геол . 292–293, 35–44. DOI: 10.1016 / j.chemgeo.2011.11.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar