Содержание

Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение

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.

Глина, свойства, виды и разновидности, происхождение, добыча и применение.

Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.

Глина

Характеристики и свойства глины. «Жирная» и «тощая» глины. Цвет. Водоупорность. Пластичность. Огнеупорность. Спекаемость

Виды и разновидности глины

Происхождение глины

Добыча глины. Методы разработки карьеров

Применение и использование глины. Преимущества

Ссылки[править | править код]

  • Горная порода глина — описание, фото, месторождения
  • Как искать месторождения глин
  • Глина в GeoWiki
  • Свойства глины — сайт о народных промыслах.
Обломочные горные породы
Глыбовый валунникГлыбаГлыбовый конгломератГлыбовая брекчия
10 см — 1 мВалунОтлом (блок)Валунный конгломератОтломовая брекчия
1—10 смГалькаЩебеньКонгломератБрекчия
2 мм — 1 смГравийДресваГравелитДресвяник
Песчаные породы (псаммиты)0,05—2 ммПесок: Грубый (1—2 мм) Крупный (0,5—1 мм) Средний (0,25—0,5 мм) Мелкий (0,1—0,25 мм) Тонкий (0,05—0,1 мм)Песчаник
Пылеватые породы (алевриты)0,005—0,05 ммПыльАлевролит
Глинистые породы (пелиты)< 0,005 ммИл, глинаАргиллит

Глина:

Глина представляет собой осадочную горную породу с мелкозернистой структурой и сложным составом. Пластичность, вязкость, огнеупорность и другие свойства глины определяются тем, какое породообразующее вещество является основным.

Это могут быть такие глинистые материалы, как каолинит (Al2O3·2SiO2·2h3O), андалузит, дистен и силлиманит (Al2O3·SiO2), монтмориллонит (MgO·Al2O3·3SiO2·1,5h3O), галлуазит (Al2O3·SiO2·h3O), гидраргиллит (Al2O3·3h3O), диаспор (Al2O3·h3O), корунд (Al2O3), монотермит (0,2[K2MgCa]O·Al2O3·2SiO2·1,5h3O), мусковит (K2O·Al2O3·6SiO2·2h3O), накрит (Al2O3·SiO2·2h3O) и пирофиллит (Al2O3·4SiO2·h3O).

Например, монтмориллонит, который относится к слоистым силикатам, обладает сорбционными свойствами и имеет ярко выраженную способность к сильному набуханию.

Различные виды глины могут содержать в разном соотношении частицы каолинита, андалузита, мусковита, гидраргиллита, накрита, корунда, пирофиллита и прочих составляющих минералов.

Среди примесей наиболее часто встречаются частицы кварца, гипса, кальция, доломита, пирита, сидерита, магнетита, глауконита.

Гидрослюдистые глины

Гидрослюдистые глины состоят из глинистых минералов, возникших на первых стадиях выветривания. Частицы, слагающие эти глины, меха-нически перенесены на место отложения, а коллоидно-химические минералы среди них играют подчиненную роль. Типичным представителем этой группы глин являются ленточные и другие ледниковые глины. К этому типу относятся также наиболее широко распространенные среди осадочных пород глины, представляющие собой смесь продуктов физического и относительно слабого химического выветривания.

Характеристики и свойства глины:

Характеристики глинистых материалов зависят от их состава, размера гранул, влажности материала, места добычи. При оценке свойств глины применяется целый комплекс характеристик – от плотности и растворимости в воде до пористости и теплопроводности.

Основные свойства глины:

– при попадании в воду она размокает и распадается на отдельные частицы, образуя взвесь или образует массу, похожую на тесто;

– в сухом состоянии она имеет структуру пыли, во влажном – приобретает мягкость, пластичность, легко принимает любую форму;

– после высыхания или обжига она становится крепкой и прочной. Высыхая, она немного уменьшается в объеме из-за естественной усадки;

– во увлажненном состоянии она обладает хорошими связующими способностями. Благодаря этим качествам ее применяют в изготовлении кирпича, некоторых видов посуды;

– глина во влажном состоянии имеет хорошие кроющие качества, поэтому раньше она часто применялась для обмазки дровяных печей, стен домов и хозяйственных построек;

– этот материал способен поглощать вещества, растворенные в жидкостях. Сорбционные свойства позволяют использовать ее для фильтрации и очистки от посторонних примесей растительных жиров, нефтепродуктов.

Технологии обработки глины, изменение ее состава или «жирности» позволяют получать сырье с заданными свойствами – нужного оттенка, с большей огнеупорностью, меньшей усадкой и пр.

Свойства голубой глины для суставов, как применять

Чтобы облегчить или избавиться от суставной боли первым делом люди спешат в аптеку за медикаментами. Но вместо лекарств в той же аптеке лучше приобрести порошок голубой глины и пытаться устранить проблему естественными методами.

Ископаемое этого цвета активно применяют в косметологии, но мало кто знает о чудесах, которые творит голубая глина с больными суставами. Она помогает снять отек, рассасывает воспаление и снимает боль. И все благодаря богатому минеральному составу, а также наличию в ней частиц радия. Количество этого радиоактивного элемента в глине минимально, но достаточно, чтобы принести пользу больным суставам.

Чтобы начать лечение, вам понадобится порошок голубой глины, вода, бинт и шерстяная ткань. Небольшое количество глины разведите водой до состояния пластилина и дайте настояться минуть пять-десять. Затем из полученной массы вылепите лепешку и приложите к больному месту, закрепите повязкой из бинта и утеплите шерстью. Держать компресс следует пару часов. Индикатором того, что глина отдала все свои свойства, будет нагрев или высыхание компресса. Это значит, что нужно отработанный материал заменить на свежий и продолжать выдерживать необходимое время. Использованная глина вторичному применению не подлежит, для каждой лепешки нужен новый порошок.

Ускорить лечение поможет употребление внутрь так называемой глиняной воды. Готовится она очень просто: разведите одну чайную ложку порошка в стакане холодной кипяченой воды и оставьте на солнце на пору часов. После этого принимайте по две чайные ложки раствора внутрь каждый час.

«Жирная» и «тощая» глины:

Изменение пропорций основных компонентов и примесей делают глину «тощей» или «жирной». От этого свойства зависит пластичность материала, качество конечного продукта.

Изделия из слишком «жирной» глины портятся на этапе сушки или обжига – покрываются трещинами или коробятся. Применение отощающих добавок позволяет уменьшить усадку материала при естественной сушке или термической обработке. В качестве такой добавки чаще всего применяется песок: мелкий, средней дисперсности или крупный. Его тщательно промывают, чтобы избавиться от пыли, поскольку она снижает вязкость глиняной массы.

«Тощая» глина имеет низкую пластичность и малопригодна для лепки или формования. Для повышения пластических свойств применяется технология отмучивания. Это обогащение материала путем отделения частиц глины от примесей. После разведения исходного сырья водой медленно оседающие глиняные частицы отфильтровывают от более тяжелого песка, камней.

Полезные свойства зеленой глины

Еще одной наиболее распространенной глиной является зеленая. Как и другие виды, зеленая глина помогает очистить организм от скопившихся вредных веществ. Также она улучшает кровообращение и обмен веществ. Зеленая глина нашла применение в лечении таких заболеваний, как тромбофлебит, тонзиллит, ангина и атеросклероз. Иногда ее принимают при болезни сердца.

В косметологии зеленая глина прописана для жирной и дряблой кожи. При систематическом использовании ее наружно исчезают воспаления, нормализуется работа сальных желез, кожа обретает тонус и гладкость. Конечно, для жирной кожи можно делать не только глиняные маски. Более полсотни рецептов вы найдете здесь .

Цвет глины:

Окраска породы может быть желтой, коричневой, синей, зеленоватой, черной. Цвет зависит от концентрации хромофоров – ненасыщенных атомов. Соединения кобальта придают материалу голубой оттенок, хром делает ее оливковой, примеси магния и никеля — коричневого и серого. После обжига изделия из глины становятся красного или белого цвета.

Красная глина свойства для лица

Не менее распространенным видом глины является марокканская, или красная глина. Классическим оттенком считается кирпичный, хотя чаще эта глина встречается шоколадного или коричневого цвета. Таким цветом полезное ископаемое обязано оксиду железа в составе. Как бентонитовая, красная глина содержит отрицательно заряженные ионы. При разведении глины водой и нанесении на кожный покров, они начинают притягивать через него положительно заряженные частицы (т.е. вредные вещества), таким образом очищая дерму и придавая ей свежий вид.

Регулярное использование масок из марокканской глины:

  • увлажняет кожу;
  • восстанавливает цвет лица;
  • способствует разглаживанию морщин;
  • избавляет кожу от отмерших клеток;
  • придает ей матовость.

Косметологи используют красную глину в виде скрабов и масок.

Огнеупорность глины:

По способности выдерживать воздействие высоких температур без потери прочности глинистые материалы бывают:

– легкоплавкими. Их обработка выполняется при температуре +1350 °C. Они применяются в производстве облицовочного кирпича, черепицы, декоративных элементов кладки стен;

– тугоплавкими. Минимальное количество примесей в составе делает возможной обработку при более высокой температуре — до +1580 °C. Их используют в производстве облицовочных строительных материалов, канализационных труб;

– огнеупорными. Материалы этой группы практически не содержат примесей в своем составе, поэтому для их плавки нужна температура выше +1580 °C. В основном их используют в производстве шамотного кирпича для облицовки печей, кладки каминов, дымоходов.

Содержание органических веществ

В глине могут присутствовать органические вещества. Особенно актуально это в тех случаях, когда залежи глины находятся неглубоко, в поверхностных массивах, а также в поймах рек и озер, на дне водоемов. Такой материал может содержать примеси торфа, чернозема, гумуса и других типов почвы. Глубокие же слои глины, которую добывают в карьерах, практически не имеют в своем составе органики.

Измеряется этот показатель в долях единицы. Чаще всего учитывается содержание торфа.

Поэтому, в зависимости от его количества, глины разделяют на:

  • С примесью торфа – от 0,05 до 0,1
  • Слабозаторфованные – 0,1-0,25
  • Среднезаторфованные – 0, 24-0,4
  • Сильнозаторфованные – 0,4-0,5

Если в глине больше половины составляет органика, то он уже считается почвой или торфяным грунтом. На основе глины с большой примесью органических веществ образуются органоминеральные грунты – илы, сапропели, лессы.

Органика существенно изменяет свойства глины. Она снижает плотность, повышает водопроницаемость и склонность к усадке. Такие материалы, например, уже нельзя использовать для производства керамики. Зато местности с глинистым грунтом, который содержит много органики, можно рассматривать с точки зрения будущей рекультивации.

Спекаемость глины:

Это свойство определяется как способность пластичного материала при высокотемпературном обжиге переходить в твердое, камневидное состояние. Глина после обжига не должна размокать в воде. Это свойство приобретается из-за необратимых изменений структуры материала, а именно — удаления физически связанной воды, разложения глинистого материала на оксид кремния и оксид алюминия. При температуре от +1000 °C до +1200 °C образуются новые водостойкие минеральные соединения. Расплав легкоплавких составляющих при охлаждении затвердевает, делая массу твердой и прочной.

Свойства кембрийской глины

Кембрийская глина — разновидность голубой глины. В геологии носит название «синяя глина». Наименование «Кембрийская» берет из археологического периода, в котором она сформировалась, а это более 500 млн. лет до н.э. Из-за своей древности данный вид глины располагается под большим пластом земли, в результате чего его добыча производится всего в нескольких местах на планете, одно из которых расположено в Ленинградской области. С другой стороны, именно солидный возраст наделяет кембрийскую глину уникальными лечебными и косметическими свойствами.

Кембрийская глина:

  • нормализует обмен веществ;
  • выводит ядовитые и токсичные вещества из организма;
  • обладает противовоспалительным и антибактериальным свойствами.

Все вышеперечисленное дает возможность применять кембрийскую глину при сахарном диабет,е псориазе, онкологии, заболеваниях сердца, печени и ЖКТ.

Используя кембрийскую глину, вы можете очистить организм от токсинов и шлаков, снизить вес, зарядиться жизненными силами. В косметических целях глина поможет осветлить веснушки, избавиться от угрей, разгладить морщины и в целом улучшить состояние кожи.

Виды и разновидности глины:

В промышленности, строительстве, косметологии применяются глины разные по составу, характеристикам, цвету. Разделение материалов на виды определяется сочетанием таких свойств, как пластичность, спекаемость, огнеупорность, количество примесей. Самыми распространенными являются:

каолиновая (белая) глина. Белую глину применяют в производстве фарфора и фаянса;

голубая глина. Востребована в косметологии и медицине;

бентонитовая глина. При изготовлении водного раствора она увеличивается в объеме в несколько раз. Это свойство делает ее незаменимой в строительстве свайных фундаментов, бурении скважин;

шамотная глина. Используется в производстве огнеупорного кирпича;

сланцевая глина. Глинистый сланец идет на изготовление цемента;

гончарная (комовая) глина. Комовая глина идет на изготовление гончарных изделий;

монтмориллонитовая (сукновальная) глина. Ее применяют для очистки таких продуктов, как патока, пиво, вино, сиропы, соки, масла, нефтепродукты, а также применяют как улучшающую добавку при изготовлении мыла.

Дизайн интерьера и архитектура

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.


Влажная глина мягкая и пластичная. Она способна принимать любую форму

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.


Глины четвертичного периода, найденные в Эстонии

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.


Варианты цветовых оттенков глины

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
  • гипс
  • 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:

  1. Высокий уровень пластичности
  2. Способность принимать любую заданную форму
  3. Огнеупорные свойства
  4. Способность к воздушной и термической усадке
  5. Отличная спекаемость
  6. Вязкость глин различных сортов
  7. Степень усушки
  8. Пористость глины
  9. Набухание глин
  10. Плотность
  11. Водонепроницаемость


Красная глина

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.
  • Красная глина — 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 фарфор. Гончарное искусство насчитывает уже несколько тысячелетий, и продолжает совершенствоваться и в наши дни.


Процесс изготовления гончарных изделий

  • Изготовление стройматериалов — глина повсеместно применяется в производстве кирпича. 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.


Ручная формовка кирпича из глины

  • 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 цемент низкого качества.


Глина является сырьем для производства цемента

  • Техническая керамика представляет собой достаточно обширную группу специальных керамических изделий, изготовленных из пластичной массы, основу которой составляет глина. Керамика 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.


Образцы термостойкой технической керамики

  • Глинобитное строительство — глинобитные постройки представляют собой архитектурные сооружения, главным материалом для возведения которых служит глина. Глинобитные дома являются одними из первых образцов древнейшей архитектуры. 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.


Глинобитный дом

  • 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.


Применение косметической глины

  • 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.


Белая съедобная глина

Происхождение глины:

Глина — это продукт природного происхождения, образованный из полевого шпата и магматических скальных пород, который в сухом состоянии имеет мелкодисперсную структуру. По происхождению эти породы бывают континентальными, образованными на материке, и морскими — образованными на дне морей.

В результате сдвигов земных пластов, землетрясений, наводнений происходило измельчение гранитов, вулканического стекла, туфов, порфиритов. На физическое изменение и разрушение горных пород оказывала влияние кристаллизация солей, замерзание воды, жизнедеятельность микроорганизмов.

Образование пластов морской глины происходило при наносе глинистых веществ водными течениями, их скоплении и оседании. Глины морской группы бывают:

– прибрежно-морскими. Их место образования это береговые регионы, дельты рек и заливов. Часто глинистые пласты чередуются с угольными, песчаными, алевритовыми;

– лагунными. Глины, образованные в морских лагунах, содержат в высокой концентрации сульфиды, кальциты, железо. Среди лагунных наносных пород часто встречаются огнеупорные виды;

– шельфовыми. Породы, которые были образованы на глубине более 200 м, имеют более плотную структуру и однородный состав.

Континентальные глины также делятся по месту происхождения. Они бывают:

– делювиальными. Характерная черта — смешанный состав, его неоднородность даже в одном временном пласте;

– озерными. Самые лучшие огнеупорные глины образованы именно на дне и берегах озер. В их составе содержатся все компоненты, необходимые для изготовления шамотных материалов;

– пролювиальными. Они образованы путем разрушения скальных пород, смываемых и выносимых по эрозионным бороздам к подножиям гор. Их характерная черта — слоистость, рыхлость, неоднородный состав;

– речными. Их можно встретить в поймах рек, они содержат большое количество примесей в составе и чаще всего переходят в галечники.

Еще выделяют остаточные породы с невысокой пластичностью, образованные в результате выветривания горных пород.

Свойства бентонитовой глины

Глина с таким необычным названием появилась в местах старых извержений вулканов. Самые крупные залежи обнаружены близ города Форт Бентон, откуда и пошло наименование этого вида ископаемого.

Самое главное свойство бентонитовой глины — очищающее. Это обусловлено наличием в ней отрицательно заряженных ионов, в то время как в организме человека они имеют знак плюс. Благодаря этому отрицательные ионы притягивают положительные и вместе выводятся из организма. Бентонитовую глину часто используют при проблемах с кожей, пищевом отравлении, аллергии, диарее и запорах.

Используют глину внутренне в виде раствора один раз в день, разведя 1 чайную ложку порошка на стакан воды. Снаружи применяют в виде аппликаций или ванн.

Добыча глины. Методы разработки карьеров:

В нашей стране добыча глины ведется на Урале, в Восточной и Западной Сибири. Часто на одном месторождении ведется выработка нескольких типов глины. По сложности добычи карьеры бывают 3 групп:

– первая группа. Разработка верхних слоев почвы с растительными остатками, ведутся работы по выемке суглинка;

– вторая группа. Это уплотненная порода, насыщенная влагой, а также залежи комковатых пород, с примесями гравия;

– третья группа. Ведется разработка затвердевших сланцевых пластов, промерзшего глинистого грунта.

Методы разработки карьеров зависят от объема и глубины залежей, их расположения. Самым распространенным способом добычи глиносодержащих пород является выемка полезных ископаемых при помощи спецтехники – зубофрезерных экскаваторов. Подрыв скальных пород применяется при глубинной разработке больших залежей. Каолиновую белую и голубую глину добывают с применением устройств, создающих плотную водяную струю. Чаще всего гидромониторы применяют при большой влажности слоя.

Добыча материалов для предприятий по изготовлению керамики ведется зубофрезерными экскаваторами путем срезания слоев разной толщины. Перед началом разработки проводится подготовка:

– прокладка подъездных путей;

– очистка карьерного горизонта;

– доставка оборудования.

Разработанный грунт и песок вывозят из карьера и высыпают в отвал, а глину перевозят к месту назначения. Если в одном месторождении найдено несколько разновидностей глин, разработка пластов ведется по отдельности. Эта технология носит название «Селективная выработка». Она более эффективна, чем валовая добыча, в процессе которой одновременно срезаются все слои.

Свойства розовой глины

Розовая глина отличается наиболее деликатным воздействием на дерму, благодаря чему обладательницы чувствительного типа кожи могут считать это средство «своим». В природе этого вида глины не существует, его получают искусственно, смешивая глину белого и красного цвета. Но благодаря этому она сочетает в себе свойства и того, и другого видов ископаемых.

Основными функциями розовой глины являются снятие воспаления и восстановление кожи. Именно по этой причине это средство могут применять девушки с чувствительной кожей, на которой имеются высыпания или морщины. Розовая глина одновременно и очистит, и омолодит кожу.

Кроме того, это полезное ископаемое:

  • поможет решить проблему с прыщами;
  • снимет раздражение с кожи;
  • придаст ей мягкость и гладкость;
  • увлажнит;
  • обогатит полезными элементами;
  • осветлит дерму и придаст ей тонус.

За счет деликатного отношения к коже розовую глину можно использовать для умывания, отшелушивания а также питания эпидермиса.

Применение и использование глины:

При соединении сухой глины с водой образуется пластичная масса. В зависимости от места выработки и состава ее применяют в самых разных сферах и отраслях:

производство керамики. Это одна из основных областей применения глины. Разные сорта идут на изготовление керамики, фаянса, фарфора. Из этих материалов изготавливают посуду, статуэтки, вазы, сувениры. Хотя гончарное дело известно уже очень давно, оно продолжает совершенствоваться и сейчас;

изготовление строительных материалов. Глина является основным компонентом растворов, которые применяют в изготовлении облицовочного и кладочного кирпича, черепицы. Глиняная или керамическая черепица считается одним из самых лучших кровельных материалов. Она отличается долговечностью, прочностью, морозостойкостью, хорошо держит тепло, не «шумит» во время дождя;

производство цемента. Для изготовления цемента применяют глинистый сланец, который содержит 22% диоксида кремния, 5% оксида кальция. Содержание глины в цементе не превышает 25%, на долю второго компонента, известняка, приходится 75%. Компоненты разводят водой, полученную массу отправляют на обжиг. Полученный гранулированный клинкер охлаждают, измельчают до состояния пыли, добавляют 5% гипса;

техническая керамика. К этой категории относится довольно большая группа керамических изделий, для которых характерна повышенная твердость, жаростойкость, устойчивость к абразивному износу и механической деформации. Основные виды технокерамики — конструкционная, инструментальная, электрорадиотехничесчкая, керамика со специальными свойствами. Это сантехника, электрические изоляторы, нитепроводящая гарнитура, ролики, муфты, втулки. Корундовые керамические материалы применяют в производстве бронепанелей и бронежилетов.

Пластичность глины

Так как степень пластичности глин важна для производства, ее необходимо определять количественно, например, по методу проф. П. А. Земятченского. При этом глиняный образец сжимают под возрастающей нагрузкой до появления первых трещин и измеряют его деформацию с помощью прибора.Для изготовления образца глину замешивают с таким количеством воды, какое необходимо для формовки изделий. В зависимости от состава глины оно равняется 17—30% от веса последней.

Из приготовленного глиняного теста скатывают несколько шариков диаметром 4,6 см и кладут их по очереди в прибор под нагрузку, Нагрузку увеличивают до тех пор, пока шарик при сжатии не растрескается. В этот момент определяют нагрузку и величину сжатия по шкале. Пластичность глины будет тем выше, чем большую нагрузку она выдержит, не растрескиваясь, и чем больше будет величина сжатия. Произведение нагрузки Р на величину сжатия а называется коэффициентом пластичности К. К=Р — а кг/см. Этот коэффициент выражает величину работы, затраченной на сжатие глины до потери ею пластичности. Высокопластичные глины имеют К не менее 3—3,5 кг • см.

Свойства серой глины

Наряду с другими видами серая глина также обладает абсорбирующим свойством, помогая избавиться организму от всего ненужного. Кроме того, она улучшает работу сосудов, оказывает антиоксидантное и противовоспалительное действие. Также розовая глина превосходно смягчает кожу и способствует ее регенерации. Благодаря ее свойствам, глину применяют для проблемной кожи, при экземе, пищевых отравлениях и в период простуды.

Горные породы

Горные породы — это вещество, слагающее земную кору. Состоят горные породы из минералов, однородных или неоднородных, которые твердо или рыхло соединяются.

Нередко они состоят из сцементированных обломков различных пород, иногда с присутствием вулканического стекла. Горные породы сформировались в результате внутриземных или поверхностных геологических процессов.

Строение породы определяется ее структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности соединения минеральных зерен, их размеры и формы. Одни породы состоят из крупных кристаллических зерен; другие — из мельчайших кристаллов, видимых только в микроскоп; третьи — из стекловидного вещества; четвертые — комбинированные, когда на фоне мельчайших кристаллов или стекловидного вещества встречаются отдельные крупные кристаллы.Под текстурой понимают взаимное расположение и распределение слагающих породу минералов. Различают следующие виды текстуры:

  • массивная текстура: никакого порядка в размещении минералов не наблюдается;
  • слоистая: порода состоит из слоев разного состава;
  • сланцевая: все минералы плоские и вытянутые в одном направлении;
  • пористая: вся горная порода пронизана порами;
  • пузырчатая: в горной породе есть пустоты от выделившихся газов.

По происхождению горные породы подразделяются на:

Магматические. Эти горные породы образуются из расплавленной магмы при ее остывании и затвердевании. Строение этих пород зависит от скорости остывания магмы. На глубине в земной коре она остывает медленнее, чем на поверхности. При этом образуются плотные горные породы с крупными кристаллами минералов. Их называют глубинными магматическими породами. К данной разновидности относится, например, гранит, имеющий зернистое строение. Гранит (итал. granito — зернистый) — самая распространенная горная порода на Земле. Он состоит из кварца, калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза и слюды. В гранитном слое содержится разнообразие цветных, драгоценных и редких металлов. В океанической земной коре слой гранита отсутствует. Гранит широко применяется в хозяйстве, он используется как декоративный и строительный материал.

Магма, прорвавшаяся на поверхность по трещинам и разломам, застывает быстрее. Поэтому горные породы, образованные излившейся магмой, состоят из мелких кристаллов, их иногда трудно различить невооруженным глазом. Они обычно плотные, тяжелые, твердые. Примером такой горной породы может служить базальт (лат. basaltes — камень). Это наиболее распространенная на Земле вулканическая горная порода черного или темно-серого цвета. Это очень прочная кислотоупорная и железосодержащая горная порода. Данные ее свойства используются для изготовления кислотоупорной аппаратуры, изоляторов сильного электротока. Базальт в отшлифованном виде становится красивым облицовочным камнем. Им вымощена Красная площадь в Москве.

Изливаясь по трещинам, магма создает обширные базальтовые пространства (Средне-Сибирское плоскогорье). Наслаиваясь один на другой, эти покровы образуют ступенчатые возвышенности — траппы. Толщина этих покровов достигает сотен метров, а площади, занятые ими, — сотни тысяч квадратных километров. Кроме покровов, базальт образует нижний слой земной коры, в состав которого входит большое количество железа.

В том случае, если магма содержит много газов, она при излиянии вспенивается, газы улетучиваются, и образуется магматическая порода, которая имеет губчатое, пористое строение. К таким горным породам относится пемза. Она легкая и не тонет в воде. Вместе с тем пемза достаточно твердая и используется как шлифующий материал.

Осадочные. Эти породы, в отличие от магматических, образуются только на поверхности земной коры в результате оседания под действием силы тяжести и накопления осадков на дне водоемов и на суше. По способу образования осадочные горные породы делятся обычно на группы:

а) обломочные. Они состоят из обломков различных пород. Происхождение их связано с процессами выветривания, перемещения обломков текущими водами, ледником или ветром и накопления их (см. Аккумуляция). При этом обломки дробятся, измельчаются, окатываются. В зависимости от размеров обломочные породы бывают крупно-, средне- и мелкообломочные. К горным породам такой группы относятся щебень, галька, гравий, песок, глина. Многие из них используются как строительный материал;

б) химические. Горные породы, относящиеся к этой группе, образуются из водных растворов минеральных веществ. Это оседающие на дно водоемов калийная и поваренная соль. Из воды горячих источников выпадает кремнезем. Многие из горных пород этой группы используются в хозяйстве. Например, калийные соли — сырье для получения калийных удобрений;

в) органические, или органогенные (греч. organon — орган и genes — рождающий). К этой группе относятся осадочные породы, состоящие в основном из остатков растений и животных, накопившихся за миллионы лет на дне озер, морей, океанов.

Сюда входят:

  • горючие полезные ископаемые: газ, нефть, уголь, горючий сланец;
  • фосфориты: фосфатный ракушечник, скопление костей;
  • известняки: известняк, мел, ракушечник. Органические горные породы образуют многочисленные ценные полезные ископаемые, широко использующиеся в хозяйстве. Для этой группы осадочных горных пород характерна слоистая текстура.
    Между слоями можно найти остатки и отпечатки растений и животных.

Осадочные горные породы покрывают земную поверхность почти сплошь. Они составляют 70% толщи земной коры, образуя ее верхний слой, толщина которого может доходить до 25 км.

Метаморфические. Это породы, первоначально образованные как осадочные или магматические и претерпевшие изменения в недрах Земли (греч. metamorphomai — преображаюсь, подвергаюсь превращению). Вследствие воздействия высокого давления, температур и химических растворов в нижней части земной коры или в мантии происходит уплотнение, перекристаллизация, изменение структуры и текстуры горной породы без существенного Базальты (42.5%) Граниты (21.6%) изменения ее химического состава. При этом существенно преобразуется одна горная порода в другую, более стойкую и твердую, без ее растворения или расплавления. Например, известняк превращается в кристаллическую породу — мрамор, песчаник — в кварцит, гранит — в гнейс, глина — в глинистые сланцы.

Метаморфические горные породы так же, как и магматические и осадочные, используются в хозяйстве. Например, железистый кварцит используется в качестве железной руды (Курская магнитная аномалия), а глинистые сланцы — как кровельный материал.

Итак, толща земной коры состоит из горных пород магматического, осадочного и метаморфического происхождения. Они являются источниками всех полезных ископаемых.

«Горные породы и минералы своей местности»

Цели:

  • определение свойств и особенностей горных пород, встречающихся в своей местности;
  • формирование умения описывать горные породы по плану;
  • расширение знания о горных породах своей местности; 
  • совершенствование умения работать с цифровым микроскопом;
  • совершенствование общеучебного умения – умения сравнивать, находить общее;        
  • развитие умения работать в группе;
  • развитие монологической речи.

Задачи:

  • определить в  коллекции горные породы, встречающиеся в своей местности:    калийные и поваренные соли, песок, глина, торф;
  • рассмотреть под микроскопом их структуру;
  • заполнить таблицу «Описание горных пород нашей местности»;    

Оборудование: образцы горных пород: калийные и поваренные соли, песок, глина, торф;
цифровые микроскопы Digital Blue(8), компьютеры (8), медиапроектор, экран, презентация, приготовленная учителем, карточки с инструктажем и планом описания горной породы (одну на группу).

Урок проводится в медиакабинете, форма работы – групповая (группы определены заранее – по 3 человека).

ХОД УРОКА

1. Организация учащихся на урок

Проверка готовности к уроку.

2. Актуализация знаний

– На прошлом уроке мы рассмотрели группы горных пород, слагающих земную кору, по происхождению.
– По фотографиям определите группы горных пород по происхождению, к которым они относятся (Приложение 1, презентация «Горные породы», слайды 1 – 14, использованы фотографии из диска «Планета Земля»).
– Выберите лишнее и обоснуйте свой ответ: песок глина, базальт, соли, торф (слайд  15).
– Как вы думаете, почему именно эти горные породы мы будем рассматривать и описывать сегодня на уроке? (определяют тему урока).

– Какие цели урока мы можем поставить перед собой? (учащиеся называют, учитель корректирует и дополняет).

3. Прослушивание заранее приготовленных учениками мини-сообщений о горных породах своей местности в форме  рубрики «А знаете ли вы?»

А знаете ли вы, что песок – рыхлая, сыпучая обломочная горная порода, состоящая из минералов кварца, полевых шпатов, с примесью слюды, иногда обломков горных пород и скелетов организмов. По способу образования различают горные, морские, речные пески. А еще на Земле встречаются поющие, визжащие, свистящие, причем звучат только чистые, сухие пески. При этом долинные пески  издают тихие звуки высокой тональности, а пустынные – громоподобные, низких тонов. В местах с приливно-отливным движением встречаются зыбучие пески – плывучие, как вода. Если на поверхность такого песка положить какой-либо предмет, то песок быстро начнет всасывать его внутрь. Мощность подобных грунтов может достигать нескольких метров, и тогда зыбучие пески способны затягивать в свою толщу крупные предметы, даже людей и лошадей.

А знаете ли вы, что глина – пластинчатая горная порода, состоящая из тончайших частиц, составляет половину (50%) всех осадочных пород земной коры. Диаметр частиц менее 0,005мм. Глины бывают серого, белого, красного, желтого, коричневого, синего, зеленого, лилового и даже черного цвета. У нас преобладают красные глины.

А знаете ли вы, что торф, образующийся в болотах, способен удерживать огромное количество воды. Он состоит их из неполностью разложившихся остатков растений. В зависимости от условий образования различают верховой и низинный торф. Россия располагает крупнейшими в мире запасами торфа.

А знаете ли вы, что когда-то очень давно на месте нашего города плескались воды древнего моря, где и образовались соли: галит (поваренная соль), сильвинит (калийная соль), карналлит (сырье для производства магния). Их расположение похоже на слоеный пирог. Наше месторождение, одно из богатейших в мире, называется Верхнекамское. Галит – это единственный минерал, который можно употреблять в пищу. В прошлом галит (поваренная соль) бывал и дефицитен, и дорог, о чем напоминает ветхозаветный обычай встречать дорогого гостя с хлебом и солью. На Руси бывали времена, когда соль доставалась лишь именитым и богатым, остальным приходилось покидать застолье «несолоно хлебавши». Причина не в редкости галита, это один из самых распространенных минералов на Земле. Однако он не встречается повсеместно, а сосредоточен в месторождениях. По цвету минерал преимущественно белый, встречается и бесцветный. Иногда из-за примесей других минералов приобретает синий или красный цвет. Красная соль – сильвинит, калийная соль. Калийная соль – тоже продукт питания, но для полей, чтобы получить высокий урожай.

4. Выполнение практической работы

– Переходим к выполнению групповой практической работы по описанию этих горных пород и минералов, сначала познакомимся с инструктажем.

Инструктаж по проведению практической работы:

– определить горные породы из предложенной  коллекции;
– рассмотреть внешний вид горных пород, заполнить соответствующие графы в таблице: 1, 2, 3, 4, 5;
– рассмотреть небольшие частички горных пород, используя цифровой микроскоп, сфотографировать их и поместить в коллекцию;
– описать их структуру, следы органического происхождения  у торфа (корни, стебли…), увиденные  под микроскопом, заполнить  6 пункт таблицы;
– сделать вывод, какие горные породы по происхождению преобладают в нашей местности, указать их общие особенности;
– указать список группы учащихся, сдать заполненные карточки учителю.

Комментарий по использованию цифрового микроскопа:

Микроскоп увеличивает в 10, 60 и 200 раз, поэтому просмотрите горные породы при разных увеличениях. Разрешение микроскопа небольшое,  прежде чем фотографировать, добейтесь максимальной четкости, вращая регулировочные винты. К сожалению, микроскопы недостаточно совершенны, следовательно, качество фотографий достаточно низкое.

Таблица. Описание горных пород нашей местности.

План

Горные породы

1.Название        
2.Группа горных пород        
2. Плотная, рыхлая или сыпучая        
3.Цвет        
4.Блеск        
5. Масса: тяжелая, средней тяжести, легкая        
6.Структура частичек горных пород под цифровым микроскопом: зернистая, землистая.        

Вывод:

5. Рефлексия

– Сделайте выводы по результатам практической работы. (Ученики читают выводы, написанные после работы).

– Помог ли вам микроскоп узнать что-то новое о горной породе? Какие открытия для себя вы сделали?

Закончить показом коллекции сфотографированных под микроскопом горных пород, сделанной учителем, сравнить с коллекциями учеников (слайды 16 – 19).

6. Домашнее задание:

  • стр. 50 – 51;
  • по желанию придумать кроссворд или ребус по теме «Горные породы и минералы»;
  • если дома есть горные породы, найти о них материал в Интернете или книгах и       приготовить краткий рассказ к следующему уроку.
  • Приготовить индивидуальные сообщения об использовании горных пород и минералов нашей местности к теме «Человек и мир камня» (в конце изучения темы «Литосфера»).

Происхождение глин в результате выветривания горных пород и почвообразования

‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script. type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-52d08dec1e.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант-покупки»)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(«.цена-варианта-покупки») подписка.classList.remove («расширенный») var form = подписка.querySelector(«.форма-варианта-покупки») если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(«действие») document.querySelector(«#ecommerce-scripts-» ​​+ timestamp).addEventListener(«load», bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка. querySelector(«.Информация о цене») var PurchaseOption = переключатель.родительский элемент если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(«роль», «кнопка») toggle.setAttribute(«tabindex», «0») toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(«aria-expanded») === «true» || ложный toggle.setAttribute(«aria-expanded», !expanded) форма.скрытый = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(«расширенный») } еще { покупкаOption.classList.remove(«расширенный») } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно. выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = «ecomm-modal_» + метка времени + «_» + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(«закрыть», закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(«кнопка[тип=отправить]»).фокус() } вар корзинаURL = «/корзина» var cartModalURL = «/cart?messageOnly=1» форма.setAttribute( «действие», formAction. replace(cartURL, cartModalURL) ) var formSubmit = Buybox.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), функция () { form.removeEventListener («отправить», formSubmit, false) форма.setAttribute( «действие», formAction.replace(cartModalURL, cartURL) ) форма.представить() } ) form.addEventListener («отправить», formSubmit, ложь) document.body.appendChild(modal. domEl) } } } функция initKeyControls() { document.addEventListener («нажатие клавиши», функция (событие) { если (документ.activeElement.classList.contains(«цена-варианта-покупки») && (event.code === «Пробел» || event.code === «Enter»)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(«.цена-варианта-покупки») var form = option. querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(«.Информация о цене») если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

5.

4 Выветривание и формирование почвы – Физическая геология

Выветривание является ключевой частью процесса почвообразования, а почва имеет решающее значение для нашего существования на Земле. Другими словами, мы обязаны своим существованием выветриванию, и нам нужно заботиться о нашей почве!

Многие люди называют любой рыхлый материал на поверхности Земли почвой, но для геологов (и студентов-геологов) почва — это материал, который включает органическое вещество, находится в пределах нескольких десятков сантиметров поверхности и играет важную роль в поддержании роста растений. .

Почва представляет собой сложную смесь минералов (примерно 45%), органического вещества (примерно 5%) и пустого пространства (примерно 50%, в разной степени заполненного воздухом и водой). Минеральный состав почв изменчив, но преобладают глинистые минералы и кварц, а также незначительное количество полевого шпата и мелких обломков горных пород. Типы выветривания, происходящие в регионе, оказывают большое влияние на состав и текстуру почвы. Например, в теплом климате, где преобладает химическое выветривание, почвы обычно содержат больше глины.Почвоведы описывают структуру почвы с точки зрения относительных пропорций песка, ила и глины, как показано на рис. 5.14. В песчаной и алевритовой компонентах на этой диаграмме преобладает кварц с меньшим количеством полевого шпата и обломков горных пород, а в глинистой составляющей преобладают глинистые минералы.

Рис. 5.14. Диаграмма состава почвы Министерства сельского хозяйства США. Эта диаграмма применима только к минеральной составляющей почв, а названия являются текстурными описаниями, а не классами почв.[http://en.wikipedia.org/wiki/Soil#media viewer/File:SoilTexture_USDA.png]

 

Почва образуется в результате накопления и разложения органического вещества, а также в результате механических и химических процессов выветривания, описанных выше. Факторы, влияющие на характер почвы и скорость ее образования, включают климат (особенно среднюю температуру и количество осадков, а также соответствующие типы растительности), тип исходного материала, уклон поверхности и количество доступного времени. .

Почвы развиваются в результате выветривания материалов на поверхности Земли, включая механическое разрушение горных пород и химическое выветривание минералов. Развитию почвы способствует просачивание воды вниз. Почва легче всего образуется в условиях от умеренных до тропических (не холодных) и при умеренном количестве осадков (не сухих, но и не слишком влажных). Химические реакции выветривания (особенно образование глинистых минералов) и биохимические реакции быстрее всего протекают в теплых условиях, а в теплом климате усиливается рост растений.Избыток воды (например, в тропических лесах) может привести к выщелачиванию важных химических питательных веществ и, следовательно, к повышению кислотности почвы. Во влажных и плохо дренированных регионах могут преобладать заболоченные условия, в которых преобладает органическое вещество. Слишком малое количество воды (например, в пустынях и полупустынях) приводит к очень ограниченному переносу химических веществ вниз и накоплению солей и карбонатных минералов (например, кальцита) из движущейся вверх воды. Почвы в засушливых регионах также страдают от недостатка органического материала (рис. 5.15).

Рисунок 5.15 Слаборазвитая почва на переносимом ветром иле (лёссе) в засушливой части северо-восточного штата Вашингтон [ЮВ]

Исходные материалы почвы могут включать в себя все различные типы коренных пород и любые типы рыхлых отложений, таких как ледниковые отложения и речные отложения. Почвы описываются как остаточные почвы , если они развиваются на коренных породах, и перенесенные почвы, если они развиваются на перенесенном материале, таком как ледниковые отложения. Но термин «перевезенная почва» вводит в заблуждение, поскольку подразумевает, что сама почва была перевезена, а это не так.Говоря о такой почве, лучше быть конкретным и сказать «почва, образовавшаяся на рыхлом материале», потому что это отличает ее от почвы, образовавшейся на коренной породе.

Богатый кварцем исходный материал, такой как гранит, песчаник или рыхлый песок, приводит к образованию песчаных почв. Материал с низким содержанием кварца, такой как сланец или базальт, образует почвы с небольшим содержанием песка.

Исходные материалы обеспечивают важными питательными веществами остаточные почвы. Например, второстепенным компонентом гранитных пород является кальциево-фосфатный минерал апатит, который является источником фосфора, важного для почвы.Базальтовый исходный материал имеет тенденцию образовывать очень плодородные почвы, потому что он также обеспечивает фосфор, а также значительное количество железа, магния и кальция.

Некоторые рыхлые материалы, такие как речные отложения, являются особенно хорошими почвами, потому что они, как правило, богаты глинистыми минералами. Глинистые минералы имеют большие площади поверхности с отрицательным зарядом, которые привлекают положительно заряженные элементы, такие как кальций, магний, железо и калий — важные питательные вещества для роста растений.

Почва может развиваться только там, где поверхностные материалы остаются на месте и не часто перемещаются в результате массового истощения. Почвы не могут развиваться там, где скорость почвообразования меньше скорости эрозии, поэтому на крутых склонах, как правило, почвы мало или совсем нет.

Даже в идеальных условиях почва развивается тысячи лет. Практически вся южная Канада все еще была покрыта льдом до 14 тыс. лет назад, а большая часть центральной и северной частей Британской Колумбии, прерий, Онтарио и Квебек все еще были покрыты льдом в 12 тыс. лет назад.Ледники все еще доминировали в центральной и северной частях Канады примерно до 10 тыс. лет назад, поэтому в то время условия для развития почвы все еще не были идеальными даже в южных регионах. Поэтому почвы в Канаде, и особенно в центральной и северной Канаде, относительно молоды и плохо развиты.

То же самое относится к почвам, формирующимся на вновь созданных поверхностях, таких как недавние дельты или песчаные отмели, или в районах массового истощения.

Процесс почвообразования обычно включает нисходящее движение глины, воды и растворенных ионов, и общим результатом этого является образование различных по химическому и текстурному составу слоев, известных как почвенных горизонтов . Типично развитые горизонты почвы, как показано на рис. 5.16, составляют:

О — слой органического вещества

А — слой частично разложившегося органического вещества с примесью минерального материала

E — элювиированный (выщелоченный) слой, из которого была удалена часть глины и железа для создания светлого слоя, который может быть более песчаным, чем другие слои

Б — слой накопления глины, железа и других элементов из вышележащего грунта

С — слой неполного выветривания

Хотя в Канаде встречается редко, другой тип несушек, который развивается в жарких засушливых регионах, известен как caliche (произносится как ca-lee-chee ).Он образуется в результате нисходящего (или в некоторых случаях восходящего) движения ионов кальция и осаждения кальцита в почве. Когда хорошо развит, caliche цементирует окружающий материал вместе, чтобы сформировать слой, который имеет консистенцию бетона.

Рис. 5.16 Почвенные горизонты в подзоле на участке в северо-восточной Шотландии. O: органическое вещество A: органическое вещество и минеральный материал E: выщелоченный слой B: накопление глины, железа и т. д. C: неполное выветривание исходного материала [SE после http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Podzol_-_geograph.org.uk_-_218892.jpg]

Как и все геологические материалы, почва подвержена эрозии, хотя в естественных условиях на пологих склонах скорость почвообразования либо уравновешивается, либо превышает скорость эрозии. Человеческая практика, связанная с лесоводством и сельским хозяйством, значительно нарушила этот баланс.  

Почвы удерживаются растительностью. Когда растительность удаляется путем вырубки деревьев или регулярного сбора урожая и обработки почвы, эта защита либо временно, либо навсегда теряется.Основными агентами эрозии незащищенных почв являются вода и ветер.

Водная эрозия усиливается на наклонных поверхностях, поскольку быстротекущая вода, очевидно, обладает большей эрозионной способностью, чем стоячая вода (рис. 5.17). Капли дождя могут дезагрегировать открытые частицы почвы, превращая более тонкий материал (например, глину) во взвешенное состояние в воде. Sheetwash , бесканальный поток по поверхности уносит взвешенный материал, а каналы размывают слой почвы, удаляя как мелкий, так и крупный материал.

Рис. 5.17. Эрозия почвы дождем и канавным стоком на поле в Альберте. [от сайта Alberta Agriculture and Rural Development, http://www1.agric.gov.ab.ca/$department/deptdocs.nsf/all/agdex9313, используется с разрешения]

 

Ветровая эрозия усугубляется вырубкой деревьев, служащих защитой от ветра, и агротехническими приемами, при которых обнаженная почва остается открытой (рис. 5.18).

Обработка почвы также является фактором эрозии почвы, особенно на склонах, поскольку каждый раз, когда почва поднимается культиватором, она перемещается на несколько сантиметров вниз по склону.

Рис. 5.18 Ветровая эрозия почвы в Альберте. [от сайта Alberta Agriculture and Rural Development, http://www1. agric.gov.ab.ca/$department/deptdocs.nsf/all/agdex9313, используется с разрешения]

 

GEOL342 — Седиментация и стратиграфия

Грязевые породы
Итака, Нью-Йорк Грязевые породы — это горные породы, образованные в основном из ила или обломков размером с глину. В качестве второстепенных компонентов могут присутствовать тонкозернистый кварц и полевые шпаты, различные количества карбонатов, сульфидов, оксидов железа, тяжелых минералов и органического углерода.

В то время как состав и происхождение обломков каркаса конгломерата можно оценить в ручном образце, а песчаники можно легко оценить в тонком шлифе, если не в ручном образце, глинистые породы из-за их чрезвычайно мелкозернистого размера затрудняют простую интерпретацию. Даже масс-спектрометр дает нам информацию только об объемном составе. Увы, нам бы очень хотелось узнать больше, потому что:

  • Они составляют примерно 75% стратиграфических данных.
  • Они содержат записи об изменении климата, биологической активности и палеогеографии.
  • Они являются исходной породой для нефти и природного газа,
  • Они играли непреходящую роль в человеческих технологиях с начала истории до наших дней в качестве источника керамики.
  • Если верить таким исследователям, как А. Г. Кэрнс-Смит, который в 1985 году заметил, что нуклеотиды РНК могут связываться с краями глинистых минералов, таких как смектит, с образованием РНК-подобных полимеров, глинистые минералы сыграли решающую роль в происхождении жизни. (См. Генетический захват: и минеральное происхождение жизни А.Г. Кэрнс-Смит для полной информации.)

Как говорит доктор Кауфман,
Восстановление меловой черепахи из Aguja Fm. Национальный парк Биг-Бенд

«Подарите им любовь, ведь они этого заслуживают.»

Но увы, их трудно любить:

  • В поле они выглядят одинаково.
  • Для оценки состава требуется дорогостоящее оборудование.
  • Они уязвимы для выветривания, поэтому они не выделяются топографически, и трудно найти свежее обнажение.

Но глинистые породы любимы:

  • Палеонтологи из-за сохранения окаменелостей с высоким разрешением и относительной простоты их подготовки.
  • Палеклиматологи из-за их стратиграфического разрешения с высоким разрешением и записи микрофоссилий.
  • Магнитостратиграфы, которые могут извлечь из них информацию об остаточном магнетизме.

Грязевые породы Классификация:

Стандартной классификации глинистых пород и сланцев не существует.Это потому что:

  • Существует большое разнообразие глинистых минералов.
  • Содержащие их породы мало изучены из-за их трудноизвлекаемости.

    Тем не менее, общепризнанными являются следующие основных типов горных пород :

      Алевролит : Состав > 66% ила (размер зерен 64-4 мкм (4-8 Φ))

      Аргиллит : Состав > 66% глины (размер зерен 4–0,05 мкм (8–11 Φ)). Аргиллиты, как правило, имеют низкую проницаемость и образуют эффективные водоупоры.

      Аргиллиты : Состав> смесь глины и ила с явным преобладанием ни одного из них (размер зерен 64–0,05 мкм (4–11 Φ))


    Сланец и песчаник, Портулак Fm. недалеко от Хэнкока, Мэриленд Сланец : глинистые породы могут быть полностью бесструктурными. Иногда, однако, они проявляют расщепляемость : тонкую слоистость и склонность к разрыву по параллельным пластинкам, обусловленным выравниванием пластинчатых обломков. Любая сильно делящаяся глинистая порода называется сланцем (справа).

    Состав глинистой породы:

    Те же компоненты, которые используются для классификации песчаников, присутствуют в илистых породах:

    • Кварц
    • Полевой шпат
    • Каменные фрагменты
    • Глина
    Разница заключается в доле глинистых минералов, которые составляют >75% объема. Поэтому мы сосредоточимся на них.

    Глинистые минералы относятся к филосиликатам — листовым силикатам, основными компонентами которых являются:

    • Силикатные тетраэдры : связанные в двумерные листы.
    • Гиббсит : Al(OH) 3 . Октоэдры гидроксильных групп, окружающие катион (обычно алюминий, но иногда железо или магний), связаны в двумерные листы.
    Из этих слоистых компонентов вместе с ионами или молекулами, входящими в прослои, образуются глинистые минералы.
    В совокупности они образуют «сэндвичи» с «открытой» и «закрытой» поверхностью из слоев глины, между которыми могут быть зажаты различные катионы. Основные группы глинистых минералов определяются их строением.Четыре основные группы глинистых минералов: кандит, иллит, смектит и хлорит.

    1:1 глина:
    • Кандит (включая каолинит — Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 )
      . «Открытая поверхность» с одиночными слоями гиббсита и SiO 2 . (Такое соотношение композиционных слоев делает кандиты глинами «1:1».) В прослойках между этими сэндвичами находятся ионы Н + . Это не оставляет места для прилипания более крупных ионов.Следовательно, кандиты химически инертны.
      • Самая устойчивая глина на земной поверхности
      • Продукт выветривания концевого элемента, особенно полевой шпат
      • Может использоваться как цемент
      • Каолинит играет важную роль в качестве компонента керамики.
      Ссылки на:

    Глины 2:1:
    • Иллит
      Состав: «сэндвичи с закрытой поверхностью» из гиббсита между двумя слоями SiO 2 . В наиболее чистом виде — мусковита — они чередуются с катионными прослоями чистого К + .В собственно иллите в прослойке до 30% меньше калия, иногда Si замещает Al.
      • K + прослойка образует сильные ионные связи, поэтому H 2 O и OH исключены из прослойки. Расширение и сжатие при гидратации/дегидратации минимальны.
      • Некоторое замещение Si алюминием в тетраэдрах
      • Самый распространенный глинистый минерал.
      Ссылки на:
    • Смектит (включая монтмориллонит)
      Состав: глина 2:1, в целом похожая на иллит — «сэндвичи с закрытой поверхностью» гиббсита между двумя SiO 2 , однако некоторая замена Al 3 Mg 2+ + в слое гиббсита создает небольшой отрицательный заряд.Это приводит к тому, что вода или OH обильно замещают катионный промежуточный слой вместе с Ca 2+ , K + и Na + .
      • Способность глин, таких как монтмориллонит, поглощать ионы гидроксида приводит к его значительному расширению при гидратации. Таким образом, это представляет опасность для строительства фундаментов.
      Ссылки на:
    • Хлорит
      Состав: «сэндвичи с закрытой поверхностью» гиббсита между двумя слоями SiO 2 чередуются с катионными прослойками, состоящими из (Mg, Fe)(OH) 6 октаэдров.Эта прослойка по составу соответствует бруситу и называется бруситовым слоем .
      • Присутствует в метаморфических породах с низким и средним содержанием.
      Ссылки на:
      Вермикулит:
      Еще одна глина 2:1. В то время как монтмориллонит включает ОН в свой промежуточный слой, вермикулит вмещает ориентированные молекулы воды. Это делает его чрезвычайно расширяемым. Следовательно, он используется в сельском хозяйстве и садоводстве специально для удержания воды в почве.

    Полезность глинистых минералов:

    Глинистые минералы как индикаторы исходного материала:

    • Полевые шпаты и слюды (из магматических, метаморфических или осадочных пород) могут образовывать большинство типов глины
    • Выветривание сланца обычно дает иллит
    • Базальты и габбро (основные породы) превращаются в смектиты или хлориты (с высоким содержанием Fe и Mg)

    Глинистые минералы как индикаторы выветривания:

    • Каолинит свидетельствует об обширных изменениях и длительном выщелачивании во влажной среде — все межслоевые катионы, кроме Al, были выщелочены. Он имеет тенденцию откладываться в тропических водах.
    • Иллит указывает на чередование влажных и сухих условий в слабощелочной среде (К — щелочной элемент). Типично для океанических отложений средних широт.
    • Хлориты указывают на незначительное химическое выветривание (предотвращает окисление Fe 2+ )

    Предостережение: Из двух последних наблюдений можно было бы подумать, что состав глинистых минералов может быть хорошим индикатором характера среды отложения и происхождения отложений, но, увы, нет: Глинистые минералы имеют тенденцию постоянно уравновешиваться с их текущими условиями, поэтому непрерывный.Таким образом, любая химическая запись среды осадконакопления имеет тенденцию стираться.

    Энергия среды осадконакопления : Одна вещь, которую мы можем сказать, предполагая, что глинистые минералы откладывались в виде обломков (а не были вторичными продуктами дигенеза), заключается в том, что закон Стокса диктует, что среда осадконакопления имела очень низкую кинетическую энергию, иначе обломки никогда бы не устроился. Как правило:

    Специальные мелкозернистые терригенные породы и отложения:

    Глауконит: ((K,Na)(Fe 3+ ,Al,Mg)2(Si,Al)4O 10 (OH) 2 ) Богатая железом глина, в основном встречающаяся в агрегатах размером с песок (обычно путем замены фекальных гранул).Этот минерал встречается только в открытых морских условиях в газированной воде. Важно: он формируется очень медленно (~ 1000 лет) на границе отложений и воды. Таким образом, он формируется во время эпизодов осадочного голодания или крупной трансгрессии. Действительно важная вещь: глауконит — единственный глинистый минерал, химически стабильный. Таким образом, это ЕДИНСТВЕННЫЙ глинистый минерал , который точно описывает среду своего осадконакопления — мелководье, морскую среду, лишенную наносов.

    Бентонит Бентонит: В основном монтмориллониты и другие смектиты.Обычно образуются в результате химического изменения вулканического пепла.

    Очень высокая электропроводность делает их заметными на каротажных диаграммах. (Обсудим позже).

    Очень высокое расширение воды. Многие сельскохозяйственные промышленные применения, включая строительство и бурение.

    Поскольку бентониты возникают в результате однократных широкомасштабных событий осадконакопления (пеплопадов), они облегчают стратиграфическую корреляцию. В редких случаях они сохраняют достаточный радиометрический сигнал для численного датирования.


    Каменная мука на леднике Матануска Каменная мука: Ледники безжалостно перетирают свои донные породы о коренные породы, превращая их в каменные фрагменты размером с глину, называемые каменной мукой . Это , а не глинистых минералов. Может быть чем угодно, но обычно это измельченные полевые шпаты и кварц.

    Лесс возле Северного полюса, штат Аляска Лесс: Что происходит с ледниковыми отложениями размером с алеврит и глину? Его подхватывает ветер и вода. Переносимые ветром частицы ила обычно оседают в пределах нескольких сотен километров от ледника, накапливаясь в толстых отложениях.Лессовые отложения последнего оледенения составляют одни из лучших в мире сельскохозяйственных почв.

    Примеры регионов с преобладанием лесса:


    Мергель: Камень, который понравится только палеонтологу. Смесь кремнисто-обломочных и карбонатных материалов (обычно 10-50% карбоната), которые могут образовываться во многих морских средах, но обычно глубоководны. (По биологическим и гидродинамическим причинам карбонаты и обломочные породы обычно не смешиваются в мелководных морских средах.)
    Илы: Чрезвычайно тонкозернистые породы с очень большим содержанием микрофоссилий, главным образом:
    • Кремнеземные илы: Скелеты диатомей (юрские — современные) и радиолярий (кембрийские — современные).Можно закладывать на любую глубину. Плотные отложения неизмененных скелетов диатомей называются диатомовыми землями . В глубоководных отложениях они растворяются и переосаждаются в виде кремня или порцелланита (смесь кремня и глины).
    • Известковые илы карбоната кальция. Залегает выше глубины карбонатной компенсации. Основные участники включают:
      • Фораминиферы (кембрийские — недавние) с раковинами мелкого песка.
      • Кокколитофориды (триасовые — современные) с раковинами из отдельных кокколитов размером с глину , которые распадаются при гибели животного.Мощные отложения кокколитов называются мелом .


    Stenopterygius с сохранением мягких тканей в ранней юре Posidonienschiefer Богатые органическими веществами глинистые породы: (также известные как черные сланцы или эвксиновые сланцы ). Они могут состоять из ила или глины с преобладанием, но всегда имеют> 0,5% общего содержания органического углерода (TOC). Они образуют нефтематеринские породы и горючие сланцы во время захоронения и графитовые пласты на большей глубине. Органический материал обычно сохраняется при двух условиях:
    • анаэробные (дисаэробные (от 0,1 до 1,0 мл O2/л морской воды): выживает небольшое количество устойчивых к дисаэробии многоклеточных животных Чистое накопление органического материала.
    Примечание: в современном мире только Черное море (от греческого названия которого Euxeinos Pontos мы получаем термин euxeinos ) имеет условия, благоприятные для образования черных сланцев. Однако неясно, является ли это хорошей моделью для среды осадконакопления древних черных сланцев.
  • Осадочные породы

    Осадочные породы
    Осадочные породы

    Магматические породы иногда считают первичными горными породами, потому что они кристаллизуются из жидкости. В этом случае осадочных пород являются производными породами, поскольку они образованы из фрагментов ранее существовавших пород.

    Образование осадочных пород

    Осадочные породы являются продуктом 1) выветривания ранее существовавших горных пород, 2) переноса продуктов выветривания, 3) отложения материала с последующим 4) уплотнением и 5) цементацией осадок, образующий горную породу. Последние два шага называются литификация .

    Атмосферостойкость

    Когда горные породы (магматические, осадочные или метаморфические) находятся на поверхности земли или вблизи нее, они подвергаются процессам выветривания.

    В механическом выветривании горные породы разбиваются на более мелкие части в результате морозоклинивания (замерзание и оттаивание воды внутри трещин в скале), корневклинивания (корни деревьев и других растений, врастающих в трещины) и истирания, вызванного, например, пескоструйная обработка поверхности утеса путем выдувания песка в пустыню или размыв водой песок, гравий и валуны, перенесенные на коренную породу горного ручья.Механическое выветривание разбивает горные породы на все более и более мелкие части, но без какого-либо другого изменения минералов.

    В химическом выветривании минералов превращаются в новые минералы и побочные продукты минералов. Некоторые минералы, такие как галит и кальцит, могут полностью растворяться. Другие, особенно силикатные минералы, изменяются в результате химического процесса, называемого гидролизом . Гидролиз – реакция минералов в слабокислых водах. Большинство естественных поверхностных вод слабокислые, потому что углекислый газ из воздуха растворяется в воде.Часть растворенного CO2 реагирует с водой, образуя химическое соединение угольная кислота .

    Полное выветривание силикатных пород даст:

    твердые материалы

    1) глины

     

    2) кварцевый песок (если порода изначально содержала кварц)

    растворенные материалы

    3) растворимый диоксид кремния

     

    4) катионы металлов

    Фрагменты горных пород также останутся там, где горные породы не полностью выветрились.

    Кварц не только является наиболее устойчивым из обычных породообразующих минералов к химическому выветриванию, его высокая твердость и отсутствие спайности делают его достаточно устойчивым к механическому выветриванию. Кварц сам по себе является агентом механического выветривания в виде выдувания пустынного песка.

    Транспорт

    По мере выветривания изделия уносятся. Важнейшим транспортным агентом является вода. Вода переносит или перекатывает в реках частицы от мельчайших взвешенных глинистых частиц до самых крупных валунов.Валуны и более мелкие фрагменты горных пород продолжают разрушаться и химически изменяться по мере того, как они падают вниз по течению. Вода также несет растворенные минералы, такие как кремнезем и катионы вниз по течению, а также в грунтовые воды. К другим переносчикам относятся ветер, переносящий пыль и песок, ледники, переносящие большое количество гравия и огромных валунов в дополнение к более мелким частицам, а также вынос массы на склонах холмов. В дополнение к уменьшению размера частиц, по мере переноса осадочного материала он также сортируется на частицы аналогичного размера в результате изменения энергии (скорости) в транспортирующей среде (вода или ветер) и округляется за счет продолжающегося истирания .

    Депонирование

    Осадки переносятся только тогда, когда в транспортирующей среде достаточно энергии, например, когда поток течет достаточно быстро, чтобы нести осадочную частицу данного размера. Крутые горные ручьи могут перемещать большие валуны во время весеннего половодья, но эти валуны никогда не унесутся в спокойную равнинную реку. Таким образом, самые крупные отложения (валуны, булыжники и галька), пережившие процесс выветривания, имеют тенденцию откладываться вблизи их источника, например, в месте, где горный ручей вытекает на дно долины.Отложения определенного размера откладываются всякий раз, когда они попадают в среду с недостаточной энергией для их транспортировки. Например, ил, принесенный разлившейся рекой, будет оседать в тихих заводях за пределами берегов реки (возможно, обогащая чьи-то сельскохозяйственные угодья — разрушая их дом).

    Осадки откладываются слой за слоем. Слои располагаются горизонтально.

    Сортировка. Когда река впадает в океан, она начинает откладывать взвешенные наносы.Постепенно от береговой линии отлагаются более тонкие отложения. Все мелкие материалы рассеиваются, оставляя песок на пляже, где преобладают волны, и в прибрежной среде. Пески остаются в этой высокоэнергетической среде. В более глубокой/более спокойной воде ил оседает. В воде достаточно глубоко, чтобы не подвергаться воздействию поверхностных волн, глинистая фракция начинает оседать.

    Растворенный груз в воде выпадет в осадок (кристаллизуется), если попадет в перенасыщенную среду.Гипс, галит и другие соли выпадают в осадок из морской воды в засушливых районах, таких как восточное Средиземноморье, где испарение сильно (что увеличивает соленость) и приток пресной морской воды невелик.

    Уплотнение и цементация

    По мере продолжения осадконакопления ранее отложившиеся отложения нагружаются увеличивающейся покрывающей породой. Они уплотняются, уменьшая доступное поровое пространство и удаляя большую часть поровой воды.

    Растворенные минералы в грунтовых водах осаждаются (кристаллизуются) из воды в поровых пространствах, образуя минеральные корки на осадочных зернах, постепенно цементируя отложения, образуя породу. Кальцит (карбонат кальция), кремнезем и гематит (красный оксид железа) являются наиболее распространенными вяжущими веществами. Возможно, вы знакомы с инкрустациями из кальцита (или извести) на старой сантехнике, насадках для душа и внутри водонагревателей.


    Типы осадочных пород

    Осадочные породы можно разделить на три основные категории:

    1) Обломочные (обломочные) осадочные породы состоят из твердых продуктов выветривания (гравия, песка, ила и глины), сцементированных вместе растворенными продуктами выветривания.

    2) Биогенные (биохимические) осадочные породы состоят из материалов, образовавшихся в результате деятельности живых организмов, таких как уголь (уплотненный неразложившийся растительный материал) и многие известняки, состоящие из раковин или других фрагментов скелетов морских организмов.

    3) Химически осажденные (химические) осадочные породы – это такие породы, как галит и гипс, а также некоторые известняки, которые образуют прямое осаждение (кристаллизацию) растворенных ионов в воде.

    Обломочные осадочные породы

    Обломочные осадочные породы сначала могут быть классифицированы в соответствии с размером их зерен. Частицы глины слишком малы, чтобы их можно было увидеть в микроскоп. Горная порода, образованная из частиц размером с глину, называется сланцем . Частицы размером с ил видны в микроскоп. Скала, образованная из них, называется алевролитом . Зерна размером с песок видны невооруженным глазом и составляют от 1/16 мм до 2 мм. Песок также подразделяется на очень мелкий, мелкий, средний, крупный и очень крупный.Скала, образованная из них, называется песчаником . Размер зерен «гравия» варьируется от гранул > 2 мм до очень крупных валунов. Порода, содержащая эти частицы большого размера, называется конгломератом и обычно очень плохо отсортирована (например, она может содержать песок, гравий и валуны в одной породе). Если частицы гравия мало выветрелы и все еще имеют угловатую (неокатанную) форму, порода называется брекчией .

    Биогенные осадочные породы

    Карбонатные породы (на основе CO3).В то время как некоторые карбонатные породы образуются в виде простых химических осадков, большинство карбонатных пород являются продуктом деятельности морских организмов, таких как моллюски и кораллы. Они осаждают кальцит (карбонат кальция, CaCO3) или другие подобные карбонатные минералы непосредственно из растворенных в воде химических веществ, образуя свои раковины. Известняк является продуктом. В более позднее время (например, после захоронения) кальцит может превратиться в доломит , CaMg(CO3)2. Кальцит энергично реагирует с разбавленной соляной кислотой (HCl). Порошкообразный доломит медленно реагирует с HCl.

    Уголь также образуется в результате биологической активности, но в этом случае материал представляет собой органическое вещество разлагающихся растений, которое может накапливаться, если рост растений превышает скорость разложения. Органическое вещество будет погребено и уплотнено слоем за слоем частично разложившихся растений, в конечном итоге превратившись в уголь.

    Химически осажденные осадочные породы

    Там, где растворенные ионы попадают в условия перенасыщения, они выходят из раствора и объединяются вместе, образуя упорядоченное расположение атомов (правильно — минералы).Говорят, что они выпадают в осадок — переходят из жидкого, растворенного состояния в твердое кристаллическое состояние. Образовавшиеся таким образом породы включают галит , гипс , ангидрит и некоторые известняки . Слои осажденных пород называются эвапоритовыми отложениями, потому что они обычно образуются там, где испарение сильно в засушливых регионах, таких как юго-западная пустыня и восточное Средиземноморье.Солончаки на юго-западе пустыни и в других местах содержат обширные отложения химически осажденных слоев, которые образовались, когда весенний сток с окружающих гор вынес растворенные ионы на равнины, где вода затем испарилась под летним солнцем, оставив после себя соли.

    Осадочные сооружения

    Большинство осадочных пород содержат внутреннюю слоистость, называемую слоистостью или слоистостью . Слоистость может варьироваться от многометровой толщины пласта до тонких слоистых слоев миллиметрового размера.Постельные принадлежности обычно горизонтальные или почти горизонтальные.

    Внутреннее расслоение в более крупном пласте может быть параллельным или может иметь место перекрестное расслоение , вызванное рябью, песчаными отмелями и структурами дюн. Следы ряби размером от нескольких миллиметров до сантиметров являются обычным явлением в отложенных водой отложениях. Крупномасштабная косая слоистость в песчанике в горизонтальных слоях толщиной от нескольких до многих футов указывает на отложения в песчаных дюнах.

    Волнистые метки указывают на отложения в потоке. Асимметричная рябь (одна сторона круче другой) указывает на постоянное направление течения, как в ручьях. Симметричная рябь указывает на колебания (волны) или слабые течения.

    Грязевые трещины производятся путем высушивания влажных шламов. Отпечаток капли дождя также может сохраняться в отложениях. Они указывают на отложение в наземных условиях.

    Окаменелости являются очень важными индикаторами среды осадконакопления. Окаменелости включают сохранившиеся фрагменты скелетов, корни растений и т. д., а также 90 079 следов окаменелостей 90 080, таких как норы, следы, отпечатки листьев и т. д. Кораллы и многие окаменелости раковин указывают на морские отложения. Листья указывают на наземное отложение.

    10.5 Глинистые минералы – экологическая геология

    В науках о Земле слово «глина» имеет два значения. Глина в широком смысле определяется как любой неуплотненный материал с диаметром зерен менее 0.004 мм. Это примерно 1/100 размера точки в конце этого предложения, так что этого недостаточно, чтобы увидеть его невооруженным глазом. Это может быть мелкоизмельченный кварц, полевой шпат, кальцит, гематит или любой другой минерал. «Глина» также относится к глинистым минералам, которые представляют собой листовые силикаты или филлосиликаты (от греческого слова phyllo, означающего лист). Глинистые минералы обычно существуют только в виде очень крошечных кристаллов, поэтому большинство настоящих глин также соответствуют мелкозернистому значению слова «глина».

    Глинистый минерал представляет собой мелкокристаллический листовой силикат с ионами гидроксила, а в некоторых случаях с водой как частью структуры.Под листовым силикатом мы подразумеваем, что тетраэдры кремнезема расположены в виде плоских листов с сильной ковалентной связью внутри листов, и что эти листы расположены стопками, где связь между листами относительно слаба. Ион гидроксила представляет собой пару кислород-водород (ОН ), и они входят в состав всех глинистых минералов. Некоторые глинистые минералы также имеют H 2 O как часть структуры, или в некоторых случаях вода просто присоединена к структуре.

    Большая часть глины, присутствующей в породах на поверхности, образовалась в результате выветривания других силикатных минералов, прежде всего полевых шпатов, слюд, пироксена и амфибола.Участвующие реакции представляют собой реакции гидролиза, что-то вроде следующей реакции калиевого полевого шпата, воды и углекислого газа с образованием каолина.

    2kalsi 3 O 8 O 8 + 2CO 2 + 11H 2 O -> AL 2 Si 2 O 5 (OH) 4 + 2K + + 4H 4 SiO 4 + 2HCO 3

    калиевый полевой шпат + диоксид углерода + вода -> каолин + ионы калия, кремнезема и бикарбоната в растворе

    Проще говоря, калиевый полевой шпат реагирует с водой и углекислым газом с образованием каолина и ионов бикарбоната.Калий и часть кремния, изначально присутствовавшие в полевом шпате, удаляются в растворе. CO 2 поступает из атмосферы, и в течение геологического времени этот тип реакции играет важную роль в контроле состава атмосферы и, следовательно, парникового эффекта.

    Глинистые минералы также могут образовываться, когда горячие воды (известные как гидротермальные растворы) циркулируют через толщу породы. Как и в случае выветривания, горячие растворы приводят к изменению ранее существовавших минералов. Гидротермальные растворы часто также связаны с образованием месторождений металлов (например, медно-порфировых месторождений), и окружающие глинисто-минеральные ореолы могут быть важным ориентиром при разведке таких месторождений.

    В отличие от первичных силикатных минералов, из которых они образуются, глинистые минералы мягкие и легко разрушаются на мелкие фрагменты, а затем транспортируются. Они накапливаются в основном в виде отложений в средах с низким энергопотреблением (например, в глубоком океане или в озерах), отложений, которые в конечном итоге превращаются в сланцы.

    Глинистые минералы состоят из тетраэдров кремнезема и октаэдров глинозема, которые показаны на рис. 10.5.1. Как мы видели в главе 2 (рис. 2.1.5), тетраэдр кремнезема представляет собой ион кремния, окруженный четырьмя ионами кислорода. Плоскости, проведенные через линии, соединяющие атомы кислорода, определяют тетраэдрическую (четырехгранную) форму. Октаэдр оксида алюминия представляет собой ион алюминия, окруженный шестью ионами кислорода или гидроксила. Плоскости, проведенные через линии, соединяющие атомы кислорода и гидроксила, определяют октаэдрическую (восьмигранную) форму.

    Рисунок 10.5.1 Представления кремнеземных тетраэдров и алюминиевых октаэдров, которые в сочетании образуют глинистые минералы

    Важная особенность глинистых минералов обусловлена ​​особенностями их связывания. Тетраэдры и октаэдры прочно связаны друг с другом внутри листов, но листы лишь слабо связаны друг с другом. Пластины, из которых состоит зерно глинистого минерала, имеют тенденцию скользить относительно друг друга, в результате чего глинистые минеральные массы имеют тенденцию быть мягкими и пластичными и не очень прочными.

    Самый простой глинистый минерал — каолин. Каждый «лист» в структуре каолина состоит из тетраэдрического слоя кремнезема и октаэдрического слоя алюминия (рис. 10.5.2). Комбинация одного тетраэдрического слоя и одного октаэдрического слоя делает этот силикатный слой 1:1. Для простоты может быть полезно описать это как структуру T-O (1 тетраэдрический слой и 1 октаэдрический слой). Эта структура также встречается в минеральном серпентине, в котором магний заменяет алюминий в октаэдрических позициях.

    Рисунок 10.5.2 Представление тетраэдрически-октаэдрической структуры слоя глинистого минерала каолина 1:1. Слои удерживаются вместе слабыми ван-дер-ваальсовыми связями.

    Строение иллита сложнее, чем у каолина. В этом случае каждый «лист» в структуре состоит из алюминиевого октаэдрического слоя, зажатого между двумя тетраэдрическими слоями (один «лицом вверх», а другой «вверх ногами») (рис. 10.5.3). Иллит также имеет ионы калия, расположенные в определенных местах между листами.Комбинация двух тетраэдрических слоев, окружающих один октаэдрический слой, известна как силикатный слой 2:1. Мы также можем описать это как структуру T-O-T. Некоторые другие глины T-O-T включают смектит, тальк и хлорит.

    Рисунок 10.5.3 Представление тетраэдрически-октаэдрически-тетраэдрической структуры 2:1 глинистого минерала иллита

    Катионы калия (K + ) иллита удерживаются на месте, потому что верхняя и нижняя поверхности каждого слоя насыщены ионами кислорода (O -2 ), что придает этим поверхностям постоянный отрицательный заряд. Эти отрицательно заряженные поверхности являются одной из фундаментально важных особенностей глинистых минералов, поскольку такие поверхности притягивают положительно заряженные ионы, такие как тяжелые металлы или некоторые органические загрязнители. Глины не только имеют эти привлекательные поверхности, но и имеют очень большие площади поверхности. Подсчитано, что кубический сантиметр глины имеет реактивную поверхность около 2800 квадратных метров, что эквивалентно площади футбольного поля!

    Рисунок 10.5.4 Сканирующая электронная микрофотография , показывающая пластины глинистого минерала каолина

    Некоторые кристаллы каолина показаны на рисунке 10.5.4. Пластины каолина уложены в нечеткие нити. Каждая видимая пластина имеет толщину от 1/10 до 1/5 микрона, но каждая из них состоит из сотен и тысяч слоев T-O, показанных на рис. 10.5.2. Между пластинами имеется значительное количество пустого пространства.

    Несмотря на то, что существует много десятков различных глинистых минералов, нам важно знать лишь о нескольких из них, и они сведены в Таблицу 10. 3. Первое, что нужно отметить, это то, что в этом списке есть только два глинистых минерала 1:1 (T-O), каолин и серпентин, в то время как все остальные представляют собой глины 2:1 (T-O-T).Большинство этих глин 2:1 содержат магний и/или железо, поэтому их можно считать ферромагнезиальными силикатами. Единственными перечисленными неферромагнезиальными глинами являются каолин, пирофиллит и иллит, хотя иллит также может содержать небольшое количество магния, а разновидность глауконита содержит железо. Важным моментом здесь является то, что в то время как каолин, пирофиллит и иллит обычно образуются в результате изменения минералов, таких как полевой шпат и мусковит, большинство других глин образуются в результате изменения таких минералов, как оливин, пироксен, амфибол и биотит.

    Таблица 10.5.1  Некоторые важные глинистые минералы, их химические формулы и разновидности
    Глинистый минерал Тип Типичная химическая формула Вариации и (другие наименования)
    Каолин 1:1 Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 каолинит, диккит, галлуазит, накрит
    Серпантин 1:1 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 антигорит, хризотил (асбест), лизардит
    Иллит 2:1 К 0. 65 Al 2,0 (Al 0,65 Si 3,35 O 10 )(OH) 2 глауконит, (гидромусковит, калий-дефицитный мусковит)
    Пирофиллит 2:1 Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2
    Смектит 2:1 (Na, Ca) 0,33 (Al, Mg) 2 (Si 4 O 10 )(OH) 2 n H 2 монтмориллонит (бентонит), сапонит, нонтронит
    Вермикулит 2:1 (Mg, Fe 2+ , Fe 3+ ) 3 ((Al, Si) 4 O 10 )(OH) 2 ∙ 7 O 18 4H 29018
    Тальк 2:1 Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2
    Хлорит 2:1 (Mg, Fe) 3 (SI, Al) 4 O 10 (OH) 2 ∙ (Mg, Fe) 3 (OH) 6 клинохлор, пеннантит, шамозит, судоит

    Как уже отмечалось, глинистые минералы обычно образуются в результате изменения (гидролиза) ранее существовавших силикатных минералов. Тип глинистого минерала, который будет образовываться в любой ситуации, частично зависит от того, какой силикатный минерал подвергается изменению, а также от ряда других переменных, таких как температура и давление, а также химический состав растворов, которые проходят через породу или над ней. в то время.

    Глинистые минералы образуются при выветривании на поверхности, при гидротермальном изменении породы в земной коре и в процессе диагенеза (минеральные изменения, происходящие, когда отложения погребаются под другими отложениями) и их превращения в осадочную породу.

    В то время как температура и давление гидротермальных изменений и диагенеза могут сильно различаться, условия выветривания во всем мире в целом схожи, основные различия заключаются в количестве воды, доступной из осадков, и средних температурах. Разница температур в несколько десятков градусов в основном определяет скорость выветривания, а не тип, поэтому основным фактором, определяющим, какие глинистые минералы будут образовываться во время выветривания, является тип первичных силикатных минералов, присутствующих в породе.

    Сводка глинистых продуктов выветривания первичных силикатных минералов представлена ​​в таблице 10.4. Кварца нет в этом списке, потому что он не подвержен химическому выветриванию.

    Таблица 10.5.2 Типичные глинисто-минеральные продукты выветривания важных первичных силикатов
    Первичные силикаты Типичные глинистые минералы, которые образуются в условиях атмосферных воздействий
    Оливин смектит
    Амфибол и пироксен смектит, тальк, вермикулит и хлорит
    Плагиоклаз полевой шпат каолин (особенно галлуазит или каолинит)
    Калийный полевой шпат каолин (реже иллит)
    Биотит вермикулит, каолин
    Москвич Обычно устойчив к атмосферным воздействиям, но может превращаться в иллит

    Минеральные продукты из глины, перечисленные в таблице 10. 4, в частности, образуются в условиях атмосферных воздействий, что обычно означает температуру ниже 40°C, атмосферное давление и воду с низким уровнем растворенных ионов и рН, близким к нейтральному.

    Более высокие температуры, связанные с захоронением и диагенезом отложений, или с гидротермальными изменениями, или даже с метаморфизмом низкой степени, приводят к образованию некоторых глин, которые обычно не образуются во время выветривания.

    Рисунок 10.5.5   Преобразование глинистых минералов при погребальном диагенезе отложений и осадочных пород.Отношение температуры к глубине будет переменным, в зависимости от геотермического градиента в конкретной области.

    Некоторые из глинисто-минеральных преобразований, которые могут происходить в отложениях по мере того, как они все больше погружаются под другие отложения, показаны на рис. 10.5.5. Здесь предполагается, что отложения уже включают некоторые глинистые минералы, особенно низкотемпературные глины, смектит и каолин, образовавшиеся во время выветривания в районе источника отложений. Начиная примерно со 100°С, смектит может сначала превратиться в минерал со смешанными или чередующимися слоями смектита и иллита.Глины со смешанным слоем могут быть преобразованы в хлорит и иллит при температуре около 150 ° C, а иллит может превратиться в мусковит при температуре более 200 ° C. Любой каолин, изначально присутствующий в осадке в виде каолинита или галлуазита, может сначала преобразоваться при более высокой температуре. полиморфы (дикит или накрит), а затем в иллит и, в конечном итоге, либо в хлорит, либо в мусковит.

    Гидротермальные изменения происходят там, где горячая вода циркулирует на глубине от сотен до тысяч метров в земной коре. Это обычно связано с системами конвекции, создаваемыми магматическим теплом, и, как описано в главе 8, это процесс, который обычно связан с рудообразованием.Глинистые изменения хорошо известны вокруг порфировых, эпитермальных, вулканогенных массивных сульфидных и некоторых урановых месторождений. В этих средах химический состав воды может быть чрезвычайно изменчивым, а температура может колебаться до сотен градусов, поэтому может образовываться очень широкий спектр глинистых минералов и других гидротермальных минералов. Подробности выходят за рамки этой книги, но их можно найти в работах, связанных с месторождениями полезных ископаемых.

    Гидротермальное преобразование глинистых минералов также происходит в вулканических районах, поскольку источник тепла может стимулировать конвекцию, а также ускоряет скорость реакции.Это видно в районе горы Мигер в прибрежной полосе Британской Колумбии (рис. 10.5.6). Некоторые цвета горных пород являются продуктом изменения глины. На фотографии виден шрам от оползня 2010 года и каменной лавины, которые произошли отчасти из-за того, что вулканическая порода была ослаблена гидротермальным изменением глины.

    Рисунок 10.5.6 Пик Пилон (2481 м, слева, за облаками) и гора Мигер (2650 м, в центре справа). Голый участок земли справа от горы Мигер является источником крупнейшего в истории Канады обвала склона — камнепада 2010 года и каменной лавины.

    Один из наиболее важных участков глинистых изменений находится на расходящихся океанических границах, где наблюдается вулканическое тепло, приводящее к конвективной циркуляции воды. Породы океанической коры включают базальт, габбро и даже ультраосновные породы на большей глубине, поэтому они богаты пироксеном и оливином, и эти минералы легко превращаются в такие минералы, как хлорит и серпентин, при температурах в несколько сотен градусов. Пример этого процесса выглядит следующим образом:

    2 мг 2 SIO 4 + 3H 2 O → MG 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + MG (OH) 2

    (оливин + вода -> серпентин + брусит (не глинистый минерал)

    Полученный камень может выглядеть так, как показано на рисунке 10.5.7. Пироксен и оливин океанической коры также могут превращаться в смектит (при низких температурах), в тальк и хлорит. Таким образом была изменена значительная часть океанической коры, и, поскольку океаническая кора составляет около 70% земной коры, это, вероятно, крупнейшее хранилище глинистых минералов на планете. Это важно с точки зрения земных систем, потому что, когда океаническая кора в конечном итоге погружается, глинистые минералы нагреваются и превращаются (путем метаморфизма) обратно в неводные силикатные минералы, а вода высвобождается. Эта вода способствует частичному таянию над зоной субдукции и, следовательно, образованию сложных вулканов вдоль границ субдукции.

    Рисунок 10.5.7  Порода, содержащая змеевик, из античного карьера Вермонт-Верде, Вермонт

    Некоторые глинистые минералы перечислены ниже. Укажите среду (например, выветривание, диагенез, гидротермальные изменения), в которой он, вероятно, образовался, и возможный минерал-предшественник.

    Таблица 10.5.3 Глинистые минералы и среда образования с возможным прекурсором (испытание)
    Минерал Вероятная среда образования и возможный прекурсор
    Галлуазит
    Глина смешанная
    Серпантин
    Иллит
    Диккит

     

    Стоит понимать некоторые свойства глинистых минералов, поскольку они имеют важное значение для многих аспектов геологии окружающей среды. Они играют роль в самых разных процессах, от химии почвы до причин и последствий землетрясений и проницаемости горных пород. Вот некоторые из их важных свойств:

    Они мягкие и слабые, в первую очередь из-за слабых связей между листами и, как следствие, склонности листов скользить друг относительно друга под нагрузкой. Тальк занимает первое место по шкале Мооса, и большинство других глинистых минералов такие же мягкие. Слабость глинистых минералов имеет значение для обрушения склонов (как отмечалось выше), потому что глиносодержащие породы также имеют тенденцию быть слабыми, а также для землетрясений, потому что граница плиты с богатыми глиной породами, скорее всего, будет плавно скользить и, следовательно, с меньшей вероятностью прилипать и вызывать сильные землетрясения.

    Большинство глин пластичны во влажном состоянии, в том числе из-за слабых связей между слоями, и поэтому им легко придавать форму, полезную для художественных, бытовых, промышленных и научных целей.

    Глинистые минералы представляют собой кристаллы, как и другие минералы, но обычно они формируются только в виде очень маленьких кристаллов, поэтому отложения глины почти всегда мелкозернистые. Хотя тело глины имеет значительную пористость, поры чрезвычайно малы, и большая часть воды в них находится достаточно близко к границе зерен, чтобы плотно удерживаться за счет поверхностного натяжения, что делает глиняные отложения значительно непроницаемыми.Это имеет значение для стока подземных вод (глава 11) и удаления отходов (глава 13).

    Тетраэдры и октаэдры, из которых состоят глинистые минералы, имеют снаружи отрицательно заряженные ионы (анионы) (либо O 2-, либо OH ), что делает поверхности отдельных слоев отрицательно заряженными и, следовательно, привлекательными для положительно заряженных ионов. (катионы) в растворе. Большинство металлов существуют в виде катионов, а многие органические загрязнители имеют положительный заряд, поэтому глинистые минералы являются эффективными поглотителями загрязнителей окружающей среды и могут использоваться в качестве барьеров для предотвращения распространения загрязнителей, а также в проектах по восстановлению окружающей среды. Разные глины обладают разной способностью поглощать катионы (известной как «емкость катионного обмена»), и некоторые из них перечислены в таблице 10.5. Смектит обладает гораздо более высокой емкостью катионного обмена, чем другие глины, потому что катионы могут попасть на участки между молекулярными слоями внутри кристалла, а не только на внешние поверхности кристаллов.

    Таблица 10.5.4 Площадь поверхности и емкость катионного обмена некоторых глинистых минералов
    *Мэкв/г – миллиэквиваленты на грамм или миллимоли.Например, 10 мэкв/г меди = 0,29 г меди на г глины
    Эффективная площадь поверхности в м2/г Емкость катионного обмена
    Минерал Промежуточный слой Внешний Мэкв/г*
    Каолин 0 15 от 1 до 10
    Хлорит 0 15 <10
    Иллит 5 15 от 10 до 40
    Смектит 750 50 от 80 до 150

    Смектитовые глины имеют структуру 2:1, аналогичную структуре иллита (Рисунок 10. 4.3), но межслоевые катионы обычно представляют собой натрий, кальций или магний (вместо калия). Это означает, что слои немного дальше друг от друга, чем в иллите, и по этой причине смектиты обладают уникальной способностью поглощать молекулы воды в межслоевых участках. Это особенно верно для смектитов натрия, которые могут поглощать до 18 слоев воды между листами и, таким образом, будут резко расширяться или набухать при намокании. На рис. 10.5.8 показано некоторое набухание глины. Глина присутствует во впадине и была влажной.При высыхании он давал типичную усадку в виде грязевых трещин. Набухающие глины имеют ряд важных промышленных и бытовых применений, но они также имеют серьезные геологические последствия. Набухший влажный смектит даже слабее, чем сухой, поэтому может значительно ослабить склоны, а тела набухшей глины могут деформировать окружающие их материалы, что также может способствовать обрушению склона или проблемам со строительством или основанием дороги.

    Рисунок 10. 5.8 Смектитсодержащая глина в вулканическом районе Крафла, Исландия.При высыхании глина сжималась, а уменьшение объема компенсировалось растрескиванием. Вермикулит

    также слегка набухает во влажном состоянии, но, в отличие от других глин, значительно расширяется при нагревании (рис. 10.5.9). При нагревании до 500-800°C вода, находящаяся между слоями, закипает и раздвигает слои, резко увеличивая объем. Расширенный вермикулит имеет множество применений, в том числе в качестве среды для выращивания, изоляции, тормозных накладок и огнеупорных панелей.

    Рисунок 10.5.9 Вспученный вермикулит

    Глинистые минералы повсюду. Осмотрите свой район или регион, чтобы увидеть, можете ли вы найти что-нибудь. Вероятными местами могут быть: выветриваемый выход скалы, скала, подвергшаяся гидротермальным изменениям, мелкозернистая осадочная порода (например, аргиллит), высохшая лужа, край болота или пруда или небольшой залив. Если вы не можете найти место, похожее на предложенное, подумайте, где может быть глина, которую вы не видите, например, посреди озера или в океане.

    Вы также можете найти глину дома. Поищите, например, в аптечке или среди предметов искусства и ремесел.

    И тогда в вашем доме наверняка найдутся глиняные вещи (или глиняные, а уже не глиняные).

    Хотя большинство из следующих моментов уже было сделано ранее в этой главе или в других главах, стоит рассмотреть некоторые ключевые последствия, которые глинистые минералы имеют для систем Земли:

    • Глинистые минералы, возможно, сыграли роль в начальной эволюции жизни из органических химических веществ, потому что регулярная структура глин могла служить шаблоном для сборки органических молекул,
    • Преобразование силикатных минералов в глину приводит к поглощению атмосферного CO 2 и поэтому имеет последствия для климата,
    • Глинистые минералы накапливают микроэлементы, которые впоследствии становятся доступными для растений и микроорганизмов,
    • Глинистые минералы накапливают микроэлементы, которые со временем могут концентрироваться в месторождениях полезных ископаемых,
    • Глинистые минералы могут снижать прочность горных пород и тем самым способствовать эрозии и обрушению откосов,
    • Глинистые минералы, взвешенные в воде или в виде облаков пыли, могут быть транспортными средствами для переноса микроэлементов и основных элементов с суши в океан (см. рисунок 10.5.10) и
    • Глинистые минералы являются средством переноса воды из субдуктивной океанической коры в мантию, что приводит к образованию магмы (через плавление флюса) и вулканизму.
    Рисунок 10.5.10 Облако пыли из пустыни Сахара простирается в Атлантику и направляется в сторону Европы, февраль 2021 г.

    Атрибуция СМИ

    • Рисунок 10.5.1 Стивен Эрл, CC BY 4.0
    • Рисунок 10.5.2 Стивен Эрл, CC BY 4.0
    • Рисунок 10.5.3 Стивен Эрл, CC BY 4.0
    • Рисунок 10.5.4 Пластины глинистого минерального каолина из Центра электронной микроскопии и анализа в наномасштабе ACEMAC, Абердинский университет, GSoil, CC BY 3.0, https://www.abdn.ac.uk/business-info/facilities -and-expertise/acemac-nano-scale-electron-microoscopy-and-analysis-facility-846.php#panel861
    • Рисунок 10.5.5 Стивен Эрл, CC BY 4. 0, после рисунка 7.13. У Протеро Д. и Шваба Ф.(2004). Осадочная геология: введение в осадочные породы и стратиграфию (2-е изд.). Фримен и Ко
    • Рисунок 10.5.6 Фото Исаака Эрла, CC BY 4.0
    • Рисунок 10.5.7 Серпентинит Джеймса Сент-Джона, CC BY 2.0, через Flickr, https://www.flickr.com/photos/jsjgeology/16940796272
    • Рисунок 10.5.8 Фото Стивена Эрла, CC BY 4.0
    • Рисунок 10.5.9 Вермикулит от KENPEI, 2008, CC BY-SA 2.1 JP, через Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vermiculite1.jpg
    • Рисунок 10.5.10 Африканская пыль от НАСА, общественное достояние, https://eoimages.gsfc.nasa.gov/images/imagerecords/147000/147952/africadust_virs_202149_lrg.jpg

    Информация Сланец – как он образуется?

    (Щелкните изображение, чтобы увеличить)
    Образец бурового шлама сланца при бурении нефтяной скважины в Луизиане. Зерно песка = 2 мм. в диам.

    Наименование

    Сланец — это мелкозернистая осадочная порода, образованная в результате сжатия ила. Этот тип породы состоит в основном из кварца и минералов, содержащихся в глине. Сланцы легко разбиваются на тонкие, параллельные слои. Сланец измельчают для использования в производстве кирпича и цемента.

    Осадочная порода — произносится как сехд ух MEHN tuhr ee, представляет собой горную породу, образовавшуюся, когда минеральное вещество или остатки растений и животных оседают из воды или, реже, из воздуха или льда.Осадочная порода покрывает примерно три четверти площади земной суши и большую часть дна океана. В некоторых местах, например, в устье реки Миссисипи, осадочные породы имеют высоту более 40 000 футов (12 000 метров). толстый. По оценкам геологов, осадочная порода формировалась не менее 3,5 миллиарда лет. Осадочная порода является одним из трех основных видов горных пород. Остальные — магматические породы (гранит). и метаморфическая порода (мрамор).

    Существует много типов осадочных пород, и они имеют множество применений.Самой распространенной осадочной породой является сланец. Он сделан из спрессованного ила, т. е. смеси глины и ила (мелкие частицы минерального вещества). Сланец используется в производстве кирпича. Известняк, еще одна распространенная осадочная порода, состоит в основном из минерального кальцита. Известняк используют для строительства, изготовления мела и для различных других целей. Цемент состоит из известняка с небольшим количеством примеси сланца. Песчаник, состоящий из песка, и конгломерат, состоящий из частиц песка или гравия, также обычно используются для строительство.Частицы песка или гравия в песчанике и конгломерате удерживаются вместе минеральным цементом. Уголь, который полностью состоит из прессованных растительных остатков, является основным источником топлива.

    Известковый сланец, покрытый известняком, плато Камберленд, Теннесси.

    Большинство осадочных пород начинают формироваться, когда зерна глины, ила или песка оседают в долинах рек или на дне озер и океанов. Год за годом эти минералы накапливаются и образуют широкие, плоские слои, называемые слоями или слоями.Слои, которые отличаются друг от друга по составу или текстуре, отличают осадочные от большинства магматических и метаморфических пород. Спустя тысячи лет, пласты мелкого ила и глины вдавливаются в плотные пласты горных пород под весом других слоев над ними. Вода, медленно просачивающаяся сквозь слои крупного песка и гравия, отлагает минеральные вещества. цемент вокруг этих частиц, цементируя слои вместе, чтобы сформировать скалу. Там, где земная кора деформирована или подверглась эрозии, могут обнажаться большие площади погребенных осадочных пород.

    Выветривание сланца на дороге в юго-восточном Кентукки

    Окаменелости

    Большинство окаменелостей находится в осадочных породах. Окаменелости образовались, когда отложения покрыли мертвые растения и животных. По мере того, как отложения превращались в скалы, сохранялись либо остатки, либо очертания растений и животных. Некоторый известняк полностью состоит из ископаемых раковин.

    Сланец под воздействием тепла и давления превращается в твердую делящуюся метаморфическую породу, известную как сланец, который часто используется в строительстве.

    Ресурсы

  • «сланец». Научно-технический словарь Чемберса . (1999). Чемберс Харрап Паблишерс Лтд.
  • Горные породы: материалы литосферы — Краткое содержание. Проверено 31 июля 2007 г.

  • Каталожные номера
    Всемирная книжная энциклопедия
    Автор: Мария Луиза Кроуфорд, доктор философии, профессор геологии, Колледж Брин-Мор.

    Камни и минералы: повседневное использование

     

    Гипс, мел и сланец

    Гипс повсеместно присутствует в нашей жизни как основа для гипсокартона. Он содержит воду в своей минеральной структуре, которую теряет при нагревании, обеспечивая начальную линию защиты от пожаров в здании.

    Во времена, когда еще не было досок для сухого стирания, все образование опиралось на доски для мела, сделанные из сланца, который представляет собой глину, сваренную под воздействием тепла и давления глубоко в земле. Мел — это известняк, состоящий из скелетов миллионов микробов, которые когда-то жили на дне моря, так что это действительно ископаемое.

     

    Глинистый аргиллит

    Керамика, от простых горшков для растений до экстравагантного фарфора, изготавливается из глиняного аргиллита.Это просто камень, который образуется из уплотнения грязи. Если он похоронен достаточно глубоко, он становится сланцем.

     

    Гранит, соль, кварц и мрамор

    Гранитные и мраморные столешницы изготовлены из камня. Гранит образуется, когда магма остывает в земле и никогда не извергается из вулкана. Чем медленнее он охлаждается, тем крупнее образуются минеральные зерна. Мрамор образуется из известняка, который подвергается тепловой обработке и давлению в земле.

    Соль — это минерал, образованный из элементов натрия и хлора, каждый из которых сам по себе смертелен. Вместе они составляют необходимое питательное вещество. Большая часть соли образуется при испарении морской воды. Сегодня морская соль производится путем испарения морской воды, тогда как обычную соль добывают из древних месторождений, образовавшихся в результате испарения морской воды в теплые периоды прошлого.

    Стекло образуется при плавлении кварца, основного минерала, содержащегося в песке. Песок — это все, что остается после того, как гранит измельчается ручьями, реками и действием океанских волн.Как минерал кварц, кремнезем очень твердый, поэтому он остается неповрежденным в песке, даже если все другие минералы из гранита разрушаются. Когда он расплавляется в стекло, он теряет свою минеральную прочность, но становится прозрачнее и может формироваться в расплавленном состоянии.

     

    Сера и кремень

    Сера встречается в природе как элемент и является неотъемлемой частью пороха, который создает взрывной потенциал в фейерверках и когда-то использовался в качестве топлива для пуль.Сера также является неотъемлемой частью спичек, одного из самых надежных способов разжечь огонь. Огонь также можно разжечь с помощью кремня и стали, как показано здесь. Кремень — это форма кварца, образующаяся в виде конкреций в известняках.

     

      

    Гранат и тальк

    Гранат

    — это драгоценный камень, состоящий из металлов (кальций, магний, железо, алюминий и/или хром), связанных с кремнеземом. Он имеет относительно высокую твердость, тверже кварцевого песка, поэтому мелкие зерна используются в качестве абразива как для пескоструйной обработки, так и в наждачной бумаге.

    Напротив, тальк, используемый в детской присыпке, является очень мягким минералом. Он состоит из магния и кремнезема, связанных с водой, поэтому в нем есть некоторые из тех же элементов, что и в гранате, но расположение его минеральной структуры делает его очень слабым — отсюда и его мягкость. Мыльный камень состоит в основном из талька.

    Пемза и обсидиан

    Горные породы на этом шельфе образовались в результате извержений вулканов. Обсидиан образуется, когда лава очень быстро остывает, образуя натуральное стекло.Его можно сломать, чтобы получить чрезвычайно твердые острые края, которые многие культуры использовали для снарядов и ножей. Даже сегодня некоторые хирургические скальпели изготавливаются из обсидиана, как видно в правом нижнем углу изображения.

    Пемза также образуется при быстром охлаждении лавы. При этом лава остывает за счет выхода растворенных газов, создавая в ее структуре большое количество застывших пузырьков. Представьте, что вы замораживаете взболтанную колу, пока она пенится из бутылки. Пемза используется в качестве абразива, что проиллюстрировано здесь предварительно выцветшими джинсами, выветрившимися в результате натирания пемзой, и мылом марки Lava, которое включает пемзу в качестве чистящего средства для очистки очень грязных рук.

    Медь и цинк

    Медь используется в производстве электрических проводов, медных труб для воды, медной посуды и в компьютере, который вы используете для просмотра этой веб-галереи. Медь имеет низкое сопротивление электрическому заряду и относительно распространена по сравнению с ее сестрами-элементариями, золотом и серебром, поэтому она используется для проводки. Его можно найти как в элементарном состоянии, так и в виде руды, в которой медь связана с другими элементами.

    Сообщалось, что цинк полезен для сокращения продолжительности простуды, поэтому его часто включают в безрецептурные средства от простуды. Не было никаких убедительных результатов, подтверждающих это использование, но цинк является важным элементом, поэтому прием его в качестве добавки в разумных дозах не может иметь никаких побочных эффектов. Цинк часто встречается в природе в сфалерите, минерале, включающем серу и железо. Цинк также используется для цинкования, потому что он относительно инертен по сравнению со сталью, поэтому может предотвратить ржавление при использовании в качестве покрытия.

    Железо и алюминий

    Тяжело не сталкиваться с железом и алюминием в повседневной жизни. Железные руды обычно представляют собой соединения железа и кислорода, также известные как ржавчина. Большая часть этих руд образовалась, когда первые фотосинтезирующие микробы начали перекачивать кислород в земные океаны. В некотором смысле железные руды — это ископаемые, поэтому все железо и сталь, которые мы используем, сделаны из ископаемых. Железо обычно используется в различных соединениях с углеродом и кремнием. Различные соотношения других элементов определяют его физические свойства, которые различаются между чугуном, как в сковороде, и сталью, как в многоразовой кофейной чашке.

    Алюминий встречается в природе в виде боксита, состоящего из алюминия, связанного с водой. Раньше очистка бокситов была дорогой и медленной, поэтому алюминий был редким и ценным металлом в 18 и 19 веках. Вот почему вершина монумента Вашингтона была покрыта алюминием — это было все равно, что покрыть его серебром! С конца 1880-х годов алюминиевая руда очищалась с помощью электричества, и она стала дешевой и доступной.Бенджамин Франклин подумал бы, что мы все живем как короли, если бы он знал, что мы небрежно пьем из алюминиевых банок и используем алюминиевую фольгу, чтобы сохранить остатки.

    Серебро и золото

    Эта полка украшена серебром и золотом, родственными элементам меди. В периодической таблице они все находятся в одном столбце, и это отражает схожую структуру их атомов, которая придает им схожие химические свойства. Все они являются хорошими проводниками как тепла, так и электричества.Золото и серебро на самом деле являются лучшими проводниками, чем медь, поэтому они используются в высокотехнологичных электронных устройствах, таких как сотовые телефоны и некоторое аудиооборудование. Они также встречаются реже, чем медь, поэтому золотые и серебряные украшения более ценны и почему они чаще используются для украшения, чем из-за их электрических свойств. Золото чаще всего встречается в природе в виде чистого элемента, а вот серебро часто встречается как в чистом виде, так и в рудах.

    Ртуть и свинец

    На этой полке есть ртуть и свинец, два важных плотных металла.Ртуть — единственный металл, находящийся в жидком состоянии при комнатной температуре, поэтому она так долго использовалась в термометрах. Поскольку металл расширяется и сжимается в ответ на температуру, он перемещается вверх и вниз по тонкой трубке, позволяя считывать температуру. Элементарная ртуть ядовита и вызывает проблемы с психикой и координацией, поэтому люди отказались от ртутных термометров и других повседневных предметов. Ртуть не встречается в чистом виде в природе. Его добывают из ртутных руд, таких как киноварь (также называемая киноварью).Киноварь состоит из ртути и серы и с древних времен использовалась в качестве красного пигмента.

    Свинец — очень плотный, очень мягкий металл с низкой температурой плавления, что позволяет легко формовать его. Его плотность и легкость формования сделали его наиболее распространенным металлом для пуль с момента появления огнестрельного оружия. Он также использовался для рыболовных весов, как показано здесь. Его плотность настолько велика, что его используют в качестве радиационного экрана. Чаще всего мы видим его в кабинетах стоматологов в свинцовом фартуке, который мы надеваем, чтобы защитить себя от рентгеновских лучей, но он также используется для защиты ядерных реакторов, потому что он может улавливать любое рассеянное излучение до того, как оно попадет в окружающую среду. Свинец, как и ртуть, ядовит, поэтому он начинает выпадать из повседневного употребления. Сегодня его чаще всего используют в свинцово-кислотных аккумуляторах автомобилей. Свинец встречается в природе чаще всего в виде галенита, соединения с серой.

    Известняк, песок и гравий

    Бетон, составляющий большую часть городского ландшафта, на самом деле представляет собой искусственную реконструкцию природного горного конгломерата. Чтобы сделать бетон, мы смешиваем песок и гравий с цементом.Цемент создается путем нагревания молотого известняка с другими минералами. При достаточной температуре известняк выделяет углекислый газ и превращается в негашеную известь, основной ингредиент цемента. Когда негашеная известь в цементе реагирует с водой, она образует стабильный кристалл: это то, что происходит, когда бетон «высыхает». В процессе изготовления цемента из известняка выделяется углекислый газ, следовательно, цементная промышленность уступает только производству электроэнергии по выбросу углекислого газа в атмосферу.

    Масло

    Когда мы описываем нефть и уголь как ископаемое топливо, мы имеем в виду это: они производятся путем приготовления разложившегося растительного и животного вещества глубоко в земной коре в течение многих миллионов лет.Ископаемое топливо — это форма солнечной энергии: это энергия солнца, пойманная растениями миллионы лет назад. Нефть образуется в горючих сланцах, но когда она становится жидкой, она имеет тенденцию подниматься вверх, пока не окажется в ловушке в пористой породе-коллекторе, как показано здесь. При бурении резервуаров нефть высвобождается для использования человеком. Поиск нефти — сложная задача, сочетающая науку геологии с искусством воображения, где нефть будет течь в земной коре.

    Уголь и графит

    Уголь — это просто остатки древесных растений, которые погибли в болотистых условиях и были переварены в твердую массу.Большое количество древесины накопилось на Земле в каменноугольный период, от 359 до 299 миллионов лет назад, потому что растения развили древесину, и никакие организмы на Земле не развили способность переваривать древесину в течение 50-60 миллионов лет! Представьте себе мир, в котором стволы деревьев никогда не разлагаются, потому что нет микробов, способных их разрушить. Это каменноугольный мир, который оставил нам в наследство уголь.

    Графит — это элементарный углерод, как и алмаз. Разница в том, что алмаз образуется при чрезвычайно высоком давлении, из-за которого атомы углерода выстраиваются в ряд в прочном минерале.Графит образуется при гораздо более низком давлении и имеет минеральную структуру, которая делает его скользким и легко ломается. Мы используем его для «грифа» в карандашах, потому что он делает хороший, но стираемый след. Мы также используем его в качестве порошка для смазки.

    И уголь, и графит состоят в основном из углерода.

    Нефтепродукты

    Здесь мы видим некоторые из многих продуктов, сделанных из нефти или сырой нефти. Масло используется в качестве машинной смазки, как и масло 10W-40.Вся резина и пластик здесь сделаны из нефти, включая газовый баллончик. Газовый баллон также представляет собой бензин, вездесущее топливо, которое перерабатывается из сырой нефти.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.