Московський державний університет
Кафедра геології
Курсова робота на тему
«Глинисті осадові гірські породи».
р. Москва 2010р.
Зміст
1. Введення
2. Умова освіти
3. Класифікація
4. Хімічний склад
5. Структури і текстури глинистих гірських порід
6. Загальні властивості
7. Фізичні властивості
8. Мінеральний склад
9. Основні представники гірської породи
10.Список використовуваної літератури
1. Введення
Глинисті породи складені більш ніж на 50% частками дрібніше 0,01 мм, причому не менше 25% з лихий мають розміри менше 0,001 мм. Основна маса цих часток - глинисті мінерали. В якості домішки в глинах зазвичай присутній різний матеріал уламкового та хімічного походження.
Власне глини складаються з найтонших лускатих кристалів мінералів, що утворюються при вивітрюванні польових шпатів і інших руйнуються мінералів. Ці породи істотно відрізняються за складом і властивостями від більш крупнозернистих опадів. Крім глинистих мінералів у глинах як акцесорних компонентів в різних кількостях зазвичай присутні хемогенние освіти (сидерит, кальцит), органічні речовини та різноманітні колоїди. Очевидно, що в міру збільшення кількості негліністих мінералів зростає їх роль у визначенні властивостей глин.
Глини використовуються у виробництві кераміки, паперу, гуми, каталізаторів та ін Глини дуже важливі для багатьох галузей діяльності людини, наприклад для сільського господарства та інженерної справи. Для кожної області застосування глин існують специфічні вимоги до різного поєднанню властивостей.
2. Умова освіти
Умови освіти. Виділяють дві генетичні групи глин: елювіальні і водно-осадові глини.
Елювіальні (залишкові) глини є продуктами хімічного розкладання материнських порід, залягають на місці їх утворення в корах вивітрювання. Для елювіальних глин характерна плащеобразная, карманообразіая або гніздо-образна форма залягання з поступовими переходами вниз по розрізу в незмінені материнські породи. Відмітною ознакою елювіальних глин є відсутність ясної шаруватості, реліктові структури, які відображають будову материнської породи, наявність неразложившихся при вивітрюванні більш стійких мінералів і т. п. Мінеральний склад аналізованих відкладень залежить від характеру вихідної породи і від обстановки накопичення глинистої речовини. При хімічному розкладанні кислих магматичних порід в умовах вологого жаркого клімату утворюються каолінові глини, у корі вивітрювання основних порід у зоні сухого клімату виникають глини монтмориллонитовій складу.
Водно-осадові глини користуються найбільшим поширенням. Переважна кількість глинистих мінералів, що утворилися в результаті розкладання первинних алюмосилікатів, виноситься з місця руйнування материнських порід текучими водами у вигляді суспензій, колоїдних розчинів або механічних суспензій і осідає в різних водних басейнах - морях, озерах та річках. На відміну від піщаного і алевритових матеріалу осадження глинистих частинок може відбуватися лише в порівняно спокійній водному середовищі, там, де відсутні або ослаблені течії. Велике значення при цьому мають процеси коагуляції суспензій і колоїдний розчин.
Найбільш сприятливі умови для відкладення глинистого матеріалу створюються в морських басейнах. Морські глини утворюють потужні товщі або окремі шари серед інших порід. Вони відрізняються від елювіальних глин чітко висловленої шаруватість, нерідко наявністю морських фауністичних залишків і зазвичай меншої однорідністю свого складу. Глини прибережної частини шельфу залягають у вигляді пластів або лінз. Мінеральний склад характеризується переважанням гідрослюд, іноді присутній каолініт. Породи ці зазвичай містять значну домішку піщано-алевритових матеріалу. Відкрита частина шельфу і пелагічна частину морського басейну характеризуються великими потужностями глинистих відкладень і широким майданним їх розвитком. Серед глинистих мінералів переважають гідрослюди і монтморилоніт. Олігоміктовие монтмориллонитовій глини морського походження зазвичай є продуктами підводного перетворення вулканічного попелу, про що свідчать їхні реліктові Попільні структури.
У озерних та озерно-болотних прісноводних водоймах гумідної областей формуються каолінові або гідрослюдисті глини. Вступник у водойму каолініт зберігається завдяки кислої реакції прісних вод, збагачених гумусовими сполуками. У засолоненних лагунах і озерах аридних областей формуються гідрослюдисті, монтмориллонитовій, а також палигорськіт-сепіолітовие глини, що асоціюють з доломітами, гіпсами та соляними породами. Озерні глини відрізняються добре розвиненою паралельної шаруватість.
Глини річкових долин, а також пролювіальниє і делювіальні глинисті відклади характеризуються лннзовідним заляганням, поганий сортуванням, швидкою зміною гранулометричного складу по вертикалі і горизонталі. Переважають алевро-і псаммопелітовие структури. Мінеральний склад аналізованих глин залежить від характеру вивітрювання і кліматичних умов, що панували на континенті. Найбільш поширеними є каолініт-гідрослюдисті і монтморилоніт-гідрослюдисті асоціації.
Льодовикові глини характеризуються поганою гранулометричний сортуванням, присутністю валунів, жорстви, гравію. Текстура безладна. Серед глинистих мінералів переважають гідрослюди.
3. Класифікація
Глинисті породи класифікуються за фізичними властивостями і мінеральному складу.
За першою ознакою у складі глинистих порід виділяють власне глини і аргіліти. Характерною особливістю глин є їх здатність розмокати у воді і ставати пластичними, т. з. зберігати у вологому стані додану їм форму. Найбільш типові властивості пластичних глин - їх висока загальна і досить низька ефективна пористість, відсутність проникності, висока електрохімічна активність, середні значення питомої електричного опору, магнітної сприйнятливості, радіоактивності, механічної міцності.
Аргіліти у воді не розмокають. Его тверді каменеподібні породи, які утворилися в результаті ущільнення глини, зменшення її мікропористості, дегідратації колоїдів, перекристалізації глинистих мінералів і ряду інших епігенетичних процесів, що протікають під впливом гравітаційного навантаження або тектонічних тисків. Аргіліти є першою стадією зміни глин на шляху їх перетворення в глинисті сланці. Аргіліти широко поширені в геосинклінальних областях, у той час як на платформах вони зустрічаються лише на дуже великих глибинах.
До аргілітами можна також віднести порівняно рідкісні каолінові сухарні глини, утворення яких пов'язують зі старінням і кристалізацією випали у водоймі гелів А 2 Оз і Si О 2.
Аргіліти, містять домішку пірокластичного матеріалу (від 10 до 50%), отримали назву туфоаргіллітов.
Глинисті породи характеризуються складним мінеральним складом. Крім глинистих мінералів вони можуть містити уламкові зерна кварцу, польових шпатів, слюд, а також гідроксиди заліза, карбонати, сульфати та інші аутогенні мінерали. Наявність уламкової домішки істотно впливає на ступінь пластичності глини.
За основу мінералогічної класифікації глинистих порід приймається складу глинистих мінералів. За цією ознакою розглядаються породи поділяються на олігоміктовие та полі-міктовие.
Олігоміктовие глини характеризуються переважанням якого-небудь одного глинистого мінералу. Найбільш поширеними глинистими породами олігоміктового складу є гідрослюдисті, каолінові і монтмориллонитовій глини.
Гідрослюдисті глини пофарбовані у жовтувато-зелені, сірі, коричневі або бурі тони. Особливістю їх мінерального складу є значний вміст уламкової домішки. Характерно землисте складання; текстура безладна або шарувата. Гідрослюдисті глини малопластична.
Гідрослюди складені переважно аргіліти, що представляють собою тверду міцну породу, часто з жирним блиском і раковістим зламом. Іноді в аргілітів проявляється сланцеватость, яка сприяє розчленування породи на гострокутні плитки.
Різновидом гідрослюдисті глин є породи, складені глауконіту. Глауконітового глини зазвичай зеленого кольору, але іноді через рясної домішки органічної речовини майже чорні.
Каолінові глини складені мінералом каолінітом. Зазвичай ці глини пофарбовані у світлі тони, жирні на дотик, малопластична, вогнетривкі. Своєрідним різновидом каолінів є сухарні глини, що зустрічаються в підошві вугільних пластів. Вони не розмокають у воді, відрізняються значною фортецею і крихкістю, часто мають характерну брекчієвидною будову.
Монтмориллонитовій глини білого, світло-сірого або жовтувато-зеленого кольору, жирні на дотик, іноді мають сосковідний вигляд. Є два різновиди монтмориллонитовій глин - бентоніти і флорідіни. Для бентонітів характерно набухання-здатність збільшуватися в обсязі при поглинанні води. Об'єм зразка бентонітової глини при насиченні її водою збільшується в 40 разів, гідрослюдистої глини - в 9 разів, каолінової не більше ніж в 3 рази. На бентонітових глинах не розвивається рослинність, поверхня їх після дощу перетворюється на драглисту масу, яка при висиханні покривається тріщинами і розпадається на тверді гострокутні шматки. У зв'язку з набуханням присутність бентонітових глин зазвичай призводить до розвитку зсувних явищ. Флорідіновие глини мають високу адсорбційну здатність. Структури і текстури монтмориллонитовій глин різноманітні. Бентоніт, що утворилися за рахунок розкладу туфогенно порід, характеризуються реліктової попільна структурою.
Поліміктовимі глини містять два або кілька глинистих мінералів, причому жоден з них не є переважаючим. Макроскопічний вигляд подібних глин дуже різноманітний. Вони можуть бути пофарбовані в бурі, коричневі, сірі або зеленуваті тони. Поліміктовимі глини зазвичай містять значну кількість піщаної і алевритових домішки і різні аутогенні освіти - карбонати, сульфати, сульфіди, гідроксиди заліза і т. п.
4. Хімічний склад
Хімічний склад глин коливається в широких межах, і входять до складу глин оксиди по різному впливають на процес отримання кінцеві властивості кераміки.
У глинах найбільш характерних видів міститься (у% за масою): кремнезему - 46-85, глинозему - 10-35, оксиду заліза - 0,2-10, діоксиду титану - 0,2-1,5, оксидів лужних металів - 0 ,1-6, сірчистого ангідриду - 0-0,5, втрати при прожарюванні (п.п.п.) - 8-14.
Літологічні різновиди глин
Вміст компонентів,% (от-до/среднее) на суху речовину
SiO2
AI2O3
Fe2O3
TiO2
п.п.п.
Аргіллітіподобние
36,09-58,31 44,4
26,73-40,55 36,11
0,09-4,29 1,41
0,5-5,37 1,92
10,19-16,0 14,32
Аргіллітіподобние вуглисті
31,4-49,94 40,09
24,92-41,42 33,45
0,28-3,1 1,85
0,38-4,58 1,72
46,0-33,0 20,72
Пластичні
31,88-77,44 47,0
25,25-40,87 32,24
0,41-4,19 2,65
0,18-4,31 1,72
7,05-16,0 13,14
Пластичні вуглисті
32,99-64,62 40,0
25,29-39,06 30,27
0,28-3,39 2,26
0,79-4,31 1,59
16,0-35,0 22,79
Аргіллітіподобние пластичні і піщані
33,53-67,1 60,78
20,32-36,03 23,02
0,6-4,1 2,44
0,88-3,34 1,6
7,47-11,36 9,64
Домішки в глинах знаходяться у вигляді тонкодисперсних часток небудь включень і має суттєвий вплив як на формувальні властивості глин, так і на властивості готових виробів.
Кварцовий пісок, кількість якого може досягати в глинах за масою 60%, погіршує пластичність, сполучну здатність глин і підвищує трещинообразование на стадії охолодження в процесі випалу, що, у свою чергу, призводить до зниження міцності і морозостійкості готових виробів.
Оксид алюмінію (глинозем - А1 2 0 3) при підвищеному його кількість в глині призводить до збільшення температури випалу та інтервалу спікання. А вироби з низьким вмістом глінозма володіють невисокою міцністю.
Наявність залізистих домішок (оксидів і гідроксидів заліза, лімоніт, пірит, сидерит) надає обпалюваний виробам в залежності від їх кількості колір від светлокремового до червоно-бурого. Глини з підвищеним вмістом барвних оксидів заліза можуть слуюіть природними пігментами: до 25% гідроксиду заліза - жовта охра, до 40% оксиду заліза-червона охра, до 60% оксиду заліза - яркокрасной сурик і ін У певних кількостях залізисті сполуки підвищують кількість керамічних виробів , а також вказують на здатність глин до спучування.
Включення піриту і гіпсу є причиною появи на поверхні готових виробів зеленуватих вицвітів і виплавив.
Наявність сульфатів викликає після випалу поява на поверхні виробів висолів.
Карбонатні домішки (кальцит, доломіт) знижують вогнетривкість глин, скорочують інтервал спікання, підвищують пористість і знижують міцність готових виробів. Тонкодисперсні домішки карбонатних порід практично не впливає на якість стіновий кераміки, але дуже шкідливі для виробництва виробів з щільним черепком - підлогових плиток, каналізаційних труб, дорожнього цегли. Великі ж включення (більше 1 мм) переходять при випалюванні сирцю в вапно, яка гідратіруются, поглинаючи водяні пари з повітря або при зволоженні виробів у службі, різким збільшенням обсягу, що призводить до появи локальних здуття («дутиков») або повного руйнування виробів.
Оксид кальцію у вигляді СаС0 3 також знижує температуру плавлення, змінює забарвлення гартованих виробів, надаючи їм жовтий або рожевий колір, підвищує пористість, знижує міцність і морозостійкість виробів.
Оксиди лужних металів є сильними плавнями. Вони знижують температуру випалювання, підвищують щільність і пористість виробів, послаблюють фарбувальні властивості оксиду заліза.
Органічні домішки (п.п.п.) у вигляді залишків рослин і гумусових кислот забарвлюють вироби в темні тони, підвищують пластичність за рахунок великої кількості зв'язаної води і, отже повітряну осадку. Зі збільшенням їх змісту зростає пористість, тим самим знижуючи механічну міцність виробів. Вони корисні при отриманні стіновий кераміки, але небажані для виробництва покриття плиток, особливо бе-ложгущіхся.
Мінеральний склад глин відрізняється неоднорідністю, проте в ньому завжди переважають глинисті речовини. У складі глинистої сировини у вигляді домішок зустрічаються зерна кварцу, польових шпатів, слюди, оксиди та гідрооксиди заліза і марганцю, а також органічні речовини, рослинні та тваринні залишки. У глинистому речовині може міститися у великій кількості один або кілька мінералів. Виходячи з цього, глини підрозділяють на мономінеральні, коли глиниста речовина складається переважно з одного мінералу, та полімінеральні, коли глиниста речовина складається з кількох мінералів.
Глинисті мінерали являють собою водні алюмосилікати
(X А l 2 О 3 • y SiO 2 • z H 2 O),
де х, y, z мають різні значення.
До найважливіших глинистим мінералам відносяться: каолініт - А l 2 О 3 • 2 SiO 2 • 2Н 2 О, монтморилоніт - (Са, Mg) O • А l 2 О 3 • 4 - 5 SiO 2 • x Н 2 О, гідрослюди ( Ілліт) - К 2 О • MgO • 4А l 2 О 3 • 7 SiO 2 • 2Н 2 О та ін
Мономінеральні глини, що складаються переважно з каолініту або мінералів каолінітової групи, називають каоліном. Каолін відрізняється від інших глин високим вмістом глинозему А l 2 О 3, меншою пластичністю і має властивість надавати підвищену білизну обпаленої керамічному матеріалу.
5. Структури і текстури глинистих гірських порід
Структури і текстури глинистих порід
Під структурою глин увазі розподіл компонентів породи за гранулярному складу, форму частинок, їх просторове орієнтування по відношенню один до одного і сили зчеплення, що з'єднують їх разом.
Розрізняють структури в перерізі, перпендикулярному до нашаруванню, і структури в перерізі, паралельному нашаруванню.
Структури в перерізі, перпендикулярному до нашаруванню, поділяються на:
1) гемогенние, якщо нашарування або шаруватість не виражені;
2) орієнтовані, якщо шаруваті силікати мають виразну орієнтування, що виникла при осадконакоплении, діагенез і т.д.
3) шаруваті, якщо порода складається з чергуються слойкою;
4) циклічні, якщо в породі спостерігається ритмічне чергування, наприклад, в стрічкових глинах, в стрічкових мергелях і в цілому ряді інших опадів.
5) Мікролінзовідние, якщо циклічність настільки локалізована, що слойки здаються залягають незгодне навіть у масштабі зразка або шліфа.
Структури в перерізі, паралельному шаруватості, поділяються на:
1) кристалічні, якщо основна маса складена добре індивідуалізованими лусочками;
2) скритокрісталліческіе, якщо кристалічна будова помітно з працею по присутності слабко заломлюючих ділянок скритокрісталліческіе, або аморфні, якщо глиниста речовина здається ізотропним. Глиниста маса має кристалічну будову, а враження ізотропності обумовлено компенсацією, що виникає при накладенні один на одного дрібних кристалічних часток.
Серед ськритокрісталлічеських структур можна виділити наступні різновиди:
а) тріщинуваті, сітчасті, зумовлені орієнтованим розташуванням мінералів по стінках тріщин;
б) петельчастие і пухкі. Петельчатая структура характеризується спутанноволокністим складанням, що нагадує будову мікроскопічних волокон антігоріта; пластівчаста - присутністю округлих ділянок, облямованих більш високо двупреломляющих матеріалом (або шаруватими силікатами, або кристалами кальциту);
в) струйчатую, флюідальності, муарові, зумовлені різними оптичними ефектами.
Структури глинистих компонентів в цементі піщаних порід. Глиниста фракція порід представляє істотний інтерес навіть у тих випадках, коли присутня в породі у підпорядкованому кількості або у вигляді незначної домішки. Якщо глинисті мінерали залишаються незмінними серед мінливих основної маси породи, по них можна судити про ранні етапи еволюції породи. І навпаки, якщо перетворюються глинисті мінерали, а основна маса породи залишається незмінною, по них можна судити про недавні етапах еволюції породи.
Виникає проблема глинистих цементів, для яких ретельно розроблена класифікація структур глинистих цементів пісковиків. Вони поділені на мікроагрегатного, лускаті, плівкові, крустіфікаціонние, вермікулітоподобние, лепідобластовие, сноповідние. У пісках і пісковиках виникають новоутворення глинистих мінералів або слюідістих силікатів, складових істотну частину породи.
Шаруваті силікати беруть участь у формуванні оолітов і конкреційних структур. До цієї категорії близькі також залізні руди або породи з залозистими оолітами: вивчення еволюції шаруватих силікатів типу шамозітов і хлориту дозволяє відновити умови раннього і пізнього діагенезу цих порід.
Особливістю деяких глин є їх пеллетовая текстура. Пелети є невеликі, округлі агрегати глинистих мінералів і дрібного кварцу, розсіяні в матриксі, представленому тим же матеріалом. За розмірами пелети складають у діаметрі 0,1-1,3 мм, а в деяких випадках досягають декількох міліметрів (у довжину). Їх утворення приписують дії течії води.
У деяких глинистих породах осадового походження виявляються реліктові структури, успадковані від материнських порід, з яких вони утворилися. Прикладами є сапроліти, які походять від різних грубих вулканічних і метаморфічних порід. У цих породах досить добре збереглися «реліктів» первинних мінералів, тому можна простежити первісну гнейсових сланцеватость, порфіробласти.
Іншим прикладом реліктової структури є бентоніти і близькі до них опади, які утворюються in situ при перетворенні вулканічного попелу. Нереліктовие структури включають оолітові і пізолітовие форми, що виникають у деяких бокситових і діаспорових глинах. Відомі також псевдоморфние заміщення черепашкового матеріалу монтморилонітом і діагенетіческі перекристалізований структури, подібні «метакрісталлам» іллітовой слюди в тонкозернистій іллітовой основній масі. Більшість глинистих сланців, однак, не виявляє жодної з цих особливостей; вони або безструктурні, або шаруватих /
Тонкошарові сланці характеризуються орієнтованими пластинчастими слюдисті компонентами, паралельними площині нашарування, що добре видно під мікроскопом. Хоча окремі кристали розташовуються не строго паралельно до площини нашарування, шліфи, приготовані перпендикулярно до цієї площини, проявляють ефект одночасного згасання, як і у випадку якщо б шліф був зроблений з єдиного кристала. У пластинчастих мінералах світлові коливання повільніше і паралельні спайності, тому виявляється паралельне погасання - ефект агрегатного згасання.
Однак у деяких глинах і сланцях глинисті мінерали виявляють безладну орієнтування. Подібне явище може бути результатом аутигенна кристалізації на місці. В інших випадках подібне явище викликається порушенням первинної структури іллояднимі донними організмами.
Свіжовідкладеними мули мають надзвичайно високу водонасиченому і дуже велику пористість. Первісна пористість може становити 70-80%. Оскільки в середньому в глинистих сланцях пористість становить тільки 13%, то це означає, що первинні відкладення були сильно ущільнені і зневоднені. Той факт, зменшення пористості відбувається швидше за рахунок ущільнення, а не виконання пір (як у пісковиків), підтверджується поступовими змінами структури, які спрямовані на те, щоб орієнтувати глинисті платівки паралельно один до одного і площині нашарування.
6. Загальні властивості
Властивості глин цілком залежать від їх хімічного і мінерального складу, а також від величини складових їх часток. Вже одні ці. факти вказують нам на найважливіші властивості глин.
Найважливішими властивостями глин є:
1) здатність в суміші з водою утворювати тонкі «суспензії» (каламутні калюжі) і в'язке тісто;
2) здатність набухати у воді;
3) пластичність глиняного тіста, тобто здатність його приймати і зберігати будь-яку форму в сирому вигляді;
4) здатність зберігати цю форму і після "висихання зі зменшенням обсягу;
5) клейкість;
6) єднальна здатність;
7) водотривкість, тобто здатність після насичення певною кількістю води не пропускати через себе воду.
Глини можуть бути всіх кольорів - від білого до чорного. На Україну і в деяких інших районах біла глина служить матеріалом для побілки стін, печей і т. д. Коли хочуть пофарбувати стіни в кольорові тони, беруть жовті, червоні, зелені та інші глини. Таким чином, тут ми маємо справу з новою властивістю глини - з фарбувальною і покриває її здатністю.
7. Фізичні властивості.
Велика розмаїтість умов освіти і ступеня літіфікаціі глинистих порід зумовлює значний діапазон зміни їх властивостей. Серед фізичних властивостей найменш мінливі показники щільності глинистих порід. Вони варіюють від 2,50 до 2,85 г/см3. Домішка органічних речовин знижує щільність глин, так як для гумусу вона дорівнює 1,25-1,40 г/см3. У мінеральних монтмориллонитовій глин її величина також низька - до 2,25 г / см ³.
Значення пористості варіюють від 25-30 до 60%; переважна частина пір є відкритою, доступною для рідкої частини.
Найбільшою щільністю, як правило, мають давні глини, що залягають на значних глибинах і випробували сильне ущільнення. До цієї категорії відносяться велика частина палеозойських, мезозойських, деякі еоценових і палеогенові глини. Високу ущільненість, незалежно від віку, мають глинисті утворення гірничо-складчастих районів, такі, як Апшеронський глини Закавказзя, олігоценових глини Західного Кавказу. Серед континентальних четвертинних відкладень найбільшу твердість мають льодовикові глинисті залягання. Найменшими показниками ущільнення характеризуються четвертинні озерні, озерно-льодовикові, алювіальні і делювіальні глинисті утворення.
З щільністю і пористістю глинистих порід тісно пов'язана їх водопроникність. Велика частина глин і суглинків відноситься до слабкопроникним або практично водонепроникним породам. Значення коефіцієнта фільтрації для них змінюється від 10 -3 до 10 -5 м / добу. Це пояснюється наявністю у глин і суглинків ультракапіллярних пір, повністю зайнятих зв'язаною водою. Фільтрація через такі пори можлива тільки при перевищенні початкового градієнта.
Важливою особливістю глинистих порід є їх здатність вступати в обмінні реакції, що призводить до зміни їх складу, будови і властивостей. Обмінна здатність глин часто використовується в практичних цілях, наприклад у хімічній промисловості, а також при цілеспрямованому зміні їх властивостей, таких, як водопроникність, липкість і ін Глинисті породи завдяки особливостям гранулометричного і хіміко-мінерального складу виявляють чітко виражені фізико-хімічні властивості. Так, багато глинисті породи при їх зволоженні набухають, а при висушуванні дають усадку, що супроводжується зміною об'єму від кількох до 25-30%, а в деяких випадках і більше. Развиваемое при цьому тиск набухання може досягати 1,0-1,5 МПа. За певних умов глинисті породи мають липкості, величина якої може досягати 5-6 Н / см ².
Серед різних типів глин найбільш гідрофільними, а отже, і більш схильними до прояву названих властивостей є глини і важкі глини, що містять значну кількість тих, що набухають глинистих мінералів (монтморилоніту, смешаннослойних) та органічної речовини. Присутність солей, а також слабогідрофільних глинистих мінералів (типу каолініту) призводить до зниження показників цих властивостей. Найбільша обмінна здатність, пластичність, набухання, усадка, липкість у високопористих озерних глин, глин старичні фації алювію, багатих органікою, у багатьох озерно-льодовикових і елювіальних глин, а також у лагунних і морських глин, позбавлених солей. Найменш гідрофільні супіски та суглинки льодовикового і алювіально (заплавна фація) походження. Набухання, усадка і липкість глин крім дисперсності і хіміко-мінерального складу залежать від їх ступеня ущільнення і міцності структурних зв'язків. Найбільшим набуханням володіють високогідрофільние, помірно ущільнені глини з коагуляційних і перехідним типом структурних зв'язків. Такими є, наприклад морські відклади юри Руської платформи, деякі різниці сарматських глин Передкавказзя та ін
Слаболітіфіцірованние, високопористі і, навпаки, сільнолітіфіцірованние глини з перехідним типом структурних зв'язків володіють низькими показниками набухання. У перших це пояснюється високою пористістю і вологістю, а у других - наявністю міцних структурних зв'язків, що перешкоджають набухання. До таких глин відносяться сучасні відкладення морів і озер, багато четвертинні утворення морського, озерного, водно-льодовикового та алювіально генезису, а також глини древніх комплексів - девону, карбону і пермі.
Глинисті породи мають різної деформируемостью і міцністю. Коефіцієнт їх стисливості змінюється від одиниць (у слаболітіфіцірованних глин) до тисячних часток МПа "1 (у сільнолітіфіцірованних глин). Модуль загальної деформації варіює від декількох до 50-60 МПа. Кут внутрішнього тертя і зчеплення змінюється відповідно від 5-10 ° і 0, 01 - 0,05 МПа до 20-36 ° і 0,12-0,6 МПа. Настільки широкий діапазон зміни механічних властивостей глинистих порід пояснюється їх різним складом, ущільнені, вологістю і ін Серед численних факторів, що впливають на міцнісні і деформаційні поведінка глин, найважливішим є характер структурних зв'язків. Глинисті породи з коагуляційних типом структурних зв'язків характеризуються найбільшою стискальністю. Графік стисливості таких глин має вигляд експоненційної кривої, нахил якої до осі абсцис поступово зменшується, внаслідок чого коефіцієнт їх стисливості поступово знижується в міру ущільнення від 1 до 0,1 МПа -1, а модуль загальної деформації відповідно зростає від 1 до 10 МПа. У умовах швидкого неконсолідованого зсуву такі глини дають криволінійну залежність т = / (а). Значення (р і С при цьому є невеликими і, як правило, не перевищують 5-15 ° і 0,05 МПа. При проведенні дослідів в умовах повільного консолідованого зсуву залежність т = / (ст) наближається до прямолінійної, а значення З зростає. Характер деформування при зсуві - в'язкопластичного, залишкова міцність неістотно відрізняється від пікової. Подібними міцнісними та деформаційними властивостями володіють сучасні і четвертинні глини і суглинки континентального, лагунного і морського походження зі слабкою і середнім ступенем ущільнення, високим водонасичення, м'якопластичного та пластичної консистенцією.
Глинисті породи з перехідним типом структури характеризуються значно меншою стискальністю: значення коефіцієнта стисливості складає соті частки МПа, а модуль деформації - 15-50 МПа. Залежність зсувного зусилля від нормального навантаження має прямолінійний характер як для консолідованого, так і неконсолідованого зсуву. Руйнування при зсуві крихке, залишкова міцність набагато нижче пікової. Кут внутрішнього тертя змінюється в межах 18-32 °, зчеплення - 0,1-0,4 МПа.
Найбільш часто глинисті породи з перехідним типом контактів зустрічаються серед порід морського, лагунного і льодовикового походження з високим ступенем ущільнення і водонасичення, а також порід різного генезису і ступеня ущільнення, що знаходяться в аридної зоні і мають невисокий ступінь водонасичення.
Зазначеними вище міцнісними та деформаційними властивостями можуть володіти породи різного віку та генезису, що випробували значне ущільнення або часткову цементацію в ході літогенезу. Часто серед них зустрічаються недоуплотненние і переущільнені глини. Перші утворюються за рахунок ранньої цементації, а другі - при розвантаженні літіфіцірованних порід із збереженням у них частини фазових цементаційних контактів.
Таблиця. Вміст тонкодисперсних фракцій у глинах
Групи глин
Вміст часток,%, розміром менше
10 мкм
1 мкм
Високодисперсні
Понад 85
Понад 60
Середньодисперсні | 60 ... 85 | 40 ... 60 |
Низькодисперсні | 30 ... 60 | 15 ... 40 |
Грубодисперсні | Менше 30 | Менше 15 |
8. Мінеральний склад
Мінеральний склад глин відрізняється неоднорідністю, проте в ньому завжди переважають глинисті речовини. У складі глинистої сировини у вигляді домішок зустрічаються зерна кварцу, польових шпатів, слюди, оксиди та гідрооксиди заліза і марганцю, а також органічні речовини, рослинні та тваринні залишки. У глинистому речовині може міститися у великій кількості один або кілька мінералів. Виходячи з цього, глини підрозділяють на мономінеральні, коли глиниста речовина складається переважно з одного мінералу, та полімінеральні, коли глиниста речовина складається з кількох мінералів.
Глинисті мінерали являють собою водні алюмосилікати
(X А l 2 О 3 • y SiO 2 • z H 2 O),
де х, y, z мають різні значення.
До найважливіших глинистим мінералам відносяться: каолініт - А l 2 О 3 • 2 SiO 2 • 2Н 2 О, монтморилоніт - (Са, Mg) O • А l 2 О 3 • 4 - 5 SiO 2 • x Н 2 О, гідрослюди ( Ілліт) - К 2 О • MgO • 4А l 2 О 3 • 7 SiO 2 • 2Н 2 О та ін
Мономінеральні глини, що складаються переважно з каолініту або мінералів каолінітової групи, називають каоліном. Каолін відрізняється від інших глин високим вмістом глинозему А l 2 О 3, меншою пластичністю і має властивість надавати підвищену білизну обпаленої керамічному матеріалу.
Мінерали, що містяться в глинах | Мінерали, що забруднюють глини |
Каолініт (Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O) Андалузит, дистен і силіманіт (Al 2 O 3 · SiO 2) Галлуазіт (Al 2 O 3 · SiO 2 · H 2 O) Гідраргілліт (Al 2 O 3 · 3H 2 O) Діаспор (Al 2 O 3 · H 2 O) Корунд (Al 2 O 3) Монотерміт (0,2 [K 2 MgCa] 0 · Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 1,5 H 2 O) Монтморилоніт (MgO · Al 2 O 3 · 3SiO 2 · 1,5 H 2 O) Мусковіт (K 2 O · Al 2 O 3 · 6SiO 2 · 2H 2 O) Нарком (Al 2 O 3 · SiO 2 · 2H 2 O) Пірофілліт (Al 2 O 3 · 4SiO 2 · H 2 O) | Кварц (SiO 2) Гіпс (CaSO 4 · 2H 2 O) Доломіт (MgO · CaO · CO 2) Кальцит (CaO · CO 2) Глауконіт (K 2 O · Fe 2 O 3 · 4SiO 2 · 10H 2 O) Лимоніт (Fe 2 O 3 · 3H 2 O) Магнетит (FeO · Fe 2 O 3) Марказит (FeS 2) Пірит (FeS 2) Рутил (TiO 2) Серпентин (3MgO · 2SiO 2 · 2H 2 O) Сидерит (FeO · CO 2) |
9. Основні представники гірської породи
Глина - тонкодисперсна порода, що складається з частинок розміром менше 0,01 мм і містить близько 30% часток розміром менше 0,002 мм. Речовий склад: глинисті мінерали (каолініт, монтморилоніт, гідрослюди), кварц, слюди, оксиди та гідроксиди заліза, алюмінію, карбонати, сульфати, фосфати, органічна речовина. Більшість глин має полімінеральних складу, зустрічаються також мономінеральні (каолінові, монтмориллонитовій, бентонітові) глини. Забарвлення залежить від домішок: біла, жовта, червона, бура, сіра, чорна. У сухому стані має пелітові структуру, землисту (порошковатою) текстуру. У вологому стані має властивості липкості, пластичності, набухання, розмокання.
Практичне значення - керамічне сировину, основа для виробництва вогнетривких виробів. Застосовується також у целюлозної, парфумерно-косметичної та інших видах промисловості.
Аргіліт - щільна, тверда, каменеподібний порода, що утворюється в результаті діагенезу глин. Вона складається з частинок розміром менше 0,01 мм, Речовинний склад змішаний і чи гідрослюдистої. Забарвлення різноманітна - темних тонів чорна. Структура пелітові. Текстура шарувата. Для аргілітів характерна гострокутна, тонкоплітчатая окремість, часто з раковістим зламом. На відміну від алевролітів - милка на дотик при змочуванні водою, не мають шорсткої поверхні.
Практичне значення - сировина для виготовлення вогнетривких виробів.
10. Список використаної літератури
1.Загальні курс петрографії О. М. Білоусова В.В. Міхіна 1972 «НАДРА»
2. Глинисті породи та їх властивості (Соколов В.М., 2000), «Наука про Землю
3.Основи геології (частина 1) В. О. Єрмолов Л.М. Ларичев В.В. Мосейкин 2004рік видавництво МДГУ