Как образуется глина: Что такое глина

Возникновение глины связали с зарождением жизни

Объединенная команда ученых из
Университета Кентукки (США), Массачусетского технологического института и канадского
Университета МакГилла продемонстрировала, как янтарная кислота, которая
является одним из центральных метаболитов в наших клетках, способна
катализировать формирование цинк-содержащего глинистого минерала из отдельных компонентов
буквально в горячей воде. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

Если, согласно библейскому преданию, первый человек был
создан из глины, то откуда тогда взялась глина? По современным представлениям,
жизнь на Земле зарождалась параллельно геологическим процессам. Не только
глинистые минералы катализировали формирование сложных органических молекул, но
и наоборот, органические молекулы — будущие компоненты протоклеток —
способствовали образованию минералов. Вероятно, благодаря своим адсорбирующим
свойствам и способности связывать заряженные молекулы, глина в свое время сыграла
роль идеальной «подложки» для образования полимеров, таких как РНК (о «мире РНК»
можно почитать например здесь), из отдельных нуклеотидов, и образования пузырьков из молекул
жирных кислот, которые послужили прототипом клеточных мембран. Именно поэтому
процессы формирования минералов, слагающих глину, интересуют не только
геологов, но и специалистов по происхождению жизни.

Из неорганических элементов, слагающих глину, самым
интересным с точки зрения биохимиков является цинк. Еще до того, как он вошел в
состав многих эволюционно консервативных клеточных белков, помогая им
поддерживать структуру, цинк, предположительно, сыграл свою роль в процессе
абиогенеза, т.е. образования органических молекул, впоследствии
распространенных в живых системах. Известно, что кристаллы сульфида цинка (ZnS) обладают способностью к фотокатализу, т.е. превращению энергии солнечного света
в энергию химических связей (на этом факте строится современная гипотеза «цинкового
мира», которую в том числе активно разрабатывает российский ученый Армен
Мулкиджанян). Фактически, это абиогенный фотосинтез — процесс, который живые
системы воспроизвели много позже путем создания сложных белковых комплексов. В
лабораторных условиях с участием сульфида цинка удалось катализировать
взаимопревращение компонентов цикла трикарбоновых кислот (один из центральных и
эволюционно консервативных внутриклеточных процессов). Ученые предположили, что
последние, в свою очередь, могли бы способствовать образованию цинк-содержащих
минералов.

Одним из компонентов цикла трикарбоновых кислот является
янтарная кислота — молекула, состоящая из четырех атомов углерода и содержащая
два отрицательных заряда. Благодаря своему строению она способна связывать ионы
металлов, в частности алюминия. Алюминий является одним из основных компонентов
глин, наряду с кремнием. В своей работе ученые, используя янтарную кислоту в
качестве катализатора, воспроизвели в пробирке сауконит — глинистый минерал, содержащий,
помимо алюминия и кремния, ионы цинка и натрия. Всего лишь за 20 часов, в
относительно мягких условиях (при нормальном атмосферном давлении и температуре
90 градусов Цельсия), исследователям удалось получить в растворе видимые кристаллы сауконита.
Конечно, помимо янтарной кислоты и воды, в растворе были еще кремниевая кислота
и ионы металлов, из которых и собрался минерал.

Приведенные условия окалались оптимальными для формирования
кристаллов, но на самом деле образование минерала шло, хоть и с меньшей скоростью, и при другой температуре. Такая «устойчивость», возможность существования реакции в относительно широком диапазоне условий, делает гипотезу авторов более правдоподобной. Исходя из результатов можно говорить о том, что образование органических молекул благодаря фотокатализу
поспособствовало формированию глинистых почв, которое, в свою очередь,
оказалось важным для появления более сложных органических молекул. Таким
образом, как подчеркивают авторы работы, фотохимия могла бы сыграть решающую
роль в формировании жизни на Земле и, возможно, других твердых планетах (для
более подробного ознакомления с этой и другими гипотезами можно порекомендовать
прочитать, например, книгу Михаила Никитина «Происхождение жизни. От туманности
до клетки»).

Дарья Спасская

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Свойства глины

Глина – измельченная горная порода, в состав которой входят ней алюминий, кремний, а также минералы и вода. Она непостоянна с точки зрения технологических и физических свойств, образуется из палевого шпата в процессе выветривания.

Первичную глину можно встретить довольно редко. Ее называют каолиновой из-за содержания глинообразующего огнеупорного минерала, имеющего белый оттенок – каолинита. В каолинах, в основном, можно встретить слюду, неразложившийся шпат и кварц. Зачастую в местах образования она смывается водой и переносится на другое место. После ее повторного отложения среди возможных примесей можно встретить песок, углекислые соли, гипс, окисные соединения железа.

Разнообразие свойств и видов глины важно исходя из технических целей. Ее главными свойствами являются:

  • набухание в воде;

  • связывание;

  • клейкость;

  • образование вязкого теста;

  • сохранение формы и структуры после высыхания;

  • пластичность.

Сухая глина вбирает в себя значительное количество воды, становится пластичной массой, которую можно размешать, слепить из нее определенное изделие, после высыхания она удерживает форму. Добавив в глину песок, мы уменьшим пластичность материала, но появится новая способность — связывание. Не пластичный тип глины принято называть тощим, а с высоким показателем пластичности — жирным, поскольку он является таковым на ощупь.

По свойствам сушки глину разделяют на чувствительную, малочувствительную, а также высокочувствительную.

При обработке высокой температурой глина лишается своей пластичности и пористости. Температурные показатели, при которых порода приобретает твердую структуру, зависят от сорта глины и содержащихся в ней добавок. Этот природный материал содержит кремнезем (природный диоксид кремния) и глинозем (тугоплавкий, нерастворимый в воде оксид алюминия). Первому свойственно плавиться при более низких температурах, из этого следует, что добавляя в глину кремнезем можно добиться снижения ее показателей огнеупорности, но до определенного уровня. После показатель станет увеличиваться. При увеличении содержания глинозема огнеупорные свойства породы увеличатся в разы. Иногда, чтобы понизить показатель огнеупорности, в глину добавляют всяческие примеси:

  • щелочи;

  • известь;

  • магнезию и др.

Осадочные глины разделяются по своему типу на:

  • огнеупорные — к ним относят не пластичные каолиновые глины, имеющие после обжига белесый цвет;

  • плавкие — в основном это пластичная глина, богатая примесями, и поэтому легче огнеупорной размягчающаяся в огне;

  • кирпичные — содержат еще больше примесей, менее пластичные, поэтому используются, в основном в кирпичном производстве;

Для гончарного дела лучше использовать глину, содержание кварцевого песка в которой насчитывает 5%. Допускается наличие в глине углекислой извести, а также окиси железа. Ведь благодаря этим примесям, изделия можно обжигать при низкой температуре. А лучше всего избегать известковой примеси с наличием маленьких кусочков самой извести.

Также необходимо знать, что, если в глине обнаружено более 15 % песка, значит, от изделий не следует ждать прочности, их края начнут просто осыпаться. В таком случае нужно добавлять жирную глину к этому материалу.

  • Свойства и виды глины

  • Что подарить любимой на день Святого Валентина

Глина — Soil Ecology Wiki

Из Soil Ecology Wiki

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Содержание

  • 1 Origins of Clay
  • 2 Свойства глины
  • 3 Остаточная глина
  • 4 Осадочная глина
  • 5 организмов, живущих в глине
  • 6 Каталожные номера

Происхождение глины

Выветривание и эрозия горных пород

Глина образуется в результате эрозии ограниченного разнообразия сред. Некоторые из этих сред включают в себя:

1. Континентальный, представляющий собой выветривание и эрозию на поверхности Земли

2. Морской, возникающий на дне водоема или внутри Земли, когда он находится вблизи источника тепла.

На поверхности Земли эрозия дождем, ветром или животными приводит к непрерывному разрушению частиц. Чаще всего глины образуются в результате химического выветривания, воздействия углекислоты низкой концентрации или других растворителей. Эти растворители выщелачивают материнскую породу и химически ее разрушают. В конце концов, происходит достаточное выветривание, чтобы образовались глины диаметром менее 0,002 мм. Некоторые глины могут образовываться из-за гидротермальной активности, когда горячая вода циркулирует материал в течение достаточного времени, чтобы разбить его на мелкозернистые частицы.

Свойства глины

Размер глины относительно ила и песка

Глины могут быть разных цветов в зависимости от присутствующих минералов, включая красный, коричневый и даже белый. Глины пластически деформируются из-за своей структуры и содержания воды, что означает, что физические изменения необратимы. Они становятся непластичными при воздействии высокой температуры или при обезвоживании. В зависимости от дисциплины глины классифицируются на основе размера их частиц, содержания воды или пластичности, что позволяет отличить их от аналогичных частиц, таких как ил. Можно проверить пределы Аттерберга, которые являются мерой предела усадки, предела пластичности и предела текучести.

Чтобы классифицироваться как глина, частицы должны соответствовать определенным критериям. Размер зерна должен быть менее 0,002 мм, что приводит к очень большой площади поверхности. Глины обладают способностью связываться с водой из почвы благодаря своей молекулярной структуре. Глины состоят из различных минералов, которые классифицируются как водные филлосиликаты алюминия. Этими минералами могут быть железо, щелочные металлы, щелочноземельные металлы или другие катионы, которые могут быть обнаружены в окружающей почве. Основная структура филлосиликатов основана на взаимосвязанных шестичленных кольцах тетраэдров SiO4-4, которые вытянуты наружу бесконечными слоями. Филлосиликаты могут содержать дополнительные молекулы, такие как гидроксильные ионы и катионы. Это приводит к двум основным группам листовых силикатов:

1. Слоистые триоктаэдрические силикаты, в которых каждый ион O или OH окружен 3-мя двухвалентными катионами, такими как Mg+2 или Fe+2.

2. Слоистые диоктаэдрические силикаты, в которых каждый ион О или ОН окружен двумя трехвалентными катионами, обычно Al+3.

Эти молекулярные структуры строятся сами по себе, в результате чего образуются листовые минералы, такие как тальк и слюда. Эти минералы могут быть обнаружены в материнских породах и служат структурной основой глин, что позволяет им связываться с водой. Однако в дополнение к этим важным минералам, которые позволяют воде связываться, глины могут состоять из оксидов металлов, кварца и органических материалов. Эти характеристики необходимы для жизни растений и животных в почвах, и эти пористые пространства между зернами глины способствуют созданию микросреды обитания и сообществ, которые способствуют сложности и неоднородности почвы.

Остаточная глина

Остаточная глина – это то, что остается после процессов эрозии материнской породы. Этот тип глины чаще всего образуется в результате выветривания на поверхности земли, которое может происходить несколькими способами. Одним из способов является химическое выветривание с помощью растворителей. Другой пример: такие породы, как известняк, содержащие нерастворимые примеси, выветриваются и остаются в виде отложений глины. Как только это происходит, образуется остаточная глина, которую затем можно собирать для различных целей. Считается, что остаточная глина имеет низкую пластичность и не склеивается очень легко, что ограничивает ее использование.

Осадочная глина

Осадочная глина состоит из минералов, выделившихся из первоначального материнского материала в результате выветривания и эрозии. Затем они переносятся ветром, водой, льдом или любым другим видом транспорта от материнской породы. Когда эти частицы транспортируются, они взвешиваются в воде, потому что они очень маленькие. Они будут откладываться только тогда, когда частицы глины сталкиваются друг с другом, заставляя их слипаться и опускаться на дно реки. Из-за связи вода-глина глины часто могут действовать как более крупные частицы, такие как ил или песок, и для их перемещения или изменения требуются более высокие силы. Когда они перемещаются туда, они еще больше разрушаются, что приводит к уменьшению их размера. Этот тип глины считается более пластичным, что означает, что он образует более липкую почву.

Организмы, живущие в глине

Глина не очень подходит для жизни многих растений, так как воздух с трудом проходит через почву к корням, потому что почва очень плотно утрамбована. Существует также проблема дренажа с преобладанием глинистых почв. Некоторые растения, которые могут переносить эти условия, — это хвойные деревья, такие как сосны, ели, бальзамическая пихта и тамараки. Некоторые лиственные деревья также могут расти на глинистых почвах, например, ивы, яблони и некоторые клены. Есть также некоторые организмы, которые живут в преимущественно глинистой почве. Макрофауна, такая как дождевые черви и насекомые, и микрофауна, такая как бактерии, нематоды и другие микроскопические организмы, могут жить в глинистой почве. Чтобы увеличить способность животных и растений процветать на почвах с преобладанием глины, можно вспахать торфяной мох. Торфяной мох увеличит содержание углерода в почве, что позволит им поглощать больше питательных веществ и процветать.

  • Макрофауна

  • Мезофауна

  • Микрофауна

Ссылки

  • [1] «Типы глин, геология, свойства и таблица цветов (GcCeramics) — Meeneecat.» Сайты Google. н.п., н.д. Веб. 14 апреля 2018 г.
  • [2] «Науки о Земле: лондонская геология». Глины и глинистые минералы. н.п., н.д. Веб. 14 апреля 2018 г.
  • [3] «Как образуется глина? Она неорганическая или органическая?» Коллектив Глиняной Земли. н.п., н.д. Веб. 14 апр. 2018.
  • [4] «Деревья и кустарники для глинистой почвы». Деревья и кустарники для глинистой почвы: расширение UMN. н.п., н.д. Веб. 14 апреля 2018 г.
  • [5] Экологические характеристики глин и месторождений глинистых полезных ископаемых. н.п., н.д. Веб. 14 апреля 2018 г.
  • [6] Кодама, Хидеоми и Ральф Э. Грим. «Глиняный минерал». Британская энциклопедия. Encyclopdia Britannica, Inc., 20 февраля 2014 г. Интернет. 14 апр. 2018.

Как глина создается в природе

21 мая 2011 г. · 17:48

↓ Перейти к комментариям

Ранее сегодня я думал о глине… как она укрепляется, когда молекулы перекрываются. Это приводит к размышлению о самом органическом материале. Мне всегда было любопытно, как все устроено, и эта тенденция привела к интересу к научным процессам. Итак, просмотрев несколько сайтов, я наткнулся на описание образования глины в записи на сайте Абсолютной Астрономии. В нем было все, что мне нужно было знать. По сути, глина создается, когда горные породы выветриваются в течение длительного периода времени, что приводит к химическим изменениям. Согласно записи, породы с кремнеземом в конечном итоге создают «низкие концентрации угольной кислоты и других разбавленных растворителей. Эти растворители, обычно кислотные, мигрируют через выветренную породу после выщелачивания через верхние выветренные слои». В нем говорилось, что медленно формирующиеся глины присутствуют двояко: либо в виде «остаточного отложения», либо, если речь идет о мощных глинистых образованиях, то в результате осадочного процесса после размыва и движения смещает его с «первоначального места образования». Глины также встречаются в морской среде, вблизи больших озер или в «морских отложениях». Это могло бы объяснить, почему в моем районе, в конце залива Беррард в метро Ванкувера, так много природной глины. В залив впадает множество ручьев. Только на моей улице пять ручьев пересекают длинную полосу в четыре квартала, а затем направляются вниз к океану. Здесь было много древних и современных оползней. Он оставил здесь большие валуны и большие речные камни над и под землей. Океанская вода в настоящее время находится в четырех кварталах от меня, но я не знаю, где была ватерлиния в древние времена. Однако вернемся к глине. Очевидно, каолин образовался на месте, а другие глины переместились водным и эрозионным путем. Тип глины определяется различными способами группировки и классификации. Этот источник говорит, что существует до четырех основных типов:

  • Каолинит
  • Монтмориллонит-смектит
  • Иллит
  • Хлорит (иногда считается филлосиликатом)

По-видимому, они далее разбиты примерно на 30 нечетных чистых глин , но в записи говорится, что природные глины чаще всего представляют собой комбинацию. В дальнейшем описании говорится, что varve представляет собой глину, на которой видны «видимые годовые слои», образовавшиеся в результате сезонных изменений, и что она обычно встречается в бывших ледниковых озерах, которые, по его словам, очень мало движутся. Когда я прочитал о глине на этом сайте, меня особенно заинтересовал уникальный тип глины под названием 9.