Гли­ни. Хара­кте­ри­сти­ки, різно­ви­ди та поши­ре­н­ня

Загальні відомості

Гли­на – це слаб­коз­це­мен­то­ва­на тон­ко­зер­ни­ста оса­до­ва гір­ська поро­да, пило­по­ді­бна або зце­мен­то­ва­на в сухо­му ста­ні та пла­сти­чна при зво­ло­жен­ні. Гли­ни дуже поши­ре­ні, вони ста­нов­лять близь­ко 50 % всіх оса­до­вих гір­ських порід зем­ної кори. Гли­ни­сті поро­ди — поро­ди, що містять біль­ше 50% пелі­то­вої фра­кції седи­мен­та­цій­но­го або еоло­во­го похо­дже­н­ня.

Гли­ни вхо­дять до пере­лі­ку кори­сних копа­лин загаль­но­дер­жав­но­го зна­че­н­ня затвер­дже­но­го поста­но­вою Кабі­не­ту Міні­стрів Укра­ї­ни від 12 гру­дня 1994 р. № 827, як сиро­ви­на вогне­трив­ка, сиро­ви­на фор­му­валь­на та для огруд­ку­ва­н­ня, сиро­ви­на для міне­раль­них пігмен­тів, сиро­ви­на цемен­тна, сиро­ви­на петрур­гій­на та для лег­ких запов­ню­ва­чів бето­ну і сиро­ви­на цегель­но-чере­пи­чна.

Мінеральний склад

Гли­ни­сті міне­ра­ли — це окси­ди алю­мі­нію і крем­нію (алю­мо­си­лі­ка­ти). Крім них, до скла­ду глин вхо­дять моле­ку­ли води. Спів­від­но­ше­н­ня ком­по­нен­тів може бути різним зале­жно від місця видо­бу­тку. Окси­ди крем­нію (крем­не­зем) ста­нов­лять при­бли­зно 45–50%, оксид алю­мі­нію (гли­но­зем) – близь­ко 40–45%, вода – до 15%. Міне­раль­ний склад пере­ва­жно пред­став­ле­ний гідро­слю­да­ми, као­лі­ном, хло­ри­том і мон­тмо­ри­ло­ні­том, але зустрі­ча­ю­ться й інші міне­ра­ли: анда­лу­зит, дистен, силі­ма­ніт гал­лу­а­зит, аргі­літ, корунд, муско­віт, діа­спор, піро­фі­літ тощо.

У гли­нах можуть місти­ти­ся барв­ни­ки – хро­мо­фо­ри. До них від­но­ся­ться окси­ди залі­за, тита­ну, магнію, міді, ніке­лю, хро­му. Вони нада­ють мате­рі­а­лу різних від­тін­ків, від жов­то­го і кори­чне­во­го до синьо­го, чер­во­но­го і навіть чор­но­го. Близь­ко 50% гли­ни­стих части­нок мають діа­метр до 0,01 мм, понад 25% – до 0,001 мм. Фор­ма зерен у мате­рі­а­лу пло­ска, нага­дує лусо­чки. Заряд части­нок нега­тив­ний, до поверх­ні при­тя­гу­ю­ться пози­тив­ні моле­ку­ли води. Це одна з при­чин гігро­ско­пі­чно­сті гли­ни, зда­тно­сті вби­ра­ти та нако­пи­чу­ва­ти ріди­ну.

Міне­раль­ний склад зна­чною мірою впли­ває на які­сні хара­кте­ри­сти­ки глин, і від­по­від­но, на сфе­ру їх засто­су­ва­н­ня. Так, гідро­слю­ди­сті різно­ви­ди хара­кте­ри­зу­ю­ться низь­кою пла­сти­чні­стю, але у воді можуть збіль­шу­ва­ти об’єм у 9 разів. Вони містять бага­то домі­шок улам­ко­вих порід (польо­во­го шпа­ту, слюд, квар­цу). Као­лі­но­ві різно­ви­ди скла­да­ю­ться, пере­ва­жно, з као­лі­ну і від­рі­зня­є­ться висо­кою пла­сти­чні­стю. Най­ча­сті­ше вони вико­ри­сто­ву­ю­ться у виро­бни­цтві кера­мі­ки. Мон­тмо­ри­ло­ні­то­ві різно­ви­ди мають вира­же­ні сорб­цій­ні вла­сти­во­сті.

Якісні характеристики глин

1. Дис­пер­сність — це сту­пінь подрі­бне­но­сті поро­ди. За сту­пе­нем дис­пер­сно­сті гли­ни­сті поро­ди поді­ля­ють на:
Висо­ко­дис­пер­сні, або тон­ко­дис­пер­сні (містять 85% части­нок мен­ше ніж 10 мкм або 60% – до 1 мкм)
Дис­пер­сні (час­тки до 10 мкм ста­нов­лять 40–85% або до 1 мкм – 20–60%)
Гру­бо­дис­пер­сні (у мате­рі­а­лі мен­ше ніж 40% зерен з діа­ме­тром до 10 мкм або до 20% з діа­ме­тром до 1 мкм).

2. Пла­сти­чність — вла­сти­вість гір­ської поро­ди незво­ро­тно змі­ню­ва­ти свою фор­му й роз­мі­ри без руй­на­ції. За пла­сти­чні­стю гли­ни поді­ля­ють на:
Висо­ко­пла­сти­чні (вище 25) – важ­кі чи жир­ні:
Сере­дньо­пла­сти­чні (15–25) – лег­кі або худі:
Помір­но­пла­сти­чні (7–15) – суглин­ки;
Мало­пла­сти­чні (менш як 7) – супі­ски або піски.
Гли­ни з висо­кою пла­сти­чні­стю вико­ри­сто­ву­ю­ться для виро­бни­цтва кера­мі­чно­го посу­ду та скуль­птур, із сере­дньою та низь­кою – для цегли та пли­тки.

3. Вогне­трив­кість — зда­тність порід про­ти­ді­я­ти висо­ким тем­пе­ра­ту­рам не роз­плав­ля­ю­чись. За вогне­трив­кі­стю гли­ни поді­ля­ють на:
Вогне­трив­кі (або шамо­тні) гли­ни плав­ля­ться за тем­пе­ра­ту­ри вище 1580С. Скла­да­ю­ться такі гли­ни пере­ва­жно з као­лі­ну, з неве­ли­кою домі­шкою крем­не­зе­му. Такі гли­ни вико­ри­сто­ву­ю­ться для виро­бни­цтва висо­ко­які­сної кера­мі­ки, вогне­трив­кої (шамо­тної) цегли та пли­тки.
Туго­плав­кі­рі­зно­ви­ди витри­му­ють тем­пе­ра­ту­ри від 1350°С до 1580°С. До їх скла­ду вхо­дить 20–40% гли­но­зе­му, у неве­ли­ких кіль­ко­стях можуть тра­пля­ти­ся вклю­че­н­ня окси­дів та солей мета­лів. Туго­плав­кі гли­ни з висо­кою пла­сти­чні­стю, вико­ри­сто­ву­ю­ться для виро­бни­цтва клін­кер­ної цегли та пли­тки, кера­мі­ки.
Лег­ко­плав­кі різно­ви­ди містять 60–80% крем­не­зе­му та 5–20% гли­но­зе­му з домі­шкою окси­ду тита­ну. Плав­ля­ться вони за тем­пе­ра­ту­ри 1350С. Вико­ри­сто­ву­ю­ться лег­ко­плав­кі мате­рі­а­ли у виро­бни­цтві зви­чай­ної цегли, кера­мі­чної пли­тки, гон­чар­них виро­бів.

4. Воло­го­єм­ність – зда­тність гли­ни наси­чу­ва­ти­ся водою.
Висо­кою вва­жа­є­ться воло­го­єм­ність 25–35 %, хара­ктер­на для суглин­ків і глин
Низь­кою — 9–13 %, хара­ктер­на для супі­сків.

5. Роз­мо­ка­н­ня — зда­тність глин при всо­ту­ва­ти воду, втра­ча­ю­чи зв’я­за­ність части­нок і руй­ну­ва­ти­ся. Зале­жить пере­ва­жно, від вмі­сту гли­ни­стих части­нок і їх міне­раль­но­го скла­ду.

6. Липкість — зда­тність доста­тньо в’яз­кої ріди­ни при­ли­па­ти до твер­дої поверх­ні, вона обумов­ле­на обумов­лю­є­ться наяв­ні­стю коло­ї­дно­го про­шар­ку між твер­дою поверх­нею і поверх­ня­ми гли­ни­стих мате­рі­а­лів або дією моле­ку­ляр­них і еле­ктро­ста­ти­чних сил.

Генезис глин

Гли­ни­сті міне­ра­ли утво­рю­ю­ться в про­це­сі виві­трю­ва­н­ня гір­ських порід, явля­ю­чи собою остан­ній етап їх дегра­да­ції. Заля­гає гли­на суціль­ни­ми маси­ва­ми чи тон­ки­ми про­шар­ка­ми, зазви­чай у від­но­сній близь­ко до поверх­ні. Мате­рин­ською поро­дою для глин є гра­ні­ти та гней­си. В резуль­та­ті виві­трю­ва­н­ня вони роз­па­да­ю­ться на кварц, слю­ди та польо­ві шпа­ти. Подаль­ша дегра­да­ція веде до утво­ре­н­ня као­лі­ні­ту, мон­тмо­ри­ло­ні­ту та гідро­слюд. Про­цес займає сотні тисяч, а то й міль­йо­ни років.

За похо­дже­н­ням гли­ни­сті поро­ди поді­ля­ють на: елю­ві­аль­ні, мор­ські оса­до­ві та кон­ти­нен­таль­ні оса­до­ві.

Елю­ві­аль­ні, або зали­шко­ві гли­ни – це про­дукт виві­трю­ва­н­ня мате­рин­ської поро­ди, вул­ка­ні­чної лави та туфу. Най­ча­сті­ше маси­ви не суціль­ні, утво­рю­ю­ться пло­скі про­шар­ки (лін­зи) чи обме­же­ні ділян­ки (кише­ні, гні­зда). Нижні шари посту­по­во пере­хо­дять у гір­ську поро­ду, можуть бути засмі­че­ні вклю­че­н­ня­ми камі­н­ня (слю­ди, польо­вих шпа­тів, гра­ні­ту). Покла­ди часто збе­рі­га­ють стру­кту­ру, хара­ктер­ну для мате­рин­ської поро­ди.

Мор­ські оса­до­ві утво­рю­ю­ться шля­хом пере­не­се­н­ня виві­трі­лих порід на мор­ське дно чи узбе­реж­жя. Виді­ля­ють 3 типи глин тако­го похо­дже­н­ня:
- при­бе­ре­жні, що хара­кте­ри­зу­ю­ться висо­ким вмі­стом домі­шок піску та кар­бо­на­тів;
- лагун­ні, з висо­ким вмі­стом солей;
- шель­фо­ві, що утво­рю­ють поту­жні одно­рі­дні пла­сти зав­тов­шки до 100 м і пло­щею в деся­тки ква­дра­тних кіло­ме­трів.

Кон­ти­нен­таль­ні оса­до­ві гли­ни утво­ри­ли­ся після пере­не­се­н­ня виві­трі­лої поро­ди сухо­до­лом (вітром, пото­ка­ми води, після зем­ле­тру­сів і гір­ських обвалів).До цієї гру­пи вхо­дять: делю­ві­аль­ні (хара­кте­ри­зу­ю­ться різ­кою мін­ли­ві­стю гра­ну­ло­ме­три­чно­го скла­ду і неве­ли­кою поту­жні­стю), озер­ні (від­рі­зня­ю­ться одно­рі­дним гра­ну­ло­ме­три­чним скла­дом, тон­ко­дис­пер­сні­стю і висо­кою вогне­трив­кі­стю), про­лю­ві­аль­ні (утво­ре­ні тим­ча­со­ви­ми пото­ка­ми) та річко­ві (роз­ви­не­ні в річко­вих тера­сах, через що пога­но від­сор­то­ва­ні та тон­ко­ша­ру­ва­ті.)

Застосування глин

Гли­на нале­жить до міне­раль­ної сиро­ви­ни масо­во­го спо­жи­ва­н­ня. Вони засто­со­ву­ють у різних галу­зях про­ми­сло­во­сті:
бурі­н­ня свер­дло­вин — гли­ни­стий роз­чин зали­ва­ють у свер­дло­ви­ну для її очи­ще­н­ня;
нафто­пе­ре­роб­ка — очи­ще­н­ня нафти від домі­шок;
папе­ро­ва про­ми­сло­вість — као­лін дода­ють до папе­ру для поси­ле­н­ня її біли­зни;
гумо­ва про­ми­сло­вість — као­лін змі­шу­ють з кау­чу­ком для покра­ще­н­ня меха­ні­чних вла­сти­во­стей гуми;
виро­бни­цтво фарб — вико­ри­сто­ву­ють залі­зи­сті гли­ни, які нада­ють жов­то­го, чер­во­но­го від­тін­ків;
рослин­ни­цтво і тва­рин­ни­цтво — в яко­сті міне­раль­них доба­вок для худо­би та для полі­пше­н­ня яко­сті грун­ту;
скуль­птур­на спра­ва — із пла­сти­чно­го мате­рі­а­лу роблять ста­туї, еле­мен­ти інте­р’є­ру.

Най­шир­ше вико­ри­ста­н­ня гли­ни отри­ма­ли в буді­вель­ній галу­зі. Для виро­бле­н­ня буді­вель­ної цегли засто­со­ву­ю­ться поши­ре­ні на тери­то­рії всі­єї кра­ї­ни лег­ко­плав­кі піща­ни­сті (худі) гли­ни будь-яко­го кольо­ру. В резуль­та­ті при­ско­ре­но­го обпа­ле­н­ня лег­ко­плав­ких керам­зи­то­вих гли­ни­стих порід в обер­то­вих печах при тем­пе­ра­ту­рах 1 000 — 1200С одер­жу­ють запов­ню­ва­чі лег­ких бето­нів, такі як керам­зит та інші тепло‑і зву­ко­ізо­ля­цій­ні мате­рі­а­ли Вогне­трив­кі сор­ти гли­ни­стої поро­ди засто­со­ву­ю­ться для виго­тов­ле­н­ня ливар­них форм. Гли­ня­ну осно­ву змі­шу­ють із квар­цо­вим піском, роблять фор­му для від­ли­ва­н­ня виро­бів із чор­них та кольо­ро­вих мета­лів.

Као­лі­но­ві гли­ни вико­ри­сто­ву­ють для виро­бни­цтва обли­цю­валь­них мате­рі­а­лів, пор­це­ля­но­во­го та фаян­со­во­го посу­ду, різно­ма­ні­тних техні­чних дета­лей. Мон­тмо­ри­ло­ні­то­ві гли­ни рані­ше нази­ва­ли сукно­валь­ни­ми, оскіль­ки вони вико­ри­сто­ву­ва­ли­ся для від­бі­лю­ва­н­ня поло­тна. Нині їх засто­со­ву­ють у нафто­пе­ре­ро­бній, меди­чній та хімі­чній про­ми­сло­во­стях як сор­бен­ти.

Забезпеченість України

Най­більш цін­ні в госпо­дар­сько­му від­но­шен­ні гли­ни­сті поро­ди роз­та­шо­ва­ні в межах Укра­їн­сько­го щита (УЩ), на тери­то­рії Дні­про­пе­тров­ської, Чер­ка­ської, Запо­різь­кої обла­стей, а також на Донеч­чи­ні, Він­ни­чи­ні, Кіро­во­град­щи­ні та Хмель­нич­чи­ні. Родо­ви­ща бен­то­ні­то­вих глин екс­плу­а­ту­ють у Чер­ка­ській та Закар­пат­ській обла­стях. Полі­мі­не­раль­ні гли­ни­сті поро­ди поши­ре­ні в оса­до­вих від­кла­дах всі­єї Укра­ї­ни — їх вико­ри­сто­ву­ють числен­ні цегель­ні та цемен­тні заво­ди.

Най­біль­ші родо­ви­ща вогне­трив­ких та као­лі­но­вих глин зосе­ре­дже­ні в Доне­цькій (Часо­во-Ярське, Ново­рай­ське) і Запо­різь­кій (Поло­гів­ське) обла­стях. Тому най­біль­ша час­тка обся­гу видо­бу­ва­н­ня при­па­да­ла саме на ці обла­сті: 99,18% у Доне­цькій та 0,82% у Запо­різь­кій. Загаль­ний видо­бу­ток вогне­трив­ких та као­лі­но­вих глин у 2021 році склав 4548 тис. т. Видо­бу­ва­н­ня глин вогне­трив­ких у 2021 році здій­сню­ва­ло 13 ком­па­ній (12 – в Доне­цькій обла­сті, 1 – в Запо­різь­кій), най­біль­ший обсяг видо­бу­ва­н­ня при­пав на: – ПАТ «Веско» (1 074,20 тис. т), ПрАТ «Гли­ни Дон­ба­су» (827,30 тис. т) — у Доне­цькій обла­сті; – ТОВ «Гір­ни­чо­до­був­на ком­па­нія «Міне­рал» (37,4 тис. т) — у Запо­різь­кій обла­сті. Укра­ї­на на 100% забез­пе­чує вла­сні потре­би у гли­ни­стій сиро­ви­ні, а також є одним із про­від­них сві­то­вих поста­чаль­ни­ків висо­ко­які­сних кера­мі­чних глин.

За дани­ми Гео­ло­гі­чної слу­жби США, у 2021 році наша кра­ї­на екс­пор­ту­ва­ла 64,1% видо­бу­тої білої гли­ни. Час­тка Укра­ї­ни у сві­то­во­му екс­пор­ті као­лі­ну та інших као­лі­но­вих глин ста­но­ви­ла 7,9%. Пере­ва­жно це тон­ко­ша­ру­ва­ті гли­ни з Доне­цької обла­сті, що добре під­хо­дять для виро­бни­цтва кера­мо­гра­ні­ту, тому що від­рі­зня­ю­ться висо­кою пла­сти­чні­стю, біли­зною і низь­ким водо­по­гли­на­н­ням після випа­лу.

Най­біль­ші родо­ви­ща бен­то­ні­то­вих глин нерів­но­мір­но роз­по­ді­ле­ні на тери­то­рії Укра­ї­ни. Напри­клад, основ­ні ресур­си цео­лі­тів і висо­ко­які­сних лужних бен­то­ні­тів вияв­ле­ні тіль­ки в Закар­пат­ській та Чер­ка­ській обла­стях. Най­біль­шим родо­ви­щем Укра­ї­ни є Чер­ка­ське (тут зна­хо­дя­ться 86% всіх запа­сів Укра­ї­ни), інші родо­ви­ща — Бере­жан­ське, Біло­вод­ське, Вели­ко­чер­не­тчин­ське, Горб­ків­ське, Гри­го­рів­ське, Іль­ни­цьке, Кудрин­ське, Кур­ців­ське, та інші мають зна­чно мен­ші запа­си.

До пов­но­мас­шта­бно­го втор­гне­н­ня росії в Укра­ї­ну гео­ло­го­ро­ро­зві­ду­валь­ні робо­ти велись на Гри­го­рів­сько­му родо­ви­щі (Дон­бас), Пав­лів­ській та Шима­нів­ській ділян­ках (Дні­про­пе­тров­ська область), Піляв­сько­му родо­ви­щі (Він­ни­цька область), а пошу­ко­во-оці­но­чні робо­ти вико­ну­ва­лись в Пол­тав­ській, Сум­ській та Хар­ків­ській обла­стях.

Список використаних джерел:

Наказ «Про затвер­дже­н­ня Інстру­кції із засто­су­ва­н­ня Кла­си­фі­ка­ції запа­сів і ресур­сів кори­сних копа­лин дер­жав­но­го фон­ду надр до родо­вищ гли­ни­стих порід» 17 гру­дня 2004.
Сами­лін В., Біле­цький В./ Спе­ці­аль­ні мето­ди зба­га­че­н­ня кори­сних копа­лин. — Донецьк: Схі­дний видав­ни­чий дім, 2003. — 116 с.
Гене­зис та ресур­си као­лі­нів та вогне­трив­ких глин — Нау­ка, Москва, 1990, 253 стор.
Гео­ло­гія глин – Ж.Мілло, пере­клад з фран­цузь­кої М.Е.Каплан, в‑во «Недра», 360с.