Состав глинистых отложений

Горная мука. Механически образованная горная мука обычно состоит из кварца, полевого шпата, мусковита и биотита, хотя могут присутствовать и зерна других породообразующих минералов. Размер зерен этих минералов достигает размера пылеватых частиц либо в результате абразии при транспортировке, либо в результате растрескивания и дробления. Кроме того, тончайшие кристаллы таких устойчивых минералов, как циркон, турмалин и рутил, высвобождаются из изверженных пород при разложении менее устойчивых минералов, в которые эти акцессорные минералы включены, и в конце концов попадают в глинистые породы.
Глинистые минералы. Здесь мы рассмотрим только некоторые из кристаллических глинистых минералов (табл. 7.1.) Cpeди двухслойных минералов, сложенных чередующимися слоями кремнекислородных тетраэдров и алюминиевых октаэдров, вероятно, наиболее известна группа кандитов. Кандиты имеют состав, примерно соответствующий формуле AI2O3*2SiО2*2Н2О, причем алюминий нередко частично замещается ионами железа и магния. Эта группа включает собственно каолинит (рис. 7.1), диккит, шамозит и гриналит. К этой же группе минералов принадлежит галлуазит.

Среди трехслойных минералов, состоящих из двух слоев кремнекислородных тетраэдров, между которыми располагаются диоктаэдрические алюминиевые и триоктаэдрические магний-железистые слои, наиболее известны группы смектита и иллита (гидрослюды). К смектитам относятся монтмориллонит и нонтронит, которые характеризуются способностью кристаллической решетки к разбуханию и сжатию. Эти физические изменения происходят при адсорбции и потере молекул воды. Группа иллита, напротив, представлена неразбухающими минералами, имеющими сложный химический состав, сходный с составами мусковита и серицита. Кроме разнообразных иллитов в эту группу входит также глауконит (в строгом смысле). Очень близки сюда по составу минералы группы хлорита, в которых существенную роль играют ионы двухвалентного железа. Хлориты имеют слоистую решетку, в которой чередуются двухслойные (кандитовые) и трехслойные (смектитовые) слои. Помимо хлоритов существуют смешанослойные глинистые минералы, которые обычно описываются как хлорит-иллиты, каолинит-иллиты и так далее, а не выделяются под новыми специальными названиями.
Когда некоторые глинистые минералы, особенно монтмориллониты, находятся в равновесии с растворами, присутствующими в слабо известковистых осадках или почвах, они адсорбируют ионы кальция и в этих условиях образуется коллоидальный глинистый комплекс, известный как кальциевый монтмориллонит. Если через кальциевую глину просачивается раствор хлористого натрия, то ионы кальция вытесняются нонами натрия и переходят в раствор, так образуются натриевые (щелочные) монтмориллониты. Это явление известно как обмен оснований. Реакция с кислыми растворами, такими, как дождевые воды, содержащие углекислоту, или с кислым гумусом обычно приводит к удалению обменных оснований и замещению их водородом, причем в результате этих реакций образуется водородный монтмориллонит. Такие глины обычно развиты в кислых почвах, из которых кальций выщелачивается кислыми дождевыми водами. Другими обменными основаниями могут быть магний, а в культурных землях — калий и аммоний.

При осадконакоплении значение обмена оснований заключается в его воздействии на проницаемость и степень флоккуляции глин. Водородные глины — это высокодисперсные и непроницаемые породы. Натровые глины, отлагающиеся в соленых водах, флоккулируются и допускают медленное просачивание газов и жидкостей. Кальциевые глины, которые могут быть отложены в жестких пресных водах, сильно флоккулированы и значительно более проницаемы, чем водородные или натриевые глины.
Если какие-либо из этих глин осаждаются из вод, содержащих положительно заряженные коллоиды, такие, как гидрозоли окисного железа или некоторые органические коллоиды, то отрицательные заряды на глинистых частицах нейтрализуются и образуется сильно флоккулированный осадок.
Акцессорные компоненты. Сидерит и кальцит встречаются как в виде первичных хемогенных осадков, так и в виде раннедиагенетических конкреций и желваков. В виде первичных хемогенных образований эти два минерала редко присутствуют вместе, так как для их осаждения требуются разные геохимические условия.
Аутигенный пирит, марказит и пирротин в виде зерен и желваков — обычные компоненты, обязанные своим происхождением восстановлению солей железа на месте при участии органических соединений или бактерий.
В глинистых осадках часто отлагается в больших количествах органическое вещество как в виде гумусовых коллоидов, так и в виде твердых остатков животных или растений, что приводит к образованию разнообразных диагенетических продуктов. Органические радикалы сами по себе могут относительно слабо присоединяться к кристаллической решетке глинистых минералов.
Окислы железа, находящиеся обычно в гидратированном состоянии, также являются важными компонентами глин, они часто образуют тонкие смеси с глинистыми минералами. В больших количествах красные окислы железа переносятся реками, дренирующими районы латеритного выветривания, и отлагаются в виде тонкозернистых осадков. В редких случаях таким же путем могут переноситься крупные массы гидроокислов алюминия и осаждаться в виде бокситов.