Возникновение глины связали с зарождением жизни
Wikimedia Commons
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.
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.
Кристаллы сауконита, полученные с использованием янтарной кислоты
Zhou et al / Scientific Reports 2017
Приведенные условия окалались оптимальными для формирования кристаллов, но на самом деле образование минерала шло, хоть и с меньшей скоростью, и при другой температуре.
Каолин — описание ингредиента, инструкция по применению, показания и противопоказания
Описание каолина
Каолин – это глина из минерала каолинит.
В его составе присутствуют также минеральные примеси. Богатый состав и физико-химические свойства обусловили применение каолина во многих сферах: от производства фарфора и бумажной промышленности до косметологии и фармацевтики.
Каолин называют белой глиной. Однако его цвет может варьировать от желтоватого до зеленоватого в зависимости от ассортимента и концентрации примесей. Продукт можно использовать в естественном природном виде, но перед промышленным применением его обычно обогащают. После процедуры он обретает белый цвет.
Для приема внутрь используют пищевой каолин. Его подвергают нескольким очисткам и исследуют на концентрацию полезных компонентов и отсутствие вредных. Такой продукт представляет собой серо-бежевый порошок. Его употребляют в сухом либо разведенном в соке, воде или другой жидкости виде.
Физико-химические свойства
Каолин жирноват наощупь, огнеупорен, инертен. В сыром виде белая глина совершенно не пластична и крошлива.
После обработки она становится прочной. Каолин хорошо впитывает воду.
Состав и польза
Каолин – источник кальция, железа, магния, калия, натрия, кремния, фосфора и других полезных для здоровья человека веществ.
Кремний укрепляет иммунитет, повышает эластичность сосудов и кожного покрова, участвует в обменных процессах, улучшает усвоение других полезных компонентов. Магний проявляет антидепрессивную активность. Он нормализует активность нервной системы, активизирует белковые соединения, обеспечивает гибкость костей. Кальций участвует в кроветворении, строительстве мышечных и костных тканей. Железо необходимо организму для транспорта кислорода. Фосфор важен для функционирования нервной системы и мозга.
Глина обеспечивает организм многими важными микро и макроэлементами, поэтому активно применяется в косметологии и медицине.
Фармакологические свойства
Каолин – эффективный сорбент.
Среди других фармакологических свойств белой глины выделяют способность подавлять воспалительные процессы и антисептическую активность. Ее применяют для полоскания полости рта, промывания носовых ходов. Она эффективна против зубного камня, экзем, опрелостей, воспаления десен. Ее используют в производстве детских присыпок, мазей, зубных паст.
Косметологические свойства
Каолин включают в рецептуры косметики: пудр, шампуней, противосеборейных средств, кремов, скрабов.
Внимание! Нельзя слишком часто пользоваться каолином, поскольку он может спровоцировать чрезмерную сухость кожного покрова.Оптимальная частота его применения – 1 раз в 3–7 дней.
Оптимальная частота его применения – 1 раз в 3–7 дней.Глина огнеупорная — Огнеупорные материалы
Глина представляет собой осадочную, повсеместно распространенную горную породу. Физические и технологические свойства глины зависят от минералов, входящих в ее состав и условий ее образования.
Глина огнеупорная, или шамотная глина, – землистая обломочная горная порода осадочного происхождения, которая состоит в основном из высокодисперсных гидроалюмосиликатов, при смешивании с водой дает пластичное тесто, сохраняющее при высыхании форму, и приобретает после обжига прочность камня.
Глина огнеупорная имеет сложный химический состав: она включает в себя Si02, А1203, CaO, MgO, К20, Na20, Fe203.
Технические характеристики шамотной глины: содержание влаги не более 5 %, огнеупорность составляет от 1530 до 1830 °С, в зависимости от состава, водопоглощение — 7,8 %, средний размер зерна — 1,9 мм.
Важнейшими физико-керамическими свойствами огнеупорных глин являются пластичность и связность, воздушная и огневая усадка, спекае-мость и огнеупорность.
Наиболее характерным свойством огнеупорных глин является пластичность. Этим свойством называют способность увлажненных глин под действием незначительных внешних усилий изменять свою форму без появления трещин и сохранять ее в статическом состоянии.
Пластические свойства глин проявляются лишь в смеси с водой и с некоторыми другими жидкостями. Эти свойства зависят от ряда факторов: минерального состава, степени дисперсности и формы частиц глины, присутствия в ней электролитов и гумусовых веществ, взаимоотношений дисперсной фазы (глинистых частиц) и дисперсионной среды (воды или другой жидкости). Пластичность является обратимым свойством глин при нагревании их до 110—150 °С; повышение температуры нагревания постепенно ухудшает это свойство, после завершения процесса дегидратации глины (450—600 °С) пластичность может совсем исчезнуть.
Пластические свойства глины легко снизить введением отощителей (кварца, шамота и др.), повышается же пластичность глин только после длительного их вылеживания или тонкого измельчения или же при добавлении электролитов.
Излишняя пластичность глин может быть устранена путем введения в них непластичных (отощающих) добавок или добавлением малопластичных глин. При недостаточной пластичности глину отмучивают, освобождая ее от песка, подвергают вылеживанию на открытом воздухе, измельчают на специальных машинах, обрабатывают паром, вакуумнруют, а также добавляют пластичную глину. В результате повышается дисперсность глин, улучшается нх набухаемость и повышаются пластичность и формовочная способность.
Связующая способность глины, выражается в том, что глина может связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие — сырец. Связность — усилие, необходимое для разъединения частиц глины. Связность глин обусловлена малой величиной и пластинчатой формой частиц глинистого вещества.
Высокой связностью обладают глины, содержащие повышенное количество глинистых фракций.
По количеству связываемого песка каждая огнеупорная глина относится к одной из четырех групп:
• связующая – 50% песка,
• пластичная – 20-50% песка,
• тощая – 20% песка,
• камнеподобная (сухари и сланцы) – не образует теста и не связывает.
Воздушная усадка характеризуется уменьшением длины образца, изготовленного из пластичного теста и высушенного до постоянной массы, и выражается в процентах к первоначальному размеру. Колебание воздушной усадки огнеупорных глин находится в пределах 3 — 11 %. Наибольшую усадку имеют глины с высокой пластичностью («жирные»), а наименьшую — малопластичные («тощие»).
Из-за большой усадки глин при сушке и обжиге из одних глин трудно изготовлять изделия правильной формы и точных размеров, поэтому в технологии, например, шамотных огнеупоров к глинам добавляют шамот. Количество добавляемого шамота зависит от связующей способности глин.
Чем выше пластичность глин, тем выше их связующая способность. Однако связующая способность и пластичность – это различные свойства.
Огневая усадка глин — изменение размеров и объема при обжиге изделия. При обжиге наиболее легкоплавкие соединения глины переходят в состояние жидкости, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы и частично заполняет промежутки между ними. Частичное плавление глины и действие сил поверхностного натяжения жидкой фазы вызывают сближение твердых частиц обжигаемой глины и объем ее уменьшается, т.е. происходит огневая усадка. При большом содержании в глине кварцевого песка может не быть усадки или даже произойдет расширение материала, что связано с переходом кварца при нагревании в другую кристаллическую форму с увеличением объема. Огневая усадка глин может быть 2-6%. Полной усадкой глин называют сумму воздушной и огневой усадок. Полная усадка обычно составляет 5-18%. Для получения изделий с заданными размерами полную усадку учитывают при формовании, соответственно увеличивая размеры сырца.
У большинства огнеупорных глин огневая усадка начинается при 600—650°С и протекает медленно и равномерно до 900—1000° С. Выше этой температуры усадка идет интенсивно и заканчивается при 1250—1400° С. Присутствие кремнезема вследствие его роста при обжиге в значительной степени компенсирует усадку глин.
Температура спекания — температура, при которой глина полностью спекается, т. е. теряет после охлаждения способность впитывать воду. Интервал спекания огнеупорных глин – 400ºС. Огнеупорные глины (и изделия из них) противостоят действию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь.
Огнеупорность — свойство противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур. Шамотная глина имеет показатель огнеупорности выше 1580°.
Указанная способность достигается за счет малого содержания примесей в глине. Такие глины используют для производства фарфора, фаянса и огнеупорных изделий.
Огнеупорная глина обычно имеет белый или серо-белый цвет. В её состав входят каолинит и гидрослюды.
Такие глины используют для производства огнеупорного кирпича и других жаропрочных изделий. Огнеупорные глины должны выдерживать при обжиге температуру не менее 1580 градусов. После обжига изделия из данной глины становятся непроницаемыми для воды.
Благодаря таким свойствам шамотная глина широко используется для кладки печей. Из нее изготавливают специальный огнеупорный кирпич, которым выкладывается внутренняя часть печки – топка. Причем в качестве связующего раствора используется все та же глина для печи.
Для изготовления шамотных или полукислых огнеупоров глину, предварительно отсортированную от загрязненных кусков, обжигают в печках, после чего размалывают первоначально на щековой дробилке, а затем на бегунах и просеивают. Подготовленный порошок обязательно подвергают очистке для удаления примесей аппаратурного железа, которое вызывает образование пузырей в стекломассе и закраску стекла. Хранить глину необходимо в условиях, исключающих ее размывание и загрязнение.
Помимо кладки печей, огнеупорная глина может быть использована для изготовления мертелей, огнеупорных масс и обмазок. Для этих целей используется огнеупорная глина марок ПГА, ПГБ. Кроме того, из шамотной огнеупорной глины делают декоративную плитку, малые архитектурные формы, керамические изделия и фарфорово-фаянсовые изделия, а также изготавливают тигли для плавки золотых и серебряных сплавов.
Большой ассортимент огнеупорных материалов, в том числе огнеупорной глины представлен в Компании «ОгнеупорЭнергоХолдинг» — тел. (495) 617-01-74.
Мы рады видеть Вас в числе наших заказчиков. Продажа огнеупорных материалов – это стабильная, многолетняя деятельность нашей компании, поэтому нам хорошо известны все запросы и требования наших покупателей.
С продукцией ООО «ОгнеупорЭнергоХолдинг» Вы можете ознакомиться на нашем сайте.
Что такое косметическая глина?
Косметическую глину получают из самой обычной, природной глины, которая служит исходным сырьем.
Путем специальной обработки и очистки из нее сначала удаляются всевозможные загрязнения, крупные частицы и грубые механические примеси, а затем выделяется так называемая тонкая фракция. Именно такой продукт становится пригодным для использования в косметических целях.
Содержание:
Целебные свойства
Впрочем, о благородных преимуществах глины известно очень давно. Дело в том, что она представляет собой богатейший источник солей, минералов и микроэлементов, буквально подаренный человеку природой, доступный и дешевый. Люди давно используют глину как лечебное средство от различных болезней, но наиболее показательный факт — это употребление отдельных пород глины в пищу (!). Такая практика зафиксирована, например, у некоторых северных народов, где в условиях скудной растительности и, как следствие, резко ограниченного рациона питания — богатая полезными веществами глина восполняла недостаток важнейших для организма химических элементов. Подобная традиция наблюдается также у народов Ближнего Востока, Южной Америки, Африки.
Все это лишний раз говорит нам об удивительных качествах, которыми обладает глина.
Сферы применения
Сейчас косметическая глина широко применяется в косметических и медицинских целях. Она является базовым компонентом мазей, компрессов, масок. Ее используют для устранения проблем с кожей, она помогает при наличии гинекологических болезней, заболеваний суставов. Эффективна для решения проблем, связанных с опорно-двигательным аппаратом (обычно это грязелечение, лат. Lutum Therapia), диареи, устранения последствий интоксикации и прочего.
Глина обладает адсорбционными свойствами. Это качество определяется химическим составом материала и физической структурой его частиц. А от состава зависит цвет.
Глину, которую используют в косметологии, добывают в природных месторождениях. Ближайшие из них находятся на территории нескольких областей России и Украины. В зависимости от месторождения, каждый вид материала имеет свой минеральный состав, цвет, целебные характеристики.
Расцветки
Цветовая палитра весьма разнообразна. Глина бывает красного, белого, желтого, зеленого, розового, голубого, серого, черного цвета. В добавок существует большое количество оттенков. Рассмотрим ключевые характеристики каждого вида.
Белая глина (каолин) может иметь слегка серый или желтый оттенок. Ее основные компоненты: кремнезем, кремний, алюминий, марганец, цинк, калий. Ее активно используют в фармацевтике и косметологии. Имеет высокую адсорбцию, что положительно сказывается на очищении кожи и выведении токсинов. Подходит для всех видов кожи, особенно рекомендуется ее использовать обладателям жирной и проблемной кожи. Белая глина сужает поры, устраняет зуд, убирает жирность. Также такой материал хорошо справляется с угревой сыпью. Белая глина отбеливает кожу. Ее применение дает хороший лифтинг-эффект, позволяет скорректировать овал лица. Для избавления от перхоти такую глину наносят на волосы.
Красная.
Получила такой цвет благодаря присутствию в составе оксида железа, кремния, магния. Ее оттенки варьируются от серовато-красного до насыщенного багрового. Красная глина рекомендована к применению обладателям сухой, чувствительной кожи, склонной к аллергическим реакциям. Такая глина способствует улучшению кровообращения в эпидермисе, увлажнению и смягчению. Она эффективно поддерживает здоровый вид возрастной кожи.
Розовая. Сочетает свойства белой и красной глины. Отличается пластичной структурой, деликатным воздействием. Ее легко наносить на кожу. Розовая глина считается универсальной, поэтому подходит для кожи всех типов. Ее можно использовать как маску, также на ее применяют для ванн и компрессов.
Желтая. Эту глину по праву можно считать надежным средством омоложения. Отличается повышенным содержанием железа и калия, которые определяют ее главное свойство — активное питание кислородом кожных тканей.
Желтая глина оказывает мощный тонизирующий эффект. Ее рекомендуют применять обладателям уставшей кожи. Кроме этого, она хорошо выводит токсины, устраняет тусклость, активизирует обменные процессы, что в совокупности препятствует старению.
Зеленая. Ее также активно используют в косметологии, как и белую глину. Цвет определяется оксидом железа. Содержит множество микроэлементов, имеет высокую адсорбцию. Зеленая глина способствует очищению пор, устранению жирного блеска, она улучшает микроциркуляцию крови. Ее можно использовать как маску, делать обертывания, использовать для ванн и компрессов.
Голубая. Онежская, кембрийская, валдайская — вот только некоторые названия, отражающие происхождение глины этого типа. Ей свойствен богатейший состав микроэлементов, характерны дезинфицирующие свойства. Эта глина разглаживает кожу, устраняя морщины. Она глубоко питает и поддерживает регенерационный процесс. Это, в свою очередь, возвращает коже молодость и красоту.
Голубая глина отбеливает, осветляет пигментные пятна, прячет веснушки. Ее используют для укрепления и стимуляции роста волос, а также избавления от перхоти.
Черная. Уникальная по цвету глина. В составе присутствует магний, кварц, стронций, железо, соли, минералы. Отличается высокой плотностью и легкой жирностью. Хороший адсорбент, эффективно выводит токсины. Лучше всего подходит обладателям комбинированной и жирной кожи. Она легко удаляет загрязнения и продукты сальных желез. Благодаря способности положительно влиять на крово- и лимфообращение, процессы обмена веществ, устранять дряблости и морщины, такую глину считают лучшим средством омоложения. Маски для волос на основе черной глины хорошо питают поврежденные после окрашивания волосы.
Серая. Близка по характеристикам глине черного цвета. Она тоже позволяет замедлить возрастные проявления, питает кожу, насыщает ее влагой, смягчает. Серая глина разглаживает морщины, способствует заживлению мелких трещинок и повреждений.
Хорошо борется с жирностью, ломкостью и выпадением волос.
Советы по использованию
И в заключение пару рекомендаций на тему, как пользоваться косметической глиной (любого сорта). Эти советы важно соблюдать.
- Нельзя использовать металлическую посуду и инструменты для замешивания глины с водой или другими косметическими средствами.
- Категорически не допускается высыхание глины на коже. Наносите ее толстым слоем или поддерживайте во влажном состоянии, смачивая водой. Иначе вместо увлажнения вы иссушите ткани эпидермиса.
Гончарная глина для гончарного круга
Так как основным материалом для работы гончара была и остается именно глина, мы рассмотрим этот материал очень подробно.
История глины
Первый керамический круглодонный сосуд, который был изготовлен из обожженной глины, человек смог сделать около 10 тысяч лет тому назад – на Земле царствовала эпоха мезолита. Тем не менее, более общее представления о теории знакомства человека с этим материалом, которая повествует, что кусочек глины был упущен случайно человеком в огонь, а когда его оттуда достали, он превратился в твердую массу, не вполне отвечает действительности.
Ученые люди нашего мира немного скорректировали данную легенду своими исследованиями. В свое время был произведен специальный анализ остатков глиняных черепков из раскопа, который относился к эпохе неолита, группой специалистов был установлен следующий факт – наши далекие предки в качестве исходного сырья для производства посуды активно использовали помет птиц, птичий пух, скорлупу яйца и кусочки раковин моллюсков. Данных компонентов было всегда предостаточно там, где обычно гнездовались перелетные птицы и собирались моллюски по берегам. Такой набор материалов обладал высокой степенью клейкости, а глина выступала в роли связующего звена – она занимала в процентном соотношении не более 30 %.
Несколько тысячелетий прошло, по истечении которых человек понял, что с помощью глины возможно скреплять не пластичные материалы, такие как дресву – камень дробленый, и шамот – дробленые обломки обожженной посуды, а также песок. Эти материалы имеют минеральное происхождение. В этот момент человека озарило, что глина это и есть самый прочный материал, который можно использовать для производства посуды.
С того момента и стали использовать для производства изделий глину одного сорта или сорта глины смешивались между собой. Так появилась глиняная обожженная посуда.
Данный опыт, который получил человек в общении с глиной, послужил хорошим толчком в развитии гончарного дела. Люди уже имели представление о том что собой представляет глина и какое влияние оказывают на нее разнообразные органические и неорганические добавки.
Через некоторое время люди освоили способ очистки гончарнй глины от различных примесей – отмучивание. В Древней Греции этот материал добывали неподалеку от города Афины – то были карьеры открытого типа. Добытая глина проходил процесс обработки – сушку, измельчение при помощи специальных двух барабанов, вращающихся силой рабов и лошадей. После этого получившуюся массу заливали водой и замачивали на некоторое время в определенных ящиках, составленных между собой ступенчатой лестницей. Когда приходило время, данные ящики с массой глины промывали под напором чистой воды, которая бурлила и стекала постепенно из одного ящичка в другой, по принципу ступенек.
Глина для гончарных изделий подразделялась на различные типы фракций, каждая из них для чего-то применялась. Наиболее чистая глина находилась в самом нижнем ящике. Вода спускалась, а осадок должен был вылежаться и загустеть. И на сегодняшний день отмучивание является наиболее удобным и выгодным способом очистки гончарной глины.
«Керамос», в переводе с древнегреческого обозначает «глина», данные об этом понятии имеются в свидетельствах Гомера, в его произведении «Илиада», которое относится к VIII веку до нашей эры. Некоторые ученые утверждают, что корень данного слова это индоевропейский язык, которым пользовались жители Европы – от границ Урала до территории Аппенинского п-о-ва еще во времена III тысячелетия до нашей эры. Возможно, данные суждения ошибочны, потому, что если взять в сравнение корни некоторых слов «зъд», «керамос» и «брние», увидим – понятие «здун» в переводе с древнеславянского обозначает «гончар», корень «зъд» присутствует в таких словах, как «здание», «создатель», «создавать».
Понятие «брние» это «глина, затворенная водой». Возможно, что даже название городу Брно в Чехии дали исходя из данных соображений. На самом деле, слово «глина» имеет гораздо большую и более древнюю историю, к примеру, оно могло возникнуть от слова «глиний», что обозначает «оксид алюминия или глинозем», который является составляющей частью глины.
Что такое глина?
Глина представляет собой дисперсную осадочную породу, которая состоит из некоторых пластичных минеральных частиц, химический состав которых это гидроалюмосиликаты, а также сопутствующие примеси других минералов. Понятие «гидро» — довольно известное, «алюмо» — можно понять, а вот силикат это соединение кислорода и кремния.
Свойство пластичных минералов, соединенных с водой – делать глину более пластичной, чтобы из нее возможно было формировать определенную форму и сохранять ее при высыхании. Кварц (песок), карбонаты (мрамор и мел, доломит и известняк, магнезит), а также полевой шпат (к примеру, гранит) являются непластичными, к тому же их включенность в глину способна «отощать» материал, соответственно, может снизить пластичность.
Понятие пластичности от античного обозначает «годен для лепки», что прямо указывает на способность материала изменить свою форму, если приложить усилие, а также способность сохранить приобретенную форму. Гончарную глину и ее пластичность возможно охарактеризовать по нескольким критериям. К примеру, насколько пластична глина можно судить по усилиям, которые необходимо приложить, чтобы изделие из глины стало деформироваться. Также можно определить пластичность по количеству использованной воды, которой затворяют сухую глину, и после добавления которой глина способна к деформации и удержании определенной формы.
Профессиональный гончар сможет определить уровень пластичности глины для гончарного круга по такому признаку – глина будет с определенными усилиями переминаться в руках, но не будет прилипать к ним. Это самый простой и доступный способ определения пластичности глины.
Гончарная глина может быть белого, серого, черного, голубого, зеленого, коричневого, красного и желтого цветов.
Зачастую, окраска глины напрямую зависит от влияния органических веществ, некоторые имеют свойство выгорать при обжиге. К примеру, филимоновскую черную глину можно сделать белой, если ее обжечь.
Откуда берется глина?
Возникновение глины на планете Земля относят к межледниковому периоду, на протяжении которого происходило постепенное таяние ледяного покрова, толщина которого в некоторых европейских частях доходила до двух километров. Процесс таяния вызывал мощнейшие водные потоки, которые исполняли роль глиновала. Происходило перемучивание, переотлагательство пород, которые в процессе движения смешивались в единую массу. На территории Евразии, а также в некоторых регионах России, в результате данных процессов появилось множество месторождений глины, которая обладала различными свойствами. Этого на другом континенте вы не найдете.
Если обратимся к физике и химии появления глины, увидим, что глина, как таковая, является продуктом сложных процессов разложения некоторых горных пород.
Но эти процессы происходили на Земле не только благодаря ледникам. Недоступные вершины гор содержат такие породы, как гранит и порфир, в более низких частях гор находится сланец – эти горные породы были подвержены воздействию ветра и резкой смене атмосферного влияния. Ветра зимой и лютый мороз, густой туман и жуткий продолжительный дождь, сменяющиеся палящим солнцем – эти природные стихии постепенно разрушали структуру целых каменных скал. Дождевые потоки смывают мелкую пыль, которая была образована процессом разложения, а мощный поток дождевой воды, который образовывался из дождей и тающего ледника, доставляли данный грязный поток в большие реки. Когда данная масса достигала спокойного места реки, она постепенно осаждалась и, таким образом, образовалась глина. Данные процессы происходят, на самом деле, в каждой, даже самой маленькой речке. В этом вы можете убедиться самостоятельно, когда опробуете речное дно.
Источники сырья
Если вы не имеете возможности купить гончарную глину на специализированном предприятии, либо в карьере, где открыто месторождение данного материала, то вы можете найти ее везде — глину возможно встретить в любом месте, только вот работать с таким материалом будет гораздо труднее.
Обочины дорог, берега болотистой местности или же берег небольшого водоема, глины, образовавшиеся вследствие попадания дождевой или родниковой воды в природную глиняную чашу и не имеющие возможности пройти в почву – это и есть источники сырья.
Ту территорию, где можно было добывать глину для гончарного круга в народе раньше называли просто – глинище, глинница, глинокопня. Под глинищем подразумевали яму в 71,12 см глубиной, которая находилась где-то в лесной местности. Глину, зачастую, гончары снимали либо целым пластом, либо вынимали ее большими кусками в 16 кг весом. Все, что выкапывали, накладывали на воз и вывозили в мастерскую. Но добывание глины это нелегкий, даже опасный процесс – нередки случаи в истории, когда при откапывании глиняных пластов земля обваливалась и горшечник погибал. Глина добывалась по необходимости. Обязательно, перед наступлением дождливого осеннего сезона делался запас глины. Обычно гончарные мастерские запасались ежегодно глиной в количестве до 200 пудов.
Для глины во дворе каждого мастера отводилось определенное место – неглубокая яма на подворье, или же укладывали комья глины в сенях дома. Бывало и так, что глина лежала во дворе у горшечника несколько лет к ряду. Гончарная глина, таким образом, проходила еще одну обработку – испытание морозом. Так как перед зимой шли продолжительные дожди, пласты глины пропитывались водой, затем наступали морозы и разрыхляли ее, что способствовало улучшению пластичности. Оказывается, чем больше глина пролежит, тем ее качества становятся лучше. Когда глина напитывается влагой, она начинает медленно гнить. Соли, которые есть в некотором количестве, вступают в химическую реакцию, вследствие чего идет образование газовой среды. Если ей не дать выхода, данное качество может навредить готовому изделию из глины при обжиге в печи. По народному место, где лежала гончарная глина, называлась «чистилище». Тем не менее, воздух возле этого места всегда был наполнен сероводородом, который выделяется из глины при гниении, и этот запах трудно было выдержать.
Виды и свойства гончарной глины
Задолго до того периода, когда глину стали применять в широкой промышленности, а также до того, как ее свойства начали изучаться, свойства гончарной глины возможно было определить только на ощупь. Да и на сегодняшний день многие мастера применяют именно такой способ определить ее свойства. Ведь только таким образом можно более точно произвести оценку свойств глины, которая в руках гончара оживает.
Итак, глина, которая используется в гончарной мастерской, должна обладать повышенной жирностью, особой тяжестью, податливостью, упругостью, а также должна иметь твердый характер, потому что ей приходится выдерживать заданную мастером форму.
Гончарная глина может иметь красный или коричневый, голубой или зеленый, серый или белый цвет. Иногда вы можете встретить глину цвета шоколада, по народному «сникерс», или же грязно-черную глину. Эти цвета обусловлены наличием большого количества органической примеси. Как правило, уровень содержания органики в глине, включая мелкие углистые частицы, может быть очень высоким.
Таким образом, этого достаточно для поддержания промышленного обжига и процесса горения без добавления какого-либо топлива. К примеру, в эту группу глин можем отнести подмосковную межугольную огнеупорную глину.
Процесс обжига для гончарной глины это тот же процесс окисления, после которого она может стать либо белой, либо красной или желтой. Какого цвета вы получите глину после обжига, зависит только от наличия определенного количества окислов титана и железа. В случае если оксиды железа в сочетании с титановыми добавками в общей сложности не превышают уровня 1% — глина будет иметь белый окрас даже при условии обжига. Но если суммарный показатель данных составляющих будет более 1% — после окончания обжига глиняное изделие станет красноватым, даже если еще в полуготовом виде она имела зеленую или голубую окраску. Белый цвет придает изделию из глины окись алюминия – она есть в глине в процентном соотношении до 60 %. Желтого цвета бывает глина огнеупорная. Она в гончарстве используется не так уж и часто, так как для ее обжига потребуется очень высокая температура.
Эти знания вы можете использовать при приготовлении цветных образцов глины – добавьте в белую глину неорганический пигмент и получится другой цвет. Те же пигменты, которые имеют органические вещества, добавлять в гончарную глину нецелесообразно – они просто выгорят в процессе обжига, глина будет того же цвета, что и до обжига.
Голубая или зеленая глина подходит для производства гончарных изделий без предварительных подготовок. Ее можно было найти вдоль русел рек.
Мастера обычно не советуют связываться с глиной для гончарного круга, которая имеет шоколадный или грязно-черный цвет. Причина проста – когда вы будете обжигать изделие, органика, входящая в состав глины, будет источать невыносимый запах.
Совет мастера
В гончарстве использовалась также пресная и кислая глина. Пресную глину заливали предварительно водой и переминали, а кислую закладывали в замеску с осеннего периода до весеннего, лишь после этого использовали. В обиходе была еще валяльная глина, сукновальная, белая и тощая, а также зеленка.
Как глина взаимодействует с водой
Здесь мы немного расскажем о том, как вода может взаимодействовать с гончарной глиной.
Глина это гигроскопическое вещество, которое может адсорбировать влагу из воздушных масс. Она может отлично смачиваться водой и имеет свойство набухать, если воды слишком много. Зачастую, влага, которая абсорбируется глиной из воздуха, называется прочносвязанной. Существует еще рыхлосвязанная вода, которая размещена между частичками глины в свободном состоянии, и которую можно легко выдавить в процессе компрессии.
Что касается количественного состава в глине прочносвязанной воды, она может составлять от 0,8 до 1,0 % влажности каолина. Она обладает свойством замерзать при температурном режиме ниже нуля градусов и, почти, не может проводить электрического тока. Прочносвязанная вода можете перехолодить в состояние рыхлосвязанной, которая увеличивается в объеме, когда наступает период приближения гончарной глины к состоянию рабочего водосодержания, то есть, кода глина вот-вот станет пластичной и податливой для формования изделия.
Если вы замечаете, что глиняная масса уже не прилипает к тыльной стороне ладони, значит, глина готова к работе.
Уровень рабочего водосодержания различен для разных типов глины:
- у лесса — 18-20 %,
- у каолинов – 28-31 %,
- спондидовая глина – 31-33%,
- часово-ярская – 30-32 %,
- трошковская – 30-36 %.
Если увеличить уровень водосодержания более рабочего показателя, то глина может потерять свойство сохранять определенную форму, заданную мастером, что влечет за собой растекание формы, словно вязкой жидкости.
Еще с 1972 года специалисты Щекинского кислотоупорного завода использовали «магнитную» воду, которая позволила существенно увеличить плотность изделия из глины после обжига, а также снизить показатель водопоглощения и увеличить прочность и крепость изделий (при изломе на 20 %). Но теоретические знания по этой части пока еще не разработаны.
Все сведения, которые описаны выше уже дают возможность начать работать с данным материалом.
А в общем, разговаривать о свойствах гончарной глины можно бесконечно. Если рассмотреть этот вопрос более детально, то увидим, что наименований глины более 30-ти, соответственно, каждый из видов подразделяется еще на подвиды (в зависимости от примесей).
Глина каолиновая жаростойкая от производителя
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
Применяется в качестве вяжущего компонента с жаростойкими свойствами в составе кладочных и облицовочных смесей для кладки печей, мангалов, каминов, защитных банных экранов, барбекю печей, дымоходов, а также других объектов подверженных нагреву. В качестве компонента состава для лепки и изготовления элементов декора.
СОСТАВ:
Глина белая каолиновая очищенная, шамот каолиновый.
СВОЙСТВА:
Экологически чистый состав. После высыхания, состав устойчив к воздействию высоких температур до +1300°С.
| ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ: | Показатели | Значения |
| Цвет смеси | бело-серый | |
| Жаростойкость | +1300°С | |
| Влажность сухой смеси | не более 3 % |
СПОСОБ ЗАТВОРЕНИЯ ДЛЯ ЛЕПКИ И ДЕКОРА:
Для приготовления среднепластичного состава необходимо: сухую глину высыпать в чистую воду комнатной температуры в соотношении 0.
28-0.31 л. воды на 1 кг сухой массы (4.2-4.65 л воды на мешок 15кг глины), тщательно перемешать вручную или машинным способом для получения однородной пластичной массы без комков. Выдержать готовый состав в течение 15 минут. После повторно перемешать. При правильно подобранном влагосодержании глиняная масса не липнет к тыльной стороне руки. Смесь готова к применению. Получение высокопластичной, среднепластичной, малопластичной массы регулируется содержанием воды при затворении.
ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ:
Работы с затворенной массой производятся при температуре от +5° до +50°С.
ФАСОВКА И ХРАНЕНИЕ:
Срок хранения смеси не ограничен. Смесь сохраняет свои свойства после замерзания и размораживания. Продукция является безопасной для человека. Смесь хранится в запечатанной упаковке в сухом помещении при температуре от -40°С до +40°С. Смесь выпускается в мешках по2.5 кг. и 15 кг.
Продукция не подлежит обязательной сертификации. ТУ 5745-002-75504882-2015.
Применение смеси сомнительных и спорных условиях возможно после тестирования на небольшом участке.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬ:
ООО «РЕЗОЛИТ» 614023 г.Пермь, ул. Промучасток д.42.
Тел.факс: 8(342)200-02-92
e-mail: [email protected]
сайт: tdrezolit.ru
Скачать
Добыча глины
Процесс производства керамической продукции начинается с добычи глины. Керамический кирпич ВВКЗ изготавливают из высококачественной глины Чертолинского месторождения, которое относится к собственности компании.
Удобное и близкое по отношению к заводу расположение карьера, в котором добывают глину, позволяет нашим специалистам постоянно отслеживать его состояние и состав глины.
Для определения состава и свойств данной горной породы необходимо выполнить ряд следующих действий:
- Провести технологическое испытание методом пластического формования
- Провести физико-химический анализ глины
- Определить керамические характеристики сырья
Каждый из перечисленных этапов включает в себя многочисленные анализы, однако из-за стабильности свойств глины Чертолинского месторождения количество лабораторных испытаний значительно сокращено.
Основные контролируемые параметры:
- Содержание крупнозернистых включений и содержание в них карбонатов
- Влажность
- Наличие посторонних примесей
Подбор состава шихты 1 выполняют в том случае, если необходимо получить продукт с другими свойствами, нежели у простого кирпича. Например: поризованный камень, клинкерный кирпич, кирпич определенного заданного цвета (тональности).
Большей частью примесей является кварцевый песок — SiO2. Размер и количество частиц песка в глине варьируется в различных пределах.
В зависимости от степени загрязненности глины кварцевым песком, ее делят на жирную и тощую. Из-за жирной глины кирпич сохнет дольше, со временем это приводит к возможному образованию трещин. При использовании тощих глин ухудшаются показатели первостепенных характеристик кирпича – морозостойкости и прочности. Содержание песка в Чертолинских глинах не превышает 3%, поэтому для корректировки ее технологических свойств в состав шихты вводится кварцевый песок, отвечающий самым высоким требованиям, благодаря отсутствию карбонатов и илистых частиц.
Качество глинистого сырья определяют по срезу. Если срез блестящий и жирный — глина обладает высокой пластичностью, ровная матовая поверхность среза – показатели малопластичной глины.
Конструкция Все глинистые минералы состоят из частиц, содержащих анионные слоистые силикаты и катионы металлов.Они являются частью группы минералов филлосиликатов. Большинство из них имеет структуру «сэндвич» с 2 слоями листовых силикатов, связанных с октаэдрическими катионами.  Остальные, слабо связанные катионы расположены между слоями и сольватируются водой.Частицы глины в почве являются результатом физического и химического выветривания силикатсодержащей породы. Есть 4 основных класса глинистых минералов.
На рисунке ниже показана структура смектит-иллитовых глин с повторяющимся звеном сэндвич-типа. На следующем рисунке показана структура каолинитовых глин с одним слоем силиката, соединенным с октаэдрическим слоем оксида металла в повторяющейся единице. Ионный обмен Пространство между «бутербродами» содержит воду и слабосвязанные катионы. Катионы должны уравновешивать общий отрицательный заряд силикатно-алюминатного сэндвич-блока.  Когда концентрация определенного катиона вне частицы глины больше, чем внутри, этот катион будет диффундировать в частицу, а какой-то другой катион будет диффундировать наружу. Таким образом, глинистые минералы захватывают ионы, которые необходимы для роста растений, когда растения разлагаются в конце цикла роста, и они медленно отдают эти питательные вещества растущим растениям в течение вегетационного периода. Особенно важны для выращивания растений K + , Ca 2+ , Mg 2+ . Растения также получают меньшие количества Fe 2+ , Mn 2+ , Cu + , Zn 2+ , B 3+ , Mo 3+ .
Анионы, такие как нитрат и фосфат, также могут храниться и обмениваться в зоне между сэндвичами. Удержание воды Та же область, где находятся слабосвязанные катионы, соли и полярные молекулы, также может удерживать большое количество воды.Некоторые глины могут удвоить свой объем за счет увеличения количества воды между слоями сэндвича.  Эта вода медленно возвращается в почву вокруг корней растений. Назад Компас Индекс Вступление Facebook Следующий |
Структура этой группы аналогична группе монтмориллонита со структурой типа сэндвича.Моделирование глиняных материалов, используемых в произведениях искусства: инфракрасное спектроскопическое исследование | Heritage Science
Работа Дуайера
Инфракрасные спектры образцов зеленого цвета, взятых из скульптуры Дуайера, Un , показаны на рис.5 и основные распределения полос приведены в таблице 1. Спектры показывают сильные полосы, характерные для карбоната кальция (CaCO 3 ), при 712, 872 и 1414 см -1 и две очень слабые полосы, наблюдаемые при 1790 и 2520 см −1 также указывает на присутствие CaCO 3 [6,7,8,9]. Анализ SEM-EDS также подтверждает присутствие CaCO 3 в этом образце (Таблица 2). Полосы в области валентных колебаний C – H ниже 3000 см -1 указывают на присутствие алифатического углеводорода.Отсутствие свидетельств ароматических и карбонильных групп указывает на то, что углеводородный компонент имеет нефтехимическое происхождение, скорее всего, парафиновое масло (также известное как минеральное масло) и / или парафиновый воск [10,11,12,13,14].
Поскольку инфракрасный спектр парафинового масла и воска очень похож, трудно определить относительный вклад в общий состав этой моделировочной глины. Присутствие компонентов CaCO 3 и парафина подтверждает, что этот материал для моделирования является пластилином на масляной основе, например пластилином.Основываясь на промышленных рецептурах, пигмент, используемый в зеленом образце, вероятно, будет пигментным зеленым 7 (фталоцианиновый зеленый), но поскольку он находится в низкой концентрации (<1 мас.%), Инфракрасные полосы для пигмента не обнаруживаются в спектре. .
Инфракрасные спектры образцов зеленого цвета, собранные с произведения искусства Дуайера. P парафин, C карбонат кальция
Таблица 1 Основные назначения инфракрасного диапазона для моделирования образцов глины из произведений искусства Дуайера Таблица 2 EDS-анализ репрезентативных модельных образцов глины Инфракрасный спектр недавно приобретенного зеленого коммерческого образца пластилина также показан на рис.
5 для сравнения. В спектре видны полосы с волновыми числами, аналогичными тем, которые наблюдаются для образцов зеленого Дуайера, но более сильные углеводородные полосы видны в спектре нового пластилина. Дополнительные полосы при 717, 1378 и 1463 см -1 наблюдаются как плечи на перекрывающихся полосах CaCO 3 в этом спектре. Наличие этих полос, наряду с резкими полосами алифатических валентных колебаний C – H, подтверждает присутствие парафина [10, 11, 13, 14].
Значения поглощения инфракрасного излучения, связанные с парафиновыми полосами, заметно уменьшены для образцов Дуайера по сравнению с наблюдаемыми для нового пластилина.Спектр, записанный для «сухого» зеленого образца, взятого из той же скульптуры, показывает еще большее уменьшение поглощения парафиновой полосы по сравнению с полосами CaCO 3 . Таким образом, потеря парафинового компонента, по-видимому, является причиной изменения свойств зеленого материала, используемого для этой скульптуры.
Инфракрасные спектры красного образца, взятого из скульптуры Дуайера, и недавно приобретенного красного образца пластилина показаны на рис. 6. Что касается зеленых образцов, основные наблюдаемые полосы могут быть отнесены к парафину и CaCO 3 и подтверждают, что Используемый материал также представляет собой пластилин на масляной основе (Таблица 1).Используемый красный пигмент, скорее всего, представляет собой Pigment Red 170 (нафтоловый красный), но при используемой концентрации не обнаруживает детектируемых инфракрасных полос. В отличие от зеленой глины для лепки, используемой в этом произведении искусства, нет значительного снижения значений относительной абсорбции парафиновых полос для красного образца Дуайера. Разница в поведении зеленой и красной глины для лепки с возрастом может быть связана с позиционированием их использования в скульптуре. Зеленая пластилин использовалась для верхней части скульптуры, а красная пластилин — только для нижней части скульптуры (рис.
1). Верх скульптуры более открыт и, возможно, подвергался большим колебаниям температуры из-за освещения, что приводило к предпочтительной потере парафина. Хотя использование парафина в глинах на масляной основе способствует сохранению невысыхающих свойств из-за относительно низкой летучести, поскольку парафины содержат смесь углеводородов и различаются по составу, потеря некоторых фракций парафина возможна, особенно при воздействии повышенные температуры в течение длительного времени [15].
Инфракрасные спектры красных образцов с работы Дуайера. P парафин, C карбонат кальция
Однако есть признаки некоторых изменений в красной глине для лепки, использованной в этой работе. Появление небольших полос около 1730 и 1720 см -1 в спектре, собранном для красного образца Дуайера, вероятно, связано с продуктами окисления парафина, такими как кетоны и сложные эфиры [16,17,18]. Первоначально парафины окисляются на воздухе с образованием гидропероксидов, которые разлагаются с образованием продуктов окисления, включая кетоны, альдегиды и сложные эфиры.
Небольшие полосы в карбонильной области можно отнести к присутствию небольшого количества сложных эфиров и / или кетонов на поверхности красного материала Дуайера. Хотя масла / воски могут содержать кетоны и сложные эфиры, они вряд ли присутствуют в синтетическом масле, используемом в этом материале. Небольшие полосы, появляющиеся в виде плеч на 1030 и 1190 см –1 , также подтверждают присутствие окисления моделирующего материала, поскольку полосы растяжения C – O и C – C в этой области связаны с образованием таких продуктов разложения [17] .
Художественное произведение Хиндера
Инфракрасный спектр образца, взятого из скульптуры Хиндера, Макет без названия для скульптуры (18.2003.5), проиллюстрирован на рис. 7, а соответствующие назначения полос представлены в таблице 3. Собранный спектр из На макете скульптуры (18.2003.7) без названия этого художника показаны те же полосы, что и на скульптуре 18.2002.5. Основные полосы, появляющиеся в спектрах, являются характеристическими полосами CaCO 3 и масла / воска, подтверждая, что в этих работах также использовалась пластиковая глина на масляной основе.
Алифатические длинноцепочечные углеводороды, скорее всего парафин, обозначены сильными резкими полосами валентных колебаний C – H в области 3000–2800 см, –1 . Более мелкие полосы в спектре, показанном на рис. 7, также свидетельствуют о том, что углеводородные компоненты претерпели изменения; относительная интенсивность полос парафина и карбоната кальция указывает на заметное уменьшение масляного компонента по сравнению с новым пластилином (как показано на рис. 5).
Инфракрасный спектр образца из работы Хиндера. P парафин, C карбонат кальция
Таблица 3 Назначение основных инфракрасных полос для моделирования образцов глины из произведений искусства Hinder Появление небольших полос ниже 800 см −1 в спектре, показанном на рис. 7, свидетельствует о том, что низкие концентрации минералов, гипса (CaSO 4 · 2H 2 O) и гетита (FeOOH) в модельной глине Hinder.
Для гипса характерны полосы 603 и 675 см –1 и 3553 и 3406 см –1 , наложенные на широкую полосу валентных колебаний O – H [19, 20].Небольшая полоса при 766 см −1 и вклад в широкую область валентных колебаний O – H указывают на присутствие гетита [21, 22]. Анализ SEM – EDS образца Hinder указывает на присутствие гетита, при этом обнаружено присутствие небольшого количества Fe (Таблица 2). Обнаружение серы также подтверждает наличие гипса. Присутствие гетита вместе с кальцитом (CaCO 3 ) указывает на то, что для придания цвета лепной глине использовалась коричневая охра. Отмечено, что количество S относительно велико (8.9 мас.%) И предполагает присутствие элементарной серы. Известно, что некоторые марки пластилина, особенно более ранние составы, содержат элементарную серу [2].
Карбонильная область между 1800 и 1600 см. -1 на рис. 7 является широкой и состоит из смеси вкладов различных классов C = O-содержащих соединений, таких как кетоны и альдегиды, вносящих вклад в эту область [17, 23].
Наличие небольшой диагностической альдегидной полосы при 2725 см -1 подтверждает присутствие этого класса соединений [23].Появление широкой полосы валентных колебаний O – H в области 3700–3100 см, –1 , а также плеча в области 1135 см, –1 указывает на наличие спиртов. Некоторое количество воды, вероятно, также вносит вклад в полосу растяжения O – H. Как указывалось ранее, спирты, кетоны и альдегиды могут возникать в результате окисления масел [16,17,18]. Хотя известно, что эти типы соединений присутствуют в природных маслах и восках, отсутствие спектральных полос из-за сложных эфиров жирных кислот, свободных жирных кислот и ароматических соединений поддерживает идею о том, что при моделировании использовалось синтетическое, а не натуральное масло / воск. глина, использованная в данной работе [24, 25].Таким образом, вероятно, произошло некоторое окисление масла / воска, использованного для этой работы, и оно обнаруживается на поверхности этой работы.
Художественное произведение Boonma
На рисунке 8 показан инфракрасный спектр образца, взятого из более светлого стула, содержащегося в произведении искусства Boonma, Парфюмированные картины и табуреты .
Спектр образца, взятого из стула более темного цвета в той же работе, показывает полосы, идентичные тем, которые наблюдаются на рис. 8. Распределение инфракрасных полос приведено в таблице 4.Сравнение с ранее описанными спектрами демонстрирует различие в составе моделирующего материала, используемого для работы Boonma. В отличие от сильных полос CaCO 3 , которые наблюдались в спектрах предыдущих модельных глин, основной неорганический компонент этого материала идентифицирован как глинистый минерал каолинит. Каолинит — слоистый силикатный минерал состава Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 . Этот глинистый минерал легко идентифицируется по появлению уникального рисунка в области 3700–3600 см, –1 , обусловленного растяжением O – H, а также имеет полосы растяжения Si – O и изгиба O – H в области ниже 1200 см. -1 [21, 26].Полосы из-за CaCO 3 все еще наблюдаются в спектре Boonma, но их относительная интенсивность намного меньше, чем наблюдаемые для композиций, используемых в предыдущих модельных глинах, где CaCO 3 был основным компонентом.
Идентификация каолинита и CaCO 3 в этом материале подтверждается анализом SEM-EDS, при этом в этом образце обнаружено больше Si, чем Ca (Таблица 2).
Инфракрасный спектр образца из иллюстрации Boonma. K каолинит, W вода, P парафин, C карбонат кальция
Таблица 4 Основные назначения инфракрасных диапазонов для лепки образцов глины из художественного произведения Boonma Спектр образца Boonma также свидетельствует об использовании парафинового масла, включая резкие алифатические полосы валентных колебаний C – H в области 3000–2800 см –1 [10, 11, 13, 14]. Однако относительные интенсивности полос парафина по сравнению с минеральными компонентами ниже, чем те, которые наблюдались в более ранних спектрах модельной глины на масляной основе.Учитывая, что каолинит является основным компонентом этого материала для лепки с меньшим количеством CaCO 3 , вероятно, художник использовал глина, отверждающуюся на воздухе.
Присутствие масла может быть связано с использованием смазки в производстве для уменьшения трения и адгезии или художником, чтобы избежать прилипания к основе (образец был взят с основания стула).
Хотя адсорбированная вода была идентифицирована по наличию полосы около 1634 см. -1 , полоса в этой области широкая и показывает большее значение поглощения, чем можно было бы ожидать, по сравнению с широким растяжением воды O – H. полоса с центром около 3300 см −1 .Это указывает на то, что другие моды, кроме воды, вносят вклад в полосу в этой области. Дополнительные полосы могут быть связаны с продуктами окисления масла. Как наблюдалось в ранее обсужденных работах, полосы валентных колебаний C = O кетонов, альдегидов и спиртов, образующихся в результате окисления длинноцепочечных углеводородов, вероятно, вносят вклад в широкую полосу в этой области. Также наблюдается небольшая карбонильная полоса при 1721 см -1 . Глины, твердеющие на воздухе, часто содержат небольшое количество добавки 1,3-бис (гидроксиметил) -5,5-диметилгидантоина, используемого в качестве консерванта, в небольших количествах (<1 мас.
%), И это соединение будет показывать небольшое количество C = O полоса растяжения в области 1800–1700 см –1 , поэтому она также может быть фактором, способствующим появлению карбонильной полосы в этой области.
Marburg artwork
Инфракрасный спектр, полученный для образца Marburg Giving the Devil his dues , показан на рис. 9, а распределение полос приведено в таблице 5. Спектр показывает полосы, характерные для пластифицированного поливинилхлорида ( ПВХ) [27,28,29]. Хотя в спектре ниже 1500 см -1 присутствует перекрытие вкладов ПВХ, пластификатора и каолинита, в спектре присутствуют определенные характерные полосы. Сложные эфиры фталевой кислоты обычно используются в качестве пластификаторов для ПВХ в различных областях, и спектр на рис.9 показано доказательство того, что в рецептуре этой моделирующей глины использовался фталатный пластификатор. Появление сильной карбонильной полосы при 1725 см -1 в сочетании с характерной парой полос на 1569 и 1535 см -1 подтверждает идентификацию пластификатора, используемого как диэтилгексилфталат (ДЭГФ) [27,28,29 ].
Инфракрасные полосы, связанные с глинистым каолинитом, также наблюдаются в спектре, в частности, характерная картина растяжения O – H в области 3700–3600 см, –1 [21, 26].Результаты SEM – EDS подтверждают наличие каолинита (таблица 2). Концентрации Ca и Ti также указывают на возможное присутствие CaCO 3 и TiO 2 , обычных наполнителей в этом классе материалов. Учитывая перекрытие полос из-за этих неорганических соединений в области отпечатков пальцев инфракрасного спектра, непросто использовать инфракрасные полосы этих соединений для идентификации этих компонентов. Никаких заметных вкладов пигмента в спектр нет.Как наблюдалось для образцов Дуайера, использованный пигмент, вероятно, имел низкую концентрацию и / или перекрывался бы с более сильным вкладом от объемных компонентов.
Инфракрасный спектр образца из марбургского произведения искусства. K каолинит, P поливинилхлорид, D пластификатор DEHP
Таблица 5 Основные назначения инфракрасных диапазонов для лепки образцов глины из произведения искусства Марбурга Сочетание пластифицированного ПВХ и глинистого минерала в рецептуре демонстрирует, что художник использовал полимерную глину для создания этого произведения искусства.
Однако полимерные глины требуют нагрева для сохранения окончательной формы и получения затвердевшего материала. Поскольку материал для лепки остается мягким, похоже, что художник не нагрел материал из полимерной глины, использованный в этой работе. Пластифицированный ПВХ часто страдает чрезмерной ползучестью — деформацией с течением времени при непрерывном приложении силы [30]. Если предположить, что во всем изделии использовался один и тот же тип пластилина, участки, демонстрирующие движение и сжатие, вероятно, были вызваны действующими силами, прилагаемыми наложенными или вставленными компонентами к пластифицированному ПВХ.
Глобальное распределение глинистых минералов на поверхности суши для биогеохимических и климатологических исследований
Мета-анализ
Записи о глинистом минеральном составе земных почв в основном собирались путем изучения литературы с использованием поисковой системы Web of Science (Thomson Reuters, Нью-Йорк, Нью-Йорк) и Google Scholar (Alphabet Inc.
, Маунтин-Вью, Калифорния). Мы попытались собрать как можно больше данных для всех порядков таксономии почв 23 , системы классификации почв, которая является как практической, так и генетической, поскольку она учитывает все факторы почвообразования (т.д., климат, исходный материал, топография, биота и время). Он также фиксирует различия в степени выветривания от незрелых энтисолей и молодых инцептизолов до сильно выветриваемых ультисолей и оксисолей. Эта система классификации почв широко используется в почвоведении и совместима со Всемирной справочной базой 24 , международной стандартизированной системой классификации почв. Порядок гистозолей был исключен из настоящего исследования, поскольку он распространен в основном на торфяниках и в основном состоит из органических материалов с небольшим содержанием минеральных веществ.По этой же причине не учитывались данные по органическим слоям (О или горизонт А 0 ) над минеральными слоями почвы. Мы выбрали записи из документов, которые содержали всю следующую информацию для образца почвы: место отбора проб, порядок почвы на участке (или название из другой системы классификации почв, которое можно было бы перевести в порядок таксономии почв), глубина или почва.
отобранный слой и количественные данные о минеральном составе глинистой крупности (например, процент глинистой фракции каждого компонента, далее обозначаемый как% глины).Работы, в которых только качественно описывалось, какой минерал глинистой крупности преобладает в образце почвы, не использовались. В собранной нами литературе для большинства измерений глинистого минерального состава использовался метод XRD 25,26 . В нескольких исследованиях также использовались другие аналитические методы для идентификации и количественного определения минералов глинистых размеров, такие как сканирующая или просвечивающая электронная микроскопия, инфракрасная спектроскопия, дифференциальный термический анализ и термогравиметрический анализ 18 , а также селективное растворение 27,28 для не -кристаллическая категория.По мере возможности другая информация об образцах почвы была извлечена для будущих анализов. Они включали насыпную плотность; песчано-иловый и глинистый состав; катионообменная емкость; удельная поверхность; и содержание органического углерода.
В настоящее время мы собрали 168 записей из 27 статей (Data Citation 1), которые удовлетворяли указанным выше условиям, представляя все отряды почв и различные континентальные регионы.
В собранной литературе глинистая фракция (не только глинистые минералы, но и другие вещества) была классифицирована с использованием различных методов и номенклатур.Чтобы максимизировать применимость данных к биогеохимическим исследованиям, мы сгруппировали глинистые минералы в десять групп (таблица 1): гиббсит, каолинит, иллит / слюда, смектит, вермикулит, хлорит, оксид железа, кварц, некристаллический и другие. . Иллит и слюда были сгруппированы вместе, потому что иллит может образовываться в результате выветривания богатой калием слюды (мусковита), наиболее распространенного минерала в семействе слюд. Среди силикатных глинистых минералов со слоем 2: 1 вермикулит и смектит были отделены от иллита из-за способности их прослоек расширяться, что приводит к гораздо более высокой химической активности.
Минералы группы смектита (например, монтмориллонит) особенно расширяются и, таким образом, отделяются от вермикулита. Вермикулит с прослойкой гидроксила (HIV) и смектит с прослойкой гидроксила (SIV), часто присутствующие в кислых почвах, включены в категорию вермикулита. Оксид, гидроксид и оксигидроксид железа здесь все вместе называются оксидами Fe. Оксид железа, в основном присутствующий в виде гематита и гетита, рассматривается отдельно от других минералов размером с глину, потому что это важная группа минералов размером с глину, особенно в выветрившихся тропических почвах и почвах, полученных из основных материалов, и играет уникальную роль в питании растений и почве. микробный метаболизм 29 .Некристаллическая категория, оцененная на основе данных о селективном растворении, содержала несколько различных аморфных минералов и минералов ближнего порядка, включая вулканическое стекло в андозолях и растворимые в кислых оксалатах фазы оксидов Al и Fe. Для каждой записи общая фракция глинистых минералов 10 групп в таблице 1 была нормализована до 100%.
Другая категория была принята как универсальная для компонентов размером с глину с низкой частотой встречаемости, включая полевой шпат и смешанные минералы размером с глину. Классификация не предназначена для того, чтобы оставаться неизменной и могла быть пересмотрена в ответ на лучшее понимание или для удовлетворения требований различных приложений.
В этом исследовании мы приняли глобальное определение верхнего слоя почвы как слой почвы от поверхности земли до глубины 0,3 м, если задана глубина отбора проб, или как почва в горизонте А, когда глубина отбора проб описывалась в терминах профиля почвы. слои. Аналогичным образом, недра определялась как почва на глубине менее 0,3 м или горизонт B. Почвы, полученные с глубины менее 2 м или из горизонта С, не регистрировались, поскольку основное внимание уделялось биогеохимически активным компонентам почвы.Чтобы избежать чрезмерной представленности нескольких интенсивных исследований, несколько проб с одного участка были усреднены по участку и слою почвы.
Затем мы рассчитали статистические показатели (например, среднее, медианное значение и стандартное отклонение) фракций минералов по размеру глины для верхнего и нижнего слоев почвы в каждом порядке таксономии почв. Средний минеральный состав глинистой крупности для 11 порядков почв, полученных в результате метаанализа, ясно показал, что минеральный состав глинистой крупности сильно различается для разных порядков почв (рис. 1).
Данные были получены из литературы и показаны отдельно для верхнего слоя почвы ( a ) и недр ( b ). Полоса погрешностей в верхней части каждого столбца показывает диапазон взвешенного по дробям стандартного отклонения, полученного на основе данных из литературы.
Картографирование
Для преобразования данных точек с географической привязкой в непрерывную область доступно несколько методов, таких как линейная интерполяция и геостатистические методы, такие как кригинг.
Ввиду прерывистого характера глинистого состава и скудности имеющихся данных мы приняли простой и надежный метод распределения на основе карты типов почв.Мы использовали глобальную карту порядков и подотрядов таксономии почв, созданную Службой охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США (данные получены из: https://www.nrcs.usda.gov/Internet/FSE_DOCUMENTS/nrcs142p2_052837.zip, последний доступ: 7 июля 2017 г.), составленный путем реклассификации базовых карт Почвенной карты мира ФАО / ЮНЕСКО. Пространственное разрешение почвенной карты представляет собой сетку, определяемую ячейками 2 ‘широты и долготы (около 3,7 км на экваторе). Средний состав глины (рис.1) был назначен каждой ячейке сетки на основе преобладающего порядка почв для ячейки (были исключены области ледников и ледяных щитов, гистосоль на заболоченных территориях и подвижные пески пустыни). Чтобы данные можно было использовать в качестве входных данных для глобального моделирования с более грубым пространственным разрешением, чем 2 ‘, мы также подготовили версии карт с более крупными сетками (Data Citation 1).
Несколько значений 2 ‘, содержащихся в большей ячейке сетки, будут усреднены для получения значения для больших ячеек. Мы производили версии с размерами ячеек 5 ‘, 15’, 30 ‘, 1 ° и 2 °.
Указанные выше данные по составу глины указывают на F CM (% глины), что представляет собой долю глины почвы, занятую данной группой минералов с размером глины, для каждой из десяти групп. Чтобы получить абсолютное количество минерала размером с глину в столбе почвы (т.е. вес минерала на единицу площади, W CM , кг м −2 ), мы использовали следующее уравнение:
WCM = ST × BD × (1 − FGV / 100) × FCL / 100 × FCM / 100
, где ST — глубина грунта или толщина слоя (м), BD — объемная плотность грунта (кг · м −3 ), F GV — доля гравия (%), а F CL — содержание глины в почве (%).Эти дополнительные данные о почвах ( BD , F GV и F CL ) доступны из глобальных наборов данных, таких как Гармонизированная мировая база данных о почвах (HWSD), версия 1.
21, разработанная ФАО и Международный институт прикладного системного анализа 16 . HWSD был составлен из различных исходных почвенных карт и данных педонов, чтобы максимально использовать существующие данные о почве.
Доступность кода
Наборы данных глобальной карты были созданы с использованием специальной программы, написанной на языке C со стандартной математической библиотекой.Код был скомпилирован для различных платформ (например, Windows, UNIX и MacOS), для его работы требуется от 1,4 до 11 ГБ памяти в зависимости от платформы и пространственного разрешения, и его можно получить у соответствующего автора по запросу.
% PDF-1.2
%
883 0 объект
>
endobj
xref
883 101
0000000016 00000 н.
0000002372 00000 н.
0000002546 00000 н.
0000002602 00000 н.
0000002633 00000 н.
0000002670 00000 н.
0000003401 00000 п.
0000003691 00000 н.
0000003758 00000 н.
0000003943 00000 н.
0000004113 00000 п.
0000004226 00000 п.
0000004352 00000 п.
0000004494 00000 н.
0000004549 00000 н.
0000004691 00000 н.
0000004745 00000 н.
0000004901 00000 н.
0000005058 00000 н.
0000005197 00000 н.
0000005341 00000 п.
0000005471 00000 п.
0000005600 00000 н.
0000005725 00000 н.
0000005850 00000 н.
0000005982 00000 п.
0000006154 00000 п.
0000006325 00000 н.
0000006388 00000 п.
0000006518 00000 н.
0000006655 00000 н.
0000006886 00000 н.
0000007105 00000 н.
0000007355 00000 н.
0000007467 00000 н.
0000007546 00000 н.
0000128553 00000 н.
0000128683 00000 н.
0000128813 00000 н.
0000128943 00000 н.
0000129040 00000 н.
0000129136 00000 н.
0000129232 00000 н.
0000129327 00000 н.
0000129423 00000 н.
0000129517 00000 н.
0000129610 00000 н.
0000129704 00000 н.
0000129798 00000 н.
0000129891 00000 н.
0000129985 00000 н.
0000130080 00000 н.
0000130174 00000 н.
0000130269 00000 н.
0000130364 00000 н.
0000130460 00000 н.
0000130554 00000 н.
0000130649 00000 н.
0000130743 00000 н.
0000130838 00000 п.
0000130933 00000 п.
0000131087 00000 н.
0000132484 00000 н.
0000132593 00000 н.
0000132683 00000 н.
0000132772 00000 н.
0000132863 00000 н.
0000132886 00000 н.
0000134744 00000 н.
0000134767 00000 н.
0000136368 00000 н.
0000136391 00000 п.
0000137978 00000 н.
0000138001 00000 н.
0000139686 00000 н.
0000139709 00000 н.
0000141378 00000 н.
0000141401 00000 н.
0000141486 00000 п.
0000143263 00000 н.
0000143286 00000 н.
0000145054 00000 н.
0000145077 00000 н.
0000145156 00000 н.
0000145268 00000 н.
0000266275 00000 н.
0000266525 00000 н.
0000266744 00000 н.
0000266881 00000 н.
0000267112 00000 н.
0000267221 00000 н.
0000268719 00000 н.
0000268798 00000 н.
0000268863 00000 н.
0000268912 00000 н.
0000268943 00000 н.
0000268992 00000 н.
0000269021 00000 н.
0000269070 00000 н.
0000002800 00000 н.
0000003379 00000 п.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF
884 0 объект
>
endobj
885 0 объект
>
endobj
886 0 объект
[
887 0 руб.
]
endobj
887 0 объект
>
endobj
888 0 объект
> >>
/ DA (/ Helv 0 Tf 0 г)
>>
endobj
982 0 объект
>
транслировать
HOHQ? ;; 3gwe% 6Ų6 * XtXШC [x $ OddȐ q: X: -BC: o C?} Ǘ {ML4 #! TZ’m RGK87o} | «‘_: gaq {˙B’۷:
ʓ / L * CR ِ ~ f
Y6ѳ #
/; h2hv 㽑 = 2oyQ_Ѣ0F} 8 ^ T8 * kW` «* X ^ P4 @ F3b & XF ؾ C˲% Y? d ^ QļM4EeKЫ _> & EɒqRW`)) epzi | cLt;] KsOJX ̠Oǀ
конечный поток
endobj
983 0 объект
464
endobj
889 0 объект
>
endobj
890 0 объект
>
endobj
891 0 объект
>
endobj
892 0 объект
>
endobj
893 0 объект
>
endobj
894 0 объект
>
endobj
895 0 объект
>
endobj
896 0 объект
>
endobj
897 0 объект
>
endobj
898 0 объект
>
endobj
899 0 объект
>
endobj
900 0 объект
>
endobj
901 0 объект
>
endobj
902 0 объект
>
endobj
903 0 объект
>
endobj
904 0 объект
>
endobj
905 0 объект
>
endobj
906 0 объект
>
endobj
907 0 объект
>
endobj
908 0 объект
>
endobj
909 0 объект
>
endobj
910 0 объект
[
911 0 R 912 0 R 919 0 R 920 0 R 921 0 R
]
endobj
911 0 объект
>
endobj
912 0 объект
>
/ Материнская 972 0 R
>>
endobj
913 0 объект
> >>
/ MK> >>
транслировать
q 1 1 509 61 re W n q 0.
cQyaT ~ zJopkwkreJV ;.3 т
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или уточнить у системного администратора.
Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файлах cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файле cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
(PDF) Определение химического состава глинистых отложений в некоторых частях юго-запада Нигерии для промышленного применения
A.I. Инегбенебор и др. (2016) Int J Appl Sci Biotechnol, Vol 4 (1): 21-26
Эту статью можно загрузить в Интернете по адресу http://ijasbt.org и http://nepjol.info/index.php/IJASBT
датчик / минералы. Например, высокое содержание железа в глинах
отрицательно сказывается на пластичности и пористости глины
.Также глина может быть твердой, стойкой к коррозии и хрупкой
.
Целью данной статьи является изучение пригодности глины
для этих областей с точки зрения их морфологии, свойств
, таких как содержание влаги, для материалов в керамической, бумажной и лакокрасочной промышленности
.
Методология
Сбор и подготовка образцов глины
Насыпные глины были собраны в двух разных зонах в
юго-западных штатах Нигерии, Иларо в штате Огун и
Ибеши / Икороду, штат Лагос.Площадки были выкопаны на глубину
1,5 м для получения однородных образцов. Образцы
,сушили на воздухе и просеивали до размера менее 149 мкм. Для упрощения идентификации
эти образцы были обозначены: CIL для глины
, собранной в Иларо, и CIK, для глины, собранной в
Икороду.
Метод активации для изучения морфологии образцов глины
Образцы глины, полученные из CIL и CIK, были порошкообразными
и просеивались до размера частиц 250 мкм, а затем
прокалены между 550-600
o
° C.
Образцы подкисляли
, используя (0,1% мас. / Об.) Разбавленную серную кислоту. Каждый образец глины
(150 г) помещали в разные химические стаканы и добавляли дистиллированную воду
(50 мл) для получения пастообразной суспензии. Разбавленная кислота
(150 мл) была добавлена для пропитывания пасты в течение 1 часа при контролируемом диапазоне температур
80-100
o
C. Позже ее сушили при
120
o
C для 12 ч.
Количественный химический анализ
Количественное определение минеральных компонентов, таких как
as, SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, CaO, TiO
2
и Na
2
Образцы глины
были получены с использованием спектрофотометра Atomic Absorption
(S4AASystem GE712118).Также были определены важные физические характеристики
, такие как влажность
, плотность.
И активированные, и необработанные образцы глины
(200 г) каждый были смешаны с дистиллированной водой
(120 мл) в течение 24 часов перед формованием в формы с использованием металлической формы кубической формы
.
Определение содержания влаги
После процесса формования содержание влаги составляло
, определенное с использованием электрических весов при 105
o
° C, пока не была достигнута постоянная масса
, это составляло около 2 часов.Относительная пластичность
–определялась с помощью цилиндрических образцов.
Исходная высота H
o
испытательных образцов была получена
с использованием штангенциркуля (взяв в среднем три
отсчета для каждого). После этого для деформации образцов использовали ручной пластометр
,. Среднее значение трех сторон — высоты деформации
, H
i
и относительная пластичность
, рассчитанная с использованием соотношения: Относительная пластичность =
H
o
/ H
i
.
Химический состав
Уменьшение массы во время обжига составило «Потери при возгорании
» (LOI), которое было определено путем помещения тонко измельченной глины
в муфельную печь при температуре 1000
o
C в течение 1,5 час ППИ
был рассчитан с использованием уравнения:
(
%
)
=
−𝑤
𝑖
𝑤
𝑖
;
, где w
f
и w
i
— конечная и начальная масса
образца глины соответственно.
Химический состав необработанной и активированной глины
был определен методом рентгеновской флуоресценции (XRF) с использованием спектрометра
Philips PW2400 XRF. Рентгеновский дифрактометр
(XRD) был выполнен с использованием порошкового дифрактометра Philips PW 3710
для Cu – Kα (λ = 1,5405 Å) излучения и
Ni-фильтра с вертикальной гониометрией при комнатной температуре.
Необработанные и активированные глины удерживались держателем образца
и измельчались перед установкой на стеклянный диск для сканирования.
Электронная микрофотография (SEM).Это было выполнено с использованием SEM-устройства
XL30 S-FEG с ускоряющим напряжением 10 кВ
(Buhrke et al., 1998; Odo et al., 2009; Komadel et al., 1990;
Markozoicz and Van Grienken , 1993). Образцы были
«покрыты золотом» при 1 кВ и 14 мА в течение 5 минут с последующим анализом образцов
при 20 кВ.
Результаты и обсуждение
Процентный состав минералов в CIL и CIK составляет
, обобщенный в таблице 1, которая показывает, что CIL и CIK
содержат намного больше минералов, требуемых стандартами для керамики, огнеупоров, стекла, бумаги краска и плитка (Odo et al.,
2009).
Соотношение SiO
2
/ Al
2
O
3
в CIL и CIK составляет 1,3 и 2,3
соответственно. Из таблицы видно, что CIL и CIK
содержат примерно равные количества, в пределах экспериментальной ошибки,
SiO
2
и Al
2
O
3
, как рекомендовано для керамики, бумага и краска
и в пределах диапазона для огнеупоров.
Эти отношения
также находятся в пределах диапазона, рекомендованного для глин, которые
подходят для использования в синтезе цеолитов (Breck 1974). И CIL
, и CIK содержат 0,5 и 0,6 количества SiO
2
соответственно
и 0,4 и 0,3 количества Al
2
O
3
соответственно стандартного состава
, обнаруженного в стекло. Исходя из этих значений
для SiO
2
и Al
2
O
3
, эти глины не подходят для использования
в стекольной промышленности.Содержание Fe
2
O
3
намного выше содержания, рекомендованного для керамики,
огнеупоров, стекла, бумаги и плитки, но лишь немного выше, чем
, которое требуется для краски. С учетом этого наблюдения в содержании Fe
2
O
3
можно предположить, что и CIL, и CIK
подходят для использования в красках. Обе наши глины, CIL и CIK
, содержат TiO
2
со значениями 2.
6 и 1,3 соответственно
по сравнению с 1,6, требуемыми для плитных материалов.
Важные физические характеристики, такие как влажность
, плотность также были определены, как показано в таблице 2. Можно видеть, что
видно, что имело место уменьшение содержания влаги после активации
.
На рис. 1 и 2 показаны сравнительные анализы спектров дифракции рентгеновских лучей
для CIL и CIK, которые показывают, что CIL
состоит из каолинита и кварца по сравнению с кварцем
и рутилом для CIK.
Разнообразие и изобилие глинистых минералов в осадочных породах кратера Гейла, Марс
Abstract
Глиняные минералы служат индикаторами эволюции водных условий и возможных сред обитания для жизни на древнем Марсе. Анализ, проведенный марсоходом Curiosity, марсоходом, показывает, что флювио-озерные аргиллиты в кратере Гейла с возрастом ~ 3,5 миллиарда лет (млрд лет) содержат до ~ 28 мас.% (Мас. Мы демонстрируем, что виды глинистых минералов, определенные с помощью рентгеновской дифракции и анализа выделившихся газов, показывают сильную палеоэкологическую зависимость.
Хотя многолетние озерные аргиллиты характеризуются Fe-сапонитом, мы обнаружили, что стратиграфические интервалы, связанные с эпизодическим высыханием озер, содержат богатый Al, Fe 3+ -содержащий диоктаэдрический смектит с небольшими (3 мас.%) Количествами феррипирофиллита, интерпретируемого как ветер -выдутый детрит, обнаруженный в потенциальных эоловых отложениях. Наши результаты показывают, что диоктаэдрический смектит образовался в результате приповерхностного химического выветривания, вызванного колебаниями уровня озера и атмосферной инфильтрацией, процесс, ведущий к перераспределению питательных веществ и потенциально влияющий на круговорот газов, которые помогают регулировать климат.
ВВЕДЕНИЕ
Марсоход Curiosity из Марсианской научной лаборатории (MSL) задокументировал наличие осадочных пород на дне кратера Гейл и нижних склонах центрального холма кратера, Эолис Монс (неофициально известного как гора Шарп), с момента приземления в августе 2012 года. ( 1 , 2 ).
В начале миссии в заливе Йеллоунайф (YKB) ( 1 ) было показано, что озерные аргиллиты пачки Sheepbed содержат ~ 20 мас.% (Мас.%) Глинистого минерала, который был идентифицирован как сапонит, богатый железом.Было высказано предположение, что сапонит образуется близко ко времени отложения осадка в результате изохимического водного изменения обломочного оливина в аноксических или слабоокислительных условиях ( 3 — 5 ). Обеспечивая ограничения по pH и возможные субстраты для хемолитоавтотрофов во время отложения, глинистые минералы являются ключевыми индикаторами древнего обитаемого озера ( 1 , 3 , 4 ). D / H соотношения глинистых минералов в сочетании с их способом образования также ограничивают глобальный запас марсианской воды ~ 3.5 миллиардов лет назад ( 6 ).
YKB дал ранний проблеск части пространственно и временно обширной речной-озерной системы раннего геспера (~ 3,5 млрд лет), которая, вероятно, занимала большую часть кратера Гейла, который MSL продолжает исследовать в рамках своего теперь> 18-километрового траверса.
дно кратера и нижние склоны горы. Sharp ( 2 ). Минералого-геохимические исследования этих отложений выявили динамическую природу химического состава воды в озере и ранние диагенетические условия с доказательствами окислительно-восстановительной стратификации в озере и / или вариаций pH и E h во время последующего диагенеза ( 7 , 8 ).Глинистые минералы были обнаружены в образцах песчаников и аргиллитов стратиграфически над YKB в Виндьяне в формации Кимберли и в различных образцах обнажений формации Мюррей в холмах Парамп (рис. ). Выявленные глинистые минералы в основном относятся к группе 2: 1 ( 7 , 9 ), семейству филлосиликатов с разнообразным спектром физических, химических и кристаллографических свойств ( 11 — 13 ).Однако их низкое содержание (~ 10 мас.% Или менее) в сочетании с перекрытием пиков дифракции рентгеновских лучей (XRD) от сопутствующих минералов пироксена ( 7 , 9 , 10 ) препятствует детальной кристаллографии и химическому анализу.
характеристика. В результате ключевые ограничения на происхождение и генезис глинистых минералов недоступны. Здесь мы предоставляем эти детали для глинистых минералов в четырех последних пробах аргиллитов формации Мюррей, стратиграфически выше базальной пачки Парамп-Хиллз (рис.1).
Стратиграфическая структура отложений кратера Гейл, показанная здесь, была установлена Grotzinger et al. ( 2 ) и активно обновляется и уточняется усилиями рабочей группы MSL по седиментологии / стратиграфии ( 14 ). С.Б., Себина; QL, Quela; МБ, Маримба; OU, Oudam; БК, оленьая кожа; ТП, Телеграф Пик; MJ, Mojave2; CH, Доверие Хиллз; WJ, Винджана; JK / CB, Джон Кляйн / Камберленд.
Рис. 2 Изменение содержания экологически чувствительных минералогических компонентов в аргиллитах вдоль траверса МСЛ.
Образцы расположены в стратиграфическом порядке. Содержание минералов и связанные с ними ошибки 1σ, показанные для John Klein и Cumberland, от Confidence Hills до Buckskin и от Oudam до Sebina, получены из Morrison et al. ( 10 ), Рампе и др. . ( 7 ) и Таблица 1 соответственно.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Четыре исследованных нами образца формации Мюррей представляют собой буровые порошки, собранные с глубины от 5 до 6 см в коренных породах с помощью Curiosity’s Sample Acquisition, Processing, and Handling (SA / SPaH).Образцы в стратиграфическом порядке, показанные на рис.1, следующие: Oudam, из толщи ~ 25 м поперечно-стратифицированных алевролитов и очень мелкозернистых песчаников пачки Hartmann’s Valley, вероятно, эолового происхождения, хотя обсуждалась речная интерпретация; Маримба и Кела, которые происходят из пачки тонкослоистых аргиллитов толщиной ~ 30 м Карасбургской пачки, представляющие собой возврат к субаквальным отложениям; и Себина, из пачки острова Саттон, которая состоит из гетеролитических аргиллитов-песчаников, содержащих трещины высыхания и другие осадочные структуры, что указывает на эпизодическое высыхание и субаэральное обнажение озера Гейл ( 14 — 16 ).
Изучая минералогию глины образцов в их геологическом контексте, мы ограничиваем время, местоположение и механизмы образования глинистых минералов. Наши результаты имеют отношение к дебатам о поверхностном и коровом происхождении глинистых минералов, обнаруженных с орбиты, которые имеют значение для планетной гидрологии и климата раннего Марса ( 17 — 19 ).
CheMin XRD-анализ (материалы и методы) показывает, что глинистые минералы составляют от 15 до 28 мас.% Основной массы, с аналогичным вкладом в рентгенограммы в Маримбе, Куэле и Себине (Таблица 1).Как наблюдается почти во всех образцах, содержащих глинистые минералы, отобранных MSL (за исключением Удама, как описано ниже), широкие базальные отражения при ~ 10 ° 2θ Co Kα (~ 10 Å) указывают на присутствие глинистых минералов группы 2: 1 ( Рис. 3A). Полоса глинистых минералов 02 -1, которая чувствительна к заселенности и видам катионов в октаэдрических слоях глинистых минералов ( 20 ), имеет максимум при ~ 22,9 ° 2θ Co Kα (4,50 Å; рис.
3B). Такое положение полос характерно для диоктаэдрических глинистых минералов 2: 1 ( 13 , 20 ).Триоктаэдрические смектиты в образцах YKB (John Klein и Cumberland) имеют явно различное положение полосы 02 -1 (~ 22,7 ° 2θ, 4,58 Å) (рис. 3B) ( 3 , 4 ).
Предел обнаружения кристаллических материалов составляет 0,5 мас.%.
Рис. 3 Рентгенограммы образца, содержащего глинистые минералы, из кратера Гейла. ( A ) Сравнение рентгенограмм из Удама, Маримбы, Куэлы и Себины с пиками, отнесенными к глинистым минералам и другим составляющим минералам (A — ангидрит; B — бассанит; H — гематит; P — плагиоклаз).( B ) Подробное сравнение рентгенограмм Marimba, Quela, Sebina и YKB со стандартами триоктаэдрического и диоктаэдрического смектита (сапонит SapCa-1 и монтмориллонит SAz-1), показывающее различие в положении полосы 02 -1, соответствующем разница в октаэдрической заселенности.
( C ) Модель BGMN полосы 02 -1 Маримбы, показывающая вклад триоктаэдрических и диоктаэдрических смектитов.
Ячейки образца CheMin поддерживают почти постоянную, очень низкую влажность, что будет способствовать потере промежуточного слоя H 2 O и схлопыванию смектитовых прослоек, что затрудняет их отличие от иллита только на основании положения базального отражения ( 3 , 4 ).Однако иллит, который обычно содержит фиксированный калий в прослои ( 4 , 11 — 13 ), не является значительным компонентом этих образцов из-за отсутствия корреляции между глинистостью аргиллитов формации Мюррей. и содержание K в массе образцов (рис. S1). Смектитовые глинистые минералы, по-видимому, наиболее многочисленны, при этом содержание K в образцах приходится на санидин, ярозит и рентгеноаморфный материал (таблица S1) ( 10 ).
SAM (анализ проб на Марсе) анализ выделенных газов (EGA; см. «Материалы и методы») дает дополнительную информацию о природе октаэдрических пластин глинистых минералов Мюррея.
Температура потери H 2 O во время дегидроксилирования под действием тепла глинистых минералов чувствительна к содержанию катионов, заселенности и положению свободных октаэдрических позиций в диоктаэдрических глинистых минералах ( 21 — 23 ). Пик H 2 высвобождения O образца маримбы произошел при 610 ° и 780 ° C, что указывает на присутствие как диоктаэдрических, так и триоктаэдрических компонентов, соответственно (рис. 4) ( 21 — 24 ). Данные EGA несовместимы с наиболее богатыми Fe (III) диоктаэдрическими смектитами, такими как нонтронит, которые имеют диагностические температуры дегидроксилирования <550 ° C ( 21 — 24 ).Сравнение диоктаэдрического пика EGA при 610 ° C с лабораторными исследованиями систематики температуры дегидроксилирования в зависимости от содержания Fe предполагает, что диоктаэдрический смектит, вероятно, содержит ~ 5 мас.% Fe 2 O 3 , что требует не менее половины октаэдрических позиций занят Al ( 25 ).
Пик высвобождения воды при 780 ° C, относящийся к богатому магнием триоктаэдрическому смектиту, выше, чем пик 725 ° C, наблюдаемый для образцов YKB ( 24 ), что указывает на то, что триоктаэдрические смектиты в Маримбе имеют сравнительно более низкое содержание Fe.
Фон был вычтен из кривых EGA. Подсчеты не масштабируются.
Эти наблюдения согласуются с анализами CheMin XRD. Положение полосы глинистых минералов 02 -1 лучше всего моделируется, когда измеренные стандарты глинистых минералов или структурные модели как триоктаэдрических, так и богатых алюминием диоктаэдрических смектитов используются в уточнениях Ритвельда рентгенограмм (рис.3С; Материалы и методы). На основе комбинации XRD, EGA и объемных химических данных, измеренных с помощью рентгеновского спектрометра альфа-частиц (APXS), мы обнаружили, что смесь богатого Al диоктаэдрического и богатого Mg триоктаэдрического смектита присутствует в Маримбе, Квела.
, и Себина. Это первое обнаружение диоктаэдрического смектита в кратере Гейла на месте.
Не было никаких прямых орбитальных обнаружений филлосиликатов в слоях, пересекаемых (пока) Curiosity. Недавние орбитальные спектры в видимой и ближней инфракрасной области (VNIR) документально подтвердили признаки Al / Fe-смектитов в латеральных (и предположительно эквивалентных по времени) единицах карасбургских и островных элементов формации Мюррей (рис.S2) ( 26 , 27 ). Представленные здесь результаты, полученные с помощью нашего марсохода, являются первой кристаллографической достоверной информацией о тысячах орбитальных обнаружений филлосиликатов, которые являются важным вкладом в исследования Марса и планирование миссий ( 17 — 19 ). Наши результаты подтверждают присутствие богатого алюминием диоктаэдрического смектита (встречающегося вместе с триоктаэдрическим смектитом) и другой минералогической информации, которая помогает ограничить происхождение и экологические последствия этих глинистых минералов.
Путем включения структурных моделей глинистых минералов с параметром ячейки b , ограниченным температурами дегидроксилирования, наблюдаемыми в Маримбе, уточнения Ритвельда рентгенограмм позволяют оценить соотношение диоктаэдрических и триоктаэдрических смектитов (материалы и методы). Доля диоктаэдрического смектита увеличивается в верхнем разрезе с соотношением диоктаэдра / триоктаэдра 1: 2, 1: 1 и 5: 3 для Маримбы, Куэлы и Себины, соответственно. Формирование Al-содержащих диоктаэдрических смектитов из базальтовых предшественников требует большей подвижности элементов и более окислительных условий, чем субкислородные, изохимические водные гидротермальные изменения, предложенные для Fe-сапонита YKB ( 3 , 4 ).Например, в профилях наземного выветривания базальтовых пород в продуктах начального изменения оливина обычно присутствуют триоктаэдрические смектиты, состав которых (например, Mg / Fe) близок к составам первичных минералов ( 13 ). По мере развития изменений триоктаэдрические смектиты заменяются диоктаэдрическими глинистыми минералами за счет удаления Fe 2+ и Mg 2+ и / или окисления Fe 2+ и пассивного обогащения Si и Al ( 11 — 13 ).
Окислительные условия также имеют тенденцию к снижению pH, что менее благоприятно для образования Mg-триоктаэдрических глинистых минералов ( 28 ). Как следствие, триоктаэдрические смектиты редко встречаются в базальтовых почвах.
Образование диоктаэдрического смектита не ограничивается профилями выветривания поверхности; на такой базальтовой планете, как Марс, диоктаэдрические смектиты могут образовываться в различных поверхностных и подповерхностных водных средах ( 17 — 19 , 28 ).Несколько наблюдений указывают на то, что смектитовые глинистые минералы в Маримбе, Куэле и Себине подверглись модификации или образовались близко ко времени отложения в осадочной системе Гейла. Нет никаких свидетельств орбитальных VNIR-спектров для Al-содержащих глинистых минералов в краю и стенках кратера Гейла, что позволяет предположить, что глинистые минералы, которые мы описываем, не были получены там ( 29 ). Сопутствующие тенденции в осадочных фациях, а также в минералогии и геохимии аргиллитов указывают на то, что наличие Al-содержащего диоктаэдрического смектита соответствует сдвигу в условиях окружающей среды и степени химического изменения в отложениях озера кратера Гейл.
На Рисунке 2 показаны изменения содержания экологически чувствительных минеральных компонентов вдоль поперечного сечения MSL, включая (i) переход от магнетита к гематиту в качестве основного оксида железа; (ii) увеличение содержания сульфатов кальция, которые, по-видимому, являются матричными компонентами над пачкой Парамп-Хиллз формации Мюррей и, таким образом, являются индикаторами приповерхностных процессов испарения; и (iii) общее сокращение количества активных основных минералов — пироксена и оливина. Эти минералогические тенденции в целом соответствуют наблюдаемым осадочным индикаторам обмеления и эпизодического высыхания озер ( 14 , 16 ).Наблюдаемое увеличение степени водного изменения основного детрита в верхней части формации Мюррей также отражается в химических индексах изменения, полученных на основе валового геохимического анализа ( 30 ).
Наш предпочтительный механизм для производства диоктаэдрических смектитов Мюррея включает в себя водные изменения открытой системы базальтового детрита в озере, близкие к моменту осаждения, с мобилизацией и окислением элементов, вызванными периодическим высыханием и перемещением грунтовых вод.
Триоктаэдрические смектиты могут быть остатками ранней стадии изменения оливина или пироксена, как предлагается для YKB ( 2 — 5 ), или продуктом высокой активности Mg 2+ в воде озера и осадочной поровой воды, вызванной испарение ( 31 ). Более высокие температуры дегидроксилирования указывают на повышенное содержание Mg в сапоните Мюррея по сравнению с YKB — открытие, которое согласуется с механизмами образования глинистых минералов, обусловленными засолением ( 28 ).
Хотя Oudam содержит только ~ 3 мас.% Филлосиликатов, их базальная дифракция (001) при ~ 9.6 Å отличается от таковых для любого другого содержащего филлосиликат образца, измеренного CheMin на сегодняшний день. Обрушение межслоевого слоя до <10 Å, потенциально вызванное сухим воздухом внутри CheMin ( 4 ), наблюдается в некоторых смектитах с небольшими одновалентными катионами, такими как Na + , в промежуточном слое ( 32 ). Однако мы не думаем, что пик ~ 9,6 Å в Удаме связан с схлопывающимся смектитом.
Другие образцы, содержащие смектит, поддерживают базальные расстояния ~ 10 Å внутри CheMin, что указывает на преобладание двухвалентных межслоевых катионов ( 4 ).Никаких свидетельств процесса, ведущего к предпочтительному обмену Na в глинах Удама, из наблюдений марсохода не наблюдается. Вместо этого алевролиты Oudam, по-видимому, были погружены в флюиды, богатые Ca 2+ , как показывают минералы сульфата кальция в матрице (Таблица 1).
Базальная дифракция ~ 9,6 Å также характерна для филлосиликатов с высоким или нулевым зарядом, в которых отсутствует промежуточный слой H 2 O, который включает определенные слюды (например, парагонит и маргарит) и частицы пирофиллита. тальковый ряд (например, феррипирофиллит).Кривая EGA для Oudam показывает единственное высвобождение H 2 O при 470 ° C, которое обоснованно можно отнести к дегидроксилированию богатого Fe (III) филлосиликата ( 21 ). Феррипирофиллит соответствует данным XRD и EGA ( 33 ).
Все признанные кандидаты в аналоги филлосиликата 9,6 Å являются продуктами высокотемпературных гидротермальных и метаморфических процессов. Отсутствие текстурных или минералогических индикаторов этих процессов в Удаме, а также наличие осадочных структур, указывающих на эоловое происхождение ( 14 ), приводит нас к гипотезе о том, что филлосиликаты Удама не образовывались на месте, а представляют собой переносимый ветром детрит, поступающий из других мест. ( 29 ).
ОБСУЖДЕНИЕ
Контраст между глинистой минералогией аргиллитов Маримба, Куэла и Себина и филлосиликатом 9,6 Å в Удаме обеспечивает дополнительную поддержку, связывающую обилие и видообразование смектита с процессами син-осадочного новообразования и трансформации, а не более поздним периодом генезис при диагенезе погребения. Мы отмечаем, что образец Oudam имеет ту же основную минералогию, что и другие аргиллиты формации Мюррей (Таблица 1), многие из которых могут служить предшественниками образования смектита в модели инвазивной диагенетической жидкости ( 26 ).
В земных осадочных бассейнах высокая пористость и проницаемость, характерные для песчаников, способствуют более обширному производству погребальных диагенетических глинистых минералов по сравнению с аргиллитами. На основании седиментологических наблюдений выясняется, что отложения Оудама проводят меньше времени в динамичной водной среде вблизи уровня грунтовых вод.
Открытие широкого спектра минералогических фаций в кратере Гейла дает возможность заглянуть в историю приповерхностных процессов гидротермальных изменений на древнем Марсе.На Земле водные реакции на стыке атмосферы, гидросферы и литосферы (называемые критической зоной) играют центральную роль в биогеохимических циклах, которые регулируют климат и биологическую продуктивность планеты за счет сокращения выбросов парниковых газов и высвобождения питательных веществ ( 34 ). Неожиданное обилие и разнообразие глинистых минералов в осадочных породах кратера Гейла и долговечность этой осадочной системы ( 2 ) указывают на то, что приповерхностные водные изменения продолжались в раннем геспериане на Марсе.
В сочетании с седиментологическими наблюдениями разнообразие глинистых минералов дает дополнительное представление о том, как изменились условия окружающей среды во время и после отложения пластов нижних эолийских гор. Благодаря продолжающемуся исследованию осадочных пород в Гейле, которые, по прогнозам, будут охватывать целый ряд условий, MSL имеет возможность получить представление о том, как функционирует критическая зона марса и как она влияет на эволюцию планеты.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
CheMin собирает данные XRD с использованием излучения Co в геометрии пропускания [см. Исследование Blake et al. ( 35 ) подробнее]. Система Curiosity SA / SPaH использовалась для бурения Oudam, Marimba, Quela и Sebina в коренных породах формации Мюррей (большая часть образцов порошка, доставляемых в CheMin, поступает с глубины от 5 до 6 см), просеивая полученный порошок до <150 мкм. и доставить ~ 50 мм 3 материала в ячейки для анализа CheMin, которые имеют окна из майлара или каптона.
Удам и Маримба были доставлены в ячейки майлара, а Кела и Себина были доставлены в ячейки каптона.Кюветы для образцов многоразовые и расположены на вращающемся колесе для образцов. Ячейки встряхивали пьезоэлектрически во время анализа для рандомизации ориентации зерен, представляя все ориентации решетки падающим рентгеновским лучам Со. Детектор с зарядовой связью (CCD) использовался для определения энергии и положения фотонов, падающих на CCD; флуоресцентные фотоны обеспечивали данные рентгеновской флуоресценции (XRF), и двумерное (2D) положение каждого дифрагированного фотона Co Kα использовали для построения дифракционной картины; Интегрирование по окружности дифракционных колец Дебая с поправкой на длину дуги дало обычную одномерную рентгенограмму с разрешением 2θ ~ 0.3 ° (рис. 3А). Положения детектированных фотонов суммировались по повторным 10-секундным измерениям в течение нескольких часов в течение каждой ночи анализа. Образцы обычно анализировались в течение четырех или более ночей с интервалом времени, определяемым энергетическим балансом марсохода, допуском на использование других инструментов и другими эксплуатационными соображениями.
Плагиоклаз был общей фазой почти во всех образцах, и одномерные дифракционные картины были скорректированы с учетом незначительных изменений расстояния между образцом и детектором с использованием наилучшего соответствия параметрам плагиоклаза c и γ-элементарной ячейки ( 10 ).Содержание кристаллических фаз в образцах Oudam, Marimba, Quela и Sebina определяли анализом Ритвельда с использованием программного обеспечения Jade. Количества минералов, представленные в этом документе (Таблица 1), немного отличаются от результатов, доступных в Системе планетарных данных (PDS) (https://pds.nasa.gov/). Эти новые результаты являются результатом усовершенствований Ритвельда на основе нефрита, которые включают стандартные образцы глинистых минералов в дополнение к структурным моделям кристаллических фаз. Мы обнаружили, что этот метод улучшает соответствие модели измеренным картинам XRD.
Стандарты глинистых минералов, использованные в этих гибридных усовершенствованиях, были измерены на CheMin 4 — прототипе прибора, аналогичном летному прибору CheMin.
Мы обнаружили, что включение как диоктаэдрических, так и триоктаэдрических стандартов минералов смектитовой глины привело к наилучшему воспроизведению измеренных рентгенограмм в нефрите, что согласуется с нашим выводом о том, что Marimba, Quela и Sebina содержат как ди-, так и триоктаэдрические фазы смектита. Стандарты минералов смектитовой глины нагревали до 200 ° C в течение 10 часов перед анализом для удаления промежуточного слоя H 2 O и обрушения базального расстояния до ~ 10 Å для более точного воспроизведения состояния глинистых минералов в пределах MSL.Эти подходы обеспечили точную идентификацию и обнаружение практически всех кристаллических фаз с содержанием более ~ 1 мас.%. Содержание аморфных компонентов и слабокристаллических глинистых минералов было определено с помощью программы FULLPAT ( 36 ) и осталось на уровне, указанном в PDS.
Фазы, вносящие вклад в структуру вблизи полосы глинистого минерала 02 -1, были исследованы более подробно с помощью BGMN, программы уточнения Ритвельда, которая может генерировать рентгенограммы частично неупорядоченных глинистых минералов и одновременно учитывать вклад кристаллических фаз ( 37 , 38 ).
BGMN использует профили инструментов как часть процедуры моделирования рентгенограмм. Профили инструментов BGMN были созданы на основе описания геометрии инструментов XRD с использованием моделирования трассировки лучей. Трассировщик лучей BGMN не поддерживает моделирование плоского детектора CCD, который собирает образцы CheMin; поэтому мы аппроксимировали профили с помощью точечного детектора, внося коррективы в параметры геометрии прибора до тех пор, пока функция профиля не воспроизводит параметры элементарной ячейки и формы пика стандарта берилла, который находится внутри CheMin и был измерен ранее в миссии.
Уточнения BGMN были использованы для оценки относительных пропорций диоктаэдрических и триоктаэдрических смектитов в Маримбе, Келе и Себине. Эти уточнения включают структурные модели дегидратированного диоктаэдрического смектита (на основе монтмориллонита) и триоктаэдрического смектита (сапонита). Параметр ячейки b диоктаэдрической смектитовой фазы был ограничен величиной <9 Å во время уточнений на основе зависимости между температурой дегидроксилирования и содержанием Fe в диоктаэдрических смектитах в исследовании Бригатти ( 25 ).
Обратите внимание, что мы сообщаем отношения диоктаэдрических / триоктаэдрических смектитов из уточнений BGMN, потому что у нас нет надежного способа количественно определить количество рентгеноаморфного материала в наших образцах с BGMN.
Чтобы различать нелитовые и смектитовые глинистые минералы, мы использовали данные о содержании калия, полученные с помощью прибора APXS на борту марсохода Curiosity для образцов пласта Мюррей, проанализированных между золями 782 и 1496. Эти данные показаны в таблице S1 с указанными аналитическими неопределенностями.Полное описание прибора, а также методов, используемых для калибровки и количественной оценки данных APXS, можно найти в исследованиях Gellert et al. ( 39 ) и Кэмпбелл и др. ( 40 ). Таким образом, APXS — это контактный прибор с источниками кюрия-244, которые вызывают индуцированное частицами рентгеновское излучение и XRF для определения содержания основных, второстепенных и микроэлементов от натрия до брома в почвенных и каменных объектах.
Рентгеновские лучи элементов с низким атомным номером ( Z ) исходили из самых верхних 5 мкм образцов, а элементы с более высоким атомным номером Z , такие как Fe, были обнаружены из верхних ~ 50 мкм.APXS установлен на турели на конце руки марсохода Curiosity и был установлен на выбранных целях вдоль хода марсохода для определения их элементного состава. Отобранная область составляет около 1,7 см в диаметре, когда инструмент находится в контакте с образцом, а спектры APXS представляют средний состав по отобранной области.
Набор инструментов SAM состоит из квадрупольного масс-спектрометра (QMS), шестиколонного газового хроматографа и настраиваемого лазерного спектрометра, подключенного к системе обработки газа, которая включает две печи пиролиза ( 24 , 41 , 42 ).Газы, которые выделяются при пиролизе образцов, можно направлять в несколько из этих приборов; Здесь мы сосредоточились на данных прямого обнаружения газов QMS во время нагрева образца, называемого масс-спектрометрией EGA.
Летучие вещества, которые выделялись во время пиролиза, и их температуры выделения могут использоваться для определения минералогии или органической химии образцов. Для получения дополнительной информации о приборе SAM и его работе см. Исследования Ming et al. ( 24 ), Mahaffy и др. ( 41 ), Лешин и др. ( 42 ).
Порции порошков образцов Oudam и Marimba размером <150 мкм были доставлены с помощью SA / SPaH в очищенные (нагреванием до> 800 ° C) кварцевые чашки для образцов. Масса порций, доставленных в чашки SAM, не измерялась на месте, но была оценена в 45 ± 18 мг (2σ) на основе объема образца, доставленного во время экспериментов с испытательным стендом системы сбора и обработки для внутреннего анализа марсианских горных пород (CHIMRA) на Земле. и аналитические модели ( 41 , 42 ).Затем мелкие частицы образца нагревали от ~ 30 ° C (температура окружающей среды SAM) до ~ 860 ° C со скоростью 35 ° C / мин в потоке газа-носителя гелия ~ 0,8 стандартных кубических сантиметра в минуту и давлении газа в образце ~ 25 мбар.
печи пиролиза. Разделение газов, выделившихся из образца во время нагрева, поступало на вход QMS и детектировалось по соотношению масса / заряд ( м / z ) молекул. Если основная масса молекулы насыщает MS-детектор, как это было в случае m / z 18 от H 2 O, то сигнал для изотополога (например, H 2 18 O на m / z 20 для H 2 O) или фрагмент молекулы QMS (например, m / z 17 для H 2 O) был использован для изучения эволюции молекулы с температурой.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/4/6/eaar3330/DC1
table S1. Данные, используемые для определения содержания калия в глинистых минералах.
рис. S1. Сравнение содержания глинистого минерала и калия в образцах пласта Мюррей.
рис. S2. Сигнатуры смектита CRISM в формации Мюррей (MF).
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что конечным результатом будет , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно процитирована.
ССЫЛКИ И ПРИМЕЧАНИЯ
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
CE Weaver, 845 и глины 845 Сланцы (Elsevier, 1989), стр. 819.
H. Chamley, Clay Sedimentology (Springer, 1989), p. 623.
- ↵
A. Meunier, Clays (Springer, 2005), p. 472.
- ↵
С.Федо, Дж. Гротцингер, С. Гупта, Н. Т. Стейн, Дж. Уоткинс, С. Бэнхэм, К. С. Эджетт, М. Минитти, Дж. Шибер, К. Зибах, К. Стэк-Морган, Х. Ньюсом, К. В. Льюис, К. . House, AR Vasavada, Фациальный анализ и архитектура бассейна верхней части формации Мюррей, кратер Гейл, Марс (аннотация 1689), в 48-й конференции по лунным и планетарным наукам , Вудлендс, Техас, 20–24 марта 2017 г.
С. Гвизд, К. Федо, Дж. Гротцингер, К. Эджетт, Ф. Ривера-Эрнандес, Н. Штейн, История осадконакопления пачки долины Хартмана, формация Мюррей, кратер Гейла, Марс (аннотация 2150), in 48th Lunar and Planetary Science Conference , The Woodlands, TX, 19–23 марта 2018 г.
- ↵
Н. Штейн, Дж. П. Гротцингер, Дж. Шибер, Н. Мангольд, Х. Ньюсом, М. Минитти, Д. Самнер, К. С. Эджетт, К. Стек, К. Федо, С. Гупта, Б. Халлет , А. Васавада, Д. Фей, Трещины-кандидаты высыхания в верхней части формации Мюррей, кратер Гейла, Марс (аннотация 2387), на 48-й конференции по изучению Луны и планет, , Вудлендс, Техас, 21 марта 2017 г.
- ↵
- ↵
- ↵
DM Moore, RC Reynolds Jr., Дифракция рентгеновских лучей, идентификация и анализ глинистых минералов (Oxford Univ.Press, 1997), стр. 382.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
Дж. Картер, Б. Гондет, Ю. Ланжевен, MSL Направление на крупное месторождение смектитовой глины: орбитальная перспектива (аннотация 1899), в 47-й конференции по лунным и планетарным наукам , The Woodlands, TX, 22 марта 2016 г.
- ↵
- ↵
- ↵
NM Mangold, E. Dehouck, O. Forni, C. Fedo, C. Ахиллес, Т. Бристоу, Дж. Фридеванг, О. Гасно, Дж.L’Haridon, L. Le Deit, S. Maurice, S.M. МакЛеннан, П. Я. Меслин, С. Моррисон, Х. Э. Ньюсом, Э. Рэмп, Ф. Ривера-Эрнандес, М. Сальваторе, Р. К. Винс, Выветривание открытой системы в кратере Гейла на основе химического состава аргиллитов, проанализированных марсоходом Curiosity (аннотация 3013) , in Четвертая международная конференция по раннему Марсу , Флагстафф, Аризона, 2-6 октября 2017 г.
- ↵
- ↵
- ↵
Ф.В. Чухров, Б.Б. Звягин, В.А. Дриц, А.И. Горшков, Л.П. Ермилова, Е.А. Гойло, Е. С. Рудницкая, Железный аналог пирофиллита и родственные ему фазы. Труды Международной конференции по глине 1978 г., в Разработках в седиментологии (Elsevier, 1979), стр. 55–64.
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
- ↵
Клеебергу за помощь в разработке модели профиля прибора CheMin для БГМН и А.Дерковски за содержательное обсуждение. Благодарим С. Хиллера и Дж. Михальски за конструктивные отзывы. Мы благодарим инженеров и менеджеров Лаборатории реактивного движения за поддержку, а также членов научной группы MSL, которые участвовали в тактических и стратегических операциях, без которых данные, представленные здесь, не были бы собраны. Некоторые из этих исследований проводились в Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института по контракту с НАСА. Финансирование: с.G. благодарит за финансирование Космическое агентство Великобритании (UKSA) (гранты ST / J005169 / 1 и ST / N000579 / 1). N.M. финансируется Национальным центром пространственных исследований (CNES). A.C.M. и Б. поблагодарить программу NASA MSL Participating Scientist за поддержку этих усилий. Вклад авторов: T.F.B. написал рукопись с исправлениями, обсуждениями и / или исправленным текстом соавторов.