Māls: definīcija, īpašības, veidošanās un izmantošana

Uzzini visu par mālu: definīcija, īpašības, veidošanās procesi un praktiska izmantošana keramikā, būvniecībā un lauksaimniecībā.

Māls ir sīkgraudains silikātu minerāls, kas rodas, sadaloties iežiem. Mitrs māls ir mīksts, un no tā var veidot keramikas izstrādājumus, ķieģeļus un citas lietas. Kad to veido un pēc tam apdedzina krāsnī, lai tas kļūtu ciets, tas kļūst par keramiku.

Mālā bieži vien ir nedaudz ūdens, jo ūdens molekulas pielīp pie sīkiem graudiņiem. Mālā var būt arī organiskas vielas.

Uz Zemes ir 35 atzītas mālu minerālu sugas, kas nodrošina dubļu salipšanu ("koherenci") vai plūstamību ("plastiskumu"). Dažkārt mālu tiksotropija izraisa zemes nogruvumus.

Kvarcs, laukšpāļi, dzelzs oksīdi un karbonāti var atmosfēras iedarbības rezultātā sasniegt tipisku māla minerālu izmērus. Mālu veidošanās process ir labi izpētīts. To var iegūt no augsnes, vulkāniskiem pelniem un apledojuma. Vēl viens avots ir seni dūņu ieži, jo tie viegli noārdās un sadalās.

Māls ir mazākā daļiņa, kas sastopama dūņu iežos. Māla daļiņa ir aptuveni 1/1000 daļa no smilts graudiņa platuma. Tas nozīmē, ka māla daļiņa pie nemainīga ūdens ātruma pārvietosies 1000 reižu tālāk, tāpēc ir nepieciešami klusāki apstākļi, lai nosēstos. Ja graudi ir platāki par dažiem milimetriem, šo materiālu sauc par dūņām, nevis mālu.

Kas ir māls — paplašināta definīcija

Māls parasti tiek definēts kā sīkgraudains minerālu un amorfu materiālu maisījums, kura galvenie komponenti ir fillosilikāti (slāņveida silikāti). Māla daļiņu izmērs parasti tiek uzskatīts par mazāku par 0,002 mm (2 μm) saskaņā ar plaši lietotajiem pedoloģiskajiem un inženierģeoloģijas kritērijiem; tomēr reizēm definīcijas var nedaudz atšķirties.

Mālu minerāli un struktūra

Visbiežāk sastopamie mālu minerāli ir:

• Kaolīns (kaolīnīts) — vienkārša slāņa minerāls, mazāk plastisks, tiek lietots porcelāna ražošanā un medicīnā (kaolīna milti).
• Illīts — starpslāņu minerāls ar mērenu plastiskumu.
• Smektīti (piem., bentonīts, montmorillonīts) — ļoti uzbriestoši minerāli ar lielu jonapmaiņas spēju un augstu plastiskumu.

Šie minerāli veidojas no silikātu minerālu ķīmiskās pārmaiņas un parasti ir plānas, lapveida daļiņas (fillosilikātu struktūra), kas nosaka mālu fizikālās īpašības.

Īpašības

• Plastiskums: mitrā stāvoklī māls ir veidojams, jo ūdens iešķirojas starp plāksnītēm un ļauj tām slīdēt.
• Koherenci un stiprība: pēc izžūšanas vai apdedzināšanas mālam var būt liela cietība; tomēr izžūstot notiek saraušanās un var rasties plaisas.
• Uzbriestamība: smektīta grupas māli spēj uzņemt daudz ūdens un ievērojami palielināt tilpumu — šī īpašība ietekmē būvniecību un ceļu inženieriju.
• Jonapmaiņas spēja (CEC): māli var adsorbēt un saistīt katjonus — svarīga īpašība augsnes auglības un piesārņojuma attenuācijas kontekstā.
• Adsorbcija: māli spēj saistīt organiskas vielas un metālus pieejamos risinājumus, tāpēc tos lieto attīrīšanā un kā sorbentus.
• Tiksotropija: daži māli maina viskozīti laika gaitā, kad tiem piemēro spiedienu vai vibrāciju — šo īpašību saista ar zemes nogruvumu risku mitrās nogāzēs.

Mālu veidošanās procesi

Māls veidojas vairāku procesu rezultātā:

• Kemisks un fizikāls silikātu minerālu noārdīšanās (sadalīšanās un pārkristalizācija) virsējā garozā ar ūdens un atmosfēras iedarbību.
• Alterācija vulkāniskajiem pelniem un hidratiska transformācija vulkānisku materiālu (piemēram, izveidojot zeolītus vai smektītus).
• Mehānisks smalcinājums ledusigu, strūklu un citu erozijas procesu rezultātā — piemēram, grūti minerāli tiek sasmalcināti līdz māla izmēriem.
• Depozīcija lēnās plūsmas, ezeros un jūras nogulumu vidē — māla daļiņām nepieciešama ļoti zema enerģija, lai nogulsnētos, tāpēc tās bieži akumulējas mierīgās ūdenstoršēs.

Izmantošana

Mālam ir ļoti plašs pielietojums gan tradicionālās amatniecības, gan rūpniecības jomās. Svarīgākie piemēri:

• Keramika un māksla: trauki, flīzes, porcelāns, mākslas keramikas izstrādājumi (keramikas izstrādājumi).
• Būvniecība: ķieģeļi (ķieģeļus), dakstiņi, siltumizolācijas un dekoratīvās apdares detaļas; kā hermētiska slāņa izmantošana dambju un atkritumu poligonu pamatnēs.
• Rūpnieciskie izmantojumi: filtrācijas materiāli, bieza masu (drilling mud) naftas un gāzes urbšanā, papīra pildviela, kosmētika, zāļu sastāvdaļas (kaolīns).
• Agronomija: augsnes uzlabošana, ūdens un barības vielu aizture augsnē, substrāti dārzkopībā.
• Tīrīšana un sorbcija: attīrīšanas tehnoloģijās mālus izmanto kā adsorbentus un attīrīšanas palīgrisinājumus.
• Māksla un izglītība: māls ir pamats podniecībai un mākslas izglītībai visā pasaulē.

Inženierģeoloģiskie un vides aspekti

Mālu īpašības var būt gan noderīgas, gan problemātiskas. Tā kā daļa mālu var stipri uzbriest un sarauties atkarībā no mitruma, tie var bojāt ēku pamatus, ceļus un inženierbūves. No otras puses, māli ar zemu caurlaidību ir noderīgi kā izolācijas slāņi aizsargājošiem segumiem vai poligonu pamatnēm. Tiksotropija un sliktas drenāžas kombinācija palielina nogruvumu risku stāvos nogāzēs.

Apstrāde un keramikas ražošanas īss pārskats

Rūpnieciskā vai amatnieciskā līmenī mālu bieži attīra (noņemot akmeņus un organiskās vielas), homogenizē, pilina vajadzīgo daudzumu ūdens un veido. Apdedzināšana krāsnī izvada ķīmiskas un fizikālās pārmaiņas — ūdens iztvaiko, minerāli sinterējas, un rezultātā rodas cietas keramikas virsmas ar dažādām krāsām atkarībā no piemaisījumiem (piem., dzelzs oksīdi rada sārtus toņus).

Praktiski padomi

• Izvēloties mālu keramikai, jāpievērš uzmanība tā sastāvam — kaolīns, illīts un smektīts uzvedas atšķirīgi pie žūšanas un apdedzināšanas.
• Būvniecībā pirms pamatu izbūves jāveic grunts izpēte, lai noteiktu māla klātbūtni un tā uzvedību mitruma izmaiņu gadījumā.
• Vides aizsardzībā mālus var izmantot piesārņojuma ierobežošanā un virsmu stabilizācijā, bet jāņem vērā iespējamā jonapmaiņa ar toksiskām vielām.

Kopsavilkumā, māls ir daudzpusīgs un nozīmīgs materiāls — no augsnes un ģeoloģiskām sistēmām līdz mākslai, rūpniecībai un būvniecībai. Sapratne par tā minerālo sastāvu, fizikālajām īpašībām un veidošanās apstākļiem palīdz drošāk un efektīvāk izmantot šo dabas resursu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir māls?

J: Ko var izgatavot no slapja māla?

J: Kas notiek ar mālu, kad to apdedzina krāsnī?

J: Ko un kāpēc bieži vien satur māls?

Jautājums: Cik māla minerālu sugu ir sastopamas uz Zemes?

J: No kurienes māls nāk?

J: Kāda ir atšķirība starp māliem un dūņām?

Meklēt pēc burta