Физико-химические свойства кила
Килом в Крыму называют особую глину, издавна применявшуюся для обезжиривания шерсти. Жители Крыма в средние века широко применяли кил для чистки ковров и тканей, мытья в морской воде, лечения ран и кишечных заболеваний.
Научное название кила — бентонитовая глина (по форту Бентон в США, где она впервые была обнаружена и изучена). Главная ее составная часть — глинистый минерал монтмориллонит. В последнее время монтмориллонит и близкие к нему минералы называют смектитами. При уменьшении количества монтмориллонита до 60–70% и менее глину называют бентонитоподобной. Но за крымской бентонитовой глиной сохранилось ее старинное местное название.
Моющие свойства бентонитовых глин обусловлены как ничтожными размерами, так и особенностями строения кристаллов монтмориллонита. Их поперечник не более 0,001 мм, и поэтому они не видны под микроскопом при самом сильном увеличении. Такие «невидимые» кристаллы называют коллоидно-дисперсными.
Коллоидно-дисперсные минералы обладают рядом особенностей. Ничтожные размеры кристаллов приводят к тому, что даже в небольшом объеме содержится огромное число глинистых частиц. Например, в 1 см³ находится около 25 млрд. кристалликов глинистых минералов! Столь дисперсное состояние ведет к необычайно сильному увеличению суммарной поверхности глинистых частиц. Например, в том же кубике вещества с длиной ребра 1 см общая поверхность равна 6 см². Если же кубик того же объема состоит из частиц с длиной ребра 0,001 мм, то их суммарная поверхность колоссально возрастает: до 6 м²!
Известно, что, чем больше удельная поверхность вещества, тем более оно активно. Возрастает способность к поглощению воды и различных веществ, сильнее проявляются молекулярные силы и др. Эти свойства присущи всем глинам.
Но характерные адсорбционные свойства бентонитовых глин вызваны не столько их коллоидно-дисперсными особенностями, сколько строением кристаллов монтмориллонита. Как и другие глинистые минералы, кристаллы монтмориллонита состоят из ионов кислорода, кремния, алюминия и некоторых других химических элементов, расположенных на небольших расстояниях друг от друга. А их совокупность образует кристаллическую решетку минерала. У глинистых минералов известно два способа размещения ионов в кристаллической решетке. При тетраэдрическом способе в вершинах воображаемого тетраэдра вокруг иона кремния на равных расстояниях находятся четыре иона кислорода. При октаэдрическом способе центр воображаемого октаэдра занимает ион алюминия или железа, в шести вершинах которого расположены ионы кислорода или гидроксильная группа (ОН).
Эти закономерные группы ионов, называемые кремнекислородными тетраэдрами и алюмокислородными октаэдрами, существуют не по отдельности, а объединены. Они соединены в тетраэдрические и октаэдрические слои. По минимальному количеству слоев, определяющих минерал, выделяют двух-, трех- и четырехэтажные структуры, называемые пакетами.
Пакет монтмориллонита состоит из двух тетраэдрических слоев и заключенного между ними октаэдрического слоя. Соседние пакеты отделены друг от друга молекулами воды и катионами Са, Мg, Na и К. Межпакетная связь очень непрочная, а катионы легко замещаются (обмениваются) другими. И очень важно, что количество поглощенных катионов в десятки раз больше, чем у других минералов. Вот почему в отличие от других глинистых минералов кристаллическая решетка монтмориллонита очень подвижная — то сжимается, то расширяется. Большое количество поглощенных катионов и способность их легко заменяться другими объясняет моющие и отбеливающие свойства бентонитовых глин.
У кила очень удобная для геологоразведчика особенность: он залегает среди верхнемеловых мергелей в виде пласта, полого наклоненного на северо-запад на склоне Внутренней гряды Крымских гор. Пласт прослеживается от Севастополя до Симферополя и у села Пролом вблизи Белогорска. Но возможно, что в нескольких участках пласт кила прерывается. Мощность полезного ископаемого небольшая, от 20 до 70 см и изредка достигает 100–120 см.
Интересно, что добытчики кила, не имевшие понятия о горной геометрии, ясно представляли залегание пласта и его поведение на местности. «Земляное мыло» издавна добывали под Севастополем на Сапун-горе (кстати, арабское слово «сабун» обозначает мыло), близ села Скалистого в долине Бодрака, Мыльной горе около села Партизанского (бывшее Саблы), на склоне куэсты у села Курцы вблизи Симферополя, у села Пролом вблизи Белогорска и других местах. От того времени остались кильные ямы глубиной до 5–6 м, на дне переходившие в горизонтальные выработки. Ведущее место по добыче кила занимала Мыльная гора, на которой было заложено около 80 глубоких шурфов глубиной до 10 саженей (около 20 м).
Кильные ямы давно заброшены, плотно заросли деревьями и кустарниками, заплыли землей, и глину в них не увидишь. Светлый пласт кила почти незаметен среди мергелей того же цвета на склоне куэсты, особенно если он хотя бы частично прикрыт почвой и травой. Вот тогда поможет геологический молоток, с помощью которого можно обнажить пласт кила.