Leire

Aluminiumsilikatene  satt sammen av aluminiumoktaedere og silisiumtetraedere kan ha to sjikt (kaolinitt), tre sjikt (plater) (illitt, vermikulitt, montmorillonitt (Montmorillion i Frankrike)) eller flere sjikt (kloritt). Vann (porevann) og mineraler (kationer) ligger mellom de negativt ladete sjiktene med aluminiumsilikater. Leirmineralene har store ytre og indre overflater og har stor evne til å binde vannmolekyler og ioner (kationer) mellom sjiktene. Leirmineralplatene som fester seg til hverandre via vannfilmer mellom platene, og  som binder seg til hverandre med hydrogenbindinger. Erodert leire, silt og sand ble med breelver fraktet ut i havet. Etter isavsmelting og landheving ble leiren liggende over havnivå. Saltet fra havvannet, 35 g salt per liter, stabiliserer leiren. Over tid blir saltet vasket ut av leiren ved diffusjon, infiltrasjon fra grunnvann,  bekker og nedbør.

Tørke gir oppsprekking av leirjorden i et fraktalt mønster. 

Leire atskilles fra silt både ut fra kornstørrelse. Atterberg grense (ISO 14688) for kornstørrelse blir brukt til å skille mellom leire og silt, navn etter svenske Albert Atterberg (1846-1916), anvendt innen geoteknisk jordanalyse og klassifisering av jord.

Skille kornstørrelse mellom silt og leire går ved diameter 0.004 mm (4 µm), ifølge Wentworths skala.

På overflatene og mellom sjiktene til de negativt ladete leirmineralkolloidene bestående av silisiumtetraedere og aluminiumoktaedere kan det bindes kationer  e.g. natrium (Na⁺), kalium (K⁺), magnesium (Mg²⁺), jern (Fe³⁺), kalsium (Ca²⁺), ammonium (NH₄⁺), zink (Zn²⁺), protoner (H3O⁺)) og store mengder vann, opptil 40% av massen. 

Smektittgruppen av leirmineraler

Smektittgruppen  (2:1) med ett lag aluminiumoktaeder mellom to lag silisiumtetraeder omfatter smektit, vermikulitt, montmorillonitt, illit, pyrofyllit og bentonitt. Disse leirmineralene har meget store overflater og høy kationbytterkapasitet. De utvider seg mye i nærvær av vann og blir plastiske, men trekker seg sterkt sammen ved tørke. Ved tørke blir jorden meget kompakt med store sprekker. Ved god vanntilførsel tettes sprekkene igjen. Leirpartiklene danner aggregater og henger sammen med kohesjonskrefter. Bentonitt dannes fra forvitring av vulkanske bergarter, og blir brukt som klaringsmiddel i produksjon av vin og cider, bentonittmembraner, bentonittleire.

Pyrofylitt (gr. pyros – ild; phyllos – blad) er et aluminiumsilikathydroksid (Al₂Si₄O₁₀(OH)₂) som danner flak.

1:1 gruppen

Leirmineraler i 1:1 gruppen e.g. kaolinitt har ett sjikt med silisiumtetraedere og ett sjikt med aluminiumoktaere som holdes sammen med hydrogenbindinger. Kaolinitt (Al₂Si₂O₅(OH)₄ ) består av tetraederark med silisium SIO₄ bundet med oksygenatomer  i ett lag med aluminiumokateder (AlO₆). (Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O).

Skifer

Skifer («Shale») er sedimentære leirmineraler med silt, kalsitt og kvarts. Shale bryter lett i tynne sjikt eller lag. Kan inneholde fossiler e.g. Burgess shale i Canada.

Jfr. leirskifer, alunskifer, «shale oil» (skiferolje) som kan inneholde lettolje, samt «oil shale» med kerogen som kan utvinnes med varmt vann under trykk («fracking») med store negative konsekvenser for miljøet.  

Leirskifer i strandkanten ved Vollen, Asker. 

Leirskifer med kalkknoll, Vollen, Asker.

Leirskifer med kalkknoll, Vollen, Asker

Silt

Silt er finkornet jordmateriale har større partikler og annet mineralinnhold enn leire avsatt fra rennende vann. Silt blir lett transportert med vann eller luft fraktes med elver og havstrømmer. Leirjord kan inneholde %-vise blandinger av leire, silt og sand. 

Kvikkleire

Kvikkleire er marin avsatt leire etter siste istid i Skandinavia og Canda, Kvikkleire er avsatt i saltvann og består av salter, leire og silt løst bundet til hverandre i nettverk, kan binde store mengder vann. Leirpartiklene flokkulerer kant mot kant, plan mot plan og binder mye vann, og i tillegg finnes det mye fritt vann.  Ved utvasking av salt blant natrium (Na⁺) som binder sammen de negativt ladete leirpariklene kan den plutselig endre form og blir flytende. Kvikkleireras skjer i flatt landskap mot ustabile skråninger, for eksempel i tilknytning til ravinelandskap eller ut mot strandknaten. Pore-vanntrykk, erosjon, mye nedbør, graving og mekanisk påvirkning, leiren blir væskeaktig og flyter, strukturen kollapser som dominoeffekt eller fallende korthus Større overflatedeler kan flyte langt av sted på raset. På Romerike og i Trøndelag er det mange forekomster av kvikkleire. Kvikkleire kan bli stabilisert ved tilførsel av store mengder salt.  Eksempler på kvikkleireras: Verdal 19. mai 1893, Rissa 29. april 1978, Skjeggestadbrua 2. februar 2015, Sørum 16. november 2016.

Plastisitetsindeks. Tiksotrop (thixotrop) (gr. thixis – berøring; tropes – vende) gir ved stress og skjærspenning endring i viskositet fra tyktflytende og viskøs til lettflytende og er en faktor ved ras og landglidning.  Ketchup er tixotrop og pseudoplastisk. 

Anvendelse av leire

Leire blir brukt til å produsere teglstein, Leca-blokker, leirkrukker, steingods, keramikkmateriale, byggemateriale, og i gamle hus som stubbeloftleire. Leire blir også brukt som jordforbedringsmiddel.

Teglstein – brent leire

Teglstein (l. tegula – taksteinlignende struktur) er laget av leire brent i teglsteinsovner, ca. 1100^oC,  ca. 5-7 dager. Leire med kalsiumkarbonat gir gul murstein, mens leire med jernoksid gir rød murstein. Teglstein omfatter murstein, takstein (taktegl), avløpsrør, eller teglsteinfliser som gulvbelegg. For vektredusering og jevnere brenning er det laget ca. 20 vertikale hull i mursteinen. Soltørking av tegl blandet med tørt plantemateriale e.g. halm er kjent som byggemateriale fra gamle sivilisasjoner i Mesopotamia. I Romerriket var teglstein det viktigste bygningsmaterialet.  Murstein kan bli brukt til forblending av fasader med forskjellig leggingsteknikker e.g. kryssforband. Langsiden på steinen kalles løper og kortsiden kopp (ty. Kopf – hode). Ildfast murstein blir brukt i piper, skorstein og ildsteder (peis) med ildfast mørtel.

Keramikk – brent leire

Fuktig leire kan formes til keramikk (gr. keramos – brent materiale) som ved brenning blir krystallinsk. Avhengig av leirtype kan gir den etter brenning leirgods fra blåleire, rødleire brenning1000^oC. Steingods fra hvitleire brent ved1200-1300^oC. Porselen med kaolinleire blandet med kaolinitt tilsatt knust kvarts og feltspat brent ved 900-1600^oC. Fajanse (italiensk by Faenza) fra lys leire  brent ved 1000^oC med tinnoksid i glassuren.

Terrakotta (it. terracotta – bakt jord) hard keramisk leire brukt i leirskulpturer og leirkrukker. Terrakottahæren i Xian 210 fvt. Majolika (Mallorca, it. majolica) med tinn- og blyglassur med sterke farger. keramiske fliser som til varmebeskyttelse. Dekorasjon hvor noen typer glassur kan inneholde blyoksid og andre tungmetaller og må ikke brukes til oppbevaring av mat. Leirpipe for røyking av tobakk. Leirgjøk (en type okarina) er etblåseinstrument i leire porselen med hull til fingrene.

Bruk av leirkar til koking og lagring av matvarer, samt andre brukgsgjenstander har vært av fundamental betydning for menneskets sivilisasjon og utvikling.

Porselen og kaolineire

Porselen er blir laget ved brenning av kaolinleire ved 1200-1400^oC, hvor et skjer vitrifisering (l. vitrum – glass) med delvis omdanning til nålformete krystaller innleiret i  ikke-krystallinsk amorf glass.   Porselen kan være nesten gjennomsiktig eller finkornet hvitfarget. Buken av kaolinleire (kaolinitt) i produksjon av porselen ble opprinnelig oppdaget i Kina. Kaolinitt (Al₂Si₂O₅(OH₎₄) består av tetraedre med kvarts (SiO₄) og aluminiumoktaedre (AlO₆). Kaolin blandet med kvarts, feltspat, flint, nefelin og syenitt gir forskjellige typer porselen. Avhengig av bestanddelene som inngår i smelten får det dannetfajanse, eller flintgods. I beinfajanse blir  det tilsatt brent bein.

Porselen tåler store temperaturendringer og porselensdigler brukt til å bestemme gladtap, tap av organisk materiale ved å brenne opp biomassen i en glødeovn.

Steingods blir laget fra en annen type lys leire, også noe kaolin som varmes til så høy temperatur at leideren smelter, men fargen blir grå og ikke hvit. Etterpå brennes det inn en farget glasur, for eksempel blå fargemønstre på hollandske krukker.

Marleik

Marleik er en sammenpresset masse (konkresjon) av kalkholdig leire (mergel) fra den geolotiske tidsperioden Kvartær. Danner runde klumper og etter landhevingen kan de finnes i grus.

Litteratur

wikipedia

Tilbake til hovedside