IŁOWCE

Iłowce (claystones, fine mudstones) są zwięzłymi, pelitowymi skałami osadowymi okruchowymi, powstałymi w wyniku diagenezy, utraty wody (kompakcji) oraz konsolidacji luźnych iłów. Zbudowane są w przeważającej części (ponad 66,7% masy drobnoziarnistej) z cząstek o średnicy poniżej 0,002 mm (2 µm), stanowiących frakcję ilastą (pelitową). Głównym składnikiem klastyczno-autogenicznym iłowców są minerały ilaste – uwodnione glinokrzemiany Al, Mg i Fe należące do krzemianów warstwowych, którym w zmiennych proporcjach towarzyszą drobny pelit kwarcowy, wodorotlenki żelaza i glinu, minerały węglanowe, substancja organiczna oraz amorficzne allofany.

Tekstura iłowców jest skrajnie drobnoziarnista (pelitowa). Ze względu na wysoki stopień rozdrobnienia materiału i obecność lepkich koloidów, ziarna są niewyczuwalne pod palcami, a w kontakcie z wodą skała staje się plastyczna lub maziasta. Skała sucha może wydawać się "tłusta" podobna do kredy piszącej. Brudzi palce. Zwięzłe iłowce pod wpływem uderzenia rozpadają się zazwyczaj na odłamki o przełamie muszlowym lub gładkim.

Struktura iłowców bywa bezładna (masywna) lub równoległa. Gdy skała ilasta wykazuje wybitną foliację oraz podzielność na cienkie płytki wzdłuż płaszczyzn laminacji (co wiąże się z równoległym ułożeniem łuseczek minerałów ilastych i mik pod ciśnieniem nadkładu), określa się ją mianem łupka ilastego (clay shale).

Właściwości fizyczne i technologiczne iłowców są bezpośrednio zdeterminowane przez typ strukturalny dominujących minerałów ilastych:

• Minerały dwuwarstwowe (typ 1:1) – reprezentowane przez kaolinit (kandyty). Pakiety sklejone są trwałymi wiązaniami wodorowymi, co uniemożliwia wnikanie wody w przestrzenie międzypakietowe. Iłowce kaolinitowe wykazują małą kurczliwość, niską zdolność pęcznienia i doskonałą ogniotrwałość.
• Minerały trójwarstwowe (typ 2:1) – obejmują grupę hydromik (illit), smektytów (montmorillonit) oraz wermikulitu. Odznaczają się ogromną powierzchnią właściwą (zewnętrzną i międzypakietową) oraz ujemnym ładunkiem powierzchniowym, przyciągającym kationy wymienne i cząsteczki wody. Występowanie montmorillonitu nadaje skałom zdolność do odwracalnego, pęcznienia i silnego lepienia się w stanie wilgotnym.
• Bezpostaciowe allofany – amorficzne, uwodnione glinokrzemiany zwiększające pojemność sorpcyjną skały (zarówno w stosunku do kationów, jak i anionów).

W zależności od dominującego minerału ilastego, składników chemicznych oraz środowiska depozycji wyróżnia się szereg odmian iłowców o unikalnych cechach użytkowych i geologicznych:

Iłowce kaolinitowe (oraz ich odmiany zwietrzelinowe – kaoliny) powstają w środowisku kwaśnym w wyniku głębokiego wietrzenia chemicznego skał glinokrzemianowych (np. granitów) lub depozycji w słodkowodnych basenach jeziornych i lagunowych. Są skałami białymi lub jasnoszarymi, o niskiej ekspansywności, stanowiącymi kluczowy surowiec w przemyśle ceramicznym, porcelanowym i papierniczym.

Iłowce illitowe to najpowszechniejsze iłowce osadowe (stanowiące m.in. trzon ilastych serii morskich i fliszowych). Cechują się szarą, szarozielonkawą lub brunatną barwą, umiarkowaną plastycznością i stanowią podstawowy surowiec do produkcji ceramiki budowlanej (cegieł, pustaków, klinkieru).

Bentonity (i iłowce bentonitowe) są skałami ilastymi powstałymi głównie w wyniku podmorskiego wietrzenia i przeobrażenia (diagenezy) pyłów oraz tufu wulkanicznego. Zbudowane są w przewadze z montmorillonitu (smektytu). Charakteryzują się ekstremalnymi właściwościami pęcznienia (zwiększają swoją objętość kilkukrotnie po zaabsorbowaniu wody), wysoką lepkością po zmieszaniu z wodą oraz unikalną pojemnością wymiany kationowej. Znajdują szerokie zastosowanie jako płuczki wiertnicze, materiały uszczelniające (geomembrany) i płuczki odlewnicze.

Iłowce bitumiczne (oraz czarne łupki ilaste, ang. black shales) są skałami bogatymi w sapropelową substancję organiczną (kerogen), zdeponowaną w anoksycznych (beztlenowych) warunkach głębokowodnych basenów morskich lub jeziornych. Są ciemnoszare lub czarne, ruszane dłonią często brudzą, a przy uderzeniu młotkiem mogą wydzielać bitumiczny zapach. Stanowią najważniejsze skały macierzyste dla złóż ropy naftowej i gazu ziemnego (np. w karpackich warstwach menilitowych czy w dolnopaleozoicznych formacjach łupkowych).

Iłowce margliste zawierają znaczną domieszkę mikrokrystalicznego kalcytu lub pelitu dolomitowego (10–30% CaCO₃). Wykazują wyraźne burzenie (reakcję) z zimnym, rozcieńczonym kwasem solnym (HCl) i stanowią odmianę przejściową do margli.

Iłowce powstają w środowiskach o skrajnie niskiej energii hydrodynamicznej, w których najdrobniejsza zawiesina ilasta i koloidalna ma możliwość powolnego opadania na dno (sedymentacja pelagiczna, hemipelagiczna lub limniczna). Do podstawowych środowisk należą:

• Baseny morskie i oceaniczne: Szelfy głębokie, stoki kontynentalne oraz głębocielne baseny abisalne, gdzie osadzają się najdrobniejsze frakcje pelagiczne oraz końcowe (dystalne) części lobów powstających z prądów zawiesinowych (człony pelitowe Boumy w kompleksach fliszowych).
• Zbiorniki jeziorne i lagunowe: Spokojne wody stojące, w których osadzają się iły ilasto-humusowe, bentonity lub iły warwowe (zostawiające rytmiczną laminację roczną).
• Środowiska powodziowe i deltowe: Równiny zalewowe oraz odcięte ramiona delt (starorzecza).

Przekształcenie luźnego iłu w zwięzły iłowiec i łupek ilasty zachodzi w procesie diagenezy, w którym kluczową rolę odgrywa fizyczna kompakcja pod ciężarem nadkładu (prowadząca do wyciśnięcia nawet 70–80% wody porowej i równoległego porządkowania pakietów ilastych) oraz chemiczna sylifikacja, karbonatyzacja bądź smektytyzacja/illityzacja porem.