6-11
Породообразующие минералы
Из многочисленных природных минералов только небольшая часть участвует в образовании горных пород. К породообразующим минералам относят кварц, полевые шпаты, слюды, карбонаты, сульфаты и железисто-магнезиальные минералы. Их подразделяют на две группы: минералы изверженных пород и минералы осадочных пород.
Минералы изверженных пород
Группа кварца – в наибольшем количестве в земной коре содержится свободный кремнезем SiO2 в виде кварца.
Кварц – прозрачен, белого цвета, молочного, спайность отсутствует, излом раковистый, жирный блеск, с щелочами не реагирует, под воздействием кислот не разрушается, кроме плавиковой, плотность ρ=2,65 г/см3, твердость 7 по шкале Мооса, высокая прочность при сжатии ≈ 2000 МПа.
Аморфный кремнезем SiO2·nH2O – в природе минерал опал. Активен при нормальной температуре, т. е. реагирует с СаО. Кристаллический кварц только при t=174ºC и Р=8ат. Содержится в гранитах, кварцевых порфирах, песках.
Полевые шпаты – по химическому составу алюмосиликаты.
Ортоклаз K2O· Al2O3· 6SiO2;
Альбит Na2O· Al2O3· 6SiO2;
Анортит СаO· Al2O3· 2SiO2..
Плотность ρ=2,6г/см3,Нв=6,цвет белый, розовый, красноватый, желтый, Rcж=1200-1700 кг/см2, не стойки против выветривания.
Реакция выветривания ортоклаза –
K2O· Al2O3· 6SiO2+nH2O+ CO2= Al2O3· 2SiO2·2H2O+ K2CO3+4 SiO2·m H2O
Слюды – сложные водные алюмосиликаты.
Мусковит - калиевая слюда, прозрачная, тугоплавкая, химически стойкая. Биотит – железисто-магнезиальная слюда, черная, легче выветривается.
Слюды обладают весьма совершенной спайностью, способны раскалываться на очень тонкие пластинки.
Железисто-магнезиальные силикаты. К ним относят:
1. амфиболы – роговая обманка;
2. пироксены – авгиты;
3. оливин.
Обычно темного цвета, поэтому их называют темно окрашенными минералами.
Обладают высокой прочностью, повышенной вязкостью при ударах, высокой плотностью с ρ=3-4 г/см3, повышенной атмосферостойкостью.
Минералы осадочных пород
Каолинит - Al2O3·2SiO2·2H2O. Плотность ρ=2,6 г/см3, твердость Нв=1,цвет белый, серый, желтоватые землистые массы.
Группа карбонатов:
Кальцит – кристаллический известковый шпат СаСO3 – спайность совершенная в трех направлениях. Плотность ρ=2,7 г/см3,Нв=3.
Слаборастворим в воде, но в воде содержащей агрессивную двуокись углерода СO2 резко возрастает растворимость, так как образуется бикарбонат кальция: СаСO3+ СO2·+ H2O= Са (НСО3)2.
Под действием соляной кислоты вскипает, вследствие образования углекислого газа: СаСO3+2НСl= СаСl2+ СO2+ H2O.
Образует различные виды известняков, является природным цементом для известковых песчаников, состоящих из кварцевого песка, сцементированного кальцитом.
Магнезит - МgСO3 – встречается реже, тяжелее и тверже кальцита, образует породу того же названия, не применяется в качестве строительного камня. Сырье для производства магнезиальных вяжущих и огнеупорных изделий.
Доломит - СаСO3· МgСO3 – встречается чаще, чем магнезит, сходен с кальцитом, но более тверд и прочен. Является сырьем для производства магнезиальных вяжущих, доломитовых огнеупорных материалов, а также в качестве строительного камня и щебня для бетона.
Гипс – СаSO4·2H2O – двуводный сернокислый кальций. Строение пластинчатое, волокнистое и зернистое, твердость Нв=2, легко растворяется в воде, является сырьем для производства вяжущих веществ.
Ангидрит – СаSO4 – безводная сернокислая соль кальция, похож на гипс, залегает вместе с гипсом, под действием воды переходит в гипс. Плотность ρ=2,8-3 г/см3, твердость Нв=3.
Иногда применяют как облицовочный материал для внутренних отделок.
Каменные материалы из изверженных горных пород
Делят на массивные глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные).
Глубинные – образовались в результате остывания магмы на большой глубине в условиях высокой температуры и давления. Магма остывала медленно, поэтому получались более или менее крупные зерна различных минералов, прочно сросшиеся между собой без цементирующего вещества. Излившиеся – образовались в результате остывания магмы, излившейся в виде лавы на поверхность земли (новейшие породы) или близко к поверхности.
Магма остывала быстро, не успевали образоваться крупные зерна, поэтому излившиеся породы имеют скрытокристаллическую или аморфную, стекловидную структуру. Древние излившиеся имеют порфировую структуру, представляющую собой массу мелких зерен, в которую включены крупные «вкрапленники».
Каждой глубинной породе соответствует излившаяся, называемая аналогом, которая образовалась из той же магмы, что и глубинная, вследствие него химический состав их близок.
Гранит – кварцевый порфир;
Сиенит – бескварцевый порфир, трахит;
Диорит – андезит, порфирит;
Габбро – базальт, диабаз;
Гранит –самая распространенная горная порода, состоящая из кварца - 20-30%, ортоклаза - 40-70%, биотита 5-20%, структура ярко выраженная зернисто-кристаллическая, цвет серо-голубой, темно-красный, плотность ρ= 2,6-2,7 г/см3,прочность при сжатии Rсж=100-250 МПа, водопоглощение В до 0,9%, морозостойкость Мрз 200.
Месторождения – Кольский полуостров, Карелия, Урал, Сибирь, Средняя Азия, Украина, Крым, Кавказ.
Применение – для внешней облицовки зданий и сооружений, гидротехнических сооружений. Отходы – как щебень.
Сиенит – минералогический состав: ортоклаз, слюда, нет кварца, поэтому менее кислая порода. Окраска более темная, меньшая стойкость против выветривания. Месторождения – Урал, Украина, Кавказ.
Диорит – 75% плагиоклазы, роговая обманка, авгит, биотит. Цвет серый, темно-зеленый. Высокая вязкость и стойкость против выветривания. Свойства: плотность ρ= 2,8-3,0 г/см3, Rсж=150-280 МПа. Применение – для покрытий и облицовки. Месторождения – Кавказ, Карелия, Сибирь, Крым, Урал, Украина.
Габбро – 50% плагиоклазы, авгит, оливин. Плотность ρ= 2,9-3,3 г/см3, Rсж=200-350 МПа. Применение – для покрытия дорог, облицовки зданий.
Месторождения – Урал, Украина, Кавказ.
Порфиры – неравномерность структуры, наличие вкрапленников (полевые шпаты) стойкость против выветривания ниже, чем у глубинных.
Трахит (аналог сиенита) – пористая порода. Плотность ρ= 2,2 г/см3, Rсж=50-90 МПа, цвет серый. Разновидность – бештаунит (на Кавказе).
Применение – стеновой материал, заполнитель для бетонов.
Андезит (аналог диорита) – серая порода. Плотность ρ= 2,2-2,7 г/см3, Rсж=60-240 МПа. Применение – кислотостойкий материал, облицовочные плиты и щебень.
Диабаз (аналог габбро) – темно-серого цвета, зеленовато-черного. Прочность при сжатии Rсж=450 МПа, применение - сырье для каменного литья.
Базальт – самая распространенная порода. Плотность ρ= 2,9-3,3 г/см3, Rсж=500 МПа, большая твердость и хрупкость, трудно обрабатывается.
Применение – материал для дорожных покрытий, мощения откосов, набережных, щебень для бетона, сырье для литья, для изготовления кислотостойкой химической аппаратуры, труб. Месторождения: Дальний Восток, Кавказ.
Изверженные обломочные
Подразделяют на рыхлые – вулканические пеплы, песок, пемза и цементированные – вулканические туфы, трассы, туфовая лава.
Пеплы – порошкообразные частицы вулканической лавы, выброшенной в раздробленном состоянии. Более крупные частицы называют вулканическими песками.
Пемза – пористая порода, содержащая до 80% пор, состоит из вулканического стекла, образовавшегося при быстром охлаждении лавы на воздухе, сопровождавшимся бурным выделением из нее газов. Размеры зерен 5- 30 мм, насыпная плотность ρ= 500 кг/м3,Rсж=2-3 МПа, у = 0,14 – 0,23 Вт/м К.Поры крупные и замкнутые, поэтому морозостойка. Применение – щебень и песок для бетонов, шлифующий материал. Месторождения – Армения, Северный Кавказ, Камчатка.
Вулканический туф – пористая порода, образовалась в процессе уплотнения вулканического пепла. Сильно уплотненный туф называется трассами.
Туфовая лава – образовалась при попадании вулканического пепла и песка в расплавленную лаву до ее остывания.
Артикский туф – розовато-фиолетовая массивная порода, выпиливают камни правильной формы для кладки стен, и перерабатывают на щебень для легкого бетона.
