Породообразующие минералы

Для производства строительных материалов и изделий горные породы добывают из поверхностных слоев земной коры, в состав которой входят все химические элементы: кислород — до 47%, кремний — до 26%; алюминий и железо составляют соответственно 8 и 5%, суммарное количество кальция, магния, натрия и калия не превышает 11% общей массы горных пород. Остальные элементы составляют приблизительно 3% состава земной коры. В чистом виде химические элементы встречаются в ней редко; подавляющее большинство их находится в виде соединений с однородным химическим составом, структурой и свойствами, которые называются минералами. Содержащиеся в составе горных пород минералы разделяют на породообразующие и второстепенные. Первые, примерно 40—50 минералов, участвуют в образовании горных пород и обусловливают их свойства; вторые встречаются в них только в. виде примесей. Среди породообразующих минералов выделяются первичные и вторичные. Первичные возникли при формировании пород, вторичные — позже, как продукты видоизменения первичных минералов.

Природные минералы находятся в основном в твердом состоянии и имеют преимущественно кристаллическое строение с закономерным расположением частиц (ионов, атомов, молекул) в пространстве. Реже они встречаются в виде аморфных веществ с беспорядочным пространственным расположением частиц. Каждый минерал возникает как химическое соединение в природе в условиях, характеризующихся определенным сравнительно узким значением температуры, давления и концентрации химических компонентов в системе. Он сохраняется неизменным до тех пор, пока не происходит заметного изменения этих условий. И тогда минерал может быть подвергнут изменению, разрушению или замещению в горных породах другими минералами, т. е. природными химическими соединениями, устойчивыми в новых условиях. Впрочем, среди минералов хорошо известны и те немногие их разновидности, которые способны сохранять свою устойчивость в достаточно широких пределах изменения внешних условий, например алмаз, графит, корунд, рутил и др.

Твердые минералы обладают рядом характерных свойств, оказывающих большое влияние на технические свойства пород: твердость, спайность, излом, блеск, окраска, плотность. Эти свойства зависят от строения и прочности связей в кристаллической решетке.

Твердость характеризует поверхностную энергию минерала. Она оценивается по шкале Мооса, которая состоит из десяти минералов, расположенных в порядке возрастания их твердости: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, полевой шпат, кварц, топаз корунд и алмаз. Определяют твердость пробой на царапанье; выражается она порядковым числом соответствующего эталона в шкале, оставляющего царапину на испытуемом образце. Более точную оценку твердости получают специальными склерометрическими приборами. Показатель твердости материала имеет большое практическое значение и косвенно позволяет судить о механических свойствах природного камня.

Спайность проявляется в виде способности минералов раскалываться по определенным направлениям с образованием гладких зеркальных поверхностей — плоскостей спайности. Одни минералы легко расщепляются на тончайшие пластинки в одном или нескольких направлениях, у других она проявляется плохо или совсем отсутствует. Спайность служит важным диагностическим признаком минералов и вместе с показателями твердости способствует предварительной оценке механических свойств природных материалов.

Излом является характеристикой неровной поверхности раскола минерала, прошедшего не по направлениям спайности. Среди разнообразных видов излома выделяются ровный, ступенчатый, неровный, раковистый, занозистый, землистый. Изломы позволяют не только диагностировать, но и оценивать свойства минералов.

Окраска — важный диагностический признак минералов, так как для большинства их она сохраняется постоянной и вместе с тем имеет определяющее значение для декоративной характеристики природного камня. Окраска обусловлена присутствием красящих элементов (хромофор) в составе минерала, в частности Сr, Мn, Fe и др., или посторонних тонко окрашенных примесей, иногда газовых пузырьков. Возможно также появление ложной окраски, вызываемой интерференцией световых лучей при их отражении от внутренних плоскостей трещин спайности.

Блеск возникает в результате отражения световых лучей от поверхности минерала и имеет важное диагностическое значение. Одновременно он является характеристикой декоративных или ювелирных достоинств минерала. Блеск появляется под влиянием двух факторов: показателя преломления светового луча при прохождении в кристаллической среде минерала и коэффициента его поглощения данной средой. При наибольшем показателе преломления у прозрачных минералов возникает очень сильный алмазный (неметаллический) блеск. Вещества с небольшим показателем преломления (например, сернистые минералы) обычно непрозрачны и характеризуются металлическим блеском. В зависимости от величины показателя преломления и характера отражающей поверхности минералы приобретают стеклянный, перламутровый, жирный, шелковистый, матовый и другие виды блеска, которые учитываются при отборе минерального сырья для практических целей. В природе преобладают минералы со стеклянным блеском, имеющие средние показатели преломления 1,3—1,9.

Плотность (истинная)[27] колеблется у минералов от значений, меньших единицы (озокерит), до 20 и выше (осмистый иридий). Она зависит от химического состава и структуры, атомной массы элементов, их ионных радиусов и валентности. Числовые значения плотности помимо диагностических характеристик имеют практическую ценность при оценке качества минерального сырья и используются при его обогащении. Наибольшее распространение в природе имеют минералы с малой ( от 2 до 4 г/см3) плотностью. Приводимое ниже описание наиболее распространенных и важных в породообразующем отношении минералов предусматривает характеристику представителей классов силикатов, оксидов и гидроксидов, карбонатов, сульфатов, сульфидов и самородных минералов.

Силикаты являются солями различных кремниевых кислот и относятся к сложным химическим соединениям, содержащим в своем составе элементы K, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Si, O, H и др. Однако для них более характерным является не химический состав, а особенности кристаллического строения с наличием ионной кристаллической решетки. Основной структурной единицей этой решетки является кремнекислородный тетраэдр (SiО4)4-, размеры которого почти всегда строго постоянны (рис. 8.1). Характерной особенностью кремнекислородных тетраэдров является способность иона Si частично заменяться ионом A1 с появлением в кристаллической решетке других алюмокислородных тетраэдров (AlO4)4- с образованием каркасных алюмосиликатов. К наиболее важным представителям этого класса относятся полевые шпаты, нефелин, роговая обманка, авгит, слюды, гидрослюды, а также вторичные силикаты — тальк, асбест, каолинит, монтмориллонит.

Полевые шпаты по химическому составу — алюмосиликаты калия, натрия, кальция. В горных породах распространен калиевый полевой шпат K(AlSi3О6), именуемый ортоклазом. Характерная его особенность: между двумя плоскостями спайности у него образуется прямой угол, и его название означает прямораскалывающийся (орто — прямо, клаз — раскалывание). Не менее распространены полевые шпаты и в виде плагиоклазов, т. е. косораскалывающихся.

Похожие статьи:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector