Определить причины формирования тех или иных свойсть горных пород без изучения слагаюцих их элементов минералов, невозможно
![]()
|
Происхождение магматическое (гидротермальное) * Гематит Fe2o3 Происхождение мет аморфическое Магнетит (магнитный железняк) Fe0-Fez03 Происхождение магматическое, метаморфическое гидрооксида • Гимонит Iбурый железняк) Fez0s-nH20 Аморфное тело, встречается в виде желваков, миндалин. Спайность отсутствует. Твердость - 7. цвет желтый, бурый, красно-бурый, голубовато- серый, коричневый. На поверхности желваков - белый налет. Черты не дает. Блеск матовый. Просвечивает в тонком крае и непрозрачный. Излом раковистый, с острыми режущими кромками. Плотность минеральных частиц - 2,65 г/смз. с кислотами не реагирует. При ударе искрит, издает запах жженой кости форма - кристаллы в виде табличек, чешуек, ромбоэдров, встречается в виде сплошных зернистых или таблитчатых (сланцеватых) агрегатов. Спайности нет, твердость - 5,5. Цвет красный,бурый, железо-черный. Цвет черты - вишнево-красный. Блеск металлический, полуметаллический, матовый. Непрозрачный, просвечивает красным цветом в тонком крае. Бывает пестрая побежалость. Излом раковистый, землистый. Плотность минеральных частиц - 4,90...5,30 г/смэ. очень слабо реагирует с концентрированной соляной кислотой форм'4 - кристаллы в виде октаэдров, обычно встречается в виде зернистых и сплошных агрегатов, Спаинбсти нет. Твердость 5,5...6,5- Цвет железо- черный. Цвет черты - черный. Блеск полуметаллический. непрозрачный. Излом иаковис-тый. Плотность минеральных частиц - 4,9...5,2 г/см3. Хрупкий, магнитен,с соляной кислотой не взаима- действует Аморфный минерал, образует сплошные массы со сферической, почковидной иди неровной извилистой поверхностью землистого или плотного сложения и землистые массы, конкреции, оолиты. Високоустой- чив к выветриванию, нераствО' рим в воде Среднеустой- чив к выветриванию, нерастворим в воде Среднеустой- чив к выветриванию ■, нерастворим в воде СлабоустоИ- чив к выветриванию, нерастворим в воде В виде примеси в гранитах, сиенитах, андезитах То же В виде вкраплений в габбро. примесь в песках Цемент осадочных пород, бурый железнякТ Происхождение экзогенное, биогенное Опал ■nHz0 Si02 Происхождение экзогенное (биогенное) Спайности нет. Твердость - I...5,5. Цвет ржаво- бурый, темно-бурый, ржаво-желтый. Черта желтая до бурой. Блеск на поверхности натеков жирный, на изломе матовый, иногда полуметаллический. Непрозрачный. Излом землистый,, Плотность минеральных частиц 3,5...4,0 г/см . В концентрированной соляной кислоте разлагается без шипения, оставляя хлопья Песчаники,трепел; опока Аморфный минерал, образует плотные почво- видные натечные массы. Спайности нет. Твердость 5,5...6,5. Цвет белый, желтый, серый, синий. Цвет черты - белый. Блеск жирный, опалесшрует. Прозрачный, непрозрачный. Излом раковистый. Плотность минеральных частиц 2,?...2,3 г/см . С соляной кислотой не взаимодействует. Высокоустойчив к выветриванию, неюастворим в воде * КАРБОНАТЫ v Кальцит СаС03 Происхождение метаморфическое, экзогенное (гидротермальное) v Доломит CaC03- Мд С03 Форма - кристаллы в виде ромбоэдров и ска- леноэдров, образуют друзы в трещинах и пустотах, сростки, корочки, сплошные зернистые или землистые агрегаты. Кроме того, образуют сталактито- подобные, стебельчатые, волокнистые и плотные массы. Спайность совершенная, в трех направлениях. Твердость - 3. Цвет белый, бесцветный, серый, может быть окрашен в различные оттенки за счет примесей. Цвет черты - белый. Полупрозрачный, просвечивает в тонкой пластине, иногда прозрачный (исландский шпат - двулучепреломление цвета). Блеск стеклянный, перламутровый, Излом отсутствует. Плотность минеральных частиц 2,б...2,8 г/см . Бурно вскипает при взаимодействии с 10-процентной соляной кислотой Форма кристалла - ромбоэдрическая, часто с искривленными гранями. Кристаллы образуют друзы, седловидные сростки. Чаще вс.речаются в виде сплошных зернистых, землистых или мраморовид ных агрегатов. Спайность совершенная, в трех Слабоустойчив к выветриванию, слаборастворим в во- § е. Придает кар- онатную жесткость воде Слабоустой- чив к выветриванию, слабо- растворим в воде Известняки, доломиты, мрамор Доломиты, мрамор Ъоисхождение экзогенное (гидротермальное) СУЛЬФАТЫ 9 Гипс CaS04- Ziz° Происхождение СУЛКЩЫ » ЕЬшит (серный колчедан) FeS2 экзогенное (хемо- генное) Ангидрит CaS 04 т Происхождение экзогенное (хемо- генное) напоавлениях. Твердость - 3,5...4. Цвет белый, серый, светло-бурый. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый. Излом отсутствует. Непрозрачен. Плотность минеральных частиц z,8...2,9 г/см". Вскипает в подогретом 10 %- ном растворе соляной кислоты или взаимодействует с ней в порошке Форма кристаллов - таблитчатая, столбчатая, встречается'в виде друз, роэетковидных сростков, двойников "ласточкин хвост", часто встреча ется в виде пластинчатых, листоветых, волокнистых, зернистых плотных агоегатов. Спайность в двух наяравлениях весьма совершенная и средняя. Твердость - 2. Цвет белый или бесцветный, серый, розовый, иногда желтоватый. Черта белая. Блеск стеклянный, шелковистый. Излом неровный, занозистый. Прозрачный, просвечивает. Плотность минеральных частиц - 2,31...2,32 г/см3. С соляной кислотой не взаимодействует. Тонкие листочки гипса немного гибки, но, в отличие от слг*ы, не упруги Форма кристалла - кубы, пентигондодеказдры, редко октаэдры с типичной штриховкой на гранях, часто встречается в вилё сплошных зернистых плотных агрегатов. Спайность отсутствует Форма - кристаллы в виде толстых табличек ита призм, но чаще встречается в виде сплошных землистых (зернистых) агрегатов. Спайность совершенная в одном и средняя - в двух перпендикулярных направлениях. Твердость - 3...3,5. цвет белый, езоый, голубой. Цвет черты белый. Блеск стеклянный, перламутровый. Излом зернистый, неровный. Прозрачный и непрозрачный. Плотность минеральных частиц 2,8...3 г/см' . С соляной кислотой не взаимодействует Слабоустойчив к выветриванию, растворим в воде т1,3...3,3 г/л). Подвержен дегидратации - обезвоживанию при нагревании с уменьшением объ- *ема. Придает сульфатную жест кость воде Слабоустойчив к выветривания. Растворим в во- ...3,3 Г/^Л). Г'идратируется, переходит в гипс с увеличением объема Продолжение прил.2 Гипсы, алевролиты, песчаники, суглинки, лесс", супесь, песок Ангидрит, алевролит, песчаники Происхождение магматическое (гидротермальное), экзогенное Твердость - 6...6.5. Цвет соломенно-желтый, золотистый. Цвет черты - зеленовато-черный. Блеск металлический. Излом раковистый, неровный. Непрозрачный. Плотность минеральных частиц - 4,95...5,2 г/смз. С соляной кислотой не взаимодействует. разлагается в азотной кислоте Слабоустойчив к выветриванию, нерастворим в воде. Разлагается на лимонит и серную кислоту Продолжение гтрил.2 Акцессорный минерал в диоритах, пироксени- тах, из веет- няках,мергелях, алевролитах, глинах. Вредная примесь в стр й- ы&териалахГАЛОИДЫ , Галит Nad ■ Происхождение экзогенное (хемогенное) ■Флюорит CaF2 Происхождение магматическое (гидрот ермальное) форма - кристаллы в виде куба, чаще встречаются в вице сплошных плотных зернистых агрегатов, спайность совершенная в трех направлениях. Твердость 2. Цвет белый, бесцветный, иногда красноватый. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый. Излом отсутствует. Прозрачный или просвечивает. Плотность минеральных частиц 2.О...2.2 г/смЭ. с соляной кислотой не взаимодействует, гидроскопичен, соленый на вкус форма кристаллов - куб, октаэдр, образует двойники прорастания, друзы. Встречаются плогные зернистые агрегаты. Спайность совершенная в трех направлениях. Твердость - 4. Цвет фиолетовый, серый, зеленый, желтый, бурый, бесцветный. Черта белая. Блеск стеклянный, излома нет. Прозрачный, не просвечивает. Плотность минеральных частиц 3.I...3.2 г/см3, с соляной кислотой не взаимодействует. При нагревании флюоресцирует Слабоустрой- чив к выветриванию, сильно растворим в воде(до 350 г/л) Устойчив к выветриванию, нерастворим в воде Каменная соль, засоленные суглинки, супеси, пески, лесс Пегматиты, ратовни т ФОСФАТЫ Апатиты $ Са5(Р04)3.Г форма кристалла - таблитчатая, игольчатая, встречаются в виде волокнистых, учистых, плотных зернистых агрегатов с почковидной, шаровидной или гроздевидной поверхностью.спаинйсть Слабоустой- Сменить, чив к выаетрива- фосфорит нию,нераст ворим 1 в вод е| В курсе инженерной геологии и охраны природной среды наряду с породообразующими изучаются и некоторые акцессорные минералы, играющие существенную роль в формировании строительных свойств горных пород и обладающие некоторыми яркими характеристиками, присущими тем или иным классам минералов. £енезис минералов (от греч. - происхождение, возникновение). Минералы образуются а сложных термодинамических и физико-химических условия;? в недрах и на поверхности Земли. Каждый отдельный минерал образуется только при определенных температурах, давлении, концентрации минерального вещества. В связи с этим минералы устойчивы только в опроделенных условиях, при изменении этих условий возможно разрушение минералов и переход их в другие - вторичные образования. Минералы магматического генезиса образуются при остывании, дифференциации и кристаллизации магмы1 и ее производных (газов, горячих водных растворов и пр.). Процесс магматического минералооб- разования сложен и многообразен; в нем выделяют дифференциацию и затвердение магмы. При дифференциации в процессе остывания из расплава последовательно выпадают различные соединения. [\ри этом более тяжелые, богатые окислами железп, магш д, кальция, опускаются вниз, а обогащенные кремнием (кислые) - более легкие - поднимаются вверх. При затвердении магмы:
пегматитовый процесс приводит к формированию крупных жил полевых шпатов, кварца, слюд;
Минералы осадочного (экзогенного) генезиса образуются в результате сложных процессов, протекающих в верхней части земной Kopj или на ее поверхности. Под воздействием сложного комплексаОкончание при.2 Происхождение экзогенное несовершенная. Твердость-5- Цвет голубой, зеленый, фиолетовый. Черта белая. Блеск жирный, стеклянный. Не просвечивает, редко прозрачный, излом неровный, раковистый. Плотность минеральных частиц - 3,1... ...3.2 г/см. В соляной кислоте разлагается. Хрупкий, крошится САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ " * П»Фит Происхождение метаморфическое w Сера S Происхождение вулканическое, экзогенное форма кристалла - чешуйчатая, встречается в виде плотных землистых агрегатов. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Листочки толстые, легко ломается. Твердость - I. Цвет от темнс-серого до черного, tfepra черная. Блеск полуметаллический. Излом неровный. Просвечивает в тонких листочках зеленоватым цветом. Плотность минеральных частиц 2.10...2.20 г/см33. С соляной кислот о" не взаимодействует. На ощупь жирный, иадвт руки,чертиг на бумаге, хороший электропроводник форма кристаллов - хорошо ограненная дипи- рамида, образует зернистые, порошкообразные, землистые агрегаты, налеты, корочки. Спайности нет. Твердость 1,5...2,0. Цвет желтый.Черта белая, желтоватая. Блеск жирный, восковой, на гранях стеклянный. Излом раковистый. Прозрачная, непрозрачная. Плотность минеральных частиц 2 г/см3- С соляной кислотой не взаимодействует, при трении электризуется, горит синим пламенем, издает удушливый запах Сланцы, граниты В трещинах осадочных горных пород Высокоустойчив к выветриванию, в эоде нерастворим Слабоустойчива к выветриванию, образует серную кислоту. В воде нерастворим аатмосферных и других факторов (кислород, углекислый газ, микроорганизмы, вода, водные растворы различного состава, колебания температур, различная интенсивность солнечного воздействия)мине- ралы магматического генезиса существенно изменяются и в результате гидролиза, гидратации окисления, растворения распадаются на составные части, а затем образуют новые устойчивые в химическом и физико-химическом отношении соединения. Процесс разрушения одних минералов и образования других, ноных называется выветриванием, результатом которого являются такие минералы, как гидрослюды, каолинит, монтмориллонит, сульфаты, коллоидные оксиды железа и кремния (лимонит, опал). В процессе жизнедеятельности животных и растительных организмов и микроорганизмов, особенно в мелководных заливах морей, образуется ряд биогенных минералов, таких, как лимонит, глауконит, опал. К экзогенному способу образования минералов относится также кристаллизация минеральных солей из водных растворов в озерах и морских заливах в периоды интенсивного испарения воды или изменения ее температуры, когда раствор становится перенасыщенным. 3 таких условиях образуются галит, гипс, ангидрит, кальцит и др. Минералы метаморфического генезиса образуются в результате воздействия высоких температур, больших даалений или флюидов* на минералы магматического и осадочного генезиса, возникающие новые термодинамические у. физико-химические условия энергично преобразуют минералы. Метаморфические минералы (серпантин, асбест, хлорит, тальк, актинолит, родонит, гранат и другие) имеют преимущественно силикатный состав. £ войст ва_крист аллических_и_аморфньк веществ. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии и лишь незначительная часть - в аморфном, различие между кристаллическим и аморфным состоянием вещества заключается в том, что в кристаллическом теле ионы и атош располагаются в строго определенном,характерном для данного вещества порядке, который иллюстрируется его кристаллической решеткой.В аморфном веществе закономерности в расположении частиц нет. Различие во внутреннем строении кристаллических и аморфных веществ вызывает различие их свойств. Я'флюиды (от лат.- текучий) - жидкие или газообразные компоненты магмы или циркулирующие в глубинах земной коры насыщенные газами растворы.В их составе, предположительно, преобладают перегретые пары воды, фтор, хлор, углекислота и многие другие элементы и соединения.Прежде всего это выражается в том, что кристаллические вещества, как правило, анизотропны, а аморфные почти зсегда изотроины. Свойства кристаллических веществ обуславливаются их внутренним строением и силами сцепления, существующими между слагающими их частицами. В кристаллическом вещостве связи между частицами в разных направлениях могут быть различны, поэтому разными будут и свойства вещества в этих напрашшниях (анизотропия), В аморфных веществах свойства зависят только от химического состава и во всех направлениях статистически одинаковы (изотропия). К числу характерных свойств большинства кристаллических минералов относится их способность образовывать кристаллы (свойство самоогранения). Каждому минералу присуща своя кристаллическая форма, зависящая от типа химических связей решетки, химического состава и условий его образования. В кристалле различают следующие элементы: грани или плоскости, ограничивающие кристаллы, ребра - линии пересечения граней, вершины - точки пересечения ребер, гранные углы кристалла - углы между гранями. Вершины кристаллов соответствуют узлам пространственной решетки, ребра - рядам, а грани - плоским сеткам пространственной решетки. Известны случаи, когда в различных природных условиях вещества одинакового химического состава образуют минерилы, имеющие разное внутреннее строение и, следовательно, разные физически» свойства. Такое явление называется полиморфизмом. В качестве примера полиморфного превращения можно привести минералы графит и алмаз - "ве модификации углерода. Для всех кристаллов одного "и того же вещества действует закон постоянства гранных углов: углы между соответствующими гранями кристалла минерала одинакоиы и постоянны. Этот закон позволяет определять минералы даже по мелким обломкам кристаллов, если они в какой-то мере сохраняют естественные грани. Важным свойством кристаллического вещества является его однородность, которое проявляется в том, что любые части вещества имеют одинаковые свойства. Любой кусочек графита в одном направлении легко расщепляется по параллельным плоскостям на листочки, а в других с трудом ломается по неровным поверхностям. Это обусловлено одинаковым внутренним строением любого кусочка. П. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНКРАЛОВ Минералы классифицируются по'различным признакам: по химическому состав", происхождению, кристаллографическим и кристаллохими- ческим особенностям, сопротивляемости к выветриванию, оптическим свойствам и др. Б Наиболее важной с инженерно-геологической точки зрения является классификация минералов по химическому составу. В практическом плане классификация минералов по химическому составу дает возможность судить о генетических особенностях минералов и формировании их основных свойств. Значительные возможности для уточнения генезиса минералов, установления их структуры и формирования свойств открывает кристал- лохимическая классификация. В соответствии с этой классификацией для характеристики типа строения минерала его химический состав изображается структурной химической формулой. Например, оливин ( Mg,Fe )'[SiOq] содержит ь своем составе ортокремниевые соединения магния или железа. В кристаллических решетках минералов одни ионы (или их группа)могут изоморфно замечаться другими. Изоморфно замещающиеся элементы разделяются запятыми и записываются в круглых скобках, а постоянный радикал - в квадратных. Химическая классификация основана на эмпирически полученных формулах, отображающих соотношение химических элементов в составе данного минерала. Она базируется на химическом составе анионной части соединения, т.е. в ее основу положена предпосылка, fro металлоидная часть минералов позволяет лучше группировать их в сходные "классы", так как обуславливает ряд внешних признаков: кристалли-. ческую форму, оптиоские свойства и др. Сокращенная химическая классификация минералов приведена в табл.1. Последовательность классов здесь дана в соответствии с распространенностью минералов в земной коре. Наиболее распространены минералы класса силикатов. Ниже приводится краткая характеристика выделенных классов минералов по их количественному соотношению в земной коре и преимущественному пути образования. Силикаты- наиболее многочисленный класс, включающий свыше 600 минералов. В количественном отношении силикаты составляют по весу не менее 85 % всей земной коры. Их образование (за исключением вторичных) идет преимущественно из магматических расплавов и, таким образом, генетически предшествует почти всем минералам. Карбонаты. К ним относятся более 80 минералов. Наиболее распространены кальцит, магнезит, доломит. Происхождение в основном экзогенное и связано с водными растворами. Слабо устойчивы к выветриванию, разрушаются в кислотах, слабо растворимы в воде. Оксиды и гидрооксиды объединяют около 200 минералов, на их долю приходится до 17 % всей земной коры. |