Породообразующие минералы

Породообразующие минералы, из довольно большого разнообразия природных минералов составляют только небольшую их часть, принимающие участие в образовании горных пород.

Основные строительные свойства горных пород зависят в значительной степени от их минералогического состава. одни минералы отличаются высокой твердостью, высокой прочностью и химической стойкостью. Другие наоборот имеют низкую прочность, при этом размокают в воде, как например, гипс. Отдельные минералы обладают спайностью и способны легко расщепляться по одному или нескольким направлениям( например, слюда), понижая этим прочность породы в состав которой они входят и так далее. Отличительными показателямиминералов служат их физические свойства( плотность, твердость) и химический состав.

Читай далее на http://stroivagon.ru классификация горных пород

Среди большого разнообразия природных минералов только небольшая их часть принимает основное участие в образовании горных пород. Поэтому такие минералы называются породообразующие минералы( полевые шпаты, железисто-магнезиальные минералы, слюды, сульфаты и карбонаты).

Рисунок-1. Кварц

 

 

 

 

 

 

 

 

Кварц по химическому составу представлен диоксидом кремния SiO2.Это наиболее известный и распротсраненный минерал земной коры , находящийся в природе в виде самостоятельной горной породы( кварцевый песок, кварцевое стекло, горный хрусталь) или входящий в состав полиминеральных горных пород. Плотность кварца составляет 2650 кг/ м³, твердость 7, преддел прочности при сжатии около 2000 МПа. Кварц стоек к действию кислот за исключением плавиковой и обладает высокой атмосферостойкостью.

При температуре 18…20°С кварц не реагирует с известью Ca(OH)2, но в среде насфыщенного водяного пара и при температуре 150…200°С вступает в реакцию с ней, образуя гидросиликаты. Этим свойством кварца пользуются получая искусственные каменные материалы из смеси кварцевого песка и извести, называемыми силикатными. При повышении температуры кварц претерпевает физические изменения.

Так, при температуре 575 °С кварц из β-модификации переходит в α модификацию, скачкообразно увеличиваясь в объеме примерно на 1,5 %. При температуре 870°С  кварц переходит в тридимит, значительно увеличиваясь в объеме, так как плотность тридимита равна 2260 кг/м³, β-кварца -2650 кг/м³. При температуре 1710°С кварц плавится, образуя после быстрого остывания кварцевое стекло.

Полевые шпаты

 

Полевые шпаты по химическому составу представляют собой алюмосиликаты-соединения кремнезема с оксидом алюминия  и оксидами щелочных металлов K2O, Na2O, CaO.Полевые шпаты имеют плоскости спайности, легко раскалываются по этим плоскостям и отличаются различной окраской. Твердость полевого шпата равна 6, а по характеру проявления спайности полевые шпаты делят на плагиоклазы и ортоклазы.

Рисунок-2. Полевой шпат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ортоклазы с химической формулой K2O•Al2O3•6SiO2-прямо раскалывающиеся минералы. Плагиоклазы -косо раскалывающиеся, к ним относят альбит, или натриевый полевой шпат Na2O • Al2O3• 6SiO2 и анортит, или кальциевый полевой шпат CaO•Al2O3•2SiO2. Полевые шпаты имеют предел прочности на сжатие 120…170 МПа, плотность от 2500 ( ортоклаз) до 2760 кг/м³( анортит).

По сравнению, например, с кварцем они легко выветриваются, то есть разрушаются под действием атмосферных агентов -влаги, углекислого газа. Продуктами выветривания являются алюмосиликаты, в частности каолинит Al2O3•2SiO2•2H2O, который входит в состав глин а иногда и кальцит CaCO3.

Слюды

Слюды водяные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Их делят на два вида: биотит и мусковит. В биотите содержатся примеси в виде оксида магния и железа, вследствие чего биотит непрозрачен и имеет темный, а иногда и черный цвет; мусковит прозрачен, так как не имеет этих примесей. Слюды легко расщепляются на тонкие упругие пластинки, что характеризует их совершенную спайность. Плотность мусковита 2760…3100 кг/м3, а биотита 2800…3200 кг/м3, твердость 2…3. Биотит входит в состав многих изверженных горных пород. Выветривается он быстрее, чем мусковит. Последний встречается в изверженных и осадочных горных породах.

 

Рисунок-3. Слюда

 

К железисто-магнезиальным минералам относятся пироксены (наиболее распространенный представитель— авгит), амфиболы (роговая обманка) и оливин. Железисто-магнезиальные минералы имеют сложный химический состав; в основном это силикаты магния и железа. Они имеют темную окраску зеленого, бурого, а иногда и черного цвета.
Плотность 3000…3600 кг/м3, твердость 5,5…7,5. Минералы этой группы (за исключением оливина) обладают высокой ударной вязкостью и стойкостью против выветривания. Продуктом выветривания оливина является серпантин, одна из разновидностей которого, хризолит-асбест, имеет волокнистое строение и состоит из тончайших, очень прочных волокон. Перечисленные минералы входят преимущественно в состав изверженных горных пород.
Важнейшими породообразующими минералами осадочных горных пород являются кальцит, магнезит, доломит, гипс и ангидрит.

Рисунок-4. Кальцит

 

 

 

 

 

 

 

Кальцит СаСО3 (известковый шпат) является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. Кальцит образует крупно-, средне- и мелкозернистые породы; плотность его 2700 кг/м³, твердость 3. Кальцит растворим в воде (0,03 г в 1 л), бурно реагирует с кислотами. Вода, содержащая СО2, действует на кальцит разрушающе, так как при этом образуется кислый углекислый кальций Са (НСО3)2, который растворим в воде более чем в 100 раз по сравнению с СаСО3.

Рисунок-5. Магнезит

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магнезит MgCO3 в отличие от кальцита встречается в природе значительно реже, он имеет несколько большую твердость и меньшую растворимость, чем кальцит.

Рисунок-5. Доломит

 

 

 

 

 

 

 

Доломит MgCO3-CaCO3 — минерал, который по химическому составу представляет собой двойную углекислую соль магния
и кальция. Доломит по физическим свойствам аналогичен магнезиту.

Рисунок-6. Гипс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гипс CaSO4*2H2O представляет собой минерал пластинчатого, волокнистого или зернистого строения, плотность 2300, кг/м3, мягкий — твердость 2. Гипс имеет белый цвет, иногда окрашен примесями в различные цвета: серый, красноватый, желтоватый и черный. Гипс обладает сравнительно легкой растворимостью в воде (примерно в 75 раз большей, чем кальцит).

Рисунок-7. Ангидрид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ангидрид CaSO4 — безводная разновидность гипса. Плотность ангидрита 2800…3000 кг/м3, твердость З…3,5; цвет от красновато-белого до серого. При длительном воздействии воды ангидрит способен перейти в гипс с незначительным увеличением в объеме.

Рисунок-7. Каолинит

 

 

 

 

 

 

 

 

Каолинит представляет собой водный силикат алюминия. Отдельные пластинки и чешуйки его бесцветны, а сплошная масса может иметь белый, буроватый, желтоватый и голубовато-зеленый цвета. Твердость каолинита -2,5.

Рисунок-8. Пирит

 

 

 

 

 

 

 

 

Пирит, серый колчедан FeS2, апатит( кольциевая соль фосфорной кислоты) и другие встречаются в горных породах в качестве второстепенных минералов.