Минералы. Принципы классификации, формы нахождения в природе. Общее понятие, происхождение и классификация минералов Типы соединений минералов

Классификация минœералов построена по химическому составу:

1. Самородные элементы: сера, графит.

2. Сульфиды: пирит.

3. Оксиды и гидроксиды: кварц, опал, лимонит.

4. Карбонаты: кальцит, доломит, магнезит;

5. Сульфаты: гипс, ангидрит;

6. Галоиды: галит;

7. Силикаты: оливин, пироксены (авгит), амфиболы (роговая обманка), каолинит, слюды (мусковит, биотит), полевые шпаты (альбит, ортоклаз, микроклин, лабрадор).

Каждый минœерал обладает присущими только ему физическими свойствами. Большинство минœералов имеют кристаллическое строение, ᴛ.ᴇ. элементы их слагающие, расположены в пространстве строго упорядочено, образуя кристаллическую решетку.

Аморфные минœералы в отличие от кристаллических не имеют закономерного внутреннего строения (опал, магнезит аморфный), представляют из себя однородную массу, похожую на пластилин, кость.

Изучение минœералов можно вести макроскопическим методом. Для более точного изучения применяются микроскопические исследования.

Макроскопический метод основан на изучении внешних признаков минœералов. К таким признакам относятся морфологический облик и физические свойства минœералов.

Внешний облик минœералов:

1. Иногда минœералы встречаются в виде одиночных правильных многогранников. Их называют кристаллами (кварц, гипс, кальцит).

2. Семейства кристаллов, сросшихся основаниями, образуют друзы и щетки (кальцит, кварц).

3. Чаще всœего минœералы встречаются в виде зернистых агрегатов, масса которых состоит из мелких зерен неправильной формы.

4. В случае если зерна имеют определœенную геометрическую форму, то образуются: а) игольчатые, шестоватые, призматические; зерна вытянутые в одном направлении (роговая обманка); б) пластинчатые, листоватые – вытянутые в двух направлениях (слюда, гипс).

5. Конкреции – сферические сростки зерен со скорлуповатым или радиально-лучистым строением.

6. Жеоды – скопление зерен на стенках пустот в горных породах. Рост минœералов происходит от стенок к центру пустоты.

Физические свойства минœералов

Изучение физических свойств позволяет распознавать минœералы. Наиболее характерные свойства для каждого минœерала называются диагностическими.

Цвет минœералов очень разнообразен. Некоторые минœералы бывают разных цветов (кварц – молочный, водяно-прозрачный, дымчатый). Для других минœералов цвет – постоянное свойство и может служить диагностикой (сера – желтая). Есть минœералы, которые меняют свой цвет исходя из освещения. К примеру, лабрадор при повороте на свету отсвечивает синим, зелœеным цветом. Это свойство называют ирризацией.

Цвет черты - ϶ᴛᴏ цвет минœерала в порошке. Некоторые минœералы имеют в порошке другой цвет, чем в куске (пирит – соломенно-желтый, черта – буровато-черная).

Блеск должна быть металлическим (пирит), полуметаллическим (блеск потускневшего металла – графит) и неметаллическим (стеклянный, жирный перламутровый, матовый – кварц, сера, слюда, каолин).

Спайность – способность минœералов раскалываться по определœенным направлениям с образованием ровных полированных плоскостей. Бывает весьма совершенная спайность – минœерал легко расщепляется на листочки (слюда); совершенная спайность – минœерал раскалывается при слабом ударе молотком на геометрические правильные формы (кальцит); средняя спайность – при расколе образуются плоскости, как ровные, так и неровные поверхности (полевые шпаты); несовершенная спайность – плоскости спайности практически не обнаруживаются (кварц, сера). Излом минœералов, обладающих несовершенной спайностью всœегда или неровный, или раковистый (кварц).

Твердость - ϶ᴛᴏ степень сопротивления минœерала внешним механическим воздействиям. Для определœения твердости принята шкала Мооса, в которой используются минœералы с известной и постоянной твердостью (таблица 1).

Шкала твердости Мооса

Таблица 1 –

Последовательность действий при определœении твердости минœералов: минœералом чертят по стеклу (тв. 5). В случае если остается царапина на стекле, то твердость минœерала равна или больше 5. Тогда используют эталонные минœералы с твердостью больше 5. К примеру, в случае если испытуемый минœерал оставляет царапину на эталоне с твердостью 6, а при царапании его кварцем получается глубокая царапина, то его твердость 6,5.

Стоит сказать, что для некоторых минœералов характерны особые, только им присущие свойства. Так карбонаты вступают в реакцию с соляной кислотой (в куске ʼʼвскипаетʼʼ кальцит, в порошке – доломит, в горячей кислоте – магнезит).

Галоиды обладают характерным вкусом (галит – соленый).

Минœералы характеризуются различной устойчивостью к выветриванию. Одни минœералы разрушаются физически, образуя обломки, другие минœералы испытывают химические превращения, преобразуясь в другие соединœения (таблица 2).

Устойчивость минœералов к выветриванию

Таблица 2

Группа по степени устойчивости	Наименование минœералов	Характер изменений
Наиболее устойчивые, нерастворимые	Кварц Мусковит Лимонит	Физическое размельчение без изменения химического состава
Среднеустойчивые, нерастворимые	Ортоклаз Альбит Авгит Роговая обманка	Физическое разрушение и гидролиз: образуются вторичные минœералы: каолинит, лимонит, опал
Менее устойчивые, нерастворимые	Лабрадор Биотит	То же, но процесс протекает интенсивнее
Слабоустойчивые, нерастворимые	Пирит Оливин	Окисление: образуется лимонит и серная кислота Окисление: образуется серпентин, хлорит, магнезит
Слаборастворимые	Доломит Кальцит	Физическое размельчение и растворение
Среднерастворимые	Ангидрит Гипс	Растворение, гидратация, дегидратация
Сильнорастворимые	Галит	Интенсивное растворение, пластическое течение при длительном действии одностороннего воздействия

Методика определœения минœералов.

Для выполнения практической работы крайне важно пользоваться определителœем минœералов .

Последовательность выполнения работы:

1. Определить облик зерен агрегата минœерала.

2. Определить цвет минœерала, в случае если минœерал темного цвета͵ то провести минœералом по фарфоровой пластинке для определœения цвета черты (порошка).

3. Определить блеск минœерала.

4. Для определœения интервала твердости провести минœералом по стеклу.

5. Минœералы средней твердости (3-3,5) нужно проверить на реакцию с

10 %-ным раствором соляной кислоты.

6. Попытаться найти на образце ровные полированные грани – ᴛ.ᴇ. определить спайность.

7. По набору признаков в определителœе найти название и состав минœерала.

8. Отметить в состав каких горных пород входит данный минœерал.

Данные по минœералам внести в таблицу 3.

Характеристика породообразующих минœералов

Таблица 3

Список минœералов для изучения:

1. Самородные элементы: графит, сера.

2. Сульфиды: пирит.

3. Оксиды и гидроксиды: кварц, халцедон, опал, лимонит.

4. Галогениды: галит, сильвин.

5. Карбонаты: кальцит, доломит, магнезит.

6. Сульфаты: гипс, ангидрит.

7. Силикаты: оливин, гранат, авгит, роговая обманка, тальк, серпентин, каолин, слюды, хлорит, ортоклаз, микроклин, альбит, нефелин.

Контрольные вопросы

1. Что такое минœералы?

2. Какие минœералы называются породообразующими?

3. В каком виде встречаются минœералы?

4. Для каких минœералов цвет является диагностикой?

5. Что такое цвет черты, примеры.

6. Какой бывает блеск у минœералов?

7. Как определяется твердость минœералов?

8. Что такое спайность?

9. Какие минœералы могут растворяться в воде?

10. Какие минœералы набухают?

11. Что такое гидратация и дегидратация?

12. Какие минœералы самые устойчивые к выветриванию?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф

геологии. – М.: Недра, 1988. c. 5-7, 11-49.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИЗУЧЕНИЕ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: приобрести навыки в определœении магматических горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики магматических горных пород и их применение в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция магматических пород, лупы,

шкала Мооса.

Общие сведения о горных породах.

Горными породами называют самостоятельные геологические тела, состоящие из одного или нескольких минœералов более или менее постоянного состава и строения.

По способу и условиям образования всœе породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Минœералогический состав горных пород различен. Οʜᴎ могут состоять из одного (мономинœеральные) или нескольких минœералов (полиминœеральные).

Внутреннее строение горных пород, характеризуется их структурой и текстурой.

Структура - ϶ᴛᴏ строение породы, обусловленное формой, размерами и взаимоотношениями ее составных частей.

Текстура породы определяет распределœение ее составных частей в пространстве.

Все горные породы классифицируются по условиям образования на магматические, осадочные и метаморфические породы.

Условия образования магматических горных пород.

Магматические горные породы образуются в результате остывания магмы. Магма - ϶ᴛᴏ каменный расплав силикатного состава, образующийся на больших глубинах в недрах Земли. Магма может остывать в глубинœе земной коры под покровом вышелœежащих пород и на поверхности или близ поверхности Земли. В первом случае процесс остывания протекает медленно, и вся магма успевает раскристаллизоваться. Структуры таких глубинных пород полнокристаллические, зернистые.

При быстром поднятии магмы на поверхность земли температура ее падает быстро, от магмы отделяются газы и пары воды. В этом случае породы или полностью не раскристаллизованы (стекловатая структура), или раскристаллизованы частично (полукристаллическая структура).

Глубинные породы называют интрузивными. Их структуры бывают: мелкозернистая (зерна <0,5 мм), среднезернистая (размер зерен 0,5-1 мм), крупнозернистая (от 1 до 5 мм), гигантозернистая (> 5 мм), неравномернозернистая (порфировидная).

Излившиеся породы называют эффузивными. Их структуры – порфировая (в скрытокристаллической массе выделяются отдельные крупные кристаллы), афанитовая (плотная скрытозернистая масса), стекловатая (порода почти целиком состоит из нераскристаллизовавшейся массы – стекла).

Текстуры магматических пород: интрузивные породы почти всœегда массивные. В эффузивных породах наряду с массивной текстурой встречаются пористые и пузырчатые.

Физико-химические условия образования пород на глубинœе и на поверхности резко различны. По этой причинœе из магмы одного и того же состава в глубинных и поверхностных условиях образуются разные породы. Каждой интрузивной породе соответствует определœенная излившаяся порода.

Наряду с классификацией магматических пород по условиям залегания, их классифицируют по химическому составу исходя из содержания кремнекислоты SiO 2 (таблица 4).

Классификация магматических пород.

Таблица 4

Состав породы	Породы интрузивные (глубинные)	Породы эффузивные (излившиеся)
химический	минœералогический
Кислые SiO 2 > 65 %	Кварц, полевой шпат, слюда	Гранит	Липарит, пемза, кварцевый порфир, обсидиан
Средние SiO 2 (65-52 %)	Калиевый полевой шпат, плагиоклаз, роговая обманка Плагиоклаз, роговая обманка	Сиенит Диорит	Трахит, ортофир Андезит, андезитовый порфирит
Основные SiO 2 = 52-40 %	Плагиоклаз, пироксен Плагиоклаз	Габбро Лабрадорит	Базальт, диабаз
Ультраосновные SiO 2 < 40 %	Оливин Оливин, пироксен Пироксен	Дунит Перидотит Пироксенит

Инженерно-строительная характеристика магматических горных пород.

Все магматические горные породы имеют высокую прочность, значительно превышающую нагрузки, возможные в инженерно-строительной практике, нерастворимы в воде и практически водонепроницаемы (кроме трещиноватых разностей). Благодаря этому они широко используются в качестве оснований ответственных сооружений (плотин). Осложнения при строительстве на магматических породах возникают в том случае, в случае если они трещиноваты и выветрелы: это приводит к уменьшению плотности, повышению водопроницаемости, что значительно ухудшает их инженерно-строительные свойства.

Применение в строительстве.

Интрузивные магматические породы, такие как гранит, сиенит, диорит, габбро, лабрадорит применяются как облицовочный материал.

Базальты и диабазы применяются для каменного литья в качестве брусчатки для мощения улиц, минœеральной ваты.

Ультраосновные породы используются как огнеупорное сырье. Пемза применяется как полировальный и абразивный материал. Обсидиан используется как поделочный камень. Широко используются магматические породы в качестве бутового камня и щебенки.

Методика определœения магматических пород.

При установлении типа изверженной породы крайне важно прежде всœего узнать, относится ли она к интрузивным или эффузивным. Интрузивные породы обладают полнокристаллической структурой – минœералы видны невооруженным глазом, и вся масса породы представляет собой агрегат кристаллических зерен. В эффузивных породах только часть вещества (порфировые вкрапленники) приобрела кристаллическую структуру, а вся остальная масса состоит из вещества, зернистое строение которого неразличимо.

Следующий этап – определœение минœерального состава. Кислые и средние горные породы окрашены в серые тона, основные и ультраосновные породы – в темные и черные. Кварц в значительных количествах наблюдается только в кислых породах. Сиениты и диориты лишены кварца, в диорите содержится до 30 % роговой обманки.

Липариты, трахиты и андезиты различаются по минœералам вкрапленников: в трахитах они представлены калиевым полевым шпатом, в андезитах – плагиоклазом и роговой обманкой, в липаритах – кварцем и полевым шпатом.

Габбро и ультраосновные породы окрашены в темные цвета. В габбро светлые зерна представлены плагиоклазом, ультраосновные породы состоят только из темноцветных минœералов.

Определить внешние признаки магматических горных пород, находящихся в учебной коллекции и описать их в тетради по плану:

1. Название породы.

2. Группа по содержанию SiO 2 .

3. Группа по способу образования.

4. Структура.

5. Текстура.

7. Минœеральный состав.

Контрольные вопросы.

1. Что принято называть горной породой?

2. Как классифицируются горные породы?

3. Что такое структура?

4. Какие структуры характерны для магматических пород?

5. Что такое текстура?

6. Какие текстуры характерны для магматических пород?

7. Как образуются магматические породы?

8. Чем отличаются интрузивные от эффузивных пород?

9. Как классифицируются магматические горные породы по содержанию SiO 2 ?

10. Назвать излившиеся аналоги гранитов, сиенитов, диоритов, габбро.

11. Каковы инженерно-геологические свойства магматических пород?

12. Как применяются в строительстве магматические породы?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф
Пособие к лабораторным занятиям по общей

геологии.-М.: Недра, 1988. c. 50-64.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИЗУЧЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: приобрести навыки в определœении осадочных горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики осадочных горных пород. Изучить применение осадочных пород в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция осадочных пород,

раствор 10 % соляной кислоты, лупы.

Условия образования осадочных пород

Осадочные горные породы образуются в поверхностной зоне земной коры в условиях невысоких температур и давлений.

Процессы выветривания приводят к разрушению первичных горных пород. Продукты разрушения перемещаются в основном водными потоками и, отлагаясь, постепенно образуют осадочные породы.

По способу образования минœерального вещества осадочные породы делятся на обломочные, хемогенные и органогенные.

Обломочные породы образуются из обломков разрушенных пород, чаще всœего они накапливаются как морские осадки.

Классификация обломочных пород основана на: 1) величинœе обломков; 2) степени их окатанности (окатанные и неокатанные) и 3) наличия или отсутствия цемента (рыхлые и сцементированные) (таблица 5).

Классификация обломочных пород.

Таблица 5

Группа пород	Размеры обломков, мм	Рыхлые породы	Сцементированные породы
окатанные	неокатанные	окатанные	неокатанные
Грубообло- мочные (псефиты)	> 200 200-10 10-2	Валуны Галька, галечник Гравий	Глыбы Щебень Дресва	Конгломераты валунные Конгломераты галечные Конгломераты гравийные	Глыбовые брекчии Брекчии
Песчаные (псаммиты)	2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1	Пески Грубозернистые Крупнозернистые Среднезернистые Мелкозернистые	Песчаники Грубозернистые Крупнозернистые Среднезернистые Мелкозернистые
Алевриты	0,1-0,01	Алевриты (лессы, суглинки, супеси)	Алевролиты
Пелиты	< 0,01	Глины	Аргиллиты

Структуры обломочных пород – обломочные, различающиеся по форме и размерам обломков (к примеру, грубообломочная, окатанная). В глинистых породах – пелитовые.

Текстуры часто бывают слоистые, рыхлые.

Грубообломочные породы и пески имеют широкое распространение, характеризуются высокой пористостью и водопроницаемостью, обычно насыщены подземными водами. Вредными примесями в песках являются оксиды желœеза, гипс, слюды, глинистые частицы. Под нагрузкой эти породы обычно не уплотняются. При землетрясениях эти породы могут разжижаться.

В песках преобладают наиболее устойчивые минœералы: кварц, слюды.

Глинистые породы характеризуются высокой пористостью (до 90 %), влажностью, пластичностью, липкостью, набуханием, усадкой. С увеличением влажности их прочность резко снижается, они могут перейти в текучее состояние. Несмотря на высокую пористость, их водопроницаемость незначительна, так как пористость сформирована замкнутыми микропорами. Глины в своем составе содержат более 30 % глинистых частиц (каолинит). Остальное приходится на долю пылеватых и песчаных частиц.

Лессовые породы относятся к числу очень распространенных пород на территории Казахстана. Эти полиминœеральные породы, состоящие из пылеватых частиц кварца, полевых шпатов, кальцита͵ слюд. Характерными признаками лессов является их низкая водопрочность, они быстро размокают и размываются, а также способны к просадке. Она выражается в способности лессов уменьшать свой объём при увлажнении.

Алевролиты и аргиллиты образуются при ʼʼокамененииʼʼ песчано-пылеватых и глинистых пород. Эти породы слоистые, легко выветриваются, иногда размокают в воде.

Хемогенные породы образуются в результате выпадения из водных растворов химических осадков. Такой процесс происходит в жарком сухом климате в усыхающих водоемах. Οʜᴎ классифицируются по составу.

Карбонатные породы – плотные известняки с тонкозернистой структурой состоят из кальцита͵ доломиты с мелкозернистой структурой состоят из доломита. Легко определяются при помощи кислоты НСl (известняк – в куске, доломит – в порошке). Текстуры массивные.

Галоидные породы – каменная соль (соленая) и сильвинит (горько-соленый). Структуры кристаллически-зернистые, текстуры массивные или слоистые.

Сульфатные породы

Гипс – порода, состоящая из минœерала гипса, светлого цвета͵ мелкозернистая.

Ангидрит – порода, состоящая из минœерала ангидрита͵ бело-голубоватого цвета͵ плотная, мелкозернистая.

Общей особенностью хемогенных пород является их растворимость в воде. К легкорастворимым относятся каменная соль и сильвинит, к среднерастворимым – гипс, ангидрит, к труднорастворимым – известняк, доломит.

Биохемогенные породы образуются в результате накопления и преобразования останков животных и растений, часто с примесью неорганического материала.

Карбонатные породы

Органогенные известняки состоят из раковин кальцитового состава. В случае если можно определить название организмов, из которых состоит известняк, то по ним дается название породе. К примеру, коралловый известняк, известняк-ракушечник.

Мел – слабосцементированная порошковая порода, состоит из кальцитовых остатков планктонных водорослей.

Мергели – карбонатно-глинистая порода, светлой окраски с раковистым сколом. Реагирует с НСl, причем на поверхности породы остается грязное пятно.

Структуры органогенных пород – органогенные, текстуры – плотные, пористые.

Кремнистые породы:

Диатомит – легкая мелоподобная порода белого цвета͵ состоит из остатков диатомитовых водорослей опалового состава.

Трепел – легкая, слабосцементированная порода желтоватого цвета͵ состоящая из опала.

Опока – серая, темно-серая до черной порода, фарфоровидная. Также состоит из опала.

Яшма – плотная и твердая порода, состоит из халцедона – скрытокристаллического кварца. Красиво окрашена (красные, зелœеные, полосчатые окраски).

Инженерно-строительные свойства осадочных пород.

Горные породы, находящиеся в сфере деятельности человека, называются грунтами.

Крупнообломочные грунты. Прочность этих грунтов зависит от состава обломков и их упаковки. Наибольшую прочность имеют грунты, состоящие из обломков магматических пород. Упаковка обломков должна быть рыхлой и плотной. В разнозернистых грунтах упаковка более плотная.

Песчаные грунты. Наиболее опасными разновидностями песчаных пород являются плывуны. Это водонасыщенные пески, которые при вскрытии их котлованами, разжижаются и приходят в движение.

Глинистыегрунты. Глинистые минœералы, имея размер < 0,001 мм, являются дисперсными частицами, ᴛ.ᴇ. для них характерен электрический заряд. По этой причине эти частицы притягивают к своей поверхности диполи воды. Вокруг каждой частицы образуется пленка воды, включающая два слоя: ближе к частице – прочно связанная вода, дальше – рыхлосвязанная.

Свойства глин находятся в большой зависимости от влажности. В случае если содержится только прочносвязанная влага, то глина будет иметь свойства твердого тела, в случае если содержится и рыхлосвязанная влага, глина становится пластичной и текучей.

Для глин характерны особые свойства, такие как набухание, усадка, водонепроницаемость, липкость.

Сцементированные обломочные породы. Их прочность зависит от состава цемента. Самый прочный цемент – кремнистый, малопрочный – глинистый.

Карбонатные и сульфатные породы – известняк, мел, гипс, ангидрит – способны растворяться в подземных водах с образованием карстовых пустот.

Применение осадочных пород в строительстве.

Осадочные горные породы чаще всœего являются основанием под здания и сооружения и очень широко применяются как строительный материал.

Крупнообломочные породы часто применяются как балластный материал при строительстве желœезнодорожных и шоссейных дороᴦ.

Некоторые конгломераты и песчаники являются красивым облицовочным материалом.

Применение глин очень разнообразно: изготовление кирпичей, грубой посуды, черепицы, минœеральных красок, в качестве составной части портландцемента.

Диатомиты и трепелы применяются для производства жидкого стекла, различных влагопоглощающих материалов (сорбентов), цемента.

Яшмы ценятся как облицовочный и поделочный материал.

Мел и известняк являются сырьем для цемента͵ извести. Известняк-ракушечник является стеновым материалом.

Доломиты находят применение в качестве флюсов и огнеупоров в металлургии.

Мергели – сырье для цементной промышленности.

Методика определœения осадочных пород.

Определœение осадочных пород следует начинать с изучения внешнего вида и вскипания с кислотой. Прежде всœего следует определить группу, к которой принадлежит данная порода (обломочные, химические, органогенные).

Глинистые породы имеют землистый облик. Внимательно рассмотреть текстуру и структуру породы. По минœеральному составу большинство осадочных пород мономинœеральны, ᴛ.ᴇ. состоят из одного минœерала. Самые распространенные минœералы – кварц, опал, кальцит, доломит, гипс.

Изучить осадочные горные породы, представленные в учебной коллекции. Выполнить их описание в тетради по плану:

1. Группа по происхождению.

2. Название породы.

3. Минœеральный состав.

4. Окраска, излом, плотность.

5. Структура.

6. Текстура.

7. Инженерно-геологические особенности.

8. Применение в строительстве.

Контрольные вопросы

1. В каких условиях образуются осадочные горные породы?

2. Как классифицируются осадочные горные породы?

3. Принципы классификации обломочных пород.

4. Структуры и текстуры обломочных пород.

5. Минœеральный состав обломочных пород.

6. Инженерно-геологические свойства обломочных пород и их применение.

7. На какие классы делятся хемогенные породы? Их минœеральный состав.

8. Структуры и текстуры хемогенных пород.

9. Инженерно-геологические свойства хемогенных пород и их применение.

10. Инженерно-геологические свойства органогенных пород и их применение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф
Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии. – М.: Недра, 1988. с. 64-76.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗУЧЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: приобрести навыки в определœении метаморфических горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики метаморфических пород и их применение в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция метаморфических горных пород,

лупы, раствор 10 % соляной кислоты, шкала Мооса.

Условия образования метаморфических горных пород.

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших осадочных, магматических и метаморфических пород, происходящего в земной коре. Метаморфизм происходит под воздействием высокой температуры и давления, а также высокотемпературных паров, газов и воды. Эти преобразования выражаются в изменении минœерального состава, структуры, текстуры породы.

Для метаморфических пород характерна полнокристаллическая структура. Наиболее характерными текстурами являются: сланцеватая, полосчатая, массивная.

Метаморфические породы состоят из минœералов, устойчивых к высоким температурам и давлению: кварц, плагиоклазы, калиевый полевой шпат, слюды, роговая обманка, авгит и кальцит.

Вместе с тем, в метаморфических породах встречаются минœералы, характерные только для этого процесса: хлорит, гранат, тальк.

Учитывая зависимость отисходной породы при метаморфизме возникают ряды пород различной степени метаморфизма.

1. Из осадочных глинистых пород на начальной стадии метаморфизма образуются кровельные сланцы. Дальнейшее усиление метаморфизма приводит к полной перекристаллизации глинистого вещества с образованием филлитов. Οʜᴎ состоят из серицита (мелкочешуйчатого мусковита), хлорита и кварца. При повышении температуры и давления филлиты переходят в кристаллические сланцы. Учитывая зависимость отсостава это бывают слюдяные, хлоритовые или хлорит-слюдяные сланцы. На высшей степени метаморфизма появляются гнейсы. Их минœеральный состав – микроклин, плагиоклаз, кварц, слюда, иногда гранаты, ᴛ.ᴇ. гнейсы по минœеральному составу близки к гранитам, от которых отличаются ориентированной гнейсовой текстурой.

2. При метаморфизме песчаников формируются кварциты (минœеральный состав – кварц). Это крепкие массивные породы.

3. Известняки при метаморфизме переходят в мраморы, которые состоят из кальцита͵ имеют зернисто-кристаллическую структуру и массивную текстуру.

4. При метаморфизме ультрабазовых пород (дуниты, перидотиты) образуются змеевики (серпентиниты).

5. При термальном метаморфизме песчано-глинистых пород образуются роговики – крепкие мелкозернистые породы массивной текстуры. Из карбонатных пород в данном случае возникают скарны, состоящие из пироксенов, гранатов. Эти породы имеют важное практическое значение, так как к ним приурочены месторождения полезных ископаемых – желœеза (Соколовско-Сарбайское месторождение), меди, молибдена, вольфрама.

Инженерно-геологические свойства метаморфических пород.

Массивные метаморфические породы обладают высокой прочностью, практически водонепроницаемы и, за исключением карбонатных, не растворяются в воде.

Ослабление показателœей прочности происходит за счёт трещиноватости и выветрелости.

Важно заметить, что для сланцеватых горных пород характерна анизотропность свойств, ᴛ.ᴇ. прочность значительно ниже вдоль сланцеватости, чем перпендикулярно ей. Такие метаморфические породы образуют тонкоплитчатые подвижные осыпи.

Наиболее прочными и устойчивыми породами являются кварциты. Метаморфические породы широко применяются в строительстве. Мраморы, кварциты - ϶ᴛᴏ облицовочный материал.

Кровельные сланцы (филлиты) служат материалом для покрытия зданий.

Тальковые сланцы – огнеупорный и кислотоупорный материал.

Кварциты применяются как сырье для производства огнеупорного кирпича – динаса.

Методика определœения метаморфических горных пород.

Определœение метаморфических пород нужно начинать с установки их минœерального состава. Далее определяется текстура, структура, цвет и исходная порода.

Изучить по внешним признакам метаморфические породы, находящиеся в учебной коллекции. Описать их в тетради по следующему плану:

1. Название;

3. Структура и текстура;

4. Минœеральный состав;

5. Исходная порода;

6. Инженерно-геологические особенности;

7. Применение в строительстве.

Контрольные вопросы

1. Как образуются метаморфические породы?

2. Какие преобразования происходят в первичных породах при метаморфизме?

3. Какие характерные структуры и текстуры встречаются в метаморфических породах?

4. Какие минœералы характерны для метаморфических пород?

5. Какие факторы воздействуют на прочность метаморфических пород?

6. Как применяются в строительстве метаморфические породы?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф
Пособие к лабораторным занятиям

по общей геологии. – М.: Недра, 1988. с. 77-85.

ЛАБОРОТОРНАЯ РАБОТА № 5

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ И РАЗРЕЗЫ

Цель работы: освоить принцип построения геологических карт и разрезов. Научиться читать условные знаки геологических карт. Приобрести навыки определœения условий залегания горных пород по геологическим картам.

Общие сведения

Геологическая карта отражает геологическое строение земной поверхности и примыкающей к ней верхней части земной коры. Геологическая карта строится на топографической основе. На ней с помощью условных знаков показывается возраст, состав и условия залегания обнаженных на земной поверхности горных пород.

Так как более 90 % поверхности суши покрыто породами четвертичного возраста͵ то на геологических картах показывают коренные породы без четвертичного чехла.

Для целœей строительства используются геологические карты крупномасштабные (1:25000 и крупнее).

При составлении геологических карт крайне важно знать возрастную (геохронологическую) последовательность пород, участвующих в строении изучаемого района.

Сегодня создана единая геохронологическая шкала, отражающая историю развития земной коры.

В шкале приняты следующие временные и соответствующие им стратиграфические (стратум – слой) подразделœения (таблица 6).

Геохронологические и стратиграфические подразделœения

Таблица 6

Геохронологическая шкала

Таблица 7

Эра (группа)	Период (система)	Индекс	Длительность млн. лет	Эпоха (отдел)	Индекс	Цвет на карте
Кайнозойская KZ 65 млн. лет	Четвертичный	Q	1,7-1,8	Голоцен Плейстоцен	Q 2 Q 1	Бледно-серый
Неогеновый	N		Плиоцен Миоцен	N 2 N 1	Желтый
Палеогеновый	Р		Олигоцен Эоцен Палеоцен	Р 3 Р 2 Р 1	Оранжево-желтый
Мезозойская МZ 170 млн. лет	Меловой	К		Верхнемеловая Нижнемеловая	К 2 К 1	Зелœеный
Юрский	J	55-60	Верхнеюрская Среднеюрская Нижнеюрская	J 3 J 2 J 1	Синий
Триасовый	Т	40-45	Верхнетриасовый Среднетриасовый Нижнетриасовый	Т 3 Т 2 Т 1	Фиолетовый
Палеозойская РZ	Пермский	Р	50-60	Верхнепермская Нижнепермская	Р 2 Р 1	Оранжево-коричневый
Каменно-угольный	С	50-60	Верхнекаменно-угольная Среднекаменно-угольная Нижнекаменно-угольная	С 3 С 2 С 1	Серый
Девонский	С		Верхнедевонский Среднедевонский Нижнедевонский	Д 3 Д 2 Д 1	Коричневый
Силурийский	S	25-30	Верхнесилурийский Нижнесилурийский	S 2 S 1	Серо-зелœеный (светлый)
Ордовикский	О	45-50	Верхнеордовикский Среднеордовикский Нижнеордовикский	О 3 О 2 О 1	Оливковый
Кембрийский	Є	90-100	Верхнекембирский Среднекембирский Нижнекембирский	Є 3 Є 2 Є 1	Синœе-зелœеный (темный)
Протерозойская PR						Сиренево-розо Классификация минералов - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Классификация минералов" 2017, 2018.

К концу XIX века перечень минералов достигал 750 наименований. Сейчас в природе известно более 4000 минералов и открытие новых продолжается. Но лишь малая их часть, а это всего 40-50 видов, сравнительно обычна: кварц, полевые шпаты, слюды, оливин, пироксены, амфиболы . Эти минералы составляют основную часть многих горных пород и поэтому они называются породообразующими.

Различают минералы первичные (выделившиеся непосредственно из магмы при её застывании или при кристаллизации водных растворов либо сформировавшиеся в результате метаморфизма –рекристаллизации в твёрдом состоянии) и вторичные (появившиеся в результате видоизменений уже сформировавшихся минералов, например окисления или восстановления при низких температурах и давлении вблизи земной поверхности).

Классификация минералов

Основой классификации минералов является их химический состав, а также симметрия их кристаллической решётки. В настоящее время все минералы подразделяют на девять классов это:

Самородные элементы

Слиток сросшихся кристаллов сульфида железа FeS2

Сульфиды состоят из серы в соединении с металлом или с металловидным веществом.

К ним относятся такие металлические руды, как галенит, халькопирит, киноварь.

Обычно сульфиды тяжёлые и хрупкие.

Они являются первичными минералами и после вступления в контакт с атмосферой, многие быстро превращаются в оксиды.

Галогениды

Оксиды – это соединения металлов с кислородом. Они являются наиболее разнообразной по физическим характеристикам группой. Здесь и тусклые земли (боксит) и ювелирные камни (сапфиры, рубины). Твердые первичные оксиды обычно образуются глубоко в земных недрах, более мягкие – ближе к поверхности вследствии контакта с воздухом.

Карбонаты (с нитратами и боратами)

Ангидрит - это безводный сульфат кальция.

Сульфаты – минералы, образующиеся в результате соединения металлов с сульфатной группой (сера и кислород).

Они мягкие, прозрачные или просвечивающие, ненасыщенного цвета.

Широко распространены гипс, ангидрит, барит.

Фосфаты (с арсенатами и ванадатами)

Силикаты – металлы соединённые с силикатной группой (кремний и кислород), это самые рапространённые минералы в природе (поти треть всех минералов – силикаты). Все они делятся на подгруппы в зависимости от своей внутренней структуры (незосиликаты, соросиликаты, иносиликаты, циклосиликаты, филосиликаты и тектосиликаты). Представители этого класса – кварц, полевые шпаты.

Органические соединения

В эту группу входят твёрдые тела, встречающиеся в природе и возникшие благодаря жизни и деятельности живых организмов. Из-за этого их не всегда относят к минералам. Представлена группа такими минералами, как янтарь, гагат, жемчуг, вевеллит.

В настоящее время известно более 3000 минералов. В основу современной классификации минералов положены принципы, учитывающие наиболее существенные признаки минеральных видов – химический состав и кристаллическую структуру.

За основную единицу при такой классификации принят минеральный вид, обладающий определенной кристаллической структурой и определенным стабильным химическим составом. Минеральный вид может иметь разновидности. Под разновидностью понимают минералы одного вида, отличающиеся друг от друга по какому-то физическому признаку, например по цвету минерал кварц многочисленными разновидностями (черный – морион, прозрачный – горный хрусталь, фиолетовый – аметист).

В соответствии с этим классификация может быть представлена в следующем виде:

1. Самородные

2. Сульфиды

3. Галоиды

4. Оксиды и гидрооксиды

5. Карбонаты

6. Сульфаты

7. Фосфаты

8. Силикаты

1. Самородные элементы (минералы).

К этому классу относятся минералы, состоящие их одного химического элемента и называемых по этому элементу. Например: самородное золото сера и т.д. Все они подразделяются на две группы: металлы и неметаллы. В первую группу входят самородные Au , Ag , Cu , Pt , Fe и некоторые др., во вторую – As , Bi , S и С (алмаз и графит).

Генезис (происхождение) – в основном, образуются при эндогенных процессах в интрузивных породах и кварцевых жилах, S (сера) – при вулканизме. При экзогенных процессах происходит разрушение пород, высвобождение самородных минералов (в силу их устойчивости к физическому и химическому воздействию) и их концентрация в благоприятных для этого местах. Таким образом, могут формироваться россыпи золота, платины и алмаза.

Применение в народном хозяйстве:

1- ювелирное производство и валютные запасы (Au , Pt , Ag , алмазы);

2- культовые предметы и утварь (Au , Ag),

3- радиоэлектроника (Au , Ag , Cu), атомная, химическая промышленность, медицина, режущие инструменты - алмаз;

4- сельское хозяйство- сера.

2. Сульфиды – соли сероводородной кислоты.

Подразделяются на простые с общей формулой А m X p и сульфосоли – А m B n X p , где – А- атом металлов, В- атомы металлов и металлоидов, Х- атомы серы.

Сульфиды кристаллизуются в разных сингониях – кубической, гексагональной, ромбической и т.д. По сравнению с самородными, у них более широкий состав элементо-катионов. Отсюда большее разнообразие минеральных видов и более широкий диапазон одного и того же свойства.

Общими свойствами для сульфидов являются металлический блеск, невысокая твердость (до 4), серые и темные цвета, средняя плотность.

В то же время, среди сульфидов отмечаются различия по таким свойствам как спайность, твердость, плотность.

Сульфиды являются основным источником руд цветных металлов, а за счет примесей редких и благородных металлов ценность их использования повышается.

Генезис - различные эндогенные и экзогенные процессы.

3.Галоиды. Наиболее широко распространены фториды и хлориды- соединения катионов металлов с одновалентным фтором и хлором.

Фториды - минералы светлые, средней плотности и твердости. Представитель- флюорит CaF2 . Хлоридами являются минералы галит и сельвин (NaCl и KCl).

Для галоидов общими являются низкая твердость, кристаллизация в кубической сингонии, совершенная спайность, широкая цветовая гамма, прозрачность. Особыми свойствами обладают галит и сильвин- соленый и горько-соленый вкус.

По генезису фториды и хлориды отличаются. Флюорит- продукт эндогенных процессов (гидротермальный), а галит и сильвин образуются в экзогенных условиях за счет осаждения при испарении в водоемах.

В народном хозяйстве флюорит используется в оптике, металлургии, для получения плавиковой кислоты. Галит и сильвин находят применение в химической и пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, фотоделе.

4. Оксиды и гидроксиды – представляют один из наиболее распространенных классов с более 150 минеральными видами, в которых атомы или катионы металлов образуют соединения с кислородом или гидроксильной группой (ОН). Это выражается общей формулой АХ или АВХ – где Х-атомы кислорода или гидроксильная группа. Наиболее широко представлены оксиды Si , Fe , Al , Ti , Sn . Некоторые из них образуют и гидрооксидную форму. Особенность большинства гидрооксидов – снижение значений свойств по сравнению с оксидной формой того же атома металла. Яркий пример - оксидная и гидрооксидная форма Al.

Оксиды по химическому составу и блеску можно разделить на: металлические и неметаллические. Для первой группы характерны средняя твердость, темные цвета (черный, серый, бурый), средняя плотность. Пример - минералы гематит и касситерит. Вторая группа характеризуется низкой плотностью, высокой твердостью 7-9, прозрачностью, широкой гаммой цветов, отсутствием спайности. Приме р- минералы кварц, корунд.

В народном хозяйстве наиболее широко используются оксиды и гидрооксиды для получения Fe , Mn , Al , Sn . Прозрачные, кристаллические разновидности корунда (сапфир и рубин) и кварца (аметист, горный хрусталь и др.) используются как драгоценные и полудрагоценные камни.

Генезис – при эндогенных и экзогенных процессах.

5. Карбонаты – соли угольной кислоты, общая формула АСО3 – где А- Са, Мg , Fe и др.

Общие свойства - кристаллизуются в ромбической и тригональной сингониях (хорошие кристаллические формы и спайность по ромбу); низкая твердость 3-4, преимущественно светлая окраска, реакция с кислотами (HCl и HNO3) с выделением углекислого газа.

Наиболее распространенными являются: кальцит СаСО3 , магнезит Mg СО3 , доломит СаМg (СО3)2 , сидерит Fe СО3 .

Карбонаты с гидроксильной группой (ОН): Малахит Cu2 CO3 (OH)2 – зеленый цвет и реакция с НСl , Лазурит Cu3 (CO3)2 (OH)2 – синий цвет, прозрачен в кристаллах.

Генезис карбонатов разнообразен - осадочный (химический и биогенный), гидротермальный, метаморфический.

Карбонаты одни из основных породообразующих минералы осадочных пород (известняки, доломиты и др.) и метаморфических – мрамор, скарны. Используются в строительстве, оптике, металлургии, как удобрения. Малахит используется как поделочный камень. Большие скопления магнезита и сидерита – источник получения железа и магния.

6. Сульфаты – соли серной кислоты, т.е. имеют радикал SO4 . Наиболее распространенные и известные сульфаты Ca , Ba , Sr , Pb . Общими свойствами для них являютс я- кристаллизация в моноклинной и ромбической сингониях, светлая окраска, низкая твердость, стеклянный блеск, совершенная спайность.

Минералы: гипс CaSO4 2H2O , ангидрит CaSO4 , барит BaSO4 (высокая плотность), целестин SrSO4 .

Образуются в экзогенных условиях, часто совместно с галоидами. Некоторые сульфаты (барит, целестин) имеют гидротермальный генезис.

Применение – строительство, сельское хозяйство, медицина, химическая промышленность.

7. Фосфаты – соли фосфорной кислоты, т.е. содержащие PO4 .

Количество минеральных видов мало, мы рассмотрим минерал апатит Ca(PO4)3(F,Cl,OH). Он образует кристаллические и зернистые агрегаты, твердость 5, сингония гексагональная, спайность несовершенная, цвет зелено-голубой. Содержит примеси стронция, иттрия, редкоземельные элементы.

Генезис - магматический и осадочный, где он в смеси с глинистыми частицами образует фосфорит.

Применение - агросырье, химическое производство и в керамических изделиях.

8. Силикаты - наиболее распространенный и разнообразный класс минералов (до 800 видов). В основе систематики силикатов- кремнекислородный тетраэдр -4 . В зависимости от структуры, которую они образуют, соединяясь друг с другом, все силикаты делятся на: островные, слоевые, ленточные, цепочечные и каркасные.

Островные силикаты - в них связь между обособленными тетраэдрами осуществляется через катионы. В эту группу входят минералы: оливин, топаз, гранаты, берилл, турмалин.

Слоевые силикаты- представляют непрерывные слои, где тетраэдры связаны ионами кислорода, а между слоями связь осуществляется через катионы. Поэтому у них общий радикал в формуле 4- . Эта группа объединяет минералы-слюды: биотит, тальк, мусковит, серпентин.

Цепочечные и ленточные – тетраэдры образуют цепочки одинарные или сдвоенные (ленты). Цепочечные - имеют общий радикал 4- и включают группу пироксенов.

Ленточные силикаты с радикалом 6- объединяют минералы группы амфиболов.

Каркасные силикаты - в них тетраэдры соединяются между собой всеми атомами кислорода, образуя каркас с радикалом . В эту группу входят – полевые шпаты и плагиоклазы. Полевые шпаты объединяют минералы с катионами Na и K . Это минералы микроклин и ортоклаз. В плагиоклазах в качестве катионов – Са и Na , при этом соотношение между этими элементами не постоянно. Поэтому плагиоклазы представляют собой изоморфный ряд минералов: альбит -олигоклаз -андезин -лабрадор -битовнит- анортит. От альбита к анортиту увеличивается содержание Са.

В составе катионов в силикатах наиболее часто присутствуют: Mg , Fe , Mn , Al , Ti , Ca , K , Na , Be , реже Zr , Cr , B , Zn редкие и радиоактивные элементы. Необходимо отметить, что часть кремния в тетраэдрах может замещаться Al и тогда мы относим минералы к алюмосиликатам.

Сложный химический состав и разнообразие кристаллической структуры в сочетании дают большой разброс показателей физических свойств. Даже на примере шкалы Мооса видно, что твердость у силикатов от 1 до 9.

Спайность от весьма совершенной до несовершенной.

Часто силикаты группируются по окраске - темноокрашенные, светлоокрашенные. Особенно широко это применяется к силикатам - породообразующим минералам.

Силикаты образуются в основном при формировании магматических и метаморфических пород в эндогенных процессах. Большая группа глинистых минералов (каолин и др.) образуется в экзогенных условиях при выветривании силикатных горных пород.

Многие силикаты являются полезными ископаемыми и применяются в народном хозяйстве. Это строительные материалы, облицовочные, поделочные и драгоценные камни (топаз, гранаты, изумруд, турмалин и др.), руды металлов (Ве, Zr , Al) и неметаллов (В), редких элементов. Они находят применение в резиновой, бумажной промышленности, как огнеупоры и керамическое сырье.

Наряду с кристаллохимической существуют и другие классификации минералов, основанные на иных принципах. Например, генетическая классификация основана на типе генезиса минералов, в технологии переработке руд используют классификации на основе их физических (разделительных) свойств, например по магнитности, плотности, растворимости, плавкости и др. признакам.

Данная классификация основана на кристаллохимическом принципе

Основные классы минералов

• 1) силикаты
• 2) оксиды и гидроксиды
• 3) карбонаты
• 4) фосфаты
• 5) сульфаты
• 6) нитраты
• 7) сульфиды
• 8) самородные элементы
• 1. Класс силикаты - самые распространенные в земной коре (более 33% от всех минералов, инее менее 85% от массы земной коры)

Основная структурная единица силикатов - кремнекислородный тетраэдр 4- обладает четырьмя свободными валентными связями, за счет которых происходит присоединение других химических элементов и кремнекислородных тетраэдров.

В зависимости от характера соединений различают

• а) Островные силикаты (тетраэдры представляют островки одиночных, сдвоеных тетраэдров или групп из 3, 4, 6 тетраэдров, соединенных в кольца, тетраэдры связаны собой катионами Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Mn 2+). Пример оливин, гранаты, циркон, топаз. Для класса характерна высокая плотность.
• б) Кольцевые силикаты (тетраэдры соединены в большие кольца) - пример - берилл, турмалин
• в) Цепочные силикаты (тетраэдры соединяются друг с другом в непрерывные цепочки с радикалом 4-). Пример - авгит.
• г) Ленточные силикаты (тетраэдры образуют двойные цепочки с радикалом 6-).Пример - роговая обманка, актинолит, нефрит. Для класса характерно волокнистое строение.
• д) Листовые силикаты (тетраэдры образуют один непрерывный слой). Пример - слюды, гидрослюды, глины, серпентин. Для класса характерна весьма совершенная спайность
• е) Каркасовые силикаты (полевые шпаты). В силикатах bvth - fdubnяются друг с другом в непрерывные цепочки с радикалом пп из 3,4,6 тетраэдровх элементов данного типа непрерывный каркас состоит из связанных между собой тетраэдров через кислороды всех четырех вершин. Здесь нет свободных валентностей, присоединение других ионов невозможно. Кремний может замещаться алюминием или титаном, при этом возникает добавочная валентность. Для класса характерна совершенная спайность

Выделяют следующие подклассы

• 1. калий-натриевые полевые шпаты - ортоклаз, микроклин
• 2. натриево-кальциевые полевые шпаты - альбит, андезит, лабрадор
• 3. фельдшпатиды - нефелин
• 4. цеолита
• 2. Класс оксидов и гидроксидов (в классе около 200 минералов, 17% от массы земной коры, на долю кварца - 12, 6%, оксиды и гидроксиды - 3.9%). Отличительная способность - высокая твердость и плотность. Представители этого класса объединяют минералы разного происхождения и подразделяются, соответственно названию, на два подкласса: окислов, отличающихся высокой и средней твердостью, и гидроокислов, обладающих низкой твердостью. С другой стороны, названный класс можно разделить на окислы и гидроокислы кремния и окислы и гидроокислы металлов. Окислы и гидроокислы кремния обладают исключительно важным породообразующим значением: только на долю кварца SiO2 приходится до 12% массы земной коры. Скрытокристаллические модификации кварца представлены разноокрашенными халцедонами. Среди водных окислов кремния необходимо назвать опал SiO2 x nH2O. Этим минералам соответственно характерен стеклянный или металлический блеск. Окислы и гидроокислы металлов обладают важнейшим рудообразующим значением. Для них свойственен, соответственно, металлический или матовый блеск. Наибольшее значение принадлежит таким минералам, как магнетит Fe3O4, гематит Fe2O3, лимонит Fe2O3 x nH2O, корунд Al2O, боксит Al2O x nH2O.
• 3. Класс карбонатов (80 минералов, соли угольной кислоты, 1.5% от массы земной коры) - твердость средняя, блеск неметаллический, окраска светлая, хорошо растворяются в воде, богатой свободной углекислотой Пример - кальцит, арагонит, малахит, доломит. Карбонаты имеют огромное породообразующее значение в составе осадочных и метаморфических пород, составляют до 2 % массы земной коры. Отличительной особенностью карбонатов является их активное взаимодействие с соляной кислотой, сопровождающееся бурным выделением углекислого газа. Блеск большинства карбонатов стеклянный, твердость невысокая. Наиболее распространены такие представители, как кальцит CaCO3, магнезит MgCO3, доломит CaMg(CO3)2, сидерит FeCO3.
• 4. Класс фосфатов образован разного происхождения солями фосфорной кислоты. Класс насчитывает около 200 минералов, составляющих около 0,7 % массы земной коры. Чаще всего применяются для производства фосфорных удобрений магматического происхождения апатит Ca5 (F, Cl) 3 и близкий к нему по составу, но гипергенного происхождения фосфорит (фосфат кальция). Фосфатам характерны невысокие показатели твердости и плотности.
• 5. Класс сульфатов (260минералов, 0.1% от массы земной коры) - обычно это химические осадки, залегающие совместно с галоидами. Гипс и ангидрит - агрономические руды, используемые для гипсования солонцов. Сульфаты представляют собой соли серной кислоты, накапливающиеся, в большинстве своем, в соленасыщенной водной среде. Минералам свойственны низкая твердость, неметаллические разновидности блеска, светлая окраска. В земной коре широко распространены гипс CaSO4 x 2H2O, ангидрит CaSO4, мирабилит (глауберова соль) Na2SO4 x 10H2O.
• 6. Класс галоиды (100 минералов, 0.5% от массы земной коры) - соли галогеноводородных кислот, светлые, прозрачные, хорошо растворимые в воде. Многие из них агрономические руды. Галогениды (галоидные соединения) являются солями галоидно-водородных кислот. Чаще всего встречаются соединения хлористые и фтористые, такие, как применяемые в химической промышленности галит NaCl (каменная соль), сильвин KCl (калийная соль). В оптике используется флюорит CaF2. Галогениды отличаются стеклянным блеском, невысокими твердостью и плотностью, часто легкой растворимостью в воде.
• 7. Класс нитратов (крайне редко встречаются в природе) - производные солей азотной кислоты. За минералами этого класса утвердилось название «селитра», установлено, что источником N в них является азот воздуха. Образование селитр имеет биогенное происхождение, селитры - ценное минеральное удобрение.
• 8. Класс сульфидов (200 минералов, 0.15% от массы земной коры) - соли сероводородной кислоты, руды важнейших металлов, устойчивы только ниже УГВ, выше в зоне выветривания минералы разрушаются. Сульфиды - сернистые соединения тяжелых металлов. Образование сульфидов идет без доступа кислорода, большинство из них имеет гидротермальное происхождение. При окислении сульфиды легко переходят в окислы, карбонаты или сульфаты. Ценность сульфидов в том, что они являются рудами на цветные металлы, причем зачастую им сопутствует золото. Наибольшим распространением пользуются пирит (железный колчедан) FeS2, халькопирит (медный колчедан) CuFeS2, галенит (свинцовый блеск) PbS, сфалерит (цинковая обманка) ZnS, киноварь HgS и др. Подавляющему большинству сульфидов характерны металлический блеск, низкая и средняя твердость, высокая плотность. Металлы, входящие в состав сульфидов (Pb, As, Hg, Cd) весьма токсичны и в высоких концентрациях представляют опасность всему живому.
• 9. Класс самородные элементы (около 50 минералов, включая газы, менее 0.1% от массы земной коры). К нему относятся Pt, Ag, Au, Cu, S, алмаз, графит. Самородные минералы состоят только из одного химического элемента. Большинство имеет огромное хозяйственное значение (алмаз, графит, сера, золото, медь и др.). Физические характеристики самородных минералов отличаются большим разнообразием.

1) Цвет. Определяется красителями – хромофорами. Минералы могут иметь как один цвет, так и несколько

Цвет порошка

Цвет черты

2) Блеск – это способность отражать солнечные лучи. Алмазный, стеклянный, перламутровый, металлический, матовый, жирный, шелковистый

3) Прозрачность – способность пропускать свет (прозрачные, непрозрачные, прозрачные по тонкому краю)

4) Плотность – масса/объем. Легкие – меньше 2,5 г на см 3 , средние от 2,5 до 4, тяжелые от 4 до 6, очень тяжелые больше 6

5) Излом – способность раскалываться при ударе по случайным направлениям. Ровный, раковистый, землистый, занозистый, неровный

6) Спайность – раскол по граням в определенном направлении. Весьма совершенная – на пластинки или чешуйки, совершенная – раскол на геометрические фигуры, несовершенная – по нескольким областям с излом, по другим – без, весьма несовершенная – когда как

7) Твердость – способность противостоять разрушениям. Шкала Мооса 1-тальк, 2-гипс, 3-кальцид, 4-плавиковый шпат, 5-апатит, 6-полевой шпат, 7-кварц, 8-топаз, 9-корунд, 10-алмаз.

Дополнительные свойства : вкус, запах, магнетизм, флюоресценция, фосфоресценция, радиоактивность.

15. Классификация минералов по химическому составу.

1. Самородные минералы . Состоят из одного химического элемента. Известно 45 минералов данного класса. По весу составляют 0,1% земной коры

2. Сульфиды – это соединения металлов с водой, образующих ряд важнейших руд, таких как медь, свинец и цинк. Данный класс объединяет около 200 минералов и составляет по весу 0,25% земной коры

3. Галоиды – соли галоидоводородный кислот. В этот класс входит около 100 минералов

4. Оксиды и гидроксиды – объединения различных химических элементов с кислородом или ОН-группой. Около 200 минералов, по весу 27%

5. Карбонаты – соли угольной кислоты. Около 80 минералов. Вес – 1,7%

6. Сульфаты – соли серной кислоты. Около 260 минералов, 0,1%

7.Фосфаты - соли фосфорной кислоты, 350 минералов

8. Силикаты – соли, образующие химические соединения, имеющие в основе кристаллической решетки кремне-кислородный тетраэдр, соединенный с другими химическими элементами, 800 минералов, самый многочисленный класс 75-85%

16. Общая классификация горных пород.

Это природные агрегаты, состоящие из одного или нескольких минералов или из скопления их обломков. По генезису горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические г.п. делятся на интрузивные и эффузивные.

Интрузивные делятся на глубинные(>3 км) и подглубинные (<3 км)

В зависимости от содержания окиси кремния магматические породы делятся на: кислые(65-75%), средние(52-65%), основные(40-52%) и ультраосновные(<40%)

Магматич: обломочные, хемогенные, глинистые, органогенные.

Метаморфические г.п. ортопороды (образ из магматич пород) и парапороды (из осадочных пород)

17. Основные свойства горных пород.

К числу основных св-в можно отнести степень однородности сложения породы, её теплопроводность, проницаемость, трещеноватость, растворимость, просадочность.

Горные породы могут иметь однородные сложения (состоять из одного минерала) или неоднородные (из разных минералов). Первые при прочих равных условиях более устойчивы к процессам выветривания.

Важное значение имеет теплопроводность и теплоемкость, при малых значениях теплопроводности в близких частях массы породы будут большие температурные различия, что способствует более интенсивному распаду массы породы. Теплоемкость, а также характер поверхности породы (гладкая или шероховатая) и её окраска в сумме определяют величину поглощения и излучения тепла. Например темно окрашенные породы (базальт, габбро) нагреваются сильнее светлоокрашенных (кварцит, гипс) и поэтому разрушаются неодинаково.

Проницаемость горных пород для дождевых и талых вод. Легко проницаемые породы поглощая воду способствуют быстрому переводу поверхностного стока в подземный. Слабопроницаемые породы создают условия для развития эрозионных форм рельефа. Проницаемость горных пород обусловлена его строением(рыхлым – пески, галечники; пористым – известняки-ракушечники, туфы, пемзы) либо трещеноватостью.

Трещеноватость – характер и степень раздробленности пород трещинами. В результате чего массивная порода может распадаться на части.

Растворимость – насколько порода растворяется в воде. К число легко и относительно легко растворимых относятся каменная соль, гипс, известняки, доломиты.

Просадочность – св-во выражающееся в уменьшении объема породы при её намокании. Обладают лессы и лессовидные суглинки.