Изучение свойств породообразующих минералов

Г. Ростов-на-Дону

Г.

 

Общие сведения

 

Сырьевой основой для получения различных по виду, форме и назначению природных и искусственных каменных материалов и изделий являются плотные или рыхлые горные породы.

Горными породами называются геологические тела, сложенные минеральными агрегатами определенного состава и обладающие специфическим строением и физико-механическими свойствами. При этом, как минеральный состав, так и строение (структура, текстура) различных горных пород непосредственно связаны с условиями их образования.

Поскольку минералы как составляющая часть горных пород представляют собой приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам природные кристаллические тела, образующиеся в результате физико-химических процессов, в земной коре, то присущие им свойства непосредственно передаются и соответствующим горным породам.

В свою очередь разнообразие физических свойств минералов непосредственно зависит от характера строения их кристаллов, представляющих собой однородные по составу образования строго геометрической формы с закономерным пространственным строением – кристаллической решеткой.

Из 10000 известных в настоящее время минералов в образовании горных пород принимает участие лишь 4-50, получивших в связи с этим породообразующих.

Кроме этой, основной, разновидности минералов в горных породах в качестве примесей встречаются так называемые минералы второстепенные.

Среди породообразующих выделяются минералы первичные, возникающие при формировании той или иной горной породы, и вторичные, являющиеся продуктами видоизменения первичных минеральных образований.

Основная масса породообразующих минералов встречается преимущественно или исключительно в горных породах, которые по условиям образования подразделяются на магматические, осадочные и метаморфические (видоизмененные), а по количеству входящих в них минералов – на мономинеральные (одноминеральные) и полиминеральные, состоящие из нескольких минералов.

Относительно большое разнообразие горных пород удобно и логично изучать, если их классифицировать в зависимости от условий образования на три большие группы: магматические, осадочные и метаморфические. Это обусловлено тем, что условия образования определяют строение и свойства горных пород.

Эта классификация впервые была предложена М.В. Ломоносовым и разработана академиками Ф.Ю. Левинсоном-Лесингом и А.П. Карпинским.

 

 

Изучение свойств породообразующих минералов

 

На важнейшие технические характеристики горных пород прямое влияние оказывают ряд характерных свойств, присущих породообразующим минералам; твердость, спайность, излом, блеск, окраска, плотность. Эти свойства зависят от строения и прочности связей в кристаллической решетке соответствующего минерала.

Твердость – свойство, характеризующее поверхностную энергию минерала, т.е. сопротивляемость этой поверхности царапанию другим, более твердым, камнем или предметом. Это свойства, связанное со строением кристаллической решетки, обычно оценивается по десятибалльной шкале твердости (табл.1), предложенной немецким минералогом Ф. Моосом, согласно которой минералы группируются в соответствии с их относительной твердостью. Более точную оценку твердости получают используя специальные склерометрические приборы, где твердость минерала оценивается глубиной отпечатка, который оставляет алмазная коническая игла или пирамидка, вдавливаемая под определенной нагрузкой в поверхность испытуемого образца.

Показатель твердости имеет большое практическое значение, т.к. косвенно характеризует механические свойства природного камня.

Каждый из десяти специально подобранных минералов, занимающий определенное место в шкале твердости Мооса, царапает все минералы с меньшим значением твердости, но в то же время сам царапается более твердым, стоящим выше его, минералом.

Путем сравнения с этой шкалой может быть установлена твердость любого минерала.

Таблица 1 - Шкала твердости Мооса

 

Показатель твердости	Минерал	Характеристика твердости
	Тальк	Скоблится ногтем
	Гипс	Царапается ногтем
	Кальцит	Царапается медной монетой
	Плавиковый шпат (флюорит)	Легко царапается стальным ножом
	Апатит	С трудом царапается стальным ножом
	Ортоклаз	Царапается напильником
	Кварц	Царапает оконное стекло
	Топаз	Легко царапает кварц
	Корунд	Легко царапает топаз
	Алмаз	Не царапается ничем

 

Минералы с твердостью 1, 2 относятся к мягким, от 3 до 6 – средней твердости, выше 6 – твердые.

Поскольку шкала Мооса относительная шкала, то с ее помощью можно установить лишь какой минерал тверже. Что же касается абсолютных значений твердости, т.е. насколько увеличивается в количественном выражении твердость от ступени к ступени, по шкале Мооса определить нельзя.

При определении твердости по Моосу необходимо использовать образцы с острыми краями и царапать на ровных (не затронутых выветриванием) поверхностях.

Поскольку горные породы сложены из разнородных составных частей, использование шкалы Мооса для определения их твердости в общем случае невозможно.

Спайность – способность минералов раскалываться по определенным направлениям – плоскостям спайности – является важным диагностическим признаком минералов. Вместе с твердостью спайность характеризует механические свойства природных каменных материалов.

Спайность связана с внутренним строением минералов и не зависит от их внешней формы. Различают пять степеней спайности:

1. весьма совершенная – минерал легко расщепляется ногтями на тончайшие листочки (слюда, гипс, графит);

2. совершенная – под действием легких ударов минерал раскалывается на частицы правильной ограненной формы (кальцит, каменная соль);

3. средняя – при ударах образуются обломки минералов, на которых видны плоскости спайности (роговая обманка, флюорит);

4. несовершенная – плоскости спайности почти не видно (апатит);

5. весьма несовершенная – все образующиеся при ударах обломки неправильной формы (корунд, кварц).

Излом – диагностический признак минералов, обладающих либо плохой спайностью, либо лишенных ее. Оценивается характером поверхности обломков, образующихся при разрушении минерала ударом.

Различают изломы раковистый, занозистый, волокнистый, ровный, неровный, ступенчатый и землистый. В частности раковистый излом типичен для всех разновидностей кварца и других стекловидных пород (обсидиан).

Блеск – диагностический признак, характеризующий декоративные особенности минералов. В зависимости от величины показателя преломления светового луча, проходящего через кристаллическую решетку минерала и характера его отражающей поверхности блески подразделяются на: стеклянный, металлический, перламутровый, жирный, шелковистый, матовый.

Окраска – признак, определяющий степень декоративности минерала, и у полиминеральных горных пород является основным при использовании их в качестве облицовочных материалов.

Плотность (истинная) зависит от химического состава и структуры минералов. Она может колебаться в широких пределах, предопределяя степень трудности добычи и механической обработки горных пород.

Изучение минерального состава горных пород и установление вида исследуемых минералов требует использования специального оборудования, необходимой теоретической подготовки и практических навыков в области петрографии. Поэтому методикой проведения данной лабораторной работы предусматривается знакомство с коллекцией основных породообразующих минералов, а их структурные особенности и свойства устанавливаются индивидуально – анализом данных соответствующих специальных литературных источников.

Завершающим этапом этой работы является заполнение таблицы 2, характеризующей важнейшие свойства основных породообразующих минералов.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: