 |
2. Природные каменные материалы
|
|
|
|
2. Природные каменные материалы
2. 1 Генетическая классификация горных пород.
Твердая оболочка земли — литосфера состоит из разнообразных природных каменных тел, называемых минералами и породами. В природе насчитывается около 3000 различных видов минералов, из них около 50 принято называть породообразующими. Минералом называется относительно однородное по составу тело, представляющее собой продукт природных физических и химических процессов. Горная порода — совокупность минеральных масс, занимающая, как правило, значительный объем в земной коре. Все горные породы делятся на:
· мономинеральные (простые), состоящие из одного породообразующего минерала;
· полиминеральные (сложные), состоящие из нескольких различных минералов.
Например, общеизвестная мономинеральная порода мрамор состоит из одного породообразующего минерала — кальцита (СаСО3), а не менее известный гранит — порода полиминеральная. Он состоит из трех основных минералов (кварца, полевых шпатов — ортиклазов и железисто-магнезиальной темного цвета слюды — биотита).
По условиям образования горные породы, согласно классификации академика Карпинского А. П., можно разделить на три основные группы: изверженные (или магматические), осадочные (или вторичные, и метаморфические (или видоизмененные).
Изверженные горные породы — продукты жизнедеятельности магмы, главным образом, алюмосиликатных и силикатных расплавов. В зависимости от условий формирования структуры пород, выделяют глубинные (интрузивные) породы, отличающиеся зернистым строением, и излившиеся (эффузивные), имеющие скрытокристаллическое порфировидное строение. Обломочные породы — это продукты жизнедеятельности вулканов. Формирование таких пород идет в наши дни при извержении вулканов в виде пепла, лавы и т. п. Осадочные горные породы образовались в результате выветривания изверженных (первичных) горных пород. Под выветриванием понимается совокупность процессов действия солнечной энергии на Землю: действие воды, ветра, животных и растительных организмов, в результате которых первичные породы разрушаются. Таким образом, осадочные породы представляют собой вторичные образования. Осадочные породы характеризуются слоистым сложением. Метаморфические (видоизмененные) породы — это породы, образовавшиеся под влиянием тектонических процессов: дислокаций, смещений, землетрясений, когда под влиянием высокого горного давления, высоких температур, воздействия глубинных минеральных источников и газов, изверженные и осадочные породы подвергаются структурной метаморфозе. Характерной особенностью таких пород является сланцеватость — параллельно-слоистая ориентация кристаллов минералов, вызванная односторонним горным давлением.
|
|
|
2. 2 Породообразующие минералы изверженных горных пород.
Основными минералами являются кварц, полевые шпаты, железисто-магнезиальные силикаты. Преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные св-ва: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке.
Кварц – состоит из кремнезема в кристаллической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает высокой прочностью при сжатии(до 2000 МПа) и высокой для хрупких мат-лов прочностью при растяжении (ок. 100 МПа), высокой твердостью, кислотостойкостью и вообще химической стойкостью при обычной t, высокой огнеупорностью – плавится при t 1700°С. Цвет кварца чаще всего молочно-белый, серый. Благодаря высокой прочности кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит.
|
|
|
группа Полевые шпаты – самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой светлые составные части пород (белые, розоватые, красные). Главные разновидности полевых шпатов – ортоклаз и плагиоклазы.
Ортоклаз – K2O·AL2O3·6SiO2 характеризуется след. св-ми: твердость – 6-6, 5; плотность 2, 57г/см³; плавится при 1170°С, полное расплавление при 1450°С. Встречаются в кислых (гранит) и средних (сиенит) по кислотности магматических породах.
Плагиоклазы – образуют изоморфный ряд от альбита Na2O·AL2O3·6SiO2, входящего в состав кислых пород, до анортита - CaO·AL2O3·2SiO2, характерного для основных пород (габбро, базальт и др. ).
По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшей прочностью (120-170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах. Выветривание полевых шпатов происходит под влиянием воды, содержащей углекислоту. Результатом выветривания является новый минерал – каолинит (важнейшая часть глины).
К цветным минералам относятся железисто-магнезиальные и магнезиальные силикаты и некоторые алюмосиликаты. В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее распространены оливин, пироксены, амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего заменяющие оливин – серпентин, хризотил – асбест.
В группе алюмосиликатов наиболее распространены слюды: обыкновенные-мусковит, флогопит и биотит; гидрослюды-гидромусковит, гидробиотит. Твердость слюд 2-3.
Все эти минералы, за искл. мусковита и гидромусковита, отличаются от кварца и полевых шпатов темной окраской (зеленого, темно-зел., иногда черного цвета). Характерными св-ми цветных минералов (за искл. слюд) являются высокая прочность и вязкость. Увеличение содержания цветных минералов ( за искл. алюмосиликатов) придает породам высокую прочность, вязкость и стойкость против выветривания. Водные алюмосиликаты (слюды) являются нежелательной составной частью пород. Они понижают прочность пород, ускоряют их выветривание и затрудняют шлифовку и полировку, так как весьма легко разделяются на очень тонкие пластинки. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Слюды встречаются и в песках, где также считаются вредной примесью. Бетоны и строительные растворы на песке со значительным содержанием слюды обладают пониженной морозостойкостью.
|
|
|
Группа кварц Наиболее распространенные минералы этой группы-опал, халцедон и осадочный кварц. Опал (SiO2·nH2O) – аморфный минерал, содерж. воды в нем колеблется от 2 до 14 % и достигает иногда 34%. При нагревании часть воды теряется. Опал чаще всего бесцветен или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным. Плотность 1, 9-2, 5 г/см³, максимальная твердость 5-6, хрупок.
Халцедон (SiO2) является волокнистой или скрытокристаллической разновидностью кварца. Цвет белый, серый, светло-желтый, бурый, зеленый. Плотность 2, 6 г/см³, твердость 6. Халцедон является продуктом кристаллизации опала, а также выпадает непосредственно из растворов, отлагаясь совместно с опалом и кварцем.
Кварц (SiO2). В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Последний отлагается непосредственно из растворов, а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона. Он широко распространен в кремнистых породах, заполняет трещины и другие полости в песчаниках и известняках.
Группа карбонатов. Наиболее важную роль играют кальцит, доломит и магнезит.
Кальцит (CaCO3). Бесцветный или белый, при наличии механических примесей серый, желтый, розовый или голубоватый минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2, 7 г/см³, твердость 3. Характерный диагностический признак растворимость с бурным вскипанием в 10%-ной соляной кислоте. Разновидность карбоната кальция – арагонит. В условиях земной поверхности арагонит неустойчив и переходит в кальцит.
Доломит (CaMg(CO3))2 бесцветный, белый, часто с желтоватым или буроватым оттенком минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2, 8 г/см³, твердость 3-4. В 10%-ной соляной кислоте вскипает только в порошке и при нагревании. Доломит обычно мелкозернист, крупные кристаллы встречаются редко. Образуется он либо как первичный химический осадок, либо в результате доломитизации известняков. Минерал доломит слагает породу того же названия. Применяется в качестве сырья для производства магнезиальных и доломитовых вяжущих веществ, доломитовых огнеупорных материалов, а так5же в качестве строительного камня и щебня для бетона.
|
|
|
Магнезит (MgCO3) бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый минерал. Плотность 3, 0 г/см³, твердость 3, 5-4, 5. Растворяется в HCL при нагревании. Магнезит, обожженный при 1500-1650°С, представляет собой высокоогнеупорный материал, примен. для изгот. магнезитового кирпича, а обожженный при 750-800°С дает оксид магния (каустический магнезит) и образует с растворами хлористого или сернокислого магния магнезиальное вяжущее.
|
|
|
