- •Материаловедение. К зачету по теме Минералы и горные породы.
- •1. Основные определения
- •2. Краткие сведения о породообразующих минералах
- •Некоторые породообразующие минералы
- •Минералы шкалы Мооса
- •3. Краткие сведения о горных породах
- •Некоторые горные породы, применяемые в строительстве и производстве строительных материалов
2. Краткие сведения о породообразующих минералах
Минералы делят на классы по химическому составу. Названия классов, как можно видеть из табл.1, совпадают с названиями групп химических соединений.
Способ записи химических формул минералов групп оксидов: карбонатов и сульфатов ничем не отличается от принятого в химии. Более сложные химические формулы силикатов и алюмосиликатов, принято записывать одним из двух способов (см. в табл.1 формулы ортоклаза). Первый способ записи – кристаллохимическая формула (для ортоклаза это K[AlSi3O8]) – отражает строение кристалла минерала. Вторая формула (K2OAl2O36SiO2) называется стехиометрической. Она показывает только соотношение содержания химических элементов (в пересчете на условные оксиды) в минерале.
Более чем две трети минералов – это силикаты, алюмосиликаты или их «водные» разновидности, называемые гидросиликатами и гидроалюмосиликатами. Поэтому поясним более подробно строение и кристаллохимические формулы этих весьма распространенных минералов.
Структурной единицей атомно-молекулярного строения силикатов является так называемый кремнекислородный тетраэдр (рис.1а.) – ион SiO44- (атом кремния располагается в геометрическом центре тетраэдра, атомы кислорода – в вершинах тетраэдра). Кремнекислородные тетраэдры, соединяясь вершинами, ребрами или гранями, могут образовывать в силикатах цепи и кольца. Такие более сложные структуры также представляют собой отрицательные ионы – анионы (рис1б,в,г). Катионы металлов (K+, Mg2+, Fe2+, Fe3+ и др.) удерживаются кремнекислородными анионами силой электростатического притяжения (ионная связь – по химической терминологии).
В алюмосиликатах некоторые из атомов кремния в тетраэдрах замещены на алюминий, в результате чего алюмосиликатные анионы при одной и той же конфигурации с силикатными имеют больший отрицательный заряд. В гидросиликатах и гидроалюмосиликатах в состав кристаллической ячейки входят также гидроксоионы.
Из свойств минералов отметим те, по которым чаще всего идентифицируют минералы.
Блеск минералов – способность отражать свет от своей поверхности. По блеску минералы легко разделить на две группы: обладающие металлическим блеском и имеющие неметаллический блеск. Металлический блеск на свежем изломе имеют самородные металлы. Руды металлов (чаще всего содержащие оксиды) имеют преимущественно тусклый металлический блеск. Неметаллический блеск может быть различным: стеклянным, перламутровым, шелковистым, жирным, восковым.
Таблица 1.
Некоторые породообразующие минералы
Группа |
Название |
Разновидности, синонимы |
Химическая формула (хим. название) |
Примечания |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Оксиды |
Кварц |
Горный хрусталь, аметист, морион |
SiO2 (кристаллический оксид кремния) |
Входит в состав гранита, гнейса, кварцита, песчаника и др. пород. Мелкозернистый рыхлый кварц – песок |
Опал, халцедон. |
Сердолик, благородный опал и др. Агат, оникс, кремень. |
Халцедон - SiO2 (аморфный), опал -SiO2nH2O (аморф.) |
Натечные образования, включения в разных породах, входит в состав диатомита, трепела | |
|
Магнетит |
Магнитный железняк |
Fe3O4 или Fe2O3FeO (оксид железа III-II) |
Железная руда – магнетит |
Гематит |
Красный железняк |
Fe2O3 (оксид железа III) |
Железная руда – гематит | |
Силика-ты и алюмосиликаты |
Полевые шпаты |
Ортоклаз, микроклин плагиоклаз, амазонит, лабрадор и др. |
Ортоклаз: K[AlSi3O8] или K2OAl2O36SiO2 (алюмосиликат калия) |
Входит в состав гранитов, сиенитов, гнейсов и др. пород. При выветривании образует каолинит (глин. минерал) |
Слюды. |
Мусковит, биотит, флогопит и др. |
Мусковит: KAl2[AlSi3O10](OH)2 |
Входит в состав гранитов и др. кислых пород. | |
Fe-Mg силикаты |
Роговая обманка, авгит, оливин и др. |
Оливин: (Mg,Fe)2[SiO4] |
Входит в состав темных основных пород-габбро, базальт, диабаз и др. | |
Каолинит |
Каолин |
Al2[Si2O5](OH)4 (гидросиликат алюминия) |
Породы – глины белые или обычные, если Al частично замещен Fe | |
Карбонаты |
Кальцит |
Исландский шпат, известковый шпат |
СаСО3 (карбонат кальция) |
Породы – известняки, мраморы. |
Магнезит |
Магнезиальный шпат |
MgCO3 (карбонат магния) |
Порода – магнезит | |
Доломит |
|
CaMg(CO3)2 (двойная соль) |
Порода – доломит | |
Сульфаты |
Гипс |
Марьино стекло, селенит |
CaSO42H20 (двуводный сульфат Са) |
Порода – гипс, гипсовый камень |
Ангидрит |
|
CaSO4 (сульфат кальция) |
Порода – ангидрит |
Рис.1. Кремнекислородные анионы: a) SiO44-, б) Si2O76-, в) Si4O128-, г) Si4O116-.
Твердость – это сопротивление твердого материала внедрению в его поверхностный слой другого материала при вдавливании или царапании. По вдавливанию определяют твердость пластичных материалов, например, металлов. Для каменных материалов (как природных, так и искусственных) твердость определяют с помощью так называемой шкалы Мооса. Шкала Мооса – список из десяти минералов, пронумерованных соответственно от 1 до 10, так что каждый последующий минерал имеет твердость на единицу больше предыдущего.
Таблица 2.