3.3.3. Сульфиды природные

Сульфиды природные²¹ (лат. Sulphur- сера) – класс минералов, представленный сернистыми соединениями металлов. Сульфиды природные рассматриваются как соли сероводородной воды H₂S. Минералы, в основном, непрозрачны, имеют твёрдость по минералогической шкале – 2…4, плотность – 4 г/см³. Насчитывается более 250 видов сульфидов природных, из которых только 20 минералов образуют значительные скопления сульфидных руд гидротермального генезиса. По мнению известного минералога А.А. Малахова (г. Екатеринбург), месторождения медно-колчеданных руд на южном Урале (г. Сибай, Башкирия) имеют осадочное происхождение на месте древнего моря, что было установлено по найденным в 50-х гг. 20 в. коралловым образцам. Происхождением некоторых из пород связано с магматическими или экзогенными процессами.

Сульфиды обнаружены в метеоритах²² и лунных образцах, доставленных с Луны на Землю. И.И. Черкасов и В.В. Шварёв первыми в нашей стране получили образцы для исследования. Их результаты изложены в монографии «Грунтоведение Луны» (1979).

3.3.4. Минералы глинистые

3.3.4.1. Характеристика структуры и область

применения

Глинистые минералы являются продуктами выветривания магматических и метаморфических пород. Процесс выветривания зависит от физико-химических условий среды и седиментации. При этом преобразуются структура и химический состав. Глинистые минералы подвергаются также гидролизу и гидротермальному воздействию. Отличаются высокой дисперсностью (размер частиц менее 0,01 мм) и гидрофильностью, что обусловливает их специфические физико-химические свойства: сорбция, диффузия, осмос, ионный обмен. Для строительной отрасли ценными являются водно-физические и влажностные свойства (тиксотропия, липкость, набухание, усадка и др.).

Основу кристаллической структуры глинистых минералов составляют кремнекислородный тетраэдр (SiO₄)^4–, схема которого показана на рис. 3.4, и октаэдр, состоящие из ионов кислорода или

гидроксильных групп (рис. 3.5). Внутри тетраэдра располагается ион кремния Si⁴⁺, а внутри октаэдра один из ионов: алюминия Al³⁺, железа Fe³⁺, магния Mg²⁺.

Тетраэдры и октаэдры образуют, соответственно, тетраэдрические (рис. 3.4, б) и октаэдрические сетки.

Рис. 3.4 – Схематическая структура кремнекислородного тетраэдра (а) и тетраэдрической сетки (б): 1 – ион кислорода; 2 – ион кремния

Смачивание глины водой делает её пластичной. Это обратимый процесс. В зависимости от влажности глина проявляет разные свойства. Высушивание глины при температуре 100-105 ºС сопровождается удалением свободной воды и воды переходного типа (табл. 13). Нагревание пробы при более, чем 105 ºС приводит к потере адсорбционной воды, а при еще более высоких температурах исчезает вода кристаллических решёток.

Глина является важнейшим земным ресурсом для строительной индустрии, геотехники и иных отраслей народного хозяйства.

Глина среди потребляемых ресурсов входит в пятёрку самых крупнотоннажных горных пород (город с населением в 250 тыс. чел расходует примерно 100 тыс. т глины в год (табл. 8, с. 78)). Из глины получают цемент, кирпич, керамзит, керамику, сантехнические изделия, краски, глинистые растворы и многое другое. Она служит естественным основанием при строительстве (опирании) подавляющего большинства фундаментов зданий, сооружений. Из неё делают грунтовые защитные, транспортные, гидротехнические и иные сооружения, в её недрах размещают подземные сооружения.

Рис.3.5 – Схематическая структура октаэдра: 1 – ион кислорода или гидроксила; 2 – ион алюминия, железа, магния и др. (один из них)

Определяющей характеристикой глины как сырья для промышленности является её химический состав, включающий оксиды металлов (в частности, кремнезём SiO₂ и глинозём Al₂O₃), а также окислы щёлочноземельных элементов K₂O и Na₂O. Для получения требуемого соотношения компонентов химический состав природных глин регулируется добавками.