6.Сведенья о минералах

Минералы — это природные тела, имеющие определенный хими­ческий состав и физические свойства, образующиеся в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. Боль­шинство минералов твердые , но встречаются также жидкие и газо­образные.

В земной коре минералы встречаются самостоятельно, но чаще в составе горных пород. Они в известной степени определяют физи­ко-механические свойства горных пород, поэтому с этой точки зре­ния представляют наибольший интерес для инженерной геологии.Всего встречается около 7 тысяч минералов. Помимо природных минералов, техника создала много искусст­венных, большинство из которых в природе не встречаются.

Каждый минерал обладает определенным химическим составом, имеет определенное внутреннее строение, какие-либо особые внеш­ние признаки и характеризуется присущим ему свойством. Все это обусловливается теми процессами, при которых рождаются мине­ралы.

Все минералы делятся по происхождению на 3 группы:

Эндогенный процесс связан с внутренними силами Земли и про­текает в ее недрах. Минералы рождаются из магмы — силикатного огненно-жидкого расплава. Магма по мере понижения t кристаллизуется, затвердевает. Таким путем образуются кварц, силикаты и другие минеральные образования. Харак­терной особенностью этого процесса является высокая t и давление. Минералы образуются плотные, с большой твердо­стью, стойкие к воде, кислотам, щелочам.

Экзогенный процесс свойствен поверхности земной коры, где протекают сложные явления взаимодействия литосферы с гидро­сферой, атмосферой и биосферой. В этом процессе минералы обра­зуются на суше, а также путем выпадения их из водных р-ров (озер, морей и др). В первом случае их образование связано с процессом выветривания, т. е. с разрушительным воздействием во­ды, кислорода, колебаний t и других факторов. Таким путем образуются минералы глинистого комплекса (гидрослюда, каолинит и др), различные железистые соединения (сульфиды, окислы и др). Путем выпадения из водных растворов образуются минералы-соли (галит, сильвин, мирабилит и др). В экзогенном процессе ряд минералов возникает также за счет жизнедеятельности различных организмов (кальцит в виде жемчуга, арагонит и др). Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В боль­шинстве случаев они имеют низкую твердость и активно взаимодей­ствуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфический процесс — это перерождение ранее образовав­шихся минералов (эндогенных и экзогенных) под воздействием вы­соких t, давлений, а также магматических газов и воды. Минералы изменяют свое первоначальное состояние, проходят пере­кристаллизацию, приобретают плотность и прочность. Таким путем образуются многие минералы — силикаты (роговая обманка, акти-нолит и .

6. Строение и хим. Состав минералов

Минералы обладают кристаллической структурой или бывают аморфными. Большинство минералов представлено кристалличес­ким веществом, в котором атомы расположены в строго определен­ном порядке, создавая пространственную решетку. Благодаря это­му многие минералы внешне имеют вид правильных многогранников (кристал­лов), например кварц. Со строением и характером прост­ранственной решетки связаны свойства кристаллических тел. Прежде всего ми­нералы обладают однородностью стро­ения, состава и свойств, так как в каж­дой своей части, вплоть до размеров элементарной ячейки они обладают одинаковым кристаллическим строени­ем и химическим составом. Свойства минералов могут быть одинаковыми по всем направлениям или разными по различным направлениям. В первом случае минералы наз. изотропны­ми, во втором -анизотропными.

Аморфные минералы (например, кремень, вулканическое стекло) крис­таллической структуры не имеют. Их атомы располагаются и беспорядке. Та­кие минералы по свойствам изотропны, для них характерна неправильная внешняя форма.

Каждый минерал характеризуется определенным химическим со­ставом. В отдельных случаях можно встретить минералы сходного химического состава, но в этом случае они обязательно имеют раз­личное внутреннее строение, а следовательно, и различную внеш­нюю форму.

Химический состав кристаллических минералов выражается кристаллохимической формулой, которая одновременно показывает количественные соотношения элементов и характер их взаимной связи в пространственной решетке.

Химическая формула аморфных минералов отражает лишь ко­личественное соотношение элементов.

В составе многих минералов экзогенного происхождения содер­жится вода. Молекулярная вода не участвует в строении пространст­венной решетки и ее удаление лишь обезвоживает минерал, напри­мер, гипс Са5О₄-2Н₂О, а после нагревания остается Са5О4. Хими­чески связанная вода в виде (ОН) входит составной частью в пространственную решетку, и ее удаление приводит к разрушению минерала.