2.3 Породообразующие минералы

Среди большого разнообразия природных материалов только часть их участвует в образовании горных пород. К числу этих минералов, называемых породообразуемыми, относятся кварц, полевые шпаты, слюди, карбонаты, сульфаты и железистомагнезиальные минералы.

Кварц – самый распространенный минерал земной коры: он встречается в виде кварцевого песка, кварцевого стекла, горного хрусталя, а также входит в состав многих горных пород.

Кварц (кремнезем – ) является одним из прочнейших минералов – прочность его при сжатии достигает 2000 МПа; твердость кварца равна 7; удельный вес частицы 26,5 Н/см³. Химическая стойкость высокая. Плавление кварца происходит при 1710 °С; при быстром остывании расплава образуется кварцевое стекло с удельным весом частицы – 23 Н/см³.

Глинозем ( ) занимает в составе земной коры второе место после кремнезема.

Глинозем, который находится в свободном состоянии и имеет название корунд является одним из наиболее твердых минералов и занимает 9-е место по шкале твердости, то есть непосредственно перед алмазом. Благодаря высокой твердости корунд является красивым абразивным материалом и широко применяется для измельчения и стирания других материалов.

Диаспор также является глиноземистым материалом. Это моногидрат глинозема, который содержит 85 % . Он входит в состав бокситов – тонкодисперсных горных пород, обычно красного или фиолетового цвета. В составе диаспора много глинозема – от 40 до 80 %, поэтому его используют как сырье при производстве глиноземистого цемента.

Полевые шпаты. Характерная особенность всех полевых шпатов – хорошо выраженная спайность по двум направлениями. В зависимости от угла, под которым пересекаются направления спайности (прямой или близкий к нему), различают полевые шпаты: ортоклаз, который называют также калиевым полевым шпатом ( ), и плагиоклаз. Последний подразделяют на альбит, или натриевый полевой шпат ( ) и анортит, или кальциевый полевой шпат ( ).

Полевые шпаты имеют белый, красный разных оттенков, серый или желтоватый цвет.

Удельный вес частички – 25,5–27,6 Н/см³, твердость по шкале твердости – 6, граница прочности при сжимании намного меньшее чем у кварца – от 120 до 170 МПа. Плавятся они при температуре от 1170 до 1550 °С. Применяют полевые шпаты при изготовлении фаянсовых изделий, облицовочных плиток и санитарно-технической керамики.

Слюды – это водные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Характерной особенностью слюд есть легкая расщепляемость их на тонкие, гибкие и упругие листочки и пластинки. Твердость слюд находится в границах 2–3 по шкале твердости.

Наиболее часто встречаются следующие виды слюд:

1. Мусковит, с удельным весом частички – 27,6–31 Н/см³, светлая, прозрачная, тугоплавкая, химически стойкая слюда.

2. Водный алюмосиликат – каолинит ( ) представляет собой продукт выветривания изверженных и метаморфических горных пород. Удельный вес частички каолинита – 26 Н/см³.

Минералы, которые входят в группу железо-магнезиальных силикатов, имеют темную окраску, вследствие чего их часто называют темноокрашенными минералами. Их удельный вес частички больше, чем у других силикатов и составляет 30-36 Н/см³; их твердость находится в границах от 5,5 до 7,5; они имеют значительную ударную вязкость.

Минералы этой группы при значительном содержании их в горных породах придают последним темный цвет и большую вязкость, то есть повышенную сопротивляемость удару.

Наиболее широкое распространение получили пироксены, амфиболы и оливин.

Пироксены. Наиболее часто встречаются глиноземные пироксены – авгиты.

Амфиболы, к которым относятся роговые обманки,– типичный минерал изверженных пород.

Оливин – минерал зеленого цвета, выделяется небольшой стойкостью: под действием разнообразных реагентов, которые обычно встречаются в природе – кислорода, двуокиси углерода и воды – он изменяется. В результате присоединения воды оливин увеличивается в объеме, переходя в змеевик, или серпентин.

Карбонаты. В особенности часто встречаются в осадочных горных породах. Важнейшим из этой группы минералов является кальцит, магнезит и доломит.

Кальцит или известняковый шпат кристаллического строения, образовывает породы с разными размерами зерен – крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые. Кальцит плохо растворяется в воде (всего 0,03 г в 1 л), но быстро реагирует с кислотами. Так, под действием 10%-го _раствора соляной кислоты на кальцит, возникает "закипание" со значительным выделением .

Содержимое двуокиси углерода в воде резко повышает растворимость кальцита, так как при этом получается кислый углекислый кальцит , растворимость которого приблизительно в 100 раз большее, чем у .

Твердость кальцита по шкале твердости равна 3, удельный вес частички – 27 Н/см³.

Магнезит встречается в природе значительно реже, чем кальцит, обычно в виде землистых или плотных агрегатов, которые имеют скрытокристаллическую структуру.

Доломит представляет собой двойную углекислую соль магния и кальция – . Физические свойства аналогичны магнезиту.

Сульфаты часто встречаются в осадочных породах. Важнейшими сульфатными минералами являются гипс и ангидрит.