Кафедра:«Автомобильные дороги и технология строительного производства»

Дисциплина: Инженерная геология

Специальность: Автомобильные дороги

Форма обучения: очная

Ответы на вопросы для экзаменационных билетов по геологии а. Основные сведения о Геологии

1. Исторические сведения об использовании горных пород и подземного пространства.

Первобытные люди карстовые пещеры приспосабливали под свои жилища, залы, помещения для скота, производственные помещения. Удивительно, но факт, они обоснованно выбирали пещеры преимущественно в более надёжных известняковых толщах, т.е. в труднорастворимых породах, следили за состоянием трещин и за интенсивностью капелей воды. Если трещины «дышали», а интенсивность капель менялась, это было предсказанием, например, землетрясения. Чем не мониторинг и не прогноз землетрясения?

В пещерах найдены каменные ткацкие станки, ульи, амфоры – двуручные сосуды, чаши. Поражает опыт предков в использовании ударных музыкальных инструментов, подобранных умело из камней наподобие значительно более поздних деревянных ксилофонов. На рубеже V и IV тысячелетий до н.э. на о. Крит впервые появились изделия из искусственного камня – из обожжённой глины, т.е. керамические изделия. Это тоже было прорывом, как и колесо древнего народа. Восхищает египетская поющая глиняная полая статуя Мемнона с внутренним невидимым трубчатым змеевиком, заканчивающимся отверстием в глубине открытого рта. Когда статуя нагревалась солнцем, воздух расширяясь струился изнутри через рот наружу, издавая звук, что повергало предков в смятение.

2. Назначение Геологии и Инженерной геологии. Цель. Задачи.

общая геология- комплекс наук о земной коре и более глубоких сферах земли. Так, основные задачи геологии состоят в изучении строения Земли, ее происхождения и эволюции. Объектом исследования выступают горные породы со всеми их включениями, взаимоотношениями и обособлениями. Геология — наука историческая, и важнейшей её целью является определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород. Инженерная геология – наука, изучающая свойство гп , природные геологические и техногенно-геологические процессы в верхних горизонтах земной коры в связи со строительной деят.чел.. Главная цель- изучение природной геологической обстановки местности до начала строительства. Иг включает в себя триглавные тесно связанные между собой научные направления 1) грунтоведение 2)инженерная геодинамика 3) региональная инженерная геология.

3. Происхождение Земли и зарождение жизни на ней

Плутонизм- геологическая концепция, распространённая в конце XVIII — начале XIX веков, последователи которой считали, что ведущую роль в геологической истории Земли играли внутренние силы. Как систему взглядов Плутонизм впервые опубликован (1788, 1795) шотландским учёным Джеймсом геттоном . нептунизм- распространённое в конце 18 — начале 19 вв. учение о происхождении горных пород (в том числе изверженных) путём осаждения из воды. В конце 18 в Лаплас франц.астроном и нем философ Кант выдвинули теорию о происхрждение солнца и планет из газо-пылевой туманности. В наст.вр. считается что , что с. На своем пути пересекло и захватило пылевых скоплений галактик т.е планеты образовались из пылевидных частиц.в дальнейшем появилась жизнь спустя 0,7-0,8 млрд лет назад. Из-за ядерных реакций и распада радиоактивных элементов в недрах Земли выделялось так много тепла, что образующие ее горные породы расплавились. Более легкие вещества, богатые кремнием - похожим на стекло минералом, - отделились в земном ядре от более плотных железа и никеля и образовали первую земную кору. Спустя примерно миллиард лет, когда Земля существенно охладилась, земная кора затвердела и превратилась в прочную внешнюю оболочку нашей планеты, состоящую из твердых горных пород. Остывая, Земля выбрасывала из своего ядра множество различных газов. Обычно это происходило при извержении вулканов. Легкие газы, такие, как водород или гелий, большей частью улетучивались в космическое пространство. Однако сила притяжения Земли была достаточно велика, чтобы удерживать у ее поверхности более тяжелые газы. Они-то и составили основу земной атмосферы. Часть водяных паров из атмосферы сконденсировалась, и на Земле возникли океаны.О происхождении планет солнечной системы выдвинуты ряд гипотез:

- Кант – Лапласа( 1745-1755) – Солнечная система образовалась из огромного раскаленного, газоподобной туманости, вращающейся вокруг оси.

- в 40-е годы 20 века Ото Шмидт. При движении Солнца в мировом пространстве был захвачен некоторый объем меж звездной материи, из которого образовался вращающийся диск. В нем формировались сгущения, ставшие зародышами солнечной системы. Главным фактором эволюции диска Шмидт считал всемирное тяготение, сохранение энергии и моменты количества движения.

- Гипотеза Фесенкова. В недрах звезд протекают ядерные процессы, которые в какое то время привели к быстрому сжатию и увеличению скорости вращения Солнца, при этом образовался длинный «хвост», который впоследствии оторвался и распался на отдельные планеты.

4. Форма Земли и её физические параметры. Геойд

установлено что, масса земли примерно 6 *1024 кг средний радиус 6300км, средняя плотность 5,5 г/см3земное притяжение 981 Гал . Еще в VI в. до нашей эры Пифагор считал, что Земля имеет круглую форму. Спустя 200 лет Аристотель доказал это, ссылаясь на то, что во время лунных затмений тень Земли всегда круглая. Спустя еще 100 лет Эратосфен сумел измерить длину земного меридиана и вычислить радиус Земли То, что форма Земли должна отличаться от шара впервые показал Ньютон. Он подсчитал , что З сплющена на 1/230 на север- юг . Форму З именуют геоидом. Дело в том что земная поверхность изменчива и значительна по высоте. Например г. Эверест -8000 м и глубокие океанические впадины Марианская – 11000м. Геоид вне континентов совпадае с невозмущенной поверхностью Мирового океана.

5. Строение Земли. Внешние оболочки. Внешние геосферы.

земля сложена внешними (атмосфера) и внутренними оболочками.

Атомсфера подразделяется на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу. Тропосфера- составляет 80% всей массы атмосферыи достигает высоты 16-18 км. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Стратосфера- располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой Мезосфера- Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км.. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство. Внутреннее строение состоит из земной коры, мантии и ядра. Земная кора— это верхняя часть твёрдой земли, Толщина коры колеблется от 6 км под океаном, до 30—50 км на континентах. Мантия-силикатная оболочка земли. составляет 67 % всей массы Земли и около 83 % всего объёма Земли. Она простирается от глубин 5—70 километров ниже границы с земной корой, до границы с ядром на глубине 2900 км. центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2900 км.

6. Геохронология. Шкала. Возраст. Закон Долло.

История развития земной коры подтверждается геологическими «документами» в виде толщ осадочных пород, которые характером своих наслоений, останками ископаемых организмов свидетельствуют о больших и малых этапах своего развития. Она начинается с определения геологического возраста горных пород, который бывает абсолютным и относительным.

Долло Закон

(закон необратимости эволюции) - закономерность филогенеза:организмы, возвращаясь в процессе эволюции в среду обитания далекихпредков, не могут стать абсолютно похожими на них Так, вторичноприспособившиеся к жизни в воде ихтиозавры не стали вновь рыбами, асохранили черты строения пресмыкающихся, а киты - млекопитающихСформулирован в 1893 Л Долло«Организм, однажды возникнув, никогда не возвратиться к строению своего предка, даже если он попадёт в условия, полностью соответствующие условиям существования предка».

Пожразделение геологического времени на условные отрезки имеющие собственные названия и расположениы в лпред.порядке наз- геохронологией. Установление возраста горных пород имеет большое проэктное значение для стр-ва: 1)С точки зрения оценки св-в пород: чем древнее порода,тем лучше ее строительные св-ва. 2)Определение условий залегания гор.пород. Методы определ.возраста гор.пор.: 1)Стратиграфический- тот пласт кот.лежит выше моложе предъыдущего 2)Памонтологический- т.е.слои удерживающие одинаковую фауну и флору- одновозрастные. Возраст магматич.гор.пород устанавл.по соотношению с возрастом осадочных гор.пор.и признаком их метаморфизма на контакте с магматическим телом.

7. Источники теплоты и температурные зоны в земной коре.

Земная кора согревается двумя источниками тепла – внешним в виде солнечной энергии и внутренним в виде процессов радиоактивного распада элементов. Влияние обоих источников тепла обуславливает довольно сложный характер изменения температуры горных пород в пределах земной коры и особенно в верхних её частях.

1.2.1. Температурные зоны

При рассмотрении теплового режима Земли в земной коре выделяются три зоны (рис.1.2): I – зона сезонных колебаний температуры (t^C=var), II – зона постоянной температуры (t^C=const) и III – зона возрастающей температуры (t^C=ris).

Изменение температуры пород в зоне I (для средних широт) иллюстрируется двумя кривыми: для летнего и зимнего периодов. В инженерной практике слой ежегодного зимнего промерзания и летнего оттаивания носит название деятельного слоя грунтовой толщи.

Мощность зоны I достигает 30 м. В зоне I может быть выдела подзона Iа, в пределах которой зимой температура пород опускается ниже -1˚С. Это – подзона зимнего (сезонного) промерзания. Если этот слой сложен пучинистыми грунтами, которые обладают микрокапиллярностью и предопределяют фильтрационную миграцию влаги из нижних тёплых горизонтов в зону промерзания, то происходит переполнение пор (S_r>1,0), заполняемых друзами льда, что и являет собой пучение грунтов. Мощность этого слоя зависит от ряда факторов и достигает в пределах северной части Европейской территории России 1,8…2 м и более. На юге она не превышает несколько десятков см.

8. Геотермический градиент и ступень в земной коре.

В пределах зоны III (до 3000 м) температура горных пород повышается (tC=ris). Интенсивность этого повышения характеризуется геотермической ступенью (рис.1.3), т. е. расстоянием по вертикали (h2 – h1), на протяжении которого температура повышается на 1˚С: (ti+1+1˚С) – ti. Средняя величина геотермической ступени составляет 33 м. В районах нефтяных месторождений она снижается до 20…28 м; в районах, где сравнительно недавно проявлялась вулканическая деятельность, величина ступени уменьшается до 5…7 м. В этой же III зоне выделяют также геотермический градиент как разность температур (tв– ta) в точках породы по мере изменения их глубины на 100 м (Δh=100 м).

9. Многолетнемёрзлые грунты: распространение, свойства, использование.

Северо-восточная территория России (севернее 65^о широты) представлена многолетнемёрзлыми¹ грунтами, находящимися в мёрзлом состоянии длительное время, т.е. в течение многих тысячелетий, которые летом оттаивают на небольшую глубину (1…3 м). Такие грунты исследованы российскими учёными, в числе которых Н. А. Цытович – основоположник мерзлотоведения, М. И. Сумгин, Ю. К. Зарецкий, И. А. Тютюнов, С. С. Вялов, Г.В. Порхаев, Р.С. Зиангиров и др. Результаты их исследований положены в основу СНиП на проектирование оснований и фундаментов на вечномёрзлых грунтах, а также ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

Многолетнемёрзлые грунты вследствие наличия в них льдо-цементных связей при сохранении отрицательной температуры грунтов являются достаточно прочными природными образованиями. Однако при оттаивании порового льда по мере застройки территорий структурные льдо-цементные связи лавинно разрушаются, грунт переувлажняется талой водой и превращается в разжиженную массу, не способную обеспечить геостойкость построенных зданий, сооружений, как результат проявления тепловой просадки бывших многолетнемёрзлых грунтов.

Многолетнемёрзлые грунты, или вечная мерзлота по старой терминологии, образовалась около 0,7 млн. лет назад во времена раннего плейстоцена в процессе похолодания на Земле, вызвавшего надвигание огромных масс льда на сушу из морей и океанов. Затем произошло потепление и оттаивание. Это повторялось периодически, причины которого не выяснены².

Площадь распространения многолетнемёрзлых грунтов составляет около 1/4 всей суши земного шара и около 65% площади России. Первая информация о существовании мёрзлых пород появилась в 16 в. Лишь в 19 в. возникла наука – мерзлотоведение, или геокриология, предметом изучения которой является криолитозона – часть земной коры, содержащая мёрзлые и морозные породы.

Максимальная мощность многолетнемёрзлых толщ горных пород достигает 1300…1500 м, а отрицательная среднегодовая температура пород на глубинах 10…20 м от -12 до -15^оС и ниже.

Схематический температурный разрез толщи многолетнемёрзлых пород (грунтов) показан на рис.1.4. Как видно из кривой изменения температуры грунтов по глубине, до глубины h₁, соответствующей сезонному протаиванию, температура грунта не остается постоянной. В зависимости от времени года она меняется от положительной до отрицательной. Причём амплитуда температур слоя сезонного промерзания будет тем больше, чем континентальней район области многолетнемёрзлых грунтов. Ниже верхней границы многолетнемёрзлой толщи (глубины, которой достигает максимальное летнее протаивание грунтов) температура горных пород всегда ниже или равна нулю, а изменения её с глубиной, не выходя из области отрицательных температур, распространяются до 10 м и несколько более (с точностью ±0,1^оС трицательных температур, распространяются до 10 м и несколько более () постоянной, а в зависимости от времени года меняется от )³.

Далее, начиная с некоторой глубины, на участке h₂ наблюдается постепенное повышение температуры мёрзлой толщи до 0^оС. Затем температурная кривая переходит в область положительных температур h₃. Следует заметить, что в нижней зоне температурной кривой некоторый слой грунтов h₄ вследствие значительных в нём давлений от массы вышележащей толщи, хотя и имеет отрицательную температуру (не очень низкую), но не будет мёрзлым, т.е. не будет содержать лёд в своих порах как следствие понижения температуры замерзания воды в обжатом состоянии за счёт связанности диполей воды с минеральной поверхностью грунтовых частиц, а также за счёт возникновения эффекта режеляции по Боттомли (самопроизвольный переход льда в воду под значительной сжимающей нагрузкой в обратимом режиме). Этот слой грунтов h₄ будет содержать только переохлажденную и незамерзающую при данной отрицательной температуре воду. Расстояние от верхней до нижней границы Н вечномёрзлой толщи и определяет её мощность.

На основе мерзлотоведения грунтов, изученного вышеназванными учёными, сформулированы научные методы надёжного строительства зданий и сооружений на многолетнемёрзлых грунтах, а также прикладного использования искусственного замораживания грунтов в строительстве и горном деле, эффективно апробированного в 30…50 гг.20 в. при проходке тоннелей в переувлажнённых грунтах, поскольку ещё не были разработаны новые технические решения (стена в грунте, напрягаемый анкер, струйная цементация).

10. Природные минералы. Составляющие элементы.

Земную кору слагают горные породы, состоящие из минералов. Минералами называют природные тела примерно одинакового химического состава и физических свойств, образовавшиеся в ре­зультате физико-химических процессов на поверхности или в глу­бине Земли.

В настоящее время найдено и изучено около 2,5 тыс. минераль­ных видов и столько же их разновидностей. Ежегодно открывается около .40 новых видов.

По источнику энергии минералообразования выделяются три группы процессов: 1) эндогенные — обусловлены криталлизацией в процессе магматизма в глубинах Земли; 2) экзогенные — связаны с процессами химического разрушения минералов на поверхности Земли в зоне выветривания и кристаллизацией в перенасыщенных растворах водоемов и осадочных толщах; .4) метаморфнуеские — определены изменениями условий образования минералов (темпера­тура и давление), которые приводят к метаморфизму (глубокому изменению) химического состава и структуры минералов.

Большинство минералов являются твердыми веществами (кварц, полевые шпаты, гипс и др.), однако часть из них находится в жид­ком (ртуть, нефть и др.) и газообразном (сероводород, углекислота и др.) состояниях. Твердые минералы чаще всего имеют кристал­лическое строение, и составляющие их частицы (атомы, ионы или молекулы) располагаются в строго определенном порядке, образуя кристаллическую решетку (рис. 1.1). Встречаются и аморфные минералы, частицы которых располагаются в беспорядке (опал, лимонит и др.). Химический состав минерала выражается эмпири­ческой формулой. О типе химического соединения, взаимных свя-(нх между его отдельными элементами дает представление струк­турная или кристаллохимическая формула. Например, формула каолинита выглядит так: эмпирическая — А1₂0₃-2У1О.>-2Н₂0; струк­турная — Al_:>[Si₄Oio]^,[OHs]. Химический состав и кристаллическая структура минералов определяют их внешний облик и физические свойства. Главными из них являются морфологические особеннос­ти, твердость, спайность, оптические свойства и плотность.

По морфологическим особенностям (внешняя форма) различают минералы изометрической формы (пирит, галит). вытянутые в одном направлении (призматические, игольчатые — кварц, асбест) и в двух направлениях (плоские, чешуйчатые, листовые — слюды, графит). По оптическим характеристикам (прозрачность, блеск) минералы отличаются большим разнообразием. Все минералы по цвету можно разделить на светлые (к которым относятся бесцвет­ные), белые, желтые (кварц, полевые шпаты и др.) и темные, мало­прозрачные, характерные темным, коричнево-бурым цветом (рого­вая обманка).

Твердость минералов (степень сопротивления материала внеш­нему механическому воздействию) определяется по 10-балльной шкале Moor а, где за основу принята твердость 10 эталонных мине­ралов.

Спайность обусловлена внутренним строением минерала и пред ставляет его способность раскалываться по строго определенным плоскостям с образованием гладких поверхностей.

Современная классификация минералов основана на химическим составе и кристаллической структуре вещества. Общая классифи­кация неорганических минералов по СД.Четвертухину насчитывает 10 классов. Некоторые из них представляют следующие классы

минералов.

Силикаты -— основная часть магматических и метаморфических

пород, среди которых выделяются полевые шпаты, слюды и др. Класс силикатов объединяет минералы, структурной основой кото­рых является комбинация кремниекислородных тетраэдров SiO_> с различными элементами (А1, Si, Fe, Ca. Mg и т.д.). Сульфаты — обладают малой плотностью и незначительной твердостью. К ним относятся ангидрид CaS0₄, гипс CaS0₄-2H₂0 и др. Оксиды — кварц SiO?, обладающий высокой твердостью, устойчивостью против воздействия воды и атмосферных агентов. Карбонаты представ­лены кальцитом СаСОз, магнезитом MgC0₃ и др.

Минералогический состав имеет большое значение при опреде­лении инженерно-геологических свойств горных пород. Например, породы, содержащие слюду, обладают большой сжимаемостью, а присутствие пирита снижает прочностные свойства пород и т.д.

11. Структура, химический состав и свойства минералов.

Минералы обладают кристаллической структурой или бывают аморфными. Большинство минералов имеет кристаллическое строение, в котором атомы расположены в строго опредлённом порядке, создавая пространственную решётку. Благодаря этому многие минералы внешне имеют вид правильных многогранников (кристаллов). Примером могут служить кварц, галит, каолинит и др.

Со строением и конфигурацией пространственной решётки связаны свойства кристаллических тел. Прежде всего минералы обладают однородностью строения, состава и свойств, так как в каждой своей части, вплоть до элементарной ячейки, они имеют одинаковое кристаллическое строение и химический состав. Свойства минералов могут быть одинаковыми по всем направлениям (изотропные свойства) или разными по различным направлениям (анизотропные свойства). Аморфные минералы имеют пастообразную массу, по своим свойствам изотропны и для них характерен рваный излом и отсутствие каких-либо граней, рёбер, углов.

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

Многие минералы экзогенного происхождения содержат воду. Молекулярная вода не участвует в строении пространственной решетки и её удаление лишь обезвоживает минерал. Например, после нагревания гипса CaSO4·2H2O остаётся обезвоженный CaSO4, называемый ангидритом. Химически связанная вода в виде ионов ОН входит в пространственную решётку, например глинистых минералов, и её удаление приводит к разрушению минерала.

Физические свойства. Каждый минерал имеет определённые физические свойства. Главнейшими из них являются: твёрдость, плотность, пористость, прочность, водопоглощение, морозостойкость, истираемость и др., определяющие долговечность материала изделия.

12. Общие сведения о классификациях минералов.

Минералы формируются в результате геохимических процессов из элементов Периодической системы (1871) Д.И.Менделеева. Основной минералообразующий элемент – кислород. С его содержанием (О₂) насчитывается 1364 минерала. На втором месте кремний Si – 430 минералов. Далее в шеренге минералообразующих элементов оказались алюминий Al, железо Fe, кальций Ca, калий K, натрий Na и магний Mg. Именно эти 8 элементов главенствуют в минеральном царстве.

Каждый минерал имеет определённый химический состав, структуру и свои физические свойства (прилож. Б). Иногда в земной коре минералы встречаются в виде самостоятельных скоплений, являя ценные месторождения полезных ископаемых, но чаще входят в состав горных пород. Минералы определяют физико-механические свойства горных пород, поэтому с этой точки зрения представляют наибольший интерес для инженер-строителей.

К настоящему времени в земной коре обнаружено и диагностировано около 2200 минералов. Большинство из них встречаются редко и лишь немногим более 100 минералов встречаются часто и в достаточно больших количествах, входят в состав тех или иных горных пород. Такие минералы называют породообразующими.

Помимо природных минералов в промышленных целях создана большая группа искусственных минералов. Часть из них повторяет природные образования, другие вновь созданы, с целенаправленными свойствами и характеристиками, что достигается подбором компонентов сырья и последующей его переработкой. Примером искусственных минералов являются минеральные вяжущие вещества.

13. Кристаллохимическая классификация минералов.

Силикаты – сложные соединения, в состав которых входят Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, O, H и др. элементы, образующие кристаллические решётки с основным элементом в виде кремнийкислородного тетраэдра SiO . Чрезвычайно широко распространены: полевые шпаты, слюда, глины, асбест (хризотил), тальк, гранит, гнейс, базальт, изумруд, топаз, аквамарин и др. Силикаты подразделяются на 10 характерных групп, в числе которых группа амфиболов, включающая хризотил-асбест, расщепляющийся на волокна диаметром 0,0001 мм. Эти волокна канцерогенны и небезопасны в производстве, применении и эксплуатации асбестовых материалов и изделий. Требуются особые меры защиты в производстве, эксплуатации и ликвидации асбоцементных материалов и изделий.

Карбонаты – соли угольной кислоты. Распространённость очень широкая преимущественно в осадочных скальных породах: кальцит, магнезит, доломит, малахит. Широко используются в строительстве как естественные строительные материалы, добываемые в карьерах⁴ и перерабатываемые в щебень, каменную крошку, дроблёный песок и минеральный порошок. Не менее широко карбонаты применяются в заводском производстве искусственных строительных материалов: гидравлические вяжущие вещества (цементы разных типов), наполнители, сухие строительные смеси⁵. Относятся к карстующимся труднорастворимым породам (q_sr = 0,07 г/л), что должно учитываться при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений на закарстованных территориях.

III. Оксиды формируются в основном в экзогенном процессе минералообразования. Распространены повсеместно. Включают кварц, корунд, гематит, шпинель. Используются в металлургии, в стекольной и фарфоровой промышленности, а также в оптике, для ювелирных и художественных изделий. Для изготовления пьезоэлектрических датчиков⁶, абразивных изделий (точильные круги, наждаки и пр.).

IV. Гидроксиды – соединения, содержащие в составе кристаллов молекулы воды, либо гидроксильные группы. Осадочные породы морских водоёмов: опал, лимонит, гётит, гидрогётит. Имеют локальное распространение и используются в составе трепела, опоки, наполнителей, а также для производства краски – железный охры.

V. Сульфиды – природные сернистые соединения металлов и некоторых полуметаллов. Обнаружены в магме, в зоне вторичного обогащения, в осадочных породах, а также в метеоритах и образцах, доставленных с Луны. В химическом отношении рассматриваются как соли сероводорода⁷, составляющие основу руд цветных и редких металлов в соответствующих месторождениях. Наиболее известны руды металлов: пирит, халькопирит, сфалерит, киноварь, галенит и др. для производства серной кислоты, меди, цинка, ртути, свинца.

В поверхностных отложениях земной коры сульфиды и их аналоги с элементами только I и II групп таблицы Д.И. Менделеева (Li, K, Na, Ba) являются растворимыми, а с элементами III … VIII групп (As, Mo, Bi, Fe) - нерастворимыми. Все эти руды в таких отложениях отличаются неустойчивостью, легко разрушаются и окисляются с переходом в легкорастворимые сульфаты. Неудивительно, что территории, включающие месторождения сульфидов, предрасположены к карстопроявлениям сульфидного типа, что наблюдается на юго-восточной окраине Башкортостана⁸.

VI. Сульфаты – соли серной кислоты. Распространённость довольно частая. Относятся к типичным минералам осадочных образований: гипс, ангидрит, барит, мирабилит. Являются основным сырьём для получения воздушного вяжущего (строительного и формовочного гипса, а также ангидритового цемента), включающего добавки (медный купорос, известь, доменный шлак) всего 10…20%. Относятся к легкорастворимым карстующимся породам, требующим более повышенное внимание, чем при наличии в толщах земной коры карбонатных пород. Растворимость сульфатов q_sr изменяется в широком диапазоне в зависимости от минерального состава, дисперсности и скважности, составляет q_sr = 20…160 г/л > [10 г/л], что в 30…2300 раз больше, чем растворимость карбонатов.

VII. Галоиды – составная часть осадочных пород, в т.ч. галит, карналлит, сильвин, сильвинит, флюорит. Используется в пищевой промышленности (галит), в химической промышленности (сильвин), в металлургии, оптике, для получения эмалей и цветных стёкол (флюорит).

VIII. Фосфаты – соли метафосфорных кислот, имеющих общую формулу H_nP_nO_3n, где n может принимать значения от 3 до 8. В основном эти кислоты не выделены в свободном состоянии, известны в виде смесей, в водных растворах или в виде соответствующих солей. Распространение ограниченное. Основной представитель – апатит, разрабатываемый для получения удобрений, фосфора (г. Апатит), в т.ч. для спичечной промышленности.

IХ. Вольфраматы – соли вольфрамовой кислоты. Распространённость малая: вольфрамит, шеелит. Вольфрам отличается очень высокой плотностью 19,3 г/см³, тугоплавкостью (3400°С), твёрдостью, износоустойчивостью. Незаменимы в электротехнике, в режущих и буровых инструментах. Оба минерала добываются как руда.

Х. Самородные элементы такие, которые в земной коре находятся в свободном чистом состоянии, т.е. не в композиции с другими элементами, «радикалами», водой. Генезис – магматический, гипергенный, метаморфический. Включают металлы (платина, золото, серебро, медь) и металлоиды (алмаз, графит, сера). Одними из первых обнаружены человеком, в т.ч. золото 5000 лет назад.