Минералы

Горные породы – главный источник строительных материалов
- сырье для керамики, стекла, теплоизоляционных материалов, вяжущих веществ (гипса, извести, цемента);
- заполнители бетонов и растворов;
- облицовка зданий и сооружений;
- устройство полов и лестниц;
- мощение дорог.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ И МИНЕРАЛЫ
Горной породой называется природное образование, занимающее значительный объем в земной коре, состоящее из одного (моно) или нескольких (поли) минералов.
Минералом называется однородное по химическому составу и строению природное вещество, образовавшееся в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре или в результате деятельности растительных или животных организмов.

Свойства минералов
Минералы (более 3000):
- породообразующие (около 100).
редкие (реже, чем золото).
Классификация минералов:
по форме и строению кристаллов;
по цвету:
по прозрачности;
по блеску;
по твердости;
по спайности;
по излому;
по плотности.

Форма кристаллов
- игольчатые,
- волокнистые (асбест, роговая обманка),
- плоские,
- листовые (слюда),
- чешуйчатые (графит),
- агрегатные скопления (друзы, розы).

Цвет
Бесцветные (горный хрусталь)
Окрашенные (малахит – зеленый, рубин – красный, пирит – золотистый).
Кварц имеет различные цвета: белый, розовый, зеленый, дымчатый (раухтопаз), фиолетовый (аметист), прозрачный (горный хрусталь), желтый (цитрон).

Прозрачность
Прозрачные – горный хрусталь, исландский шпат.
Полупрозрачные –изумруд, флюорит.
Непрозрачные – пирит, графит.

Блеск
С металлическим блеском (пирит)
С неметаллическим блеском:
алмазный,
стеклянный (горный хрусталь, кальцит),
жирный (кварц, тальк),
перламутровый (слюда, полевой шпат),
матовый (халцедон),
шелковистый (асбест).

Твердость
Шкала Мооса

Спайность
Весьма совершенная – (слюда, гипс, графит).
Совершенная – (кальцит, полевой шпат).
Средняя – (роговая обманка, флюорит).
Несовершенная – (апатит).
Весьма несовершенная – (кварц, корунд).

Излом
Ступеньки – кальцит, полевой шпат.
Раковистый – горный хрусталь.
Землистый – каолинит.
Зернистый – магнетит.
Занозистый –роговая обманка.

Плотность
Плотность минералов изменяется
от 1 до 21,5 г/см3.
Плотность основных породообразующих минералов изменяется
от 2,5 до 3,5 г/см3.
Плотность ртути – 13,6 г/см3.
Плотность платины – 21,5 г/см3.

Породообразующие минералы магматических пород
Кварц
Полевые шпаты
- Ортоклаз K2O.Al2O3.6SiO2
- Плагиоклазы
- Альбит Na2O.Al2O3.6SiO2
- Анортит CaO.Al2O3.SiO2
∙ Железо-магнезиальные силикаты:
оливин, пироксены (авгит), амфиболы (роговая обманка).
∙ Слюды:
- Мусковит
- Биотит
- Вермикулит

Кварц
Самый распространенный, прочный и стойкий минерал. Химическая формула – SiO2.
Он обладает высокой прочностью при сжатии – 2000 МПа и высокой при растяжении – 100 МПа, а также высокой твердостью – 7. Плотность – 2,65 г/см3. Температура плавления – 1710 оС.
Кварц химически стоек, атмосферостоек и кислотостоек.
Цвет кварца может быть различным, но чаще всего встречают бесцветный, молочно-белый и серый. Окрашенные разновидности кварца: горный хрусталь (водяно-прозрачный), аметист (фиолетовый), раухтопаз (дымчатый топаз), морион (черный).

Полевые шпаты
Самые распространенные минералы (до 2/3 общей массы породы). Они представляют собой светлые составляющие части породы.
Ортоклаз K2O.Al2O3.6SiO3 (прямораскалывающийся) характеризуется следующими свойствами: твердость – 6-6,5, плотность 2,57 г/см3, плавится при 1170 оС,. Встречается в кислых (гранитах) и средних (сиенитах) магматических породах.
Плагиоклазы «косораскалывающиеся».
- Альбит Na2O.Al2O3.6SiO2 входит в состав кислых пород.
- Анортит CaO.Al2O3.SiO2 входит в состав основных пород (габбро, базальт).
- Полевые шпаты имеют меньшую прочность (120-170 МПа) и стойкость, Выветривание происходит под воздействием воды. Результатом выветривания является каолин.

Железо-магнезиальные силикаты
Минералы темного цвета (от темно-зеленого до черного) имеют твердость 5-6, высокую плотность (3-4 г/см3) и прочность при сжатии (300-400 МПа), повышенную ударную вязкость. Содержатся в значительном количестве в габбро, диабазе.
К ним относятся: оливин, пироксены (авгит), амфиболы (роговая обманка).
К магнезиальным силикатам относятся вторичные минералы, чаще всего замещающие оливин – серпентин, хризотил-асбест.

Слюды
Слюды относятся к алюмосиликатам. Твердость слюд 2-3, для них характерна совершенная спайность в одном направлении, поэтому затрудняют шлифование и полирование.
Для специальных отделочных растворов и штукатурок вводится в целях достижения определенного художественного эффекта.
Мусковит бесцветная калиевая слюда, полупрозрачна, тугоплавка и химически стойка.
Биотит – магнезиально-железистая слюда черного цвета выветривается легче.
Флогопит, гидрослюды.

Породообразующие минералы осадочных пород
Кремнеземистые минералы – опал, халцедон и осадочный кварц
Карбонаты – кальцит, доломит, магнезит
Глинистые минералы – каолинит, гидрослюды, монтмориллонит
Сульфаты – гипс, ангидрит

Кремнеземистые минералы
Опал (SiO2.mH2O) – аморфный минерал с содержанием воды от 2 до 14%, чаще всего бесцветный или молочно-белый, плотностью 1,9-2,5 г/см3, твердостью 5-6, хрупок.
Халцедон (SiO2) – волокнистая или скрытокристаллическая форма кварца. Цвет белый, серый, светло-желтый, бурый, зеленый. Плотность 2,6 г/см3, твердость 6. Халцедон является продуктом кристаллизации опала, а также выпадает непосредственно из растворов, отлагаясь совместно с опалом и кварцем.
Кварц магматического или осадочного происхождения. Осадочный кварц отлагается непосредственно из растворов, а также образуется при перекристаллизации опала и халцедона. Он широко распространен в кремнистых породах, заполняет трещины в песчаниках и известняках.

Карбонаты
Кальцит (CaCO3) – бесцветный или белый, с примесями серый, желтый, розовый или голубоватый. Блеск стеклянный. Плотность 2,7 г/см3, твердость 3. Растворяется в 10%-ной соляной кислоте с бурным вскипанием.
Доломит (CaMg(CO3)2) – бесцветный или белый, часто с желтоватым или буроватым оттенком. Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см3, твердость 3-4.
Применяется в качестве сырья для производства магнезиальных и доломитовых вяжущих веществ, доломитовых огнеупорных материалов, а также в качестве строительного камня, щебня для бетона.
Магнезит (MgCO3) – бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый. Плотность 3 г/см3, твердость 3,5-4,5. Применение магнезита основано на высокой огнеупорности и вяжущих свойствах оксида магния.

Глинистые минералы
Каолинит Al2О3.2SiO2.2H2O – белый, иногда с буроватым или зеленоватым оттенком. Плотность 2,6 г/см3, твердость 1, на ощупь жирный. Образуется в результате разложения полевых шпатов, слюд в результате выветривания.
Гидрослюды образуются при разложении слюд и полевых шпатов. Используются в строительстве, например, вермикулит, вспучивающийся при нагревании в 20 раз, применяется как пористый заполнитель легкого бетона.
Монтмориллонит образует бентонитовые глины. Отличается высокой поглотительной способностью, набухает в воде.

Сульфаты
Гипс CaSO4.2H2O – белые и бесцветные кристаллы, иногда голубые, желтые, красные. Блеск стеклянный. Плотность 2,3 г/см3, твердость 2. Иногда имеет волокнистое строение и шелковистый блеск. Применяется в производстве гипсовых вяжущих веществ, портландцемента.
Ангидрит CaSO4 – белый, серый, светло-розовый, светло-голубой. Блеск стеклянный. Плотность – 3 г/см3, твердость 3-3,5. Встречается в основном в виде сплошных мелкозернистых агрегатов. Применяется иногда как облицовочный материал для внутренних отделок зданий.