Минералы, их свойства, состав и классификация
Верхние слои земной коры принято называть грунтами. С инженерно-строительной точки зрения грунты рассматриваются как основания для различных сооружений, а в случаях их пригодности и как строительные материалы для различных видов строительства, в том числе и для балластного слоя железнодорожного пути.
Минералы, их свойства, состав и классификация
Лет, что и изохрон на общей породе. Это же рассуждение можно провести по шкале образца и больше не в масштабе массива. Что касается любой геохронологической системы, основанной на использовании радиогенных изотопов, то использование диаграммы изохронного типа может быть сделано только в том случае, если коэнтематический характер сущностей четко определен. С другой стороны, получение действительного изохрона на серии слабо ограниченных образцов может дать возможность установить их совместную генитальность.
Грунты состоят из различных минералов, подробное описание которых для строителей железных дорог приведено в труде проф. Б. М. Гуменского.
Соединения одного или нескольких твердых минералов называются горными породами. Грунты представляют собой сохранившиеся горные породы или продукты их разрушения.
Твердые минералы в большинстве случаев являются кристаллическими веществами, особенностью которых я&зяется анизотропность, т. е. неодинаковые физические свойства по различным направлениям.
Пример знакомства с магматическими породами. Ошибка на наклоне регрессии зависит от диапазона изменения используемых значений. Эти отклонения должны приниматься во внимание при выборе радиогенной системы, используемой для получения датировки. Действительно, элементы не имеют одинаковой подвижности, минералы не все одинаково реагируют на изменения условий окружающей среды. В случае нарушенной системы необходимо будет рассмотреть критический размер, для которого система может считаться открытой или закрытой. Как и в предыдущем случае, меньший объем легче гомогенизируется, чем большой объем. Аналогично при более высоких температурах диффузия также позволяет лучше гомогенизировать при более низких температурах. Для больших объемов гомогенизация требует присутствия силикатной или водной жидкости. Мы увидим в случае острова Лос, что 5% -ная ошибка также позволяет получить хорошую регрессию по данным.
Горные породы подразделяются по происхождению и по количеству составляющих их минералов 121.
По происхождению, т. е. по начальной стадии их образования, горные породы подразделяются на три группы:
1. Магматические, или изверженные, породы, образовавшиеся в результате внедрения расплавленной магмы из глубоких областей земли в верхние слои ее земной коры или же ее излияния на поверхность при извержении вулканов.
Действительно, во время метаморфического эпизода скала изменится с минералогической точки зрения, некоторые элементы снова будут выпущены, а новый парагенезис будет сбалансирован с изотопической точки зрения. Степень метаморфизма, необходимая для воздействия на эти породы, будет зависеть от минералогии, которая их составляет, эта степень метаморфизма будет характеризоваться минеральными видами минеральными видами с помощью «закрывающей» температуры, характерной для каждого вида.
Релаксация пород на изохроне нулевого склона. Минералы перебалансируются на изохроне нулевого склона. Система также может быть частично открыта во время метаморфического эпизода. Если рассеяние элементов не превышает нескольких миллиметров на расстоянии, изотопическую систему можно считать замкнутой в масштабе образца, тогда как в миллиметровом масштабе различия в минеральных видах будут ребалансироваться локально.
2. Осадочные породы, образовавшиеся в результате выветривания, переноса и отложения продуктов разрушения горных пород в водных бассейнах или на поверхности земли.
3. Измененные, или метаморфические, породы, образовавшиеся под влиянием высокой температуры, огромного давления, паров воды и газов магмы.
Горные породы по количеству составляющих их минералов подразделяются на породы простые, состоящие из одного минерала, и сложные, состоящие нз нескольких минералов.
Ребалансировка минералов на изохроне нулевого склона, вращающемся вокруг положения полного анализа пород. Тем не менее, полные камни, которые не подверглись масштабному нарушению во время метаморфического эпизода, останутся в соответствии с изохроном, возраст которого всегда будет соответствовать магматическому возрасту.
Эти изотопные свойства гомогенизации в минеральном масштабе во время метаморфического эпизода также могут быть использованы на сегодняшний день метаморфическими породами, которые больше не имеют идентифицируемых протолитов. Гнейсы, мигматиты, мицелисты или гранулиты или эклогиты могут быть датированы изохронными минералами.
Минералы обладают различными физическими свойствами, которые позволяют отличать их один от другого.
К физическим свойствам минералов относятся: цвет, прозрачность, блеск, спайность и твердость.
По цвету все минералы условно делят на темные, к которым относят минералы темно-серого, темно-зеленого, черного и т. п. цветов, и светлые, к которым относят минералы светло-серого, розового, красноватого н т. п. цветов.
Тем не менее, если метаморфизм эпизода не является достаточно последовательным или продолжительным, изотопическая гомогенизация в минеральном или массивном масштабе может быть только частичной. Составляющие минералы скалы или все породы в масштабах массива могут представлять выравнивания в изохронной диаграмме, которая не соответствует истинному геологическому возрасту. Речь идет не о магматическом возрасте, не о метаморфическом возрасте, а о промежуточном псевдоуниверситете между этими двумя. Этот «возраст», даже если он представляет собой хорошее выравнивание образцов, соответствует «возрасту микширования» и поэтому не имеет юридической силы.
Прозрачность - свойство пропускать сквозь себя свет. По прозрачности все минералы делятся на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.
Блеск - отражение света минералом. У минералов различают следующие виды блеска: алмазный - сильно искрящийся, стеклянный, подобный блеску поверхности стекла; металлический - похожий на блеск поверхности свежего излома металла; металловидный - то же, что и металлический, но как у потускневшего металла; жирный - похожий на блеск поверхности, смазанной жиром; восковой - похожий на бтеск поверхности, смазанной воском; шелковистый - мерцающий; матовый - у минералов, не имеющих блеска.
Спайность - способность минералов при ударе раскалываться по строго определенным направлениям. По спайности минералы разделяются на четыре группы:
А) минералы с весьма совершенной спайностью, при которой они расщепляются на тонкие листочки;
Б) минералы с совершенной спайностью, при которой после удара молотком у них образуются выколы по спайности;
В) минералы с несовершенной спайностью, при которой спайность обнаруживается с трудом на обломках минералов;
Г) минералы, у которых спайность отсутствует и раскол происходит по различиим направлениям и плоскостям.
В местах изломов образуются неровные и искривленные поверхности и трещины, не приуроченные к определенным направлениям спайности. При этом различают следующие пять видов изломов:
раковистый , при котором поверхность излома похожа на внутренние поверхности раковин;
занозистый , когда на поверхности излома имеются занозы, ориентированные в одном направлении;
землистый , когда поверхность излома шероховатая и крошится на мелкие землистые частицы;
Для сравнения минералов по твердости пользуются специальной шкалой Мооса нз десяти минералов, в которой твердость минералов возрастает с увеличением балла твердости. Так, например, у гипса балл по твердости 2, а у полевого шпата и кварца он равен 6-7. Самый наибольший балл у алмаза, равный 10.
Физические свойства минералов - цвет, прозрачность и блеск - при назначении горных пород для балластных материалов не имеют решающего значения и практически не учитываются, за исключением тех случаев, когда требуется установить наличие в горной породе минералов, вредных для балластного слоя, как, например, пирита, опала и др.
При определении пригодности горных пород для применения в качестве балластных материалов спайность у минералов специально не определяется, а делается это в исключительных случаях для суждения об образовании лещадок в балластных материалах при разработке горных пород.
Твердость является основным показателем при решении вопросов о пригодности той или иной горной породы для использования в качестве балластного материала. Однако твердость в таких случаях определяют не по шкале Мооса, а испытанием образцов горной породы на специальных приборах.
Для нормальной работы электрифицированных участков железных дорог и оборудованных автоблокировкой весьма важно обеспечить установленные нормы изоляции рельсовых цепей. Поэтому во всех сомнительных случаях необходима проверка магнитных свойств горных пород, предназначаемых для использования в качестве балластных материалов.
По химическому составу минералы, содержащиеся в горных породах, подразделяются на пять основных классов:
1) самородные элементы, состоящие из одного какого-нибудь химического элемента (алмаз, золото, сера и т. д.);
2) сернистые соединения, представляющие собой соединения металлов с серой;
3) окислы кремния и металлов;
4) соли кислородных кислот, объединяющие в себе ряд групп минералов: соли угольной кислоты - карбонаты; соли серной кислоты - сульфаты; соли фосфорной кислоты -фосфаты; соли кремневых кислот - силикаты и соли кремнеглиноземных кислот - алюмосиликаты;
5) галоидные соединения, к которым относится галит (каменная соль).
Для материалов балластного слоя используются только некоторые минералы из 3-го и 4-го классов.
Из окислов кремния главным представителем является минерал кварц. Кварц встречается в виде полупрозрачных или непрозрачных зерен. Цвет его различный в зависимости от примесей - от светлого до темного. Кварц является минералом, стойким против выветривания. Твердость его равна 7. Кварц является составной частью многих горных пород, используемых для балластные материалов.
К скрытокрнсталлическим разностям кварца относятся кремни, представляющие собой натечные почковидные формы и желваки. Их составляющей является опал, и они в большинстве случаев загрязнены примесыо глины. Опал заполняет при натеках трещины и пустоты различных горных пород и затвердевает в виде плотных масс различной формы. Опал слагает целые пласты в осадочных горных породах в виде плотных или пористых масс различных цветов, называемых опоками, трепелами и др.
Опоки легко поддаются разрушению и дают много мелких частиц, загрязняющих балластный слой. Поэтому примесь их в балластных материалах даже в небольшом количестве является нежелательной.
Из карбонатов наиболее распространены кальцит, или известковый шпат, и доломит. Кальцит является составной частью осадочных пород - известняков.
К силикатам относится оливин (перидот), авгит (пироксен), роговая обманка и серпентин.
Оливин имеет оливково-зеленый цвет. Иногда он встречается желтого и бурого цвета, спайность у оливина несовершенная, твердость около 7.
Авгит имеет различные цвета: черный, зеленовато- и буроваточерный, желто-зеленый и бурый. Спайность у авгита совершенная, твердость 5-6.
Роговая обманка окрашена в зеленый или бурый цвет разных оттенков от темного до черного. Твердость роговой обманки около G, спайность совершенная.
Роговая обманка, составляющая изверженную породу, называется горн бленд нтом, а метаморфическую - амфиболитом.
Порода, состоящая из серпентина, называется змеевиком, или серпентинитом. К группе серпентина относятся эластичные волокнистые разности минерала, называемые асбестом и наблюдающиеся в виде прожилок в породе.
К алюмосиликатам относятся калиевые и извсстково-натр петые полевые шпаты. Главный представитель калиевых полевых шпатов - ортоклаз - является составной частью многих изверженных пород (гранитов, сиенитов), а также метаморфических пород (гнейсов).
Известково-натриевые полевые шпаты называются плагиоклазами, которые представляют собой смеси в различных соотношениях альбита и анортита.
В зависимости от соотношения альбита и анортита различают следующие плагиоклазы: кислые с преобладанием альбита, средние с примерно одинаковым содержанием альбита и анортита и основные с преобладанием анортита.
К алюмосиликатам относятся также фельдшпат иды, которые по химическому составу сходны с полевыми шпатами, но содержат меньше кремнекислоты. У этих минералов ортоклазу соответствует лейцит, а альбиту - нефелин. Лейцит - это бесцветный минерал, твердость которого 5-6, а спайность отсутствует. Нефелин - минерал серонато-белого или серого цвета с различными оттенками. Твердость его 5-6, спайность несовершенная.
По данным В. И. Вернадского, преобладающими элементами земной оболочки и литосферы-земной коры являются девять элементов 131. Распространенность этих элементов весьма неодинакова; около трех четвертей составляют в сумме кислород и кремний, около 12% приходится в сумме на алюминий и железо, около 10% на кальций, натрий, калий и магний и, наконец, 1 % по весу составляет водород.
Это указывает на то, что в составе земной коры преобладающее значение имеют соли кислородных кислот и окислы кремния.
ровный - при наличии ровной поверхности излома;
зернистый - при зернистой поверхности излома.
Твердая оболочка Земли - земная кора - составляет лишь 1,5% от общего объема земного шара. Но, несмотря на это, именно земная кора, а точнее ее верхний слой, представляет для нас наибольший интерес, так как он является источником минерального сырья.
Минералы
- это относительно однородные природные тела, имеющие определенные химический состав и физические свойства. Название «минерал» происходит от латинского слова «минера», что в буквальном переводе означает - руда, рудный. Наука, изучающая состав, структуру и свойства минералов, их происхождение и условия залегания, называется минералогией.
Минералы образуются
в результате физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Как и вся окружающая нас природа, они состоят из химических элементов. Образно говоря, минерал - это своего рода здание из кирпичиков - химических элементов, построенное по определенным законам природы. И подобно тому, как из примерно одинакового количества кирпичей человеком возведено на Земле множество различных зданий, из сравнительно небольшого числа химических элементов природой создано в земной коре более 3 тыс. разнообразных минералов.
Всего с учетом многочисленных разновидностей насчитывается более 7 тыс. их наименований, которые даются каждому минералу по какому-либо признаку.
В земной коре минералы чаще встречаются не самостоятельно, а в составе горных пород. Они во многом определяют физико-механические свойства горных пород и с этой точки зрения представляют наибольший интерес для технологии обработки камня.
Большинство минералов встречается в природе в твердом состоянии. Твердые минералы могут быть кристаллическими или аморфными, различаясь внешне геометрической формой - правильной у кристаллических и неопределенной у аморфных.
Форма минералов зависит от расположения в них атомов. В кристаллических минералах атомы располагаются в строго определенном порядке, образуя пространственную решетку, благодаря которой многие минералы (например, кристалл кварца) имеют вид правильных многогранников. Кристаллические минералы анизотропны, т. е. физические свойства их различны по разным направлениям. В аморфных минералах (обычно они имеют форму натеков) атомы расположены беспорядочно. Такие минералы изотропны, т. е. физические свойства их одинаковы по всем направлениям.
Классификация минералов
В соответствии с общепривятой в настоящее время химической классификацией все минералы могут быть разделены на девять классов:
I. Силикаты - соли кремневых кислот, среди которых выделяют подгруппы минералов, имеющих некоторую общность состава и строения: полевые шпаты, разделяющиеся по химическому составу на плагиоклазы и ортоклазы, пироксены, амфиболы, слюды, оливин, тальк, хлориты и глинистые минералы. Это самый многочисленный класс, насчитывающий до 800 минералов.
II. Карбонаты - соли угольной кислоты, включающие до 80 минералов и в их числе наиболее распространенные кальцит, магнезит н доломит.
III. Окислы и гидроокислы - объединяют около 200 минералов, среди которых наиболее распространены кварц, опал, лимонит, гаматит.
IV. Сульфиды - соединения элементов с серой, насчитывающие до 200 минералов. Типичный представитель - пирит.
V. Сульфаты - соли серной кислоты, включающие около 260 минералов,
среди которых наибольшее распространение получили гипс и ангидрит.
VI. Галоиды - соли галоидных кислот, насчитывающие около 100 мине-
ралов. Типичные представители галоидов - галит (поваренная соль) и
флюорит.
Горные породы. Структура и текстура горных пород.
Горные породы. Структуры и текстуры пород.
Горные породы. Структуры и текстуры пород. - раздел Геология, Предмет и методы геологии. Принцип актуализма: униформизм и актуалистический подход. Предмет и методы геологии. Специфика геологии. Разделы современной геологии. Специфика геологии: Структура – Способы Расположения В Пространстве Зерен Ми...
Структура – способы расположения в пространстве зерен минералов в горной породе. Характеристика объемного строения ГП, обусловленная формой, размером и способом соединения минеральных индивидов. Зависит от условий образования ГП и является их главной характеристикой. Различаются по степени кристалличности породы, абсолютным и относительным размерам кристаллов.
Текстура - взаимное расположение минеральных зерен и их агрегатов в пространстве, общий облик породы (рисунок.)
Структура магматических пород:
1) Полнокристаллическая – все в-во породы представлено в виде кристаллов
2) Неполнокристаллическая- часть в-ва породы затвердела в виде вулканического стекла, другая
3) Стекловатая- в-во породы представлено вулканическим стеклом
4) Скрытокристаллическая (афанитовая) – размер зерен менее 0,1мм
5) Мелкокристаллическая (мелкозернистая) – размер крист. 0,1-1 мм
6) Среднекристаллические- 1-5 мм
7) Крупнокристаллические – 5-10 мм
8) Грубо- или гигантокристаллические- более 1 см
9) Равномернокристаллические, равномернозернистые, неравномернозернистые
10) Порфировая- неравномернозернистые струк., в которых кристаллы отдельных минералов выделяются крупными размерами на фоне стекловатой или скрытокристаллической основной массы
11) Порфировидная- крупные кристаллы погружены в основную массу с ясно различимыми зернами меньшего размера
12) Пегматитовая- прорастание КПШ кварцем
Текстура магматических пород:
1) Плотные(компактные)- зерна плотно прилегают друг к другу (вулканические стекла)
2) Пористая- наличие полостей, пор
3) Пузырчатые, пенистые (шлаки, пемза)
4) Миндалекаменная- если пустоты в пористой породе заполнены вторичным минералом (опал, халцедон и т.д.)
5) Массивная –однородная
6) Полосчатая- чередование полос различного цвета или различного минерального состава
7) Флюидальная- следы струй течения магматического материала
8) Пятнистая- пятнистое, неравномерное распределение цветных минералов.
Структура метаморфических ГП:
1) Микрокристаллическая- не различимая вооруженным глазом 2) Катокластическая (Обломочная)- разновеликие угловатые обломки (структура брекчии) 3) Полнокристаллическая (микрокристаллическая – 0,01- 0,1 мм, мелкокристаллические 0,1-1 мм, среднекристаллические 1-5 мм, крупнокристаллические 5-10мм, гигантокристаллические >10мм)
Текстура метаморфических ГП:
1) Полосчатая 2) Массивная 3) Очковая(округлые агрегаты в сланцеватой массе) 4) Плойчатая (мелкие складки) 5) Сланцеватая (порода разделяется на пластинки) 6) Пятнистая
Магматические горные породы
Происхождение и классификация. Магматическими (или изверженными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остывании в недрах Земли или на ее поверхности. Магма (или лава) - это сложный силикатный расплав примерно следующего состава: кислород - 46,7 %, кремний - 27,7 %, алюминий - 8,1 %, железо - 5,1 %, кальций - 3,6 %, магний - 2,1 %, натрий - 2,7 %, калий - 2,6 %, другие элементы обычно не превышают в среднем 1,4 %. Температура магмы различна, но обычно 100 - 1300 °С.
История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно изменялась под воздействием слабо изученных сложнейших взаимосвязанных физических, химических, физико-химических процессов. Процессы эти во многом завершаются при охлаждении или кристаллизации магмы с образованием агрегатов силикатных минералов. В зависимости от условий, в которых происходит охлаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, горные породы делят на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившиеся) (рис. 16).
Эффузивные породы образуются из той же магмы, что и глубинные, поэтому их называют аналогами глубинных пород. Разновидностями этих пород соответственно будут жильные и вулканические. При формировании вулканических пород на поверхности земли магму называют лавой.
Некоторые геологи считают, что в основе зарождения магмы лежит единая первичная магма базальтового состава, дальнейшая же дифференциация ее привела к образованию различных по составу магматических пород.
Осадочные горные породы.