Основы геологии - Классификация минералов и их описание

Основы геологии - Классификация минералов и их описание
http://geologinfo.ru/geologiya/80-osnovy-geologii?showall=&start=8
Классификация минералов и их описание.
Количество известных в настоящее время минералов около 7000. Их можно группировать по разным признакам. В основе принятой в
настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Большое внимание уделяется также генезису (греч.
"генезис" – происхождение). Роль различных минералов в строении горных пород неодинакова: одни встречаются редко и представляют
собой лишь незначительные и необязательные включения; другие слагают основную массу, определяя их свойства; третьи, образующие
локальные скопления или рассеянные в породах, представляют интерес как полезные ископаемые.
Классификация и характеристика основных породообразуюших минералов
1.Силикаты.
2.Карбонаты
3.Окислы.
4.Гидроокислы.
5.Сульфиды.
6.Сульфаты.
7.Галоиды.
8.Фосфаты.
9.Вольфраматы.
10.Самородные элементы.
1. Класс силикатов. Минералы этого класса широко распространены в земной коре (свыше 78%). Они образуются в эндогенных
(внутренних) условиях, т.е. связаны с проявлениями магматизма и с метаморфическими процессами. Лишь немногие возникают в
экзогенных (внешних) условиях. Многие минералы этого класса являются породообразующими магматических и метаморфических
горных пород, реже осадочных.
Одним из наиболее распространенных минералов группы силикатов является роговая обманка (Ca, Na)2(Mg,Fe2+)4(Al,Fe3+) (OH)2[(Si,
Al)4O11]2.
Биотит [K(Mg, Fe)3(OH,F)2[AlSi3O10]. Цвет черный, бурый, иногда зеленоватый; блеск стеклянный, местами перламутровый; твердость
2-3; плотность 3-3,2. Как у всех слюд, упругие листочки, отделяющиеся по спайности. В жилах отдельные кристаллы слюд достигают в
сечении нескольких квадратных метров. Происхождение магматическое, гидротермальное, метаморфическое.
Мусковит [KAl2(OH)2[AlSi3O10] по многим свойствам близок к биотиту, но почти бесцветный со светло-розовым или серым оттенком,
прозрачен в тонких листочках; плотность 2,7-3,1. Используется в электропромышленности, радиотехнике, приборостроении, для
изготовления огнестойких строительных материалов, красок, смазочных материалов и др. Наиболее крупные месторождения РФ в
Карелии, Восточной Сибири.
Тальк [Mg3(OH)2[Si4)O10] образует кристаллические агрегаты, реже отдельные крупные кристаллы и их сростки. Цвет белый, светлозеленый; блеск стеклянный, перламутровый, у плотных мелкозернистых агрегатов матовый; листочки, отделенные по спайности,
гибкие, неупругие; твердость 1, на ощупь жирный; плотность 2,8. Широко используется как огнеупорный материал, при изготовлении
изоляторов, в парфюмерии и пр. Крупные месторождения РФ на Урале, в Восточном Саяне.
Серпентин (змеевик) [Mg6(OH)8[Si4O10] встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей. Тонковолокнистая
разновидность называется хризотил-асбестом. Цвет светло-зеленый, желто-зеленый до черного, часто пятнистый, отдельные волокна
белые; блеск стеклянный, жирный, у хризотил-асбеста шелковистый; твердость 2-4; плотность 2,5-2,7. Хризотил-асбест используется
для изготовления огнестойких и теплоизоляционных материалов (труб, шифера). Месторождения в РФ на Урале, в Саянах и др.
Из глинистых минералов наибольшим распространением пользуется каолинит [Al4(OH)8[Si4O10], образующий землистые агрегаты.
Цвет белый; блеск агрегатов матовый; излом землистый; твердость 1, на ощупь жирный; плотность 2,6; легко поглощает влагу, намокая,
становится пластичным. Употребляется в керамическом производстве, строительном деле, бумажной промышленности и др.
Месторождения в РФ многочисленны: на Урале, Кавказе и в других местах.
Минералы Группы Полевых Шпатов пользуются широким распространением в земной коре, составляя в ней около 50 %. Являются
породообразующими многих магматических и метаморфических горных пород. В трещинах образуют крупные кристаллы. Для всех
полевых шпатов характерна спайность совершенная или средняя в двух направлениях под углом, близким к 90 o.
Наиболее распространен ортоклаз К[А1Si3О8]. Цвет от бесцветного, белого, светло-серого до разных оттенков розового и красножелтого; спайность в двух направлениях под углом 90o (отсюда и название минерала - прямоколющийся).
Минерал того же состава - микроклин. Его голубовато-зеленая разновидность - амазонит - по цвету легко отличается от других
полевых шпатов.
Лабрадор (разновидности: лунный камень, солнечный камень, беломорит)– ценный поделочный и облицовочный камень.
2. Класс карбонатовобъединяет большое число минералов, для которых характерна реакция с соляной кислотой, сопровождающаяся
выделением углекислого газа, что помогает различать карбонаты от близких по многим свойствам минералов. Они часто
светлоокрашенные, со стеклянным блеском; твердостью 3-4,5; спайностью совершенной в трех направлениях. Образование карбонатов
связано с поверхностными химическими и биохимическими, с метаморфическими и гидротермальными процессами.
Кальцит, или известковый шпат Са[СО3],-один из наиболее распространенных в земной коре минералов, участвующих в строении
как осадочных, так и метаморфических пород. Встречается в виде кристаллических и скрытокристаллических агрегатов различной
плотности, в пустотах в виде разнообразных натечных форм, кристаллов и их сростков. Цвет разнообразный - от бесцветного и белого,
изредка до черного; блеск стеклянный, на отдельных участках перламутровый; прозрачный или просвечивающий (бесцветные
прозрачные кристаллы кальцита, обладающие двулучепреломлением, называются исландским шпатом); твердость 3; плотность 2,7;
бурно реагирует ("вскипает") с соляной кислотой. Применение разнообразно: в строительстве, в металлургической и химической
промышленностях, как поделочный камень, исландский шпат - в оптике. Месторождения многочисленны.
Реже встречается сидерит Fе [СО3], слагающий кристаллические и землистые агрегаты, образующий округлые конкреции и оолиты.
Цвет желтовато-белый, буровато-серый; твердость 3,5-4,5; плотность 4. Реагирует только с подогретой соляной кислотой. Является
важной железной рудой. Крупные месторождения РФ на Южном Урале.
3 и 4. Классы окислов и гидроокислов. По количеству входящих в них минералов занимает одно из первых мест: на их долю
приходится около 17% всей массы земной коры, около 12,5% составляют оксиды кремния и 3,9% - оксиды железа. Минералы этого
класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.
Кварц Si02 - широко распространенный в земной коре породообразующий минерал. Встречается в виде зернистых агрегатов, плотных
масс, зерен в породах, в пустотах образует кристаллы и их сростки, имеющие сложную форму. Цвет разнообразный - бесцветный,
белый, серый, встречаются окрашенные разности. Окраска лежит в основе выделения разновидностей кварца ( горный хрусталь бесцветный прозрачный; раухтопаз - серо-дымчатый, бурый; аметист - фиолетовый; морион - черный и др.); просвечивает, реже
прозрачен; блеск на гранях стеклянный, на изломе - жирный; излом раковистый или неровный; спайность весьма несовершенная;
твердость 7; плотность 2,65. Кварц выделяется при кристаллизации магмы, выпадает из горячих растворов и паров, возникает в
процессе метаморфизма. В экзогенных условиях образуется редко. Химически устойчив в любых условиях.
Халцедон SiO2-скрытокристаллический минерал, образующий плотные, часто натечные массы. Цвет различный, часто желто-бурых
тонов. Окрашенные разновидности имеют особые названия: красного или оранжевого цвета – сердолик; с окраской, располагающейся
полосами,- агат и др. Блеск восковой, жирный, матовый; просвечивает обычно только по краю; излом раковистый; твердость 7, Связан
с гидротермальными процессами, сопровождающими вулканическую деятельность, возникает в экзогенных условиях. Кварц и халцедон
используются в стекольной, химической промышленностях, в строительстве, горный хрусталь (пьезокварц) -в оптике и радиотехнике.
Красиво окрашенные разновидности применяются в ювелирном деле. Месторождения многочисленны.
Опал SiO2.nH2O - аморфный минерал. Содержание воды колеблется обычно в пределах от 1 до 5%, редко увеличиваясь до 34%.
Образует плотные, часто натечные массы, слагает некоторые осадочные породы органогенного происхождения. Бесцветный, белый,
серый, примесями бывает окрашен в различные цвета; просвечивает; блеск стеклянный, жирный; излом раковистый или неровный;
твердость 5,5-6; плотность 1,9-2,3. Образуется при выветривании силикатов, в результате жизнедеятельности некоторых организмов;
выпадает и из горячих растворов, образуя гейзериты. Используется в ювелирном деле как поделочный камень, в строительстве как
абразивный материал.
В природе широко распространены минералы - оксиды железа.
Гематит,
или
железный
блеск
Fe2О3,
образует
плотные
мелкокристаллические
агрегаты
чешуйчатого
строения,
скрытокристаллические массы (красный железняк), а также желваки (конкреции) радиально-лучистого или скорлуповатого строения..
Цвет от желто-серого, стально-серого и почти черного у кристаллических разностей и до темно-красного у скрытокристаллических;
цвет черты от красно-бурого до вишнево-красного; непрозрачный; блеск от металлического до матового; твердость 5,5-6 (у
скрытокристаллических агрегатов меньше); плотность 5,2.
Магнетит, или магнитный железняк FeО.Fе2О3, или FeFe204, обычно образует плотные кристаллические агрегаты. По свойствам
напоминает кристаллическую разновидность гематита, но отличается от него черным цветом черты и магнитными свойствами.
Образование гематита и магнетита связано главным образом с эндогенными процессами - магматическими, гидротермальными и
метаморфическими. Гематит может возникать и в экзогенных условиях (при выветривании, в морской среде). Месторождения руд,
связанных с этими минералами, широко распространены. В РФ следует отметить Урал, Курскую Магнитную Аномалию.
5. К классу сульфидов принадлежат многочисленные минералы - руды металлов.
Галенит,илисвинцовый блеск PbS,-встречается в виде кристаллических агрегатов, реже - отдельных кристаллов и их сростков. Цвет
свинцово-серый; черта серовато-черная, блестящая; блеск металлический; непрозрачный; спайность совершенная твердость 2,5;
плотность 7,5.
Сфалерит,илицинковая обманка ZnS, -встречается в виде кристаллических агрегатов. Цвет бурый, редко бесцветный, примесями
железа бывает окрашен в черный; черта желтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; просвечивает; спайность совершенная,
твердость 3,5-4; плотность около 4.
Месторождения галенита и сфалерита, руд свинца и цинка в РФ многочисленны, например, на Северном Кавказе, Забайкалье.
Происхождение минералов класса сульфидов связано главным образом с горячими водными растворами (гидротермами). Они часто
встречаются в кварцевых жилах вместе со многими минералами класса самородных элементов.
Пиритили серный колчедан FeS2 хорошо ограненные кристаллы латунно – желтого цвета с металлическим блеском, черта черная,
спайность несовершенная, твердость – 6-6.5, удельный вес – 4.9 – 5.2. Пирит в зоне выветривания легко разрушается, поэтому его
примесь значительно снижает качество стройматериалов.
6. Класс сульфатов. Известно около 260 минералов группы сульфатов. Происхождение связано с водными растворами; светлые, малая
твердость, иногда в кристаллической решетке присутствует вода.
Гипс CaSO4*2H2O – водосодержащий сульфат. Цвет белый, светлые тона. Блеск стеклянный, иногда матовый, спайность совершенная,
твердость 1.5 – 2. Заметно растворим в воде. Широко используется в строительстве.
Ангидрит CaSO4 – безводная разновидность. Цвет белый, серый, голубоватый. Блеск – стеклянный. Спайность совершенная. Удельный
вес 2.8 – 3. Твердость 3 – 3.5. применяется как поделочный камень, добавка к портландцементу.
7. Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, хлористо-,
йодистоводородных кислот. Наиболее распространенными минералами этого класса являются хлориды, образующиеся главным
образом при испарении вод поверхностных бассейнов. Известны выделения хлоридов и из вулканических газов.
Галит NaCI - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Чистый галит бесцветный или белый,
чаще окрашен в различные светлые цвета; блеск стеклянный; прозрачный или просвечивает; спайность совершенная, твердость 2;
плотность около 2. Гигроскопичен, соленый на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора,
натрия и их производных. Основные месторождения СССР находятся на Украине, на Урале, в Донбассе и во многих других местах.
Сильвин КСl - близок по происхождению и по физическим свойствам к галиту, с которым часто образует единые агрегаты.
Отличительный признак - горько-соленый вкус. Применяется в основном как сырье для калийных удобрений, в химической
промышленности.
Фториды связаны преимущественно с гидротермальными, а также с магматическими и пневматолитовыми процессами (греч. "пневма"
- дух, газ). В экзогенных условиях образуются редко. К ним относится флюорит, или плавиковый шпат - CaF2, встречающийся в виде
зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет разнообразный, часто меняющийся в одном
кристалле от бесцветного к желтому, зеленому, голубому, фиолетовому; блеск стеклянный; спайность совершенная; твердость 4;
плотность 3,18. Используется в металлургической, химической, керамической промышленности, прозрачные разновидности- в оптике.
Основные месторождения СССР в Забайкалье и в Средней Азии.
8. Класс фосфатов. Наиболее распространенным минералом является апатит и фосфорит Са5[РO4]3 (F,ОН,Cl). Встречаются в виде
кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов. Цвет бесцветный, чаще бледно-зеленый; блеск стеклянный, излом неровный;
спайность несовершенная; твердость 5; плотность 3,2. Происхождение магматическое. Широко используется для производства
удобрения и в химической промышленности. Крупные месторождения СССР в Хибинах, в Прибайкалье.
9. Вольфраматы – WO4 используется как тугоплавкий металл.
10. Классы самородных элементов. Минералы этого класса не относятся к породообразующим, но многие из них являются ценными
полезными ископаемыми.
Из наиболее распространенных минералов этого класса можно назвать серу S, возникающую в процессе возгонки паров при
вулканических извержениях, а также в поверхностных условиях при химических изменениях минералов классов сульфидов и сульфатов
и биогенным путем. Используется в химической промышленности для получения серной кислоты, в сельском хозяйстве и в ряде других
отраслей.
Графит С связан преимущественно с процессами метаморфизма. Широко применяется в металлургии, для производства электродов и
др. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина и др.
11. Органические соединения. Минералы органического соединения (углеводородные соединения). По происхождению связаны с
накоплением остатков растительных организмов и последующих их изменением (каменный уголь), либо кристаллизации
высокомолекулярных углеводородов при охлаждении нефти (асфальт, озокерит). Общее название каустобиолиты.
Горные породы
Горные породы представляют собой минеральные агрегаты. Каждой породе характерно большее или меньшее химико-минеральное
постоянство. Горные породы могут состоять почти из одного минерала (кварцит)- это мономинеральная порода. Однако в природе
распространены полиминеральные породы, состоящие из нескольких минералов; например, гранит состоит из полевого шпата,
кварца, слюды. В отличие от минералов, горные породы не имеют химической формулы, а делятся по количеству химических
соединений. Например: базальт в своем составе содержит набор химических соединений: SiО 2 -49-52%, А12ОЗ-10-14%, Fe2O3-4-14%,
СаО-8-10% и т.д.
Горные породы делятся на: магматические, метаморфические, осадочные. 95% Земной коры состоит из магматических и
метаморфических, пород; наиболее распространены на поверхности - осадочные породы (имеющиеся 5% осадочных пород покрывают
75% суши).
Происхождение и классификация магматических горных пород
Известно около 600 видов магматических горных пород. Они образуются в результате застывания расплавленной магмы. Магма - это
сложный силикатный расплав, насыщенный различными газообразными веществами и парами воды.
Прорываясь по трещинам земной коры, магма застывает в ее недрах, образуя глубинные (интрузивные) горные породы; если магма
достигает поверхности земли, разливаясь потоками лавы, они называются излившимися (эффузивными), являются аналогами
глубинных пород. При глубинном застывании магмы образуются полнокристаллические породы; плотные, массивные типа гранита,
габбро, залегающие крупными массивами. Излившиеся магматические породы образуют лавовые потоки на поверхности. Это
происходит при быстрой отдаче тепла и газовых компонентов; при низком давлении и температуре. В этих условиях образуются
породы с большим количеством аморфного стекла, большой пористостью. Например: пемза, базальт.
Деление пород происходит не только на глубинные и излившиеся (интрузивные и эффузивные), но и по содержанию кварца (SiО2), а
также по структуре, текстуре.
Магматические горные породы образуют тела разнообразной формы и размеров, состав и строение которых зависят от условий ее
застывания. В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается содержание оксида
кремния, по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности: ультраосновные породы, содержащие
менее 40% кремнезема (SiO2), основные - 40-52, средние-52-65 и кислые - более 65%-75%.
Примечание: С уменьшением содержания Si в глубинных породах происходят изменения:
увеличивается удельный вес;
понижается температура плавления;
породы лучше поддаются полировке, но меньше блестят, окраска меняется от светлой до темной (т.е. с уменьшением содержания Si,
увеличивается количество пироксенов).
Выветривание может быть очень значительным, обращая гранит в «гнилой камень», т.е. меняется структура и текстура породы.
Структура - это особенности внутреннего строения породы, обусловленные размерами, формой и количественным соотношением её
составных частей-минералов.
По степени кристаллизации породы делят на:
1.зернистые (полнокристаллические),
2.полукристаллические (совместно кристаллы и аморфное стекло),
3.стекловатые (излившиеся).
По величине кристаллов:
1.крупнозернистые > 5 мм;
2.среднезернистые 1 -5 мм;
3.мелкозернистые <1мм.
Примечание: Для излившихся пород характерна порфировидная структура.
Текстура (сложение) характеризует пространственное расположение частей породы в её объеме.
Текстура бывает:
1. массивная - равномерное плотное расположение зерен минералов,
2. полосчатая - чередования в породе участков различного минерального состава или различной структуры,
3. шлаковая текстура - порода содержит видимые глазом пустоты.
Отдельности магматических пород
Остывание магмы влечет за собой уменьшение объема и появлением в породах мельчайших трещин. Этими трещинами масса породы
разделяется на отдельности различной формы. Например: столбчатая отдельность (базальт), глыбовая (гранит), шаровая (диабаз) и т.д.
Строительные свойства невыветрелых магматических горных пород высокие. Наибольшей прочностью обладают мелкозернистые и
равномернозернистые структуры. Менее прочны крупнозернистые, порфировые и стекловатые породы массивной текстуры. Полосчатое
строение облегчает разработку, но снижает качество породы. Отдельность магматических пород имеет значение при разработке, от
этого зависит способ разработки и буро - взрывные работы (БВР). Трещиноватость сокращает вид, качество, количество получаемой
каменной продукции.
Магматические породы являются наиболее надежным основанием сооружений. На оценку их надежности влияет степень выветрелости,
наличие трещиноватости, формы залегания, структурно- текстурные особенности и другие.
Магматические породы широко распространены на Кавказе, Урале, Карелии, Сибири, Памир, Украина.
Кислые породы
Граниты- полнокристаллические зернистые, глубинные породы. Окраска или цвет: от светло - серой до мясо - красной, реже
зеленоватой. Химический состав: калиевые полевые шпаты (40-60%); кварц-20-40%; цветные минералы - до 10% (слюда, роговая
обманка; авгит). Бывают мелко-, средне-, крупнозернистые граниты. Текстура массивная, однородная. Объемный вес-2600-2700 кг/м 3.
Мелко- и среднезернистые граниты обладают большей прочность при сжатии (1600-2500 кГ/см 2) и устойчивостью к выветриванию.
Наиболее устойчивы породы без пирита и малым количеством биотита.
Использование: для облицовки, кладки фундаментов, волнорезов, ступеней, бордюров, приготовления щебня и т.д.
Переходная стадия - гранодиорит.
Кварцевые порфиры и липариты аналогичны граниту, но излившиеся. Темных минералов меньше. Цвет - светлый. Структура
порфировая, стекловатая масса с вкраплениями полевого шпата, кварца, биотита. Липариты могут быть пористыми. Объемный вес
2400-2650 кг/м3; предел прочности 1300-1800 кГ/см2. При выветривании распадается на обломки, в конечном результате превращаемые
в глину.
Вулканические стекла - стекловатые разновидности липаритов и кварцевых порфиров: обсидиан, пемза.
Обсидиан - темное аморфное стекло. Широко используется для изготовления темного стекла и гидравлической добавки.
Пемза- пористая стекловатая масса: удельный вес - меньше 1, цвет - белый, серый, желтоватый и другие. Использование: для
изготовления пемзобетона, теплоизоляторов, заполнитель для легких бетонов, активная добавка к цементам, сухая окраска для
штукатурки.
Средние породы
Диорит: диорит (глубинный), его аналоги - порфир, андезит (излившиеся породы).
Диорит: полнокристаллическая зернистая порода: цвет - от светло-серой до темно-черной, состав: светлые плагиоклазы - до 75%,
роговая обманка; реже авгит, биотит, пирит, кварц – отсутствует . Текстура - массивная; объемный вес - 2800 - 3000 кг/м3, прочность1800-2400 кГ/см2. Порода вязкая, хорошо полируется, применяется для облицовки, поделок. Мелко- и среднезернистые породы
обладают высокой морозостойкостью.
При выветривании диориты приобретают зеленоватый цвет и становятся непригодными для строительства.
Порфир, андезит(излившаяся порода) является аналогом диорита (глубинная). Структура - порфировая, Основная масса стекловатая.
Вкрапления плагиоклазов, биотита, авгита, иногда роговой обманки.
Андезиты: цвет - серый, бурый; столбчатая или плитчатая отдельность; объемный вес - 2700-3100 кг/м3, прочность-1400-2500 кГ/см2.
Сиениты - глубинного происхождения, их излившийся аналог –порфирит. В состав сиенитов в большом количестве входит кислый
полевой шпат - ортоклаз.
Трахиты -полнокристаллические мелко- и среднезернистые глубинные породы. Цвет - розовый, красный, светло-серый. Основной
минерал-ортоклаз, микроклин и плагиоклаз. Кварц отсутствует; в составе до 15% роговой обманки, авгит, редко биотит. Текстура массивная, однородная; объемный вес-2600 -2800 кг/м 3, прочность- 1200-1800 кГ/см2,
Использование: также как и граниты. Из-за отсутствия кварца - порода хорошо полируется.
Порфириты ортоклазовые(бескварцевые). Структура мелкопористая, стекловатая, вкрапленники полевых шпатов. Цвет - белый,
серый, желтоватый. Порода шероховатая на ощупь. Объемный вес - 2200-2600 кг/м3, прочность- 600-700 кГ/см2 , легко выветриваются,
превращаясь в глину. Окраска более темная, чем у порфиров.
Примечание: Порфириты плотнее андезитов
Используются как стеновой и кислотоупорный материал, поделочный камень.
Основные породы
Основные породы– габбро (глубинные), диабаз(древняя излившаяся порода); базальт(молодая излившаяся порода).
Габбро-полнокристаллическая, средне - и крупнокристаллическая порода. Цвет - от темно- серой до черной окраски. Состав: полевой
шпат, лабрадор, авгит, ортоклаз, роговая обманка., оливин (т.e.железосодержащие минералы); текстура – массивная; объемный вес 2900-3100 кг/м3 , прочность - 800 - 3600 кГ/см2 . Порода очень вязкая, плотная, трудно поддается обработке. Ценный декоративный
камень, строительный камень, облицовочный материал, особенно для гидротехнических сооружений.
Примечание: Базальт и диабаз - излившиеся породы, габбро - глубинная порода.
Базальт - цвет - темный до черного; плотный, иногда пористый; структура - скрыто - кристаллическая, объемный вес - 3000-3300 кг/м3,
прочность - 300 - 3500 до 5000 кГ/см2 , большая устойчивость к выветриванию. Используется - как строительный камень,
электроизоляционный, кислотоустойчивый материал, используется в каменно - литейном производстве для получения: облицовочной
плитки, изготовления лестничных маршей и другие изделия с прочностью до 10 000 кГ/см2.
Диабаз - с вторичными минералами - хлоритами (преимущественно эпидот), цвет - зеленые тона, хорошо полируется. Структура - от
мелкозернистой до крупнозернистой. Объемный вес - 2700-2900 кг/м3.
Ультраосновные породы
Не содержат полевых шпатов, кварца; по происхождению - глубинные.
Пироксениты: цвет - темно- зеленый до черного. Текстура - полнокристаллическая; структура массивная. Состав - авгит, оливин
(железосодержащие полевые шпаты). Объемный вес - 3000-3400 кг/м3. Порода вязкая, обрабатывается с трудом.
Перидотиты: - цвет - темно- серые до черного. Текстура - средне – крупнозернистая; порода массивная. Состав - оливин, авгит и
другие. Объемный вес -3000-3400 кг/м3.
Дунит:- цвет - темно - зеленый или оливково - зеленый. Текстура - зернистая; структура - массивная; основной минерал - оливин.
Примечание: Ультраосновные породы неустойчивы на поверхности, легко поддаются выветриванию.
Используется как строительный и поделочный камень. Дунит - ценное сырье для изготовления огнеупорных кирпичей.
Лекция № 4
Осадочные горные породы
Любая горная порода на поверхности земли подвергается воздействию процессов выветривания. В результате образуются обломки
различных размеров (до пылеватых).
Продукты разрушения переносятся всеми природными явлениями: ветром, водой, образуя осадки в водоемах, на суше. Уплотняясь,
осадки образуют различные по происхождению (генезису) породы:
1) обломочные - гравий, гравелит, песок и т.д.;
2) хемогенные (химические) - гипс; каменная соль; органогенные (органические) - торф, уголь и т.д.
Осадочные породы составляют 5% земной коры, но покрывают 75% площади суши, т.е. они служат основанием зданий и сооружений;
широко используются как стройматериалы.
Особенности осадочных горных пород
Минеральный и химический состав первичного происхождения: кварц, полевые шпаты, слюды и многое другое.
Вторичные: возникшие в процессе существования и переотложения породы: кальций, гипс, каолинит и др., а также в процессе
разрушения различных по происхождению пород.
Минеральный состав беднее магматического; но химически состав разнообразнее: алюмосиликаты, карбонаты, окислы, сульфаты и
другие.
Осадочные породы залегают, преимущественно, в виде слоев, пластов, линз. Слои различаются по составу, цвету, условиями
осадконакопления. Пористость - характерна для всех осадочных пород: ил - 75% - 80%; глины, суглинки - 40 - 50%; пески - 35 - 40%;
ракушечники - 30 - 40%; песчаники - 10 -15% (как наждак), т. е. значительная часть объема осадочных пород может быть занята водой,
газом, нефтью.
Климатические условия
Обломочные породы отлагаются в различных климатических зонах: пустыне, тундре, средней полосе, морях, океанах, замкнутых
водных бассейнах - соли; хемогенные осадки, органогенные осадки, обломки. Окраска осадочных пород зависит от климата. Если
порода формировалась в тропиках, субтропиках, то она имеет красноватую окраску, если в холодных зонах - светло-серые тона. Во
многих породах находят отпечатки растений и животных.
Породы обломочного происхождения
Условия образования и классификация
Эти породы состоят из продуктов механического разрушения магматических, метаморфических, осадочных пород. Они представлены
различными породами и минералами.
Обломочные породы делятся на рыхлые и сцементированные, угловатые и окатанные. Название породе дается в зависимости от
окатанности, сцементированности, размера частиц, слагающих породу. Грубые >200мм – глыбы, валуны; средние - 200-40мм – щебень,
галька; мелкие - 40-2мм – дресва, гравий; песчаные - 2-0,05мм - песчаные, песчаники; пылеватые - 0,05-0,005мм - алевролиты;
глинистые <0.005, аргиллиты.
Существует самостоятельная группа: пирокластические породы (пепел, вулканические туфы) - сцементированные накопления
вулканического происхождения.
Грубообломочные и песчаные
рыхлые породы
Грубообломочные породы широко используют в строительстве. Угловатые - глыбы, щебень, дресва. Окатанные - валуны, галька,
гравий.
Все породы осадочного происхождения имеют слоистое залегание. Месторождения расположены в горных районах, морском
побережье, речных долинах, районах ледниковых отложений.
Песчаные породы – бывают различного размера от 2-0,05 мм. Содержание частиц указанного размера должно присутствовать не менее
50%. Состав: кварц, слюды, полевые шпаты, цветные минералы и др. Существуют мономинеральные пески.
Вредные примеси: окислы железа, слюды, гипс , глинистые частицы; окраска - различная: белая, серая, бурая и др., удельный вес-2,64
т/м3 , объемный вес - до 1800 кг/м3 .
Происхождение: речное, ветровое, озерное, морское. Пылеватые и глинистые породы - это супеси, суглинки, глины.
Глинистые породы: составляют- 50% осадочных пород; Часто являются основаниями под строительство здания и сооружения;
обладают сложными свойствами.
Лессовидный суглинок- разновидность суглинков, содержит >50% пылеватых частиц. Цвет: серовато- желтый, светло- бурый,
коричневый и др.. Состав: основные - кварц, полевые шпаты; вторичные: кальцит (СаСОз); глинистые. Пористость - до 55%, легко
размокает в воде, удельный вес - 2,5- 2,8 т/м3; объемный вес -1200- 1800 кг/м3; используется как сырье для изготовления кирпича.
Глины: содержание глинистых веществ>30%.Состав: гидрослюды, каолинит, монтмориллонит. Окраска - различная: серая, бурая,
зеленая и т.д. Глины гидрофильны: в сухом состоянии твердые и плотные; в соединении с водой получается пластичная масса, жирная
на ощупь, увеличивающаяся в объеме. Объемный вес - 1800- 2000 кг/м3.
Используются: для вяжущих красок, сырье для кирпичного производства, в огнеупорном строительстве и других сферах потребления
Глины морского происхождения содержат пирит, гипс, являющиеся вредными примесями.
Сцементированные породы
Рыхлые обломочные породы подвергаются уплотнению, цементации в циркулирующих водных растворах. Эти вещества бывают
кремнеземистыми, железистыми, известковыми, глинистыми. Глинистые цементы размокают в воде.
Конгломерат(окатанные обломки), брекчия- (угловатые обломки.) Это сцементированная галька или щебень. Объемный вес .-15002900 кг/м3 , прочность -50-1600 кг/см2.
Породы используются при изготовлении кремнеземистого и карбонатного цемента; как строительный и облицовочный материал.
Песчаники - образуются в результате цементации песков. Наиболее устойчивы - с кремнистым цементом.
Цвет - различный: серая, темно-серая, бурая и т.д. порода. Объемный вес -1800-2500 кг/м3, прочность - 50- 2000 кг/см2, (чаще 500- 800
кг/см2). Вредные примеси пирита, лимонита; глинистые прослойки ухудшают строительные свойства песчаников. Богатые кремнеземом
разности, используют для огнеупоров; как кислотоупорный материал.
Алевролиты: сцементированные суглинки, плотная монолитная порода не размокает в воде. Свойства близки к песчаникам.
Аргиллиты: темные, камнеподобные породы – сцементированные глины. Часть первоначального материала перешла в мусковит,
хлорит и другие. Аргиллит - непрочный строительный камень.
Пирокластические породы
К ним относятся вулканические пеплы и вулканические туфы, вулканические пески - т. е. породы вулканическо – осадочного
происхождения.
Вулканические пеплы: рыхлое, слабосцементированное скопление твердых вулканических частиц. Преобладает вулканическое
стекло, другие минералы, куски горных пород.
Вулканические туфы: состоят из обломков излившихся пород и магматических минералов, сцементированных пепловым материалом.
Цвет - белый, серый, розовый. Объемный вес - 750- 1400 кг/м3 , прочность - 80-100 кГ/см2 иногда до 700 кГ/см2. Пористость достигает
70%. Используется как стеновой шумоизоляционный облицовочный материал.
Породы химического происхождения
Это породы образовавшиеся в результате выпадения из растворов химических осадков: известняки, известковый туф, доломит,
ангидрит, гипс, каменная соль.
Характеризуются: растворимостью в воде; образованием карстов, трещиноватостью.
Каменная соль (галит - NaCl) залегает в форме слоев и залежей больших размеров.
Гипс (CaSO4) состоит из гипса - ангидрита, глинистых минералов. Цвет - белый, серый, зеленовато- серый, цвет «подтаявшего льда».
Структура - крупнозернистая; мраморовидная, волокнистая. Объемный вес -2200 - 2800 - 2900 кг/м3; прочность-200 - 600 - 800 кГ/см2.
Ангидрит (CaSO4)залегает вместе с гипсом, но в нижней части толщ химического происхождения. Под влиянием воды ангидрит
переходит в гипс с увеличением объема до 33%.
Доломиты: (MgСО3 *СаСО3): состоит из одноименного материала в смеси с кальцитом, кварцем, гипсом. Цвет - белый, серый,
красноватый. Структура - зернистая, плотная. Объемный вес - 2700 - 2900 кг/м3; прочность - 1000-1400 кГ/см2.
Используются кремнистые разности как огнеупоры, обычные доломиты - как флюсы в металлургии.
Известняки (СаСО3):наиболее распространены в природе. Состоит преимущественно из кальцита (СаСО3), меньше доломита.
Примеси: кварц, пирит, глинистые. Цвет - белый, серый, желтоватый, розовый. Формы: землистые, ракушечники, плотные,
мраморовидные.
Классификация известняков по происхождению
Органогенные: образуются за счет накопления известковых остатков организмов (ракушечники, мел). У этой разновидности
известняков высокая пористость, а значит невысокий объемный вес - 1200- 3100 кг/м3 .
Хемогенные - путем осаждения карбонатов из водных растворов (известковые туфы - травертины, оолитовые известняки). Прочность
травертинов в сухом виде - до 800 кГ/см 2. Прочность - оолитов - 160- 200 кГ/см 2.
Обломочные - состоят из обломков известкового материала, сцементированного зернистыми кальцитом - это переотложенные породы.
Смешанные - мергель. Цвет: светлые породы. Структура - тонкозернистая, происхождение - морское, залегает толщами. Свойства
мергелей зависят от количества глинистых частиц. На воздухе быстро разрушаются, растрескиваются вплоть до грязеподобной массы.
Объемный вес - 1900 - 2500 кг/см3 .Прочность - плотных мергелей- до 600 кГ/см 2.
Примечание: Применяется для изготовления цемента различных марок.
Использование известняков: в зависимости от плотности, чистоты материала и других свойств как стеновой, облицовочный материал;
сырье для получения извести, цемента; используется в различных видах промышленности.
Породы органогенного происхождения
Образуются в результате отмирания и преобразования остатков животного мира (зоогенные) и растений (фитогенные).
Зоогенные породы: известняк - ракушечник, мел.
Фитогенные породы - торф, трепел, опока.
Органогенные породы отличаются большой сжимаемостью (торф, каменный уголь, нефть, асфальты и другие).
Диатомит - состоит из скелетов морских или озерных водорослей. Содержит примеси глин. Содержание SiO2- 80 - 95%; породы
светлоокрашенные.
Трепел- малое содержание неизменных остатков, похож на диатомит. Породы имеют темный цвет, но присутствуют и светлые
прослойки.
Трепел и опоказалегают слоями, сходны по свойствам. Обладают огнеупорными, кислотостойкими, звуко - и теплоизоляционными
свойствами, являются сырьем для производства цемента, кирпича.
Торф- образуется под водой без доступа воздуха из разложившихся и обуглившихся, но еще различимых остатков растений. Как
примеси присутствуют песок, глина. Очень пористый. Объемный вес - 600-1100 кг/м3. Залегает слоями, линзами.
Угли: бурые, каменные, антрациты. Образуются при дальнейшем изменении растений и уплотнении осадков (торфов) в той или иной
степени, исчезновение следов остатков растений.
Метаморфические горные породы
Происхождение
Метаморфические породы образуются в результате глубоких изменений и преобразовании магматических и осадочных пород в
процессе метаморфизма, т.е., под действием высоких температур, давлений, химически активных веществ. Эти факторы меняют
внешний и внутренний облик пород. Метаморфические горные породы занимают промежуточное положение между осадочными и
магматическими. По минеральному составу они ближе к магматическим породам: слюды, полевые шпаты, кварц, хлорит, амфиболы,
тальк и другие. Структура - кристаллическая. Текстура - сланцевая, гнейсовая (полосчатая) и другие.
Контактовый метаморфизм - развивается на контакте между внедрившейся магмой и
вмещающими породами. Воздействие высокой температуры, газов, паров воды ведет к коренному изменению вмещающих
(контактирующих) пород. Так образуются породы зернистого облика - мраморы, кварциты.
Динамометаморфизм. Преобразование исходных пород происходит под действием высокого давления,
которое возникает в процессе горообразования или под весом вышележащих толщ. Так образуются породы типа глинистых сланцев.
Региональный (дислокационный) метаморфизм наиболее распространен. Проявляется на больших глубинах и площадях. В глубине
этот процесс называют поясом метаморфизма.
Примечание: Известняка гнейс не образуется!
В процессе движения земной коры метаморфические породы поднимаются на земную поверхность, они являются скальным
основаниями для зданий и сооружений
При строительстве подземных выработок сланцеватость оказывает неблагоприятные воздействия, т.к. по её плоскостям возможны
обвалы и обрушения особенно кровли
Классификация и характеристики
некоторых метаморфических пород
Метаморфические породы делят по структурно - текстурным признакам и минеральному составу:
массивные (зернистые) - кварцит, мрамор;
сланцеватые- гнейсы, сланцы различного состава.
Кварциты - плотная, очень твердая порода. Окраска – светлая, розовая, серая, желтая. Состоит их кварца (SiO2), является примером
мономинеральной породы. Примеси: слюды, хлорит и другие. Структура - зернистая; объемный вес - 2800-3000 кг/м 3. Прочность- 12001500 кГ/см2 , с трудом поддается обработке.
Используется как строительный, облицовочный, огнеупорный камень и другие. Из использованных в облицовке метаморфических и
магматических пород кварцит является самым плотным и устойчивым.
Мрамор - кристаллическая порода. Состав: кальцит (CaCО3); доломит СаСО3 *MgCО3 . Структура зернистая различной крупности. Цвет
зависит от примесей: белый, серый, розовый, голубой и другие. Объемный вес - 2600 -2800кГ/м3 . Легко выветривается, под
воздействием воды быстро разрушается. Легко обрабатывается; широко применяют в строительстве (крошка, плиты, ступеньки,
балясины и др.).
Гнейс - конечная форма метаморфизма глин. Цвет: светло- серый, зеленоватый. Содержит кварц, полевые шпаты, слюды, роговую
обманку. Структура - кристаллическая, текстура - полосчатая; более широкие светлые полосы сложены кварцем и полевыми шпатами.
Объемный вес -2400-2800 кг/м3, прочность - 800 - 1800 кГ/см2. Большая прочность перпендикулярна (в крест) полосчатости.
Использование - как строительный камень.
Сланцы: образуются в результате метаморфизма различных пород. Для них характерна сильно выраженная сланцеватость. Породы по
сланцеватости легко раскалываются. Их название определяется по содержанию преобладающего минерала: слюдистые, углистые,
хлоритовые, тальковые и другие. Используются только амфиболитовые сланцы (амфиболит). Прочность - до 1500 кГ/см
2
.
Использование остальных сланцев как строительного камня малопригодно. Некоторые используются для производства огнеупоров тальковые; теплоизоляционных материалов - слюдистые; для изготовления кровли, декоративных стен - филлитовые.
Использование пород в городском строительстве
Порода
Начало разрушения (лет) Окончание разрушения (лет)
Кварциты (парагнейсы) 220-475
Граниты (ортогнейсы) 75-350
650-1625 и более
Мраморы (парагнейсы) 20-135
100-1220-1350
Историческая геология является частью геологии. Важным обстоятельством является последовательность формирования толщ пород с
заключенными в них органическими остатками, что дает возможность прослеживать эволюцию органического мира и
осадконакопление с древнейших времен до наших дней.
Примечание: Геолог имеет дело с природными документами - горными породами, остатками фауны и флоры, которые,
образовавшись сотни миллионов лет назад, сохраняют свои особенности, позволяющие восстановить условия накопления вещества в
далекие времена. В процессе образования горные породы подвергались мощным деформациям; в них внедрялись разнообразные
интрузивные тела: погружаясь на большую глубину и прогреваясь, горные породы испытывали метаморфизм; материки, литосферные
плиты не оставались на одном месте, а перемещались на большие расстояния, океанические пространства то расширялись, то сужались,
континенты смыкались.
Историческая геология и призвана раскрыть условия осадконакопления в прошлом, реконструировать палеоклимат, расшифровать
тектонические движения и установить, каким был рельеф на суше в это время, показать эволюцию морских и озерных водоемов и
речных систем. На этом фоне появляется еще одна важная задача исторической геологии: установление закономерностей развития
органического мира, которое зависит от состава атмосферы и от характера гидросферы, а также от взаимоотношений между
представителями различных групп фауны и флоры.
Палеонтологический метод распространился очень быстро, и результатом этого стали первые геологические разрезы стратиграфические колонки, были выделены геологические системы и т.д. Изменения на Земле объяснялись не катастрофическими
событиями, а медленными, весьма длительными процессами эволюции, в частности
органического мира.
.Относительная геохронология
Любое геологическое исследование всегда предполагает определение состава отложений, последовательности их образования и
возраста. Все это нужно для того, чтобы максимально достоверно реконструировать историю геологического развития и показать те
события, которые запечатлены в горных породах и которые происходили либо в одно и то же время, либо в разное, причем одни
раньше, а другие позже. Термином стратиграфия (стратум - слой) обозначается одна из ветвей геологической науки, в задачу которой
входят расчленение толщ осадочных и вулканогенных пород на отдельные слои и их пачки; описание содержащихся в них остатков
фауны и флоры; установление возраста слоев
Кроме литологического метода расчленения разреза существует и палеонтологический, основанный на выделении слоев, содержащих
различные комплексы органических остатков. Нередко можно наблюдать, что в разрезе повторяются литологически одинаковые слои,
например, известняков, песчаников, но фауна и флора, встречающаяся в этих слоях, различна и не повторяется, отражая необратимую
эволюцию органического мира. Она заключается в том, что какой-либо род или вид организмов никогда не может появиться вновь в
позднейшее время точно таким же. Даже если условия обитания в более позднее время будут идентичны таковым, существовавшим
ранее, все равно организмы не возвратятся к первоначальному облику.
Важное значение приобрел и спорово-пыльцевой метод, основанный на изучении остатков спор и зерен пыльцы, которые чрезвычайно
устойчивы и не разрушаются, разносясь ветром на большие расстояния в огромном количестве. Все это делает их незаменимыми при
сопоставлении морских, континентальных и лагунных отложений, восстановлении палеогеографических условий, которые хорошо
отражаются в изменении растительности, а следовательно, спор и пыльцы.
Рассмотренные палеонтологические методы применимы лишь к слоистым осадочным отложениям. Однако большие пространства на
земном шаре сложены магматическими и метаморфическими породами, лишенными органических остатков. К ним этот метод
неприменим.
В последние 20 лет большое значение для возрастного расчленения отложений, особенно в океанах и морях, приобрел палеомагнитный
метод, основанный на способности горных пород сохранять характер намагниченности той эпохи, в которую они образовались.