9. Породообразующие минералы

Среди породообразующих выделяются первичные и вторичные. Первичные возникли при формировании пород, вторичные — позднее как продукты видоизменения первичных минералов.Природные минералы находятся в основном в твердом состоянии и имеют преимущественно кристаллическое строение с закономерным расположением частиц (ионов, атомов, молекул) в пространстве. Реже они встречаются в виде аморфных веществ с беспорядочным пространственным расположением частиц.Минералы обладают рядом характерных свойств, оказывающих большое влияние на технические свойства пород, среди которых следует особо выделить твердость, спайность, излом, блеск, окраску, плотность. Эти свойства зависят от строения и прочности связей в кристаллической решетке.Твердость характеризует поверхностную энергию минерала. Она оценивается по шкале Мооса, которая состоит из десяти минералов, расположенных в порядке возрастания их твердости: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, полевой шпат, кварц, топаз, корунд и алмаз. Силикаты являются солями различных кремниевых кислот и относятся к сложным химическим соединениям, содержащим в своем составе элементы К. Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Si, О, Н и др. Однако для них более характерным является не химический состав, а особенности кристаллического строения с наличием ионной кристаллической решетки. Основной структурной единицей этой решетки является кремнекислородный тетраэдр, размеры которого почти всегда строго постоянны.Класс силикатов объединяет представителей с разнообразными свойствами, которые отражают различный характер сочленения этих структурных единиц в кристаллической решетке и появление изолированных, цепочечных, ленточных, слоистых, каркасных силикатовПолевые шпаты по химическому составу представляют собой каркасные алюмосиликаты калия, натрия, кальция и разделяются на натриево-кальциевые (плагиоклазы) и калиево-натриевые полевые шпаты. Их характерной особенностью является способность образовывать изоморфные, т. е. близкие по составу и строению, соединения. Плагиоклазы — изоморфные смеси минералов альбита и анортита. В природе существуют многочисленные разновидности непрерывно меняющегося ряда плагиоклазов— от чистого анортита до чистого альбита, причем чем выше содержание анортита в составе плагиоклаза, тем выше степень его основности. Авгит—магнезиально-железистый силикат — относится к цепочечным силикатам (пироксены) и является важным породообразующим минералом основных магматических пород. Обычно окрашен в темно-зеленый, черно-бурый или черный цвет со стеклянным блеском. Имеет твердость 5... 6 и плотность в пределах 3,2 ... 3,6, совершенную спайность, повышенные вязкость и прочность.Слюды относятся к группе алюмосиликатов и как породообразующие компоненты входят в состав магматических и некоторых метаморфических пород. Физические свойства слюд близки: они способны легко расщепляться на очень тонкие, гибкие и упругие пластинки. Выделяются две разновидности слюд, отличающихся по химическому составу: мусковит и биотит.Мусковит — белая слюда встречается в магматических и метаморфических породах. Биотит — черная или бурого цвета железисто-магнезиальная слюда широко распространена в кислых магматических и метаморфических породах. др.Тальк образуется при изменении магнезиальных силикатов и алюмосиликатов природными горячими растворами и является породообразующим минералом тальковых сланцев. Асбест встречается в виде нескольких разновидностей, но наибольшее применение для практических целей имеет хризотил-асбест. Для асбеста характерна параллельно-тонковолокнистая структура с длиной волокон, колеблющейся от десятых долей миллиметра до 20 ...25 мм, иногда до 50... 150 мм. Он имеет зеленовато-желтый, а в распушенном состоянии снежно-белый цвет, невысокую твердость (2...3) и способен расщепляться на прочные волоконца толщиной меньше 0,0001 мм. Отличается высокой огнестойкостью и щелочеупорностью, плохо проводит теплоту и электричество.Каолинит является главным минералом многих глинистых пород. Имеет совершенную спайность, легкую расщепляемость на тонкие неупругие чешуйки, весьма низкую твердость (меньше 1) и невысокую плотность — около 2,6. Оксиды являются соединениями металлов и металлоидов с кислородом. Наиболее распространенным минералом этого класса является кварц, встречающийся в виде трех главных модификаций: а-кварц, тридимит и кристобалит. Основой его кристаллической структуры являются кремнекислородные тетраэдры, которые образуют прочную решетку каркасного типа, характерную для всех трех его модификаций. Образование кварца связано как с магматическими процессами в недрах земли, так и выпадением из холодных растворов на ее поверхности. Наиболее изученным является а-кварц, который называют просто кварцем. Он устойчив при температуре ниже 573°С. Чистый кварц — бесцветный минерал, но может приобретать различную окраску в зависимости от содержания механических примесей. Отличается высокой твердостью (7), несовершенной спайностью, раковистым изломом. Как породообразующий минерал кварц входит в магматические, осадочные и метаморфические породы. Лимонит (бурый железняк), представляет собой сложный минеральный агрегат гидроксидов железа и глинистых минералов1 с различными примесями, содержащий от 10 до 14% воды. Сложный и переменный состав лимонита отражается на его свойствах, в том числе на твердости (изменяется в пределах 1 ...4), широком интервале оттенков его бурой окраски и невысокой плотности (3,3 ...4).Карбонаты являются солями угольной кислоты и широко распространены как породообразующие компоненты осадочных и метаморфических пород. Кальцит — кристаллический минерал ромбоэдрической, пластинчатой формы, бесцветный или молочно-белой окраски с различными оттенками, стеклянным блеском, низкими твердостью (3) и плотностью (2,6 ... 2,8), совершенной спайностью по трем направлениям и ровным изломом. Кальцит слабо растворим в воде, но под влиянием углекислоты, часто содержащейся в воде (например, грунтовой), он переходит в бикарбонат кальция, который растворяется в воде примерно в 100 раз легче, чем сам кальцит. Магнезит по структуре и форме кристаллов сходен с кальцитом, но распространен в природе значительно реже. Окрашен в белый цвет с желтоватым или сероватым оттенком, имеет стеклянный блеск, среднюю твердость 4...4,5 и невысокую плотность 2,9... 3,0 Доломит структурном отношении сходен с кальцитом. Окрашен в белый или серовато-желтый цвет со стеклянным блеском, имеет среднюю твердость (3,5 ...4), невысокую плотность (1,8 ...2,9), совершенную спайность и ступенчатый излом. Вскипает с холодной НСl только в порошке. Доломит широко распространен в природе как породообразующий компонент доломитов и доломитизированных известняков.Сульфаты — соли серной кислоты, образующиеся в поверхностных условиях земли. Среди представителей этого класса имеется мало соединений, достаточно устойчивых в земной коре. Основой структуры сульфатов являются тетраэдрические анионные группы, которые, связываясь друг с другом с помощью различных катионов, молекул воды и др., образуют разнообразные островные, каркасные, цепочечные, слоистые структурыГипс — кристаллический минерал, обычно слагающий в природе огромные мраморовидные скопления гипсовых пород. Самородные минералы имеют практическое значение в виде шунгита, представляющего собой аморфный углерод С, образовавшийся в результате природного коксования угля при метаморфизме осадочных пород, содержащих пропластки органических остатков, в том числе каменного угля, битума и др. От графита отличается большими твердостью, равной 3 ... 4, плотностью и раковистым изломом. Шунгит инертен по отношению к агрессивным средам, электро - и теплопроводен; способен вспучиваться при температуре обжига 1100°С, образуя легкое пористое вещество. Входит в состав шунгитовых сланцев.