Минерал (от лат. minera — руда) — природное тело, однородное по химическому составу, строению и свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов на поверхности и в глубинах земли. Минералы в подавляющем большинстве — твердые тела: кристаллические и аморфные.
В природе найдено более 3 тыс. минералов, но лишь немногие из них образуют крупные скопления; такие минералы называют породообразующими.
Каждый минерал обладает комплексом только ему присущих свойств и признаков. К ним относят химический состав и строение, плотность, твердость, спайность, оптические свойства (блеск, цвет, светопреломление и др.). По этим признакам идентифицируют минералы.
Твердость — наиболее характерное свойство минералов. Существует много методов определения твердости (см. п. 2.5), простейший из них — метод оценки относительной твердости по десятибалльной шкале (табл. 4.1), предложенной немецким геологом Ф. Моосом (1811).
Характерным признаком большинства минералов, имеющих кристаллическое строение, является спайность — способность минерала раскалываться по строго определенным плоскостям. Так, слюда имеет весьма совершенную спайность в одной плоскости; совершенная спайность у кальцита — он практически всегда раскалывается по трем плоскостям, образуя косые параллелепипеды. Спайность отсутствует, например, у кварца, кристаллы которого при ударе раскалываются на неправильные куски, имеющие раковистый излом.
Спайность — свойство с точки зрения строителя отрицательное, так как уменьшает стойкость и прочность соответствующей горной породы и ухудшает ее обрабатываемость (шлифовку, полировку).
Ниже приводится краткая характеристика основных породообразующих минералов.
Минералы группы кремнезема Si02 — ряд минералов, представляющих собой модификации диоксида кремния — кварц, опал и халцедон.
Кварц — наиболее распространенная модификация кремнезема, являющаяся существенной составной частью многих горных пород (гранита, кварцита, песка и др.). Плотность кварца — 2650 кг/м , твердость — 7, прочность, стойкость к выветриванию и химическая стойкость — очень высокие. Плавится кварц при 1710 °С; при быстром охлаждении расплава образуется кварцевое стекло. При температуре 573 °С кварц переходит из р-модификации в а-модификацию с увеличением в объеме на 0,82 %. Это может вызвать растрескивание кварцесодержащих пород при нагреве их выше этой температуры. Обычно цвет кварца молочно-белый; крупные прозрачные кристаллы кварца называют горным хрусталем, окрашенные в лиловый цвет — аметистом, а в золотисто-желтый — цитрином.
Халцедон — скрытокристаллическая разновидность кварца, содержащая до 1,5 % воды и примеси оксидов железа и алюминия.
Опал — гидрат оксида кремния Si02 * лН20 (содержание воды 2… 14 %); в опале могут быть примеси оксидов магния, алюминия, железа и др. Встречается в породах органогенного происхождения: диатомитах, трепеле и др.
Полевые шпаты (от нем. spalten раскалываться) — группа алюмосиликатов щелочных и щелочноземельных металлов общей формулой Me * А1203 * «Si02 (где Me — калий, натрий или кальций). Полевые шпаты — самые распространенные минералы, составляющие более 50 % от массы изверженных пород (гранитов, сиенитов, габбро и др.).
Главнейшими разновидностями полевых шпатов являются: – ортоклаз (прямораскалывающийся) К20 * А1203 * 6Si02; – плагиоклазы (косораскалывающиеся) непрерывного изоморфного ряда от альбита Na20 * А1203 * 6Si02 до анортита СаО * А1203 * 2Si02.
Полевые шпаты — довольно твердые минералы: твердость — 6…6,5. Спайность у них проявляется в двух плоскостях. Плотность в зависимости от состава — 2500…2800 кг/м . Температура плавления — 1200… 1500 °С. Прочность и стойкость несколько ниже, чем у кварца (Лсж до 200 МПа).
Цвет полевых шпатов зависит от примесей и зачастую бывает от белого до темно-серого и от светло-розового до темно-красного. Особым декоративным эффектом отличается относящийся к группе полевых шпатов Лабрадор, обладающий свойством ирризации (от греч. iris — радужный). Он образует яркие радужные отсветы из глубины кристаллов при общем темно-сером цвете породы.
При выветривании полевых шпатов образуются глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит и др.) и соли натрия, калия и кальция, обогащающие воду морей ионами Na+, K+, Са2+.
4)Горные породы.горными породами называются минеральные смеси природного происхождения. Из почти 3 000 минералов лишь немногие в значительном количестве присутствуют в составе горных пород
В основу классификации горных пород могут быть положены самые разные принципы. В петрографии горные породы подразделяются преимущественно по способу их образования — генезису
В отношении генезиса различают три главные группы пород: магматические (магматиты), осадочные и метаморфические (метаморфиты). Все три типа горных пород связаны процессами образования
Магматиты образуются при застывании магматического расплава на поверхности или в глубинах земной коры. Их называют также изверженными или массивными породами и разделяют на глубинные (интрузивные) и поверхностные (эффузивные или эффузивы)
Осадочные породы образуются при отложении материала разрушенных или растворенных горных пород любого генезиса на суше или в море. Осадочные породы залегают слоями. В рыхлом, не сцементированном состоянии такие отложения называют осадками
Метаморфиты формируются путем преобразования горных пород в глубинах земной коры под воздействием высоких температур и давлений. Иногда метаморфические породы называют метаморфическими или кристаллическими сланцами
Прежде магматиты и метаморфиты считали древнейшими образованиями земной юры и называли первозданной породой. Сегодня известно, что эти породы могут появляться в любую геологическую эпоху
Верхняя часть земной коры состоит на 95% из магматитов, на 4% из метаморфитов и на 1% из осадочных пород
5)Структура и текстура горных пород. Горные породы различаются глубиной залегания, структурой и текстурой. Структура - это внутреннее строение, отличающееся степенью кристалличности, формой, размерами кристаллов, а текстура определяется взаимным расположением составных частей данной породы в занимаемом ими объеме.
По степени кристалличности отличают полнокристаллические, полукристаллические, стекловатые структуры. Полнокристаллические структуры бывают у глубинных пород, которые образовались при медленном охлаждении магмы, и у метаморфических пород, полукристаллические и стекловатые структуры характерны для излившихся пород.
С учетом размеров зерен различают крупно-, средне- и мелкозернистые структуры. Основными видами текстур являются: однородная (обычная текстура в изверженных породах), неоднородная (такситовая), гнейсовидная (сланцеватая).
При производстве каменных материалов более всего используют: из магматических пород - граниты, из осадочных - известняки и доломиты, из метаморфических - мрамор, гнейсы, кварциты.