III группа. Метаморфические горные породы

Образуются в глубоких слоях Земли путем перекристаллизации магматических и осадочных пород под влиянием высокой температуры и давления, а также при взаимодействии породы с горячими газами, выделяющимися из магмы. В результате этих процессов происходит изменение первоначальной структуры и текстуры породы, ее минералогического и химического состава.

Гнейсы по минералогическому составу являются аналогами гранита и имеют сланцеватое строение. Применяют в качестве облицовочных плит, в виде бутового камня для кладки фундаментов и стен, для тротуаров.

Мрамор – кристаллическая порода, образовавшаяся из известняков или доломитов. Кристаллы соединены без цементирующего вещества. Основное применение – облицовка внутренних частей зданий.

Глинистые сланцы состоят из уплотненных сланцевых глин, обладают высокой атмосферостойкостью и долговечностью. Используют в качестве кровельного материала.

Кварцит состоит целиком из перикристаллизованных зерен кварца. Образуется за счет изменения кварцевых песков, песчаников и других кремнистых пород. Применение: облицовка зданий, опор мостов.

Примеры решения задач

1. Для предохранения изделия из известнякового камня от выветривания израсходовано 2200 кг флюата (MgSiF₆). Описать реакцию, происходящую при взаимодействии карбоната кальция (CaCO₃) с флюатом, и определить, какую поверхность можно обработать флюатом, если известно, что по нормам на 1 м² поверхности расходуется 110 г флюата?

Решение

1) взаимодействие между CaCO₃ и MgSiF₆ происходит по реакции:

CaCO₃ + MgSiF₆ → SiO₂ + 2CaF₂ + MgF₂ + 2CO₂;

2) поверхность, обработанная флюатом:

F=2200000 / 11 = 200000 м².

2. Имеются две разновидности гранита: мелкозернистый и крупнозернистый. Необходимо изготовить облицовочные плиты с высокой сопротивляемостью механическим воздействиям. Какой разновидности гранита следует отдать предпочтение и почему?

Ответ: следует отдать предпочтение граниту с мелкозернистой структурой, так как он лучше сопротивляется механическим воздействиям.

3. Предстоит организовать производство кирпича в объеме 20 млн штук в год. Какой запас глины должно иметь месторождение, если величина полной усадки глины при обжиге равна 8 %, а завод предполагает эксплуатировать в течение 30 лет?

Решение

1) объем кирпича, выпускаемого заводом за 30 лет:

V_к = 0,25 * 0,12 * 0,065 * 20 * 10⁶ * 30 = 1 170 000 м³;

2) необходимый запас глины:

V_г = V_к + V_к * 0,08 = 1 170 000 + 93 600 = 1 263 600 м³.

4. Через сколько лет будут исчерпаны запасы месторождения гипсового камня в 200 000 т, содержащего 95 % CaSO₄, из которого производят строительный гипс, если производительность завода 15000 т в год. Напишите реакцию, по которой получают строительный гипс из гипсового камня. Производственными потерями пренебречь.

Решение

1) строительный гипс производят из гипсового камня путем обжига при температуре 180 °С по реакции:

CaSO₄ * 2 H₂O → CaSO₄ * 0,5 H₂O + 0,5 H₂O;

2) определяем относительную молекулярную массу гипсового камня и строительного гипса:

М гипсового камня = 40,08 + 32 + 4,16 + 2 (2 + 16) = 172 г,

М строительного гипса = 40,08 + 32 + 4,16 + 0,5 (2 +16) = 154 г;

3) запас чистого гипсового камня без примесей:

200 000 – 200 000 * 0,05 = 190 000 т;

4) для определения количества строительного гипса, которое может быть получено из всего запаса месторождения, составляем пропорцию:

172 - 154

190 000 - Х

Отсюда Х = 170 116 т.

5) запасы месторождения исчерпаются через:

170 116 / 15 000 = 11,3 года.