Глава 3. Сведения о минералах

Самые верхние толщи земной коры, находящиеся в сфере про­изводственной деятельности инженера-строителя, состоят из гор­ных пород, а те в свою очередь — из минералов.

3.1. Минералы и их происхождение

Минералы — это природные тела, имеющие определенные хи­мический состав и физические свойства, образующиеся в результа­те геохимических процессов, протекающих в земной коре.

В земной коре минералы встречаются в виде самостоятельных скоплений, создавая ценные месторождения полезных ископаемых, но чаще входят в состав горных пород. Минералы определяют фи­зико-механические свойства горных пород, поэтому с этой точки зрения представляют наибольший интерес для инженеров-строи­телей.

В земной коре содержится более 7000 минералов и их разновид­ностей. Большинство из них встречаются редко и лишь около ста минералов встречаются часто и в достаточно больших количест­вах, входя в состав тех или иных горных пород. Такие минералы называют породообразующими.

Каждый минерал имеет определенное внутреннее строение и какие-либо присущие только ему внешние признаки, характеризует­ся своими свойствами. Все это обусловливается условиями тех гео­логических процессов, в которых рождаются минералы. Каждый минерал может существовать в природе лишь в определенных тер­модинамических условиях. При изменении этих условий минераль­ное тело видоизменяется или разрушается.

Происхождение минералов. Условия, в которых образуются ми­нералы в природе, отличаются большим разнообразием и сложно­стью. Различают три основных процесса минералообразовання: эндогенный, экзогенный и метаморфический.

Эндогенный процесс связан с внутренними силами Зем­ли и проявляется в ее недрах. Минералы формируются из магмы — силикатного огненно-жидкого расплава. Таким путем образуются, например, кварц и различные силикаты. Эндогенные минералы образуются плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кисло­там, щелочам.

Экзогенный процесс свойствен поверхности земной коры. В этом процессе минералы образуются на суше и в море. В первом случае их образование связано с процессом выветривания, т.е. с разрушительным воздействием воды, кислорода, колебаний тем­пературы на эндогенные минералы. Таким образом образуются глинистые минералы (гидрослюда, каолинит и др.), различные же­лезистые соединения (сульфиды, окислы и др.). Во втором случае минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов (галит, сильвин и др.). В экзогенном процес­се ряд минералов образуется также за счет жизнедеятельности различных организмов (опал и др.).

Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В большин­стве случаев они имеют низкую твердость, активно взаимодейству­ют с водой или растворяются в ней.

Метаморфический процесс. Под воздействием высо­ких температур и давлений, а также магматических газов и воды на некоторой глубине в земной коре происходит преобразование минералов, ранее образовавшихся в эндогенных и экзогенных про­цессах. Минералы изменяют свое первоначальное состояние, перекристаллизовываются, приобретают плотность, прочность. Так об­разуются многие минералы-силикаты (роговая обманка, актинолит и др.).