Министерство образования Российской Федерации
Волгоградская государственная архитектурно-строительная академия
Кафедра инженерной геологии и геоэкологии
Определитель
породообразующих минералов
и горных пород
Методические указания к лабораторным работам по основам геологии, минералогии и петрографии для студентов 2-го курса
строительных специальностей
Волгоград 2003
УДК 551 (076.5)
Определитель породообразующих минералов и горных пород. Породообразующие минералы. Методические указания к лабораторным работам по основам геологии, минералогии и петрографии для студентов 2-го курса строительных специальностей / Сост. Н.В. Григорьев, С.И. Махова, И.Я. Кулешов; ВолгГАСА. – Волгоград, 2003. - 41 с.
В методических указаниях включен материал, необходимый в процессе лабораторных работ по основам геологии и инженерной геологии, приведены основные сведения и даны указания к определению главнейших породообразующих минералов и гонных пород.
Для студентов строительных специальностей дневной формы обучения, выполняющих лабораторный практикум по курсу инженерной геологии.
Ил. 5. Табл. 2. Библиог. 5 назв. Прил. 6.
Введение
Литосфера [от греч. литос – камень и сфера – шар] состоит из различных пород, которые, в свою очередь, сложены из одного или нескольких минералов или обломков других пород. Физико-механические свойства пород, определяющие основные расчетные характеристики, необходимые при проектировании и строительстве сооружений, в значительной степени определяются свойствами минералов.
Из более 3000 минералов в образовании пород, важных для строительства, принимают участие не более 25 – 30. Эти минералы входят в качестве постоянных, существенных компонентов в состав горных пород и называются породообразующими. Они определяют ее состав, свойства и облик.
Горные породы (их известно около 1000 видов) являются основаниями для зданий и сооружений, широко используются в качестве строительного и облицовочного камня, а также как сырье для производства строительных материалов. Умение студентов определять минералы и горные породы по их физическим свойствам и характерным признакам является важным условием познания инженерно-геологических процессов и явлений.
Часть I. Породообразующие минералы
Минерал [от лат. минера – руда] – природное тело, приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам, образующееся в результате химических и физико-химических процессов в земной коре.
1. Физические свойства минералов.
Различные условия образования минералов предопределили для каждого индивида определенный химический состав и внутреннее строение. Эти две особенности привели к появлению у каждого минерала индивидуальных внешних физических свойств. Выявление главнейших признаков минерала, таких как блеск, цвет, твердостьи т. п., обычно, позволяет отнести его к определенной группе, а иногда и назвать достаточно точно.
Блеск относится к числу наиболее постоянных и легко наблюдаемых свойств и проявляется на гранях кристаллов, плоскостях спайности, на свежем изломе образца. Различают блеск:
металлический (пирит);
металловидный (графит);
стеклянный (кварц, кальцит);
перламутровый (мусковит);
шелковистый (селенит);
матовый (лимонит) и др.
Цвет. Лишь небольшая часть минералов имеет вполне определенный цвет. Окраска зависит от сочетания различных факторов: химического состава, структурных особенностей кристаллической решетки, примесей других минералов и т. п. Поэтому столь большое цветовое разнообразие среди минералов даже одного вида. Так, кварц может быть прозрачным, молочно-белым, дымчатым черным, розовым и др. Редко минерал имеет постоянную окраску. Например, малахит всегда зеленый, лазурит – голубой.
Цвет черты – цвет порошка минерала, оставляемого им на шероховатой поверхности фарфоровой пластинки при проведении черты, обладает большим постоянством окраски, чем цвет того же минерала в монолитном образце. Например, гематит в образце бывает от красновато-бурого до черного цвета, а черта всегда вишнево-красная.
Твердость – сопротивление минералов механическому воздействию более прочного тела. Твердость минерала определяется методом царапанья по эталонам шкалы Ф. Мооса (1811), в которую входят десять минералов, расположенных в порядке увеличения твердости от 1 (тальк) до 10 (алмаз). Практически при определении твердости пользуются:
ногтем (тв. 2,5);
латунной монетой (тв. 3,5 – 4,0);
оконным стеклом (тв. 5,0);
лезвием стального ножа (тв. 5,0 – 5,5);
осколком кварца (тв. 7).
Спайность – способность некоторых минералов раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием зеркальных поверхностей. Характер спайности зависит от кристаллического строения минерала и оценивается по степени ее совершенства:
весьма совершенная (биотит);
совершенная (кальцит);
несовершенная (апатит);
отсутствует (кварц).
Спайность наблюдается по одному или нескольким направлениям.
Внешняя форма. Облик кристаллов может быть изометрический (равномерно развитый в трех направлениях, например, пирит, галит), призматический, игольчатый (вытянутый в одном направлении – кварц, селенит) и пластинчатый, листоватый, чешуйчатый (сплюснутый в одном направлении – слюда, графит). Форма кристаллических агрегатов – волокнистая, пластинчатая, чешуйчатая, зернистая и т. п. Помимо зернистых выделений в природе встречаются и другие формы минеральных агрегатов: друзы (щетки кристаллов), конкреции (округлые образования радиально-лучистого строения), оолиты (мелкие 0,1-1,0 мм конкреции с явно выраженной концентрической зональностью), натечные формы (сталактиты, корочки и др.).
Излом – раскол минерала, прошедший не по спайности (например, раковистый у кварца, игольчатый у селенита, землистый у каолинита и др.).
При определении минералов существенную помощь могут оказать легко выявляемые специфические свойства отдельных минералов или их небольших групп:
плотность (легкие и тяжелые минералы и др.);
ковкость и хрупкость (при царапании ножом ковкие минералы дают блестящий след, а хрупкие разлетаются на мелкие осколки – сера, апатит);
упругость листочков - характерна для слюд;
шероховатость и жирность (на ощупь);
реакция с 10% -раствором соляной кислоты (например, бурно вскипает кальцит);
горючесть и запах;
вкус (соленый у галита, горько-соленый у сильвина);
скульптура граней кристалла (у кристаллов пирита, кварца);
магнитные свойства (магнетит) и др.
По химическому составу минералы подразделяются на следующие основные классы: 1-й – самородные элементы; 2-й – сульфиды; 3-й – галогениды; 4-й – оксиды и гидроксиды; 5-й – силикаты; 6-й – карбонаты; 7-й – фосфаты; 8-й – сульфаты; 9-й – органические соединения. Классы минералов подразделяются на подклассы и группы, в последних выделяются разновидности (прилож. 1).