2.1 Классификация горных пород

Горная порода - это крупное скопление, сложенное из одного или нескольких минералов (т.е моно- или полиминеральные породы), характеризующееся достаточно постоянным составом, строением и свойствами. Минеральный состав и структура определяют свойства горной породы.

Среди горных пород выделяется специфическая группа пород – руды. Они содержат в своём составе металлы в таких соединениях и концентрациях, при которых возможно промышленное извлечение этих металлов.

В основу классификации горных пород положено их происхождение (генетическая классификация). Принципы такой классификации были предложены ещё М. В. Ломоносовым, а в современном виде она была доработана российскими учёными Ф. Р. Левинсоном-Лессингом, А. П. Карпинским и др. Условия образования горных пород предопределяют их химико-минералогический состав, кристаллическое строение и структуру. В свою очередь от этих показателей зависят основные физико-технические свойства горных пород, и они являются исходными при выборе и технико-экономической оценке природных каменных материалов.

Согласно генетической классификации, горные породы делят на три большие группы:

магматические - первичные породы, образующиеся при остывании магмы;

осадочные - вторичные породы, образовавшиеся в результате выветривания магматических пород;

метаморфические - осадочные и магматические породы, изменившие своё строение и свойства в результате длительных физико-химических процессов, протекающих под воздействием высоких давлений, температур и минерализованных вод, во время нахождения их в земной коре.

2.2 Породообразующие минералы

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 – твёрдые тела: кристаллические и аморфные.

В природе найдено более 3 тысяч 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 относятся: химический состав и строение, плотность, твёрдость, спайность, оптические свойства (блеск, цвет, светопреломление и др. ). По этим признакам идентифицируют минералы.

Минералы группы кремнезема SiO₂ – ряд минералов представляющих собой модификации диоксида кремния – кварц, опал и халцедон.

Кварц – наиболее распространенная модификация кремнезёма является существенной составной частью многих горных пород (гранита, кварцита, песка и др.). Он обладает исключительно высокой прочностью при сжатии (до 2000 МПа) и высокой для хрупких материалов прочностью при растяжении (около 100 МПа), высокой твёрдостью (по шкале твёрдости – 7), высокой химической стойкостью. Обычно цвет кварца молочно-белый; крупные прозрачные кристаллы кварца называют горным хрусталём, окрашенные в лиловый цвет – аметистом.

Халцедон – разновидность кварца, содержащая воды до 1,5% и примеси оксидов железа и алюминия.

Опал – гидрат окиси кремния SiO₂ п·H₂O, содержание воды 2-14%. Встречается в породах органогенного происхождения: диатомитах, трепеле и др.

Полевые шпаты – самые распространенные минералы, составляющие более 50% от массы изверженных пород (гранитов, сиенитов, габбро и др.) Главными разновидностями полевых шпатов являются:

Ортоклаз (прямораскалывающийся );

Плагиоклазы (косораскалывающийся ).

Твёрдость полевых шпатов – 6-6,5; прочность и стойкость несколько ниже, чем у кварца. Цвет полевых шпатов зависит от примесей и чаще всего бывает от белого до тёмно-серого и от светло-розового до тёмно-красного.

Железисто-магнезиальные силикаты – тёмно-окрашенные минералы, входящие в состав изверженных пород ( габбро, базальты, диабазы и др.). Наиболее распространённые минералы этой группы – пироксены, амфиболы, роговая обманка и оливин. Отличительная черта этих минералов – высокая ударная вязкость, благодаря чему породы, в которых они присутствуют, имеют меньшую хрупкость и повышенную износостойкость. Цвет минералов этой группы от тёмно-зелёного до чёрного. Все минералы за исключением оливина, стойки к выветриванию.

Слюды – группа минералов обладающих спайностью в одной плоскости, т.е. легко расщипляющиеся на тончайшие пластинки. Среди слюд наиболее распространены мусковит и биотит.

Мусковит – прозрачная калиевая слюда. Вплоть до 18 века, т.е. до начала промышленного выпуска стекла его применяли для устройства окон. В настоящее время мусковит применяют в качестве электроизоляционного высокотемпературного материала, защитной косынки для рубероида, а также добавляют в составы огнеупорных красок и декоративных растворов.

Биотит – тёмная железистомагнезиальная слюда. В строительстве применяется её разновидность – вермикулит. При нагревании до 900 – 1000 С он вспучивается, увеличиваясь в объёме в 15-20 раз. Вспученный вермикулит применяют для изготовления тепло – и звукоизоляционных материалов.

Асбест – группа минералов, водных силикатов магния и железа, кристаллы которых представляют собой, тончайшие волокна, легко поддающиеся распушке ( отсюда народное название асбеста – «горный лён»). В России находятся крупнейшие в мире месторождения наиболее ценного вида асбеста - хризотил - асбеста, используемого при производстве асбестоцементных изделий.

Глинистые минералы – группа водных силикатов алюминия. Они образуются в результате выветривания полевых шпатов в виде очень мелких частиц размером не более 0,01 мм, которые в свою очередь представляют агрегаты мельчайших кристаллов. Глинистые минералы гидрофильны и при увлажнении образуют пластичное тело. Среди них чаще всего встречаются каолинит и монтмориллонит.

Каолинит – очень мягкий минерал белого цвета. Используется при производстве тонкой керамики, для получения бумаги и в качестве наполнителя в полимерных материалах.

Карбонаты – группа минералов представляющая собой соли угольной кислоты. Встречаются в основном в осадочных породах. Стойкость минералов невысокая. Основные представители – кальцит, магнезит и доломит.

Кальцит СаСо₃ – один из наиболее распространённых минералов поверхностного слоя земной коры. Он хрупок, при раскалывании всегда образует кристаллы в виде косых параллелепипедов. Кальцит без примесей – прозрачный, легко разлагается кислотами с бурным выделением углекислого газа, растворяется в воде насыщенной Со₂. При нагревании выше 85 ^оС кальцит разлагается на СаО и Со₂. Породы, сложенные из кальцита (мел, известняк, мрамор), характеризуются низкой химической и атмосферостойкостью.

Магнезит MgCO₃ по свойствам близок к кальциту, но встречается реже. Образует породу того же названия.

Доломит CaCo₃·MgCo₃ – довольно распространённый минерал, по свойствам занимает промежуточное положение между кальцитом и магнезитом.

Сульфаты – минералы представляющие соли серной кислоты. В строительстве применяется гипс, ангидрит и реже барит.

Гипс CaSo₄·2H₂O – очень мягкий минерал. В чистом виде прозрачный, но обычно окрашен примесями в светло-серый, желтоватый или розовый цвет. В природе встречается как самостоятельная порода и как цементирующее вещество в природных конгломератах.

Ангидрит CaSo₄ – безводная разновидность гипса – существует в нескольких кристаллических формах. Цвет светло-серый, серо-голубой; за счёт полупрозрачности, даёт эффект свечения изнутри.

Барит BaSo₄ – бесцветные или белые кристаллы. Его применяют в бетонах и растворах для защиты от ионизирующего излучения.