План лекции: 1. Минералы 2. Главные породообразующие минералы. Литература: 1. Ананьев В.П., Передельский Л.В. Инженерная геология и гидрогеология М.: Высшая школа, с. 2. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: Изд. Московского гос. Унмверситета, 1982., -228 с. 3. Пешковский А.М. Инженерная геология М.: Высшая школа, с. 4. Белый Л.Д. Инженерная геология М.: Высшая школа, с.

* Верхние слои земной коры состоял из различных горных пород, которые в свою очередь состоят из минералов. * Минералы – это природные тела, относительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, образующиеся в результате физико – химических процессов в земной коре. В настоящее время известно более 3000 минералов. Из них в образовании горных пород, важных для строителя, принимают участие не более 25-30, называемых породообразующими. Среди породообразующих минералов различают главные и второстепенные. Для каждой группы пород характерны свои породообразующие минералы. * Большинство минералов представлено кристаллическим веществом. Многие минералы имеют вид правильных многогранников. * Минералы классифицируются по химическому составу. Наиболее распространенной является классификация предложенная С. Д. Четвериковым: 1 - силикаты 6 - сульфаты 2 - карбонаты 7 - галоиды 3 - окислы 8 - фосфаты 4 - гидроокислы 9 - вольфраматы 5 - сульфиды 10 - самородные элементы

* Силикаты представляют собой наиболее многочисленный класс, включающий примерно около одной трети всех известных минералов. Они составляют около 85% состава земной коры. * Распознавание минералов осуществляется по их физическим свойствам, главнейшими из которых являются цвет, твердость, спайность, блеск, характер излома и др. * Цвет минералов обуславливается их химическим составом, однако иногда он может значительно изменяться в зависимости от наличия примесей. Выделяют следующие две основные группы: * 1. Минералы светлые, к которым относятся бесцветные и окрашенные в светлые цвета: белый, светло-серый, желтый, розовый (например, кварц, гипс, кальций). * 2. Минералы темные, обычно малопрозрачные, имеющие черный, темно-зеленый, темно-серый, коричнево-бурый (например роговая обманка, змеевик) и другие цвета. * Твердость определяется по способности одного минерала чертить (царапать) другой минерал. Относительная твердость минерала определяется сопоставленной с другими минералами, твердость которых заранее известна. При определении твердости пользуются шкалой МООСа (таблица 2).

Минералы светлые Кварц Гипс Кальций Минералы тёмные Роговая обманка Змеевик Дравит

Балл Твердости Название минерала Полевая шкала 1 тальк Мягкий карандаш оставляет царапину, легко чертится ногтем. 2 гипс Чертится ногтем. 3Кальцит Латунная монета оставляет царапину. 4 Флюорит(плавиковый шпат) Чертится ножом. 5 апатит Перочинный нож оставляет на минерале царапину, а минерал на поверхности ножа оставляет неясную царапину, стекло не царапает. 6Полевой шпат Нож оставляет едва заметную царапину. Царапает стекло. 7Кварц Ножом не чертится. 8Топаз Режет стекло, кварц не царапает. 9Корунд Царапает кварц. 10Алмаз- Шкала МООСа таблица

* Твердость минералов является до некоторой степени показателем их прочности и способности к истиранию. * Спайность. Способность кристаллических минералов раскалываться при ударе по определенным направлениям с образованием гладких плоскостей раскола называется спайностью. Различают следующие виды спайности: * 1. Весьма совершенную, когда минерал легко расщепляется на очень тонкие листочки и пластинки (например, слюда); * 2. Совершенную, когда при расщеплении минерал дает обломки, ограниченные правильными плоскостями (например, каменная соль, известковый шпат, ортоклаз); * 3. Несовершенную, когда на осколках минерала только местами бывают заметны небольшие гладкие площадки (например, апатит); * 4. Отсутствие спайности, когда при ударе минерал просто раздробляется без образования признаков плоскостей спайности (например, кварц). * Чтобы установить наличие спайности надо внимательно осмотреть поверхность излома минерала при отраженном свете, поворачивая минерал в разные стороны. * Блеск. Блеск минерала обуславливается различным отражением света от его поверхности. Различают следующие виды блеска: стеклянный (кварц, полевые шпаты), жирный (тальк), металлический (пирит), шелковистый (гипс-селенит), перламутровый (слюда, разновидность талька-жировик), матовый (каолинит) и др. * Излом. Различные минералы дают при раскалывании тот или иной характер поверхности излома. Различают излом по спайности (кальцит), раковистый (кварц), землистый (каолинит), и другие.

* Главными породообразующими минералами земной коры являются: полевые шпаты (ортоклазы и плагиоклазы), роговая обманка, оливин (перидот), каолинит, кальцит (известковый шпат), доломит бурый железняк или лимонит, пирит или серый колчедан, гипс и некоторые другие. * Полевые шпаты. В группу полевых шпатов входит целый ряд кристаллических минералов (силикаты), родственных по химическому составу и близких по физическим свойствам. Полевые шпаты характеризуются большой твердостью (6.0), совершенной спайностью и хорошо заметным стеклянным блеском. Различают два основных вида полевых шпатов: ортоклазы (имеют розовый мясо-красный, желтый или серо-розовый цвет, реже белый или серый; Ортоклазы входят в состав гранитов, гнейсов, сиенитов и других пород, часто в весьма больших количествах) и плагиоклазы (имеют темно-серый или серый цвета Разновидность плагиоклаза обладающая красивым синевато-фиолетовым отливом, носит название Лабрадора) * Роговая обманка и авгит. Оба минерала представляют собой сложные силикаты (соли кремниевых кислот), содержащие железо, кальций и магний. Цвет темно- зеленый до черного. Роговая обманка является составной частью гранитов, сиенитов и других горных пород. * Слюды. Различают два их основных вида: биотит (черная слюда)и мусковит (белая слюда), в их состав входят железо, магний и калий. Характерной особенностью слюд является их весьма совершенная спайность.

* Оливин (перидот). Это оливково-зеленый кристаллический минерал. Входит в состав таких горных пород, как диабаз и базальт. Некоторые породы почти целиком состоят из оливина (дунит и перидотит). * Хлорит является водным силикатом сложного состава. Это вторичный минерал, образовавшийся путем разложения слюд, роговых обманок или авгита в присутствии воды, под большим давлением и при высокой температуре, но не достигающей температуры плавления. Для хлорита характерны зеленая окраска * Каолинит - это землянистый минерал, образовавшийся в результате выветривания, полевых шпатов и других алюмосиликатов. Цвет белый, иногда желтый, блеск матовый. В чистом виде он встречается сравнительно редко как составная часть многих глин. * Кальцит (известковый шпат) - минерал вторичного происхождения. Он относится ко второму классу минералов. Кальцит имеет ясно видимые кристаллы, раскалывающиеся при ударе по плоскостям спайности. Цвет белый иногда окрашенный примесями, блеск стеклянный, излом по спайности. Встречается в больших скоплениях образуя горные породы: мрамор и кристаллические известняки. * Кварц широко распространен в природе. Чаще всего он кварц бесцветный или белый, но может быть окрашен в различные цвета; излом раковистый. В чистом виде кварц встречается иногда в среде других горных пород. В физическом и химическом отношении кварц является весьма устойчивым минералом. Прозрачную кристаллическую разновидность кварца называют горным хрусталем.

* Бурый железняк или лимонит представляет собой минерал ноздреватого, землистого сложения. Цвет буровато-желтый, красно-бурый, коричневый. Образуется как вторичный минерал путем разложения магнитного железняка. Весьма широко распространен в различных формах как в виде скоплений, так и в виде примесей в горных породах. Присутствие лимонита придает характерную красновато-бурую или желтую окраску содержащим его горным породам. * Пирит или серый колчедан - минерал золотисто-желтого цвета. Часто кристаллизируется в виде кубиков различных размеров. При действии кислорода воздуха и воды пирит выветривается с образованием серной кислоты. Применение горных пород, содержащих пирит в качестве материала для возведения сооружений, рассчитанный на длительный срок нежелательно, так как пирит может значительно сократить срок службы сооружения. * Гипс - кристаллический минерал, чаще всего белого, иногда серого, желтого или розового цвета. Блеск стеклянный, иногда перламутровый. Спайность весьма совершенная. Пирит или серый колчедан Гипс

Полевые шпаты. Роговая обманка Биотит Слюды Мусковит Ортоклазы Плагиоклазы

Оливин Хлорит Каолинит Кальцит Кварц Бурый железняк

* Определение минералов. Из существующих методов определения минералов (оптический, химический и другие), широкое применение в практике получил полевой метод (макроскопический), основанный на визуальном определении ( на глаз) физических свойств минералов. * Для определения минералов макроскопическим методом применяется простейшее оборудование и реактивы: молоток, перочинный нож, лупа 7-10-кратного увеличения, стекло, склянка с 10%-ным раствором соляной кислоты (НС1). * С помощью молотка скалывают края образцов, чтобы получить свежий излом. Порядок определения физических свойств следующий: цвет, твердость, спайность, блеск, излом.

Контрольные вопросы: 1. Дайте определение понятию "минерал". 2. Приведите классификацию минералов по химическому составу. 3. Каким может быть происхождение минералов? 4. По каким физическим свойствам и внешним признакам определяют минералы? 5. Как определяют твердость минералов? 6. Что такое "спайность" минерала? 7. Определение минералов