Минералы в строительстве и архитектуре реферат
Обновлено: 30.06.2024
Генетическая классификация горных пород учитывает условия их образования, которые предопределяют строение и, следовательно, свойства пород. В соответствии с этой классификацией выделены следующие типы пород: магматические - первичные , образующиеся при остывании магмы; - осадочные - вторичные , образовавшиеся в результате выветривания магматических пород; - метаморфические - осадочные и магматические породы, изменившие свое 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.
Магма представляет собой высокотемпературный силикатный расплав, который в зависимости от режима охлаждения может образовать: - плотные кристаллические породы, если остывание магмы происходило медленно и под большим давлением в глубине земной коры
Минеральный состав пород зависит от химического состава магмы. Различают магмы кислые (содержание Si02 > 65 %), средние (содержание Si02 = 50…65 %) и основные (содержание Si02
Если порода образовалась из основной магмы, в ней преобладают темноокрашенные железистомагнезиальные алюмосиликаты. Практически во всех изверженных кристаллических породах основная доля объема приходится на полевые шпаты. Ниже рассмотрены главнейшие представители изверженных пород. Глубинные породы характеризуются кристаллической структурой, отсутствием пор, высокой прочностью, твердостью и морозостойкостью. В полированном виде глубинные породы очень декоративны. К ним относятся: граниты, сиениты, габбро и диориты.
Гранит - зернисто-кристаллическая порода , сложенная из трех минералов: кварца (20…40 %), полевых шпатов (40…70 %) и слюды (5…20 %); иногда слюду заменяет роговая обманка.
Строительные свойства гранитов (в среднем) следующие: плотность - 2600…2700 кг/м ; предел прочности при сжатии - 100… 250 МПа, а при растяжении, как и у других каменных материалов, в 20…30 раз ниже; вследствие малой пористости и низкого водопогло-щения ( 1000); химическая стойкость их также высока; граниты - твердые породы (твердость более 6).
Цвет гранитов определяется цветом полевого шпата и бывает чаще всего серым, розовым и темно-красным. Граниты хорошо полируются, приобретая декоративный вид. Граниты широко применяют для облицовки зданий и инженерных сооружений (набережные, мосты и т. п.), устройства полов общественных зданий и монументальной скульптуры.
Сиениты - аналоги гранита, но без кварца (образовались из средних магм); свойства и области применения такие же, как у гранита.
Диориты - темно-серая мелкокристаллическая порода, состоящая в основном из полевых шпатов (около 75 %) и темноокрашенных минералов. Плотность - 2800…3000 кг/м3. Отличается повышенной ударной вязкостью. Применяют для облицовки и в дорожном строительстве (брусчатка и т. п.).
Габбро - крупнокристаллическая порода, образовавшаяся из основной магмы; состоит из полевых шпатов (около 50 %) и темноокрашенных минералов (авгита, роговой обманки и т. п.). Плотность - 2900…3300 кг/м3; предел прочности при сжатии - 200…350 МПа. Как и гранит, габбро характеризуется высокой морозостойкостью и стойкостью против выветривания.
Цвет - темно-серый, темно-зеленый до черного. Габбро хорошо полируется и имеет красивую текстуру. Одна из разновидностей габбро - лабрадорит - очень декоративна благодаря содержащемуся в ней ирризирующему полевому шпату.
Излившиеся плотные породы имеют слабозакристаллизованную или стеклообразную структуру. Для ряда излившихся пород характерна порфировая структура (рис. 4.2, б), когда в общей аморфной массе вкарплены кристаллы какого-либо минерала. Так, излившийся аналог гранита - кварцевый порфир - имеет вкрапления кристаллов кварца, аналог диорита - порфирит - имеет вкрапления полевых шпатов. Некоторые виды порфиров очень декоративны.
Базальт - аналог габбро - самая распространенная излившаяся порода; в зависимости от условий образования имеет стекловатую или скрытнокристаллическую структуру. Цвет базальта - темно-серый до черного. По физико-механическим показателям базальт аналогичен габбро, а по прочности даже превосходит его (Лсж достигает 500 МПа). Базальты очень твердые, но хрупкие породы, что затрудняет их обработку.
Плотные излившиеся породы менее декоративны и менее стойки к выветриванию, чем их глубинные аналоги. Применяют их главным образом как щебень для бетона, отсыпки железнодорожных путей и т. п. Базальт также используют в качестве сырья для каменного литья и получения высококачественной минеральной ваты. Излившиеся пористые породы образовались непосредственно при извержении вулканов. Первичными продуктами извержения являются вулканические пеплы, пески и пемза; с течением времени они могли цементироваться, образуя туфы.
Вулканические пепел и песок - порошкообразные частицы, имеющие стеклообразное строение, благодаря чему при добавлении извести или цемента, а иногда и самостоятельно они способны к твердению. Используются как активная добавка к вяжущим (впервые были использованы в Древнем Риме - пепел Везувия - для придания извести водостойкости).
Пемза - очень пористая легкая порода в виде кусков размером 5… 100 мм. Плотность пемзы в куске - 500… 1000 кг/м . Большая пористость (до 80 %) обусловливает низкую теплопроводность (0,14…0,23 Вт/(м * К)). Прочность при сжатии пемзы не велика - 2…4 МПа, но этого достаточно для получения на базе пемзы легких бетонов. Кроме того, пемза используется в молотом виде как добавка к цементам и в качестве абразивного порошка.
Вулканические туфы - порода, образовавшаяся из вулканических пеплов, которые омонолитились в результате спекания массы, сохранившей высокую температуру, или в результате природной цементации. Вулканические туфы - пористая порода (П = 30…60 %), имеющая низкую плотность, равную 800…1800 кг/м3. Поры у туфа в большинстве своем замкнутые, что обусловливает его высокую морозостойкость. Прочность при сжатии зависит от пористости и составляет 2…20 МПа. Теплопроводность у туфа в 1,5…2 раза ниже, чем у кирпича. Цвет туфов разнообразный, но не яркий, а глухой; основные оттенки: красно-оранжевые и до коричневато-лиловых. Крупнейшие месторождения туфов, возникшие в результате деятельности ныне потухшего вулкана Арарат, имеются в Армении.
Туфы используют как облицовочный материал, а в местах крупных месторождений - как эффективный материал для кладки стен. Благодаря низкой твердости туфа стеновые камни из него вырезают механизированным способом прямо в карьере (рис. 4.3). В тонкомолотом виде туф используют как добавку к цементам. Туфовая лава - разновидность вулканических туфов, образовавшаяся при попадании пепла и пемзы в огненно-жидкую лаву. По структуре, свойствам и областям применения туфовая лава аналогична вулканическому туфу, но благодаря большей доле замкнутых пор более долговечна.
Осадочные породы
Осадочные породы в зависимости от происхождения принято делить на: - механические осадки , при образовании которых главную роль играли физико-механические процессы (воздействие воды, мороза, нагрева и охлаждения и т. п.); при этом, как правило, не менялся минеральный и химический состав исходных пород; - органогенные осадки , которые образовались из остатков (скелетной части) живых организмов, как правило, морской фауны (ракушки, кораллы и т. п.); - хемогенные осадки , образовавшиеся в результате растворения первичных пород и последующей кристаллизации из водных растворов.
Механические осадочные породы могут быть рыхлые ( гравий, песок, глина ) и сцементированные - те же рыхлые осадки, частицы которых склеены природным цементом (брекчии, конгломераты, песчаники). Рыхлые механические осадочные породы: глины, песок .
Необходимо подчеркнуть причины, по которым преобладающим минералом песка является кварц . При выветривании гранита кварц оказывается самым твердым и химически стойким минералом, не подвергающимся разрушению, а разрушающим более слабые соседствующие с ним минералы (полевой шпат, слюду и т. п.). Его зерна лишь слегка окатываются при перемещении ветром или водой.
Не менее распространенной, чем песок, рыхлой осадочной породой является глина , поскольку источником ее образования служат самые распространенные минералы изверженных пород - полевые шпаты .
Под действием минерализованных грунтовых вод и давления вышележащих горных пород рыхлые осадочные породы могут цементироваться, образуя так называемые сцементированные осадочные породы: песчаники, брекчии и конгломераты .
Песчаники состоят из зерен кварцевого песка, сцементированного природным цементом, например, карбонатом кальция , водным кремнеземом, гипсом и т. п. Цементация происходит путем постепенного осаждения на зернах песка цементирующего вещества из воды (как накипь в чайнике). В зависимости от цементирующего вещества песчаники называют известковыми, кремнистыми и т. д. Цвет их зависит от цвета цементирующего вещества.
Наибольшее применение в строительстве получили достаточно водостойкие известковые и кремнистые песчаники. Известковые песчаники легче обрабатываются, кремнистые более прочные и стойкие.
Плотность песчаников - 2300…2500 кг/м , прочность - от 10 до 100 МПа. Песчаники использовали для возведения зданий с глубокой древности, так как добывать их значительно легче, чем магматические породы, а свойства их достаточно хорошие.
Известно много памятников архитектуры: соборов и замков (например, Виндзорский замок - резиденция английских королей), построенных из песчаника. В настоящее время песчаники используют для фундаментов, подпорных стенок, тротуаров, а особо стойкие - для облицовок; кроме того, из песчаников делают щебень для бетонов и дорожных покрытий.
Известняки плотные - широко распространенная на Земле горная порода, состоящая в основном из кальцита СаС03 ; кроме кальцита они содержат примеси магнезита, глины и кремнезема. Цвет известняков в зависимости от примесей: белый, светло-серый, серовато-кремовый или желтоватый.
Плотность известняков - 2000…2600 кг/м , прочность при сжатии у них сравнима с прочностью бетона и составляет 10… 100 МПа. Твердость небольшая - З. 3,5, что позволяет легко добывать и обрабатывать известняк. Морозостойкость известняков существенно зависит от пористости, степени цементации, наличия примесей и нуждается в постоянном контроле. Абсолютно не стойки они к воздействию кислых сред.
Известняки - одна из самых важных горных пород для строителей. Они издавна использовались для возведения зданий и их облицовки (достаточно вспомнить слова "Москва белокаменная"), из известняков делались фундаменты. Самый распространенный щебень для бетонов и дорожных покрытий - известняковый, и, наконец, известняк - сырье для получения извести и цемента.
Мраморовидные известняки - переходные породы от плотных известняков к мраморам . Они имеют большую плотность (до 2700 кг/м ) и прочность (60…150 МПа), чем обычный известняк.
Известняк-ракушечник - пористая порода, состоящая из раковин и панцирей моллюсков, сцементированных известковым цементом. Плотность ракушечника - 900…2000 кг/м , прочность при сжатии - 0,5…15 МПа. Он имеет низкую теплопроводность и легко поддается распиловке. Используют в виде камней и блоков как местный стеновой материал. Декоративные разновидности ракушечника применяют как облицовочный материал.
Мел - землистая горная порода, состоящая из мельчайших обломков раковин и скелетов морских микроорганизмов, представляет собой почти чистый кальцит СаС03. Используют при производстве извести, цемента, стекла и благодаря высокой дисперсности для приготовления красок и шпатлевок.
Диатомиты и трепелы - рыхлые землистые породы белого, серого или желтоватого цвета, в основном состоящие из аморфного кремнезема Si02 * лН20; по внешнему виду и физическим свойствам похожи на мел. Они образовались из остатков мельчайших водорослей, а также кремневых скелетов морской микрофауны (диатомий, радиолярий и т. п.) с примесью глины и ила. Со временем под давлением вышележащих слоев горных пород диатомиты и трепелы уплотняются и превращаются в плотную, прочную и трудно размокающую в воде породу - опоку.
В диатомите и трепеле до 75…95 % активного кремнезема, поэтому их применяют как гидравлическую добавку к вяжущим. Их также используют при производстве теплоизоляционных материалов. Хемогенные осадочные породы образовались главным образом при испарении вод, содержащих минеральные соли. Для строителей интерес представляют сульфаты и карбонаты кальция и магния: гипс, ангидрит, известковый туф, магнезит и доломит.
Известковый туф образовался в результате выпадения СаСОэ из источников подземных углекислых вод. Туфы пористы и имеют ноздреватое строение. Они легко поддаются распиловке и используются для внутренней облицовки помещений, улучшая их акустические свойства. Для этих целей приобрела популярность разновидность туфа - травертин.
Магнезит - порода, состоящая в основном из минерала магнезита MgC03. Используют для получения огнеупорных материалов и магнезиальных вяжущих.
Доломит - порода, состоящая в основном из минерала доломита СаС03 * MgC03, с примесью глины, оксидов железа и др. По структуре и физическим свойствам доломит близок к плотным известия-кам: рт = 2200…2800 кг/м ; Дсж = 50…200 МПа. Поэтому его применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона.
Гипс - горная порода обычно белого или серого цвета, состоящая из минерала того же названия CaS04 -2H20. В строительстве используют как сырье для получения гипсовых вяжущих. Благодаря низкой твердости применяют для изготовления мелких поделок по камню.
Ангидрит - плотная горная порода, состоящая преимущественно из минерала ангидрита CaS04. Цвет породы белый с голубым или серым оттенком. Используют для получения вяжущих и для внутренней отделки и скульптурных работ. На открытом воздухе быстро выветривается, переходя в гипс.
Метаморфические породы
Горные породы, находящиеся в земной коре, со временем могут существенно изменить структуру и свойства, не меняя принципиально свой химический состав. Причина таких изменений - воздействие давления, повышенных температур и минерализованных вод.
Метаморфизироваться могут как магматические, так и осадочные породы. Яркий пример метаморфизма - превращение массивной магматической породы перидотита в слоистую породу серпентинит, имеющую в своем составе тонковолокнистый минерал - асбест. Среди метаморфических пород для строителя представляют интерес мрамор, кварцит, глинистый сланец и гнейс.
Мраморы - метаморфизированные известняки, состоящие из плотно сросшихся между собой кристаллов кальцита (СаС03) , иногда с примесью доломита (СаС03 * MgC03). Кристаллы в мраморе прочно связаны друг с другом без цементирующего вещества.
Это произошло за счет огромного многостороннего давления на известняки в условиях повышенных температур. Мрамор имеет высокую плотность (2600…2800 кг/м ) и прочность (RQX = 30… 100 МПа); водо-поглощение мрамора менее 1%. При всем этом твердость мрамора не высока - З. 3,5, что облегчает его обработку.
Мраморы могут быть как чисто белого цвета, так и самых разнообразных цветов с характерным "мраморовидным" рисунком. Окраска мрамора объясняется проникновением в известняк в процессе мета-морфизации минерализованных вод, из которых впоследствии кристаллизуются окрашивающие мрамор минералы - примеси: гематит, лимонит, хлорит и др. Отличает мрамор от известняков еще одно свойство: мраморы хорошо полируются.
Мраморы широко применяют для отделки зданий и общественных сооружений.
Цвет кварцитов белый, красный, темно-вишневый. Применяют их в ответственных частях зданий и сооружений, для облицовки, а также в виде щебня для бетона и сырья для получения огнеупоров.
Гнейсы - слоистая порода, образовавшаяся в результате перекристаллизации гранитов и других магматических пород при одноосном давлении. Поэтому гнейсы имеют слоистое (сланцеватое) строение, что облегчает их добычу и обработку, но снижает стойкость к выветриванию. Раскалываются гнейсы по слоям слюды.
Глинистый сланец образовался из глин в результате перекристаллизации в условиях одноосного давления и повышенных температур. Сланцы имеют темно-серый цвет и легко раскалываются на плоские плитки. Такие плитки, называемые шифером (от нем. schiefer - сланец), используются в качестве долговечного кровельного материала. Многие архитектурные памятники в Европе имеют сланцевую кровлю. В настоящее время сланцевые кровли стали популярны в коттеджном строительстве.
Copyright © 2004-2022 ООО "Альтаиста"
Бизнес портал. Деловая сеть предпринимателей. Бизнес. Инновации. Технологии
Портал разработан ООО "Альтаиста"
Минералы (от лат. minera - руда) - природные тела с определенным химическим составом и кристаллической структурой. По химическому составу минералы подразделяют на девять классов: силикаты, карбонаты, оксиды и гидроксиды, сульфиды, сульфаты, галоиды, фосфаты, вольфрамиты, самородные элементы.
Как минералы, слагающие горные породы, и применяемые в производстве природных и искусственные строительных материалов, практическое значение имеют силикаты, карбонаты, сульфаты и оксиды.
Структура и свойства минералов. Самыми распространенными в природе минералами являются силикаты. Они представляют собой соли кремниевых кислот, среди которых выделяют подгруппы минералов, имеющих некоторую общность состава и строения: полевые шпаты, пироксены, амфиболы, глинистые минералы и др. Особенно велика роль полевых шпатов, которые составляют около 50% (по массе) всей земной коры.
Современная классификация силикатов построена по типам их кристаллохимических структур, которые находятся в тесной связи с химическим составом минералов, и определяют их важнейшие физические свойства.
В минералах-силикатах каждый ион кремния Si4+ связан с четырьмя ионами кислорода. Основной структурной единицей кристаллической решетки силикатов является кремнекислородный тетраэдр ([SiO4]4-), в вершинах которого располагаются ионы кислорода О2-, а в центре - ион кремния Si4- (рис. 6.1). Он обладает четырьмя свободными валентными связями, чем и определяются различные способы сочленения тетраэдров и присоединение ионов других элементов, входящих в состав силикатов. Кремнекислородные тетраэдры могут быть обособлены один от другого или соединяться с помощью общих кислородных ионов, что приводит к появлению изолированных (островных), цепочечных, ленточных, слоистых, каркасных силикатов (рис. 6.2) и, соответственно, различным свойствам минералов.
Островные силикаты представлены одиночными или сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами, удерживаемыми катионами Mg, Ca и др. Кольцевые силикаты состоят из групп, включающих по 3, 4 и 6 тетраэдров, связанных в кольца. В структуре цепочечных и ленточных силикатов кремнекислородные тетраэдры соединены или в непрерывные цепочки с радикалом (Si2O6)4- - цепные силикаты, или в сдвоенные цепочки с радикалом (Si4O11)6- - ленточные силикаты. Кристаллическая структура листовых силикатов имеет форму лент, соединенных в один непрерывный слой - лист. Каркасные силикаты отличаются трехмерным сцеплением кремнекислородных тетраэдров. В этом случае каждый ион кислорода принадлежит одновременно двум тетраэдрам. Сцепление тетраэдров происходит через все четыре вершины. Характерной особенностью кремнекислородных тетраэдров является способность иона Si частично заменяться ионом Al с появлением в кристаллической решетке алюмокислородных тетраэдров [AlO4]4- и образованием каркасных алюмосиликатов. Такое свойство химических элементов замещать друг друга в кристаллических структурах, не нарушая их строения, называется изоморфизмом.
Физико-механические свойства минералов классифицируются на три основные группы: морфологические, оптические механические. Морфологические свойства определяются внешней формой минералов. К оптическим свойствам относятся цвет, прозрачность, блеск; к механическим -твердость, степень спайности, вид излома и др.
Форма - свойство минералов, по которому их можно подразделить на виды или на т.н. габитусные типы (рис. 6.3).
Цвет отражает характер-взаимодействия световых волн со структурными элементами, входящими в состав кристаллической структуры минералов. Это свойство, в значительной мере предопределяется их химическим составом, а также наличием механических примесей, дефектов структуры, микротрещин и рядом других факторов.
Блеск - свойство минерала отражать от своей поверхности часть световых лучей. Числовое значение отражающей способности называется показателем отражения, значение которого всегда меньше единицы.
Прозрачность минералов тесно связана с блеском и характеризует способность пропускать свет в видимом спектре. В зависимости от коэффициента поглощения света все минералы условно можно разделить на три группы: прозрачные (кварц, алмаз), полупрозрачные (гипс, гематит) и непрозрачные (графит).
Твердость минералов - это степень их сопротивления внешнему механическому воздействию, способность противостоять проникновению в них других, более твердых тел. Существует несколько способов определения твердости, среди которых наиболее распространенными и доступными являются определение твердости с помощью склерометра и с помощью шкалы Мооса. Для тонкой инструментальной оценки твердости в лабораторных условиях применяют различные типы склером или твердомеров. Этот метод позволяет определить твердость минералов в МПа с точностью до сотых долей и основан на вдавливании под определенной нагрузкой в отшлифованную поверхность минерала или на ровную грань кристалла алмазной либо стальной четырехгранной пирамиды, заостренной под определенным углом. Величина вмятины, образованная при этом на поверхности минерала, дает возможность рассчитать абсолютную твердость T:
где α - угол между противоположными гранями алмазной (стальной) пирамиды; P - величина нагрузки; d - диагональ вмятины.
Значения твердости (микротвердости) для некоторых минералов составляют, МПа: тальк - 25, графит - 100, гипс - 360, апатит -5300, кварц - 11200, алмаз - 100600. Относительная твердость минералов чаще всего определяется с помощью приближенного метода по шкале, предложенной немецким ученым Ф. Моосом и носящей его имя. В шкале Мооса десять специально подобранных минералов от самого мягкого - талька до самого твердого - алмаза расположены в последовательности, при которой следующий по порядку минерал оставляет царапину на предыдущем, а сам им не прочерчивается. Порядковый номер минерала обозначает его твердость (табл. 6.1).
Спайность - способность минералов раскалываться при ударе по определенным направлениям с образованием гладких поверхностей различной степени зеркальности - плоскостей спайности. Она зависит от внутренней структуры кристаллического вещества и не связана с его внешней формой. В зависимости от степени и характера раскола и зеркальности, характерных при дроблении минералов, различают различные степени спайности.
Природный камень как строительный материал известен с глубокой древности. Он служил основным строительным материалом еще первобытному человеку. Высокая механическая прочность и долговечность позволяли использовать его в качестве стенового материала в строительстве различных сооружений, а красивая окраска и богатая текстура обусловили его применение для архитектурного оформления уникальных сооружений, храмов, дворцов.
Содержание работы
Введение…………………………………………………………………………3
1.Общие сведения……………………………………………………………….4
2. Горные породы и породообразующие минералы…………………………..5
3. Важнейшие изверженные породы…………………………………………. 8
4. Важнейшие осадочные породы…………………………………………….11
5. Важнейшие метаморфические породы………………………………….….17
6. Материалы и изделия из природного камня………………………….……18
7. Добыча и обработка каменных материалов…………………………….….19
Заключение…………………………………………………………. 20
Список использованной литературы………………………….……………. 22
Файлы: 1 файл
5fan_ru_Природные каменные материалы.doc
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА
Выполнил: студент ГГНТУ группы ТГВ-13 Кибишев Б.А.
2. Горные породы и породообразующие минералы…………………………..5
3. Важнейшие изверженные породы…………………………………………. 8
4. Важнейшие осадочные породы…………………………………………….11
5. Важнейшие метаморфические породы………………………………….….17
6. Материалы и изделия из природного камня………………………….……18
7. Добыча и обработка каменных материалов…………………………….….19
Список использованной литературы………………………….……………. 22
1. Общие сведения
Природные каменные материалы – материалы, получаемые механической обработкой или без специальной обработки горных пород.
Горные породы – значительные по объему скопления различных минералов в земной коре, образовавшиеся под влиянием одинаковых условий.
Минерал – природное тело, одинаковое по химическому составу, строению и химическом свойствам, образующееся в результате физико-химических процессов, происходящих в земной коре.
Приводимое ниже описание наиболее распространенных и важных в породообразущем отношении минералов предусматривает характеристику представителей классов силикатов, оксидов и гидроксидов, карбонатов, сульфатов, сульфидов и самородных минералов.
Силикаты являются солями различных кремниевых кислот и относятся к сложным химическим соединениям, содержащим в своем составе элементы К. Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Si, О, Н и др. Однако для них более характерным является не химический состав, а особенности кристаллического строения с наличием ионной кристаллической решетки. Основной структурной единицей этой решетки является кремнекислородный тетраэдр, размеры которого почти всегда строго постоянны.
Класс силикатов объединяет представителей с разнообразными свойствами, которые отражают различный характер сочленения этих структурных единиц в кристаллической решетке и появление изолированных, цепочечных, ленточных, слоистых, каркасных силикатов. Характерной особенностью кремнекислородных тетраэдров является способность иона Si частично заменяться ионом AI с появлением в кристаллической решетке других алюмокислородных тетраэдров и образованием каркасных алюмосиликатов. К наиболее важным представителям этого класса относятся полевые шпаты, плагиоклазы, нефелин, роговая обманка, авгит, слюды, гидрослюды, а также вторичные силикаты -- тальк, асбест, каолинит, монтмориллонит.
Полевые шпаты по химическому составу представляют собой каркасные алюмосиликаты калия, натрия, кальция и разделяются на натриево-кальциевые (плагиоклазы) и калиево-натриевые полевые шпаты. Их характерной особенностью является способность образовывать изоморфные, т. е. близкие по составу и строению, соединения. Они имеют светлую окраску, стеклянный блеск, высокую твердость (6.. .6,5> по шкале Мооса, совершенную спайность в двух направлениях и плотность от 2,5 до 2,7. Наиболее распространенными полевыми шпатами являются близкие по строению и свойствам, одинаковые по составу микроклин и ортоклаз, отличающиеся между собой интенсивностью розовой окраски. Они могут замещать друг друга в породах или же присутствуют одновременно. На поверхности земли, под влиянием кислорода, воды, углекислого газа и др., они постепенно выветриваются и превращаются в глинистые минералы. Являясь породообразующими компонентами, полевые шпаты увеличивают твердость и прочность пород, поэтому полевошпатовые разновидности последних охотно используются в строительстве и в промышленности строительных материалов (стекольная, керамическая и др.). Высокосортные залежи полевых шпатов имеются в Карелии, на Украине, Урале, в Сибири.
Плагиоклазы -- изоморфные смеси минералов альбита и анортита. В природе существуют многочисленные разновидности непрерывно меняющегося ряда плагиоклазов-- от чистого анортита до чистого альбита, причем чем выше содержание анортита в составе плагиоклаза, тем выше степень его основности. Применяются в качестве особо ценного декоративного и облицовочного материала (Лабрадор). Их месторождения известны на Украине и Урале.
Нефелин -- бесцветный или чаще серовато-белый минерал с разнообразными оттенками, отличается твердостью в пределах 5 . 6 и невысокой плотностью (2,6), несовершенной спайностью, неровным или раковистым изломом. Легко выветривается на поверхности земли, превращаясь в каолинит, и вторичные образования карбонатного, сульфатного состава и др. В контактах с богатейшими апатитовыми месторождениями нефелиновые породы нередко образуют крупные массивы, имеющие промышленное значение и используются при производстве цемента, стекла; из нефелиновых отходов с помощью обогащения получают глинозем, соду, силикагель, ультрамарин и др. Месторождения этих пород известны на Кольском полуострове (Хибины).
Авгит--магнезиально-железистый силикат -- относится к цепочечным силикатам (пироксены) и является важным породообразующим минералом основных магматических пород. Обычно окрашен в темно-зеленый, черно-бурый или черный цвет со стеклянным блеском. Имеет твердость 5. 6 и плотность в пределах 3,2 . 3,6, совершенную спайность, повышенные вязкость и прочность. Присутствие авгита в породах сообщает им высокую сопротивляемость механическим воздействиям. Встречается на Урале.
Мусковит -- белая слюда встречается в магматических и метаморфических породах. Имеет перламутровый блеск, весьма совершенную спайность в одном направлении, благодаря чему легко расщепляется на тонкие и прозрачные упругие листочки, невысокую твердость (2 . 3) и плотность в пределах 2,8. 3,1. Мусковит относительно стоек химически и при выветривании обычно переходит в россыпи без заметного изменения. Используется как отличный электроизоляционный материал, а в строительстве -- в виде слюдяного порошка (скарпа), как посыпочный материал при изготовлении кровельных материалов (рубероида), огнеупорных красок, керамических изделий и т. п. Достаточно крупные месторождения мусковита имеются на Кольском полуострове, Украине, Среднем Урале, в Восточной Сибири.
Биотит -- черная или бурого цвета железисто-магнезиальная слюда широко распространена в кислых магматических и метаморфических породах. Имеет небольшую твердость (2. 3), весьма совершенную спайность в одном направлении, легко расщепляется на тончайшие упругие пластинки. В природе образует преимущественно пластинчато-чешуйчатые и зернистые скопления, является химически нестойким минералом. Месторождения биотита известны на Урале, в Забайкалье и др.
Вермикулит является хорошим теплоизоляционным и звукопоглощающим материалом. Крупные месторождения его находятся на Украине, Урале и Кольском полуострове.
К группе вторичных слоистых силикатов относятся довольно широко распространенные в природе тальк, асбест, каолинит и монтмориллонит.
Тальк образуется при изменении магнезиальных силикатов и алюмосиликатов природными горячими растворами и является породообразующим минералом тальковых сланцев. Окрашен в белый или бледно-зеленый цвет, имеет стеклянный блеск с перламутровым отливом, очень низкую твердость (меньше 1), плотность (2,7. 2,8), весьма совершенную спайность и легко расщепляется на гладкие неупругие пластинки, жирен на ощупь. Тальк находит применение в порошкообразном виде в качестве наполнителей в производстве пластмасс, паст, глазурей и кислотоупорных изделий. Камневидный тальк используется для огнеупорной футеровки. Промышленные месторождения его известны на Урале.
Асбест встречается в виде нескольких разновидностей, но наибольшее применение для практических целей имеет хризотил-асбест. Для асбеста характерна параллельно-тонковолокнистая структура с длиной волокон, колеблющейся от десятых долей миллиметра до 20 . 25 мм, иногда до 50. 150 мм. Он имеет зеленовато-желтый, а в распушенном состоянии снежно-белый цвет, невысокую твердость (2. 3) и способен расщепляться на прочные волоконца толщиной меньше 0,0001 мм. Отличается высокой огнестойкостью и щелочеупорностью, плохо проводит теплоту и электричество.
Хризотил-асбест образуется из ультраосновных оливиновых, а также карбонатных пород под влиянием природных горячих растворов. Наиболее ценным сортом считается длинноволокнистый асбест с длиной волокон более 8 мм, используемый при производстве несгораемых тканей, автомобильных тормозных лент, асбесторезиновых изделий и др. Для изготовления асбестоцементных изделий, теплоизоляционных труб, панелей и т. п. применяется асбест с длиной волокон 2 . 8 мм. Мелкое асбестовое волокно направляется для получения обмазочной теплоизоляции, огнестойких красок, штукатурных растворов и др. Значительные месторождения асбеста известны на Украине, Урале, в Забайкалье, Саянах.
Каолинит является главным минералом многих глинистых пород. Основным потребителем каолиновых глин является керамическая промышленность. Они используются при производстве тонкой фарфоровой и фаянсовой керамики. Каолиновые наполнители широко применяются при производстве пластмасс, эмульгаторов, красителей и т. д.
Монтмориллонит отличается непостоянным химическим составом, который зависит от содержания воды в атмосфере. Являясь составной частью глинистых пород, он сообщает им повышенные набухаемость и адсорбируемость. В чистом виде используется как адсорбент (отбеливатель), наполнитель, эмульгатор в резиновом, пластмассовом, керамическом и других производствах. Высококачественные месторождения монтмориллонитовых глин находятся на Кавказе, в Крыму, Приднепровье, Закарпатье.
Чистый кварц -- бесцветный минерал, но может приобретать различную окраску в зависимости от содержания механических примесей. Отличается высокой твердостью (7), несовершенной спайностью, раковистым изломом. Как породообразующий минерал кварц входит в магматические, осадочные и метаморфические породы. Он является химически стойким минералом и накапливается в виде мощных осадочных отложений (пески, песчаники). Повсеместное распространение кварца способствует широкому использованию его в стекольной и керамической промышленности, а в виде природного камня (кварцитов, песчаников)--в качестве стойкого облицовочного и конструкционного строительного материала. Кварц является хорошим абразивом, а также используется как сырье для производства оптических приборов, химической посуды и т. п.
В природе часто встречается гидратированный аморфный кремнезем-- опал. Осадочными опалсодержащими породами являются трепелы, диатомиты, опоки, мергели и др., применяемые как гидравлические добавки при производстве цемента, абразивов, а также для изготовления керамических изделий и легких блочных материалов.
Гематит -- химически стойкий минерал, образует мощные месторождения железной руды, являющейся ценным сырьем для получения чугуна и стали. Порошкообразный гематит используется в качестве красок при отделочных строительных работах, входя в состав красного пигмента, мумии, или являясь компонентом масляных и водных красок. Известные месторождения гематитовых руд находятся на Украине, в районе Курской магнитной аномалии, на Северном Урале.
Кальцит -- кристаллический минерал ромбоэдрической, пластинчатой формы, бесцветный или молочно-белой окраски с различными оттенками, стеклянным блеском, низкими твердостью (3) и плотностью (2,6 . 2,8), совершенной спайностью по трем направлениям и ровным изломом. Месторождения различных видов кальцита, а также разнообразных карбонатных пород -- мела, мраморов -- встречаются в Карелии, на Украине, в Донбассе, на Урале. Они являются ценным поделочным материалом, сырьем для производства цемента, извести, огнеупоров.
Магнезит по структуре и форме кристаллов сходен с кальцитом, но распространен в природе значительно реже. В природе встречается в виде сплошных мраморовидных (кристаллических) и плотных (аморфных) масс, которые имеют большое промышленное значение, особенно при производстве высокоогнеупорных изделий.
Натрит-- бесцветный или окрашенный в белый цвет минерал со стеклянным блеском, небольшими твердостью (1 . 1,5), плотностью (1,4 . 1,5) и несовершенной спайностью. С НСl обнаруживает бурную реакцию вскипания. При нагревании растворяется в собственной кристаллизационной воде. Он образуется в некоторых соляных озерах, богатых натрием, при избытке растворенного углекислого газа. Применяется при производстве стекла, в металлургии и др. Обычно встречается в виде плотных и зернистых масс.
Гипс -- кристаллический минерал, обычно слагающий в природе огромные мраморовидные скопления гипсовых пород. Вместе с ангидритом он широко используется для получения вяжущих веществ.
Барит (тяжелый шпат) -- весьма распространенный после ангидрита минерал с таблитчатой формой кристаллов. Барит применяется для производства специальных стекол, керамических эмалей, пластмасс, высокосортных красок.
Мирабилит содержит свыше 55% кристаллизационной воды, с которой связаны многие его свойства. Используется в стекольной, химической промышленности (сода, краски и др.).
Читайте также: