Породообразующие минералы

Среди большого разнообразия природных минералов только небольшая их часть участвует в образовании горных пород. К

числу этих минералов, называемых породообразующими, относятся кварц, полевые шпаты, слюды, карбонаты, сульфаты и

железистомагнезиальные минералы. От минералогического состава горных пород в значительной степени зависят их

строительные свойства. Одни минералы отличаются высокой прочностью, твердостью и химической прочностью, например

кварц, другие имеют незначительную прочность, недостаточную химическую стойкость, способны значительно поглощать

воду (гипс); отдельные минералы обладают способностью легко расщепляться по плоскостям (например, слюда), понижая

этим прочность породы, в состав которой они входят. Эти свойства, а также химический состав минералов

предопределяют назначение образованных ими пород в строительстве. Большая часть минералов находится в твердом

состоянии и обладает преимущественно кристаллической формой.
Прежде чем перейти к изучению горных пород, необходимо ознакомиться с важнейшими породообразующими минералами.
ГРУППА КВАРЦА
В наибольшем количестве в земной коре (литосфере) содержится свободный кремниевый ангидрид или кремнезем SiC>2. В

состав большинства минералов он входит в виде силикатов — химических соединений с основными окислами. Свободный

природный кристаллический кремнезем встречается в виде кварца — одного из наиболее распространенных в земной коре

минералов. Его кристаллы имеют форму шестигранных призм с шестигранными же пирамидами на концах (основаниях).

Кварц обычко непрозрачен, чаще он белого, молочного цвета. Спайность у кварш отсутствует, излом его раковистый, он

имеет жирный блеск; с щелоч ши при обычной температуре не соединяется и под действием кислот «кроме плавиковой) не

разрушается.£Удельный вес кварца 2,65, тверда :ть 7 по шкале твердости. Кварц имеет высокую прочность при сжатии

(около 20 000 кГ/см2) и хорошо сопротивляется действию истираний.^
При нагревании до температуры 575° С кварц из (3-модификации переходит в «-модификацию (высокотемпературную),

скачкообразно увеличиваясь в объаме примерно на 1,5%. При температуре 870° С он начинает переходит» в тридимит

(удельный вес 2,26), значительно уве^ личиваясь в объеме/ (минерал тридимит кристаллизуется в виде тонких;

шестигранных пластинок). Эти изменения объема кварца при высоких температурах необходимо учитывать в производстве

огнеупорных дина-совых изделий. При температуре 1710° С кварц переходит в жидкое состояние. При бУстром остывании

расплавленной массы (расплава) образуется кварцевое стекло — аморфный кремнезем с удельным весом 2,3.
В природе встречается минерал опал аморфной структуры, представляющий собой гидрат кремнезема (SiO2-rtH2O).

Аморфный кремнезем активен, может соединяться с известью при нормальной температуре, тогда как кристаллический

кремнезем (кварц) приобретает эту способность только под действием пара большого давления (в автоклаве) или при

сплавлении.
ГРУППА АЛЮМОСИЛИКАТОВ
Второе место после кремнезема занимает в земной коре глинозем АЬОз- Свободный глинозем в природе встречается в

виде минералов корунда и других глиноземистых минералов.
Корунд — один из наиболее твердых минералов. Его используют для производства высокоогнеупорных материалов, ои

является ценным абразивом.
Другой глиноземистый материал—диаспор — представляет моногидрат глинозема А12О3 • Н2О и содержит 85% А12Оз.

Диаспор входит в состав бокситов — тонкодисперсных горных пород часто красного или фиолетового цвета, богатых

глиноземом (от 40 до 80%) и используемых как сырье для производства глиноземистого цемента.
Глинозем обычно находится в виде химических соединений с кремнеземом и другими окислами, называемых

алюмосиликатами. Наиболее распространенными в земной коре алюмосиликатами являются полевые шпаты, которые

составляют по весу более половины всей массы литосферы. К этой же группе минералов относятся слюды и каолиниты.
Полевые шпаты. Характерная особенность всех полевых шпатов — хорошо выраженная спайность по двум направлениям. В

зависимости от угла, под которым пересекаются направления спайности (прямой или близкий к нему), различают

ортоклаз или калиевый полевой шпат КгО • А12О3 • 6SiO2 и плагиоклазы. Последние подразделяются на альбит или

натриевый полевой шпат Na2O  А!2О3 • 6SiO2 и анортит или кальциевый полевой шпат СаО • А12О3 • 2SiO2.         
Полевые шпаты имеют цвет белый, розовый (до темно-красного), серый, желтоватый и др., удельный вес их 2,55—2,76,

твердость по шкале твердости 6, прочность во много раз меньше прочности кварца (на сжатие от 1200 до 1700

кГ/см2)., Стойкость полевых шпатов против механического и химического выветривания незначительна; плавятся они при

температуре от 1170 до 1550° С.
Слюды представляют собой водные алюмосиликаты сложного и разнообразного состава. Характерной особенностью их

является легкая расщепляемость на тонкие, гибкие и упругие листочки и пластинки. Твердость слюд находится в

пределах 2—3 по шкале твердости. Наиболее часто встречаются следующие виды слюд: калиевая (мусковит) — светлая,

прозрачная (в тонких листочках), тугоплавкая, химически стойкая; железистомагнезиальная (биотит)—непостоянного

состава, очень темного цвета (черного, бурого), легче разрушающаяся, чем мусковит; вермикулит — гидрослюда

золотисто-бурого цвета, образующаяся в результате окисления и гидратации биотита; при прокаливании вермикулит

теряет воду и увличивается в объеме в 18—25 раз; обожженный вермикулит (зонолит) применяется как теплоизоляционный

материал.
Каолинит или водный алюмосиликат А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О представляет собой продукт выветривания изверженных и

метаморфических горных пород. Каолинит обычно встречается в виде белых или окрашенных рыхлых землистых или плотных

масс, является основной частью глин..- Удельный вес каолинита 2,6, твердость 1.
ГРУППА ЖЕЛЕЗИСТО-МАГНЕЗИАЛЬНЫХ СИЛИКАТОВ
Минералы, входящие в эту группу, имеют темную окраску, поэтому;-их. часто называют темноокрашенными минералами.

Удельный вес их больше, чем других силикатов, твердость находится в пределах 5,5— 7,5; они обладают значительной

вязкостью. При большом содержании их в горных породах они придают последним темный цвет и большую вязкость, т. е.

повышенную сопротивляемость удару. Наиболее распространенными породообразующими минералами железисто-магнезиальной

группы являются пироксены, амфиболы и оливин.
Пироксены, из семейства которых наиболее часто встречаются авгиты  (глиноземистые пироксены), имеют удельный вес

3,2—3,6.
К амфиболам относится роговая обманка — типичный минерал изверженных пород — с удельным весом 3,1—3,5.
Оливин —минерал зеленого цвета, отличающийся малой стойкостью: под воздействием различных реагентов (Н2О, Ог, СО2

и др.) он изменяется и в результате присоединения воды увеличивается в объеме, переходя в змеевик или серпентин.

Одна из разновидностей серпентина имеет волокнистое строение и называется хрнзотиласбестом, или горным льном.

Хризотиласбест состоит из тонких и прочных волокон; его широко используют в асбестоцементной промышленности и в

производстве теплоизоляционных материалов. Крупные месторождения хризо-тиласбеста находятся на Урале.      .
ГРУППА КАРБОНАТОВ
В осадочных горных породах наиболее часто встречаются породообразующие карбонатные минералы (карбонаты), важнейшие

из них — кальцит, магнезит и доломит.
Кальцит, или кристаллический известковый шпат СаСОз один из самых распространенных минералов земной коры. Он легко

раскалывается по плоскостям спайности по трем направлениям, имеет удельный вес 2,7 и твердость 3. Кальцит слабо

растворим в чистой воде (0,03 г в 1 Л), НО растворимость его резко возрастает при содержании в воде агрессивной

двуокиси углерода СОг, так как образуется кислый углекислый кальций Са(НСОз)г, растворимость которого почти в 100

раз больше, чем кальцита.
Магнезит MgCC>3 встречается большей частью в виде землистых или плотных агрегатов, обладающих скрыто-

кристаллическим строением. Он тяжелее и тверже кальцита.
Доломит CaCOs-MgCO3 по физическим свойствам близок к кальциту, но более тверд и прочен и еще меньше растворим в

воде.
ГРУППА СУЛЬФАТОВ
Сульфатные минералы (сульфаты), так же как и карбонаты, часто встречаются в осадочных горных породах; важнейшие из

них — гипс и ангидрит.
Гипс CaSO.4*2H2O типичный минерал осадочных пород. Строение его кристаллическое, иногда мелкозернистое, кристаллы

пластинчатые, столбчатые, игольчатые и волокнистые. Встречается гипс преимущественно в виде сплошных зернистых,

волокнистых и плотных пород вместе с глинами, сланцами, каменной солью и ангидритом. Гипс имеет белый цвет, иногда

бывает прозрачен или окрашен примесями в различные цвета. Удельный вес его 2,3, твердость 2. В воде гипс

растворяется сравнительно легко при температуре 32—41° С, растворимость его в-75 раз больше, чем кальцита  (0,22 г

в 1 ji).
Ангидрит CaSO4 имеет удельный> вес 2,8—3, твердость 3—3,5; по внешнему виду похож на гипс. Залегает пластами и

прожилками вместе с гипсом и каменной солью. Под действием воды ангидрит постепенно переходит в гипс, при этом