Породообразующие минералы.

Горные породы, как гласит Википедия — плотные или рыхлые агрегаты, слагающие земную кору, состоящие из однородных или различных минералов, либо минералов и обломков других горных пород. Состав, строение и условия залегания пород находятся в причинной зависимости от формирующих их геологических процессов, происходящих внутри земной коры или на её поверхности.

Минерал — однородное природное твёрдое тело, находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии. Минералы являются составной частью горных пород (Что запутывает ситуацию окончательно, поскольку оба этих понятия, минерал и горная порода определяются одно через другое)

Минерал — это природное химическое соединение, имеющее определённый химический состав и кристаллическую структуру. Если различия в химическом составе при структурной идентичности не очень велики, то по окраске, морфологическим или другим особенностям выделяют минеральные разновидности - например горный хрусталь, аметист, цитрин, халцедон являются разновидностями кварца.

Но что же отличает эти понятия от сотен других производных явлений? Повторяемость! Устойчивость свойств! Можно даже использовать такую аналогию- Минерал как атом, а горная порода это молекула. И тогда становится ясно что Минералы это элементарные кирпичики из которых собираются горные породы. Одни и те же природные процессы и приводят к образованию одних и тех же минералов и их устойчивых ассоциаций называемых горными породами.

В природе насчитывается более 2000 минералов, но в образовании горных пород участвует лишь около 50, носят они название породообразующих. Каждый минерал характеризуется определенными химическим составом и физическими свойствами: плотностью, твердостью, прочностью, характером излома (спайностью), блеском, цветом и др.

Большинство породообразующих минералов имеет кристаллическую структуру и обладает анизотропией свойств т.е. у анизотропных минералов физические свойства неодинаковы по различным кристаллографическим направлениям.

Строительные свойства горных пород определяются химическим составом породообразующих минералов и их основными физико-механическими свойствами,. Соответственно свойства минералов и образуют свойства горных пород.

Основные характеристики породообразующих материалов.

- Блеск - свойство, основанное на способности минералов отражать от своей поверхности свет.

Минералы по блеску делятся на две группы: - минералы с металлическим блеском, поверхность которых в отраженном свете напоминает блеск поверхности свежего излома металлов (пирит, серный колчедан, свинцовый блеск и др.);

- минералы с неметаллическим блеском. Неметаллический блеск может быть различным: - стеклянный, напоминающий блеск поверхности стекла (кальцит, горный хрусталь); - алмазный, самый интенсивный, напоминающий стеклянный блеск (алмаз, сфалерит); - перламутровый, отливающий радужными цветами (полевой шпат, слюда); -шелковистый (асбест, селенит); - жирный блеск (тальк, кварц);

- Твердость способность минерала противостоять проникновению в него другого, более тела.

- Растворимость минералов в кислотах. Некоторые минералы, имеющие в своих составах углекислые соли, под действием соляной кислоты (10-%раствор) выделяют в виде пузырьков углекислый газ -минерал вскипает (кальцит, доломит, магнезит, сидерит).

- Цвет. минералы совершенно бесцветные, например, горный хрусталь. Другие минералы имеют цвет, присущий веществу, из которого они состоят, например, зеленый - у малахита, красный - у рубина, золотистый - у пирита. Для них цвет может быть объективной характеристикой. Ряд минералов имеет самые разнообразные цвета: кварц - белый, розовый, зеленый, дымчатый (раухтопаз), фиолетовый (аметист), водянопрозрачный (горный хрусталь), желтый (цитрин). У некоторых минералов цвет может быть ложным, возникающим в результате интерференции световых лучей при отражении их от внутренних плоскостей прозрачного минерала (Лабрадор).

- Черта. ( цвет минерала в порошке) Мягкие минералы и минералы средней твердости в последующем делятся по цвету черты. Есть минералы, цвет порошка которых резко отличается от цвета минерала. Кальцит бывает , белый, желтый, зеленый, голубой, черный. Порошок у кальцита белый, независимо от цвета минерала

- Спайность - способность минерала раскалываться при ударе по определенным кристаллографическим плоскостям. Это свойство связано с внутренним строением минерала и не зависит от внешней формы. Плоскости спайности параллельны плоскостям кристаллической решетки.

Спайность у различных минералов выражена в различной степени. Она может быть: - весьма совершенной - минерал легко расщепляется на пластинки (слюда, гипс, графит); - совершенной - при раскалывании минерал дает ровные, блестящие поверхности спайности; может быть выражена в одном направлении (топаз), в двух направлениях (полевые шпаты) или в трех направлениях (кальцит);

- спайность отсутствует (кварц, корунд).

-Излом характеристика поверхности раскалывания минерала. Излом может быть: - ступенч. (кальцит, полевой шпат); -раковистый (горный хрусталь); землистый (рыхлые агрегаты); - игольчатый (асбест); - зернистый (мрамор); -занозистый (роговая обманка).

Зависимость характеристик горных пород от свойств минералов, входящих в их состав.

- Несколько примеров.

- 1. Кварц- самый твердый минерал по шкале Мооса-7 из породобразующих. Соответственно все кварцсодержащие породы - ( например граниты , ) , будут обязательно твердыми, трудно обрабатываемыми , но зато практически не подверженными истиранию и разрушению. И чем больше в породе кварца, тем более твердой она будет. Поскольку кварц химически инертен, то и породы с высоким содержанием кварца хорошо противостоят разрушающему действию щелочей и кислот. Еще одна особенность минералогии кварца- присутствие практически в каждом его зерне, газово-жидких микровключений , образовавшихся в процессе образования минерала. Эти включения , когда кварц подвергается действию высокой температуры при обжиге (термообработка), вскипают, и разрывают зерна кварца, приводя к разрушению и самого минерала и соседних зерен других минералов. Таким образом можно получать такую текстуру на камне , которая называется термообработанной (flaming). Соответственно чем больше в породе кварца, тем лучше она будет обжигаться, если же его вообще нет, то никакой текстуры выкрашивания поверхности - огневой- не получить.

- 2. Полевые шпаты. С точки зрения физических свойств полевые шпаты достаточно твердые, хотя и уступают кварцу, поэтому их наличие часто говорит и достаточной твердости горной породы - например - диорит. Однако мы обратим ваше внимание на то, что полевые шпаты обладают великолепной совершенной спайностью, - способностью раскалываться по определенным направлениям. Соответственно в процессе резания алмазным инструментом, под микро воздействием алмазных кристаллов под давлением на контакте с полевым шпатом происходит его активное разрушение дополнительно и по плоскостям спайности. Таким образом , чем больше в горной породе полевого шпата, тем более легко он будет обрабатываться алмазным инструментом и принимать полировку. Однако совершенная спайность имеет для камнеобработки облицовочных материалов и свои минусы. Часто на крупных кристаллах полевого шпата видны микротрещины, параллельные плоскостям спайности. Например на Капустинском граните. И полировка таких материалов должна выполняться с особой тщательностью.

- 3. Пироксены , темноцветные породобразующие минералы, кристаллизующиеся при образовании магматической горной породы одним из первых. Они образуют разнообразные срастания, но у них отсутствует совершенная спайность как у полевых шпатов. Поэтому пироксеносодержащие породы обладают высокой плотностью, и вязкостью при обработке, при раскалывание трудно добиться прямых плоскостей.

- 4. Кальцит - широко распространенный, особенно в осадочных и метаморфический породах, минерал , обладающей высокой растворимостью в кислотах. И даже мягкая вода может его разрушать. Соответственно все породы состоящие из кальцита, такие как мел, известняк, травертин, оникс , мрамор подвержены действию кислот.