Минералы, процессы их образования, классификация
Тема 2.2 Минералы и горные породы, процессы их образования, классификации, свойства.
1. Минералы, процессы их образования, классификация
2. Горные породы, их классификация и процессы образования
Минералы, процессы их образования, классификация
Минералогия–наука о минералах, которая изучает генезис, состав, строение, распространение и свойства минералов.
Минералы – природные химические соединения или элементы, однородные по своему составу и строению, образованные в результате определённых физико-химических процессов в земной коре и на её поверхности.
По своему состоянию минералы бывают:
• Твёрдые (кварц, графит и др.);
• Жидкие (ртуть, вода);
• Газообразные (сероводород, углекислый газ).
В курсе инженерной геологии изучаются наиболее распространённые породообразующие минералы и некоторые акцессорные, играющие существенную роль в формировании строительных свойств горных пород.
Минералы образуются в сложных термодинамических и физико-химических условиях в недрах и на поверхности земной коры. Каждый отдельный минерал образуется только при определённых температуре, давлении, концентрации минерального вещества.
Генезис минералов – происхождение, возникновение.
Минералы магматического генезиса (эндогенные) образуются при остывании, дифференциации и кристаллизации магмы и её производных (газов, горячих водных растворов). В процессе магматического минералообразования выделяют дифференциацию и затвердение магмы. При дифференциации в процессе остывания из расплава выпадают различные соединения. Более тяжёлые, богатые окислами железа, магния, кальция, опускаются вниз. Обогащённые кремнием (кислые), более лёгкие, поднимаются вверх.
Минералы осадочного генезиса (экзогенные) образуются в результате сложных процессов, протекающих в верхней части земной коры или на её поверхности. Под воздействием атмосферных осадков, микроорганизмов, водных растворов различного состава, колебания температур, солнечного воздействия и т.д., минералы магматического генезиса распадаютсяи образуют новые устойчивые в химическом и физико-химическом отношении соединения.
Минералы метаморфического генезиса образуются в результате воздействия высоких температур, больших давлений и флюидов – жидкие или газообразные компоненты магмы или циркулирующие в глубинах земной коры насыщенные газами растворы. Возникающие новые термодинамические и физико-химические условия преобразуют минералы. В процессе жизнедеятельности животных и растительных организмов и микроорганизмов образуются биогенные минералы.
Минералы классифицируются по различным признакам: происхождению, химическому составу, кристаллохимическим и кристаллографическим особенностям, сопротивляемости к выветриванию, растворимости и т.д.
Наиболее важной с инженерно-строительной точки зрения является классификация по химическому составу:
1. Самородные элементы;
2. Сульфиды;
3. Галоидные соединения;
4. Окислы и гидроокислы;
5. Карбонаты;
6. Сульфаты;
7. Силикаты;
Все минералы различаются между собой по диагностическим признакам. К диагностическим показателям относятся внешние признаки минералов, видимые невооружённым глазом.
Строение минералов в большинстве случаев кристаллическое, но среди них встречаются и аморфные образования. Кристаллические минералы отличаются заметно выраженной формой – определёнными очертаниями. Гораздо реже встречаются кристаллы с чётко выраженными геометрическими формами в виде многогранников.
Диагностические признаки минералов:
• Морфологические признаки – габитус или форма минералов; характер срастания.
Рис.1 Форма минералов
а – галит; б – горный хрусталь; в – магнетит; г - гранат
• Механические признаки – спайность; излом; твёрдость.
Рис.2 Спайность минералов
а – весьма совершенная (слюды); б – совершенная (кальцит);
в – средняя (плагиоклазы); г – весьма несовершенная (кварц)
• Физические и оптические признаки – плотность; цвет; цвет черты; блеск; прозрачность.
• Химические признаки – растворимость в воде; взаимодействие с соляной кислотой; магнитность; вкус; дегидратация; запах.