Породоутворюючі мінерали.

Гірські породи – це мінеральні маси,які утворюють земну кору й мають відносно сталі склад і будову. Вони складаються з мінералів – продуктів природних фізико-механічних процесів. Мінерали - природні утворення, однорідні за хімічним складом, будовою та властивостями. Гірські породи можуть бути полі мінеральними, тобто складатися з кількох мінералів, або моно мінеральними – з одного мінералу.

Залежно від виду обробки, природні кам’яні матеріали бувають такі: подрібнені (щебінь, висівки), колоті (бутовий камінь, шашка), пиляні (блоки, плити) та штучні вироби різного ступеня обробки.

У сучасному будівництві визначилися такі основні напрями використання згаданих матеріалів:

штучне каміння та вироби для зведення стін будівель, улаштування підлог, сходів тощо;

облицювальні (декоративні) вироби – плити, каміння, профільовані вироби;

каміння та вироби для дорожнього будівництва – брущатка, шашка для мостіння, плити, бордюр ний камінь;

каміння та вироби різних типів для гідротехнічних та інших споруд;

нерудні матеріали – бутовий камінь, заповнювачі для бетону (щебінь, гравій, пісок).

Гірські породи широко застосовують не лише для виготовлення кам’яних матеріалів, а й як сировину для одержання мінеральних в’яжучих речовин, керамічних, скляних та інших плавлених матеріалів.

Згідно з генетичною (за походженням) класифікацією всі гірські породи поділяються на три групи:

вивержені або магматичні (первинні), які утворилися внаслідок охолодження та затвердіння магми;

осадові (вторинні), які виникли в поверхневих шарах земної кори внаслідок руйнування (вивітрювання) первинних порід;

метаморфічні (видозмінені), утворені з вивержених і осадових порід внаслідок перекристалізації та зміни структури під дією високих температур і великих тисків.

Вивержені породи, у свою чергу, поділяються на масивні та уламкові. Масивні утворюються внаслідок охолодження й затвердіння вогненно-рідкої лави (магми) або в надрах – глибинні (інтрузивні) породи, або біля поверхні землі – вилиті (ефузивні) породи. Утворюючі глибинні породи, магма застигала повільно й рівномірно, що сприяло кристалізації мінералів. Такі породи мають характерну зернисто-кристалічну будову, вони щільні, міцні, морозостійкі. Вилиті породи утворилися внаслідок швидкого й нерівномірного охолодження магми. Для них характерна так звана порфіро видна структура, коли окремі кристали вкраплені в дрібнокристалічну або в склоподібну масу. Внаслідок активного газовиділення у період формування можлива значна пористість вилитих порід.

Уламкові породи утворилися здебільшого внаслідок вулканічної діяльності, тому їх називають також вулканічними. Ці породи можуть бути сипкими й зцементованими, а тому їхні властивості змінюються в широких межах.

Осадові, або вторинні породи поділяються на три групи: механічні відклади, які можуть бути сипкими й зцементованими; хімічні осади, насамперед карбонати й сульфати; органогенні відклади рослинного (фітогенного) чи тваринного (зоогенного) походження. Внаслідок різноманітного походження властивості й структура осадових порід також досить різноманітні.

Метаморфічні породи утворилися як з вивержених, так і з осадових порід внаслідок того, що вони потрапили в умови метаморфізму. Залежно від ступеня метаморфізації їхні властивості можуть значно відрізнятися від властивостей вихідних порід.

Класифікація гірських порід за їхнім походженням має надзвичайно важливе практичне значення, оскільки дає змогу оцінити кожну породу щодо її складу, структури та властивостей, зробити висновок про найдоцільніші галузі й застосування в будівництві.

1. Кварц SiO₂ - кристалічна форма діоксиду кремнію (кремнезему) - є одним з найпоширеніших мінералів земної кори. Міцний, твердий і стійкий мінерал: міцність на тиск - до 2000 МПа, твердість 7, добре чинить опір стиранню та хімічним впливам(при звичайній температурі взаcмодiє лише з плавиковою кислотою), щільність 2,65 г/см³. Спайності не має, злом нерівний. Кварц буває безбарвним, білим, а також сірим, димчастим, рожевим тощо, залежно від домішок. При підвищених температурах(170...200 °С) сполучається з основами, утворюючи гідросилікати. При нагріванні до температури 575 °С кварц з β-модифікації переходить у α-модифікацію, стрибкоподібно збільшуючись в об’ємі приблизно на 1,5%.

2. Польові шпати – алюмосилікати калію, натрію, кальцію або їхні суміші. Це найпоширеніші мінерали, що становлять 60% земної кори. Характерна особливість – яскраво виражена спайність за двома напрямами. Розрізняють отроклаз (пряморозколюваний)- калієвий польовий шпат K₂O ∙ Al₂O₃ ∙ 6SiO₂ та плагіоклази (косорозколювані) – натрієві та кальцієві польові шпати, до яких належать альбіт Na₂O ∙ Al₂O₃ ∙ 6SiO₂,анортит CaO ∙ Al₂O₃ ∙ 6SiO₂ та їхні суміші(наприклад, лабрадор містить 51…70% альбіту, решта – анортит).

Істинна щільність польових шпатів становить 2,55…2,70 г/cм³, твердість - 6, міцність на стиск 120...170 МПа температура плавлення 1170...1550'С. Колір білий, сірий жовтий, від рожевого до темно-червоного. Стійкість значно нижча, ніж у кварца.

3. Слюди - водні алюмосилікати, різноманітні за складом. Характерна особливість їх - легка розщеплюваність їх на тонкі та пружні пластинки. Твердість 2...3.

4. Мусковіт - калiєва слюда, безбарвна, стійка, тугoплавка, щільність становить 2,7...3,0 г/см³ Біoтuт - мaгнезіально-залізиста слюда, колір чорний. Вивітрюється легше, ніж мусковіт. Щільність 2,8...3,2 г/см3. Вермикулiт - також магнезіально-залізиста слюда, колір бронзово-жовтий. При прожарюванні втрачає воду, лусочки розщеплюються й збільшуються в об’ємі до 25 разів.

5. Глинисті мінерали Al₂O₃ ∙ mSiO₂ ∙ nH₂O - найпоширеніші мінерали осадових порід, характеризуються високою дисперсністю. Це каoлінiт Al₂O₃ ∙ 2SiO₂ ∙ 2Н₂O, істинна щільність майже 2,6 г/см³, твердість 1…2, колір білий, може бути буруватий: іліт i монтморилоніт - складні в алюмосилікати, щільність 2.0...2.6 г/см Твердість 1...2 колір Зеленуватий, світло-коричневий.

6. Карбонати кальцит, магнезит, доломіт. Кальцит. або вaпняковий шпaт, CaCo₃ мас істинну щільність 2,7 г/см³, твердість - 3, колір білий, сірий. Легко розкладається кислотами, Під дією розчину HCl «скипає»:
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂

У воді CaCo₃ розчиняється слабо – 0,03 г/л. У воді, яка містить CO₂, легко утворюється кислий вуглекислий кальцій, розчинність якого приблизно в 100 разів вища, ніж карбонату кальцію:

7. Магнезит MgCO₃ - важчій і твердіший мінерал, але хімічна активність його менша; істинна щільність ≥3 г/см³, твердість 4,0…4,5, колір жовтий, сірий, коричневий, взаємодіє з HCl лише у подрібненому вигляді при кип’ятінні.

8. Доломіт CaCO₃ ∙ MgCO₃ за своїми властивостями займає проміжне положення між кальцитом і магнезитом.

9. Сульфати – гіпс ангідрит, ангідрит, барит.
Гіпс CaSO₄ ∙ 2H₂O – мінерал пластинчастої, волокнистої або зернистої будови, істинна щільність 2,2…2,3 г/см³, м’який (твердість 2). Розчинність гіпсу 2,05 г/л, тобто приблизно в 70 разів більша, ніж у CaCO₃. Колір гіпсу білий, сірий, жовтуватий або червонуватий. Різновиди – селеніт (волокниста будова), алебастр (кристалічна структура, сніжно-білий колір).

10. Ангідрит CaSO₄ - важчий і твердіший мінерал; щільність 2,8…3,0 г/см³, колір сірий, блакитнуватий. При тривалій дії води переходить у гіпс з незначним збільшенням в об’ємі.

Барит (важкий шпат) BaSO₄ - щільність 4,3…4,7 г/см³; твердість 3,0…3,5, колір білий, рідше жовтий, червонуватий, хімічно стійкий.

1. Граніти – найпоширеніші зернисто-кристалічні породи. Мінералогічний склад,%: кварц – 20…40, польові шпати – 40..70, можливий вміст слюд – 5…10 та темнозабарвлених мінералів. Залежно від розмірів зерен розрізняють крупно- та дрібнозернисті граніти (останні найбільш стійкі).
Колір породи залежить від кольору польового шпату, змінюється від світло-сірого до чорного, від рожевого до темно-червоного. Зустрічаються граніти порфіровидної будови, коли в основній дрібнозернистій масі чітко виділяються включення крупних зерен польового шпату у вигляді вкраплень. Середня щільність 2600…2700 кг/м³. Через малу пористість (до 1,5 %) граніти мають низьке водопоглинання й високу (понад 200 циклів) морозостійкість. Механічна міцність висока: міцність на стиск 100…250 МПа, на розтяг - у 30-60 разів менша, як і у всіх кам’яних матеріалів. Добре чинить опір стиранню. Теплопровідність 2,7…3,2 Вт/ (м ∙ К). Внаслідок поліморфного перетворення кварцу вогнестійкість гранітів обмежена температурою 600◦С; при вищій температурі вони розтріскуються.
Граніти добре обробляються – обтисуються, шліфуються й поліруються, їх широко використовують у будівництві для зовнішнього облицювання будівель і споруд, виготовлення плит для підлог, у дорожньому та гідротехнічному будівництві, а також у вигляді бутового каменю й щебеню для бетону.

2. Сієніти відрізняються від гранітів відсутністю або незначним умістом кварцу. Темнозабарвлених мінералів може бути до 15%. Колір сієнітів, як правило, сірий, зеленуватий. За фізико-хімічними властивостями сієніти близькі до гранітів, хоча стійкість до вивітрювання буває трохи нижчою. Зустрічаються рідше, ніж граніти. Сієніти, які містять кварц, називають граносієнітами, або кварцовими сієнітами.

3. Діорити на ¾ складаються з польових шпатів (плагіоклазів), решту становлять темнозабарвлені мінерали – рогова обманка, авгіт, іноді містить трохи кварцу (гранодіорит). Середня щільність 2800…3000 кг/м³, міцність на стиск 150…300 МПа. Мають високу ударну в’язкість і морозостійкість. Характерне темно-сіре забарвлення із зеленим відтінком. Добре поліруються. Застосовують їх як матеріали для облицювання, дорожнього будівництва. Найбільш відомі родовища діоритів у Криму.

4. Габро містять приблизно порівну польових шпатів (плагіоклазів) та темнозабарвлених мінералів (авгіту, олівіну, рогової обманки). Структура рівномірно крупнокристалічна, забарвлення темно-сіре, темно-зелене, чорне. Якщо польовий шпат являє собою лабрадор, то порода називається лабрадоритом (характерна особливість – іризація, тобто переливи блакитного, синього, іноді золотистого кольорів). Середня щільність 2900…3200 кг/м³, міцність на стиск 200…400 МПа. Застосовують насамперед як облицювальний матеріал, особливо лабрадорити. Родовища лабрадоритів – у Житомирській обл.

5. До підгрупи стародавніх вилитих порід належать порфіри. Вони мають характерну порфіро видну будову, тобто їм притаманна наявність крупних кристалів – порфіроїдів чи вкраплень, які містяться в основній дрібнозернистій або склоподібній масі. Залежно від складу вкраплень розрізняють кварцові порфіри (аналоги гранітів), ортоклазові порфіри (аналог сієнітів), порфірити (аналоги діоритів). В останньому випадку вкраплення складаються з плагіоклазів. Через нерівномірність будови вони менш стійкі до вивітрювання, ніж відповідні глибинні породи, менше здатні чинити опір стиранню, міцність їх менша.

6. Андезити – також вилиті породи підгрупи нових, аналоги діоритів. Колір сірий, бурий, чорний. Частина з них має ніздрювату будову. Середня щільність 2200…2700 кг/м³, міцність на стиск 60…240 МПа. Застосування – кислототривкі плити, заповнювач для кислототривкого бетону.

7. Вилитими аналогами габрових порід є діабази (підгрупа стародавніх) та базальти (підгрупа нових). Це звичайно дуже щільні породи. Перші мають дрібнокристалічну, другі навіть склоподібну будову. Колір темно-сірий, темно-зелений, чорних. Середня щільність становить 3100 кг/м³, а базальтів – 3300 кг/м³, міцність на стиск відповідно 200…400 і 100…500 МПа. Мають велику ударну в’язкість і малу стиранність, тому їх широки використовують у дорожньому будівництві. У зв’язку з низькою (порівняно з іншими породами) температурою плавлення їх застосовують для виготовлення литих кам’яних виробів (плитки, труби тощо).

8. Пемза – спучене кисле вулканічне скло, насипна щільність якого становить 300…600 кг/м³. Вона є прекрасним заповнювачем для легких бетонів, акустичної штукатурки, а в тонкоподрібненому вигляді – активною мінеральною добавкою. Крім того, застосовується як шліфувальний матеріал.

9. Вулканічні туфи – це пористі породи, утворені внаслідок ущільнення і природного зцементування вулканічних попелу та пісків, мають пористу будову. Найщільніші різновиди називають трасами. Породи, які є проміжними між туфами і лавами, називають туфовими лавами. Усі ці породи міцні, морозостійкі, добре чинять опір вивітрюванню, мають низьку теплопровідність. Найтиповіший представник цієї групи – артикський туф, точніше туфолава (родовище поблизу м. Артик, Вірменія), середня щільність 700…1400 кг/м³, тобто пористість у середньому 50…70%, міцність на стиск 5…15 МПа (буває до 30 МПа), теплопровідність 0,4…0,5 Вт/(м ∙ К). Характерний колір рожево-фіолетовий.

Туфи легко піддаються розпилюванню. Їх застосовують у вигляді пиляного каміння і крупних блоків для укладання стін житлових будинків, для влаштування перегородок і вогнестійких перекриттів. Різноманітність забарвлення (сірі, жовті, рожевуваті, коричневі, чорні), легкість обробки поверхні (надання декоративного рельєфу або шліфування) та висока міцність зумовлюють цінність цих порід як декоративного матеріалу для зовнішнього й внутрішнього облицювання будівель. Щебінь та пісок з туфів (відходи при обробці виробів або одержані спеціально) використовують як заповнювачі для легких бетонів, а пилувата фракція є активною мінеральною (пуцолановою) добавкою до в’яжучих.

1. Сипкі механічні відклади мають різноманітні мінералогічні склади, але їх розрізняють насамперед за крупністю зерен. Найкрупнішими є валуни (понад 300 мм) та булижники (150…300. Мм). Гравій – це як правило, обкачані зерна розмірами від 5 до 150 мм. Гострокутний гравій називають жорствою, або природним щебенем, на відміну від звичайного щебеню, який одержують подрібненням гірських порід на каменедробильних машинах. У природі часто зустрічаються родовища гравію із значними домішками піщаних зерен. Такий матеріал називають гравійно-піщаною сумішшю. Піски є сипкою сумішшю кварцових, рідше – польовошпатних та інших зерен розмірами від 0,16 до 5,0 мм. Дрібніші зерна (до 0,01 мм) називають пилуватими частинками: це нанесені вітром відклади – лес, а також найтонші відклади, нанесені водою, - мул. Найбільш дисперсними є глини, розміри зерен яких не перевищують 0,005 мм. За хімічним складом це водні алюмосилікати з різними домішками. Найпоширеніші мінерали глин – каолініт, монтморилоніт, галуазит. Часто зустрічаються суміші глин з пісками: супіски, суглинки тощо.

Пісковики – досить поширена гірська порода. Вони складаються із зерен піску (як правило,кварцового), скріплених природною зцементуючою речовиною,залежно від складу якої порода дістає свою назву, наприклад крем’янисті, вапнякові, глинясті, залізисті та інші пісковики. Для них характерна шарувата будова.

Найбільш міцні й стійкі крем’янисті пісковики, їхня міцність на стиск становить 250 МПа при середній щільності 2300…2600 кг/м³. Їх застосовують для укладання фундаментів, стін неопалювальних будівель, облицювання, східців, тротуарних плит. Деякі види конгломератів,особливо брекчій, використовують як облицювальний матеріал. Усі ці породи можна подрібнювати, одержуючи бутовий камінь та щебінь для бетону.

2. Вапняки складаються в основному з CaCO₃ і мають пористість від десятих часток процента до 20%. Забарвлення біле, сіре аж до чорного, жовтувате, буре. Середня щільність 1800…2600 кг/м³, міцність на стиск 10…150 МПа. Застосування: бутовий камінь, щебінь для бетону, камінь для укладання стін неопалювальних будівель, облицювальні матеріали (особливо вапнякові із оолітовою структурою), сировина для виготовлення вапна та цементу.

Кількість глиняної домішки у вапняках може змінюватися в широких межах. Якщо вміст карбонатного та глинястого компонентів приблизно однаковий, то такі породи називають мергелями.

3. Вапнякові туфи мають пористу, ніздрювату будову. Вони утворилися внаслідок випадання карбонату кальцію з підземних мінеральних джерел (холодних або гарячих). Середня щільність 1400…1800 кг/м³, міцність на стиск 5…80 МПа. Міцні туфи з рівномірною пористістю називають травертинами. Туфи легко піддаються розпилюванню, їх використовують як стіновий та облицювальний матеріал.

4. Доломіти й магнезити за властивостями близькі до щільних вапняків. Для них характерна зернисто-кристалічна структура, вони стійкіші проти вивітрювання. Використовують їх переважно для виготовлення в’яжучих і вогнетривких матеріалів.

5. Гіпс – (гіпсовий камінь) – це м’яка кристалічна порода, складена з кристалів CaSO₄ ∙ 2H₂O. Колір білий, сірий, жовтуватий. Середня щільність 2000…2300 кг/м³, міцність на стиск до 30 МПа. Через високу розчинність мінералу гіпсові породи нестійкі. Використовують їх здебільшого для виготовлення гіпсових в’яжучих речовин, а також як домішки при виробництві портландцементу. Виготовляють спеціальні гіпси – модельний, медичних та інші.

Великі родовища в Україні – Донбас та західні області.

6. Ангідрит складається з мінералу з такою самою назвою, залягає разом з гіпсом, дещо твердіший за нього. Колір блакитнувато-білий, різні відтінки сірого, у розрізі хвилясті візерунки. Використовують для виготовлення гіпсових в’яжучих підвищеної міцності та для внутрішнього облицювання (добре полірується).
Барит складається з мінералу бариту (важкого шпату). Використовують як заповнювач у бетонах і розчинах для захисту від радіоактивних впливів, а також для приготування фарб.

7. Вапняк-черепашник – це пориста порода, що складається з черепашок і панцирів молюск, слабко зцементованих вапняковою речовиною, містить домішки глини, кремнезему тощо. Середня щільність 800…1800 кг/м³, міцність на стиск 0,4..15,0 МПа і більше. Легко піддається розпилюванню. На півдні України часто зустрічається «слабкий» різновид каменю з міцністю на стиск 0,4…2,0 МПа. Використовують його як місцевий стіновий матеріал для малоповерхового житлового будівництва. Різновид вапняку-черепашнику з міцністю до 15 МПа застосовують для облицювання стін, виготовлення щебеню для легкого бетону, а також стінового матеріалу у вигляді каміння та крупних блоків.

8. Діатоміт містить переважно найдрібніші ажурні панцири діатомових водоростей, складених з аморфного опаловидного кремнезему SiO₂ ∙ nH₂O. Колір білий, сірий, жовтуватий, блідо-рожевий.

9. Трепел за зовнішнім виглядом, складом та властивостями дуже подібний до діатоміту, але містить аморфний кремнезем переважно у вигляді дрібних кульок опалу, поряд з якими зустрічаються окрему панцири діатомовий водоростей. Вважають, що трепели є перевідкладеними породами, вторинними щодо діатомітів.

Вміст аморфного кремнезему в цих породах 75…96%. Середня щільність 350…800 кг/м³ (верхня межа – для трепелів), теплопровідність 0,17…0,23 Вт/(м ∙ К). Міцність невисока, діатоміти зустрічаються навіть у сипкому стані.
Використовують як активні мінеральні добавки до в’яжучих, для виготовлення теплоізоляційних матеріалів, легкої цегли.
Родовища в Україні – Вінницька та Миколаївська області.

10. Опока – порода, утворена внаслідок ущільнення й цементування трепелів та діатомітів. Цементуючою речовиною є аморфний кремнезем, іноді карбонат кальцію (вапняна опока). Звичайно залягає разом з трепелами та діатомітами. Середня щільність 600…1800 кг/м³. Міцність на стиск 5…15 МПа. Легко піддається обробці. Застосовують як стіновий матеріал, заповнювач для легкого бетону.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: