ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Приложение Б
Таблица А2 - Классификация минералов
Таблица А1 - Классификация горных пород
Список литература
Перечень контрольных вопросов
Требования к форме и содержанию отчета
Методика выполнения работы
Студенты визуальным осмотром идентифицируют образцы породообразующих минералов каждого класса и горных пород каждой группы.
Породообразующие минералы идентифицируют по внешним диагностическим признакам (прозрачность, цвет, блеск, спайность, излом и др.) и по основным характеристикам, руководствуясь таблицами Б1, Б2 и Б5 Приложения Б и литературными источниками [1, 2, 3, 4, 5].
К диагностическим признакам горных пород относятся: структура породы, ее текстура, цвет, наличие в породе жил, прожилков, вкраплений, минералогический и химический составы, которые характерны для групп (подгрупп) и отдельных образцов.
Определение горной породы производится на основании сравнения диагностических признаков, свойственных соответствующей группе горной породы и исследуемого образца, руководствуясь таблицами Б3, Б4 и Б5 Приложения Б и литературными источниками [1, 2, 3, 4, 5].
Результаты визуального осмотра образцов минералов и горных пород, их характеристики, а также для минералов – в состав каких горных пород входят и для горных пород – область применения студенты систематизируют. Записи в тетради для лабораторных работ удобно вести по предлагаемым формам, таблица 1 и таблица 2.
1. Что такое горная порода?
2. Что такое минерал?
3. Назовите основные классы породообразующих минералов.
4. По каким свойствам оцениваются минералы?
5. Назовите группы горных пород по условиям их образования (по генетическому признаку).
6. Из каких минералов состоят основные магматические горные породы (гранит, сиенит, базальт, пемза)?
7. Как образовались осадочные обломочные горные породы?
8. Как образовались осадочные хемогенные и органогенные породы?
9. В каких условиях образовались метаморфические породы?
10. Какие горные породы используются для производства вяжущих веществ?
11. Где применяются такие горные породы, как гранит, песчаник, опока, мрамор?
12. Перечислите горные породы, состоящие в основном из карбонатов или сульфатов.
13. Где применяют плотные природные каменные материалы и где пористые?
14. Что представляет собой мергель? Где он используется?
15. Для каких целей в строительстве применяют песок, глину, известняк, трепел, кварцит?
1. Невский, В.А.Строительное материаловедение: учебное пособие [Текст] / В.А. Неский.- Ростов-на-Дону: Феникс, 2007.- 571 с.
2. Микульский, В.Г. Строительные материалы [Текст] / В.Г Микульский, В.Н. Куприянов, Г.П.Сахаров и др.- М.: Изд-во АСВ, 2000.-536 с.
3. Попов, Л.Н. Строительные материалы и изделия [Текст] / Л.Н. Попов.- М.: Изд-во АСВ, 2000.- 345 с.
4. Горчаков, Г.И. Строительные материалы [Текст] / Г.И.Горчаков, Ю.М. Баженов.- М.: Стройиздат, 1986.- 688с.
5. Гончаров, Ю.И. Геология. Минералогия, петрография. Справочное руководство по строительному материаловедению [Текст] / Ю.И. Гончаров, М.Ю. Малькова, В.М. Шамшуров, А.В.Шамшуров.- М.: Изд-во АСВ, 2008.- 232 с.
Таблица 1 – Характеристика основных породообразующих минералов
| Наименование минерала, химический состав | Структура | Физические свойства | Механические свойства | Другие характерные признаки | В каких горных породах встречается |
| Пример: Кварц - SiO2 | Кристаллическая | Цвет – молочно-белый. Блеск – стеклянный. Излом - острый, неровный. Спайность – отсутствует. Плотность – 2,65 г/см3 | Твердость - 7 Rсж = 2000 МПа | Стоек к действию кислот, за исключением плавиковой кислоты. Обладает высокой атмосферостойкостью. Температура плавления 1710 оС | Граниты, диориты, гнейсы, пески, песчаники, кварциты |
Таблица 2 – Характеристики горных пород
| Горная порода | Происхождение | Породообразующие минералы | Внешний вид | Основные физико-механические свойства | Область применения |
| Пример: Гранит | Магматическая глубинная | Кварц, калиевый полевой шпат, слюда, роговая обманка, биотит и др | Цвет – красный Структура - кристаллическая зернистая | Плотность - 2550-2800 кг/м3 Прочность - 100-300 МПа | Облицовочные изделия, ступени, проступи |
Приложение А
| Магматические | Осадочные | Метаморфические | ||||||
| глубинные | излившиеся | вулканические | обломочные | хемогенные | органогенные | продукты видоизмененных магматических пород | продукты видоизмененных осадочных пород | |
| рыхлые | сцементированные | |||||||
| Граниты | Порфиры | Пемзы | Гравий Природный щебень | Конгломераты Брекчии | Известняки | Известняки | Гнейсы | Глинистые сланцы |
| Обсидианы | ||||||||
| Сиениты | Андезиты | Туфы | Пески | Песчаники | Доломиты | Мел | Мраморы | |
| Диориты | Трахиты | Глины | Мергели | Магнезиты | Трепелы | Кварциты | ||
| Габбро | Диабазы | Гипсы | Диатомиты | |||||
| Лабрадориты | Базальты | Ангидриты | Опоки |
| Класс силикатов | Класс карбонатов | Класс оксидов | Класс сульфатов | ||||
| железисто-магнезиальные силикаты | алюмосиликаты | водные | безводные | ||||
| водные | безводные | водные | безводные | ||||
| Серпентин | Оливин | Слюда (мусковит) | Калиевый полевой шпат | Кальцит | Кварц | Гипс | Ангидрит |
| Слюда (биотит) | Авгит | Каолинит | Натриевый полевой шпат | Магнезит | Корунд | ||
| Вермикулит | Роговая обманка | Монтмориллонит | Кальциевый полевой шпат | Доломит |
Таблица Б1 - Характеристика породообразующих минералов
| Наименование минерала | Химический состав | Структура | Цвет | Основные свойства | Условия нахождения в природе | |
| Серпентин - змеевик (лат. serpens –змея). Волокнистая разновидность – хризотил-асбест или горный лен. По-гречески «хризос» - золото, «тилос» - волокно. | Mg6[Si4O10](OH)8 | Кристаллическая, волокнистая. В структурном отношении волокна представляют собой тончайшие полые цилиндры | Зеленовато-желтый, темно-зеленый. В распушенном виде - белый | Блеск - шелковистый. Черта - белая. Спайность - отсутствует, расщепляется на тончайшие волокна, которые отличаются высокой эластичностью и прочностью. Плохой проводник тепла, электричества и звука, огнестоек. Огнестоек Прочность на разрыв волокон - 200-300 кг/мм2. | Входит в состав серпентинов - продукта выветривания олевина и хризотил-асбеста. По пятнистому зеленому рисунку имеют некоторое сходство со змеиной кожей | |
| Слюда биотит | KFe3[AlSi3O10]х(F,OH)2 | Кристаллическая, пластинчатая | Черный, бурый, темно-зеленый | Блеск - стеклянный. Спайность - весьма совершенная, расщепляется на тончайшие листочки | Входит в состав гранитов, сиенитов, гнейсов, кристаллических сланцев | |
| Вермикулит | (Mg,Fe+2,Fe+3)3[(Si,Al)4O10]х (OH)2 4H2O | Кристаллическая | Бесцветный, желтый, бурый | Структура - слоистая, пластинчатая. Сильно вспучиваются при нагревании, увеличиваясь в объеме в 15-20 раз | Образуется в процессе выветривания биотита за счет потери щелочи | |
| Оливин | (Mg, Fe)2[SiO4] | Кристаллическая | Желтый, зеленовато-черный, зеленый | Спайность - несовершенная. Излом раковистый | В лабрадоритах, базальтах | |
| Авгит (гр. авгэ – блеск) | Ca(MgFeAl)[(Si9, Al)2O6] | Кристаллическая, зернистая | Черный, темно-зеленый | Блеск - стеклянный. Черта - белая, серая. Спайность - отсутствует | Входит с состав габбро, базальтов, диабазов. Реже встречается в диоритах, андезитах | |
| Роговая обманка (в переводе с немецкого – запутывать или обманывать) | Химический состав сложный и непостоянный | Кристаллическая | Черный, темно-зеленый | Блеск - стеклянный, встречается матовый. Черта - белая, серая. Спайность - совершенная в двух направлениях. Непрозрачна | В магматических и метаморфических породах | |
| Мусковит (московское стекло) | KAl2[Al2Si3O10](OH)2 | Кристаллическая, слоистая | Серебристый, белый, светло-желтый | Блеск - стеклянный перламутровый. Спайность – весьма совершенная, расщепляется на тончайшие листочки | В граните, сиените, гнейсе, кристаллических сланцах | |
| Каолинит (хребет Као Лин в Китае) | Al4 [Si4О10 ](OH)8 или Al2O3·2SiO2·2H2O | Аморфная, землистая | Белый, желтоватый, реже розовый | Блеск жирный, легко рассыпается; жирный на ощупь. С водой дает пластичное тесто | В чистом виде. Породообразующий минерал глин | |
| Монтмориллонит Содержание воды не постоянно (месторождение Монтморильон во Франции) | Al2O34SiO2nH2O | Полукристаллическая | Серый | Спайность - совершенная. Блеск - жирный | Породообразующий минерал глин Глины с повышенным содержанием монтмориллонита называют бентонитовыми | |
| Калиевый полевой шпат – ортоклаз (гр. ортос – прямой, клаза – трещина) | K[AlSi3O8] | Кристаллическая | Розовый, желтый | Блеск - стеклянный. Спайность - совершенная в двух направлениях. Угол между плоскостями спайности прямой. Не растворяется в кислотах, кроме HF | В магматических и метаморфических породах, а также в чистом виде | |
| Натриевый полевой шпат – альбит или плагиоклаз ( гр. плагиос – косой, клаза – трещина) | Na[AlSi8O8] | Кристаллическая | Белый, сероватый | Блеск - стеклянный. Спайность - совершенная в двух направлениях. Угол между плоскостями спайности отличается от прямого на 3,5-4 град | Входит в состав гранитов, сиенитов, диоритов, порфиров, гнейсов | |
| Кальциевый полевой шпат - анортит | Ca[Al2Si2O8] | Кристаллическая | Белый, сероватый, красноватый | Блеск - стеклянный. Спайность - совершенная в двух направлениях | Входит в габбро, базальты, диабазы, реже в диориты, андезиты | |
| Кальцит - известковый шпат Название от латинского слова «кальсите» - известь Разновидности: исландский шпат, жемчуг | CaCO3 | Кристаллическая и зернисто-кристаллическая | Белый, серый, желтый, зеленый, голубой, бесцветный (исландский шпат) | Блеск - стеклянный, перламутровый. Черта белая. Спайность - совершенная в трех направлениях. Растворим в воде. При действии раствором HCl "вскипает" | В известняках, меле, мергеле, мраморе и других карбонатных породах | |
| Магнезит Название от латинского слова «магнезиум» - магний | MgCO3 | Кристаллическая или зернисто-кристаллическая | От белого до темно-серого | Блеск - стеклянный. Спайность - отсутствует. Растворимость в воде выше, чем у кальцита | В доломитах, чистом виде встречается редко | |
| Доломит Назван по имени французского минералога Доломье (1750-1801) | CaCO3·MgCO3 | Кристаллическая, скрытокристаллическая | Белый, серый, желтый, зеленый, черный | Блеск - стеклянный. Спайность -совершенная в трех направлениях. Черта - белая. В соляной кислоте растворяется только при нагревании в тонком порошке | В карбонатных осадочных породах | |
| Кварц Разновидности: горный хрусталь, аметист, молочно-белый кварц, непрозрачный кварц, авантюрин – мелкозернистый желтого цвета с мерцающим золотистым отливом | SiO2 | Кристаллическая | Бесцветный, дымчатый, белый, серый, фиолетовый (аметист) | Блеск - стеклянный, в изломе жирноватый. Излом - острый, раковистый. Спайность - отсутствует. Прочность - при сжатии Rсж=2000 МПа. Стоек к действию кислот, за исключением плавиковой. Обладает высокой атмосферостойкостью. Температура плавления 1710 оС | Входит в состав многих горных пород: граниты, диориты, гнейсы, пески, песчаники, кварциты | |
| Корунд Разновидности: Рубин– красный, розовый, прозрачный. Сапфир – синий, прозрачный. Наждак – темный непрозрачный. Топаз – желтый, прозрачный. Восточный изумруд - зеленый, прозрачный. Аметист – фиолетовый, прозрачный | Al2O3 | Кристаллическая | Голубовато-серый, желтовато-серый, красный, розовый | Блеск - стеклянный. Спайность - отсутствует. Черты не дает. | В магматических горных породах, гнейсах, кристаллических сланцах. Порошок корунда применяется для шлифования | |
| Гипс Разновидности: волокнистый гипс – селенит; мелкозернистый гипс- алебастр. В переводе с греческого языка - штукатурка | CaSO4×2H2O | Кристаллическая. Облик кристаллов: зернистый, пластинчатый, волокнистый | Белый, розовый, желтоватый | Прозрачные кристаллы, материал хрупкий. Черта - белая. Блеск - стеклянный, перламутровый, шелковистый, встречается матовый. Спайность - весьма совершенная. Излом ровный ступенчатый | В чистом виде, в осадочных породах Разновидности: волокнистый гипс, алебастр – мелкозернистый гипс | |
| Ангидрид В переводе с греческого языка – без воды | CaSO4 | Кристаллическая | Голубоватый, синеватый, розовый, фиолетовый, белый | Блеск - стеклянный, перламутровый. Внешне напоминает мрамор, Черта - белая. Спайность - совершенная, излом зернистый. Легко гидратируется, переходя в гипс, при этом увеличивается объем на 30 % | В осадочных породах | |
| Янтарь | С40Н64О4 | Аморфный | Желтый до красно-бурого | Излом раковистый, вязкий. При 150 оС размягчается, горит при 250-400 оС. Растворяется в бензоле. | В песчано-глинистых отложениях | |
| Алмаз | С (примеси: Si, A,l Ca, Mg, Fe, Ti) | Кристаллическая | Бесцветный, серый, голубой, желтый | При 850 оС сгорает в атмосфере воздуха | В ультраосновных эффузивных породах с оливином и в россыпях |
Таблица Б2 – Значения твердости минералов
| Наименование минерала | Твердость по шкале Мооса |
| Каолинит | |
| Монтмориллонит | |
| Вермикулит | 1-1,5 |
| Гипс | 1,5-2 |
| Мусковит | 2 –2,5 |
| Янтарь | 2-2,5 |
| Серпентин - змеевик | 2,5-2,7 |
| Слюда биотит | 2-3 |
| Кальцит | |
| Ангидрид | 3-3,5 |
| Магнезит | 3,5 |
| Доломит - | 3,5-4 |
| Авгит | 5-6 |
| Роговая обманка | 5-6 |
| Калиевый полевой шпат | |
| Кальциевый полевой шпат | 6-6,5 |
| Натриевый полевой шпат | 6-6,5 |
| Оливин | 6,5-7 |
| Кварц | |
| Корунд | |
| Алмаз |
Таблица Б3 – Внешние характеристики горных пород
| Наименование породы и условия образования | Цвет | Структура породы | Породообразующие минералы |
| Гранит (лат. Granum – зерно) (интрузивная порода) | Серый, голубовато-серый, темно-красный, розовый. Цвет зависит от цвета полевых шпатов | Кристаллическая зернистая. По величине зерна различают мелко-, средне- и крупнозернистые граниты. Поверхность раскола шероховатая | Кварц, калиевый полевой шпат, слюда, роговая обманка и др. |
| Порфиры: Кварцевый порфир | Зеленоватый, сероватый, бурый, желтый, красный | Порфировая, основная масса стекловатая с крупными вкраплениями зерен кварца От плотной до пористой текстуры | Полевой шпат, роговая обманка, иногда кварц, слюда биотит |
| Пемза (лат. Pumex – пена) | Темный (красный, коричневый) черный | Пористая, стекловатая | Кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка и др. |
| Обсидиан - вулканическое стекло (Obsianus –по имени римлянина Обсиуса) | Темный, черный со стеклянным блеском | Стекловатая | Кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка и др. |
| Туфы | Розовый, серый | Скрытокристаллическая со стекловидными вкраплениями | Минералы, содержащие оксиды кремния, алюминия, железа |
| Сиенит (г. Сиена, Египет) | Белый, светло-серый, серый розовый до темно-красного | Кристаллическая средне и мелкозернистая | Полевой шпат, роговая обманка, слюда (кварца нет или очень мало) |
| Диорит | Серо-зеленый до темно-зеленого | Кристаллическая, среднезернистая | Полевой шпат, роговая обманка, иногда кварц, слюда биотит |
| Андезиты | Серо-зеленый | Основная масса стекловатая, порфировая (неполнокристаллическая) | Полевой шпат, биотит, роговая обманка, олевин |
| Трахит (гр. трихис – шершавый | Серый, желтый, красноватый | Порфировая | Полевой шпат, роговая обманка, слюда |
| Габбро (местность в Италии) | Серый до черного | Кристаллическая среднезернистая | Полевой шпат, авгит, оливин, слюда |
| Лабрадорит | Темный | Кристаллическая | Полевой шпат, авгит, оливин, лабрадор |
| Базальт (лат. basaltes – камень из Базана в Сирии) | Темный, черный | Скрытокристаллическая | Полевой шпат, авгит |
| Диабаз (гр. диабас - расщепляющийся) | Серый до темно-серого, черный с зеленоватым оттенком | Равномернозернистая мелкозернистая, кристаллическая | Полевой шпат, авгит |
| Песчаник | Белый до темного | От плотнокристаллической до слабосцементированной зернистой. Зерна кварца сцементированы глиной, известью, кальцитом, кремнеземом и др. | Кварц |
| Мергели – известково-глинистые | серый | Аморфная плотная | Карбонаты, глинистые минералы, состав непостоянный |
| Известняк (из кальцита или кальцитизированных органических остатков с примесями глинистых частиц) | Белый, серый, желтый | Аморфная, частично кристаллическая | Кальцит |
| Мел Ракушечник (из скелетных останков и раковин животных и растительных организмов, скрепленных кальцитовым цементом) | Белый | Аморфная | Кальцит |
| Доломиты | Светло-желтый, розовый, серый | Тонко- и мелкозернистая | Доломит |
| Диатомит – кремнистая порода, состоящая из раковинок диатомовых водорослей, а также кремневых скелетов морской микрофауны | Белый, желтоватый | Аморфная пористая - рыхлая или сцементированная | Водный кремнезем – опал – до 96 % и примеси глины |
| Трепел (нем. Tripel, от названия города –Триполи в Северной Африке) | Белый, серый, бурый, черный | Аморфная тонкопористая, рыхлая или слабо сцементированная. Пористость более 60 % | Опал, халцедон, почти не содержит глинистых примесей |
| Опока | Серый, темно серый | Аморфная - при ударе имеет раковистый излом | Хемогенный опал |
| Мрамор (из известняков, реже доломитов | Белый, розовый до красного Чистый мрамор белого цвета примеси придают ему окраску, часто характерна полосчатая и пятнистая окраска | Крупнозернистая, реже средне и мелкозернистая | Кальцит и доломит |
| Гнейсы - предположительно от славянского слова «гноец» – гнилой, разрушенный | Серый до красного | Сланцевая, полосчатая | Кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка |
| Кварцит (из кварцевых песчаников) | Белый, серый, темно-вишневый | Кристаллическая, зерна кварца соединены природными цементами | Кварц |
| Сланцы (глинистые, кремнистые, слюдистые или кровельные) | Светло-серый, темно-серый | Мелкозернистая слоистая, легко раскалывается на тонкие пластины | Непостоянный минералогический состав |
Таблица Б4 – Прочность горных пород
| Наименование породы | Предел прочности при сжатии, МПа |
| Мел Ракушечник | 0,2-0,4 |
| Известняк | 0,4-100 |
| Туфы | 5-60 |
| Кварцевый порфир | <100 |
| Сланцы | 50-240 |
| Песчаник | 60-200 |
| Гнейсы | 60-250 |
| Мрамор | 60-300 |
| Лабрадорит | 100-250 |
| Сиенит | 100-250 |
| Трахит | 100-250 |
| Гранит | 100-300 |
| Андезиты | 140-250 |
| Диорит | 150-280 |
| Базальт | 150-300 |
| Габбро | 200-350 |
| Диабаз | 200-400 |
| Кварцит | 300-400 |
| Пемза | - |
| Обсидиан - вулканическое стекло | - |
| Мергели | - |
| Диатомит | - |
| Трепел | - |
| Опока | - |
Таблица Б5 – Плотности минералов и горных пород
| Наименование минерала или горной породы | Плотность, кг/м3 |
| Серпентин - змеевик | 2500-2700 |
| Слюда биотит | 2700-3100 |
| Вермикулит | |
| Оливин | 3000-3300 |
| Авгит | 3200-3600 |
| Роговая обманка | 3100-3300 |
| Мусковит | 2700-3100 |
| Каолинит | |
| Монтмориллонит( | |
| Калиевый полевой шпат – ортоклаз | 2500-2600 |
| Натриевый полевой шпат – плагиоклаз | |
| Кальциевый полевой шпат - анортит | |
| Кальцит - известковый шпат | 2600-2800 |
| Магнезит | 2900-3000 |
| Доломит | 2800-2900 |
| Кварц | |
| Корунд | 3900-4100 |
| Гипс | 2200-2300 |
| Ангидрид | 2800-3000 |
| Янтарь | 1050-1100 |
| Алмаз | 3470-3560 |
| Гранит | 2600-2800 |
| Порфиры: Кварцевый порфир | 2600-2800 |
| Пемза | 300-900 |
| Обсидиан - вулканическое стекло | |
| Туфы | 750-1400 |
| Сиенит | 2700-2900 |
| Диорит | 2600-2700 |
| Андезиты | 2700-3100 |
| Трахит | 2700-2900 |
| Габбро | 2800-3100 |
| Лабрадорит | 2600-2900 |
| Базальт | 2900-3300 |
| Диабаз | 2800-2900 |
| Песчаник | 2300-2600 |
| Мергели | 2300-2400 |
| Известняк | 1100-2300 |
| Мел Ракушечник | 600-1100 |
| Доломиты | 1900-2800 |
| Диатомит | менее 900 |
| Трепел | 200-300 |
| Опока | 1000-1600 |
| Мрамор | 2600-2800 |
| Гнейсы | 2400-2700 |
| Кварцит | 2500-2700 |
| Сланцы | 2700-2800 |
Петрография – наука о горных породах. Она изучает минеральный и химический состав горных пород, их строение, происхождение, геологические условия залегания, взаимоотношения между различными породами, а также изменение горных пород с течением времени. Петрография является одной из важных геологических дисциплин, на которой базируется учение о полезных ископаемых.
Горные породы – минеральные агрегаты определенного состава и строения, образовавшиеся в результате природных физико-химических процессов.
Полиминеральные горные породы – это породы, сложенные несколькими минералами (например, гранит).
Мономинеральные горные породы – это породы, сложенные одним минералом (например, мрамор).
Породообразующие минералы – небольшая группа минералов, слагающая основную, подавляющую часть массы горных пород и определяющая их химический состав.
Второстепенные (акцессорные) минералы – минералы, встречающиеся в породе в виде отдельных включений или гнезд, могут в породе отсутствовать.
Структура– особенности внутреннего строения пород, определяемые формой, абсолютным и относительным размером слагающих их кристаллов.
Текстура– особенности сложения горных пород, определяемые взаимным расположением их составных частей, а также характером и способом заполнения занимаемого пространства минеральным веществом.
По своему происхождению все горные породы подразделяются на три большие группы:
1) магматические;
2) осадочные,
3) метаморфические.
Распространение этих пород неодинаково. Подсчитано, что литосфера на 95 % сложена из магматических и метаморфических пород и только 5 % составляют осадочные породы. В тоже время, последние покрывают 75 % земной поверхности и только 25 % ее занято магматическими и метаморфическими породами.