1. Инженерная геология — наука геологического цикла, ветвь геологии, изучающая морфологию, динамику и региональные особенности верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействие с инженерными сооружениями (элементами техносферы) в связи с осуществленной, текущей или планируемой хозяйственной, прежде всего инженерно-строительной, деятельностью человекаОбъект исследования инженерной геологии — верхние горизонты земной коры (часто называемые геологической средой), исследуемые в специальном инженерно-геологическом отношении.Предмет изучения инженерной геологии — знания о морфологии, динамике и региональных особенностях верхних горизонтов земной коры (литосферы) и их взаимодействии с инженерными сооружениями (элементами техносферы) в связи с осуществленной, текущей или планируемой хозяйственной деятельностью человека.Одним из важнейших этапов в инженерно-геологической оценки территории являться выделение инженерно-геологического элемента, характеризующегося по однородным инженерно-геологическим свойствам.Структура инженерной геологииИнженерная геология включает в себя грунтоведение, инженерную геодинамику и региональную инженерную геологию, которые составляют три её основные научные направления (разделы). Их соотношение показано на рис.Структура современной инженерной геологии и её основные научные направления: 1 — грунтоведение; 2 — инженерная геодинамика; 3 — региональная инженерная геология; а — общее грунтоведение; б — общая инженерная геодинамика; в — общая региональная инженерная геология; г — геодинамическое грунтоведение; д — региональная инженерная геодинамика; е — региональное грунтоведениеИнженерная геология зародилась в ХIХ веке. В России первые инженерно-геологические работы были связаны со строительством желелезных дорог (1842—1914). В них принимали участие А. П. Карпинский, Ф. Ю. Левинсон-Лессинг, И. В. Мушкетов, А. П. Павлов, В. А. Обручев и др. Как наука геологического цикла инженерная геология сформировалась в 1920-х годах. В её становление и развитие большой вклад внесли Л. Д. Белый, Н. Я. Денисов, Г. С. Золотарев, Н. В. Коломенский, В. Д. Ломтадзе, Н. Н. Маслов, И. В. Попов, В. А. Приклонский, Ф. П. Саваренский, Е. М. Сергеев и др.
2. Cвязь co смежными науками. Hауч. и практич. цель Г. н.: познание геол.. строения и развития Земли в целом; восстановление истории разл. геол. процессов, раскрытие закономерностей геол. явлений и разработка теории эволюции планеты; перспективная оценка и прогноз выявления рудных p-нов, нефтегазоносных и угольных басс., м-ний п. и., включая подземные воды; разработка науч. методов их поисков и разведки, обоснование комплексного использования природных минеральных ресурсов; участие в решении проблем охраны природной среды и её стабильности; предвидение катастрофич. явлений; содействие прогрессу материалистич. мировоззрения. Hепосредств. объекты Г. н. - горн. породы и их совокупности (стратиграфич. подразделения, формации, тела п. и. и др.), минералы, их хим. состав и структура, вымершие организмы, газовые и жидкие среды, физ. поля. B совр. Г. н. входят Стратиграфия (в т.ч. палеонтология), Тектоника (включая геологию глубинных зон Земли), Геодинамика, Литология, Минералогия, Петрология, Геохимия, Геофизика (физика "твёрдой" Земли), Геология полезных ископаемых, Гидрогеология, Инженерная геология и др. B изучении геол. формы движения материи наука имеет дело c материально-энергетич. саморазвивающейся системой - Землёй, развитие к-рой создаёт основу для появления более высокой формы существования материи, связанной c Биосферой. Палеонтология - соединит. звено в изучении двух форм движения материи - геологической и биологической. Pазвитие Г. н., её теоретич. исследований и методов познания во многом обусловливалось потребностями обществ. произ-ва. Bажнейшие факторы, стимулирующие прогресс Г. н., - рост горнодоб. произ-ва, потребности др. отраслей нар. x-ва (пром-сть, энергетика, стр-во, транспорт, воен. дело, c. x-во и др.) и уровень общего развитиятехники. Использование совр. техн. достижений, прежде всего геофиз. и буровой техники, обеспечивает включение в сферу Г. н. всё более глубоких горизонтов Земли, повышение скорости обработки геол. данных и достоверности результатов. B выполнении гл. цели и осн. задач Г. н. всё более существ. роль играют ведущие науч. концепции, гипотезы и теории. Г. н. используют результаты и методы всего комплекса наук o Земле. Геол. процессы, происходящие на поверхности планеты (или на небольшой глубине), изучаются c привлечением физико-геогр. наук (Геоморфология, климатология, гидрология, океанология, гляциология и др.); при исследовании глубинных процессов, определении радиологич. возраста, при геол.-поисковых и геол.-разведочных работах привлекаются методы геохимии и геофизики (физики "твёрдой" Земли, включая сейсмологию). B проблемах происхождения и ранней истории Земли большое значение имеют данные астрономии и планетологии, в т.ч. полученные при запусках космич. аппаратов на Луну и планеты. Изучение п. и. дополняется экономич. исследованиями и достижениями Горных наук.
3. вклад советских и белорусских ученых в развитие инженерной геологии.Особую роль в развитии геологических наук сыграли выдающиеся русские ученые, начиная с гениального М. В. Ломоносова (1711 - 1765 гг.), который по праву является одним из основоположников геологии как науки.Основные геологические воззрения М. В. Ломоносова изложены в его трудах: «Первые основания металлургии или рудных дел» с приложением «О слоях земных» (1763 г.).В этих трудах М. В. Ломоносов впервые дал классификацию горных пород по происхождению, высказал взгляды о колебательных движениях земной коры, о геологическом возрасте пород, о происхождении рудных и нерудных минералов. Он объяснил причины землетрясений и сопровождающих их смещений земной коры и вулканических извержений. М. В. Ломоносов резко отвергал библейские толкования о сотворении мира.В развитии минералогии, петрографии и кристаллографии важная роль принадлежит русским и советским ученым: В. М. Севергину (1865 — 1896 гг.), Е. С. Федорову (1853 — 1919 гг.)Ф. Ю. Левинсону-Лессингу (1861 — 1939 гг.), А. П. Карпинскому (1847 — 1936 гг.), В. И. Вернадскому (1863 — 1945 гг.) и многим другим.Академик А. П. Карпинский был крупнейшим русским геологом, руководителем геологической школы нашей страны, первым президентом Академии наук СССР. Впервые в истории геологических наук А. П. Карпинский высказал предположение об общих закономерностях в развитии земной коры. Он установил и изложил общие законы, управляющие колебаниями земной коры, определил главнейшие черты строения земной коры Восточной Европы, глубоко и всесторонне изучил геологическое строение Урала. В 1893 г. А. П. Карпинский опубликовал первую отечественную геологическую карту России. Развитие исторической и динамической геологии связано с работами крупнейших ученых нашей страны: И. В Мушкетова (1850-1902 гг.), А. П. Павлова (1854—1929) п.), В, А. Обручева (1863—1956 гг.), И. М. Губкина (1871—1939 ГГ.) И многих других.Большой вклад в наши представления о составе Земли сделал академик А. Е. Ферсман (1883—1945 гг.). В своем труде «Геохимия» он изложил основы истории химических элементов Земли и законы распределения и перемещения их в земной коре, разрешив теоретические и практические вопросы использования земных недр.В развитии наиболее молодых отраслей геологии — инженерной геологии и грунтоведения — большую роль сыграли труды Ф. П. Саваренского (1881 — 1946 гг.), М. М. Филатова (1877— 1942 гг.), а в более поздние годы — В. А. Приклонского, Е. М. Сергеева и других ученых.Бурный расцвет геологических наук в СССР принес период после Великой Октябрьской социалистической революции. Советские геологи, стремясь обеспечить непрерывно возрастающие потребности развивающейся социалистической промышленности, открывают тысячи новых месторождений угля, нефти, железных руд, цветных металлов, строительных материалов и пр.
4. значение курса инженерной геологии для инженера строительного производства.В процессе инженерно-геологических исследований собирают сведения о физико-географической обстановке, климате, растительности, животном мире, об опыте строительства и эксплуатации сооружений, экономике и т. д. Эти данные о свойствах сред, внешних по отношению к геологической (атмосферы, поверхностной гидросферы, биосферы искусственной среды), являются результатами исследований других наук. Инженерам-геологам они необходимы для оценки набора, характера и интенсивности взаимодействий других сред — систем с изучаемой литосистемой. Кроме того, они нередко используются для оценки свойств геологической среды (например, метод ландшафтных индикаторов при проведении среднемасштабной инженерно-геологической съемки). Взаимодействия геологической среды с другими средами проявляются в форме экзогенных геологических процессов. Для изучения процессов нужно знать, где, как, с какой интенсивностью и какие входы литосистемы взаимодействуют с элементами других систем. Знание набора взаимодействий, интенсивности и вклада каждого взаимодействия, характера и скорости изменения отношений, свойств и структуры геологической среды, обусловленных взаимодействиями с другими средами, дает надежную основу для понимания экзогенных геологических процессов и их количественного прогноза. Данные о свойствах других сред используются также для решения ряда вопросов, возникающих при планировании и проектировании сооружений (например, обоснование возможности и целесообразности строительства сооружений на данной территории с учетом экологического, экономического и других критериев эффективности). В процессе геологических работ (или исследований) изучают инженерно-геологические условия некоторой территории. Для инженерной геологии важнейшее значение имеет гидрогеологическое строение верхней части геологической среды, включающей первый от поверхности водоносный горизонт и приповерхностные слои горных пород, обводняемые в результате строительства. В процессе инженерно-геологических исследований помимо гидрогеологического строения изучают и гидродинамические свойства литосферы: направление и скорость движения подземных вод, области питания, транзита и разгрузки, связи водоносных горизонтов. Кроме того, изучают состав, состояние и свойства подземных вод и их взаимодействия с горными породами и сооружениями. Инженерно-геологическую оценку некоторой территории, а точнее, некоторой области литосферы внутри границ этой территории производят на всех этапах инженерно-геологических исследований. Оценку дают при составлении проекта инженерно-геологических исследований, во время проведения полевых работ, в процессе камеральной обработки полученной инженерно-геологической информации и составления, отчетных инженерно-геологических документов. Для оценки инженерно-геологических условий осуществления хозяйственной деятельности используют информацию о структуре и свойствах геологической среды и процессах ее движения, об экзогенных геологических, в том числе инженерно-геологических, процессах.
5. перспективы развития инженерной геологии как науки Развитие геологической науки, её теоретических исследований и методов познания во многом обусловливалось потребностями общественного производства. Важнейшие факторы, стимулирующие прогресс геологических наук, — рост горнодобывающего производства, потребности других отраслей народного хозяйства (промышленность, энергетика, строительство, транспорт, военное дело, сельское хозяйство и др.) и уровень общего развития техники. Использование современных технических достижений, прежде всего геофизических и буровой техники, обеспечивает включение в сферу геологической науки всё более глубоких горизонтов Земли, повышение скорости обработки геологических данных и достоверности результатов. В выполнении главной цели и основной задачи геологической науки всё более существенную роль играют ведущие научные концепции, гипотезы и теории. Геологические науки используют результаты и методы всего комплекса наук о Земле. Геологические процессы, происходящие на поверхности планеты (или на небольшой глубине), изучаются с привлечением физико-географических наук (геоморфология, климатология, гидрология, океанология, гляциология и др.); при исследовании глубинных процессов, определении радиологического возраста, при геолого-поисковых и геологоразведочных работах привлекаются методы геохимии и геофизики (физики "твёрдой" Земли, включая сейсмологию). В проблемах происхождения и ранней истории Земли большое значение имеют данные астрономии и планетологии, в т.ч. полученные при запусках космических аппаратов на Луну и планеты. Изучение полезных ископаемых дополняется экономическими исследованиями и достижениями горных наук. Потребность в полезных ископаемых, способы их добычи, технология переработки и планирование рационального размещения горнодобывающей промышленности определяют генеральные направления прогнозно-металлогенических исследований.
5. Происхождение минералов Большая часть земной коры сложена изверженными породами, которые местами перекрыты относительно маломощным покровом осадочных и метаморфических пород. Поэтому состав земной коры в принципе соответствует усредненному составу изверженной породы. Восемь элементов составляют 99% массы земной коры и соответственно 99% массы слагающих ее минералов. По элементному составу земная кора представляет собой каркасную постройку, состоящую из ионов кислорода, связанных с более мелкими ионами кремния и алюминия. Таким образом, главными минералами являются силикаты, на долю которых приходится ок. 35% всех известных минералов и ок. 40% - наиболее распространенных. Важнейшие из них - полевые шпаты (семейство алюмосиликатов, содержащих калий, натрий и кальций, реже - барий). Другие распространенные породообразующие силикаты представлены кварцем (впрочем, он чаще относится к оксидам), слюдами, амфиболами, пироксенами и оливином. Изверженные породы. Изверженные, или магматические, породы образуются при охлаждении и кристаллизации расплавленной магмы. Процентное содержание различных минералов и, следовательно, тип образовавшейся породы зависят от соотношения элементов, содержавшихся в магме во время ее затвердевания. Каждый тип изверженной горной породы обычно состоит из ограниченного набора минералов, называющихся главными породообразующими. В дополнение к ним могут присутствовать в меньших количествах второстепенные и акцессорные минералы.Осадочные породы. Когда коренные породы выветриваются или размываются, обломочный или растворенный материал оказывается включенным в состав осадочных пород. В результате химического выветривания минералов, происходящего на границе литосферы и атмосферы, формируются новые минералы, например, глинистые - из полевого шпата. Некоторые элементы высвобождаются при растворении минералов (например, кальцита) в поверхностных водах. Однако другие минералы, например кварц, даже механически раздробленные, сохраняют устойчивость к химическому выветриванию.Основная масса продуктов выветривания выносится по системе водотоков в озера и моря, на дне которых образует слоистую осадочную толщу. Глинистые сланцы сложены в основном глинистыми минералами, а песчаник состоит преимущественно из сцементированных зерен кварца. Растворенный материал может извлекаться из воды живыми организмами или выпадать в осадок в результате химических реакций и испарения. Карбонат кальция поглощается из морской воды моллюсками, которые строят из него свои твердые раковины. Большая часть известняков образуется в результате аккумуляции раковин и скелетов морских организмов, хотя частично карбонат кальция осаждается химическим путем.Метаморфические породы. Региональный метаморфизм. Изверженные и осадочные породы, захороненные на большой глубине, под действием температуры и давления испытывают преобразования, называющиеся метаморфическими, в ходе которых меняются первоначальные свойства горных пород, а исходные минералы перекристаллизовываются или полностью трансформируются. В результате минералы обычно располагаются вдоль параллельных плоскостей, придавая породам сланцеватый облик. Физические свойства минераловДля определения минерала используют следующие его признаки:блеск,цвет, цвет в порошке (цвет черты),твердость,плотность,спайность,излом,форма агрегатов. Блеск у минералов бывает металлический (как у большинства сульфидов и самородных металлов), полуметаллический (графит, гематит) и неметаллический. Неметаллический блеск подразделяется на:стеклянный (флюорит, плагиоклаз; в целом 70% всех известных минералов),алмазный (алмаз, берилл),жирный (нефелин, сера),перламутровый (опал, тальк),шелковистый (гипс, роговая обманка),матовый - отсутствие блеска (боксит)Цвет минералов бывает собственным, то есть определяемым его основными компонентами, и примесным, то есть определяемый микроскопическими примесями в минерале. Только немногие минералы всегда имеют постоянную (собственную) окраску: гранаты, малахит, вивианит. Большинство минералов имеет примесную окраску, которая может варьировать в широких пределах. Например, калиевый полевой шпат в зависимости от микропримесей может быть белым, красным или ярко-зелёным. Врезультате окраска в большинстве случаев имеет значение для сужения области поиска (так, оливин не может быть белым, нефелин не может быть чёрным и т. п.).Твёрдость минералов принято определять не в абсолютных величинах, а путем сравнения с эталонными минералами, имеющими постоянную твёрдость. Для этого применяется так называемая шкала Мооса, в которой твёрдость возрастает от первого минерала до десятого.тальк,гипс,кальцит,флюорит,апатит,калиевый полевой шпат,кварц,топаз,корунд,алмаз. Плотность минералов выражается в г/см3. Достаточно часто используется другой показатель - удельный вес, безразмерная величина, указывающая отношение плотности минерала к плотности воды. Численно он равен плотности. Самый плотный минерал - самородный иридий, имеющий плотность 22,8 г/см3, а самый лёгкий - нефть, имеющая плотность 0,8 г/см3. Большинство минералов имеет плотность от 2 до 5 г/см3. Поскольку в поле мы не можем измерить точно массу и объем минерала, плотность является диагностическим признаком только для очень плотных минералов. Так, например, барит (тяжёлый шпат) безошибочно определяется как более увесистый, чем другие светлые минералы. Ильменит и галенит также могут определяться по высокой плотности. Опал может быть определен как более легкий, чем большинство минералов.. Спайностью называется способность минерала раскалываться по ровным плоскостям. Если при расколе получается идеальная плоскость, то спайность называется совершенно. Изломом называется форма поверхности, образующейся при расколе минерала не по плоскости спайности.Химические свойства минераловПростые химические и физико-химические исследования, с помощью которых устанавливается качественный и количественный химический состав минералов, весьма многообразны. Уже такое свойство, как растворимость, позволяет разделить мир минералов на трудно-и легкорастворимые минералы. При определении минералов по внешним признакам часто применяются простые химические испытания кислотами. Минеральное вещество, превращенное в порошок, растворяется или разлагается в кислотах. Раствор может быть бесцветным, окрашенным или мутным. Очень часто в сосуде остается нерастворимый осадок.Под действием реагента нередко выпадает хлопьевидный осадок. При этом наблюдается характерное окрашивание, особенно типичное в тех случаях, когда мы имеем дело с металлическими соединениями. Таким простым способом можно обнаружить соединения железа, никеля, меди, кобальта и др. Известен ряд качественных и полуколичественных реакций, в том числе окрашивание пламени (бунзеновской горелки), поведение минерального вещества при прокаливании в горячей части пламени, в закрытой или открытой стеклянной трубочке. Так, если в минерале присутствует кристаллизационная вода, как, например, в гипсе, влага в виде капель собирается в холодной части сосуда. Некоторые минералы, особенно сульфиды, при обжиге выделяют вонючие пары двуокиси серы. К числу методов реакций плавления относится также сплавление минеральных веществ в стекловатые перлы с применением буры или соды, благоприятствующих процессу плавления. Такой способ особенно эффективен в случае тугоплавких минералов. К этим методам относится применяемый на протяжении нескольких столетий анализ с помощью паяльной трубки. Здесь не упоминаются современные детальные химико-аналитические методы, применяемые в научных лабораториях, где производится полный химический анализ минералов и определение элементов-примесей.
7.классификация минераловОсновой классификации минералов является их химический состав, а также симметрия их кристаллической решётки. В настоящее время все минералы подразделяют на девять классов это:Самородные элементыСера - самородный элемент. В эту группу входят около 20 минералов, встречающихся в природе в чистом виде, или по меньшей мере, в свободной форме. Все они делятся на: металлы, полуметаллы и металлоиды. Основные самородные металлы – это золото, серебро, медь, платина, иридосмин и очень редко железо и никель. К полуметаллам относятся сурьма, мышьяк и висмут. К металлоидам – сера и углерод в форме алмаза и графита.Сульфиды (с селенидами, теллуридами, арсенидами, антимонидами и висмутидами)Слиток сросшихся кристаллов сульфида железа FeS2Слиток сросшихся кристаллов сульфида железа FeS2. Сульфиды состоят из серы в соединении с металлом или с металловидным веществом. К ним относятся такие металлические руды, как галенит, халькопирит, киноварь.Обычно сульфиды тяжёлые и хрупкие. Они являются первичными минералами и после вступления в контакт с атмосферой, многие быстро превращаются в оксиды.ГалогенидыГалогениды – минералы, образующиеся в результате соединения металлов с галоидными элементами, такими как хлор, бром, фтор, иод. Эти минералы очень мягкие, многие хорошо растворяются в воде. Однако это очень распространённые минералы. Представители этой группы – галит (поваренная соль), флюорит.Оксиды и гидрооксидыОксиды – это соединения металлов с кислородом. Они являются наиболее разнообразной по физическим характеристикам группой. Здесь и тусклые земли (боксит) и ювелирные камни (сапфиры, рубины). Твердые первичные оксиды обычно образуются глубоко в земных недрах, более мягкие – ближе к поверхности вследствии контакта с воздухом.Карбонаты (с нитратами и боратами)Карбонаты – минералы, образующиеся при соединении металлов с карбонатной группой (углерод и кислород). Их отличает мягкость, светлая окраска и во многих случаях прозрачность. Большая часть из них является вторичными минералами. Самым распространённым представителем этого класса является кальцит.Сульфаты (с молибдатами, хроматами и вольфраматами). Ангидрит - это безводный сульфат кальция. Сульфаты – минералы, образующиеся в результате соединения металлов с сульфатной группой (сера и кислород). Они мягкие, прозрачные или просвечивающие, ненасыщенного цвета. Широко распространены гипс, ангидрит, барит.Фосфаты (с арсенатами и ванадатами)Фосфаты образуются при соединении металлов с фосфатной группой (фосфор и кислород). Это вторая по количеству группа после силикатов, хотя многие из них встречаются довольно редко. В основном фосфаты являются вторичными минералами, часто имеющие яркий,цвет (бирюза).СиликатыСиликаты – металлы соединённые с силикатной группой (кремний и кислород), это самые рапространённые минералы в природе (поти треть всех минералов – силикаты). Все они делятся на подгруппы в зависимости от своей внутренней структуры (незосиликаты, соросиликаты, иносиликаты, циклосиликаты, филосиликаты и тектосиликаты). Представители этого класса – кварц, полевые шпаты.Органические соединенияВ эту группу входят твёрдые тела, встречающиеся в природе и возникшие благодаря жизни и деятельности живых организмов. Из-за этого их не всегда относят к минералам. Представлена группа такими минералами, как янтарь, гагат, жемчуг, вевеллит.
8. определение минералов проводят путем сравнения внешних признаков и физических свойств минерала с описанными в справочниках или определителях и подтверждения сделанных предположений путем определения основных составляющих элементов и ионов методами паяльной трубки или при помощи капельных реакций.При определении минералов следует выработать в себе привычку производить все исследования с малыми количествами и над свежим однородным материалом. Если в образце имеется не один минерал, а несколько, то для опытов следует отобрать возможно более чистый материал. Для этого от образца осторожно отбивают молоточком небольшие куски минерала, собирая их на лист бумаги.Для проведения испытаний с помощью паяльной трубки или капельным методом кусочки слегка раздробляют или в ступки Абиха, или на наковальне, отбирают необходимый материал и, убедившись в его чистоте и однородности рассматривая под лупой или бинокулярным микроскопом, приступают к определению.Все испытания физических свойств минерала: блеска, цвета, твердости и других следует производить на свежем и чйстом материале.Химические реакции необходимо делать аккуратно, без торопливости, и считаться только с ясными результатами. Всякие сомнительные реакции следует переделать и проверить. Материал после каждого испытания (реакции) не выбрасывается, а сохраняется до конца анализа. Анализы следует проводить таким образом, чтобы один и тот же кусочек мог быть использован для нескольких реакций. При работе необходимо вести дневник исследования, точно и полно записывать все результаты опытов, как положительных, так и отрицательных. При исследовании необходимо начинать с общих диагностических реакций, и лишь после того как будет найдена соответствующая положительная реакция, следует переходить к частным реакциям.Следует предупредить, что не все минералы определяются с одинаковой легкостью; особенно трудными являются силикаты, для которых метод паяльной трубки не всегда может быть достаточно надежным. Строительное дело почти целиком базируется на извлекаемых из недр Земли минералах и рудах и нередко требует все новых и новых видов сырья. Поэтому требуется обеспечить дальнейшее укрепление и расширение минерально-сырьевой базы страны, повышение эффективности и качества подготовки к освоению разведанных запасов полезных ископаемых, уделить особое внимание поискам и разведке месторождений высококачественных руд для черной и цветной металлургии, сырья для производства минеральных удобрений и строительных материалов, ускорить внедрение прогрессивных методов поисков и разведки полезных ископаемых.Перед геологами и минералогами стоит проблема обеспечения строительства всеми видами минерального сырья. В первую очередь требуется открытие новых месторождений полезных ископаемых, в частности нерудных.Нерудные полезные ископаемые объединяют обширную группу горных пород и минералов. Они представляют собой сырье многоцелевого назначения.асширяются сферы использования нерудных полезных ископаемых (материалов), в народном хозяйстве находят применение все новые их виды. Так, до начала XX в. число промышленных видов нерудных материалов составляло 16-20, а в настоящее время оно возросло до 150. И это вполне понятно, так как с годами в народнохозяйственную деятельность вовлекаются все новые, и новые виды нерудных полезных ископаемых.Потребность в минеральном сырье ощущают не только строительная, но и другие отрасли промышленности, например металлургическая, химическая. Как парадокс может звучать утверждение, что минеральное сырье используют даже в таких, казалось бы, далеких от возможности его применения отраслях промышленности, как парфюмерная, пищевая, текстильная, фармацевтическая.
9. Породообразующие минералыСреди породообразующих выделяются первичные и вторичные. Первичные возникли при формировании пород, вторичные — позднее как продукты видоизменения первичных минералов.Природные минералы находятся в основном в твердом состоянии и имеют преимущественно кристаллическое строение с закономерным расположением частиц (ионов, атомов, молекул) в пространстве. Реже они встречаются в виде аморфных веществ с беспорядочным пространственным расположением частиц.Минералы обладают рядом характерных свойств, оказывающих большое влияние на технические свойства пород, среди которых следует особо выделить твердость, спайность, излом, блеск, окраску, плотность. Эти свойства зависят от строения и прочности связей в кристаллической решетке.Твердость характеризует поверхностную энергию минерала. Она оценивается по шкале Мооса, которая состоит из десяти минералов, расположенных в порядке возрастания их твердости: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, полевой шпат, кварц, топаз, корунд и алмаз. Силикаты являются солями различных кремниевых кислот и относятся к сложным химическим соединениям, содержащим в своем составе элементы К. Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Al, Si, О, Н и др. Однако для них более характерным является не химический состав, а особенности кристаллического строения с наличием ионной кристаллической решетки. Основной структурной единицей этой решетки является кремнекислородный тетраэдр, размеры которого почти всегда строго постоянны.Класс силикатов объединяет представителей с разнообразными свойствами, которые отражают различный характер сочленения этих структурных единиц в кристаллической решетке и появление изолированных, цепочечных, ленточных, слоистых, каркасных силикатовПолевые шпаты по химическому составу представляют собой каркасные алюмосиликаты калия, натрия, кальция и разделяются на натриево-кальциевые (плагиоклазы) и калиево-натриевые полевые шпаты. Их характерной особенностью является способность образовывать изоморфные, т. е. близкие по составу и строению, соединения. Плагиоклазы — изоморфные смеси минералов альбита и анортита. В природе существуют многочисленные разновидности непрерывно меняющегося ряда плагиоклазов— от чистого анортита до чистого альбита, причем чем выше содержание анортита в составе плагиоклаза, тем выше степень его основности. Авгит—магнезиально-железистый силикат — относится к цепочечным силикатам (пироксены) и является важным породообразующим минералом основных магматических пород. Обычно окрашен в темно-зеленый, черно-бурый или черный цвет со стеклянным блеском. Имеет твердость 5... 6 и плотность в пределах 3,2... 3,6, совершенную спайность, повышенные вязкость и прочность.Слюды относятся к группе алюмосиликатов и как породообразующие компоненты входят в состав магматических и некоторых метаморфических пород. Физические свойства слюд близки: они способны легко расщепляться на очень тонкие, гибкие и упругие пластинки. Выделяются две разновидности слюд, отличающихся по химическому составу: мусковит и биотит.Мусковит — белая слюда встречается в магматических и метаморфических породах. Биотит — черная или бурого цвета железисто-магнезиальная слюда широко распространена в кислых магматических и метаморфических породах. др.Тальк образуется при изменении магнезиальных силикатов и алюмосиликатов природными горячими растворами и является породообразующим минералом тальковых сланцев. Асбест встречается в виде нескольких разновидностей, но наибольшее применение для практических целей имеет хризотил-асбест. Для асбеста характерна параллельно-тонковолокнистая структура с длиной волокон, колеблющейся от десятых долей миллиметра до 20...25 мм, иногда до 50... 150 мм. Он имеет зеленовато-желтый, а в распушенном состоянии снежно-белый цвет, невысокую твердость (2...3) и способен расщепляться на прочные волоконца толщиной меньше 0,0001 мм. Отличается высокой огнестойкостью и щелочеупорностью, плохо проводит теплоту и электричество.Каолинит является главным минералом многих глинистых пород. Имеет совершенную спайность, легкую расщепляемость на тонкие неупругие чешуйки, весьма низкую твердость (меньше 1) и невысокую плотность — около 2,6. Оксиды являются соединениями металлов и металлоидов с кислородом. Наиболее распространенным минералом этого класса является кварц, встречающийся в виде трех главных модификаций: а-кварц, тридимит и кристобалит. Основой его кристаллической структуры являются кремнекислородные тетраэдры, которые образуют прочную решетку каркасного типа, характерную для всех трех его модификаций. Образование кварца связано как с магматическими процессами в недрах земли, так и выпадением из холодных растворов на ее поверхности. Наиболее изученным является а-кварц, который называют просто кварцем. Он устойчив при температуре ниже 573°С. Чистый кварц — бесцветный минерал, но может приобретать различную окраску в зависимости от содержания механических примесей. Отличается высокой твердостью (7), несовершенной спайностью, раковистым изломом. Как породообразующий минерал кварц входит в магматические, осадочные и метаморфические породы. Лимонит (бурый железняк), представляет собой сложный минеральный агрегат гидроксидов железа и глинистых минералов1 с различными примесями, содержащий от 10 до 14% воды. Сложный и переменный состав лимонита отражается на его свойствах, в том числе на твердости (изменяется в пределах 1...4), широком интервале оттенков его бурой окраски и невысокой плотности (3,3...4).Карбонаты являются солями угольной кислоты и широко распространены как породообразующие компоненты осадочных и метаморфических пород. Кальцит — кристаллический минерал ромбоэдрической, пластинчатой формы, бесцветный или молочно-белой окраски с различными оттенками, стеклянным блеском, низкими твердостью (3) и плотностью (2,6... 2,8), совершенной спайностью по трем направлениям и ровным изломом. Кальцит слабо растворим в воде, но под влиянием углекислоты, часто содержащейся в воде (например, грунтовой), он переходит в бикарбонат кальция, который растворяется в воде примерно в 100 раз легче, чем сам кальцит. Магнезит по структуре и форме кристаллов сходен с кальцитом, но распространен в природе значительно реже. Окрашен в белый цвет с желтоватым или сероватым оттенком, имеет стеклянный блеск, среднюю твердость 4...4,5 и невысокую плотность 2,9... 3,0 Доломит структурном отношении сходен с кальцитом. Окрашен в белый или серовато-желтый цвет со стеклянным блеском, имеет среднюю твердость (3,5...4), невысокую плотность (1,8...2,9), совершенную спайность и ступенчатый излом. Вскипает с холодной НСl только в порошке. Доломит широко распространен в природе как породообразующий компонент доломитов и доломитизированных известняков.Сульфаты — соли серной кислоты, образующиеся в поверхностных условиях земли. Среди представителей этого класса имеется мало соединений, достаточно устойчивых в земной коре. Основой структуры сульфатов являются тетраэдрические анионные группы, которые, связываясь друг с другом с помощью различных катионов, молекул воды и др., образуют разнообразные островные, каркасные, цепочечные, слоистые структурыГипс — кристаллический минерал, обычно слагающий в природе огромные мраморовидные скопления гипсовых пород. Самородные минералы имеют практическое значение в виде шунгита, представляющего собой аморфный углерод С, образовавшийся в результате природного коксования угля при метаморфизме осадочных пород, содержащих пропластки органических остатков, в том числе каменного угля, битума и др. От графита отличается большими твердостью, равной 3... 4, плотностью и раковистым изломом. Шунгит инертен по отношению к агрессивным средам, электро - и теплопроводен; способен вспучиваться при температуре обжига 1100°С, образуя легкое пористое вещество. Входит в состав шунгитовых сланцев.
Дата добавления: 2015-11-04; просмотров: 66 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |