Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты»




НазваниеУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты»
страница1/4
Дата13.12.2012
Размер0.53 Mb.
ТипДокументы
  1   2   3   4


Министерство образования Республики Беларусь

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»


Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты»


М. В. БЕСПАЛОВА


Инженерная геология


Ч а с т ь I

Породообразующие минералы


Лабораторный практикум


Одобрен методической комиссией факультета ПГС


Гомель 2011

УДК 624.131.1

ББК 26.3

Б53


Р е ц е н з е н т – геолог 1-й категории открытого акционерного общества «Гомельгеосервис» Г. А. Литвин.


Беспалова, М. В.


Б53 Инженерная геология. В 4 ч. Ч. I. Породообразующие минералы : лабораторный практикум / М. В. Беспалова ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель : БелГУТ, 2011. – 38 с.

ISBN 978-985-468-939-5 (ч. I)


Рассмотрены основные теоретические сведения о минералах, изложена их классификация, дана характеристика главных породообразующих минералов.

Предназначен для работы по курсам «Инженерная геология», «Геология, механика грунтов, основания и фундаменты», «Дорожное грунтоведение и механика земляного полотна дорог», «Дорожное грунтоведение и механика земляного полотна», «Инженерные изыскания в строительстве» (раздел «Инженерная геология») студентам факультета «Промышленное и гражданское строительство» и строительного факультета всех форм обучения.


УДК 624.131.1

ББК 26.3


ISBN 978-985-468-939-5 (ч. I) © Беспалова М. В., 2011

ISBN 978-985-468-938-8 © Оформление. УО «БелГУТ», 2011


ОГЛАВЛЕНИЕ


Введение………………………………………………………………………………….

4

1 Краткие сведения из теории …………...……………………………………………..

5

1.1 Общие представления о породообразующих минералах..…………………......

5

1.2 Физические свойства минералов …………………………………………...........

6

1.3 Классификация и характеристика породообразующих минералов ……...........

11

2 Материалы и оборудование ……..………………………………..…………………..

35

3 Порядок выполнения работы …………………………………………….……...……

36

4 Техника безопасности ………………………………………………………………...

36

Контрольные вопросы………………………………………………………………….

36

Список литературы ..……….…………………..…………...…………………………..

38













































ВВЕДЕНИЕ


Основная цель данных методических указаний – ознакомить студентов с основными теоретическими положениями минералогии как науки, а также дать навыки самостоятельного определения макроскопических свойств минералов, применения полученных знаний и навыков для определения минерала.

В данном пособии представлены необходимая терминология и методика описания структурно-текстурных особенностей, оптико-механических свойств, на основе которых диагностируются минералы.

В соответствии с принятой классификацией в составе классов рассматриваются главные породообразующие минералы.

При изложении учебного материала основное внимание уделено характеристике наиболее существенных диагностических свойств минералов в целом, их происхождению и практическому значению.

В конце пособия приводятся контрольные вопросы и список рекомендованной литературы.

Сведения о минералах, изложенные в пособии, могут быть использованы и для самостоятельной работы студентов над материалом практической части курсов «Инженерная геология» и «Геология, механика грунтов, основания и фундаменты».

В пособии приняты следующие сокращения: назв. – название, хим. ф. – химическая формула, морф. – морфология, св. – свойства, сп. – спайность, тв. – твердость, пр. – прочность, пл. – плотность, диагност. пр. – диагностический признак, ген. – генезис, исп. – использование.


1 Краткие сведения из теории


1.1 Общие представления о породообразующих минералах


Минералы – природные химические соединения или отдельные химические элементы однородные по физическим свойствам, химическому составу и внутреннему строению, образующие в совокупности горные породы и возникшие в результате определенных физико-химических процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности (температура, давление, состав компонентов).

В настоящие время известно более 3500 минералов, включая их разновидности. Из них лишь около 50 имеют широкое распространение в горных породах, которые формируют земную кору. Они называются породообразующими. В курсе геологии изучаются не все, а только главнейшие минералы. Они делятся на первичные и вторичные. Первичные минералы возникают в процессе образования горной породы (минерал ортаклаз – при кристаллизации гранита), а вторичные – в процессе последующих ее изменений (при выветривании ортаклаза образуется каолинит).

Минералы в природе встречаются кристаллические и аморфные.

Кристаллические вещества состоят из строго определенной группировки слагающих их атомов и ионов, которые занимают определенные места в пространстве, образуя кристаллические решетки.

Аморфные (стеклообразные) вещества характеризуются отсутствием кристаллического состояния.

Различие во внутреннем строении приводит и к различию свойств и внешних признаков кристаллических и аморфных веществ. Кристаллические структуры очень разнообразны, и выражается это разнообразие во внешнем облике минералов, в их форме. Каждому минералу присуща своя кристаллическая форма, зависящая от типа химических связей решетки, химического состава и условий образования. Разнообразие минеральных видов обусловлено и такими свойствами минералов, как полиморфизм и изоморфизм.

Полиморфизм (от греч. polymorphos – многоформенный, многообразный) – способность некоторых минералов образовывать различные кристаллические формы при одном и том же химическом составе. Наиболее характерным примером полиморфизма являются минералы алмаз и графит. В химическом отношении они одинаковы и состоят из чистого углерода (С). С точки зрения внутреннего строения они имеют различную кристаллическую структуру: в первом атомы углерода имеют плотную «упаковку» и скреплены сильными химическими связями, во втором атомы располагаются слоями, связи сложные и в целом слабые. В результате форма кристаллов и физические свойства этих двух минералов совершенно различны.

Изоморфизм (от греч. isos – равный, однозначный и morphe – форма) – способность минералов одной и той же кристаллической формы иметь переменный химический состав. Это явление, при котором в кристаллической решетке допускается замена одних ионов (Fe 2+) другими (Mg2+) (изомерный ряд оливина).

Выделяют 3 группы минералов, обладающих характерным обликом или габитусом (внешний облик минерала) кристаллов:

  1. изометрические формы, одинаково развитые по всем трем направлениям (магнетит, пирит, гранаты);

  2. удлиненные в одном направлении формы – призматические, столбчатые, игольчатые и лучистые (берилл, кварц, турмалин);

  3. формы, вытянутые в двух измерениях при сохранении третьего короткого – таблитчатые, пластинчатые, листоватые и чешуйчатые кристаллы (хлорит, слюды, тальк).


1.2 Физические свойства минералов


Физические свойства минералов зависят от их химического состава и внутреннего строения и имеют важное диагностическое значение.

Существует много специальных методов определения минералов, применяемых в минералогии: кристаллографический, рентгенометрический, химический, микроскопический и др. В курсе общей геологии для диагностики минералов используется макроскопический метод. Этот метод, обычно применяемый и в полевых условиях, основан на изучении внешних физических свойств минералов, видимых невооруженным глазом.

Основными физическими свойствами минералов являются: цвет, цвет черты (цвет минерала в порошке), блеск, твердость, плотность, спайность, излом и некоторые другие.

Ряду минералов присущи особые, только им характерные свойства: магнитность, реакция с соляной кислотой, вкус, запах и др.

Для того чтобы распознать минералы по внешним признакам и определить приблизительно их состав, надо знать физические свойства каждого минерала.

Цвет. Практически цвет минерала определяют на глаз, давая общепризнанные названия окраски или сравнивая с хорошо знакомыми предметами (соломенно-желтый, кирпично-красный).

Цвет или окраска минерала имеет сложную природу и определяется его химическим составом, особенностями внутренней структуры, наличием химических и механических примесей и др. В связи с этим один и тот же минерал может иметь различную окраску, а разные минералы могут быть окрашены в одинаковый цвет. Цвет минерала может осложняться интерференцией света в его поверхностных частях (побежалость, иризация, опалесценция). Побежалость – пестрая или радужная окраска приповерхностного слоя минерала. Яркие синие, красные и фиолетовые отливы побежалости характерны для минерала халькопирита. Интерференция на тонких пленках гидроокислов железа вызывает красивую радужную побежалость кварца. Иризация обнаруживается в полупрозрачных минералах, содержащих ориентированные включения посторонних минералов. Так, например, характерные цветные переливы типичны для лабрадора. Опалесценция – красивая игра цветов. Характерна для опала, имеющего аморфное строение. Интерференция возникает только у благородных разновидностей этого минерала (просвечивающие или полупросвечивающие опалы). Они имеют разные оттенки голубого цвета, реже красноватые.

Цвет черты (цвет минерала в порошке). Многие минералы в растертом состоянии имеют другой цвет, чем в монолите. Порошок можно получить, проводя образцом минерала черту на белой шероховатой фарфоровой пластинке, при условии, что твердость его меньше твердости фарфора (если твердость минерала выше твердости фарфора, то минерал образует на фарфоре царапину). Например, гематит, лимонит и магнетит в монолитах часто имеют одинаковый цвет, а цвет черты – красновато-бурый, желтовато-коричневый и черный соответственно.

Блеск является результатом отражения света от поверхности минерала. Он зависит от показателя преломления минерала, от характера показателя преломления минерала и характера отражающей поверхности. Различают минералы с металлическим и неметаллическим блеском. Иногда выделяют еще металловидный блеск.

Металлический блеск, напоминающий блеск поверхности металла, имеют минералы, дающие в большинстве случаев черную черту (самородные металлы – золото, серебро, платина; сульфиды – пирит, галенит, сфалерит).

Металловидный (или полуметаллический) блеск характерен для минералов, поверхность которых имеет вид потускневшего металла (графит, гематит).

Неметаллический блеск свойствен подавляющей части всех известных минералов. Минералы с неметаллическим блеском дают светлоокрашенную черту (любую цветную или белую) или не дают черты совсем. Среди неметаллических блесков обычно различают:

а) стеклянный (кварц, кальцит, гипс);

б) жирный – как бы смазанный маслом (нефелин);

в) перламутровый (слюда, тальк);

г) шелковистый – при тонковолокнистом строении (асбест, тремолит);

д) алмазный (галенит, сфалерит);

е) матовый – практически не блестит, часто с пористой, неровной поверхностью (каолинит);

Прозрачность – способность минерала пропускать свет. По прозрачности минералы подразделяют:

а) на прозрачный (горный хрусталь, топаз);

б) полупрозрачный (халцедон, опал);

в) просвечивающий – пропускающий свет лишь в очень тонких пластинах (полевые шпаты, нефрит);

г) непрозрачный (пирит, магнетит).

Излом – вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала. Излом может быть:

а) раковистый – имеющий вид вогнутой и концентрически-волнистой поверхности, напоминающий поверхность раковин (кварц);

б) занозистый – с поверхностью, покрытой ориентированными в одном направлении «занозами» (гипс, роговая обманка);

в) неровный (нефелин, берилл);

г) землистый – с матовой шероховатой поверхностью (каолинит, лимонит);

д) зернистый – встречающийся часто у минеральных агрегатов.

Спайность – способность минералов раскалываться по блестящим параллельным плоскостям по определенным кристаллографическим направлениям. Не следует путать плоскости спайности с природными гранями кристаллов. Виды спайности:

а) весьма совершенная – минерал очень легко (ногтем) расщепляется на отдельные тончайшие пластинки, образуя зеркально-блестящие плоскости спайности (слюда, гипс);

б) совершенная – минерал раскалывается при слабом ударе молотком на гладкие параллельные пластинки, кубы или другие формы (галит, кальцит, полевой шпат);

в) средняя – образует по плоскости спайности при расколе неровный угол (апатит);

г) несовершенная – обнаруживается с трудом, при расколе образуется поверхность с неправильным изломом (оливин);

д) весьма несовершенная – не обладает спайностью (кварц, золото).

Твердость – степень сопротивляемости минерала внешним механическим воздействиям (царапанию, резанию). Для определения твердости принята шкала Мооса (таблица 1), в которой используются минералы с известной и постоянной твердостью.


Таблица 1 – Шкала твердости Мооса


Эталонный минерал

Условная твердость по Моосу

Число твердости, МПа

Вспомогательный признак

Тальк

1

24

Легко чертится ногтем

Гипс

2

360

Чертится ногтем

Кальцит

3

1090

Легко чертится монетой

Флюорит

4

1890

Чертится ножом

Апатит

5

5360

С трудом чертится ножом

Ортоклаз

6

7967

С трудом царапает стекло

Кварц

7

11200

Легко царапает стекло

Топаз

8

14270

Режет стекло

Корунд

9

20600

То же

Алмаз

10

100600

––


Интервалы твердости между минералами-эталонами различные. Алмаз тверже талька не в 10 раз, а более чем в 1000 раз. Самый большой интервал между корундом и алмазом.

При определении твердости исследуемого минерала на его поверхности выбирают гладкую площадку и проводят по ней с нажимом острым углом минерала из шкалы твердости. Если на исследуемом минерале после стирания пальцем сохраняется царапина, то его твердость будет меньше, чем у царапавшего минерала; если царапина отсутствует, то твердость первого больше. Это испытание проводят до тех пор, пока исследуемый минерал не будет находиться между двумя минералами из шкалы Мооса, т. е. твердость его не определится как промежуточная между ними или как равная одному из них.

В практике нередко прибегают к определению твердости при помощи распространенных предметов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша, 2 – каменная соль, 2–2,5 – ноготь, 3–3,5 – бронзовая монета, 4 – железный гвоздь, 5–5,5 – стекло, около 6 – нож, игла, 6,5–7 – напильник.

Плотность минералов колеблется в широких пределах: от значений примерно равных единице до 23,0 г/см3. Плотность зависит от химического состава и структуры минералов. Подавляющая масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5 г/см3.

Точное определение плотности возможно только в лабораторных условиях. На практике диагностика минералов по плотности обычно осуществляется простым взвешиванием на ладони и отнесением минерала к следующим группам:

– легкие (до 2,5 г/см3 – смолы, гипс, галит, самородная сера);

– средние (до 4 г/см3 – кальцит, кварц, полевые шпаты);

– тяжелые (больше 4 г/см3 – рудные минералы).

Некоторые минералы легко узнаются по большой плотности (барит). Как правило, минералы, содержащие в своем составе тяжелые металлы, имеют высокую плотность. Примером зависимости плотности от внутренней структуры могут служить отмеченные выше минералы одного и того же состава – алмаз и графит с плотностями соответственно 3,5 и 2,2 г/см3, что свидетельствует о более плотной упаковке атомов углерода в алмазе.

Специфические свойства

Магнитность характерна для немногих железосодержащих минералов. Наиболее ярко она выражена у минерала магнетит, что нашло отражение в его названии. Магнитность выявляется при помощи магнитной стрелки, которая отклоняется при поднесении к ней испытуемого образца.

Реакция с соляной кислотой является характерным диагностическим признаком для ряда минералов класса карбонатов. Так, кальцит бурно вскипает при действии на него слабой (5–10 %) соляной кислотой. Доломит вскипает с такой кислотой только в порошке, магнезит – при действии нагретой соляной кислоты.

Вкус. На вкус определяются лишь некоторые растворимые в воде соли. Этим методом легко отличить, например, каменную соль от сильвина: последний имеет горько-соленый вкус.

Запах. При горении и ударе, при трении некоторые минералы издают характерные запахи. Так, запах сернистого газа ощущается при горении серы и при резком ударе по пириту. При трении одного куска фосфорита о другой появляется запах, напоминающий запах сгоревшей спички или жженой кости. При смачивании водой каолин приобретает запах «печки».

Штриховка граней кристаллов характерна для ряда минералов. У различных минералов штриховка имеет разную ориентировку, которая в некоторых случаях может служить важным диагностическим признаком. Так, например, характерным отличием топаза от кварца является его грубая вертикальная штриховка вдоль вытянутых граней в отличие от горизонтальной штриховки у кварца; для кубических кристаллов пирита характерна взаимно перпендикулярная штриховка соседних граней и др.

Умение правильно определить свойства минералов дает возможность также правильно определить и сами минералы.

  1   2   3   4

Похожие:

Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты»
Р е ц е н з е н т – геолог 1-й категории открытого акционерного общества «Гомельгеосервис» Г. А. Литвин
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconРеспублики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта»
А 224 асу сортировочными станциями (на примере асу сс нпо «Агат») / Белорусский государственный университет транспорта. – Гомель,...
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Общетранспортные проблемы»
Р е ц е н з е н т ы: заведующий отделом сертификации В. В. Свириденко (уо ''Белгут''); главный инженер окуп «Институт Гомельгражданпроект»...
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра иностранных языков
Р е ц е н з е н т ы : заведующий кафедрой белорусского и иностран­ных языков, канд филол наук, доцент И. Н. Пузенко (ггту им. П....
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Неразрушающий контроль и техническая диагностика»
Методы и средства технической диагностики (оптический, магнитный, электрический) : лабораторный практикум / О. В. Холодилов, С. В....
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconНазвание источника
Белорусский государственный университет транспорта (Гомель) Сборник студенческих научных работ / Белорусский государственный университет...
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра “Техническая физика и теоретическая механика”
...
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconРеспублики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет транспорта»
Р е ц е н з е н т – зав кафедрой «Электроподвижной состав» канд техн наук, доцент
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта»
Р е ц е н з е н т – зав кафедрой «Тепловозы и тепловые двигатели», канд техн наук., доцент С. Я. Френкель(Белгут)
Учреждение образования «белорусский государственный университет транспорта» Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты» iconУчреждение образования «белорусский государственный университет транспорта»
Р е ц е н з е н т – зав кафедрой «Тепловозы и тепловые двигатели», канд техн наук., доцент С. Я. Френкель(Белгут)
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница