Основные характеристики важнейших породообразующих минералов

В практической деятельности приходится постоянно иметь дело с распространенными породообразующими минералами. Студентам можно рекомендовать к изучению следующие минералы: пирит, галит, корунд, кварц, опал, лимонит, кальцит, доломит, ангидрит, гипс, апатит, оливин, авгит, роговая обманка, тальк, биотит, мусковит, хлорит, серпентин, каолинит, монтмориллонит, альбит, лабрадор, ортоклаз и нефелин.

Описание этих минералов дано на основании опубликованной минералогической литературы.

Последовательность изложения материала и наименование минералогических классов соответствуют известной и широко приме­няемой классификации А.Г. Бетехтина.

Каждый минерал описан по нижеприведенной схеме:

1. Название, химическая формула.

2. Цвет.

3. Черта.

4. Блеск.

5. Твердость по шкале МООСА.

6. Плотность в г/см³.

7. Прочие свойства (тепло - и электропроводность, взаимодействие с химическими реагентами, поведение под паяльной трубкой и т.д.).

В данных рекомендациях использованы общепринятые сокращения:

Тв. - твердость;

Сп. - спайность;

Пл. - плотность;

Проч. св-ва - прочие свойства;

П. п. тр. - под паяльной трубкой.

 

Таблица 3.2

 

		N п/п	Породы	Основные минералы		Диагностические признаки	Применение в строительстве
		1	2	3		4	5
		Магматические горные породы 1.Глубинные (интрузивные) горные породы
		1	Гранит	Кварц, Полевые шпаты, Небольшое количество слюды и темноцветных минералов.		Цвет светло-серый, розовый, желтоватый, темно-красный. Преобладает полевой шпат, содержание кварца 25-30%, Структура зернистая, полнокристаллическая, малая плотность(2,6- 2,7 т/м^3), большая твердость.	Облицовочный и строительный камень, щебень, детали машин и агрегатов
		2	Диорит	Полевые шпаты: плагиоклаз (~50%), ортоклаз и микроклин (~25%); темноцветные минералы (~25%): авгит, биотит, роговая обманка.		Цвет серый, темно­серый, зеленовато­серый; светлее, чем габбро. Полевой шпат обычно сероватый. Кварц отсутствует. Полнокристаллическая структура: среднезернистая и мелкозернистая, небольшая плотность (2,7-2,9 т/м^3)	Такое же, как и гранита
		3	Габбро	Плагиоклаз (лабрадор ~ 60%), темноцветные минералы: оливин, пироксен, редко роговая обманка.		Окраска темно­зеленая, черная. Структура полнокристаллическая, крупно- и среднезернистая, кварц отсутствует, синеватый отлив лабрадора на плоскостях спайности, большая плотность (2,8-3,3 т/м^3)	Облицовочный материал, мощение мостовых
		2.Излившиеся (эффузивные) горные породы
		4	Обсидиан	Вулканическое стекло кислого, среднего и основного состава		Цвет черный, сургучный, темно­серый, стеклянный блеск. Структура стекловатая, плотная, раковистый излом, плотность 2,2-2,4 т/м^3	Добавки в цемент, производство стекла, перлита поделочный камень
		5	Липарит	Вулканическое стекло, полевые шпаты, кварц		Окраска белая, желтоватая, светло­серая, красноватая. Структура срыто- кристаллическая. Различаются мелкие зерна кварца, полевых шпатов; плотность 2,1-2,6 т/м^3	Строительный камень, щебень, изготовление стекла
		6	Вулканический туф	Сцементированные обломки вулканического стекла, застывшей лавы и вулканического пепла.		Окраска от кремовой до кирпично-красной и темно-серой. Структура обломочно-пористая. Низкая прочность, плотность (1,4-2,5 т/м^3).	Облицовка, хороший теплоизолятор, материал для красок, добавок к цементам и поделок
		7	Порфирит	Аморфная масса, крупные вкрапления зерен полевого шпата		Цвет темно-зеленый, темно-серый. Структура порфировая. Зерна полевых шпатов изометричные, обычно тусклые, светло-серые, желтоватые, зеленоватые. Средняя плотность(2,7-2,9 т/м^3)	Строительный камень, щебень, кислотоупорный материал
		8	Базальт	Аморфная масса, плагиоклаз (лабрадор- 60%), оливин, пироксен, редко роговая обманка.		Окраска черная, темно-серая. Структура плотная, тонкозернистая неровный излом, темная окраска, большая плотность (2,7-3,2 т/м^3)	Строительный камень, каменное литье, кислотоупорный материал.
		Осадочные горные породы 3. Обломочные рыхлые горные породы.
1			Галечник / Щебень	Несцементированные обломки горных пород размером 10-200 мм (окатанные - галечник, угловатые - щебень)		Окраска разнообразна и зависит от состава обломков, чаще всего серая. Характерны большие размеры несцементированных обломков	Материал для дорожных насыпей, производство строительных материалов
2			Гравий (окатанные обломки) Дресва (угловатые обломки)	Несцементированные Обломки горных пород и минералов размером 2-10 мм.		Окраска разнообразная и зависит от состава обломков, Большая водопроницаемость, сыпучесть несцементированных обломков	Строительный материал, устройство дренажей
3			Песок	Обломки кварца, полевых шпатов, реже глауконита, кальцита, слюды, магнетита. Размер обломков 2 - 0,05 мм		Окраска непостоянная и зависит от состава обломков. Сыпучесть и малые размеры окатанных зерен	Изготовление бетона, Строительство дорог, дренажей, стекольное производство.
4			Глина	Глинистые минералы: монтмориллонит, каолинит, гидрослюда; полевые шпаты, кварц, карбонаты. Содержание частиц < 0,005 мм превышает 30%		Окраска серая с оттенками зеленого, желтого, бурого. Землистое строение. Водонепроницаема. От царапания ногтем остается блестящий след. Жирная на ощупь и пластичная при увлажнении	Устройство насыпей, гидроизоляции. Производство керамики, керамзита, вяжущих материалов.
5			Суглинок	Состав - см. состав глины. Содержание частиц < 0,005мм - 10­30%		Цвет серый с оттенками желтого, бурого. Землистое строение. Низкая водопроницаемость. При растирании пальцами ощущаются песчинки, пластичный при увлажнении.	Устройство дорожных насыпей. Производство кирпича
6			Супесь	Состав - см. состав глины. Содержание частиц <0,005 мм - 3-10%		Цвет серый с оттенками желтого, бурого, зеленого. Структура землистая, слабосвязанная. При увлажнении легко рассыпается. Растирается пальцами в тонкий порошок. Неводостойкая.	Устройство дорожных насыпей. Производство кирпича
4. Обломочные сцементированные горные породы
		7	Конгломерат	Сцементированные окатанные обломки горных пород и минералов. Природный цемент: опал, халцедон, карбонаты, гипс, окислы железа, глинистые минералы.		Цвет зависит от состава цемента и обломков. Структура обломочная. Плотность 1,9-2,5 т/м^3.	Строительный, облицовочный камень, щебень
		8	Брекчия	Сцементированные угловатые обломки горных пород и минералов. Цемент - см. состав конгломерата		Цвет зависит от состава цемента и обломков. Структура обломочная. Плотность 1,9-2,5 т/м^3. Превышает по прочности конгломерат	Облицовочный камень, щебень
	9		Песчаник	Сцементирован­ные окатанные обломки (0,05-2,0 мм) кварца, полевых шпатов, темно-цветных минералов и др.		Цвет зависит от состава цемента и обломков. Структура обломочная, однородная, пористая; грубый на ощупь, видны песчаные частицы.	Мощение улиц, облицовка, щебень, стеновой камень; производство стекла.
	10		Алевролит	Скрепленные природным цементом пылеватые частицы кварца, полевых шпатов, карбонатов и в меньше степени других минералов.		Цвет серый с оттенками желтого, бурого, зеленого. Структура плотная или тонкозернистая, однородная, слоистая, иногда пористая; шершавый на ощупь, царапает стекло.	Иногда используется для отсыпки насыпей дорог
	11		Аргиллит	Глинистые минералы, в меньшей степени кварц, полевые, шпаты, карбонаты и другие минералы. Цемент- см. состав конгломерата		Цвет серый с оттенками желтого, бурого, зеленого. Структура плотная, однородная, иногда слоистая; в воде не размокает, намного прочнее глины, скользит по стеклу.	Иногда используется для отсыпки насыпей дорог
	5. Хемогенные горные породы
		1	Известняк	Кальцит		Цвет: от белого до черного. Структура однородная, скрыто­кристаллическая, тонкозернистая, пористая. Активно реагирует с кислотой, не царапает стекло. Плотность 2,0-2,6 т/м^3	Стеновой и облицовочный камень, щебень, производство извести, вяжущих
		2	Мергель	Глинистые минералы, кальцит (около 50%), реже доломит.		Цвет от светло- до тёмно-серого, бурый. Структура однородная, тонкозернистая; после реакции с кислотой остается глинистая пленка.	Производство цемента
	3		Гипс	Преимущественно гипс	Цвет чаще белый, серый, реже розовый. Структура скрыто­кристаллическая, иногда волокнистая; слабо растворим в воде; легко царапается ногтем.		Сырье для производства алебастра, гипсолита, цемента, штукатурки
	6. Органогенные горные породы
		1	Известняк-ракушечник	Кальцит.		Цвет белый, серый, желтый, желто-бурый. Структура органо­генная, пористая. Активно реагирует с кислотами. Мягче стекла. Практически не растворим в воде.	Стеновой камень, щебень, производство извести, вяжущих
		2	Мел	Кальцит, примеси.		Цвет белый. Структура землистая, скрытокристаллическая, микропористая. Размокает в воде, вскипает под действием кислоты.	Строительный материал, произ­водство извести
		3	Диатомит	Скрепленные рыхлым цементом панцири (опал) диатомовых водорослей		Цвет светло-серый, кремовый. Структура землистая, однородная. Крошится руками, шероховатый, царапает стекло, размокает в воде, прилипает к языку, инертен к кислотам. Плотность диатомита 0,4-0,9 т/м^3, трепела 0,5-1,3 т/м^3.	Огнеупорные изделия, фильтры, керамика, кирпич, звукоизоляция, теплоизоляция.
			Трепел -	Сцементированные круглые зерна опала с небольшой примесью микрофауны
		4	Опока -	Сцементированные частицы опала с при- месью глинистых минералов и остатков микрофауны		Цвет серовато-белый, кремовый, до черного. Структура землистая, однородная, плотная. При ударе образует раковистый излом. Плотность 1,2-1,5 т/м^3	Огнеупорные изделия, фильтры, керамика, кирпич, звукоизоляция, теплоизоляция.
		7. Метаморфические горные породы зернистые (массивные)
		1	Кварцит	Кварц, примеси.		Окраска серая, красная, лиловая, зеленая. Структура мелкозернистая. Высокая прочность, блестящая поверхность в изломе. Похож на мрамор, но тверже (царапает стекло), не реагирует с кислотами.	Строительный и облицовочный камень, щебень, изготовление огнеупорных кирпичей.
		2	Мрамор	Кальцит с примесью доломита		Цвет белый, но часто изменен примесями. Структура зернисто­кристаллическая. Вскипает в кислоте, низкая твердость (3,0). Зерна имеют совер­шенную спайность. Плотность 2,5-2,9 т/м^3	Облицовочный декоративный камень, заполнитель цветных бетонов; стекольная промышленность
		Метаморфические горные породы сланцеватые
		3	Гнейс	Кварц, полевые шпаты, слюда, иногда роговая обманка.		Окраска и состав как у гранита. Структуры зернистые, сланцеватые, очковые, плойчатые. Высокая прочность. Плотность 2,5-2,9т/м^3.	Строительный камень, щебень
		4	Сланец глинистый	Глинистые минералы, кварц, полевые шпаты, слюда,		Темно-серый, реже зеленоватый, бурый. Блеск тусклый. Структура сланцеватая. Легко колется на плитки; не размокает в воде. Плотность 2,1-2,4 т/м^3	Дорожное строительство, устройство насыпей, изготовление керамзита, кровли.
		5	Филлит	Слюда(серици т), хлорит, реже кварц, полевые шпаты		Окраска темно-серая, зеленоватая, бурая, чер- ная (аспидный сланец). Структура тонко- сланцеватая. Блеск шелковистый. Прочнее глинистого сланца	Изготовление кровли
		6	Сланец слюдяной (кристаллический)	Слюда, кварц, немного темно-цветных минералов		Окраска, серая, черная. Блеск яркий из-за слюды. Структура сланцеватая. Легко расщепляется.	Дорожное строительство, иногда в виде щебня
		7	Сланец хлоритовый	хлорит, тальк, кальцит		Окраска темно-зеленая. Структура сланцеватая. Жирный на ощупь, легко царапается	Изготовление теплоаккумулирующих материалов.

Сульфиды

Пирит FeS ₂

Цвет светлый, латунно-желтый, часто с побежалостями желтовато-бурого и пестрых цветов. Черта буровато- или зеленовато - черная. Блеск сильный металлический Тв. 6-6,5, Сп. Весьма несовершенная. Пл. 5,01, проч. св-ва: на гранях кристаллов видна штриховка; электричество проводит слабо; термоэлектричен; некоторые разности обладают детекторными свойствами; п. п. тр. растрескивается, плавится в магнитный шарик, сера горит голубым пламенем; в HNO₃ разлагается с трудом (в порошке легко), в HCl не растворяется.

Галоидные соединения

Галит NaCl

Цвет зависит от чистоты вещества - чистые массы прозрачны и бесцветны, за счет примесей окраска может быть желтой, красной, бурой, черной и др.

Блеск стеклянный, на поверхности слегка выветрелых разностей жирный, Тв.2, Сп. весьма совершенная, Пл. 2,1-2,2.

Проч. св-ва: слабая энергопроводность; высокая теплопроводность; легко растворим в воде; вкус соленый; хрупок.

Оксиды

Корунд Al₂O₃

Цвет обычно синевато - или желтовато - серый, встречаются прозрачные кристаллы различной окраски: красные, синие.

Блеск стеклянный, Тв. 9, Сп. отсутствует, Пл. 3,95-4,10.

Проч. св-ва: характерны бочонковидные, столбчатые, пирами­дальные и пластинчатые кристаллы; грани кристаллов часто покрыты косой штриховкой; в кислотах не растворяется; п. п. тр. не плавится.

Кварц SiO₂

Бесцветный, белый, фиолетовый, розовый, дымчатый, черный, золотисто-желтый.

Блеск стеклянный, Тв. 7, Сп. весьма несовершенная, Пл. 2.19.

Проч. св-ва: на кристаллах часто видна горизонтальная штриховка (поперек вытянутости кристалла); растворим в щелочах; с кислотами не реагирует, кроме HF.

Гидроксиды

Опал SiO₂* H2O

Бесцветный, белый, за счет железа и других хромофоров бывает окрашен в различные оттенки желтого, красного, бурого и зеленого цвета.

Блеск стеклянный, у пористых масс восковой или матовый. Тв. 5-6, Сп. отсутствует, т.к. минерал аморфный, Пл. 1,9-2,5.

Проч. св-ва: п. п. тр. не плавится, но сильно растрескивается; в HF и горячей КОН растворяется без остатков.

Лимонит (бурый железняк) Fe₂O₃H₂O

Цвет охристо -желтый, бурый, до черного. Черта от желто - бурой до бурой.

Блеск матовый, полуметаллический. Тв. 1-5. Пл. 3,3-4,0.

Сп. отсутствует, т.к. минерал аморфный.

Проч. св-ва: характерны натечные формы агрегатов; п. п. тр. плавится, при длительном нагревании становится сильно магнитным; в HCl медленно растворяется.

Карбонаты

Кальцит CaCO₃

Цвет обычно бесцветный или молочно-белый, но иногда окрашен примесями в различные (обычно светлые) оттенки серого, желтого, розового, кранного, бурого и черного цветов.

Блеск стеклянный. Тв.3.

Сп. совершенная. Пл. 2,71.

Проч. св-ва: в разбавленной HCl легко растворяется даже на холоде с шипением (выделение СО₂); в прозрачных кристаллах наблюдается сильное двулучепреломление; при сжатии электризуется; п. п. тр. образующаяся СаО ярко светится и окрашивает пламя в оранжевый цвет.

Доломит CaMg[CO₃]₂

Цвет серовато-белый, иногда с оттенками желтоватым, буроватым, зеленоватым.

Блеск стеклянный. Тв. 3,5-4.

Сп. совершенная. Пл. 2,8-2,9.

Проч.св-ва: HCl на холоде разлагает доломит очень медленно, без шипения; в катодных лучах светится ярким оранжево-красным цветом; п. п. тр. СаО окрашивает пламя в оранжевый цвет.

Сульфаты

Ангидрит CaSO₄

Цвет белый с голубым, сероватым или красноватым оттенком, реже кристаллы бесцветные, прозрачные.

Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Тв. 3-3,5.

Сп. совершенная. Пл. 2,8-3,0.

Проч. св-ва: в присутствии воды при атмосферном давлении постепенно переходит в гипс, сильно увеличиваясь в объеме (до 30%); с увеличением внешнего давления этот переход затрудняется; в по­рошкообразном состоянии растворим в H2SO4 и слаборастворим в HCl; п.п. тр. плавится в белую эмаль, окрашивая пламя в красновато - желтый цвет.

Гипс CaSO₄ 2H₂O

Цвет белый с водяно-прозрачными и бесцветными отдельными кристаллами, за счет примесей бывает окрашен в серый, медово - желтый, красный, бурый и черный тона.

Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Тв. 2, у волокнистых разностей шелковистый блеск.

Сп. весьма совершенная. Пл. 2,32.

Проч. св-ва: растворим в воде, в слабо концентрированной H2SO4, очень мало - HCl; в пустотах встречаются друзы кристаллов, а в трещинах - разновидности с параллельно - волокнистым строением; п. п. тр. теряет воду и сплавляется в белую эмаль; на угле в восстановительном пламени дает CaS.

Фосфаты

Апатит Ca5[PO₄]₃[OH,F,Cl]

Бесцветный, белый с оттенками бледно-зеленого, голубого, желтого, бурого, фиолетового цвета.

Блеск стеклянный, а на поверхности излома жирный. Тв. 5.

Сп. несовершенная. Пл. 3,1-3,35.

Проч. св-ва: для кристаллов характерен шестигранный призма­тический облик; п. п. тр. трудно плавится; порошок, смоченный H₂SO₄, окрашивает пламя в голубовато-зеленый цвет; в HNO₃, HCl и H₂SO₄ растворяется; азотно-кислый раствор с молибденово-кислым аммонием дает реакцию на фосфор.

Силикаты

Оливин (MgFe)₂ SiO₄

Цвет желтый с зеленым оттенком, чаще бесцветен, иногда совершенно прозрачный.

Блеск стеклянный, жирный. Тв. 6,5-7.

Сп. средняя. Пл. 3,88.

Проч. св-ва: порошок бурно разлагается в концентрированной H2SO4 с образованием студня кремнезема; в HCl почти не растворяется; п. п. тр. не плавится.

Авгит Ca(Mg, Fe, Al)[(SiAl2)₂O₆]

Цвет черный, зеленовато- и буровато-черный, реже темнозеленый или бурый.

Блеск стеклянный. Тв. 5-6.

Сп. средняя под углом 87⁰ Пл. 3,2-3,6.

Проч. св-ва: п.п.тр. плавится с трудом; в кислотах почти не растворяется.

Роговая обманка Ca₂Na(Mg,Fe)₄(Al,Fe,)[(Si,Al)₄ O₁₁]₂[OH] ₂

Цвет зеленый, бурый, черный.

Блеск стеклянный. Тв. 5,5-6.

Сп. совершенная под углом 124⁰. Пл. 3,1-3,3.

Проч. св-ва: в кислотах не растворяется; п. п. тр. с трудом плавится в темно-зеленое стекло.

Тальк Mg₃[Si₄O₁₀][OH]₂

Цвет бледно-зеленый или белый с желтоватым, буроватым, зеленоватым оттенками.

Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.

Тв.1.

Сп. весьма совершенная. Пл. 2,7-2,8.

Проч. св-ва: жирный на ощупь; с раствором азотно-кислого кобальта после прокаливания становится бледно-розовым.

Биотит K(Mg,Fe)₃[AlSi₃O₁₀][OH,F]₂

Цвет черный, бурый, иногда с оранжевым, красноватым и зеленоватым оттенком.

Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.

Тв. 2-3.

Сп. весьма совершенная. Пл. 2,7-3,3.

Проч. св-ва: листочки гибкие и упругие; HCl действует слабо, но в концентрированной H₂SO₄ разлагается полностью; п. п. тр. плавится с трудом в серое или черное стекло.

Мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀][OH]₂

Цвет в тонких листах бесцветен, но часто с желтоватым, сероватым, зеленоватым и редко красноватым оттенком.

Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.

Тв. 2-3.

Сп. весьма совершенная. Пл. 2,77-2,88.

Проч. св-ва: листочки гибкие и упругие; является отличным изолятором для электрических токов обычного напряжения; п. п. тр. плавится с трудом в непрозрачную белую эмаль; кислотами не разлагается.

Хлорит (Mg3.i3Fe2.ooAlo.87)[Alo.7Si3.3Oio][OH]8

Цвет бутылочно-зеленый различных оттенков до зеленовато-черного, реже серебристо-белый.

Блеск на плоскостях спайности перламутровый. Тв. 2-2,5.

Сп. весьма совершенная. Пл. 2,6-2,85.

Проч. св-ва: листочки гибкие, но не упругие; п.п.тр. расщепляется, но не плавится; разлагается в H₂SO₄.

Серпентин Mg₃[Si₄O₁₁][OH]₈

Цвет темно-зеленый различных оттенков, буровато-зеленый, оливково-зеленый с желтым оттенком, серый, часто окраска имеет пятнистый характер.

Блеск стеклянный, жирный, восковый. Тв. 3-4.

Сп. наблюдается только у пластинчатой разновидности сер­пентина - антигорита. Пл. 2,5-2,7.

Проч. св-ва: разлагается в HCl и H₂SO₄; п. п. тр. с трудом оп­лавляется по краям.

Каолинит Al₄[Si₄O₁₀][OH]₈

Цвет белый, часто с желтым, иногда с зеленоватым или голубоватым оттенком, отдельные чешуйки бесцветны.

Блеск отдельных чешуек и пластинок перламутровый, сплошных масс - матовый. Тв.1.

Сп. весьма совершенная. Пл. 2,58-2,60.

Проч. св-ва: п. п. тр. не плавится; в H₂SO₄ при нагревании легко разлагается; после прокаливания до температуры 500⁰ полностью разлагается в HCl; белые разности после прокаливания с азотнокислым кобальтом принимают синий цвет.

Монтмориллонит M(Mg₃[Si₄O₁₀][OH]₂·p([Al,Fe]₂[Si₄O₁₀][OH₂)·n H₂O

Цвет белый с сероватым, иногда с синеватым оттенком, розовый, реже зеленый.

Блеск матовый, иногда восковой. Тв. 1-2.

Сп. совершенная. Пл. непостоянна, 2-3.

Проч. св-ва: сильное набухание от влаги и связанная с этим свойством жирность.

Нефелин Na[AlSiO₄]

Бесцветный, но чаще серовато-белый или серый с желтоватым, буроватым, красноватым, зеленоватым оттенком.

Блеск на плоскостях кристаллов стеклянный, в изломе жирный. Тв. 5-6.

Сп. несовершенная. Пл. 2,6.

Проч. св-ва: на выветрелых поверхностях образуются матовые пленки или корочки; кислотами разлагается; п.п.тр. плавится, иногда довольно легко окрашивая пламя в желтый цвет.