Серед великої різноманітності природних мінералів тільки невелика їх частина бере участь в утворенні гірських порід. До числа цих мінералів, званих породообразующими, відносяться кварц, польові шпати, слюди, карбонати, сульфати і железістомагнезіальние мінерали. Від мінералогічного складу гірських порід в значній мірі залежать їх будівельні властивості. Одні мінерали відрізняються високою міцністю, твердістю і хімічної міцністю, наприклад кварц, інші мають незначну міцність, недостатню хімічну стійкість, здатні значно поглинати воду (гіпс); окремі мінерали мають здатність легко розщеплюватися по площинах (наприклад, слюда), знижуючи цим міцність породи, до складу якої вони входять. Ці властивості, а також хімічний склад мінералів зумовлюють призначення утворених ними порід в будівництві. Велика частина мінералів знаходиться в твердому стані і має переважно кристалічної формою.
Перш ніж перейти до вивчення гірських порід, необхідно ознайомитися з найважливішими породообразующими мінералами.
J. ГРУПА кварцу
У найбільшій кількості в земній корі (літосфері) міститься вільний кремнієвий ангідрид або кремнезем SiC> 2. До складу більшості мінералів він входить у вигляді силікатів - хімічних сполук з основними оксидами. Вільний природний кристалічний кремнезем зустрічається у вигляді кварцу - одного з найбільш поширених в земній корі мінералів. Його кристали мають форму шестигранних призм з шестигранними ж пірамідами на кінцях (підставах). Кварц обичке непрозорий, частіше він білого, молочного кольору. Спайність у кварш відсутня, злам його раковистий, він має жирний блиск; з щелоч ши при звичайній температурі не з'єднується і під дією кислот «крім плавикової) не руйнується. £ Питома вага кварцу 2,65, тверда: ть 7 за шкалою твердості. Кварц має високу міцність при стисненні (близько 20 000 кг / см2) і добре чинить опір дії стирань. ^
При нагріванні] до температури 575 ° С кварц з (3-модифікації переходить в «-модифікацію (високотемпературну), стрибкоподібно збільшуючись в об'аме приблизно на 1,5%. При температурі 870 ° С він починає переходить» в тридимит (питома вага 2, 26), значно збіль ^ лічіваясь в обсязі / (мінерал тридимит кристалізується у вигляді тонких; шестигранних платівок). Ці зміни обсягу кварцу при високих температурах необхідно враховувати у виробництві вогнетривких дина-вих виробів. при температурі 1710 ° С кварц переходить в рідкий стан. при Бустрем остигає і розплавленої маси (розплаву) утворюється кварцове скло - аморфний кремнезем з питомою вагою 2,3.
У природі зустрічається мінерал опал аморфної структури, 'представляє собою гідрат кремнезему (SiO2-rtH2O). Аморфний кремнезем активний, може з'єднуватися з вапном при нормальній температурі, тоді як кристалічний кремнезем (кварц) набуває цю здатність тільки під дією пара великого тиску (в автоклаві) або при сплаву.
2. ГРУПА Алюмосилікати
Друге місце після кремнезему займає в земній корі глинозем АЬОз- Вільний глинозем в природі зустрічається у вигляді мінералів корунду і інших глиноземистих мінералів.
Корунд - один з найбільш твердих мінералів. Його використовують для виробництва вогнетривких матеріалів, ои є цінним абразивом.
Інший глиноземний матеріал-діаспор - представляє моногідрат глинозему А12О3 • Н2О і містить 85% А12Оз. Діаспор входить до складу бокситів - тонкодисперсних гірських порід часто червоного або фіолетового кольору, багатих глиноземом (від 40 до 80%) і використовуваних як сировина для виробництва глиноземистого цементу.
Глинозем зазвичай знаходиться у вигляді хімічних сполук з кремнеземом і іншими оксидами, званих алюмосиликатами. Найбільш поширеними в земній корі алюмосиликатами є польові шпати, які складають за вагою більше половини всієї маси літосфери. До цієї ж групи мінералів відносяться слюди і каолініти.
Польові шпати. Характерна особливість усіх польових шпатів -
добре виражена спайність у двох напрямах. В залежності
від кута, під яким перетинаються напрямки спайності (прямий або
близький до нього), розрізняють ортоклаз або калієвий польовий шпат
КгО • А12О3 • 6SiO2 і плагіоклази. Останні підрозділяються на аль
біт або натрієвий польовий шпат Na2O А! 2О3 • 6SiO2 і анортит або
кальцієвий польовий шпат СаО • А12О3 • 2SiO2.
Польові шпати мають колір білий, рожевий (до темно-червоного), сірий, жовтуватий і ін. Питома вага їх 2,55-2,76, твердість за шкалою твердості 6, міцність у багато разів менше міцності кварцу (на стиск від 1200 до 1700 кг / см2). Стійкість польового шпату проти механічного та хімічного вивітрювання незначна; плавляться вони при температурі від 1170 до 1550 ° С.
Слюди є водними алюмосилікати складного і різноманітного складу. Характерною особливістю їх є легка расщепляемость на тонкі, гнучкі і пружні листочки і пластинки. Твердість слюд знаходиться в межах 2-3 за шкалою твердості. Найбільш часто зустрічаються такі види слюди: калієва (мусковіт) - світла, прозора (в тонких листочках), тугоплавка, хімічно стійка; железістомагнезіальная (біотит) -непостоянного складу, дуже темного кольору (чорного, бурого), легше руйнується, ніж мусковит; вермикуліт - гідрослюда золотисто-бурого кольору, що утворюється в результаті окислення і гідратації буттям; при прожаренні вермикуліт втрачає воду і увлічівается в обсязі в 18-25 разів; обпалений вермикуліт (зоноліт) застосовується як теплоізоляційний матеріал.
Каолініт або водний алюмосилікат А12О3 • 2SiO2 • 2Н2О представ
ляє собою продукт вивітрювання вивержених і метаморфічних гір
них порід. Каолініт зазвичай зустрічається у вигляді білих або забарвлений
них пухких землистий або щільних мас, є основною частиною
глин ..- Питома вага каолинита 2,6, твердість 1.
3. ГРУПА залізистих-магнезіальних силікатів
Мінерали, що входять в цю групу, мають темне забарвлення, тому; -їх. часто називають темнозабарвленими мінералами. Питома вага їх більше, ніж інших силікатів, твердість знаходиться в межах 5,5- 7,5; вони мають значну в'язкістю. При великому вмісті їх в гірських породах вони надають останнім темний колір і велику в'язкість, т. Е. Підвищену опірність удару. Найбільш поширеними породообразующими мінералами железисто-магнезіальною групи є піроксени, амфіболи і олівін.
Піроксени, з сімейства яких найбільш часто зустрічаються авгита (глиноземисті піроксени), мають питому вагу 3,2-3,6.
До Амфіболь відноситься рогова обманка - типовий мінерал вивержених порід - з питомою вагою 3,1-3,5.
Олівін -мінерал зеленого кольору, що відрізняється малою стійкістю: під впливом різних реагентів (Н2О, Ог, СО2 та ін.) Він змінюється і в результаті приєднання води збільшується в обсязі, переходячи в змійовик або зміїний. Одна з різновидів серпентину має волокнисту будову і називається хрнзотіласбестом, або гірським льоном. Хризотил-азбесту складається з тонких і міцних волокон; його широко використовують в азбестоцементної промисловості та у виробництві теплоізоляційних матеріалів. Великі родовища хризо-тіласбеста знаходяться на Уралі.
4. ГРУПА карбонату
В осадових гірських породах найбільш часто зустрічаються породообразующие карбонатні мінерали (карбонати), найважливіші з них - кальцит, магнезит і доломіт.
Кальцит, або кристалічний вапняний шпат СаСОз один з найпоширеніших мінералів земної кори. Він легко розколюється по площинах спайності за трьома напрямками, має питому вагу 2,7 і твердість 3. Кальцит слабо розчинний в чистій воді (0,03 г в 1 Л), АЛЕ розчинність його різко зростає при вмісті у воді агресивної двоокису вуглецю СОГ, так як утворюється кислий вуглекислий кальцій Са (НСОЗ) г, розчинність якого майже в 100 разів більше, ніж кальциту.
Магнезит MgCC> 3 зустрічається здебільшого у вигляді землистий або щільних агрегатів, що володіють приховано-кристалічною будовою. Він важче і твердіше кальциту.
Доломіт CaCOs-MgCO3 за фізичними властивостями близький до кальциту, але більш сильний та міцний і ще менше розчинний у воді.
5. ГРУПА сульфат
Сульфатні мінерали (сульфати), так само як і карбонати, часто зустрічаються в осадових гірських породах; найважливіші з них - гіпс і ангідрит.
Гіпс CaSO.4 * 2H2O типовий мінерал осадових порід. Будова його кристалічна, іноді мелкозернистое, кристали пластинчасті, стовпчасті, голчасті й волокнисті. Зустрічається гіпс переважно у вигляді суцільних зернистих, волокнистих і щільних порід разом з глинами, сланцями, кам'яною сіллю і ангідритом. Гіпс має білий колір, іноді буває прозорий або забарвлений домішками в різні кольори. Питома вага його 2,3, твердість 2. У воді гіпс розчиняється порівняно легко при температурі 32-41 ° С, розчинність його в-75 разів більше, ніж кальциту (0,22 г в 1 ji).
Ангідрит CaSO4 має питому> вага 2,8-3, твердість 3-3,5; за зовнішнім виглядом схожий на гіпс. Залягає пластами і прожилками разом з гіпсом і кам'яною сіллю. Під дією води ангідрит поступово переходить в гіпс, при цьому обсяг його збільшується.