Основы минералогии, петрографии и геологии - Ларионов А.К., Ананьев В.П.

Author: Ларионов А.К. Ананьев В.П.

Tags: геология минералогия петрография

Year: 1969

Similar

Основы минералогии, петрографии и геологии

Основы технической минералогии и петрографии: Учебное пособие

Геология с основами минералогии

Минералогия и геология

Text

А. К, ЛАРИОНОВ, В. П, АНАНЬЕВ
ОСНОВЫ
МИНЕРАЛОГИИ,
ПЕТРОГРАФИИ
И ГЕОЛОГИИ
2-е издание
Допущено Министерством кис-
шего н среднего специального
образования СССР н качестве
учебника для студенте» вузов,
обучающихся по специальности
«Производство строительных изде-
лий и конструкций»
Издательство
Москва 196-Ц
Учебник сОсновы минералогии, петрографии
я геологии» содержит краткие сведения по основ-
ном геологическим - дисциплинам; минералогии,
кристаллографии, петрографии, гидрогеологии,
мерзлотоведению, инженерной и общей геологии,
гру ктоведехи ю,
Канга предназначена для студентов строи-
тельных вузов и написана в соответствии с дей-
ствующей программой.
По сравнению с первым изданием заново пе-
реработай раздел кристаллографии. В других
разделах сделаны добавления, поправки и вклю-
чены новые данные, появившиеся в науке после
выхода первого издания. Рукопись рецензирова-
лась на кафедре грунтоведения и инженерной гео-
лотки геологического факультета МГУ (рецен-
зент— доц. В. И Осиное).
Иллюстраций 214, табл. 20.
2—8—1
142—69
Предисловие
ко второму изданию
Во втором издании «Основ минерало-
гии, петрографии и геологии» в ряде раз-
делов учебника авторы внесли некоторые!
дополнения, а также небольшие измене/
ния и поправки. Вместе с тем сохранено
основное содержание учебника, соответ-
ствующее программе курса «Основы ми-
нералогии, петрографии и геологии» для
студентов строительных институтов.
Основные изменения и дополнения
сделаны в первой части книги, где заново
переработан раздел «Основы кристалло-
графии». Учтены также новые данные и
представления, появившиеся за время,
прошедшее с момента выхода первого из-
дания,
3
При внесении исправлений и дополне-
ний были учтены замечания и пожелания,
высказанные различными лицами. В свя-
зи с этим авторы приносят глубокую бла-
годарность всем читателям, сделавшим
замечания по содержанию учебника.
Авторы
ВВЕДЕНИЕ
Бурное развитие народного хозяйства
СССР требует непрерывного увеличения объема
строительных работ. Важнейшее условие повыше-
ния темпов промышленного и гражданского строи-
тельства— непрерывный рост производства строи-
тельных материалов и на основе этого расширение
выпуска сборных деталей и элементов гражданских
и промышленных зданий и сооружений.
В развитии промышленности строительных ма-
териалов важное место занимает расширение добы-
чи минерального сырья, которое в одних случаях'-.
применяется как естественный строительный мате-
риал (тесаный, бутовый камень, кровельная плитка
нт, д.), а в других — служит исходным продуктом
для получения искусственных строительных мате-
риалов (извести, цемента, силикатных изделий
ит.д.). ,
В решении этой задач» на помощь строителям
приходят науки геологического цикла. Они изуча-
ют состав и свойства горных пород — естественных
строительных материалов, направляют их поиски;
позволяют правильно вести разработку карьеров.
На основе этих наук получают из недр земли пить-
евую и техническую воду, борются с подземными
водами; затапливающими котлованы я карьеры. На-
конец; геологические науки помогают строителям-
проектировать основания под различные здания н
> сооружения.
Без знания общих вопросов геологии нельзя воз;
водить сооружения, нельзя проектировать разра- _
"ботку минеральных строительных материалов, нель-
зя решать многие вопросы строительной техники и
производства строительных материалов.
Инженерам-строителям и технологам-строите-
лям необходимы основные сведения из области ге-
ологии.
Ознакомимся с некоторыми понятиями о содер-
жании геологических наук.
Геология — наука о составе, строении и истории
развития Земли. Основным объектом ее изучения
является земная кора — ее состав, структура, про-
исходящие в ней процессы и история развития, а
также условия образования и закономерности рас-
пределения в ней полезных ископаемых.
Разносторонность и широта вопросов, изучаемых
в геологий, привели к разделению ее на ряд отрас-
лей, в настоящее время превратившихся в само-
стоятельные науки.
В нашем курсе мы ознакомимся только с теми
разделами геологии, которые в той или иной мере
связаны с вопросами строительства и производства
строительных материалов.
Кристаллография — наука, изучающая кристал-
лы и кристаллическое состояние вещества. Кри-
сталлография изучает как природные минеральные
тела, так я различные искусственно получаемые
продукты. Кристаллическое состояние вещества не-
обходимо учитывать в технологии строительных ма-
териалов.
Минералогия — наука о минералах, их составе,
физических свойствах м процессах образования. Ми-
нералы представляют собой естественные, химиче-
ски однородные тела, имеющие определимый хи-
мический состав и образовавшиеся в результате
различных физико-химических процессов. Изучение
естественных минералов помогает создавать ком-
плекс искусственных минералов, аналогичных при-
родным. Основу большинства строительных мате-
риалов и составляют искусственно получаемые ми-
неральные соединения.
Петрография — наука о химико-минералогиче-
ском составе, свойствах, структуре и условиях об-
разования горных пород, которые представляют со-
6
бой скопления одного или нескольких минерал ой в/
Большинство горных пород в той или йкщГ мёр?
применяется в строительстве как естественные ма-
териалы или сырье для получения искусственных
материалов. Работами академика Д. С. Белянкина
и его учеников за последние 30 лет создан новый
раздел петрографии — «техническая петрография»,
изучающая искусственные образования: стекло, це-
ментный клинкер, шлаки, огнеупоры, абразивы
н т. д. Этот раздел имеет большое практическое зна-
чение для технологии строительных материалов.
Динамическая геология — наука о процессах,
протекающих на поверхности и внутри Земли. Все
сооружения, возводимые человеком, подвергаются
воздействию этих процессов. Поэтому изучение дан-
ной отрасли геологии очень важно для строителей.
Историческая геология — наука об истории и
закономерностях развития Земли с момента обра-
зования земной коры. Помимо большого теоретиче-
ского значения, она играет определенную практи-
ческую роль, так как позволяет прогнозировать на-
правление поясков различных полезных ископае-
мых (в том числе естественных строительных мате-
риалов).
Учение о полезных ископаемых — отрасль прак-
тического применения геологии для поисков тех или
иных рудных н нерудных минералов, в том числе ес-
тественных строительных материалов.
Гидрогеология — наука о подземных водах.
Изучает условия их возникновения, накопления, пе-
ремещения, а также состав и методы их разведай.
Представляет большой интерес как наука, позволя-
ющая выявлять источники получения технических и
питьевых вод, а также прогнозировать приток воды
в котлованы, траншеи, карьеры и другие строитель-
ные выемки.
Инженерная геология — наука, изучающая гор-
ные породы в качестве основания и среды для со-
оружений, а также исследующая процессы, влияю-
щие на устойчивость сооружений, возникающие как
при воздействии естественных факторов (физико-
геологические явления), так и при инженерной дея-
тельности человека (инженерно-геологические про-
Т.
М В Ломоносов
цессы). Инженерная геология исследует пути ул уч*
шення строительных свойств рыхлых горных пород.
В состав инженерной геологии входит грунто-
ведение— наука, изучающая состаь и свойства
пород, слагающих верхнюю толщу земной коры, в
связи с инженерно-строительной деятельностью че-
ловека. Большинство перечисленных отраслей гео-
логии, с одной стороны, тесно связаны с физикой,
химией, математиком и физической химией, а с дру-
гой — с комплексом технических паук и в первую
очередь с технологией строительных материалов,
изучением оснований и фундаментов, гидротехни-
кой и рядом других строительных дисциплин.
Геология как самостоятельная паука оформи-
лась к XVIII веку Один из основоположников на-
учной геологии — гениальный русский ученый
М. В Ломоносов (1711—1765). В своей блестящей
работе «О слоях земных» он высказал мысль о дея-
тельности внешних и внутренних сил, порождающих
в
Академик
В \ Обруче»
земные слон, и определил геологию как науку о
развитии Земли.
Hi зарубежных ученых большой вклад в разви-
тие геологии внесли: Д. Геттон (1726—1797), кото-
рому принадлежит трехтомный труд «Теория Зем-
ли». Ч Ляйель (1797—1875). написавший широко
известные «Основы геологии», и ряд других ученых.
В развитии минералогии, петрографии и кри-
сталлографии большая роль принадлежит русским
н советским ученым: В. М. Севергину (1765—1826).
А П. Карпинскому (1847—1936). Е. С. Федорову
(1853—1919), Ф. Ю Левинсону Лессингу (1861 —
1939), А П Заварнцкому (1884 1952). Д. С. Бе-
лянкину (1876—1958). А Е Ферсману (1883-
1945) и многим другим
Развитие исторической и динамической геологии
тесно связано с работами крупнейших русских н со-
ветских ученых. В А. Обручева (1863 1956).
И В Мушкетова (1850—1902). А. П. Павлова
»
(1854—1929), А. Д. Архангельского (1879—1940),
И. М. Губкина (1871—1939), Д, В. Наливкина (род.
1889 г.), Н. М. Страхова (род. 1900 г.) и многих
Других.
В развитии наиболее молодых отраслей — инже-
нерной геологии н гидрогеологии — большую роль
сыграли труды Ф. П. Саваренского (1881—1946),
М. М. Филатова (1878—1942), А. ф, Лебедева
(1882—1936), Г. Н. Каменского (1892—1959),
В. А. Прнклонского (1899—1959) и других ученых.
В нашей стране геологическая наука стала бур-
но развиваться после Великой Октябрьской социа-
листической революции. В советское время были
созданы десятки научно-исследовательских инсти-
тутов, ведущих работы в различных областях гео-
логических наук, выросла целая армия квалифици-
рованных специалистов в разнообразных отраслях
геологии.
Советские геологи высокими темпами ведут раз-
ведки минеральных богатств нашей страны. Они
открыли многочисленные месторождения полезных
ископаемых, обеспечив тем самым бурно развиваю-
щееся народное хозяйство необходимыми запасами
руд, угля, нефти и строительных материалов.
Развитие советской геологии и гидрогеологии
сделало возможным создание уникальных сооруже-
ний: -Волжской ГЭС им. В. и. Ленина, Волго-Дон-
ского канала, канала Москва — Волга, Братской
ГЭС и многих други?.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗЕМЛЕ
ЗЕМЛЯ КАК ПЛАНЕТА
Солнечная система
Земля — одна из планет солнечной системы.
Вместе с Марсом, Венерой и Меркурием она входит в
группу внутренних планет. Их характерная черта —
сравнительно высокая плотность и небольшие размеры.
В табл. 1 приведены главные характеристики планет,
составляющих солнечную систему. Между группами
внешних и внутренних планет имеется хорошо выражен-
ное отличие по величине, массе н плотности.
Ближайшее к Земле небесное тело (среднее расстоя-
ние 384 тыс. км) — ее спутник Луна. Ее диаметр
3476 км, а масса в 82 раза менее массы Земли.
Изучение планет солнечной системы приобретает для
человека все большее практическое значение. Колоссаль-
ны успехи, достигнутые Советским Союзом в запуске
спутников й космических ракет. Историческими датами
явились прилунение первой советской ракеты в 1959 г. и
мягкая посадка «Лушгика-9» на поверхность Луны в
1966 г. Этот подвиг советских инженеров и ученых дела-
ет реальным организацию в ближайшие годы полетов
ракет с человеком на Луму и планеты солнечной системы.
В состав Солнечной системы кроме планет входит
Солнце — ближайшая к Земле звезда. Оно состоит из
раскаленных тазов, температура которых на поверхности
колеблется около 6000°, а в недрах достигает многих
миллионов градусов. Солнце, так же как и планеты, вра-
щается вокруг своей ОСИ; отличительная черта этого дви-
жения — то, что отдельные пояса его движутся с разными
скоростями.
Солнце — могучий источник энергии. Земля получает
от него громадное количество лучистой энергии. Величи-
11
Хлр-итерист»м алаает Сын но* саетамы
л
л
ляется приближенно цифрой 18* IO11 эрг/сек. Блаюдаря
этому потоку света и тепла стала возможной жизнь на
Земле. Практлчечкн неиссякаемым источником энергии
являются ялерные
реакции, нетерыа-
но происходящие в
недрах Солнца
Солнце вместе с
планетами входит в
единую звездную си-
стему — галактику,
имеющую сжатую
форму, близкую к
чечевице (рис. !)
Звезды образуют
скопления, зиднмые
нами в Млечном
Пути. В его соетоье
насчитывается до
100 млрд з >езд
Солнечная система
вместе с другими
звездами, составля-
ющими галактику.
Рнс I Форма галактики
вращается вокру г
оси Млечи >го Пути Центр нашей галактики расположен
на расстоянии 35 тыс. световых лет (световой год-
31 536* 10s хм) от Земли. Полный оборот вокруг оси га-
лактики Солнце совершает за 250 млн. лет.
Помимо Млечного Пути, в космическом пространстве
в Hi стоящее тремя обнаружено около 100 млн. дружх гь-
лактик. И? них ближайшей является галактика Скульп-
тор, котирую отделяет от Солнечной системы простран-
ство d 240 тыс. световых лет.
В настоящее время установлено, что, помимо Солнца,
существует много звезд, искру г которых вращаются тем-
ные небесные тела типа наших планет 1ак, вокруг звез
ды Ватьф-35Ь вращается планета с периодом обращения
3,75 г., а звезда Баркарда имеет планету с обг рогом в
1,25 г и т. д. Надо полаг 1ть, что число темных небесных
тел типа планет Солнечной системы так же бесконечно,
как и засл.
U
12
Человечество давно стремится разрешить за-
гадку возникновения Солнечной системы. Первой попыт-
кой научного объяснения происхождения Земли по нраву
может быть названа гипотеза, выдвинутая в 1796 г. не-
мецким ученым Кантом, дополненная позднее француз-
кнм астроном Лапласом По этой гипотезе, планеты и
Солние образовались из раскаленной газовой туманно*
стн. вращавшейся вокруг определенной оси Вследствие
охлаждения туманность начала сжиматься к уплотнять
ся, скорость ее вращения возросла В результате разли-
чия скоростей движения разных частей туманности по-
следняя разделилась на ряд колец. Со временем коль-
ца разрывались и вещество их образовывало планеты,
а внутренний сгусток туманности превратился а
Солнце.
Эта гипотеза свыше 100 лет господствовала в науке,
но по мере накопления новых исследований н развития
астрономии выявилось, чти ряд ее положений противоре-
чит многим наблюдаемым фактам.
На смену ей возникли десятки гипотез, среди которых
главную роль играли гипотезы идеалистического объяс-
нения образования Земли с точки зрения ее «исключи
тельности». Одним из самых распространенных построе-
ний этого типа явилась гипотеза Джинса. Он считал, что
планеты образовались вследствие катастрофического
огрыва части массы Солнца в результате притяжения
пролетавшего яа некотором расстоянии какого то круп
ного космического тела. Эта гипотеза не имела теорети-
ческих обосновании. Ес успех был вызван лишь религиоз-
но идеалистической основ* й взглядов Джинса, нашедших
поддержку церкви и буржуазного общее гни.
Советский ученый Н Н Парийский на основания стро-
1их математических расчетов опроверг основные положе-
ния этой гипотезы. В Советском Союзе над проблемой об-
разования Земли и планет работает целый ряд ученых.
Наибольшее распространение в последние годы получи-
ла гипотеза. выдвинутая коллективом ученых под руко-
водством О. Ю. Шмидта. Достоинство этой гипотезы —
обоснование космогонических построений ва широкой
фнзнко-математической базе с применением последних
достижений астрофизики и термодинамики.
Н
О. Ю. Шмидт считал, что Солнце на своем пути пере-
секало одно из пылевых облаков, широко распространен-
ных в галактике. По выходе из облака Солнце захватило
значительную часть пылевой материм, и этот рои частиц
начал вращаться вокруг него. В пылевой массе образова-
лись сгущения, которые затем превратились в планеты.
Часть более легких частиц, расположенных непосредст-
венно у поверхности Солнца, была им захвачена н час-
тично отброшена световым давлением, поэтому здесь
смогли образоваться только наиболее плотные плаисты.
Вдали от Солнца возникли крупные планеты, имеющие
малую плотность, в состав которых вошли более легкие
вещества.
Скорость нарастания массы планет по мере падения
пылевого материала на поверхности образовавшихся тел
и уменьшения его содержания в пространстве быстро
падала В настоящее время накопление нового материа-
ла на поверхности Земли идет с незначительной ско
ростыо
Такны обритом, по О JO. Шмидту. Земля образова-
лась путем постепенного сгущения и последующего уп-
лотнении холодного твердого пылевидного космического
материала.
Ряд положений теории подвергнут критике. В частно-
сти, все большее число ученых полагает. что Солнце так-
же образовалось из пылевого материала облака. В этом
случае исключается механизм захвата Сознцем пылевой
маСсн
Интересен взгляд В Г. Фесенкова на образование
планет он считает, что в недрах Солнца происходят
ядерныс процессы разного типа При определенных уело
виях возникло некоторое уменьшение выделяемой энер-
гии. что привело к охлаждению и сжатию Солнца и по-
следующему резкомч увеличению < корости вращения В
результате возрастания последней Солнце приобрело
весьма неустойчивую грушевидную форму. Это вызвало
отрыв грушевидного выступа и образование из отбро-
шенной солнечной материн планет Однако взгляды Фе-
сенкова встречают ряд возражений.
Развитие астрономии, радиоастрономии астрофизики
и других наук, а также выход человека в космос дают
возможность получить новые данные для решения вопро-
са о происхождении миров
16
♦UPMA H С1РОГНИЕ ЗЕМЛИ
Форма Земли
По твоей форме Земля приближается к эллип-
соиду вращения, имеющему полуоси: большую, равную
6 378,2 км. и чсш-шую — 6356.9 км. При детальных ис-
следс даннях было установлено, что действительная фор-
ма Земли гораздо более сложная и была названа геои-
дом. Геоид — сложная геометрическая фигур . внешние
"чертамня которой определяются формой поверхности
воды в морях и океанах, а в пределах колтнпентов —
фермой поверхности воды и теоретически проведенных
бесконечно узких хан »лах. соединяющих моря и океаны
Строение Земли
Средняя плотное 1Ь Земли 5,52 Плотность зем-
ной коры, слагающей верхние части наций планеры. не
превышает 2,7. Последнее обстоятельство свидетельству
ет о присутствии в недрах Земли веществ с высокой плот-
ност ьк
Теплота Земли обусловливается двумя источниками
тепловой энергии: внешним — солнечной радиацией и
внутренним — представляющим собой энергию, освобож-
даемую в результате рьдиоа <тнвного и химического рас-
пада веществ в недрах пл и нс гы и дру<нх процессов. Тем-
пература в Земной коре ниже пояса постоянной темпера-
туры (рйелолагающего^я на глубине 2—40 м от поверх-
ности) быстро возрастает Расстояние по вертикали, в
пределах которого температура повышается на один гра-
дус, носит название геотермически ^ступени. Ес
величина колеблется для разных участков от 20 до 50 ж.
Среднее ее значение находится в пределах 33 м. Измере-
ние температуры з скважпне на глубине 4570 м показало,
что ее величина д< стигает 130 —132° С.
В земной коре содержится в среднем 6-10 ’ г урана
нз грамм породы, который за миллион ^ет способен вы-,
яеянтк in 10 *’••<* Г। "i1 Hit такав величина была
средней для всМ ’ШГтм Вемл. т| несмотря на кажу-
щуюся ссэиачнтелыгость ’пД'Х/ 1Ч< выделялось бы та-
16
ко? кллнчесгво тепла, которое превосходило би более
чем в 300 раз потерю еп> Землей на лучеиспускание г ми-
ровое пространство Но дело в том, что с глубиной содер-
жание радиоактивных ьеществ убывает н на глубине
1200 км становится совершенно ничтожным Выделяемое
при радиоактивном распаде тепло — важный фактор в
жизни Земли.
Магнитность — замечательное свойство Земли. Земля
представляет собой могучий магнит с ;j?ouio выражен-
ной магнитной осью и двумя пилюстми — южным и се-
верным Природа магнитнссти Земли недостаточно из-
вестна. Исследованиями советских ученых обнаружено,
что Луна заметной магнитностью не обладает
Оболочки Земли. Большой интерес для науки и прак-
тики представляет строение Земли. Установлено, что на-
ша планета сложена из концентрических оболочек —
геосфер, как бы влеженных друг в друга. Выделяют три
наружные геосферы — атмосферу, гидросферу, литосфе-
ру — и ряд внутренних.
Первой наружной геосферой янляется атмосфе-
ра— юздупгная оболочка Земли. Много нового в строе-
нии верхних слоев атмосферы было обнаружено в послед-
нее время с помощью советских спутников Земли. Атмос-
фера состоит из нескольких оболочек.
Тропосфера — приземной слой атмосферы мош.
ностью от 6 км (у полюсов) до 15—18 км (у экватора).
В средних шнро гах — ее м 'чцность 10—12 км Она содер-
жит 9/10 всей массы газов, составляющих атмосферу, г*
почти весь водяной лар. Характерная черта ее — пониже-
ние температуры с высотой. В этом слое воздуха образу
ютсч об.т ка и сосредоточиваются тепловые движения
воздуха.
Стратосфера — слой, распрлстранлющингя до вы-
соты 40 км Fro температура колеблется в пределах
45-80 С.
Мезосфера простирается еышс стратосферы до
уровня 80 км, где температура понижается до —90е С.
С 80 но 800 км располагается ионосфера. Темпера-
тура нонос(Ьет>ы возрастает с высотой н достигает на не-
которых уровнях очень больших величин, порядка сотеч
градусов. Выше 800 км иид Землей кончается исносферг
и илчнт.а<т-в -р a-tLu. п и я rrzTlo нгхпт .рым при-
знакам 4ajтТГП^—^*зое*.1?осгяв-тя>ох*>П^ воздух, вп речаюг-
17
ся до высот 1500—2000 км. Этот уровень можно .считать
верхней границей атмосферы-
Большую роль в жизни Земли играет водная оболоч-
ка — гид рос ф ер а, называемая Мировым океаном.
В отличие от других геосфер она не образует сплошного
слоя, покрывая 70,8% земной поверхности. В среднем
состав гидросферы соответствует составу морской воды,
в которой на 1 л приходится 35 г различных солей, глав-
ным образом хлоридов, сульфатов и карбонатов. Поми-
мо этого, в составе воды морей и океанов в рассеянном
состоянии содержатся почти все элементы, встречающие-
ся в земной коре. „ .
Средняя глубина водной оболочки 3,75 км. Наиболь-
шая мощность гидросферы обнаружена в Тихом океане,
где впадина у Марианских островов достигает глубины
около 11 км. До глубины 1300 м температура океанов ко-
леблется1 в довольно широких пределах, составляя в сред-
нем: -в верхних слоях 15—16°, а на глубинах 1000—
1300 м 1—3° С. На глубине 1300 м сохраняется приблизи-
тельно одинаковая температура от 4 до 2,5° С. Давление
попы на этой глубине более 1000 атм.
Наружная оболочка — твердая геосфера, называемая
литосферой, или земной корой. Эта геосфера имеет
особенно большое значение.
Литосфера наиболее доступна для исследования и не-
посредственно изучена в шахтах и скважинах до глуби-
ны 5—6 км. Геологические методы дают возможность
судить о составе и строении пород до глубины 10—16 км.
Эта часть твердой оболочки Земли служит источником
минерального сырья, поэтому с давних пор она интенсив-
но изучается.
В химическом составе литосферы до глубины го км
преобладают следующие элементы (по А. П. Виноградо-
ву, 1950):
Кислород
Кремний
Алюмичяй
Железо
Калышй .
0,6%
26%
2,1%
1,2%
Натрий .
46,8%
27,3% Калий .
8,7% Магний. .
. 5,1% Прочие . ..
. , 3,6%
Таким образом, в составе верхней части коры главную
роль играет кислород, кремний, алюминий, железо и
кальций. Меньшая роль принадлежит натрию, калию и
магнию. Верхняя часть литосферы подвержена сезонным
колеоанням температуры/ Глубина проникновения в зем-
ную кору суточных и годовых колебаний температуры ко-
леблется для разных местностей от нескольких десятков
сантиметров до-45 м. Она изменяется в зависимости от
состава и характера залегания слагающих поверхность
Земли пород, климата данной местности, проявлений вул-
канизма и распространения подземных вод. На глубинах,
куда не проникают тепловые сезонные колебания, распо-
лагается пояс постоянной температуры, где круглый год
она остается неизменной. Величина ее определяется сред-
ней годовой температурой местности. По мере дальнейше-
го углубления в недра литосферы происходит повышение
температуры в соответствии с геотермической ступенью.
На различных участках поверхности в зависимости от
состава пород и разности высотных отметок обнаружива-
ются различные величины ускорения силы тяжести. Наи-
меньшее ускорение силы тяжести наблюдается на конти-
нентах, а наибольшее приурочено к океаническим
областям.
В составе земной коры принимают участие разнооб-
разные породы, распределенные весьма неравномерно.
На отдельных участках литосферы наблюдается концент-
рация; различных руд, образующих месторождения полез-
ных ископаемых.
Скопления железных руд порождают магнитные ано-
малии, вызывающие возмущения в распространении сило-
вых линий. Один из таких крупнейших районов
магнитных аномалий — район залегания железистых
пв в КуРской н Белгородской областях (район
КМА). Помимо этого, магнитные возмущения вызывают-
ся нарушениями в строении земной коры и некоторыми
другими причинами.
В литосфере существуют зоны, разломов, к которым
приурочены вулканические проявления. Структура зем-
йой коры в большой степени предопределяет и рельеф
поверхности Земли. Из всего многообразия рель-
ефа поверхности Земли можно выделить три главные раз-
новидности: горный, равнинный и рельеф морских и оке-
анических впадин. Формы рельефа и пути его образова-
ния изучаются геоморфологией.
Изучение строения глубинных частей Земли
представляет трудную задачу вследствие их недоступно-
сти непосредственному исследованию. О строении внут-
18
реиннх чаете! наше! планеты можне судить на скниве
геофизических данных:
1. По результатам научения распространения в недрах
Земли сейсмических волн, возникающих при землетря-
сении и крупных взрывах.
2. По изучению изменения на поверхности величины
силы тяжести (гравиметрический метод).
3. По данным изучения магнитного поля Земли. v
4. Пс некоторым косвенным признак™, например, по
изучению состава метеоритов.
В последнее время в Советском Союзе начата проход-
ка специальных глубоких скважин, которые должны
вскрыть строение земной коры до глубины 15—20 км. Это
даст наиболее достоверные сведения о строении верхней
части литосферы.
С поверхности литосфера сложена небольшой по мощ-
ности толщей осадочных пород. Под ней располагается
гранитный слой мощностью до 50 км. Наибольшая тол-
щина этого слоя обнаруживается под современными гор-
ными цепями (Памир, Альпы); под океаническими зпз-
дняамн местами он совершенно отсутствует. Следующий,
базальтовый, слой имеет мощность до 30 км. Наиболь-
шее значение он имеет под материковыми равнинами
Оба эти слоя объединяются в геосферу, называемую
сналнческой оболочкой, или «сиалью», по преобладанию
элементов кремния и алюминия. Она и составляет вместе
с поверхностной осадочной толщей литосферу. Общая
мощность литосферы не превосходит 50—70 км.
В последнее время геофизики высказывают мнение,
что выделение гранитного и базальтового слоев в составе
литосферы должно приниматься только условно, и разни-
ца между ними — в плотности.
Под литосферой залегает перидотитовая о б о-
л чка, сложенная так называемыми ультраосновными
породами (бедными SiOj), в ее составе преобладают
кремний и магний. Последнее позволяет именовать этот
слой «сима». Плотность этой геосферы около 3.3—4,5.
Перидотитовая оболочка распространена до глубины
120(Хкж.
За ней располагается промежуточная обо-
ле чка. Плотность этой оболочки колеблется от 5,3 до
6,5 Нижняя граница ее распространения — глубина
2900 км.
20
Наконец, внутреннюю часть Земли занимает цент-
ральное ядро, плотность которого колеблется от 9,9
до 11,0. Причем, на глубине 2900 км обнаруживается рез-
кое возрастание плотности с 6.5 до 9,9. По современным
представлениям, температура в ядре не превосходит
2000—2500° С.
Агрегатное состояние вещества вгядре Земли пока не-
ясно. Одни ученые
предполагают, что оно
находится в твердом
состоянии, другие счи-
тают его жидким. Со-
став ядра также пока
не установлен До не-
давнего времени гос-
подствовало мнение,
что ядро состоит из
никелистого железа.
В последнее время
распространяется пред-
ставление, что железа
в ядре не больше, чем
в других внутренних
геосферах Высокая же
плотность ядра обусло-
влена высоким давле-
нием, под действием
Рис. 2. Схема внутреннего строе-
ния Земли
которого вещество, сла-
гающее центральную часть пашей планеты, настолько
сжато, что приобрело плотность металлов. По всей веро-
ятности, последний взгляд более соответствует действи-
тельности. На рис. 2 приведена схема внутреннего строе-
ния Земли.
Геофизиками отброшены представления о делении
внутренних частей на 4 обособленные в химическом отно-
шении оболочки. Они считают, что имеет место постспен
ное изменение химического состава от периферии к
центру.
понятии О П.ОЛО1 НЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
Энергия Солнца, поступающая непрерывным
потоком на поверхность Земли, зарождает в атмосфере,
гидросфере и в верхней части земной коры разнообраз-
21
ные динамические процессы. Явления, возникающие под
действием внешней анергии, носят названия внешней ди-
намики Земли (экзодинамики, нлн экзогенных процес-
сов). В свою очередь, энергия, порождаемая радиоактив-
ным распадом, происходящим в недрах Земли, служит
причиной развития другого типа процессов, объединяе-
мых наименованием' внутренней динамики Земли (эндо-
динамнки, или эндогенных процессов).
Главные процессы внутренней динамики Земли —
магматизм, вулканизм, горообразование и сейсмические
явления.
Магматизм представляет собой явления подъема и
внедрения в верхние части земной коры расплавленной и
насыщенной газами массы—магмы или излияние ее
на поверхность (в этом случае она приобретает название
лавы).
Вулканизм — одна из разновидностей магматических
процессов, при котором происходит извержение на по-
верхность расплавленных лав, газообразных и твердых
продуктов, поднимающихся по трещинам земной коры.
На поверхность земли они изливаются при помощи вул-
канов. Формы земной поверхности, которые создаются
вулканическими извержениями, разнообразны (маары,
диатремы, шлаковые конуса, лавовые озера, иглы
мт. д.).
Горообразование (орогенез) вызывается действием
причин, в основе которых лежит внутренняя энергия Зем-
ли. В результате орогенеза горизонтальные поверхност-
ные слон Земли сминаются в складки и разрываются.
Подобные процессы носят название тектонических
движений.
Сейсмические явления (землетрясения) возникают
главным образом как отражения тектонических движе-
ний и вулканизма, порождающих сотрясения земной
коры.
В результате процессов внутренней динами-
ки на Земле возникают горы, глубокие впадины и раз-
нообразные формы рельефа. Явления магматизма ведут
за собой появление магматических пород, образующихся
путем застывания магмы.
Можно сказать, что внутренняя динамика порождает
развитие главных неровностей рельефа земной поверх-
ности.
22
Процессы внешней динамики Земли тесно свя-
заны с тепловой и световой энергией Солнца. В результа-
те неравномерного распределения тепла возникают ве-
тер, испарение влаги и движение воды на поверхности
Земли. Под действием солнечной энергии на Земле раз-
вивается жизнь. Эти процессы лежат в основе внешней
динамики Земли, Под действием ветра, воды, организмов
и растений происходит энергичное разрушение поверхно
сти Земли. Вода и ветер переносят продукты разрушения
н нивелируют поверхность Земли, заполняя впадины и
неровности поверхности обломками пород.
Накопление в водных бассейнах продуктов механиче-
ского разрушения горных пород н осадков химического
и биогенного происхождения, а также аккумуляция на
материках эолового (ветрового), ледникового и другого
материала приводят к образованию осадочных пород.
Таким образом, процессы внешней динамики, приво-
дящие к тому, что поверхность Земли сглаживайся в
равнину, выступают как антагонисты процессов внутрен-
ней динамики Земли. Рельеф нашей планеты создается
в результате постоянного взаимодействия между внеш-
ними н внутренними силами Земли.
Инженерам-строителям, гидротехникам, дорожникам
н технологам-строителям необходимо помнить, что возво-
димые сооружения зависят от воздействия постоянно
идущих процессов внешней и внутренней динамики Зем-
ли, и поэтому без знания и учета разнообразных геологи-
ческих процессов нельзя обеспечить достаточную проч-
ность и долговечность строительным материалам и воз-
веденным из них'сооружениям.
СТРУКТУРА ЗЕМНОЙ КОРЫ ; (
Земная кора, объединяющая в своем составе
осадочный, гранитный и базальтовый слои, на разных
участках Земли имеет неодинаковую мощность и строе-
ние. Поэтому говорят о структурных элементах земной
коры. Мощность земной коры колеблется в широких
пределах: на участках горных систем она достигает 70—
80 км, а в пределах океанических впадин уменьшается
до нескольких километров. На рнс. 3 показана схема
строения земной коры.
&
В настоящее ^ремя геологи выделяют два главных
структурных элемента земной норы: платформы и
геосинклинали. Платформами называют наиболее
жестгие участки земной коры, которые характеризуются
малой интенсивностью тектоннческг.’. движений. В пре-
делах платформ, как правило, преобладают колебатель-
ные движения — опускания и поднятия. Па таких участ-
ках земной коры Лбычно отсутствуют вулхчны и значи-
тельные горные цепи. Рельеф отличается широким разви-
тием равнин. Осадочные породы в пределах равнин обра-
зуют в большинстве случаев пологие прогибы и выгибы
тад
Двм*«**м
.лл
Рис 8. Схема строения земной коры
Под толщей осадочных пород залегает так называемый
складчатый жестким фундамент платформ. Примером
платформенных участков служит Русская платформа,
располагающаяся в восточной частгг Европы. Иногда
кристаллические породы фундамента выходят на поверх-
ность, образуя гцнгы (например, Балтийский в северо-за-
падной части Европы).
Геосинклинальные зоны отличаются от платформ вы-
сокой подвижностью и большой дифференцированностью
тектонических движений Наряду с колебательными дви-
жениями здесь развнвиготсн ннтенсн ныс складчатые и
магматические процессы. Суммарная мощность толщ оса-
дочных Пород в пределах геосннклннальных зон мо нет
достигать 10—20 км и более.
В развитии геосинклиналей выделяются два основных
этапа: 7
первый этап характеризуется образованием в земной <с
коре крупного прогиба, занятого морем, в кот ^ром проис-
ходит накопление чрезвычайно мощных толщ, ’еимуще-
стгенно осадочных пород;
ьторпй этап отличается противоположными 'преобра-
зовательными процессами. На месте прогиба возникает
24
складчатая горная страна. Характерно развитие магмати-
ческих процессов н оулкаиизма
В пределах геосннклннальных зон развит вулканизм
Отложившиеся на морском дне осадочные породы при го-
рообразовании подвергаются сильному смятию и разры-
вам Примером геосинклиналей, находящихся нс первом
этапе развития, является прибрежная зона островных дуг
мпадной части Тихого океана. Пример геосинклиналей
второго этапа — поднимающиеся горные системы Альп,
Кавказа, Колет-Дага, Гималаев.
Дно океанических впадин своей структурой отличает-
ся и от геосинклиналей и от платформ Здесь отсутствует
гранитный слой Под сравнительно ма помощным чехлом
осадочных образований непосредственно залег ает базаль-
товый слой мощностью всего В н<сколько Аиломстро В
Для структурной эволюции мзтерчков характерна сле-
дующая закономерность. Платформы образуются из гео-
синклиналей в ре >ульгате утраты последними после горо-
образования высокой подвижности и превращения в
жесткие участки земгий коры Такой процесс превраще-
ния произошел с Донбассом и другими древними гео-
синклинальными зонами, где в свое время располагались
морские бассейны геоеннклинального типа, в которых
затем прошел процесс горообразования. После развития
горных систем движения земной коры на этих участках
почти прекратились. Впоследствии горы были разруше-
ны действие*: воды, ветра, температурных колебаний н
Но их месте образовались равнинные пространства,
в структурном отношении соотв< тствующие платформам.
Изучение структуры земной коры имеет большой
практический интерес, так как помогает в поисках по-
лезных ископаемых н дает возможность решать вопросы
инженерного характера.
Часть I
ОСНОВЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ
ПОНЯТИЕ О КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ
лРИСТАЛПАХ и КРИСТАЛЛОГРАФИИ
Ра
Ры 4 Простраи-
гтаевная решетка ка-
менной CCV“
Кристаллические тела — зто твердые вещест-
ва. в которых элементарные частнны (атомы, ионы млн
молекулы) расположены в определенном (закономер-
ном) порядке в виде стройной
прпсгранствслной решетки, прису-
щей только данному кристалличе-
скому веществу (рис 4>.
И ристаллическое строелне
свойствен!, з полаглвющему боль-
шинству твердых тел, в частно-
сти. основной массе; минералов и
эстсственлым строительным ма-
териалам. Кристаллическое со-
стояние веществ в условиях по-
верхности Земли достаточно ус-
тойчиво.
Некоторые минералы имеют
бесформенный) строение, так как
аморфное (от греч
слагающие их комооненгы расположены бестооядочно н
менее плотно упаколаны по сравнению с кристаллически-
ми телами Такие минер! лы лишены свойг го, д^.сущих
криста.1лн‘кеским телам. К аморфным те им отАсятся
многие стекла, стекловидные сплавы, нек »Т' рые Пласт-
массы. смолы и т. д. Аморфное состояние ПКОдГгв не-
устойчиво. и с течением времени они обнайь-.ивают
Пересечение
точки схсж-
Кристаллы
Л — к-шспиья
Кристаллы: _______
co.il>. Б — кв_рц:
гц, 9— >ебрв. J —
тенденцию к переходя в кристаллическое состояние На-
пример, обычное аморфное оконное стекло со временем
может принимать кристаллическое состояние, что внеш-
не выпажается в его помутнечин.
Под кристаллом понимается природное или искусст-
венное кристаллическое твердое тело, обладающее зако-
нонприым внутренним строением и ограниченное плос-
костями, которые называются гранями. ~
двух i рагей образует ребро кристалла, а
деиня нескольких граней — вершины,
обычно имеют фор-
му многогранника
(рис. 5) Геометри-
ческая правильность
внешней формы крн-
ста.т.тоз обуслоглн-
вается их tHiyipBH-
ним строением.
Кристалле г р а-
фпя—наука о кри-
ел ллах. изучающая
пл возлнкговен, е и
рост, внешнюю фор-
му, внутошшее стро-
ение я физические свойства Онь иомоиет изучать есте-
ственные и искусственные кристаллические тела — гор-
ные породы и строительные материалы, которые в боль-
шинстве сложено, из кристаллов. Поэтому строителю-
технологу необходимо зхать строен Ее и форму кристал-
лов, законы их развития, методы исследования и т д
Внутреннее строение и важнейшие сгойетва
кристаллов
Еще в XIX в. русский кристаллограф Е. С Фе-
долов рааработая теорию внутреннего строения кристал-
лов и математически доказал, что в кри« теллах существу-
ет ZW различных типов пространственных решеток. Экс-
псриченталъв in проверка этой теории стала возможной
после ” • - ния рентгеновских методов исследования.
Совремчжнаи кристаллография изучает кристаллит скис
ьещес'ва при помощи рентгеновских лучей
27
Рентгеновские лучи позволили узнать внутреннее стро-
ение кристаллических тел. Если раньше кристаллографы
познавали кристаллы в той же мере, в какой можно изу-
чить здание, осматривая его снаружи. а химики пытались
познать это здание, разрушив его и затем изучая в от-
дельности входящие в его состав элементы, то рентгенов-
ский анализ впервые позволил Исследовать это здание
нзяуд>и.
| Итак, для кристаллов характерно расположение час-
тиц вещества в виде закономерной п ростр встве н-
i.i й решетки (рис. 6), которая представляет собой
Рис. 6. Просгрянстяенийя решетка (Л),
плоская сетка (₽) простр^яггееяный ряд
(Л), узел (Гj
совокупность плоскостей (плоских сеток) и линий (про-
странственных рядов) с узлами, в которых расположены
материальные частицы. Обычно грани, наблюдаемые на
кристаллах, соответствуют плоским сеткам пространст-
венной решетки. Расстояние между узлами и плоско-
стями можно измерить с помощью рентгеноструктурно-
го анализа. Это позволяет строить модели кристалли-
ческих структур
По характеру частиц, располагающихся ь узлах, вы
деляются три главных типа решеток- атомные, ионные
н молекулярные. Атомные решетки характерны для
алмаза, сфалерита и ряда других минералов, ионные
типичны для минералов класса силикатов, галоидов ще-
лочных металлом, молекулярные, сосюгшв? нз
обособленны
свойственны
встречаются
личные типы
х, электрически нейтральны*
органическим соединениям. В
кристаллы, в которых могут сочет
решеток
кул.
Расположение частиц в кристаллах в пиле простран-
ственной пешеткн обусловливает ряд свойств кристалли-
ческих веществ. Важнейшие из них — однородность, ани-
зотропность и способность принимать форму многогран-
ников
Под однородностью кристаллов понимаегея
неизменяемость их физических свойств по параллельным
направлениям. По параллельным н шрдпленням физиче-
ские свойства кристаллов будут раз-
лидны. Эта неравноценность свойств
кристаллов ь различных (непараллель-
ных) направлениях получила наимено-
вание анизотропности Напри-
мер. если взять кристалл кварца (рис.
7). то можно видеть, '.то в любой гоч-
W чепрввгеы.я А /якя.ъпкчно н для
В} его свойства будут одинаковы, но
пни будут различными между направ-
лениями А и В Особенно отчетливо
анизотропность проявляется на слюде,
которая легко расщепляется на тонкие
пластинкн по одной плоскости и не об
лидтет этой способностью в перпенди-
Рнг 7 Одно-
разность н ани-
зотропия в кри-
сталле КГафМ
кулярном направлении
Анизотропность, особенно по меха-
ническим стоне лам (твердость спай-
ность, пределы прочности), обннружи-
веется у всех кристаллов.
В условиях свободного роста в соответствующей среде
(магматический сасплав. морская вода и пр.) кристаллы
обладают способностью самоогрьняться, т е. принимать
форму привнткюго многогранника. В природных усло-
виях нередко чаблюдается неравномерный приток веще-
ства к растущему кристаллу, поэтому они часто получают
искаженную форму или занимают только свободное про-
странство, находящееся между ранее возникшими кри-
сталлами. При этом направленье граней каждого крис-
талла остается* неизменном.
Рост кристаллов заключается в развитии еозннкшсй
кристчллн геской решетки пу тем присоединения к ней но-
вых частиц и нарастания плоских сеток решеток. При
этом каждым последующий слой начинает развиваться
только после < когчапня рос га предыдущего
И
Формулы кристаллов во времени не остаются неизмен-
ными. В соответствующих средах они способны изменять-
ся — расти или, наоборот, растворяться.
ЗАКОНЫ КРИСТАЛЛОГРАФИИ
Важнейшие законы в кристаллографии — по-
стоянство двугранных углов и симметрия кристаллов.
Закон постоянства двугранных углов выражается
в том, что углы между соответствующими гранями ирис-
Рис. 8. Постоянство двугранных углов при различной разме-
ре (А) и форме (С) кристаллов кварца
таллов одного и того же вещества имеют одну н ту же
величину (рис. 8). При росте кристаллов могут меняться
размеры и формы граней, но углы между соответствую-
щими гранями остаются неизменными, поскольку посто-
янны углы наклона плоских сеток их пространственных
решеток одна относительно другой.
С помощью величин двугранных углов можно точно
определить, какому минералу принадлежит тот или иной
кристалл.
Симметрия кристаллов. Симметрия (от греч. сораз-
мерность) кристаллических многогранников заключается
в закономерной повторяемости одинаковых граней, ребер
н вершин в данном кристалле при его вращении и в зер-
кальном равенстве его частей. Симметрия многогранни-
ков определяется с помощью вспомогательных геометри-
ческих понятий — элементов симметрии. Важнейшие эле-
менты симметрии кристаллов следующие:
30
Плоскость симметрии (Р) — условная плос-
кость, разделяющая кристалл на две равные части, зер-
кально повторяющие друг друга. Количество таких пло-
скостей в кристаллах колеблется от одной до девяти
(рнс. 9) -
Ось симметрии (L)—воображаемая прямая ли-
ния внутри кристалла, при вращении вокруг которой на
Рис. 9. Элементы симметрии Р— плоскость симметрии;
L — ось симметрии; С—центр симметрии
360е кристалл повторяет несколько раз свое первоначаль-
ное положение в пространстве. В зависимости от формы
кристалла различают осн симметрии второго (Ьз). треть-
его (Ьз), четвертого (£<) и шестого (£в) порядка. Поря-
.док, к которому относится ось, определяется числом сов-
мещений при одном повороте кристалла вокруг оси на
360°. Оси третьего, четвертого и шестого порядка относят
- к высшим осям симметрии; ось второго порядка — к низ-
шим. Ось пятого порядка в кристаллах не встречается.
Центр симметрии (С)—условная точка внутри
кристалла. Любая прямая, проведенная через эту точку,
31
по обе стороны от нее на равных расстояниях встречает
симметричные точки фигуры.
В кристаллах, кроме простых, встречаются сложные
элементы симметрии, например, инверсионная ось,
которая является совокупностью простой оси симметрии
н центра симметрии. Симметрические преобразования при
этом происходят в результате одновременного вращения
многогранника вокруг оси и отражения его через центр
Рас. 10. Итоерскопая
о ь шестого зорях*а
(обэясяеяве в тексте)
симметрии.
Дли того чтобы понять ска-
занное, рассмотрим рис. 10, где
показан много! ранннк, имеющий
ось симметрии третьего порядка
(£3), которая одновременно яв-
ляется инверсионной осью шесто-
го порядка. После поворота кри-
сталла на F09 и последующего
отражения его через центр кри-
сталл совмещается сам с собой
П< ворот ребра АВ вокруг £3 на
60 приводит АВ в положение
H|Bi, отражение же через центр
совмещает <4.Z?i с ребром Е_7
Таким образом, вращение кри-
сталла вокруг пен через каж-
дые 6б ‘ даст шесть таких совме-
щений. Следовательно, линия £»
в данном случае одновременно я.миетгя инверсионной
осью шестого порядка (qi«) Кроме того, в кристаллах
встречаются инверсионные оси третьего (ф3) и четвер-
того (ф'О порядке
Вес кристаллические тела обладают той или иной сте-
пенью развития симметрии, т. е. могут иметь различно*
количество элементов симметрии, число которых для каж-
дого типа пространственной решетки строго определенно
Число и чнды элементов симметрии для каждого мно-
гогранника записываются в виде формулы. Например,
йюрмула симметрия для куба 3£«4£«6£х9РС. Это значит,
что куб имеет 3 осн симметрии четвертого порядка, 1 —
-гретьет.т, 6 — второго, 9 плоскостей симметрии н один
центр симметрии.
Проявление симметрии з кристаллах положено в ос-
нову класслфзкдцн.1 кристаллов.
32
КЛ КС Г ИФИКАЦИЯ КРИСТАЛЛОВ
Русский кристаллограф V В. Гндо.шн к XIX в
математически доказал, что в кристаллических много-
гранниках, тело которых строго ограничено и зависит от
ьнутреннсго строения кристаллов. элементы симметрии
н|блюдаются в определенных комбинациях. Таких ком-
бинаций (сочетании) элементов симметрии возможно
только 3? Их назвали классами. или видами
симметрии Разделение криста, зов на 3? класса . ежит
в основе классификации геометрических форм «рис-
тал лов
Классы симметрии по степени сложности объединяют-
ся в семь с н с т ем, нлн сингонии (от греч. сходно-
угольносты
Сннюнии в свою очередь группируются и категории—
ьысшую, среднюю н низшую
Разделение кристаллов на классы, сингонии и катего-
рии облегчает изучение их гео.метриц а также физических
свойств, которые в ряде случаев близки между собой в
пределах одной еннтонии
В табл 2 приведены классы симметрии и рас ipeue.ic
пне их по сингониям н категория и
Порядок изучения кристаллов и их имметрин сле-
дующий.
I) определяют все элементы симметрии;
2) по табл 2 выявляют сингонию и категорию Прт
этом следует помнить, что кристаллы высшей сингонии
имеют более одной осн симметрии высшего порядка
(Ls. Lt и L6); сред тег* сингонии — одну ось симметонн
высшет о порядка, остальные оси — второго порядка f Г2|;
кристаллы низшей сингонии не содержат ни одной осн
симметрии выси его порядка.
Предположим, взят кристалл, имеющий форму парал-
лелепипеда с основаниями д виде прямоугольника (фор-
ма тина спичечной коробки). Этот кристалл имеет три
осн второго порядка (3/-2,, три плоскости сил метрик (ЗР)
и одни центр симметрии (С) По осям симметрии вид-
но, что кристалл должен быть низшей категории, так
как нет ни одной осн высшего порядка. По табл 2 на-
ходим, что кристалл с формулой 'IL^PC относится к
ромбической сннгсиин
S3
2—34В1
Классы скимегри распредмсиае их по сингониям и кал горним
d&TTW nz
• 19 я -
X 1 г С1 8 13 £33Lj3PC IB I L^L^PC к aS Э<76г79Е7^7Е «
Классы снимет^ м 12 I 24 ® 79е7Г»7£ Й
СО 6 j L.&P 11 1зЗР 116 £44P а «3 <79'7^71.- 8
и О» и о 15 L^PC и О. a/e’ie'Tf Я
1 -J 14 —*-Т г7&7* R
к в i Триклинная Моноклин- ная Ромбичес- кая 1 «и X ч о « X да А Тетраго- нальная £ 5 з5 ас ч ф U s Кубическая
Категории Низшая Средняя J Высшая
ФОРМА КРИСТАЛЛОВ
Знание формы кристалла имеет большое зна-
чение при определении минералов. Их облик отражает
условия, в которых они образовались, так как развитие
граней той или иной простой формы кристаллов связа-
но с температурой, при которой идет кристаллизация,
с концентрацией раствора и т. л.
Форма кристаллов многообразна. Многие из них на-
зываются просто (куб, призма, пирамида и т. д.), но в
ряде случаев наименование формы кристалла склады-
вается с учетом формы грани и количества граней. На-
пример, пентагондодекаэдр — это кристалл, состоящий
из 12 граней пятиугольной формы. Поэтому для лучше-
го понимания сложных названий следует знать значения
ряда древнегреческих слов:
ионе — один, одно
ди — два. дважды
три — три. трех, трижды
тетра — четыре, четырех, четы-
режды
пента —пять, пяти, пятью
гекса—шесть, шести, шестью
окта — восемь, восьми, восемью
дека — десять, де-
сяти
додека — двенад-
цать
эдра — грань
грива— угол
пннакос — доска
клино — накло-
няю
По характеру своего огранения все кристаллы разде-
ляют на простые формы и комбинации.
Простые формы — это фигуры, состоящие из
одинаковых и симметрично расположенных друг относи-
тельно друга граней. Примером могут служить куб и ок-
Мэдр (рис. 1.11. Простых форм кристаллов всего 47.
Это обосновывается математически, исходя из 32 клас-
сбз симметрии. Прочие формы показаны на рис. 12.
Простые формы бывают открытыми, т. е. не за-
мыкающими пространство со всех сторон, и закрыты-
ми, замыкающими пространство. Примеры открытых
я закрытых форм показаны на рис. 11.
Примеры открытых простых форм.
, Моноэдр— форма из одной грани.
Диэдр —форма из двух пересекающихся граней.
Пинакоид — форма из двух параллельных граней.
Приамы — форма из трех н более граней, пересека-
, ющихся по параллельным ребрам.
Пирамиды — форма из трех и более граней, пересе-
каюии'кся в одной точке.
Название призмам и пирамидам дается по очертани-
ям нх поперечного сечения: ромбические, тетрагональ-
ные и т. д.
Открытые простые формы не замыкают пространст-
во и могут существовать лишь в единичном сочетании,
создавая и этом случае замкнутую форму
Риг II. Пример простых форм А— открытые формы; Б —
экрытые фопмы
I — ы-ihuup. 1 — Лв>зр, J — ивиаког 1 — J —OKTtiif
Примеры закрытых простых форм
Дипнрамнды — одинаковые пирамиды, сложенные
основаниями; более детальное назва-
ние дипнрлмнд устанавливается по
форме сечения н числу граней; напри-
мер. тригональная днпирчмнда — сс-
ww грекугл.тыюе, ш^т
Скаленоэдры
н трапецоэдры - формы, сходные с дилярамилами.
но их боковые ребра не лежат в
одной плоскости
Ромбоэдр— форма из шести ромбов.
Тетраэдр — форма, образованная не четырех тре-
угольник™ с непараллельными гранями
Куб —форма из шести квадратных граней.
Октаэдр — форма из восьми равносторонних тре-
угольных гр >ней.
36

Из 47 простых форм 7 относятся к сингониям низшей
категории, 27 — средней категории и 15 — высшей кате-
гории.
Комбинации — это фигуры, имеющие различные
по очертаниям н величине грани, т. е. одни кристалл
представляет собой сочетание ряда простых форм. При-
мером может служить прямоугольный параллелепипед
Рис. 13. Некоторые комбинации простых форм. А — комбинация
тетрагональной призмы и лнлирамиш; Б — комбинация куба и
ромбододекаэдра. В — комбинация трех различных по размеру
пинакоидов; Г — комбинация гексагональной пирамиды и моио-
эдра
с гранями трех конфигураций в виде парных прямо-
угольников— пинакоидов, различных по величине. Дру-
гим примером служит гексагональная пирамида, состоя-
щая нз граней в виде треугольников — пирамиды и од-
ного шестиугольника, в основании моноэдра. Таким об-
разом, в гексагональной пирамиде есть комбинация
двух простых форм — гексагональной пирамиды и мо-
ноадра, а в прямоугольном параллелепипеде сочетают-
ся три различных по размеру пинакоида.
Комбинаций форм бесконечно много. Некоторые ком-
бинации простых форм показаны на рис. 13.
Кристаллические двойники
В природных условиях наблюдается сраста-
ние кристаллов, причем в ряде случаев оно носит зако-
номерный характер. Такне срастания кристаллов назы-
вают двойниками. Различают два основных вида двой-
ников— срастание и прорастание. Примером
срастания может служить двойник минерала гипса,
а прорастания — минерал
флюорит (рис. 14).
По количеству срос-
шихся кристаллов разли-
чают простые двойники, в
которых срастаются два
кристалла, и полисинте-
тические двойники, пред-
ставляющие собой срас-
тание большого числа
кристаллов, закономерно
чередующихся.
Проявление двойнико-
вания в минералах сни-
жает их прочность.
A 6
Рис. 14. Двойники кристал-
лов. А — срастание кристал-
лов гипса; Б — прорастание
кристаллов флюорита (куб
в кубе)
ПАРАМЕТРЫ И ИНДЕКСЫ ГРАНЕЙ
Кристаллографические осн. При характери-
стике многогранников, кроме элементов симметрии, важ-
но определять положение отдельных граней в простран-
стве н взаимное нх расположение. Для этого внутри
многогранников условно проводят координатные оси,
пересекающиеся в центре (рнс. 15,Л). Координатные
оси, проведенные параллельно рядам пространственной
решетки, называются кристаллографическими осями.
Кристаллографические осн имеют три оси, реже их
четыре, когда приходится иметь дело с кристаллами
тригональной и гексагональной сингонии. При трех осях
одна из них (I) должна быть направлена к наблюдате-
лю, другая (II) —слева направо н третья (III) распола-
гается вертикально. Концы осей, направленные к на-
блюдателю, вправо и вверх, имеют знак плюс (+),
в.противоположные стороны — минус (—) (рис. 15, Д).
• > Грани кристаллов могут занимать различное поло-
жение относительно кристаллографических осей. Это за-
Йнсит от формы кристалла. Г рани могут пересекать одну
Й больше осей, проходить параллельно осям и т. д. На
вйс.15,5 показаны гексаэдр и размещенные в нем крис-
таллографические оси. На примере заштрихованной
39
Ж
грани можно видеть, что она на некотором расстоянии
от центра осей пересекает ось II (—) и параллельна
осям 1 и 111. Другое положение па осях занимают грани
октаэдра (рис. 15,В). Заштрихованная грань пересекает
оси II ( + ), III (—) и ось I.
Параметры (раней. Отрезки, отсеченные гранью кри-
сталла на выбранных осях, называются параметрами
данной грани. Покажем это на примере рнс. 16,А.
Грань Г отсекает на осях отрезки а, в, с. Эти отрезки —
Рнс 15. Крнтллогрвфическнв осн и их положение в крм
сталлвх А—система осей; Б — положение осей в генсаыд
ре; В — положение осей в октацре
параметры грани Г. Этот рисунок показывает, что грань
Г на осях отсекает равные отрезки (а, в, с). Следова-
тельно, параметры этой грани на оазличных осях имеют
одинаковое значение. На рнс. 16, Б отчетливо видно, что
грань Г отсекает разные по величине отрезки, т. е. а=в,
а с значительно больше. Этот рисунок показывает, что
параметры грани по различным осям могут быть неоди-
наковыми.
Если грань Г и другие грани кристалла удалять или
приближать к центру осей, то будут наблюдаться соот-
ветствующее увеличение или уменьшение параметров
этих граней по кристаллографическич осям. При этом
форма кристалла остается прежней, а меняется только
размер многогранника. Это хорошо видно на рнс. 16, В.
Фигуры А и В — разные по величине октаэдры. Грань
Г» фигуры В от центра отстоит дальше, чем грань Г фи-
гуры А, тем не менее обе эти грани в пространстве за-
40
ннмаюг одинаковое положение Вследствие этого поло-
жение грани в пространстве удобнее харак1ернзовагь
отношениями параметров, ток как они будут постоян-
ны при изменении размеров кристалла.
Таким образом, если обозначить параметры грани
индексами а. в и с, где а —отрезок по оси 1,в— по осн 11
ис — по осн III, то отношение этих индексов (а.‘в.-с)
Рнс 16 Кристаллографические осн и параметры граней а б
и с в октаэдрах различной ковфигураиян (Л, Б, В)
можно рассматривать как некоторую пространственную
характеристику грани
Благодаря тому, что кристаллы имеют пространст-
венные решетки, была обнаружена закономерность в от-
ношениях параметров разных граней кристалла. Это вы-
ражается в том, что отношение индексов двух пересе-
кающих координатные оси гранен одного н того же
кристалла дает целые и сравнительно малые числа:
а b с
— 1 — । — — /п ; л ; л.
0| Й| С[
Это свойство кристаллов носит название закона
целых чисел.
Для сравнения между собой параметров граней кри-
сталла одна из его гранен принимается за масштабную.
41
Ее называют ед и н и ч но й гранью. При измерении
положения других граней изучаемого кристалла пара-
метры этой грани принимают за единицу.
Индексы н символы граней. Для упрощения обозна-
чения положения граней в системе кристаллографических
осей рекомендуется пользоваться не числами-т, л н р,
Рис. 17. Символы граней куба (А), кристаллов роговой об-
манки (£) и ортоклаза (В)
а обратными им величинами, которые получили назва-
ние индексов (kkl):
-L , _L А :/ .
т п р
При этом Л — отношение к оси I, индекс k— к оси II и
I — к осн III. Совокупность индексов в виде (hki), взя-
тых в скобки и записанных без знаков препинания, на-
зывается символом грани.
Символы конкретных граней выражаются в числах;
Например, (110) следует читать: один, один, нуль. Если
грань образует отрезок на отрицательной стороне оси,
то над соответствующим индексом ставится знак минус,
например (010); это читается: нуль, минус одни, нуль.
Индекс «нуль» указывает, что данная грань параллельна
соответствующей осн, например, если символ какой-то
грани (011), то это значит, что она параллельна оси I
и поэтому значение й=0.
Символ единичной грани всегда равен (111).
Установка кристаллов. Для определения символов
граней кристалл устанавливают в системе координатных
42
.. осей. Эта работа выполняется по определенным правилам
.. ж носит наименование установки кристалла,
Оси координат в кристалле размещают в соответствии
с элементами симметрии. Их можно разместить следую-
щим образом: I) по осям симметрии; 2) по нормалям
к плоскостям симметрии (в случае отсутствия или не-
достаточного числа осей) и 3) параллельно действитель-
ным или возможным ребрам кристаллов (обычно в слу-
чае отсутствия или недостаточного числа осей и плоско-
стей симметрии).
Ji В качестве примера может быть установка куба. За
?три оси принимаются оси симметрии 31-4, начало коор-
^динат помещается в центре фигуры (рис. 17, Л). Получа-
; ем следующие символы_ граней: для передней грани —
;(100), для задней—(100), правой—(010), левой —
(010), верхней — (001) и нижней— (001).
z Установка более сложных кристаллов показана на
’рве. 17, Б, В.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА кристаллов
' Большую роль в исследовании кристаллов играет
Неучение их оптических свойств, которые носят строго
-закономерный характер. Кристаллы определенного со-
става н строения обладают постоянными оптическими
характеристиками, которые исследуют при помощи по-
ляризационных микроскопов. Это позволяет определять
минералы в любой смеси — горной породе, строитель-
ном материале. Методы оптического исследования на-
шли широкое применение в геологии, химии,и технологии
строительных материалов. Так, например, при изготов-
лении цемента они используются для контроля за це-
«ейтным клинкером.
> Основные оптические свойства кристаллов — прелом-
ление, двупреломление, поляризация и интерференции
света. Оптические свойства кристаллов выражаются их
дйтаческой индикатрисой.
Вредомление света. При переходе светового луча из
ЙЙСвой среды в Другую, отличающуюся по своей плотно-
& возникает явление преломления. Если световой луч
годит из менее плотной среды в более плотную, то
преломления луча г (рис. 18) получает меньшую
43
величину, чем угол падения i. Угол падения i и угол
преломления г всегда взаимосвязаны, н их соотноше-
ние выражается формулой
»in* д
sin г
где У — показатель светового п р-е л о м л е-
н н я» являющийся постоянной величиной.
При значении угла г>90° луч снега полностью отра-
жается от noecpxHOt гн раздела сред. Это явление носит
название полного
Рис. 18. Преломи нис
света ЛВ — плосхос 'ъ
раздела сред. •— угол
паления, г—угол пре-
ло млеиня
внутреннего отражения.
Каждый изотропный кри-
сталл. а также аморфное тело, в
которых свет во всех направлени-
ях распространяется с одинако-
вой скоростью, имеют одно зна-
чение показателя преломления
N, например, пода — 1,33, флюо-
рит— 1.43. галит (поваренная
соль) — 1.51, алмаз — 2,42. Анн-
стропным кристаллам в различ-
ных направлениях гнонгтвенны
неодинаковые значения N Так, у
минерала кальцита в одном на-
правлении V —1,658, а в дру-
104 — 1,186.
Таким образом, каждый мине-
рал характеризуется своими зна-
чениями Л/. и это служит важным показателем при их
диагностике.
Двупреломлсаие света. В анизотропных кристаллах
возникает явление раздвоения светового луча, назван-
ное двупреломленнем Оно свойственно всем аннзотроп-
кым кристаллам, но проявляется c.fa&j и лишь в мняе-
рале кальннте выражено достаточно резко (рис. 19).
Раздвоение светового луча даст два луча —обык-
новенный н необыкновенный, которые отли-
чаются от лучей естественного света Оби кновенный луч
распространяется в кристалле с одинаковой скоростью,
показатель преломления всегда одинаков и не зависит
от направления луча Показатель преломления необык-
новенного луча меняется в заы-симости от направления
сьетоного луча. В анизотропных кригтллтах имеются
44
исправления, где двупреломления не возникает. Эти на-
правления называют оп т и ч ес к и у и осями крис-
таллов.
Явление дву преломления широко используется для
исследования с помощью поляризационного микроскопа.
Поляризация света. Различают свет обыкновен-
ный и поляризованный. В первом случае коле-
бания светового лучз совершаются в плоскости, пер-
Рнс. 19 Д.1} прело члечпе илшите
пендикулярнэй к направлению луча (рис. 20,/1). По ш-
ризованный спет получают путем пропускания обык-
новенного света сквозь специальные поляризаторы. При
этом колебание лучей совершается лишь в гдной посто-
янной плоскости (рис 20 Б). которую называют пло-
скостью поляризации. Такой свет называют по-
ляри аоняпным
Явление поляризалин света широко используется и
оптике.
Интерференция света. При магмодействии двух по-
ляризованных лучей, колебание которых происходит в
одной плоскости, возникает определенный световой -»ф-
фект. который называют интерференционным
Эффект интерференции света заьнсит от так назы-
ваемой разности хода световых волн этих двух лу .ей
Яркость светового луча которую они создают, при этом
может усиливаться или уменьшаться вплоть до полной
45
Темноты. Если взаимодействующие поляризованные лу-
чи пропускают через кристалл, то возникает определен-
ная окраска, налывае». ‘Я интерференцией В таком ви-
де этот эффект используется в поляризационном микро-
скопе для диагностики минералов
Оптические индикатрисы. Ршнространенне снега
в кристаллах зависит от их ънутренпего строения Пред-
ставим себе, по в центре кристалла помещен источник
Рис 20 Колебавче луча А — оОыкшмсаиаго. £ —
ЛОЛЯрИЭОШИ КОГО:
в — • — колгСлч»* Л>чв. б — «кимкгкть оол«ри>аин«. 3 —
мнраалетг« луч*
света Лучи от него будут расходиться во все стороны,
достигая в определенный момент какой-то поверхности.
Эти условные поиерхнос гм. радиус-вектор которых вы-
ражает показатель преломления той волны, которая со-
вершает колебания в его направлении, называются оп-
тическими индикатрисами
В кристаллах кубической (высшей) с ин ro-
il пн. например в кубе, свет распространяется одинаково
во всех направлениях, следовательно, их оптические
индикатрисы будут иметь форму шара (рис. 21,Д).
В кристаллах средней категории индикатрисы
имеют форму эллипсоида прошения, ось которого всег-
да совпадает с осью сгмметрии высшего порядка (£j,
£, или £<). Характерная черт, эллипсоидов вращения —
наличие круговых сечений, расположенных пер-
46
пенднкулярно к оси вращелпя (рис 21. Б) Все другие
сечения — эллипсы
Я направлении, перпендикулярном к круговому се-
чению. т е совпадающем с осью вращения и осью сим-
метрии высшего порягка, луч сесть не поляризуется.
Ря< 21 Оптические иил1К4Г|>игы 1 — высшей.
£ — среде»*. В — нм лиг А сингоний. Г — кр «стал
.ты дйчтхиые псп к-it. «л нмадлишш, Д—OTl
твческн отрнцлгельйЫе
Это единственное в кристалле направление, к оно соот-
ветствует оптической осн кристалла. Вследствие этого
кристаллы средней категории именуются оптически од-
ноосными.
Полуоси эллипсоида вращения графически выража-
ют наибольший [Ng) и нангеньшнй (Х'р) показатель
преломления кристалла Одноосные кристаллы, у кото-
рых с оптической осью совпадает наибольший (Ng) по-
47
казатель преломления, называют оптически положи-
тельными, а если наименьший (Npj, то оптически отри-
цательными.
В кристаллах низшей категории оптическая
индикатриса является трехосным эллипсоидом с тремя
неравными единично-перпендикулярными осями — боль-
шой (Ng), средней (Nm) и малой (Np), которые графи-
чески отображают показатели преломления кристаллов
(рис. 21,В). В кристаллах этой категории есть два
круговых сечения, перпендикулярно к которым лучи све-
та не поляризуются. Поэтому в таких кристаллах эти два
направления служат оптическими осями. Кристаллы
с двумя осями называются оптически двуос-
ными.
Оптические осн образуют между собой угол, который
называют у гл о м оптических осей и обозначают
индексом 2V (рис. 21, Г, Д). В том случае, когда биссек-
триса острого угла между оптическими осями совпадает
с Ng, кристалл оптически положителен, а в случае сов-
падения биссектрисы с Np — оптически отрицателен.
Важная характеристика кристаллов — величина
двупреломлення. Ее определяют по разности
Ng~Np.
Таким образом, при кристаллических исследованиях
минеральных тел с помощью микроскопа в кристаллах
необходимо определить: характер распространения све-
товых волн (изотропность или анизотропность), тип ин-
дикатрисы, показатели преломления, величину Ng—Np,
оптический знак (+ или —) и угол оптических осей.
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ МИКРОСКОП
Назначение и типы поляризационных
микроскопов
Поляризационный микроскоп — основной при-
бор для изучения оптических Свойств кристаллических
тел. Отличительная черта микроскопов этого типа — на-
личие в их составе анализатора и поляризатора, с по-
мощью которых объекты изучаются в поляризованном
свете. Таким микроскопом можно исследовать оптиче-
ские свойства даже мельчайших кристаллов размером
до 1 мк.
48
Максимальное увеличение объектов в таких микро-
скопах достигает 1050. Поляризационный микроскоп,
помимо возможности рассмотрения препарата в увели-
ченном виде, позволяет определять оптические показа-
тели кристаллов, а также с помощью специальных
фотонасадок фотографировать микроскопические объ-
екты.
Устройство поляризационного микроскопа
На рис. 22 показан поляризационный микро-
скоп конструкции треста «Русские самоцветы». На ме-
таллическом основании микроскопа укреплены предмет-
ный столик и тубус, которые содержат все оптические
приспособления. Предметный столик вращается вокруг
вертикальной осн и имеет на краю деления, позволяю-
щие по отметке нониуса отсчитывать углы поворота.
В столике есть ряд отверстий для закрепления вспомо-
гательных аппаратов в определенном положении. Тако-
* вы, например, предметные зажимы для укрепления объ-
екта. При помощи зажимного винта можно закрепить
. предметный столик в любом положении при его вра-
щении.
Для исследования шлифов и подсчета количества то-
го или иного минерала служит столик с накрест лежа-
щими салазками, который при посредстве двух перпен-
дикулярно к друг другу расположенных салазок, приво-
димых в движение винтами, позволяет перемещать пре-
парат.
Увеличение различной силы достигается применени-
ем разных окуляров (2) и объективов (/), которые кре-
пятся на тубусе. К микроскопу дается набор объективов
с различной увеличивающей способностью (9Х, 20X,
40Х,*0Х, 90Х) и набор окуляров с различным увели-
чением (5Х, 8Х, 10Х, I5X). В поле видимости окуляра
расположен крест нитей—две паутинные нити, В один
из окуляров вместо нитей вставляется шкала для опре-
деления размеров кристалликов под микроскопом. Об-
щее увеличение микроскопа определяется перемножени-
ем увеличений, установленных на тубусе окуляра и объ-
ектива. (Например, окуляр 5Х, а объектив вх, общее
увеличение 40 раз).
49
Поляриладнонная система микроскопа (рнс. 23) со*
стоит нт двух призм поляризатора (7). укреп-
ленного неподвижно под столиком микроскопа, и ана-
лизатора (J5), который помещается- в нижней части
тубуса н может выводиться н.з Оптической системы.
Рис 23. Оэтиисск я смен» «он луче* а мпкроскотс .4 — орпккоп.
5 — миюскоп-
/ — лсп*»в*л ctn», S Kv«ijf<iK.cpRje ла 1ла, 9~~ аалоля мафряпм. г—кия
дмкгряаа «п». f призм, f яггргурижя Дмяфрвгмл. 7 — пол«?нлл»пр. 9 —
йясргурмя* jMifperaia. 9 - гшмтыЯ в-жлеягятор. А»-отняли! и ии»ч. и —
вися арат. 17 — иСъсд'м*. П — «чжхяя ксэдэт^ноппа и jwmu. Н кемпинга
мжоялви яллстнлы. 16 — |шишор( М — й^ияя мсрражцягшявя лямла. J7 —
вджэма. М—яригмля даафгягма. 19 ох>ияр, Л лашм Б«р>р«иа
Поляризатор представляет собой кристалл кальцита
(исландского шпата), распиленный по диагонали и сно-
ва склеенный при помощи канадского бальзама, пока-
затель преломления которого равен 1.54 Световой луч.
попал в поляризатор, вследствие двойного свегопре.том
61
6
Рис 24.
Устройство
поляризато-
ра. Л —
оСыюювгк-
ь >й луч.
Б—п«оЛ нк-
ионенный
луч
лелня распадается на два лу‘>а |ркс. 21) Необыкновен-
ный луч, близкий по показателю преломления к канад-
скому бальзаму, беспрепятственно проходит через леки,
обыкновенный же луч, имеющий более высокий показа-
тель преломления, достигая елся канадского бальзама,
претерпевает полное внутреннее отраже-
ние н гасится на зачерненной обойме по-
ляризатора.
Подобный поляризатор называют ни-
келем- Необыкновенный луч. прошед-
ший через поляризатор, становится поля-
рнзинанным Второй ни кол в, называемый
анализатором, гасит поляризованный
луч, так как плоскость проходящн» через
анализатор световых колебаний всегда
расположена под утлом 90° к плоскости
колебаний, прошедших через поляриза-
тор.
Работа с микроскопом мижгт быть в
двух вариантах: а) при включенном по-
ляризаторе и выключенном анализаторе
(исследования в проходящем свете) и
б) при включенных анализаторе и поля-
рнзаторе (в скрещенных николях;
На рис. 23 показан ход лучей в поля-
ризационном микроскопе. При этом пока-
заны схемы лучей при ортоскоп и пе-
ском (параллельном! и при коно-
скоп и ч е г ком (сходящемся) направ-
лении Коноскопическлн ход лучей при
меняется только для 1пециатьчы'> исследований характе-
ра расположения в кристаллах оптических осей
Подготовка микроскопа к работе
Степень увеличения микроскопа выбирают пу-
тем подбора окуляра и объектива Вводят анализатор
и линзу Бертрана. Под столиком микроскопа полностью
открыгают диафрагмы и выводят откидную линзу
(рис 23. 10). Затем регулируют сьет так, чтобы в ту-
бусе было видно яркое саетовое голе. Далее проверяют
правильность соотношения ина.ш штора и полярнзато-
52
ра При их одновременном включении в ноле нын мости
микроскопа должно быть полное затемнение.
Следующая операция — устанолка препарата на
вращающийся стилик микроскопа и наводка на фокус
движением тубуса вверх и низ.
Вторая проверка — центрирование микроскопа, т. е
проверка совпадения осн вращения столика с оптиче-
ской осью пбуса микроскопа. Для этого на препарате
в бирают точку н вращают столик Если при этом она
будет описывать правильную окружность вокруг центра
креста нитей, то микроскоп следу* считать оiцентриро-
ванным. если же точка будет вращаться по окр.жности,
центр которой не совпадает с перек тесткем нитей окуля
ра, необходимо произвести центрировку при помощи
специальных винтов, располсженш х на объективе 110-
сле этого микроскоп сотое к работе.
Препараты для микроскопическое
исследования
В зв| ценности от х «рашпера исследуемого ве-
щества препараты изготовляют различными способами.
Скальные породы. Ьусочек породы подшлифовывают
с одной стороны и наклеивают канадским бальзамом на
Рис, 25. tlpciupanj для нгглеюпания not микроскопом <pi’pe
ты) Л — ш тчф, Б — шлих; В - - аншлнф-
I- пчедмгтнгг гтеало. 1 юирив-. jr смящ. 3 — ясгл>>л>гчпг rrtuwr an,
4 — канпдскиТ блльми. 3 ммтрся- шаа жалкость. ( — втмти. «и
предметное стекло Злгем шлифуют обратную пороку
кусочка пс роды до толщины 0,02—0,01 мм. Шлифован-
ную поверхность заливают канадским бальзамом н по-
крывают покровным стеклом.
Такой препарат готов к исследованию и носит назвн-
нис шлиф (рис. 25. И)
Еыхлые породы. Чтобы приготовить препарат из
рыхлой массы, например песка, следует взять предмет-
ное стекло и нанести на него каплю желатины. В эту
каплю вводят зерна песка и распределяют равномерным
слоем по стеклу. На огне спиртовки желатина высуши-
вается, Ваверна прикрепляются к стеклу. После этого их
накрывают покровным стеклом и под него вводят нм-
жидкость нужного показателя преломле-
нг^йяячего используют специальный стандартный на-
бор иммерсионных жидкостей. Такой препарат носит
название шлих (см. рис. 25,5).
Помимо этого, из рыхлых пород (суглинков, глии)
также можно изготовлять шлифы, но для этой цели по-
роды предварительно проваривают в канадском баль-
заме.
Непрозрачные тела. При изучении некоторых строи-
тельных материалов, металлов, руд и других малопро-
зрачных тел приходится использовать не явление про-
хождения света сквозь препарат, а отражение от спе-
циально подготовленной поверхности. Такне препараты
изготовляются в виде аншлифов (рнс. 25,В). Кусок
материала шлифуется с одной стороны, наклеивается
пластилином на предметное стекло, а изучается только
отраженный от шлифованной поверхности свет.
Для изучения аншлифов применяют специальные
микроскопы (типа МИМ-7), снабженные соответствую-
щими устройствами.
Исследование препаратов под микроскопом
Работа с поляризационным микроскопом осу-
ществляется в три стадии: 1) исследования в проходя-
щем свете (прн выведенном анализаторе), 2) при скре-
щенных николях (при введенном анализаторе) н 3) при
коноскопнческой схеме хода лучей.
Прн выведенном анализаторе в препаратах (шлифах
и шлихах) следует определять следующие характеристи-
ки минералов и торных пород:
а) форму кристаллов или зерен, нх размеры и
окраску;
б) спайность, трещиноватость, включения;
в) структуру (только для горных пород);
г) плеохроизм;
д) показатели преломления.
Спайность представляет собой тончайшие закономер-
0№
ныс трещины, развивающиеся вдоль определенных эле-
ментов кристаллических решеток. В шлифах оци-видны
в виде одной или двух-трех систем трещинок (рнс. 26).
Устанавливают количество направлений спайности я Шри
помощи вращающегося градуированного столика,.мик-
роскопа определяют угол между направлениями спайно-
сти (если их больше одного).
Плеохроизм — это изменение
окраски минерала в проходящем
свете при вращении столика ми-
кроскопа. В качестве примера
служит минерал биотит (изменя-
ющий окраску от светло-желтой
до темно-бурой) и роговая об-
манка (окраска меняется от
светло-зеленой До темно-зе-

леной). _ рис Спайность
При изучении этих явлении не- пироксена
обходимо помнить, что возможны
три случая: I) плеохроизм с из-
менением цвета, 2) плеохроизм с изменением интенсив-
ности окраски и 3) сложная форма плеохроизма, прн ко-
торой изменяется и цвет, и интенсивность.
Для определения размеров кристалликов а препара-
те всегда используют окуляр, в котором помещена шка-
ла, разделенная на 100 частей. Предварительно опреде-
ляют в миллиметрах цену деления шкалы при различных
объективах. Для этой цели используют объект-микро-
метр— шкалу с ценой деления 0,01 мм. Эту шкалу поме-
щают на столик микроскопа и определяют, сколько деле-
ний окулярной шкалы отвечает одному делению объект -
микрометра (рнс. 27). После этого любое зерно, размеры
которого неизвестны, помещают так, чтобы можно было
отсчитать количество делений окулярной шкалы, соответ-
ствующих диаметру зерна,
'В проходящем свете приближенно определяют пока-
затели преломления. Последнее заключается в опреде-
лении разницы в показателях преломления между крис-
таллом и средой, в которой он находится. В шлифах
такой средой служит канадский бальзам с показателем
64
55
преломления 154, в шлнхял—иммерсионная жидкость,
показатель пре томлен ня которой известен.
При рассмотрении шлифа можно видеть, что ни гра-
нице между двумя кристаллами появляется тонкля свет-
лая полоска (линия Бекке), которая при опускании сто-
лика передви 1ается в сторону среды с большим показа-
телем преломления Этот световой эффект объясняется
тем, что лучи, падая
под пологим утлом на
границу между двумя
средами (минерала-
ми I. испытывают при
встрече с минералом,
обладающим меньшим
показателем прелом-
ления. полное внутрен-
нее отражение.
Для определения
показателей преломле-
нии порошковых пре-
паратов применяют м е-
1 о д иммерсии —
сопоставление показа-
теля преломления зе-
Рие 27. Определение иены деления реи С показателями
ок^ляр-микромстра преломления жидко-
стсн-иммсрснй. Для
выявления разносгн в преломлении используют явленно
полоски Бекке.
Иммерсионные наборы состоит m 100 жидкостей с
показателями преломлении от 1,4 до 1,8.
При скрещенных ннколях препараты исследуют в па-
раллельном свете (ортоскопия) с целью получения сле-
дующих оптических характеристик кристаллов: а) ин-
терференционные окраски н величины двунрелом ленин,
б) углы погасания, в) изучение двойникования и г) ус-
ганонленне оптического характера удлинения.
Интерференционная окраска Характер интерферен-
ционной окраски зависит от величины двупреломления и
толщины шлифа В шкале, приведенной на рнс. 28, по-
казана взаимосвязь между указанными элементами.
Зная толщину шлифа к интерференционную окраску,
можно по номограмме приближенно установить значе-
56
Pm 28 Шкал! иитерференп юпныч окрвсок
ине дву'преломлеиня Воли известна в« личина Лх 'р>
то, пользуясь номограммой, межио определить толщину
шли t>a
Углы погасания Погасание бывает прямое и косое
Прямое non. с а н не наблюдиется в кристаллах,
установленных своим удлинением или линиями спайно-
сти параллельно вертикальной нити окуляра. При этом
предполагается, чти положение нити совпадает с пло-
Рис 29. Прямое пога-
гл иле по чТя<1Цеи<«>
К СИАНЛС*1|
скост1 ю колебания поляризованного
луча. Если в этом положении на-
блюдается затемнение, то кристалл
имеет прямое погасание (рис. 29).
Косое погасание возника-
ет прн несовпадении крнстьллогр
фичсских осей в данном сечении с
осями индикатрисы Кристаллы no-
ri г ают при повороте столика мн»
роскопа под некоторым углом к
сланное!и (или удлинению) Угол,
образуемый нзпрззлзнкем какой-
либо криста глогряфн ггской оси с
одной из осей оптических индикат-
рис. называется углом погаса-
ния кристалла п измеряется по
г"'лус11ой шкале вращающегося
статика микроскопа
Изучение двойников под микро-
скопом— важная часть оптических нсслдопвний Кри-
сталлы, представляющие собой закономерные сроскн
(двойники) под микроскопом обнаруживаются очень
легко Слягающде и* кристаллы чаще нгего имеют раз-
личную оптическую ориентировку и поэтому погасают де
едп э оеменно, а каждый самостоятельно, под сдоим соб-
ственным углом огчоегге.тьно деойинково. о шва. Про-
стые дг пиинкн легко отличаются от полисинтетических
(рис. 30). Двойннкосое снижение нередко помогает под
микроскопом отличать минералы друг от друга, напри-
мер, оптокл 13 (простые двойники) от микроклина (ре-
шетчатые двойники) или о"! плагиоклазов (полисинтети-
ческие двойники).
Часто встречаются криста глы удлиненной фермы.
В этом слу**ае важно выявить оптический харак-
тер удлинения. Он устанавливаете!, в зависимости
от того, какая оптическая ось совпадает с у тлниенн >й
кристаллографической осью. Если совпадает ось Ng, то
у .членение полежнтелыхе, если Np отрицательное.
Практг чсское определение делают с помощью спецньль-
ной пластинки компенсатора. Им может быть гипсо-
вая пластинкз или кварцевый клин Прн введении меж-
ду анализатором и объективом гипсовой пластинки. в ко-
торой кг*г’откгя скрапа совпадает с осью Ng. прн
Рж. 30. ПолгсинтетическиА (А) и рсиягтча
тый (fi) лвоАямки поле ых имп»
установке исследуемого минерала на наибольшее про-
светление незможны два случая-
а| интерференционная окраска нссл дуемого кристал-
ла попытается Это означает, что ппгнчгская ось пла-
стинки (Л'ач совпала с оптической осью (Л/г). распола-
гаютеИср по } лишения» кристалла, т. е. удлинение от
рицательное
б) интерференционная окраска понизилась Оптиче-
ская ось пластинки [Ngf разноимення с оптической
осью (Vp) кристалла, располагающейся по его удлине-
нию Оптический характер удлинения положительный.
Исследование кристаллов в сходящемся свете (ко-
роскопня) применяют: а) для выявления количества
оптических осей, б) ог’нческого знака кристалла и
а) измерения утла 2V. Длг этих исследований в опти-
ческую систему микроскопа вводят короткофокусную
59
линзу. После этого вдоль сптич^кой оси микроскопа
пойдет только один луч.
При введении короткофокусной линзы возникают
различные интерференционные фигуры. И; изучение ве-
дется при дополнительном вклк>А*нии между окуляром и
Рис 31 Интгрферсгииониче фигуры олкоосиыл (1-5) и двуосныл
(6 -10) крнс1_тлбв
/ и < — FUTpnw. исрзгня,»ул»|и.ы* к опгичОко* «<•. ?. 1. • 3. 3, I, », 10 —
осы* р«|р*«н
анализатором особой линзы (Бертрана), а при ее отсут-
ствии в системе микроскопа — без окуляра
Для получения четкой и ясной интерференционной
фигуры применяют обьсктииы с максим»льиым увеличе-
нием Характер получаемых фнгу’Р аля одноосных и диу-
осных кристаллов различен
В одноосных криста ч-18* ра фезы, перпен-
дикулярные к оптической осн, дают интерференционную
фигуру в виде темного креста (рис 31) С вращением
столика положение креста нс меняется В разрезах, на-
ктоиных к оптической оси, видны отдельные ветви или
части креста, при вращении столика веган перемещают-
ся параллельно нитям окуляра
В двуосных кристаллах разрезы, перпен-
днкуляркые к острой биссектрис*, дают интерфеоении-
оннуто фигуру в в где системы цветных кривых, распола-
гающихся подобно цифре 8 (тДК называемых лемни-
скат). Кривые пересечены темным крестом из двух
60
неодинаковых но толщине «балок* (ри< 31). На тонкой
балке имеются две точки, окруженные темными или
цветными кривыми сложной форНы При вращении сто-
лика крест распадается на две гиперболические ветви.
Размеры, перпендикулярные Iе одной из оптических
осей, составляют половину фигури. перпендикулярной к
острой биссектрисе; на ней индии* концентрические кон-
цы. пересеченные одной темной точкой, которая при вра-
щении столика микроскопа изгибается и движется в сто-
рону, обратную вращению стилина-
Для определения оптического знака одно-
осных и двуосных кристаллов применяют гипсов^) пла-
стинку или кварцевый клик.
Найдя коноскопнческую фигуру одноосного кристал-
ла, в прорезь тубуса вводят гипсовую пластинку. В оп-
ткчесудс САлул.ихелкных вследствие несовпа-
дения оптических осей пластинкй и кристалла в квад-
ратах фигуры, расположенных по длинной стороне
пластинки, произойдет снижение интерференционной
окраски (появление желтых цветов), а в отрицатель-
ных — наоборот, повышение (дп синих цветов)
Аналогично определение оптического знака п лву-
осных кристаллах Для этого необходимо найти коно-
скопическую фигуру с выходом хотя бы одной оптиче-
ской оси.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЫСОКОДИСЛЕРСНЫХ
КРИСТАЛЛОВ
В предыдущих Iлавах описывались кристаллы,
которые видны простому глазу н-1’* в поляризационный
микроско! Наряду с крупными формами в прнродсболь-
шое место занимают кристаллы, размер которых лежит
за пределами разрешающей способности микроскопа,
т. е меньше 0.001 кч К подобном высокодисперсным
кристаллам относятся многие природные н искусствен-
ные образования Они входят в состав многих строи-
тельных материалов (сгнеупоры. плитки и т. д.).
Высокодисперсныс кристаллы изучают особыми ме-
тодами, к числу которых относятся следующие: а) элек-
тронномикроскопическми анализ, б) структурное анали-
зы (рентгеновский н злектрониографнческнй); в) мккро-
61
скопический (иммерсионный» анадк$ и rj термический
анализ. •
Наиболее достоверные результаты при анализе аы-
сокодчсперсных тел получаются тпльио при комплекс-
ном применении всех этих методов Э-о создает извест-
ные трудности и работе, но ла давно i ступени развития
науки неизбежно.
ЭЛуКукМ.ИНомикроСКОПНчес»ий диаТНЗ
Ряс 32 Э 'чтр* нчый мккрс.-ксп
Этот метод даст возможность изучать внеш-
ни к форму высокоднспергных кристаллов — прир» диых
и искусственных (минералы, глины, цементы и т д )
Электронный микроскоп дает уикличепне от 3—5 до 20—
30 тыс раз (ри'.'. 32) В
последнее вречя начали
применять электронные
гвегхмнкроскопы с уве-
личением в 100 тыс и бо-
лее раз (7UO ЗОС тыс.)
Препарат прнготпиля-
ют методом суспензии ну
тем осаждения тастиц из
коллоидного раствор
Затем сетку с препаратом
похищают в ввсуумную
камер* электронного ми-
кроскопа. с помощью
электронных лучей рас-
сматривают изображение
кристаллов па флкчюсс-
атууллае**' заумим* лг фл
тографнрхют их.
За последние годы раз-
работаны методы повы-
шающие качество элект-
ронных микрофотогра-
фий и их наглядность: метод оттенения препаратез.
метод негативных отпечатков, стереоскопия и т. д.
На рис. 3.3 показаны некоторые высокоднспсрспые ми-
нералы. <tppr*a ирис галлов которых установлена в элек-
тронном микроскопе.
Электронно»рафнческнн лнали! н дополнение к ренг-
renoiрафии также даст возможность изучать структуру и
Состав высокоднсперсных < асТни. Этот * <Д анализа осно-
ван на испо.11 хопа» ги электронны х лучей В отличие от
рентгеновских они нс отличаются высокой проникающей
Рис 33 Сюрмг ымсо>и>лисге|».кых ыл»кла.-.иа. Л—гитрослюди.
Б— каолинит В — галл5*лэ».т .удлиненные па.ючхи). Г—i*ont
мор umoiiiit микрофогогрэфии рс<<л*и>я) *
способност ».и и в результат с дифракции от поверхност-
ного слоя дают нзобр. женнс на фотопленке в ш ле члек-
троно! раммы (рис 34)
Электроннографкческнн метол имеет большое значе-
ние. тля изучении структуры тонких плене< I также
аморфных и полукристаллических тел.
63
Структурные анализы
Структурные анализы проводят двумя метода-
ми. рентгенографическим н электроногрьфическим.
Рентгеновские исследования. Рентгеновские лучи спо-
собны проникать внутрь кристаллов и отражаться от
внутренних плоских сеток их
кристаллической решетки
Отраженные лучи улавли-
ваются и фиксируются либо
на рентгенографической
пленке, либо прн помощи
специальных счетчиков или
флюоресцирующих экранов
Полученное изображение
позволяет изучить структуру
кристалла и его принадлеж-
ность к тому или иному виду
минерала, а также узнать те
Рис 34. Элегтровограмма каола-изменения в структурах, ко-
пите торые в них происходят под
воздействием термической и
механической обработки,
химических реакций и т д. В настоящее время можно
получить рентгенограммы образцов, нагретых до 3000° С.
Рнс. 35 Ргмцгм<е|>гмыы (дебаеграниы) кристал-
лического порошка
Для рентгеновских исследований используется слож-
ная специальная аппаратура (типа УРС-55А, УРС-50ИМ
и др Л с различными приспособлениями в зависимости от
бт
характера съемок и размера кристаллов Если у кристал-
лов размер граней не менее 0.5 ям, их можно изучить м е-
годом вращения кристалла, либо методом
неподвижного кристалла. Если кристаллы
очень меткие и образец представлен порошком, то в этих
случаях применяют метод порошков. Он состоит
в том. что из порошка отпрессовывают столбик диамет-
ром не более 0,5 мм и направляют на него рентгеновский
луч. Такого типа образцы исследуют в основном в целях
определения минералогического состава горных пород и
строительных материалов. Рентгеновский снимок в виде
дсбаеграммы показан на рнс. 35.
Рентгеновские исследования очень надежны и широко
используются в практике анализа минеральных кристал-
лических тел «Минералы аморфной структуры, а также
стекла этим методом не исследуются
Термические исследования
Термические анализы - один из главных мето-
дов исследования высокоднсперсных частиц. Их объеди-
няют в два метода метод кривых нагревания и метод
обезвоживания.
Метод кривых нагревания основан на выделении во-
ды и возникновении тепловых реакций при перестройке
структуры высокодисперсных минералов, происходящих
в процессе нагревания. Для каждого типа минералов су-
ществуют характерные температурные интервалы, в ко-
торых происходит выделение или поглощение тепла. Ис-
следования проводят с помощью прибора—пирометра,
в котором все тепловые эффекты регистрируются на фото-
бумаге с виде дифференциальных кривых нагревания
(рис. 36,Л) Для выявления моментов поглощения (эндо-
термические реакции) или выделения тепла (экзотерми-
ческие реакции) одновременно нагревают два вещества:
испытуемое и инертное.
Метод обезвоживания служит важнейшим дополне-
нием к расшифровке кривых нагревания Прн нагревании
навески минерала фиксируется потеря в весе, возникаю-
щая за счет выделения воды. Эта потеря влаги для раз-
ных минералов происходит прн различных температурах
(рнс. 36, Ь) в
33481 65
В «а.тоятцее ьр^мя и< пользу ют установки (напри мер.
типа > ГА-1), позволяющие одновременно знлизироиать
и запнс двать результаты в виде кривых и гревання и
кривых обезвоживания Оба анализа выполняются одним
прибором и за короткое время. Сравнением полученных
термических кривых с эталонными кривыми опредг тягтся
Часть II
ОСНОВЫ МИНЕРАЛОГИИ
Рис. 36. 1иффе(»и114Дльны₽ кривые нагрет,
нм I <) i кпавые обезвокеванва |Б|
> - Ш atoopМП 41 - HUOOL НМЛ. U1 — »*О»ЧИ II
минера логическая принадлежность кристаллов, характер
и содержание >оды в их составе Наиболее точные ре
3] льтаты получают при термическом изучении \ ономи-
неральпых образований
КнМИЧССКИЙ ЛИ? 1ИЗ
Химический состав кристаллов определяют
обычными методами аналитической химии. Так определя-
ют их качественную н количественную .характеристики.
В настоящее время широко применят я метил спектраль-
ного определения содержания отдельных элементов в ис-
следуемом кристалле или проб* прецеганляющей собой
сумму высокоднсперсиых частно Для этой цели исполь-
зуют различные спектрографы ( ы пример, типа ИС11 28).
которые дают возможност-, определять состав элементов
качественно и количественно
м
ОБШИТ ПОНЯТИЯ
Минера in предстанлнюг собой химические эле-
менты или химические соединения, образующиеся в ре-
зультате различных физико-химических резкий |, нроте-
кдющих в земной коре
В прщюде с вы г ie ’'ТО минералов н их разновидно-
стей. 11с агрегатному состоянию они moi у г быть твер-
дыми реже жидкими и i а зообразнымн./Помимо естест-
венных минеральных обпакжаньн, создано много '
искусственных минералов, большинство из ко орых и/
природе не встреча., тек Столь высокое многообразие
минералов требует в перв.ю очере «п изучения их фи зи-
ме, юн свойств । харзхтг оистик, лозвозяюшиз отличать
минералы друг «т друга
♦ ИЗИЧГСХMt СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Каждый минерал характерн lycran какими-
либо особыми признакам», по которым его можно опре-
делить. ие прибегая к трудоемким исс-.едлвяиияч (рент-
ген н др)
К чг.слу главнейших физических свойств минералов
относятся."
1) Морфологи еские осоСмннпстн (форх*д кристаллов
н ДВОЙНИКИ),
2» оптические (цвет, прозрачность бллек*. двстчерты)
И другие физические пеобвннпега /твсртость, спай кос г к,
3’ 6?
излом хрупкость, ковкость, удельный псе. чагнитность,
радиоактивное. ь и др *
Форма минералов. Цннералы обладают разнообраз-
ной внешней формой Чаше всего в природных условиях
они приобретают неправильные очертания. Хорошо огра-
ненные одиночные кристаллы встречаются сра зительво
редко, более обычны различною рода срастяння минера-
лов г виде агрегатов самой разнообразной формы и стро-
ения.
Внешняя форма минералов в виде одиночных
кристаллов весьма разнообразна Наиболее чтсто
встречаются. 1) равновеликие формы (пирит); 2) шетто-
ватые. игольчатые. столбчатые, волокнистые (асбест, ро-
говая обманка); 3) таблитчатые, плоские, листоватые,
чешуйчатые (слюда, графит, тальк, хлорит).
Внешняя форма агрегатов также весьма разно-
образия. Среди них различают: I) друзы — группы крис-
таллов. наросших на какой-либо поверхности в виде щет-
ки; 2) шаровидные образования. 3) дрезевидные, перле
'гые или вязаные формы; 4) землистые агрегаты в виде
рыхлых масс, состоящих из мельчайших кристалликов.
Последний вид агрегатов очень характерен для многих
осадочных горных пород — глин, бурых железняков
нт д
Оптические свойства. Оптические характеристики —
важнейшие диагностические признаки минералов К пим
относятся" цвет чинер-лов. цвет черты, прозрачность,
блеск.
Окраска минерало• весьма разнообразна и для ряда
представит! лей может быть характерной; например, зе-
леным малахит красный рубин. В этом случае окраскл
служит определяющим признаком
По А. Е. Ферсман'., окраска минералов в одних слу-
чаях связана г самим вгщегтвом минерала, например, ки-
новарь (H^S). пирит (FeS-) В других случаях она обус-
ловлена включениями твердых или газообразных частнн
Некоторые минералы имеют ложную окраску, возникаю-
щую в результате интерференции световых лучей прн от-
ражении их от внутренних плоскостей прозрачного ми-
нерала, например, лабрадор, опал.
Широко встреч’ютгя минералы с различными цвета-
ми Примером служит к ари. который мпжет быть бес-
цветным. фиолетовым, дымчатым. черным, золотисто-
fie
желтым, зеленым, молочным и т. д Это чаше всего обус-
ловлено присутствием тончайших примесей, не улавлива-
емых при химическом анализе
Цвет черты минерала. Некоторые малопрозрачиые и
непрозрачные минера ты в порошкообразном состоянии
имеют совершенно иную окраску, чем в крупных зернах.
Для характеристики цвета в порошкообразном состоянии
сравнивают окраску черты минерала, получаемую трени-
ем о нс1лазирсва1.н) го фарфоровую поверхность, с окра-
ской минерала в куске Так, например, минерал пирит
имеет латувно желтую окраску в крупных зернах, а ивет
^ерть—зеленова.о-чернын Е ряде случаев пьет черты
служит характерным признаком.
Прозрачность к-ииералов — свойство пропускать
сквозь себя свет. По способности пропускать свет можно*
выделить три группы минералов. I—прозрачные (кварц,
флюорит и др.). 2 — полупрозрачные (изумруд, киноварь
и др.), 3 — непрозрачные (пирит, графиг и др.). Многие
минералы становятся прозрачными лт шь в тонких плен-
ка х и зернгх
Блеск минералов — свойс гео, основанное на отраже-
нии света поверхностью. Он не зависит от окраски мине-
рала и может быть довольно разнообразен. Все минера-
лы по этому свойству делятся на дпе группы: имеющие
металлический блеск н неметаллический блеск. Минера-
лы второй труппы могут иметь стеклянный (силикаты*,
жирный (тальк), перламутровый (калыггг), алмазный
(алмаз), шелковистый (асбест) блеск и т. д.
Твердость — способность минерала противостоять
царапанию Это свойство связано со строением кристал-
лической решетки минерала и с характером соединения
между ее элементарными чаЬПптами. Чем сильнее связь
между этими частицами, тем больше твердость минера-
ла Примером могут быть алмаз и графит, которые при
одинаковом химическом составе (С) имеют разное внут-
реннее строение и в силу этого отличаются различной
твердостью и механической прочностью. Анизотропные
минералы в различных направлениях имеют рэзную
твердость, изотропные—во всех направтениях одинако-
вую. 4
Для оценки твердости существует шкала Мооса,
представлен вая 10 минералами — эталонами (табл. 3)
Иногда твердость минералов оценивают по показателям
69
Тальк . .
Гипс . .
Ккльпит
Флюорит
\П1’ИТ
Тмрдость няне»'1-’0*
£ж
5
1
2
8
9
10
40
125
имн>
111ЮЬ
0,03
0,04
0.2»
П.75
1.23

Пртокллз .
КиР'Г
Топы
hop? "Л
д.тм»1
истинной твердости прн этом зв исходную принимают
твердость минерала корчида, условно равную 1000.
Используй шкалу X\ooca, можшх чеходоч сравнения,
т. е царапанием одного минерала о друюй. определить
— г—л тмопчиг мкнепялы бу-
'*г- -
Более твертые минералы бу-
дут оставлять царапины нв
твердость любого из
них
Рис 37 Склерометр
менее твердых.
На практике, при отсут-
ствии эталонов, составляю-
щих шкалу Мооса, твер-
дость приближенно опреде-
ляют г помощью царапанья
минералов ногтем (твер-
дость ОКОЛО 2), стальным
ножом (твердость около 5).
стеклом (твердость S.5).
Точно твердость минералов
определяют с помощью при-
боров — склерометров. На
рис 37 показан склерометр
конструкции М М Хрущева
И Е С. Берковича
Следует указать, что по-
рошкообразные и тоикопо-
ристые разности минералов
обладают ложными малыми
твердостями, например, ге-
матит в кристаллах имеет
твердость 6. а в виде крас-
ной охры—-менее I.
то
Твердость большинства минералов колеблется в пре-
делах от 2 до 6
Спайность — способность минералов раскалываться
по определенным направлениям (плоскостям). Этт свой-
ство снизано с их внутренним строением н не зависит от
внешней формы минералов. Встречаются минералы, ко-
торые обладают спайностью по нескольким направлени-
ям (например, гипс).
Различают пять ступеней совершенства спайности
(по А. К. Болдыреву. 1931) Весьма совершенная.
Минерал легко расщеп-
ляется ногтями на тончай-
шие листочки (слюда,
гипс, графит). 2. Совер-
шенная (рис. 38). При
раскалывании под дейст-
вием легких ударов мине-
ра т дает правильные ог-
раненные формы (каль-
цит. каменная солЫ 3
Сретняя При ударах об-
разуются обломки мине-
ралов. на которых внлиы
плоскости спайноегн (ро-
говая обманка, флюорит).
4 Несовершенная Плос-
костей спайности почти не
виню (апатит) Г> Весьма
Рис 3s Говершеянм гпьйпоегь
• ромбоэдре К4ЛШКТЗ
нссовер шейная.
Спай-
ность практически отсутствует, все образующиеся при
ударах обломки неправильней формы (корунд. кварк).
Излом характеризует поверх н»сть разрыва и раска-
лывания минералок at- по плоскостям спайности, а по
случайным направлениям. При этом образующиеся
поверхности в каждом случае имеют свой особый харак
тер Пл своей форме излечи бывают раковистыми
(рис 39), землистыми, занозистыми крючковатыми
и др
Удельный вес минералов колеблется п весьма широ-
ких пределах, от значений меньше I до 23 Большинство
минералов по своим удельным весам укладывайся в
пределы от 2 до 10, причем удельный все наиболее рас-
пространенных минералов 2 5—3,5.
71
По удельно»*} весу минералы подразделяются таким
образом:
1) легкие — удельный нес до 2,5 г/см* (гипс, камен-
ная соль, сера и др.);
2) средние — удельный вес от 2.5 до 3 г'см* (кварц,
полавые шлаги, кальцит и др.).
3) тяжелые — удельный ьес больше 4 г/см’ (рудные
минералы и др.)
Остальные физические свойства минералов — хруп-
кость, плавкость, магнитиость, радиоактивность, вкус.
Рис 39 Раковистый ихюм
чанах, люминесценция и т. д Для некоторых минералов
эти свойства служат характерными признаками, напри-
мер, галит (поваренная со.гь) имеет солений вкус; сера
обладает характерным запахом, магнетит проявляет
магнитные свойстве н т л.
ХИМИЧИ THE СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Природные минералы представляют собой ли-
бо химические соединения, либо элемент^ Широкое
распространение имеют «твердые р; створы» — изоморф-
ные сме.н и водные соединения.
72
Даяние химических анализоь после соответствующих
пересчетов представляют в виде химических формул,
которые имеют вид э м п и р и ч ес к нх или структур-
ных. Эмпирическая формула показывает количест-
венное соотношение элементов, входящих в соста i мине-
рала. например, каолинит Al/^^SiOj-S Н/Э. Струк-
турная формула. помимо соотношения элементов,
отражает характер их взаимной свят в структуре
минерала. Например, структурная формула каолшшта
будет иметь вид Al4(Si40-o) (ОН)».
Химические формулы обычно не считывают разнооб-
разные примеси, возможные в минералах
Для минералов характерны свойства изоморфиз-
ма (равноформносгь) и полиморфизма (много-
И^ормностьр 1!зомир'фнзм — это способность одних и тех
ке минералов строго определенном формы ннеть различ-
ный химический состав, что объясняется взаимозаменяе-
мостью в кристаллических решетках молекул, близких
по саэему химизму: например, взанмозамещепие одно-
валентных молекул натрии и калия, двухвалентных к; ль-
ция, магния, железа, трехвалентных алюминия, железа
и т д. Возможны изоморфные соединения более слож-
ных молекул.
. Для изом.р'зФвых соединений, когда химический со-
став колеблете* в известных пределах, химическая фор-
мула имеет иной ЬН4:1 например, формула оливина
7* I*) JIU’I ЙиИЙвает, что ь данном случае имеет
место изоморфное замещение ионов Mg на ионы Fe.
Более сложные изоморфные соединения можно наблю-
дать на примере олагиоклазов: так, минерал лабрадор
"редстявляет собой твердый раствор альбита
Na(AlSieO»] н анортита Ca(AlsSi2O*]. Поэтому формула
лабрадора пишется так:
п Са (AI2Si2O«) (10С — л) - Na (AISijO»)
Цддмюрфиэм представляет собой способность одно-
го й тог$-мх*в химическом отношёйГН Вещества давать
различные внешнее формы. Примером служат поли-
морфные ризноздднос ги углерода (алмаз, графит)
В состав ряда минералов входит вода в виде* I) сво-
бодной воды, не участвующей в построении кристалли-
ческой решетки, и 2) кристалдщущионной, входящей 1
состоя решетки. —
73
Свобод и I и иода (цеодитная, здсорбциоииая)
легко удаляется из минерала при лктспенном нлрева-
нни последнего до температуры НО” и выше
Кристаллизационная вода играет различную
ро |ь В одном случае она входит в структуру (в виде
ОН) и прочно связьна с решеткой минерала; например,
тальк M(fa{Sf«Oio) »OH)i. Удаление этой воды приводит
। разру и енню решетки В другом случае вода в виде
Н.О со структурой связана слабо и ее удаление лишь
обезвоживает минерал; например, гипс CaSO, -2Н*О
После его нагревания остается С »8О,.
Химические соснства положены в основу ряда клас-
сификаций минералов. Наиболее современные клаанфи-
кацни наряду с химическими используют структурные
признаки.
пгацгссы иычюдлкия МИНРРЛЛОЧ
Ппнчгие о генезисе минералов
'biiiepi.iyOf’pajQ^iiiix, совершающееся а . еор-
ганической природе, лпретяляеп и законами физической
хинин и термодльамнкн Каждый -ип мигера. оь может
существовал- в~>трпрсдУ~л11шь шш. определенных фнзнче-
скиХ-Усдрдня-х. hj которых главнейшее значение имеет
температура н давление При изменении этих условий
мннере.1 либо разрушается, либо пер -хрнстал щзовь
вается. Условия, н которых образуются минералы в при-
роде. отличаются большим разнообразием и сложностью.
Все процессы минера.юобраэования по главным ис-
точникам энергии могут быть раз гелены на три группы
эндогенные. экзогенные и метаморфические
В минералогии происхождение минералов часто опре-
деля етси термином «генезис» (греч - возникновение)
Помимо природных путей образования минералов, боль-
шое значение приобрел искусственный синтез минералов
Эндогенный генезис минералом
Эндоген пи й пвонесс гбразования минералов
обусловлен внутренними си хами Земли R недрах Земли
формирование минералов связано в основном с магмой
74
Мьгмой называется силикатный о-ненно-жндкий расплав
*1 мере понижения темисрстуры мигмы возникают диф-
ференциация расплава, кристаллизация и затвердение.
Условиями MicrMjiXJULJ^JUiiUJterei,e3llca минералов'
служат высовЕ температуры ц ддв-ТСТне. Таким путем
образуются кварц, силикаты, рудные минералы н др
В процессе расиристал.1нзаинн mbimh значительная
часть газовых компотентов (пары води, углекислота
и др ) с остатками жидкой mhimu растекаекя по трещи-
нам искру г остывающего магматического тела. Остывая
и раскристаллизош каясь, эти ос;, точные продукты маг-
мы порождают около 30м видов минералов, в там числе
кварц, полевые шпя.ы, слюды, драгоценные качни, руд-
мые минералы и др Этот процесс генезиса мнисра-тв на-
зываете я пс ,.1 д _н то11
При ocTt анни магмы происходит кондеиг щня пар< в
и образуется горячая вода, насыщенная различными ком
понеитгмн Эти растворы, лрочнкая в трещины, оказыви
ются в у^.тоьнйх более низких температур и давления,
вследствие чего из них выпадают минер 1лы. Таким путем
образуются лолим1111ералы1ые жилы, содери < щие кварц,
кальцит, барит, флюорит, самородные элементы (сереб-
ро, колото, ртуть) сульфиды и др. Такой генезис мнне-
рмов именуете? гндрртермал и»им.
При ос-ыванки магмы часть газообразных компонен-
тов улетучивается (газы HF. НС1, H«S, летучие В. Р, S
н др ). Попадая в низкотемпературные условия, они мо-
гут кристаллизоваться, переходя непосредственно из
газообразного гост эяния в твердое. Этим способом обре-
зу купи оловянный камень в жерлах вулканов—само-
родная сера, минер глы бора н др Такой генезис минера-
лов называется п и е в м а т алитовым.
Минералы эндогенноро генезиса ВХОДЯТ в основном в
магматические породы, однако, mhoiiic из них содержат-
ся в осадочных породах, куда они перешли после разру-
шения магматических горных пород в процессе выветри-
вания.
Экзогенный генезис минералов
Экзогенным путем минералы образуются вбли-
зи или из поверхности Земли, где происходят сложные
процессы, обусловленные действием многочисленных
75
факторов — таких, как кислород и углекислота воздуха,
вода в различного состава водные растворы, живые рас-
тительные и животные организмы, колебание температур,
действие солнечной энергии.
Под влияние* этих факторов первичные минералы
магматического происхождения (силикаты и алюмосили-
каты} претерпевают глубокие химические и физико-хими-
ческие превращении, распадаются на.составные ласти и
уже в новых условиях, на земной поверхности, из них
образуются иные, более устойчивые для этих условий
минеральные виды и их зссоииации. Этот сложный про-
цесс разрушения и создания нового получил название
njpji вес а выветривания. В этом процессе возни-
кает своеобразный минеральный комплекс глинистых
минералов — алюмосиликатов (гидрослюда, каолинит,
монтмориллонит и др.) н разнообразные железистые со-
единения типа сульфатов, окислов, карбонатов.
К экзогенному способу образования минералов отно-
сится также и выпадение их из воды морей,
озер, мелководных лагун. Соли в морской и океанической"
воде, особенно в бессточных соленых озерах и внутренних
морях, накапливаются за счет выщелачивания раствори-
мых "составных частей минералов и горных пород цирку-
лирующими в земной коре подземными водами. Выход
подземных вод на поверхность приводит к образованию
минеральных источников. Перенос солей в морские и
озерные бассейны осуществляется реками. Содержание
солей в воде различных водоемов неодинаково; в океа-
не—3,5 г/л (хлористые и сернокислые соли натрия, ка-
лия, магния и кальция); в морях — разнообразное (Чер-
ное—1,8%, Балтийское—0,5%, Красное—4%, Среди-
земное — 3,9%); в озерах (Эльтон, Баскунчак)—25—Й9%
(преобладают хлористые и сернокислые соли магния и
чзстячяо явтряя и хадия); в речвой воде—сотыедолм
процента (преобладают углекислые соли).
Выпадение минеральных солей в озерах и морских
заливах происходит В периоды интенсивного испарения
воды или изменення~ее температуры, когда вода стано-
вится пересыщенной Соотношению к солям’Такйм путем
образуются многочисленные минералы — гипс," галит,
карналит, мирабилит, сильвин и т. д.
Многие минералы в условиях поверхности Земли воз-
никают в процессе жизнедеятельности животных и рас-
76
тигельных организмов, особенно населяющих мелковод-
ные участки морей и океанов,— это так называемый
б и о г е ц н ы й процесс Например, морские водоросли и
простейшие организмы поглощают углекислый кальций
и при отмирании оставляют накопления в виде минера-
лов кальцита и арагонита. Диатомовые водоросли, ра-
диолярии и морские губки используют для построения
своих скелетов кремнезем. Это ведет к образованию
аморфного минерала — опала. Морские организмы —
моллюски в своих раковинах создают жемчуг (углекис-
лый кальцин с примесью органического материала).
В процессе жизнедеятельности железопоглощающих бак-
терий образуются осадки гидроокиси железа (бурые
железняки), либо водные силикаты железа типа минера-
лов глауконита, шамоазита и т. д.
В настоящее время обнаружено биогенное происхож-
дение таких минералов, как каолинит, который по своему
составу является алюмосиликатом.
Минералы экзогенного генезиса разнообразны по
свойствам. Например, минералы — соли легко раствори-
. ются в воде, а глинистые минералы — силикаты практи-
чески нерастворимы. Многочисленные минералы экзоген-
, ного происхождения входят в состав разнообразных оса-
дочных пород.
Метаморфический генезис минералов
Минералы эндогенного и особенно экзогенного
генезиса в какой-то период времени могут попасть под
воздействие повышенных давлений и температур (не
достигающих, однако, температур их плавления), Ъод-
; вергнутьер влиянию воды и гаэоа. Возникают новые тер-
л нединамические условия, не свойственные данным мине-
ралам. Это приводит к энергичному преобразованию
; Минералов. Старые минералы либо разрушаются, либо
миренным образом изменяются, идёт процесс перекри-
сталлизации и образования новых минеральных видов.
Метаморфические минералы имеют преимущественно си-
ликатный состав. Наряду с минералами типа кварца и
. полевых шпатов возникают силикаты, содержащие в
своем составе конституционную воду (тальк, хлориты
и др.).
77
Метаморфические минералы отличаются большой
плотностью, многие из них имеют листоватую или чешуй-
чатую форму. Минералы метаморфического генезиса вхо-
дят в основном в состав метаморфических горных пород.
КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ
Все минералы можно разделить на породо-
образующие и редкие (акцессорные). К породо-
образующим относятся не более 100 минералов. В при-
родных условиях они встречаются в больших ко-
личествах, слагая многие горные породы. Прочность и
технологические свойства естественных строительных ма-
териалов определяются главным образом составом поро-
дообразующих минералов, поэтому знание их необходимо
для строителя-технолога.
Редкие минералы, хотя и содержатся почти в каждой
породе, но, как правило, представлены в них незначи-
тельным количеством — не более 1 % -
Помимо главных породообразующих минералов,
строитель-технолог должен знать некоторые редкие ми-
нералы, в ряде случаев влияющие на строительные свой-
ства горных пород (например, Пирит FeSj).
Дальнейшее описание минералов дается в соответ-
ствии с классификацией, предложенной С. Д. Четверико-
вым, по которой все минералы разделены на следующие
10 классов:
Класс I—силикаты . Класс VI —сульфаты
Класс II — карбонаты Класс VII — галоиды
Класс Ш — окисли Класс VIII — фосфаты
Класс IV — гидроокислы Класс IX — вольфраматы
Класс V сульфиды Класс X — самородные
элементы.
Характеристика основных минералов
Класс I — силикаты
Силикаты — наиболее многочисленный класс,
включающий до 800 минералов. По весу они составляют
около 75% земной коры. Главная область использования
силикатов — применение их в строительной технике.
78
Минералы-смликаты в химическом отношении пред-
ставляют собой сложные соединения, в состав которых
входят Si, Al, Fe, Са, Mg, Na, К, О, H и др. Силикаты —
наиболее сложный тип химических соединений и характе-
ризуются в основном ионными кристаллическими решет-
ками. Основной элемент кристаллической решетки сили-
катов — кремнекислородный тетраэдр SiO/-.
Ион кремния Si44 располагается в центре тетраэдра н
окружен четырьмя нонами кислорода О*-, расположенны-
ми в вершинах тетраэдра (рис. 40), Каждый кремнекисло-
родный тетраэдр за счет четырех свободных валентных
связей может присоединить к себе ионы других элемен-
тов, скрепляя все соединение в прочную кристаллическую
решетку. В кристаллической решетке алюмосиликатов
особую роль играет АР4, как бы частично заменяющий
ион кремния внутри тетраэдра.
Кремнекислородные тетраэдры различным образом
сочетаются, и в кристаллической решетке силикатов по-
лучаются различные типы структур: островные (изолиро-
ванные и кольцевые), цепные, ленточные (или поясные),
листоватые (или слоистые) и каркасные. Эти структу-
ры — основа кристаллохимической классификации сили-
катов.
При островной структуре кремиекислород-
яые тетраэдры располагаются изолированно. Их соеди-
нение друг с другом происходит через положительно за-
ряженные ионы других металлов (Fe®4, Fe14, Mg24 и др.)
и свободные отрицательные валентности самих тетраэд-
ров. Пример силиката с такой структурой — оливин
(Mg, Fe)2SiO4.
Другой тип соединения тетраэдра — их объединение
через общий кислород. При этом, если эти объединения
состоят из двух тетраэдров, то возникает островная
структура, состоящая из изолированных кольцевых групп
(SisOt)6-. Примером могут служить эпидот и мелилит.
Если же соединения состоят из трех или шести тетраэд-
ров, замкнутых в кольца, то возникают уже структуры в
виде кольцевых групп (Si3O9)6~H (Si{Ol8)12“, соединенных
Друг с другом положительно заряженными ионами дру-
гих металлов. Пример минерала с кольцевой структу-
рой--берилл ВеэА1г(5!вО1В), отдельные кольца которого
соединены через бериллий и алюминий.
Все рассмотренные выше объединения (структуры)
79
состоят из конечного числа тетраэдров (один, два
ит. д.).
Другая группа цепных структур представляет со-
бой бесконечное сочетание тетраэдров Простейший гни
о- с>
Рис. 40. Типы С.руюур. Л — островная; Б — шпочечвач
в —ленточная. Г—лист кремнекнслороднЫ» тетраэдр
Д — «аркасная
такого объединения — цепочка кремнекислородных тет-
раэдров с простыми звеньями (SijO»)*-. Тетраэдры свя-
заны одной вершиной с другой в виде бесконечного ряда.
Соединение цепочек друг с другом осуществляется также
00
через положительные ионы других металлов Такую цеп-
ную структура имеют пироксены, например авт нт
Ca(Mg. I e Al ihSi, AlJjOeJ
Дальнейшее усложнение структур, происходит путем
соединения одной цепочки с другой. Такие сдвоенные це-
почки, также соединенные через общие кислороды тетра-
эдров, образуют бесконечные ленточные, или пояс-
ные, структуры со звеном /SiiOn)*". Такую струк-
туру имеют минералы а тфыболы, например, роюван об-
манка. —
Соединение тетраэдров, расположенных в одной плос
кости через три общих кислорода, приводит к образова
нию бесконечного слоя, или листа Такая листовая
структура в своей основе имеет звено (8цОм|^ и харак-
терна для разнообразных пластинчатых минера-
лов, н том числе талька MgJSuOiphOHh, Каолнннтз
AI^Si О|Р1(< »Н)8, слюд я т д.
Наиболее сложный тип структур н силикатах — бес-
конечные трехмерные решетки, или к 3 р к а-
ctZ Этот непрерывный каркас состоит из связаннЯх
* мбжду собой тетраэдров через кислороды всех своих
четырех вершин (см. рнс 40). Здесь нет свободных ва-
лентностей н присоединение других нонов невозможно
Некоторая часть ионое кремния может быть замещ. нд
нонами алюминия, и тогда равновесие в стру ктуре дости-
гается связью с другим* металлическими катионами.
Основное чено каркасных структур—J (Si,
Примером служат пилезые шпаты, nflnj^tftp альЬит
NalAlSijOJ.
Чннсралы класса силикатов по внутреннему строению
разделяются на следующие группы:
— каркасные силикаты
пироксены — цепные силикаты
имфнбилы — ленточные силикат ы
слюда
тальк
хлориты
глинистые
— листоватые силикаты
олнвни — о<тровные силикаты
61
Группа полевых шпатов
Эта группа характеризуется каркасной струк-
турой и состоит из двух подгрупп:
а) подгруппы ортоклаза, включающей два минерала:
ортоклаз KIAlSisOsj и микроклин KIAlSiaOal,
б) подгруппы плагиоклазов,-главными минералами
которой являются адъ^цт Na[A!Si^O«], лабрадор.
riCafAlsSiiOj] (100—л) Na[AlSi3Oa], анортит Ca[A!sSi2o3.
Полевые шпаты — наиболее распространенные мине-
ралы, составляющие до 50% всей массы земной коры. На
долю полевых шпатов в магматических породах прихо-
дится около 60% массы, в метаморфических — до 30% и
в осадочных —до 12%.
Подгруппа ортоклаза
Ортоклаз (греч. «ортос»— прямой, «клаза»—
трещина, т. е, плоскости спайности пересекаются под пря-
мым углом). Твердость 6—6,5. Удельный вес 2,56—2,58.
Цвет белый, розовый, мясо-красный. #£=1,526, Ntn~
= 1,524, Np=1,519, #£—#£=0,007. Блеск стеклянный,
спайность -совершенная в двух направлениях, излом
ступенчатый. Сингония моноклинная. Происхождение
магматическое, гидротермальное и возможно метаморфи-
ческое. При выветривании переходит в один нз глинистых
минералов (каолинит и другие). Ортоклаз входит в маг-
матические, а также метаморфические и осадочные поро-
ды. Служит сырьем для стекольной и керамической про-
мышленности (фарфор, фаянс и т. д.). Является важной
составной частью многих естественных строительных ма-
териалов.
Главные месторождения находятся на Урале (Мур-
зннка), в Забайкалье, на Украине (Волынь).
Микроклин (греч. «клино» — наклоняю). Твердость и
удельный вес такие же, как у ортоклаза. Окраска мясо-
красная, иногда желтая, зеленая. #£=1,525, #т« 1,522,
#р=1,518, #£—#р~О,007. В отличие от ортоклаза ха-
рактерно решетчатое двойникование, хорошо различимое
под микроскопом. Спайность совершенная в двух направ-
лениях. Угол между плоскостями спайности отличается
&
от прямого на 3,5—4°. Сингония триклинная. В остальном
микроклин сходен с ортоклазом.
Подгруппа плагиоклазов
Эта подгруппа представляет собой изоморф-
ную смесь альбита и анортита (нАл + тАн). В зависимо-
сти от содержания анортита (от Одо 100%) плагиоклазы
делятся по номерам. Каждый номер соответствует про-
центному содержанию анортитовой молекулы в минерале:
альбит—I —10; олигоклаз—11—30; андезин — 31—50;
лабрадор —51—70; битовнит — 71—90; анортит —91—
100. Кроме того, плагиоклазы делят на кислые (альбит
и олигоклаз), средине (андезин) н основные (лабрадор,
битовнит, анортит).
Альбит (лат. «альбус» — белый). Твердость 6—6,5.
Удельный вес 2,62—2,65. Цвет белый, желтоватый, серый,
красноватый. #£=1,536, Nm =1,520, #£ = 1,525, Ng —
#£=0,011. Блеск стеклянный, спайность совершенная в
двух направлениях, излом раковистый. Кристаллы мелкие.
Сингония триклинная. Происхождение магматическое и
пегматитовое. В процессе выветривания переходит в гли-
нистые минералы с образованием в кислой среде каоли-
нита, а в щелочной—монтмориллонита. Альбит входит
в состав магматических и метаморфических пород, реже
встречается в осадочных образованиях. Этот минерал
применяется в стекольной н керамической промышленно-
сти н является важнейшей составной частью многих
естественных строительных материалов. Широко рас-
пространен на территории СССР, но крупные кристаллы
альбита встречаются только на Урале я в Забайкалье.
Анортит (греч. «анортос» — косой). Твердость 6—6,5.
Удельный вес 2,73—2,78. Цвет белый, красноватый. #£ =
. =1,589, Nm —1,583, Np= 1,576, Ng—#р= =0,013. В чис-
том виде анортит встречается редко: по своему внешнему
облику сходен с альбитом н отличается только в шлифах
под микроскопом. Анортит характерен для основных
глубинных магматических пород (габбро и базальтов).
Лабрадор (по нахождению на п-ве Лабрадор), Изо-
морфная смесь альбита (50—30%) н анортита (50—
70%). Твердость 6. Удельный вес 2,70—2,72. Цвет серый
и темно-серый с ярким синим отблеском по плоскостям
83
спайности (ирйзация). Блеск стеклянный, спайность со*
вершенная, излом неровный. Сингония триклинная. Про-
исхождение магматическое, В процессе выветривания
переходит в глинистые минералы. Входит в состав основ-
ных магматических пород и амфиболитов. Ценный поде-
лочный и облицовочный строительный материал, Круп-
нейшее месторождение находится на Украине- (Волынь).
Группа фельдшпатидов (каркасовая
структура)
Фельдшпатнды по химическому составу
похожи на полевые шпаты, но беднее кремнекислотой.
Нефелин (греч. «нефелэ» — облако) Na[AISiOj. Твер-
дость 5,5—6,0. Удельный вес 2,55—2,65. Окраска серова-
а 6 в
Рнс. 41. Кристаллы нефели-
на (А), авгита (5) и роговой
обманки (й>
то-белая, серая с раз-
личными оттенками. Ng=
= 1,536—1,549, Np~ 1,532
— 1,544, Ng—A'p = 0,003—
0,005. Блеск стеклянный
до жирного, спайность от-
сутствует. Сингония гек-
сагональная. Происхож-
дение магматическое. В
условиях поверхности зе-
мли легко изменяется.
Разлагается в слабых
кислотах. Форма кристал-
лов показана на рис. 41. Является породообразующим
минералом ряда щелочных магматических пород, где за-
меняет полевые шпаты. Применяется в химической про-
мышленности для получения окиси алюминия, соды, си-
ликагеля, ультрамарина и т. д. Используется в стекло-
варении и в керамической промышленности. Крупнейшее
месторождение на Кольском полуострове,
Группа пироксенов (цепные структуры)
Пироксены — важная группа породообразую-
щих минералов многих магматических пород. По
кристаллографическим признакам они подразделяются
на ромбические и моноклинные пироксены.
84
Авгит (грея, «авгэ» — блеск), Химический состав:
(Са, Na) (Mg, Fe, Al)[(Si, А1)гОв]. Твердость 5—6. Удель-
ный вес 3,3—3,6. Цвет черный, зеленовато- и буровато-
черный, реже темно-зеленый. Ng = 1,711, Nm = 1,687, Л?р =
= 1,682, Ng — Np=0,029t угол погасания до 45°. Блеск
стеклянный, спайность ясная, излом неровный. Сингония
моноклинная. Кристаллы короткопризматические, вось-
миугольные (см. рнс. 41). Происхождение магматическое.
Продуктами выветривания авгита чаще всего являются
вторичная роговая обманка, хлорит, каолинит, лимонит.
Авгит — главнейшая составная часть магматических по-
род (габбро, пнроксениты и др.), которые используются
в качестве строительного материала. Присутствие авгнта
делает породу хрупкой и трудно поддающейся поли-
ровке.
Главные месторождения сосредоточены на Урале и
Кавказе.
Энстатит (греч. «энстатес» — противный, из-за туго-
плавкости) Mg(SisOe). Твердости 5,5. Удельный вес
3,1—3,3. Цвет—белый, серый, желтый, бурый. jV£= 1,665,
Nm = 1,659, Лр= 1,656, Ng~Np = 0,009. Блеск стеклян-
ный, спайность ясная. Сингония ромбическая. Происхож-
денне магматическое. При вторичном изменении перехо-
дит в роговую обманку или антигорит (листоватую раз-
ность серпентина). Встречается в магматических поро-
дах н кристаллических сланцах. За последнее время эн-
статит нашел применение в фарфоровой промышлен-
ности.
Месторождения: Северный Кавказ, Сибирь, Урал.
Группа амфиболов (ленточные структуры)
Это широко распространенная группа породо-
образующих минералов. Подобно пироксенам, амфиболы
‘Мелятся на ромбические и моноклинные. Кристаллы
обычно удлиненные, призматические, часто игольчатые.
; Роговая обманка (Са, Mg) 2, (Mg, Fe5+, Al, Fe’+ls
((Si, AIJ^OuhfOHJi. Химический состав сложен н доволь-
но непостоянен. Твердость 5,5—5,6. Удельный вес 3,1—3,2.
Цвет от зеленого до черного. JVg=l,65, Wm=l,69, Np =
-=1,63—1,66, Ng—Np=>0,019—0,020. Угол погасания до
25°. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности шелко-
вистый, спайность совершенная, излом занозистый. Снн-
85
гонки моноклинная (см рис 41). Происхождение магма-
тическое и метаморфическое. В процессе выветривания
этот минерал довольно устойчив.
Роговая обманка — существенная составная часть
магматических и метаморфических пород. Практического
применения не имеет. В составе горних пород исполь-
зуется в качестве строительного материала Присутствие
роговой обманки придает естественным строительным
материалам вязкость при обработке.
Месторождение Урал (г Соколин и
Актинолит (греч «актис» — луч. «литое» — камень»
Cas(Mg, Fe“’) JS^Onb (ОНI*. Твердость 5 б Удельный
вес 3.1—3.2. Цвет от светло-зеленого до темно-зеленого.
Черта белая. Vm—1,61 — 1.Ы A'g Vp-0.024 0.027
Спайность совершенная Форма игольчатая Встречается
в кристаллических сланцах, мрамэрах, серпентинитах
По ряду признаков подразделяется на ряд разновидно-
стей (нефрит, биссолн». амиант. смара1дат). Нефрит —
поделочный камень, амиант (амфг.бсливый асбест) —
огнеупорное и кислотих порное колонии и т. д
Тремолит (по нахождению в долине Тремоля)
CajMg^ShOnlaiOHh. Твердость 5-6. Удельный вес
3,0—3,3 Ивет белый или желтолнтый Vg—1.624. 4'и-
= 1,613, Л'р-1,599, <Vg — A‘p-0.025. Блеск стеклянный.
Спайность совершенная Сннюиин моноклинная. Проис-
хождение магматическое и метаморфические. В процес-
се выветривания разрешается и переходит в новые соеди-
нения (X зорит, карбонаты и др ) Применение имеют
только волокнистые разности (тремолит-асбест). Входит
в состав метаморфических пород
Появление тремолита в составе естественных строи-
тельных материалов повышает их хрупкость.
Хризотил-асбест MgiSicOuKOHle-НаО (греч- «кри-
зис» — золото, «тилос» — волокно, асбестом называют тон-
коволокнистые разновидности мннерьлов) Представляет
со&гй тонковолокнистый амфибол 1вердость2 3. Удель-
ный вес 2,36—2.5. Расщепляется до волокон толщиной в
0,0001 мм. Окраска зеленонаго желтая. белая, бурая, в
распущенном виде — снежно-бетая ,Vg= 1,555, Np
— 1 з42, Ag Ар—0,013 Блеск шелковистый Происхож
пение асбеста связано с тдротерма зьнымн изменениями
ультраосиовных пород. Встречается в серпентинах н виде
отдельных прожиток (рис. 42) В HCI хризотил-асбест
№
растворяется чем отличается от реже встречающегося
тремолит асбеста Огнестоек, щелочеупорен, плохой
проводник тепла электричества и звука. Употребляется
для изготовления кровельного материала, асбоцементных
Рис 42. 11ро«илк11 хоизотил а. бггга
труб, кяртона. бумаги, для тепло- и электроизолпции,
огнестойких красок для шгукатурки и ряда цебенемепт-
иих строительных материалов.
Месторождения асбеста известии на Урале и в Вос-
точной Сзбирн
Группа слюд (листоватые структуры)
В чту группу входлт р-лд минералов с весьма
совершенной спайностью, которые способны расщеплять-
ся на тончайшие упругие пластинки.'.
Мусковит (лат Vltrum nu«cnvit>rnm — московское
стекло) или кялиенья слюда KAIjOll, I) JAlSi^). |. До
25% атомов Si замещено атомами алюминия Твердость
2.5—3,0. Удельный вес 2.76—3.1. Цвет белый, мелова-
тый, сероватый Vg-1,588 1,615, .Vm-1.582 1,611.
A^p—1,552 1,572 (повышается с увеличением содержа-
ния железа), bg — Ар = 0.036— 0,010 Блеск стеклянный,
спайность весьма совершенная Кристаллизуется в фор-
ме многоклняных пластинок или чеьауек с шестиу гольны-
ми очертаниями. Встречается о пластинах, площадь ко-
торых достигает 3—4 ж2. Происхождение магматическое,
пегматитовое, гидротермальное и метамофическое. При
выветривании довольно устойчив, конечный продукт раз-
рушения — гидрослюда. Мусковит входит в состав мно-
гих магматических, метаморфических (например, слюди-
стые сланцы) и осадочных пород (слюдистые песчаники),
Помимо породообразующей роли, имеет большое значе-
ние при изготовлении изоляционных материалов в элек-
тротехнике. Появление его G составе строительных есте-
ственных материалов несколько понижает их прочность.
При физическом выветривании (морозные явления)
слюды расслаиваются и снижают механическую проч-
ность пород, ускоряя процесс их разрушения.
Месторождения мусковита известны в Восточной Си-
бири (р. Мама), Карелии.
Биотит (магнезиально-железистая слюда) К (Mg, Fe)3
[AlSi3Oic](OH, F)2. Окраска черная и черно-зеленая.
В тонких листочках прозрачен, Ng = 1,60—1,66, Np =
— 1,56—1,60, Ng—Np =0,040—0,060. В остальных свойст-
вах биотит сходен с мусковитом. Прн выветривании
переходит в минерал вермикулит и далее в хлорит. Про-
исхождение магматическое. Является одной из главных
составных частей многих пород (гнейсы, сланцы, граниты
и другие).
Группа талька (листоватые структуры)
Тальк (арабск. talg — минерал) Mgs[SUOi0)
(ОН)о. Твердость 1. Удельный вес 2,7—2,8. Цвет бледно-
зеленый, белый, светло-желтый, красноватый, Ng=
- 1,575— 1,590, 1.538—1,545, Ng — Np -0,030—0,050.
Встречается в виде плотных листоватых масс. Очень
мягок и жирен на ощупь. Блеск стеклянный с перламут-
ровым отливом, спайность весьма совершенная. Сингония-
моноклинная.
Тальк— продукт метаморфизма магнезиальных сили-
катов, Хорошо сопротивляется выветриванию. Входит в
состав тальковых сланцев.
Основные месторождения талька находятся на Урале
н Кавказе и связаны с массивами кристаллических слан-
цев. Тальк имеет большое практическое применение как
кислото-огнеупорный материал, применяется для изго-
88
«зления электрических изоляторов, используется в нар*
фю.мерни (пудра, мази и др,), в резиновой, бумажкой,
керамической и других отраслях промышленности.
Группа хлоритов (листоватые структуры)
Хлорит (греч. «хлорос»— зеленый), Химиче-
ский состав сложный и непостоянный. В качестве
примера может быть формула Mg4AUSisAl2Oio](OH)i.
Твердость 2—2,5. Удельный вес 2,6—2,85, Окраска от
светло-зеленой до темно-зеленой, Ng — от 1,56 до 1,66,
Ng— А'р=0,002—0,015. Блеск перламутровый, спайность
весьма совершенная, как у слюд, излом неровный. Хло-
рит кристаллизуется а моноклинной сингонии. Имеет
форму листоватых или чешуйчатых неупругнх агрегатов,
а также сплошных масс. Происхождение метаморфиче-
ское.
Хлорит — главная составная часть хлоритовых слан-
цев, нередко встречается в магматических породах, заме-
щая авгит, биотит н роговую обманку.
Месторождения; Урал. В составе горных пород ис-
пользуется как строительный материал.
Группа глинистых минепяллк
"(листоватые структуры)
В эту группу входит большое число минералов,
нз' которых практическое значение имеют каолинит,
гидрослюды н монтмориллонит. Эти минералы — главная
^.составная часть глин и* отличаются весьма высокой дис-
персностью (частицы <1 мк).
£ Каолинит (от названия хребта Као Лин в Китае)
. A<Si40[o](OH)2- Твердость 1—2,5. Удельный вес 2,58—
*2,60, Цвет белый, может быть буроватый, зеленоватый
нлн голубоватый. Nm —1,562—1,565, Ng — Np = 0,006—
>0,007. Образует сплошные землистые матовые массы,
блеск отдельных чешуек и пластинок перламутровый. На
..шцуць жирный. Кристаллизуется в моноклинной сннго-
J4shh. Структура показана на рнс. 43. В электронном мнк-
.роскопе чаще всего видны листочки шестиугольных
.'очертаний. С водой образует пластичное тесто.
89
Каолинит образуется при выветривании различных
алюмосн тикатов i полевые шпаты, слюды и ар.) по сле-
дующей схеме
2К( AlSi ,09) + 2НгО*СО, - Ab (ОН),(Si-Osl + 4SiOB +
-f-K/'O.
Благодаря своей структуре каолинит слабо набухает
и почти ис адсорбирует волу и различные растворимые в
ней ьешеечнз
На поверхности земли каолинит у стопчи в в условиях
кислой среды Входат в состав различных глии Имеет
Рис 43 Структур* яоитморагтоента (Л) u *3<mwiuin ilo
применение в керамической, фарфорово-фаянсовой и бу-
мажной промышленности Используется как водозадер-
ж.нваюшнн материал. Является важнейшим сырьем дли
изготовления огнеупорных изделий
Месторождении- Украина. Кавказ. Урал
Гидрослюда. Под этим названием понимается группа
близких по составу минералов (гидробиотит, иллит, мо-
нотерчит ит д ). по существу, являющихся промежуточ-
ными образованиями между слюдами и глинистыми ми-
нсраламн со слоистой структурой. Гидрослюды образу-
ются в процессе выветривания.
Рассмотрим разновидность гидрослюды — иллит.
Иллит K<t Ah(Oli)J(AI.Si)4Olt)-nHX). Твердость
9(1
I 2 Удельный вес 1.6 Цвет светло-коричневый, зелено-
ватый и редко черный. Образует землистые и матовые
массы Структура подобна монтмориллониту
Иллит обладает средней набухаемостью, что связано с
ограниченной подвижностью структуры, способен к не-
большой адсорбции веществ из растворов. Входит в со-
став глинистых порох Иногда встречается в чипом низе
н добывается как сырье для огнеупоров.
Вермикхлят (ОН)а(Мц, TelifSi, Al. Г»)«Ои• 4Н.-О.
Этим названием обозначают слюдоподобный минерал,
который является продуктом выветривания биотита.
Твердость I —1.5 Удельный нес 2,4—2,7 Цвет бурый
же.ттоввто-бгэый, золотисто-желтый, бронзово-желтый.
Ng - 1.545 -1.585. Np = 1.525— 1.560, Ng - Vp=0.020—
0.030 Сингония моноклинная. Блеск жирный, иногда
матовый Встречается в виде достаточно крупных кри-
сталлов. которые при расслаивании увеличивают перво
начальный объем минерала в 20—ЗО.раз.
Внутренняя структура вермикулита приставлена
трехслойными пакетами магнезиально-железистой слю-
ды, между которыми расположены два мономолекуляр-
ны.х слом воды. Вода начинает удаляться уже при
комнатой температуре. Нагревание ведет к дальнейшему
ее удалению с максимумами выделения при 150, 250 и
700 WC Нагретый вермикулит увеличивается в объ-
еме в 15—20 раз.
Встречается вермикулит в зоне коры выветривания.
Во вспученном виде он применяется кзя тепло- и звуко-
изоляционный материал п строительном деле и других
отраслях промышленности
Монтмориллонит (от нахождения в Монтмлрильоне во
Франции) (Al, Mgh(OH)jSi«Oia]«nlhO. Твердость I—2.
Удельный вес 2 -2.5. Окраска светло-зеленая, белая и в
большой степени зависит от примесей Ng^ 1,516—1.527.
Am = 1."516 1,526 Vp-1.493- -1.503. Л'^ — А'р» 0,023
0.024 Образует довольно плотные землистые м-ссы с ма-
товым блеском Под микроскопом видны чешуйчатые
агрегаты. Внутренняя структура (см рнс. 43) образова-
но сочетанием пакетов-слоев, которые способны раздви-
гаться при поглощении минералом воды или сужаться
при ее удалении в процессе нагревания Особенность
монтмориллонита подвижность кристаллической рс
шетки
91
Мзнтморн ионит образуется в процессе внве'.ривания
и входит в состав глинистых порол В рис случаев встре-
чаются самостоятельные месторождения на Кавказе, в
Крыму, в Прикарпатье и в Средней Азии.
Монтмориллонитовые* глины имеют большое практи-
ческое значение Они способны к сильному набуханию за
счет поглощения воды с увеличением в объеме до 20 раз
При ее удалении объем снова резко уменьшается. Погло-
тительная способность монтмориллонита используется
для очистки неЛтег.родуктсв и смягчения жестких вод.
Придаем водос'ойкость бетону Ислозьзуегся в парфю-
мерии. в резиновой и бумажной промышленности.
Группа оливина (островные сгрулуры)
Оливин (лат «олива» — мг* линч} (Мр. Fe)j
[SiOJ. Твердость 6,5 7. Удельный все 3,3—3,4. Окраска
желтовато-зеленая, иногда черная Оптические показате-
ли непостоянны: A'p™ l.bH 1,70. Л'/п = 1,66—1,68, Л'р =
= 164—1,66. Л'/?— Np околи 0,035 Блеск стеклянный,
жирный Спайность средняя Излом раковистый. Синго-
ния ромбическая. Происхождение магматическое, реже
метаморфическое
Одмвин чаще всего встречается в виде зернистых
агрегате в. Малоустойчив и перехотят в серпентин и ли-
монит. Является с»,шественной составной частью основ-
ных и ультраосиовиь:х ма>магических пород (дуниты,
иббро и др I
Хорошо ограненные кристаллы оливина применяются
как драгоценные камни Олнниновые породы идут на из-
iотопление огнеупоров С ними связаны месторождения
асбеста и других нежных полезных ископаемых
Месторождения: Урал. Северный Кавказ. Сибирь
Топаз (от на квакия о. Топазос в Красном море)
AI^SiQ*HF,OHj2- Твердость8 Удезьъыйвес 3,5—3,6 Цвет
винно-желтый, голубоватый, зеленоватый, розовый, крас-
ный. иногда бесцветный Ng = 1.623. .Vp= 1,613, Vm»
= 1,616. Лр— .Vp-=0.0l. Блеск стеклянный Спайность
совершенная. Сингония ромбическая. Встречается средн
магматических пород Применяется как драгоценный
камень. Встречается на Урале. Украине и в других мес-
тах.
92
К таи: II — капбонаты
К этому массу относятся минералы. пред-
стапляющие собой соли угольной кислоты К карбонатам
относится до 80 минералов. Их масса составляет 1.7%
земной коры. Наиболее распространены карбонаты каль-
ция и магния, преимущественно встречайгцнеся в оса-
дочных породах. Клрбонаты имеют большое значение как
естсст енные строительны е материалы и как сырье для
производства ряда искусственных строительных мате-
риалов .. — -
Ниже дается характерней ка некоторых наиболее
важных представителей безводных (кальцит, магнезит,
доломит) и водных (ма.-ахнт) карбонатов
Кальцит (лат «кальцис»— известь) СаСО.. 1 вердо< ть
3. Удельный вес 2.71 Окраска белая, серая, иногда водя
нопрозрачен —1.65*, Л'л — I.4&6. Ng— Np —0,172.
Блеск стеклянный, спайность совершенная в трех направ-
лениях. Сингония тригаиааы-ая. Кальцит легко обнару-
живается при ппмоши ппостой качественной химической
реакции при действии на него 10%-ной НС! возникает
резкий эффект «вскипания» Образуется биогенным,
гидротермальным путем, а также в процессе выветри-
Дания.
Кальцит растворяется в кислотах. В воде его раство-
римость в целом небольшая н зависит от содержания
свободной СО. Отличается большим разнообразием
форм кристаллов (рис 44) Является важной составной
часть» многих осадочных (известняк, известковые туфы)
и метаморфических (м *ямор) иоргд Широко при ме-
няется ' строительстве как сырье для производства из-
вести Примсняен'н также в кгчествс флюса в металлур-
гии. я химическом производстве Зодинопрозрачные раз-
ности кальцита (исландский шпат), отличающиеся
Хорошей двч преломляющем способностью, используются
• оптике
« Кгзьцит распространен Повсеместно Исландский
шпат встречается в Крыме, Якутии, на Северном Кав-
казе
Магнезит (Магнезия — область в Гоеинн) MgCOi-
Твердость 3.5—4.5. Удельный вес 3—3,3. Инет желтый.
\ -*ыа, серый и коричневый A'g —1,700 Np = 1,509. Ng —
0,191 Блеск стеклянный, спайность совершенная.
93
излом раковистый Сингония тригональная. Обрагуется
при выветривании и метаморфическим путем
Магнезит на холоду нс растворяется в НС1 Распро-
странен значительно меньше кальцита.
Образует плотные мраморсиндные или желпакообраз-
иые скопления Входит в состав метаморфических пород
Применяется для изготовления высококачественных огне-
упорных кирпичей, демента Сореля, используемою для
точильных кругов, стойкой штукатурки и т д
Наиболее крупные месторождения магнезита на
Южном Урале и Дальнем Востоке
Доломит (по имени французского минералога Д'
ломье) Са, Mg(COsh Твердость 3,5—4 Удельный вес
Рж 44 Фирмы грнгталлов кальшоа
1,8 2,9 Цвет белый, серый, бмрыи. зеленоватый Xg
•= 1.68!- 1.695. .Vp-l,50d—1.513, Xg — Л’р=0,!80—0,182.
Блеск стеклянный, спайность совершенная в трех направ-
лениях Сингония тригональная Происхождение гнпер-
генное и гидротермальное В зоне выветривания разру-
шается медленно Так же. как и магнезит, не дает
вскипания при действии 10%-цой НС1 (на холоду).
Доломит образует плотные мраморовидные массы.
Дяет сростки кристаллов (рис. 45). Широко применяется
для получения i ндпавлнческай извести, в качестве строи-
тельного камчя и для производства огнеупорных мате-
риален Используется также в металлургии и химической
промышленности Встречается на Урале. в Донбассе и
Поволжье
Малахит (ipc-ч «матя.хэ»— мальва, по сходству цвета
с растением Malva) CuCOi-Cu(Oll)j. Твердость 3,5—4.
Ри. 41 СрОТО* ИР1СТЯ4ЛОВ доломн-а
Удельный вес 3.9—4,1 Окраска ярко-зеленая, him 1.375.
Л’р—1.655, Л’ш Vp=0.220 Образует массы натечной
формы радиально-лу чисто!о
строения, а также землистые
скопления, изредка встре-
чается в виде кристаллов мо-
ноклинной сингонии Блеск
стеклянный до алмазного,
спайность средняя, ихточ
неясный, неровный
Малахит — устойчивый
минерал, широко применя-
ющийся как прекрасный
поделочный материал и для
облицовки (рис. 46». Земли-
стые разнести идут на и эго
товлепис красок.
Рис 4'i Ча ыхкз в разрезе
Класс 1П — окисли
Окислы совместно с пироокнелами объединя-
ют околь 200 минералов, на их долю приходится до 17%
всей массы земной коры К этому классу относится одни
95
из самых распространенных минералов — кварц, а также
окислы железа, алюминия и других металлов.
Кварц SlOj. Твердость 7. Удельный вес 2.653 -2,654.
Окраска весьма различная: бесцветный (горный хру-
сталь), фиолетовый, молочный, черный, желтый, золотне-
Рис. 47 Кристалл горного
xpjt-таля (кв-рца)
тый, бурый, розовый
Н т д №=1,553, №'
= 1.544. Ng — Л р—0,009.
Блеск стеклянный до ма-
тового. спайность весьма
несовершенная, излом ра-
ковистый Сингония три-
гональная.
Кварц образуется маг-
матическим, пневматолн-
товым и гигергенным пу-
Рнс W Агат в рахрезе
тяни. В условиях выветривания весьма устойчив. Входит
в состав очень многих пород (гранит, кварцит, песчани-
ки, пески и т д.>. Встречается самостоятельно в виде
сплошных масс (жилы, включения, желваки, цемент раз-
личных пород) и отдельных, хороню ограненных призма-
тических шестигранных кристаллов (рис 47). Образует
много разновидностей, отличающихся друг от друга по
окраске, строению к зернистости. Главные разновидно-
сти— горный хрусталь (водинопрозрачный), аметист
(фиолетовый), морион (дымчатый), а также халцедон,
кремень, роговик и агат (рис. 48), являющиеся скрыто-
кристаллическими разностями.
96
хрусталя применяют в
художественных изделий и для
Рйс 49 Форма криста 1.1OR корун-
да
Месторождения к вари а повсеместны Кристаллы гор-
ного хрусталя встречаются па Урале, Кавказе (район
Казбека). Украине (Волынь).
Кварц имеет весьма широкое применение. Массивный
кварц применяется в металлургии и производстве огне
упоров (динасовые изделия), чистые разности использу-
ются в стекольной к фарфоровой промышленности Про-
зрачные кр|. тяллы горного
оптике, для ювелирных и
изготовления пьезоэле-
ктрических пластинок.
Агаты используются в
точных приборах Хал-
цедон— ценный поде-
лочный камень
В промышленности
большое применение
нашли модификации
безводного кремнезе-
ма— тридимит и кри-
стобалит O-IH входят в
состав огнеупоров и
используются как про-
дукты для получения
стекла.
Корунд (санскр. kuruwinda— рубнн) Al-Oj. Твер-
дость 9. Удельный вес 3,99—4,10. Цвет синий, красный,
серый, зеленый и т. д. \g« 1,767, Np= 1,759, Ng—Np=
=*0.008. Блеск алмазный до стеклянного, спайность от-
сутствует. Излом неровный до раковистого. Кристалли-
зуется в тригональной сингонии.
Корунд образуется в результате магматического ме-
таморфического и пегматитового процессов Этот мине-
рал в условиях выветривания очень устойчив. Встреча-
ется в россы. гях. Входит в состав кварцитов, пегматито-
вых жил, кристаллических сланцев и других пород. Для
корунда характерна его внешняя форма (рнс 49).
Разновидности: красный — рубин, синий — сапфир,
темный — наждьк, бесцветный — лейкосапфнр.
Крупнейшие месторождения в СССР известны на Ура-
ле н в Казахстане. Запасы корунда ограничены
Корунд широко применяется в народном хозяйстве.
Чистые и прозрачные кристаллы (красный рубин, синий
34Я1
97
сапфир) используются в ювелирном деле. Обычные не-
прозрачные формы служат ценными абразивными мате-
риалами (точильные круги, наждаки и пр.).
Гематит (греч. «гематикос»—кровь) FejOj. Твердость
5—6,5. Удельный вес 5—5,3. Цвет вишнево-красный, се-
рый, черный. Nm =2,988, JVm—JVp=0,229. Блеск метал-
лический, иногдд матовый. Спайность отсутствует. Про-
исхождение различное. Используется как руда на же-
лезо.
Класс IV — гидроокислы
Минералы этого класса широко распростране-
ны в природе, особенно в поверхностной части земной
коры.
Опал SiOi-nH2O. Содержание воды от 3 до 9%.
Твердость 5,5—6,5. Удельный вес 1,9—2,5. Окраска раз-
лична: красная, желтая, зеленая, голубая и т. д. Минерал
аморфный. Блеск восковой или перламутровый, излом
раковистый. Образуется путем выпадения из водных
растворов, Нередко выделяется из гидротермальных ис-
точников и гейзеров. Большие массы опала образуются
в морских водоемах вследствие коагуляции солей крем-
незема, приносимых речными водами, а .также путем из-
влечения кремнезема водорослями и другими организ-
мами.
В природных условиях он образует аморфные натеки,
слоистые и пористые агрегаты. Опал — распространен-
ный породообразующий минерал осадочных образова-
ний, входит в состав трепела, опоки и других пород. На
территории СССР этот минерал встречается на Урале,
Алтае, Забайкалье, Кавказе, Казахстане и в других
местах.
Богатые опалом осадочные породы применяют в це-
ментной промышленности как гидравлические добавки,
звуко- и теплоизоляционные материалы и наполнители.
Тонкозернистые опаловые образования используют как
шлифовальные я полировочные порошки, а также идут
для наполнения фильтров, изготовления легкого кирпи-
ча и т. д.
Бурый железняк (лимонит) 2FesOj-nH2O. В настоя-
щее время под бурым железняком понимается минераль-
ный, агрегат, состоящий из ряда гидроокнслов железа.
96
Такой сложный и переменный состав минерала обуслов-
ливает большие колебания в его физических свойствах.
Твердость 4—5,5 (рыхлые разности —до 1,0). Удельный
вес 3,6—4,0. Цвет бурый, желтый, почти черный. Черта
светло-бурая, строение скрытокристаллическое. В при-
роде встречается в виде небольших плотных скоплений,
конкреций (шарообразных стяжений), желваков, нате-
ков и т. д.
Бурый железняк широко распространен на поверхнос-
ти земли среди осадочных пород в виде включений и са-
мостоятельных образований промышленного значения
(например, керченское железорудное месторождение).
Образуется экзогенным путем.
Крупнейшие месторождения в СССР на Урале, в
Крыму (Керченское), в районе Липецка и Тулы. Бурый
железняк — одна из главных железных руд. Использу-
ется для производства краски — железной охры.
Класс V — сульфиды
Сульфиды — соли сероводородной кислоты.
Они насчитывают до 200 представителей, но общее ко-
личество их в земной коре незначительно (менее 0,25%).
Несмотря на это, роль сульфидов в народном хозяйстве
. достаточно велика, так как эта группа минералов служит
для получения многих необходимых элементов; меди,
цинка, свинца н т. д. Для них характерен большой удель-
ный вес, металлический блеск, малая твердость. В зоне
выветривания эти минералы легко разрушаются. При-
месь сульфидов к естественным строительным материа-
лам во всех случаях снижает нх качество.
Минералы этой группы непрозрачны в шлифах, по
этому их изучают в аншлифах.
Пирит (греч. «пир» — огонь), или серный колчедан,
железный колчедан, FeS2. Твердость 6—6,5. Удельный вес
4,9—5,2. Окраска латунно-желтая. Черта буровато- или
зеленовато-черная. Блеск металлический. Спайность
весьма несовершенная. Излом неровный, Сингония куби-
ческая, Образование пирита магматическое, осадочное и
наиболее часто гидротермальное. Встречается в раз-
. личных породах в виде незначительных примесей. Форма
- кристаллов показана па рис. 50,
** И
Пирит при выветрив пши бистро разрушается иод
действием кислорода н воды Процесс происходит сле-
дующим образом:
FeSj-f-1 IjO 70» FeSC\ -’ H.SO4
Риг ГО. Кпист ллы пирип
Вследствие этой особенности пирит ьвляется вредной
примесью к строительным Мо ериалач Так, если он вхо-
дит в состав мрамора, то при выветривании на поверх-
ности последнего образуются бурые пятна, которые бы-
стро въмр/иькялютея Это связано с проиессич разложе-
ния пирита и образовани-
ем из него окислов желе-
за и серной кислоты. Пи-
рит — основное сырье для
прсизьодствз серной кис-
лоты.
Месторождения: на
Урале, в Оренбурге*- >й
области и в Лзербайджа i-
с*0й ССР.
Халькопирит (греч.
«Дальние» — меть), или
медный колчедан, CuF ?S2.
Твердость 3.5 4 У тельный вес 4.1- 4,3. Цвет латунно-
желтый, зилотиито-Ж| зтый Блеск металлический. Спай-
ность отсутствует. Сингония тетрагональная Встречает-
ся в рудных жилах. Основная руда на мель.
Галенит (лаг galena—гвинновая руда), или свинцо-
вый блеск. PbS. Твердость 2.5 Удельный вес 74-7,6.
Цвет свинцово-серый, черта серещато-чериая. блеск мс
таллнческнй, спайность совершенная гчнпшня кубичес-
кая Встречается н ни с нриистых птотных масс, часто
в отдельных. хорошо шраненных кристалла < Генине
гидротермальный. При выветривании разлагается. Я- ля-
ется важнейшей рудой на свиней и серебро. Идет на из-
готовление свинцовых препаратов, глазурей, свинцовых
белил и т. л.
Главнсйшд? месторождения — на Урале. Кавказе.
Алтае
Сфалерит (греч «сфалсрос»ибмончмвый), или пнн-
клвгя обманк , ZnS. Твердость 3.5 Удельный чес 3.9—
4.2 Окраска б\рая, желтея до ч< риой в зависимости от
НЮ
примеси железа. Черта белая, светло желтая до темно-
корнчневой. Блеск алмазный, спайность совершенная,
излом неровный. Сингонии кубическая. Сфалерит встре-
чается в отдельных кристаллах или в виде сплошных зер-
нистых масс. При выветривании легко разлагается. Об-
разуется гидротермальным путем.
Месторождения сфалерита известны на Алтае. Кав
казе, в Казахстане. Донбассе. Служит рудой на цинк,
используется на изготовление цинковых белил
и т. д.
Киноварь (греч «кнннабари» — сульфид ртути),
HgS Твердость 2—2,5. Удельный вес 8—8.2. Окраска ма-
линово-красная. черта красная. Блеск алмазный, спай-
ность совершенная, излом ракоенстый, сингония триго-
нальная Встречается в виде примазок, плотных масс и
мелких вкраплении в песчаниках и углистых сланцах.
Образование киновари связано с гидротермами. На по-
верхности земли она устойчива и может скопляться в
россыпях
Месторождения Украина (Ннкитовка). Колет Дат.
Фергана Киноварь—главная руда, из которой получа-
ют ртуть. Кроме того, она идет на изготовление краски.
Класс VI — сульфаты
. Сульфаты — соли серной кислоты. К ним от-
носятся около 260 минералов, общее содержание нх в
земной коре не более 0,1%. В основном эти минералы яв-
ляются сульфатами Na, К. Са. Mg, Ва и других ме-
таллов.
Для минералов этого класса характерен малый удель-
ный вес, небольшая твердость и светлая окраска неко-
торые представители содержат воду в основном это про-
дукты выпадения из водных растворив
Гипс (греч. «гнпсоо — мел) CaSO«-2HsO Твердость
2. Удельный вес 2,31—2,32 Бесцветный и белый, реже
красноватый, желтоватый. Ag —1.В30. Ат —1.528. \р=*
— 1,520, Ng—‘Np = 0.010. Блеск стеклянный, на плоско
стях спайности перламутровый. Спайность весьма совер.
шейная, излом раковистый Сингония моноклинная. Гипс
образует призматические, игольчатые и пластинчатые
кристаллы. Характерны двойники Часто встречаются
101
формы волокнистою строение (рачновитногть селенит)
и tn снежи -белые плотные точчокристалличсскно игре-
гьты (разновидность алебастр).
Гипс довольно быстро растворяется в ви"е (в 40G
истях воды растворяется приблизительно одна часть
гипса). Р 1створнмость зависит от температуры (рис. 51).
При нагревании до 60- -70е С гипс начинает обезвожи-
ваться и прн 150—170” С переходит сначала в полувод-
HI, ю CaSO, • 0,5ИгО, а далее при !
p.ie, Ы- Растворсни* гнпсл ii »<ue
в miiicuncci i ur rcvnepatypu
200° С в безводную
форму CaSO«.
Гипс — минерал
осадочных пород. Од
встречается в виде
породы, а также в
глинах, мергелях, пе-
скач н т. д По свое-
му поонсхождению
основная масса гип-
са связана с пронес
сами выпадения со-
лей из водных рас-
творов (моря и
озера)
Главнейшие ме-
сторождения гипса. Западное Приуралье. Средняя Азия,
Северный Кавказ.
Гипс широко применяется в обожженном виде
(Са5О|-0..г»Н/)|. используется как вяжущее. Помимо
чтого, пи нспольтугтгя для получения ряда строительных
материалов и изделий н является важным сырьем дли
бумажной, химической промышленности. для производ-
ства красок, ьмали. глазури и т л. Его также добавля-
ют к портланлцементному клинкеру для замедления
схватывания.
Иногда примесь гипса в материалах может быть вред-
ной (например, в стекольном песке, гончарной глине
и т д I
Ангидрит (греч. «гндпр» — вода) CaSO« 1вердогп.
3—3.5. Удельный вес 2,8 -3.0 Цвет серый или юлубова-
тыи Afg« 1,614, <V/n™|,576, Ap = 1.571. Ng—Np—0,043.
Бтеск стеклянный, спайность совершенная по трем на-
правлениям, излом неровный Сингония ромбическая.
Ангидрит обычно встречает!« в виде плотных тернистых
1С.‘
P»c- 32. Формы крисп т
ли барита
агрегатов, реже в призматических кристл.ыпх При со-
прикосновении с водой он переходит в гите, увеличива-
ясь при этом п объеме до 30% В порошке растворяется
в серной кислоте Происхождение осадочное. Выпадает
из морских растворов в присутствии NaCl и MgCI прн
25—3^0. Почти всегда находится вместе с гипсом и
образует с ним совместные залежи.
Крупнейшие месторождения ангидрита известны в
Донбассе (Артемов ск), Приуралье и других местах. Прн
ыененне ангидрита такое же, как и гипса. Кроме того,
он используется как доделоч-
ный камень и для получения
серной кислоты
Барит (тяжелый шпаг)
BaSO4. Твердость 3.0—3.5
Удельный вес 4.3—4.7. Бесцвет-
ный либо белый, реже окрпшен
в красный, желтый и другие
цвета Vj/-1.648, Л’р« 1,636,
Ng— Np «0,012 Блеск стек-
лянный, спайность совершен-
ная в одном направлении, из-
лом неровный Сингония ром-
бическая. Встречается п виде
грубозернистых плотных масс млн кристаллов (рнс. 52),
таблитчатых и призматических очертаний
Барит имеет гидротермальное. реже метаморфическое
л гнпергенное происхождение Он химически устойчив,
поэтому, кроме коренных месторождений, встречается
в россыпях
I дивнейшие месторождения: Грузия (Кутайся). 1урк-
меиня, Южный Урал. Алтай и др
Используется в химической промышленности для по
лучении препаратов барии, о лакокрасочной и полы р а
фической промышленности, как утяжелитель растворов
прн бурении, как составная часть штукатурки реитгенон-
скжх кабинетов, для приготовления литопоновых белил,
в резиновом и бумажном производстве, пиротехнике, ме-
дицине. в сельском хозяйстве н т д.
Мирабилит (глауберовая соль) NasSO« - IOHjO Твер
Дость 1,5—2. Удельный вес 1.5. Цвет белый, иногда с
Рмлнчиымн оттенками А>1,398, tfp-1,394, Ng—Np~
“0,04 Бл.. к стеклянный, спайность совершенная, сня-
та
гон и я моноклинная. Даст ме жпаернистые игольчатые
кристаллы, рассыпающиеся н сплошные массы землис-
того облика. Имеет горько-кислый вкус, ‘^браз^стся
осаждением на дне и по берегам мелких морских зали-
вов при сильном испарении воды и при температуре ни-
же 33° С. В сух jm воздухе мирабилит постепенно теряет
воду и превращается в безводную соль. С соляной кис-
лотой не вскипает.
Крупнейшие мссторож ксния .чадив Кара-Богаз Гол
и озера Кулундинскон степи. Используется в химичес-
кой, стекольной промыт точности, в медицине и при из-
готовлении крьсок
Класс VII — галон дм
Сюда относятся соли соляной, фтористоводо-
родной, бромистон(шо|юлиой, нодистоподчродилй И дру
гнх кислот
Галоидные соединения иктючают около 100 минера-
лов, из которых наибольшее распространение имеют со-
единения хлора и фтора, а из металлов — калий, натрий,
магний и кальцин. По окраске эти минералы светлые,
чзстс прозрачные. Многие из них растворяются в воде.
Происхождение различно: Mai магическое, гидротермаль-
ное. пневмаюлнтовое, осадочное.
Галит (греч. «глльс»—соль), или поваренная саль,
NaCl. Твердость 2.5. Удельный вес 2.1—2,2 Цвет белый
до прозрачного, от примесей окраска может быть серой,
розовой, синей н т. Д Минерал изотропен. N=* 1.544 Блеск
стеклянный, спайность совершенная, излом неровный.
Сингония кубическая.
Обычно галит залегает пластами грели осадочных по-
род. Очень хрупок, имеет солении вкус, легко растворя-
етгч в воле Скопления галита образуются главным обра-
зом при осуждении растворов в замкнутых бассейнах
(морен и озер).
Крупнейшие месторождения расположены в Донбас-
се. Соликамске, Прикаспийской низменности
Галкт используется в пищевой и химической промыш-
ленности, для отбеливанья тканей, в электротехнике, ме-
таллургии, кожевенной промышленности и других от-
раслях народною хозяйства.
104
Сильвин (по имени химика Сильвия де-ля-Баш) KCI.
Твердость 2. Удельный вес 1.97—1,99. Белый или бес-
цветный, часто пестро окрашен за счет примесей. Опти-
чески изотропен, Л'= 1,490 (меньше, чем у галита). Блеск
стеклянный, спайность совершенная, излом неровный
Сингония кубическая. Образует зернистые плотные
массы.
Сильвин легко растворяется п воде, имеет горькоси-
деиый вкус. Подобно галиту,
образуется как химический
осадок в морских и озерных
водоемах. В СССР имеются
месторождения сильвина з
Соликамске (Урал), в При-
карпатье и других рай-
онах. в
Сильвин используется в
химической промышленно-
сти, стекольном и лакокра-
сочном производстве, в мы-
ловарении и медицине
Флюорит (плавиковый
шпат) CaF>. Твердость 4-
Удельный вес 3,0—3,2. Цвет
фиолетовый, зеленый, белый,
бывают и другие окраски. Изотропный, 1.434 Блеск
стеклянный, спайность совершенная, излом неровный.
Сингонгия кубическая (рис. 53).
Флюорит при нагревании разлагается серной кисло-
той. Образование гидротермальное, пегматитовое и пнев-
матолитовое
Крупнейшие месторождении — в Забайкалье, в Узбс-
кнегам и Таджикистане. Флюорит применяется главным
образом в металлургии, химической промышленности, в
оптике, в керамической промышленности дли получения
эмалей к цветных стекол.
Рис 33. Кристаллы флюо-
рита
Класс VIII — фосфаты
В этот класс входят минералы— соли фосфор-
кых кислот. Фосфаты и некоторые родственные им сое-
динения представлены довольно большим числом мине-
105
pa.ion (бс <-e 300) i составляют ди 1% массы земной
коры Большинство минералов редкие
Апатит (греч. «апато*— обманываю) Ca»(F, Ci)
(РО«)> Известен больший ряд ниатитовь-.х минералов,
различающихся по химическому составу. Ti .рдость 5,0
Удельный вес 3,1—ЭЛ. Цвет зеленый, бурый, желтый,
фиолетовый. бееннетный Оптические константы для раз-
новнлноетей апатит? различны. так. фторлпатит i мест
Vg-» 1,633» Vp =1,629, Vg—Лр «0.004. i х..орапятта
Vg» 1,667, iVp-l.fril, \'g Л’р-0,003. Блеск стеклянный,
спайность несовершенная, иххом рчковштыи сингония
гексагональная.
Апатит— широко рнспрсктряненны1’ минера i, встре-
чается в большинстве типов горных порох Происхожде-
ние магматичгское. гипергч и ног, мпамс-рфическоеи пней
матолитнческое.
В СССР крупнейшие месторождение апатитов име-
ются па Кольском пслуострозе. Урате н Забайкалье
Среди осадоч“ых обрах< вааий часто встречаются
ф< сфорнты. представляющие собой смесь апатита с при-
месью кгг цггта, ninca и других минералов; фосфориты
пстре ве ется ви_е землистых и натечных масс. Честс
рождения их нзееегьы в Поволжье, на Украине и во
многих других районах страны
Апатит служит сырьем для получения фосфорноьвс
лых ; добреняй* ‘|чхфора, используется в спичечной, ке-
рамической промышленности и хрутих отраслях произ-
водства
Kj асе IX — вольфраматы
Минералы этого класса — сырье для производ-
ства вольфрама Многие сплавы вольфрама (наприм=р,
победит) обл । да ют очень высокой теертостыс (до 9.51.
Наиболее распрсетраненчыс вольфраматы — to ih иоль-
фрамовой кислот Они имеют твердость около 4 5 и
ducokhh удельный вес (6.5—7,5) Происхождение пне
вмяголлтояое н гидротермально?
Типичны) представитель—минерал вольфрамит
(Fe, MnjWO4. Цвет темный или коричнево серый Спай-
ность совершенная
ов
Класс X — гампродныс «яементы
В настоящее время в земной кере в свободно»*
< остояннн найдено около 50 химических з.им гитов
(включая природные газы- О, N. Н, Не и др ) Они со-
ставляют менее 0.1% массы земной коры.
Способы образования этих минерзлов различны. Од-
на грj ппа минералов (алмаз, золото и др ) является
первичной, т. е. их возникновение связано с магмой и ее
продуктами. Вторая группа минералов — ыорч шые об-
разования, возникшие за счет распада более сложных со-
единений, образовавшихся koi ia-то в ivapax земля
В целом к этому
классу откосятся мс- И4
таллы (платина, зодо- / “X XTN
то, серебра, медь) и не- у
тифоиды (алмаз, гра- х?\ / \>/ J/
фит, сера) NZ
Алмаз (греч. «адо , .
мае» — первоначальное Ряс. м Кристаллы ал*м •
название ста..л, позд-
нее алмаза) С. Твердость 10. Удельный вес 3.5. Окраска
различная: бесцветная, голубая, синяя, бурая, черная.
Изотропен. А—2.40—2.46. Сингония кубическая Блеск
алмазный, спай юсть средняя. Происхождение алмаза
магма гичеек те. В этом случае он залегает в виде отдель-
ных криста тлив в ультраосиовпых породах. Разрушение
этих пород ведет к образованию россыпных месторож те-
ний алмаза.
Типичная форма кристаллов алмаза показана на
рис. 54. Имеет следующие разновидность: бриллиант
искусственно ограненный алмаз, борт—шаровидный и
карбонадо-черный алмаз
А,.маз отличается высокий твердостью и устои hi
воегью Месторождения алмазом известны в Якутии, ра-
нее ид добывали ня Урале
Алмазы имеют большое значение для промышленное
тн — металлообрабатывающей и кам,1еиЬриСать.ва1ошей.
Они применяются при бурения скважин в особо твердых
породах, для ре«ки стекла и т д 4i стыв разновидности
используют г ювелирном деле
Графит Бреч. сграфоь — r.inuy I С. Содержание раз-
личных примесей дохотит jo 13% Твердость 1,0. Удель-
ЮТ
ный вес 2,1—2.2 Цвет черный до ста льного серого. Блеск
матовый Спсйнэсть совершенная в одном направлении.
И том неровным. Сингония гексагональная. Графит мя-
гок. жирен на сшупь, пачкап руки. Генезис магмати-
ческий. гипергенный и метаморфический. Месторождения
графита довольно редки: в Бчгятской АССР, в Красно
ярском крае, на Украине и других районах.
Лучшие сорта графита иду г на производство каран-
дашей и красок |4% добываемого графита) Но большая
часть используется для и и отовлеиия пла .ильных тиг-
лей (крупночешуйчатый графьт), злектродив. сухих эле-
ментов. в лакокрасочной промышitпностк, как смазоч-
ное вешестьо.
В последнее вр» чч в л ромы тленности начали приме-
нять искусственный графит, получаемый из антреинта.
Сера S. Твердость 1—2 Удельный вес 2. Ивет жел-
тый, Прозрачна в тонких пластиках, в кристаллах про-
свечивает. Блеск жнрны.| Спайность несовершенная, из-
лом раковистый до неровного. Хрупкая Способна гореть.
Имеет низкую температуру плавления (112°С). Синго-
ния ромбическая Самородная сера имеет пневматоли-
товый или гипергенный генезис, реже образуется биохи-
мическим путем.
Крупнейшие месторождения серы находятся в рай-
онах Средней Азин и Поволжья
Сера применяется в бумажной, лакокрасочной, рези-
новой. химической, электротехнической промышленности,
Используется в медицине н сельском хозяйстве.
ИСКУССТВЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ
скЗшге представления
Искусственное получение минералов представ-
ляет известный интерес. С одной стороны, это позволяет
исследовать процессы мннеоалообразивання, с другой —
дает возможность получать нужные для практики мине-
ральные вешесгва, что широко используется в технологии
строительных материалов.
Искусственным путем (методик синтеза) можно полу-
чить .минералы, которые встречаются в природных усло-
виях (алмаз.корунд,ьварцид| ), и минералы которые з
10в
природных условиях самостоятельно не встречаются
(алит, белит и др), a uxowi в состав различных техни-
ческих продуктов, г кнх. как цементы, синеуноры и т п.
Искусственно полученные естественные минералы пу-
тем синтеза из исходных ьеше^тв выгодно отличаются от
своих аналогов, образованных в природных условиях, так
как в них отсутствуют химические и механические приме-
си. В настоящее время в промышленных целях получен
ряд минералов, которые редко встречаются и природе, но
обладают пенными свойствами (флюорит, кэрун г и др.)
В 1901 г. в СССР синтезированы искусственные алмазы,
прочность которых оказалась на 40% выше естественных.
В табл. 4 приведены некоторые минералы, полученные
нскусственно.
Таблица 4
Некоторые естесткеккыс нигер ыы. полученные искусственно
Минера ы ♦и*чиа Чммервлы ФОрМТлЛ
Сфглернт Корунд Галенит Барит . . . Магнетит Оливки Полевые шпаты Самораиая мель . . . Карбонаты Алмат ZnS а: о, PhS в.» so, FeFe.O, • (Fe xigj-fSiO,) Си С Саморе ma а сера .... Ангидрит . . Энстатит . . . .Малахит . . . Шпинель . . К в.'pit .... Галит .... Асбест . . Слюды .... Пирофиллит . S CiiSOj Мс (S-Д.» Ci COj Ca(OH). Al? AigO| S Од N<Cl
Методы синтеза естественных минералов можно раз-
делит» на две iруппы: 1| синтез, проводимый в условиях
нормального давления и 2) синтез, осуществляемый при
повышенных давлениях
В настоящее время получение искусственных минера-
лов сгодится к следующим процессам . 1) кристаллиза-
ция расплава; 2) реакции, в которых участвуют газоьие
компоненты, 3) получение иннералоь в присутствии вод-
ных растворов н 4) получение минералов путем реакции
з твердой среде'
Методы синтеза минералов требуют специальной
аппаратуры, длительны по времени и весьма трудоемки.
1 целом задача сии гета минералов еще далеко не решен п
104
1 f .1 H I. "
1кь>с>'1»гиные минералы leuiniej ки> цроткктна
и имгоиопрпчиые Kpuira.i1M
Групп* Мммсг«вн Хам ч. *> Кочл»««
СИЛИКАТЫ kl 1Ы1ЧЯ Алит Г* hit D МЛ, 1Г41.1Т Псевдо к <"i« P.I |К II ЦТ •K^O-SiOb Т, О S O. •-Lal»SrO,‘ t4 jO $16. 3 2SM1.
Алпми! юы «а. мин. Т ххл|льцмаи4 »’»> мнчат Пч! । ка 1ыи.саь.; грех а.тюми .11 0 шока цц >евый алт- ми .ат О нюхан пне "«Л лвуха 'ЮМ1Ч.8Т ЗСаО Al,O4 '•СаО-ОД • i jiO-AljQ,, QO 2AI.jO4
АчТюмосилниг кал!» имя 1 exai'T 2C*O MjCj-SfOs
\w ыекяаикат Mvan't •ЗА1Л, 5-0;
(2нДМ*итГЫ !..> 1Ы1НН И магн*« Оъсридпцт Момтягег нт 2CaO- HgO-2SiO, C»OMgO-2SiOs
Аяюыофер'.лт калм1и« Ыехнт Ot .jCi-F»/), до вСаО-3 А)/>
Ферзь ги кипы < 01 то ил irnufl фепр.п Даухка .г.1- л' ф-. • CaOFtaO •A '.O f e O,
ПО
/ZpcJo. желне паб « 5
Г||унп1 Manrpnni Хммчг.»»
Окислы И ГИЛрООСТС лы И1Мгтъ (гнпбопыя пкнсь ка ъииа) По ITUHXPT <пчр*т пк »си калацмя) С»О С. (ОН),
ilrpikiai (тип «;•! НИЯ) t prune 1«м Трндимкг Кучи tofixmi MgO S<’5 S SO8
Гипс к грозгкты его in Гапе а по ivn фкг f> noivrii рл» Aril Прит OSO, 2HjO G SO4 0.5-1/ > C»SC. O.SH О CaSQ.|
П речи roexi не* и я млышя 1 XihjraMiir Пг-р »о<"к .г CaS QpO-T O,
вжоко1ц очные кря rta 1.1 w К.рЬ ии о.-кфряча К iZiitar. Kci-.iOieu. Нитрм 1 нчпб 1Я К?|Л’Х Сора К-рбкх кремния WC n VTgC Vn,C и MuG Ж S- stc
Однако в Hat гпяше/ время многим пешим советским
исследователям (К. Д Хрущев, Д П Гри'орьеп, В В Ла-
льн и др.) удалось получать целый ряд ценных минера-
лов, причем некоторые из них перестали быть достоянием
лабораторий и освоены промышленностью.
Ниже дапт краткое описание нгкусстпепных мине-
ралов, которые встречаются в технических продуктах
(цементы огнеупоры и т. д.), н некоторых высокопрочных
кристаллов. Многие из этих минералов входит в состав
различные технических прэдуктов. В связи с этим их опн
саине дается по группам минералов, выделенных по хи-
мическому составу (табт 5)
11)
Искусстьеиные минералы (ехнических
продуктов_________________________
Силикаты кальции
гексагональных таоличек или
ны.х) с неясно выраженной
Pin- Криста злы «ытл в клинкере
(?10У >
Алит (трсхкальцш выА силик т1 ЗСаО • SiO;
представляет собс-й бесцветные мелкие кристаллы в виде
призм (иногда игловнд
спайностью по одному
направлению (рис. 55)
Сингония тригональ-
ная. Кристаллы неред-
ко обнаруживают зо-
нальную структуру .осо-
бенно хорошо видную
при изучении препара-
тов в отряженном све-
те Погасание прямое
или под небольшим
углом. Однослойный,
пока.затсти преломле-
ния V# -г! ,7?2. \ р=
= 1,718. л ионное луче-
преломление налое:
Ng - ~ .Vp==*G,004 Опти-
ческий знак кристалла
отрицательный.
Твердость алита по
шкале Мооса колеблется между 5 н 6, удельный вес 3,2.
Является главным минералом портлапдпементниго клин-
кера, входит также в доломитовые огнеупоры. Легко мо-
жет гидратироваться и разлагаться соляной кислотой,
способен твердеть под кодой.
Белит (лвухкальциевыЯ силик т) 2СаО SiOj в трех
видах: а-, р- и у-формы. причем по оптическим данным
аир между собою весьма * ходны. а переход в у-форму
сопровождается резким изменением свойств а и p-фор-
мы образуют правильные округлые зерна, часто призма
’ического облика, со спайностью по призыв (рис. 56)
Л тя безитя во многих случаях характерна сложная
двойникзвая структура н темиоокрлшснные включегия,
имеющие правильную ориентировку. В шлифах сн фор-
112
ми имеют жслтопа!ую окраску. За счет растворенных
FcjOi и CrjOj зерна приобретают коричневый и ж зеле-
ный цвет.
p-форма белчга под микроскопом наблюдается в виде
трех разновидностей: 1) зерен с двумя или гремя систе-
мами взаимнопересекаюн;пхся штрихов, к1жд>я нз кото-
рых состоит нз параллельных линий, 2) форм с одной си-
стемой двойниковых пластинок; 3) несдвойникованных
зерен.
Показатели пре-
ломления а- и р-
форм: Ag = 1.735,
1,717, Ng —
,Vp = 0,018. оптиче-
ский знак поло'кн-
телоный Удельный
вес 2.974.
у-2( aO-SiOj
(фепнт) имеет при-
зматический облик
со спайностью по
призме, погасание
прямое; показатели
преломление Лг£ —
»1,654. -Vp-1,512.
Ng— Л'р=0,012. Это Риг 56. Кристаллы белит« . клинке
низкотемпературная ₽е
форма, возникаю-
Ш1 я нз ₽-<Ьормы при 675° С. имеет птотность примерно
на 10% меньше плотности а- и р-белита, поэтому такое
превращение сопровождается разрушением вещества до
состояния топкой пыли. Появление фетнта в вяжущих по-
родах и огнеупорах нежелательно, так как по способности
к гидратации и твердению эта ‘{юрма не активна и в ряде
случаев (доломитовые огнеупоры) приводит к разруше-
нию. Вода на у-форму не действует, она легко разлагает-
ся кислотами.
Белит в значительных количествах присутствует в
портланлцементном к линкере, в шлаках, доломитовых и
магнезиально-доломитовых огнеупорах Портландцемент
с высоким содержанием белнта отличается замедленным
твердением, но зяго стоек к разрушающему Действию аг-
рессивных вод.
ИЗ
Волластонит 0-CaO-SiQj и нсевдоволластонн! u-
CaO-SiOj— о днокальциевые силикаты Волластонит -
природным минерал, образуется также при расстекло-
панни некоторых технических, стекол Форма кристал-
лов игольчатая, брусковидная и волокнистая со спайно-
cibio. параллельной удлинению Система моноклинная.
Vgw 1,631, Ар—1.616, Ng — Л>«=0,015. Оптический знак
отрицательный. Погасание параллельно удлинению.
Рис 57 Псеаловелластпнит • сгехлг (74X1
Удельный вес 2,915. В воде нс разлагается. в кислотах
легко растворяется
Псевдоволластонит имеет форму округлых зерен или
шестиугольных бесцветных табличек с ясно различимой
спайностью и иногда с полисинтетическими гнойниками
(рис 57). Удельный псе 2.912. Vg—1.654. Np 1,610-
Ng— Np = 0.044. оптический знак положительный. Цвета
интерференции яркие (красные, зеленые, желтые тоня).
Оба минерала характерны дтя шлаке п
Ранкнннт 3CaO-2Si()j (трехкальцневнй пненлнкат)
встречается в основных и кислых доменных шлаках в ви-
де округлых неправильных по очертаниям зерен, ио вили
мому. ромбической р) сингонии В отдельных случаях
ранкиннт дает крупные порфировые вы телепня. Показа-
тели преломлении Vg—1.659. Np-1,6-41. двупрсломлс
пне слабое Vg Np = 000‘*. on пчегкнй тнак п<гюаи-
тельный.
Алюминаты кальция
В ну труппу входят несколько минералов:
трелкальцнепый алюминат, лятикальинспый трехалюмн
мат. монон.нимннат кальция и одно<алы.иеный дву алю-
минат.
Трсхкальиневый алюминат ЗСаО-AI/Jj кристалли-
зуется н кубической сингонии и образует изом«-гричж>аг
бесцветные мелкие зерна с прямохтелытыми или гексаго-
нальными очертаниями и г иеговершситюй спайшстью
Это сое тишине Может плходнться также в аморфном с »-
стоянии
Кристаллы трехдальциевого алюмината нэстрспны.
N—1.710, ’вердость С. удельный вес 3.04 Может раство-
рять в себе до 2.5% Ге2О4, замещающих AljOj, Н гогдл
V" 1.715 Способен легко гндратироьатыя и твердеть с
выделением большого количества тепла. Растворяется а
кислотах Входит в состав цементного клинкера. В шли-
фах наиболее легко устанавливается методом окраши-
вания
ПятикальиисвыЙ трехалюмннат 6»’.aQ - ЗА1,О. кри-
сталл науе геи о кхбической системе в ы де округлых, реже
треугольных зерен без спайности. Бесцветный. в составе
шлаком окрашен и ннтенсин-ш зеленый инет Оптически
изотропен, V-l.wW Может растворять и себе до 2%
J'cjOj, злыс-щающнл AIjO* тогда V= 1.613. 1веэд<’сть 5,
удельный вес 2.69—2.71.
Неустойчивая форма пятнкальиисшмо грсхалюмината
обычно прсдсю-тлена игольчатыми или таблитчатыми ин-
дивидами ромбической сингонии, которые нередко собра-
ны в сферолитовые радиально-лучистые стяжения. Кри-
сталлы в прозрачных шлифах имеют бледно-зеленую
окраску с ясно выраженным з.-еохронзмом от плнпкояо-
серых до голубовато-зеленых томов. Ng — 1,Ь92.
Лр«1.687, Ng — Vp —0.005 Ишасанш г । имое.
11я । iiKa.'ibiuieHNii грсхлаюминат входит в состав гли-
гоземистых доменных шлаков, клинкеров глнпиземнетего
»• портландскогг цемента. причем в последнем в виде са-
мостоятельных выделений не встречается.
Однокальцневын алюминат СаО • A'.,Oi образует
таблитчатые примоугильныс очертании, бесцветные кри-
сталлы со спайностью з одном направлекни. Нередко на-
блюдаются сложные и пгсвд>-гексагпналы1ые тройннко-
НЗ
вые срастания Погасание табличек прямое, Л« = 1,663.
Л'р» 1,643, — Лр«0,020, оптический знак отрицатель-
ный Может растворять в себе до 15 ’ CaO* AljO*. при
этом Vg= 1,720, a Vp 1 70 Удельным вес 2.981. Являем-
ся главной минералогической частью глиноземистою це-
мента и входит в состав доменного шлака.
ОднокальиневыА двухалюмннат CaO-2AI*Oj образу
ст моноклинные сильно вытяну гые игольчатые или нрт-
матнческие кристаллы ин»|.ы длиной и несколько милли
метров. Бесцветен. Имеет большой yio.i погасания (.ь>
31 ). благодари чему легко распознается. Показатели
преломления. .\'g— Ар = 1.617. дну преломление вы-
сокое— 0.035 Оптически положителен. Присутствует в
клинкере глиноземистого цемента
Алюмосиликат кальция
Геленит 2СаО-А1;От • SiOj
квадратной сингонии и даег прозрачные
Рис 58. Геленит в доменном шла
не
мнната пли прорастает их.
кристаллизуется в
бесцветные таб
лички или призмы с ясно
рахтичимои спайностью,
расположенной поперек
его удлиненных кристал-
лов. Иногда образует кре-
стообразные скелетные
формы роста Показатели
преломления \g= 1.669.
.Vp= 1,658. Двупрсломле-
ние умеренное <Vg—Л’п^
— 0,611. Цвета интерфе-
ренции беловато-желтые.
Оптический итак отрица-
тельный Одноосный.
Разлагается в соляной
кислоте. В глиноземистых
цементах геленит разме-
щается между кристалла-
ми однокальцисвого алю-
По свойствам относится к
инертной части цемента Типичный минерал доменных
шлаков (рис 58).
IIG
Алюмосиликат
Мулли г 3Al?Oj'SiO2 образует имовидныг.
призматические или волокнистые кристаллы с ясно раз-
личимой совершенной спайностью. Сингония ромбиче-
ская. В чистом виде бесцветен, но от примесей FeaO.j и
StOj часто получает ротоную или синеватую окраску.
Рис. 59 .Муллит в огиехпоге (I50X)
Эти примеси ведут к повышению светопреломления до
Л'д— 1,682, Ар — 1,661 и Ng — \р = 0.021. в то время как у
чистых муллитовых кристаллов Л£»1.<154, Vp= 1,642. а
Ng — Л'р = 0,012. Оптически положительный.
Минерал может давать сростки и скопления (рис. 59).
Примеси FejOs н TiOa вызывают появление плеохроизма
в желтоватых и голубоватых гонах. Удельный вес мулли-
та 3,03 Размер кристаллов муллита разнообразен: от 2
до 5 лк в шамоте до 10 мм по длине в муллитовых изде-
лиях. Входит также в состав фарфора.
Силикаты кальция и магния
Окерманит 2CaO-MgO-2SiOa встречается в
природе к образуется искусственно в знде бесцветных
квадратных корпких призм или табличек с показателя
ми преломления: Ng = 1,638, Np — 1,631 Дну преломление
117
слабое: X'g— А'р—б.ОО/, ОптнчггЮ'А зи.тк пг.ктаитсль-
НЫТ1 ОДНООСНЫЙ ОкерХЭИИТ BU П. 1 X OIIIHIIICHIIHA CMCIltll
васгея c it.ichiitom. образуя c.pito гелил::чкеру.нч ro.i
(мелилиты). опти вскис cu juiBd k*t " i.ix варт.ир; т
вместе i cui-ianjM. Фирма wkiix крне .mm -x.i .1 c ie-
леннгом. Их ciuitoHiin гетраюналт .14 5 тельны» вес
1 IK. Вхотяг В состав мапи-итч тьиых и-нтов, nntexuo-
ров, шлак in
Монтичеллит Г.аО M ;O • ?Sil). k| hi тилли ту ci ch н
ромбической системе и даег в прирп те 11 n iexi нческих
продуктах бесцветные призматические черна со слабой
неясной спайностью Синглиня ромба-акся Удв»ный
вес 3,2 Оптические свойства изучены недостаточно По-
казатели преломления при содержании его в виде 10,; -
ного твердого раствора 2MgO-SiO? имеют следующие
величины Ng 1.655 1.651. .Vp= 1,63м 1,610. Ng Np —
“0.0lb. оптический знак положительный В трсчпется в
различных шлаках.
Алюмоферрит кальция
Целит (а.тюмоферрнг кjn.i.ii» 1 представляет
собой ирис га." -w, состаз которых может варьировать ч.
8GaO- 3AlaOj- Fe/)j до СаО - ПО, Ь рлсиллы пелита в
। ортляндцеменгном клинкере заполняют промежутки ме-
жду алитом и б»литом, иногда созичая в амайшие про-
растания с другими второстепенными минералами. О1 н
i меют призма<нчг.кун» или округлую форму, сингония
ромбическая, цзет ст спст.ти-бу р и •• д» и мио бу вого
В шлифах ясно пира-жн плеохроизм ст светди-желтых до
темно-бурых г. теинов, у гот потасаиия весьма мал. В от-
раженном свете пелит имеет большую гпражателытук
способность, н силу чего кажется светлоокрашенным
По данным HAT >р> ч'>ва (IP-50). и клинкере с пони
шейным содержанием окиси же к-за состав щ-лта прнб-
лнжйется к 2СаО-Ре»Оь в норм i.ti пых к. тч керах — к
ЧСаО • AljOj • FeaO4 в 8СгО -3 \1 -О- • FeaO
Пока; вте„и преломления для 1СзО- Xl.Oi-Fe^O, (раз-
новидности. назыи.ь нои брахнмжллгрит тм). Лg~ 2.0ч,
Ур=!98. Лс — Лр=(]. 10 От содержания в нем I—?“>
М^О (периклаза) светояреломление пескольчо снижает
ся, а клинкер приобретает харик.ериу о дмет.о серую -ж
из
p.i. л > i> ibiiM.i ин 3,77.
III }ЖД< I |К .> 1< |>М1 С КН I
хи на В>-||» ",ii । । ,| ..-к.
II ин у к iJiie б -ах 11x111.1 вригп
*.|>|{|>к. 1К| । . Ий портландце-
И Ш 'НК IX
Ферри iki на1ьиин
В »ту труппу входят твз читьралэ- и .и<>к?ль
пневый феррит CaO-Fe/Jj н днухкильцнеиый феррчт
2С.О-Ге.О Оба они играют рать миш-рялитят->ро в
различных огнеупорах i некоторых вигах портландце-
мента
Одтшкальциеиый феррит СаО • Fe.Oj представляет со-
бой длинные иге тьчаты? кристяллы елабо прозрачные
пот М1кр<н-кот*>м ('ннгоння квадратная или гексагональ-
ная. Окраска черная, а в порошке ннтенсипчо краитая
Показатели преломления V|/ = 2 4o5. Vг» = 2.345. двупре-
лом.тение высокое X'g—Xp = nA2i\ Феррит к твелтем
состоянии м лжет расгвпрп-ь в себе т<» 10% СаО- М.-О
и тогта п 1клзлгелн преломления снижеюгсп: .Vjf—2.25.
V,n--Sj;j. а двупреломлснн« Xg— Vj»“OI2 Рпстеоряег
|Я в KHC.11тдт Встреча теп в сосг ве клинкера глннозе
мнетего цемента.
Дву * кальциевый фепонт 2СчО-Ре.О? кристаллизует-
ся в ю-те черных кристаллов, которые в шлифах имеют
Ai in 1 ато-бхпую окраску Ситишк-ть спсутгснуст
Vj? = 2,29 \р«2.20. tp — О.СтРО Огтя icckit положи
тельный. Растворяется я соляное кислоте.
Дьулкл.-ьиневый ферриi при гидрата тни твердения не
дзет Образуется и ю.юмитовых огнеупорах, в портлант-
нсмси е н шлаках В '’згиститлпых пгтих пирных массах
применяется как хгиорчтель тск.-н <я периклаза
ОКИС,ТЫ И IH ipilOKHi ы
И шесть ( а<) (cho6i>.ii>.iji ныв . h.ri.i.iiHi пред-
став тяи собой 6<iii=if чтые. крнгтяллы ктбичсск й синго-
нии Форма зерен <ч»р\ i ni. Встречаются кубттыт или куч
ими скопления с иен.» ныраженн' й епайтмегьк» но трем
взаимно пергч •дтс.лярпым H.iup.-iLi i<i*nv Кристалла
опгичхкт т.1гр<>пи|| 1|< .u.i-iuTi-u ирг.том.тент'и
A--I адб шлифах • . jcj. n груб V ре.-ьеф >м СаО
II •
присутствует и к тикере т ртландш мента I до 10% ) ' быч
но в виде мелких зернышек, которые* иногда наблюдают-
ся внутри кристаллов ЗСаО- \i-Oi. а также в мартенов-
ская шлаках и г. д. В отраженном свете СаО определяет-
и методом травления поверхности шлифов (микрохими-
ческие реакции).
Портллндит (гитрат окиси кальция) Са(ОН).- Обра-
зует бесцветные шестиугольные кристаллы гексагональ
ной сингонии с совершенной спайностью. Показатели
преломления: \g = 1,574. .Vp= 1,54.5. Vg—,Vp=»0.029
Оптический знак отрицательный. Удельный вес 2,23 Вхо
лиг в состав строительных растворов, различных вяжу-
щих. силикатного кирпича, дина а
Периклаз (окись магния) МцО встречается в виде ок-
руглых октаэдрических или кубических кристаллов
незначительных размеров. Спайность по плоскостям
куба. Чистый периклаз бесцветен, прн частичном раст-
ворении в нем окислов железа приобретает желтоватую
краску. .Минерат изотропный. показатель преломления
Лг= 1,731—1.737. В прозрачном шлифе распознается с
трудом. Определяется прн травлении поверхности шлифа
в силу свсен большой отражающей способности. У цель
инн вес 3,58 Периклаз — па и боли важная составная
часть магнезитовых и доломит /пых огнеупоров, входит
также в клинкер портландцемента, в шлаки и г. д. Иног-
да в кристаллах периклаза, например в спекшемся маг-
незите, наблюдаются темные точечные выделения магне-
зиоферрита.
Кремнезем SiO^ в технических продуктах встречается
в виде различных полиморфных форм, из которых глав-
ными являются кварц, тридимит, крист обьлнт, а также
- ремнеземнетэе стекло. Минерал кварц, представляющий
собой низкотемпературную форму SiOj (образуется ниже
573 С), подробно описан на стр %
Остановимся на характеристике других форм
Тридимит умеренная температурная форма SiO3
Кварц в трнднмнг препращьется .три температуре выше
87ГГС Кристаллы бесцветные или светло-серне. имеют
форму пластинок или удлиненных табличек, часто с ха-
рактерным образованием копьевидных двойников. Раз-
мер зерен может достигать 3 1 .чч. Сингония ромбнчс
окая. удельный не 2.27, Ух; =1.473. Vp= 1.469. fig —
- A’p = n.iXH.
I2H
В дкиасс содержание грид и мига достигает 50—70%
Переход S Oj п тридимитовую форму свнропождвстсч
значительным увеличением объема. Нстречденя i акже в
шлаках.
Кристобалш — HUcoKoicMiicpa г) рн.1Я фаза SiO> об-
разуется при температуре выше J-ЗТП С.» Чает правиль-
ные пктаэлры, тернис-
тые скопления н чешу и-
чатыс «.ростки, иногда
с полисинтетическим
двойникованием слож-
ной сотовидной струк-
туры (рнс. 60). Крис
галлы бссосетые, ре-
же молочного цвета
Удельный рп 2.32.
Л^= 1.487, Л’р-1/М.
,Vg -Лр = 0.003. Вхо-
дит в состав динаса.
Крсмнеземн с т о с
стекло возникает при
достаточно быстзсм
охлаждении кремнезе-
мистого расплава Оно
моте" быть бесцветным
Pik Ы1. Кр-к"гоС1л it
или молочной окраски, последняя «>бустоплена воздуш-
ными пузырьками. Стеклу изотропно. .V- 1,459, удельный
вес 2,203. тончиво в кислотах (кроме плавиковой и фос-
форной). Кремнеземистое стекло широко применяется
как изоляционный, кисло оу норный, от су горный и
электроизоляционный матерка л.
Гипс и продукты ею ибетвижмвання
Гипс CaSO*-2HO и ангидрит OSO* при
родные образования. (Описание их см. ла стр 11)1—102).
Средн продуктов обезвоживания гипса выделяются
кристаллические вепества: а-полугидрат (CaSO*-
05Н,О). (ЯЮлугидрат (CaSO* -О.БНгО). у обезвожен
ный полугилрпт. 0-обе «воженный полуппраг, «-ангид-
рит (CaSt)*L fl дчгнзрнт и у-нерастворимый тгии-
рнт
a ll о'у ги ,р а т CaSO.rO.5H О получается npi па-
ipctMiiiin ni.iea п-д ameiuiCM ISO I2S аг.» Hpi »тпи
образуют я бес .wniue кристы n.i в виде ул iiniciiiiux
игл пли шсстлъго н.п. i призм c ii>ik(44iiui:i. полосами
(puc SI i Cdiiii пин vi .юклии мм 11 ж.< i.iie.ni npr.loMl.1
имя .ipn ибез|я1л.икзн|1И возраста,-г. Л‘д» = 1.584.
А/»-1.5'м Tlu' iipc.iDMit ire высокое V» V,-—0 02 >.
Phi I lipa укт обжига u'lo.ivr I-f »i J np > 15И
ilSUXI
Удельный вес 2,72 2,7 I. Главная составная часть высо-
котемперагуриого ги.чиа
Р Полу гидрат CaSO4 • 0.5Н.О -бргзу-гея при на-
гревания гипса ил В'н iy хе до 120 С и потере води висе
газообразной флы Дь-г хи лкозернистуо или полокМв-
i лу hi ма.чу бесцветных кристаллов Уд I.5.V» —1,550,
А'ь— \^ = 0О0С i и тьный вес 2,‘i7 2.68 0 П'-лугмдрат
мине устойчив, чем а 1 а Главная с ставная
часть пар (чного i ннса
Ангидрит CaSO< — искусствен и, л мп tepa.i, так назы-
ваемый растворимый a4ruip.it, обрзту юшпйси при обез-
воживании полугид ратив при темлетапре iiiaiiie. 220'С.
Встречается в дзхх модификациях акр Отлагается
по своим сш:Й1 пым нт природного растворимого ангидри-
та Растворимый ангидрит имеет ф> рму призм с пзямым
погасанием и положит лып.гм уй.тшь пнем Показатели
преломления тля а-литнтрита \ I 7 :| ,\»;—I ni, гтя
22
^анп'трита: Xi»—1570. Ур— I.-546. I’ncтворимые млад-
ригы на виз, -г хе быстр mpaiupyicтея
Гипс и ир> темы ci । < к ынз-шнл шипоко приме >я-
>1С!| В MI'IMW ЧНЖХII. 41. |'пр111'ж>4* 1 II идтсриалд и т д
Прочие соединения ка тьцив
Ольдгамит ('ey л.фнц I aS «братусни и шггя
пс ikiuibho’T) цм»ичп||» шлака н присутствии значитель-
ного количестве сеоы Крн.-тяллитуеп-я в ните очень мел
кия окоуглы< изо’ропных зерен кубсческ<й сингонии с
очень вы. .Ким скпппроломлением (Л'-»2.9<)| Зерна бес
цветни. ВО.1ЯИ1 при цмчиы .W-.ткие теона пль.и амита труд-
ио различимы даже при 6i>ii..iiiix ’ п. ти^пнях микроско-
па. Удельный вес 2.71. Вкатит в kvb шлаков и
Ц< КН 11'11
Чсроискиг < |О-Т О. -ристал .uiyricu л фчрмеиктл
здров псепд-жубичесь й ciiiikhihii с ясно различимой
cit uiitocibHi Окраски емтлобурая. 1 Указатель прел'м
лсиия V — 2.36 Вт 1 н» п состав (именных шлаков.
И< кс.стенные высокопрочные кристаллы
Выгок лпочилс искусственные кристаллы при-
м 1ЯИП1Я и тех иже как режуШ1Й и абразивный матери-
ла Таких г|гстал._1в уже изпсспю более К) Это различ
т.ис карбиты. niiipi.Tu, гцтрилы и бернди Твердость их
пп шкале Мспса превышает 7.
Карбпц бора твертыи раствор бора. В4Г, Облик
кристаллов ромб-"з 1рч и- кип с усечен n-м празматическт -
мп и пирамптли.и .inn форм i-н Синоним гет.сагопа ть
пан У т Л11п-’.й вес 2.48 2,"»2. laipbxu по а кале Mooc.i
коли 9 П д мпсроскоч-м з отрчже нп".1 . и» тс карбид
бори имеет белый unci. высйХую страж-’' льну И' cndefiG-
НОС*|., высокий (Х»Ьеф
Карбид кремнии 4i.apfiopyH.i> SiC -pm га пизхепг I
мвиенмогти or нчш ч.пуры и куГ>нч1чкую illoO—
2ОЮ (.) ii.ni icKcari иа тын hi (еиычис ЛЕИ С) енпгони i
<'ipxK.ji.i карб| t> кремния >ru >ся «я ь слоистым и со
ст'чт из ч> пе.ц .1>щих п га ।’л слоев ;вт?азц>ов |Si.С] и
[I Ч| | | • . H,n|i । II , > || .1. ilj.'l I fi|‘ JO'-|.II||.I
карбида кремния 3,216. а геквгональнчн’— 3.217.
Vtf — 2.697, /Vp=2.634. 0.043. В проходящем
свете — зеленый, синий, реже бесцветный или дымчатый
В отраженном свете кристаллы светло-серые. почти бе-
лые, имеют высокую отражательную ттнобатх гь и высо-
кий оельеф. Твердость по шкале Мооса более 9.
Нитрид ниобия NbiNj образуется сосстановлением
трехокнсн ниобия сажен в атмосфере люта при 1200"’С
Эго кристалл с плотной гексагональной решеткой Удель-
ный вес 8.4 Твердость по шкале Мооса 8—9.
Карби ты вольфрама WC и W'jC получают расплавле-
нием вольфрамового ангидрида \\ О.» с сажей в пламени
полисной душ. Оба карбида относятся к гексагональной
сингонии. Твердость по шкале Mecca у V\C«=9. у
W.C-9—10.
Карбиды молибдена MosC и МоС получают расплав-
лением смеси молибденового ангидрида с к врбидом каль-
ция и углем в вольтовой дуге нлн плавлением шихты,
содержащей )голь и McOj. Коисталлы относятся к гек-
сагональной сингонии. Твердость по шкале Мооса 7—9.
Часть 111
ОСНОВЫ ПЕТРОГРАФИИ
ОНИ HL CBI Д1ННЯ
Горные породы пр дегавляют собой минераль-
ные агрггаты, сложенные из одного или нескольких ми-
нсралов и занимающие значительные участки зчной
коры Им свойственно большее или меныиее постоянство
химического и минералогического состава в структуры, а
нно|д< и определенные услопня залегания. Горные поро-
ды изучает наука петрография (греч «петрост —
камень, <графе» — описываю).
В настоящее время известно около 1000 видов горных
пород. Ко своему прснсхожтению они делятся на три
генетические группы: магматические, осадочные, мета-
морфические.
Магматические породы возникают из застываю-
щей в недрах Земли или ил ее поверхности магмы Они
формируются в условиях высоких температур.
Oi а л очные породы образуются п прошссе пакт
ления н преобразован и я ироду ктов разру шения ранее воз-
никших горных пород, оствткоп организмов и приз^кгон
нх жизнедеятельности. 11.x формирование происходит на
поверхности Земли при обычных температурах и нор-
мальном давлении н в большинстве случаев в водной
среде.
Метаморфические породы появились в резуль-
тате изменения осадочных и магматических пород на
больших глубинах под действием главным образом высо-
ких давлений и температур

Земная кора сложена этими тремя типами порет, по
соотношение их далеко несдинакогое Так подсчеты
покачали, что в земной коре (до глубины 16 км) магма-
тические породы занимают 95% общей ее массы Hr ie
верхнгхтн Земли наибе тьшее распространение имею*
осадочные бргзошшня Они покрыло»>т 75% площади
Земли.
Петрогр бия имссл ряд unripaiLie тий Выделяется в
самостоятельно ч» наукч литологии — учение <‘б осадоч-
ных породах Помимо этого, в последние десятилетия
возникли новые отрасти — техническая петрография и
петрохимия
Техническая ne>pot рафия изучает и noMotaer созда-
вать искусственные породы, получаемые в хоте металлур-
гическою, керамического и других тсхчологическнх про-
цессии
Петрохимия, созданная трудами советского ученою
А Н 3< вервикого. раскрывает основные закономерности
химическою состава породы н его изменения в процессе
метаморфизма.
'•хгмАТнчт.скиг ropiiui ПОРОДЫ
Глубинные н излившиеся породы
Магматические породы состоят из 6С0 различ
ных видев и р’ шевитногтен Они образевались благода
ря затвердению силнкстньго расплава— магмы.
Расплавленная магма, прорываясь по трещинам эсм
пой коры, в одних случая- застывает и । е недрах, а в дру-
ги— достигает поверхности (рис 6?. о). Так как усло-
вия 1П1ЫП.ТНИЯ магмы к глубинах и пл поверхности Зевс
ли речка различны. то icpibie парады, обрио мпшнеся и
толще земной коры, сильно оинчагстся по сваей сгрук
npc пт магматических пород. сформировавшим я im по
дерхносги. Первые носят ичднзнме интрузивных (глубяч
ных) пород, а вторые—«ффхзивных (тлившихся)
Слчбннные магматические народы образуются в сре-
де более древних по возрасту ш p">l а условиях высокою
давления, медленное и рлпномг рного остывания магкн
нередко при деятельном участии газов к перон. Н «том
случае проч-ходит < нл. йная крнстлллнзадня мягмдткче
ск»го раствора н >-бразу юн я п о л н о к р и с г а л л ч ч и •
с К II Г nepl'llj.
I(злишьнеси матмагичиские пиро u J формируются в
челопиих поверхности Земли при низких давлениях и тем
перд турах. а также в условиях возможности быстрой от
Pi с. 13. Схема nfipzi xiaanuii глубинных
и Hi-Ttia, н-ся маг-игиьгем» порол я
ф^чы ex залегаюгя. Л—глубинные
i —пали в inner а-. В Hirrp ihbhmc. Г —
няныг
I Л4м<*-- »т * — лозидкт, 3 Л^тллит* < —
> — •Х’ТМ. с — ютюл
дачи тепла и газзгыч ксыпонвят»в в а’мосферу В такой
среде возникаю* шэрены, чи< го пбла (ающне больше й
вири-тогтью с обилием аморфного стекла н при-
месью кристаллов дир >дьшси
Срити Н3.1ИЯ111ИХСЯ порсд раз 1нчт от па леоти иные
и кай both пныс резнппк тшм?П1 • чалчо» древннй.
127
1ДЗ
«кяйно» — новый). Следует заметить, что подобное под*
разделение основано не только на возрасте пород, а и на
степени их измененное™. Палеотипные породы в сильной
степени разрушены процессами выветривания, чем и от-
личаются от кайнотипных.
Среди глубинных пород главное место принадлежит
гранитам, а среди излившихся — базальтам и андезитам.
Формы залегания магматических пород
Формы залегания глубинных и излившихся по-
род в связи с условиями нх образования различны.
Характер залегания глубинных (интрузивных) *
пород
Интрузивные массивы по отношению к напла-
стованию вмещающих их пород могут залегать: I) сог-
ласно, т. е. параллельно напластованию вмещающих
пород; сюда относятся лакколиты, лополиты, пластовые
залежи и 2) несогласно, когда форма интрузива не па-
раллельна слоистости окружающих толщ; сюда входят
батолиты, штоки, жилы.
К формам согласного залегания магматических пород
прежде всего относятся лакколиты, имеющие кара-
ваеобразную форму с выпуклой поверхностью
(рис. 62, В). Размеры их сравнительно небольшие, от
100—200 я до нескольких километров в поперечнике.
В СССР лакколиты известны в Крыму, на Северном Кав-
казе в окрестностях Пятигорска (гг. Бештау, Машук, Же-
лезная) .
Другая форма согласного э а летания — лополиты
(рис. 62, В), имеющие вид плоского блюда или Чаши. Их
образование связано с опусканием подстилающих и по-
крывающих интрузию осадочных слоев.
Пластовые залежи представляют собой интру-
зивные тела большой протяженности, залегающие парал-
лельно напластованию осадочных пород.
Одной из главных форм несогласного залегания слу-
жит батолит (рнс. 62, В), представляющий собой
куполообразное интрузивное тело, достигающее больших
128
размеров (площадью более 200 к.ч2). Основание его по-
гружается в недра земли.
Другие фермы несогласного залегания —штоки и
жилы. Штоки по форме аналогичны батолитам, но от-
личаются меньшими размерами, занимая площади менее
200 км2. Жилы образуются при заполнении магмати-
ческой породой трещин и повторяют их форму. Жилы, се-
кущие пласты вертикально или близко к вертикальному
положению, иногда называются дайками. Мелкие от-
ветвления жил образуют апофизы.
Формы залегания излившихся (эффузивных)
пород
Характер залегания излившихся пород менее
разнообразен. Наиболее типичные формы — потоки, по-
кровы н купола. Расплавленная лава, вытекая из вулка-
нов и трещин в земной коре, движется в виде лавовых
потоков, форма которых определяется рельефом мест-
ности (ряс. 62, Г).
Покровы (рнс. 62,Г) в отличие от потоков обра-
зуются прн больших излияниях масс базальтовых лав и
занимают значительные площади. В Индии, на Деканс-
ком плоскогорье, эффузивные покровы занимают площадь
до 800000 юн2. В СССР крупные лавовые покровы раз-
виты в Восточной Сибири (Средне-Сибирское плоско-
горье) .
Купола (рис. 62,Г) возникают при очень вязких
гранитных магмах. Лавы, вытекая из вулкана, не расте-
каются, а образуют куполообразные формы, приурочен-
ные к месту эффузивного излияния.
Химико-минералогический состав
В составе магматических пород встречаются
почти все химические элемента, но роль их далеко неоди-
накова. Наибольшее распространение имеют всего лишь
10 элементов.
Элементы Проценты Элементы проценты
О 49,13 Mg 2,35
Si 26,00 к 2,35
А! 7,45 Na 2,40
Ге 4,20 Ti 0,61
Са 3,25 н 1,00
5-3481
129
На долю остальных химических элементов приходится
около 1%.
Горные породы в отличие от минералов не выражают-
ся точной химической.формулой. Данные химических ана-
лизов пород • обычно представляются в виде окнслов
(SiOs, Ai2O3, FejOs н т. д.) с указанием их процентного
содержания.
Для магматических пород характерны следующие пре-
делы содержания окнслов:
Фкмлн
MgO
Се о
Na,0
KtO
HjO
Пределы содержания (К)
25—85
доли процента—'30
: ’ -47
-17
. — 17
. -17
- 7
Каждый вид магматической породы (гранит, базальт
н др.) характеризуется своим химическим составом, хотя
и с известными колебаниями. В табл. 6 приведено не-
сколько .примеров химического состава магматических
пород.
Таблица 6
Хнмхческий состав магиатнчесих иород
Породи Й V3 Т1О. <5 d £ ? О г Q я и Ч К О ж О »
Гранит . . 70,18 0,39 14,47 1.57 1,78 0,88 1,^9 3.48 4,11 0,84
Липарит , 72,80 0,33 13,49 1,45 0,88 0,38 1,20 3,38 4,46 1,47
Диорит . , 58,00 0,76 16,47- 2,89 4,04 3,57 6,14 3,46 2,11 1,27
Анхёзнт . ; 59,59 0.77 17,31 3,33 3,13 2,75 5,80 3,58 2,04 1,26
Габбро . . 48,24 1,97 17,88 3,16 5,95 7,51 10,99 2,55 0,8£И 1,45
Базальт . . 49,06 1,36 15,70 5,38 6,37 6,17 8,95 3.1^ 1,52 1,62
Для магматических пород наиболее характерен крем-
незем. Его содержание в пересчете на окисел SiDj колеб-
лется от 25 до 85%'. В зависимости от количества SiO2
магматические породы подразделяются на пяте групп,
каждой из которых соответствует определенный тип
магмы.
130
Химический состав магматических пород
Ультрякислые, SiOj>75% (ультракислые магмы).
Кислые. SfOjOT 65% до 75% (гряцитине магмы).
Средине. SiOt от 52 до 65% (диоритовые и сиенитовые магмы).
Основные. SiO» от 40 до 52% (габбровые магмы).
Ультраосновиие. 51О!<40% (пнроксенито-перндотитовые маг-
мы).
В самостоятельную группу щелочных пород выделяют-
ся породы, богатые окислами щелочей (до 20%). Им со-
ответствует нефелино-сиенитовая магма. По содержанию
SiOs эта группа относится к средним породам.
Подразделение магматических пород по содержанию
SiOj имеет известное практическое значение. Так, с
уменьшением содержания „SiO3 в глубинных породах
окраска, как правило, изменяется от светлой к темной,
возрастает удельный вес, понижается температура плав-
ления, увеличивается вязкость,
Минералогический состав магматических
пород_____________________________________
В состав магматических пород входит большое
число разнообразных минералов. Каждая порода имеет
-свой определенный состав минералов. Например, гранит
состоит из кварца, полевых шпатов, слюды и других;
габбро — из полевых шпатов, авгита и др.
Среди минералов-различают главные, составляю-
щие основную массу породы, и второстепенные —
минералы, содержание которых в породе незначительно.
К числу главных относятся полевые шпаты, фельдшпати-
Ды. кварц, слюды, оливин, пироксены и амфиболы; к вто-
ростепенным — апатит, корукд, рудные минералы и мяо-
лфе другие.
•Если взять все виды магматических пород и подсчи-
тать среднее содержание в них минералов, то на первом
Месте будут полевые шпаты (50%), далее амфиболы и
пироксены (17%), кварц (12%'), слюда (4%). Содержа-
нке остальных минералов незначительно.
Кроме того, среди главных минералов условно выде-
ляются цветные и светлые. При этом под цвет-
ными понимаются амфиболы, оливин, пироксены и биотит,
18)
к светлым о-носят полевые шпаты, фсль.иппатнды и
кварц.
Важное практическое значение имеет разделение ми-
нералов в горных породах на п е р в и ч и ы е и в т о р и ч-
ные. К первичным относятся минералы, образовавшиеся
в процессе кристаллизации магмы, а вторичные (глини-
стые, карбонаты)—результат видоизменения первичныч
минералов н могут служить показателем степени выв«-трс-
лости пород.
Mai магические породы бывают м о н о м и и е р а л ь-
н ы м и. состоящими в основном из одного минерала, и
полиминера ч ыг ы м и. состоять мн из нескольких
главных минералов, не считая второстепенных
Минералогический состав меняется в направлении от
кислых к ультраосновным породам- уменьшается содер-
жание светлых минералов и увеличивается количество
цветных (табл 7).
Т а б л н и а 7
Изменение количества цветных минсра.-ов в ра«личных типах
магматнчесанх порох
11шам1сл|в кяС'В* порола С ре пором Скиояиаж П*-р<31Л
гранит crteiMT, ЖЖфНТ Г»Г4, '
Содержание темноцвет- ных минералов .... 3-10% 15-25% 35-10%
Различное сочетание м.1Н<р<ыов в каждом виде породы не слу-
чайно к является «акономернип слеп тпне.м процесса дифференциации
и крист аллигации магмы
Структура н текстура магматических пород
Кроме химического и минера югического со-
става, каждая порода характеризуется определенными
структурными и текстурными признаками, которые npei-
ставляют собой резу ты ат различны, условий застывания.
Структура породы определяется особенностями ее
внутреннего строения. Она Характеризуется степенью раз-
вития кристалличности, размерами, формами и взаимо-
расположением минералов
132
Структура nope I отражает условия их образования.
По степени кристалличности различают: 1) зернис-
тые (полнокристаллические) структуры, типичные для
глубинных пород (рпс. 63). 2) полукристалличе-
ские зернистые структуры (совместное нахождение
Рм G3. Структура магматических порол 1 — .тернистая;
Б — «.крытокристяллнческач
кристаллов и аморфного стекла) и 3) стекловатые
структуры, типичные для излившихся пород
Среди зернистых структур целесообразно выделять:
al крупнозернистые, содержащие зерна крупнее5мл,
б) среднезернистые, составленные зернами в 2 —
5 мм и
в) мелкозернистые, состоящие из зерен размером ме-
нее 2 мм
По сочетанию кристаллов разных размеров разлнча-
/огрлв/гамерлазерл’кегл/е* м л’ерлял’о.мерме-
зернистые структуры
Пример неравномернозерннстых структур - порфиро-
вая и порфировкдная структуры. Порфировая структура
свойственна излившимся породам; средн стекловатой
(или тонкозернистой) массы разбросаны отдельные круп-
ные кристаллы — так называемые порфировые вкраплен-
ники (рис 64). В порфнровндных структурах различие
между вкрапленниками и зернами основной массы ме-
нее заметно.
133
В полнокристаллических пор>дах стрскту-
ры ра сличают по t тененн совершенства форм минералов.
Выделяют три Лорны: идиоморфные — имеющие кри-
сталлы с характерными для них г ранями; аллотрио-
морфные— кристаллы, располагающиеся между дру-
гими минералами и не имеющие правильной формы, и г и-
пидноморфные— кристаллы, сблгизюшие частично
Рас М П >| фк,'оыя структура
своей формой, но искаженной за счет форм соседних кри-
сталлов
По этн« признакам вылепяют следующие структуры
гранитная — ч верные минералы иди.морфные по
отношению к полевым шпат.'м н кварцу;
о ф ид и я и я (диабазовая)- рез_ю выраженный идио-
морфизм плагиоклаза и -л-.отрноморфглм авгита, кото-
рый размешается между кристаллами плагиоклаза;
габбровая — зернистая с а т тотриоморф<!ыми фор-
мвмЯТГриСТГ'ПОТ!
пеги г r.iтова я— мелкие кристаллы одного мине-
ралтлюеены в крупные зерн; другого и имеют одина-
ковую ориентировку.
В Ciejuuxaj.д дх магматических породах структу-
ры выделяют пл количеству ч характеру расположения
мелких кристаллов (микролитов):
134
с те к л о в а та я — микролитов нет (или их очен>
мало),
а и дез и тов ая — примерно равное количество стек-
ла а микролитов, которые имеют нгольчату ю форму,
нчтерсерт I л ь н а я — резкое преобладание мнк-
рол то чад стеьлон,
флюидальней — микролиты вытянули и распо-
ложены в определением направлении, т. с. пьтокиоб-
рчзи'Ъ
** Г С К С Т Y Р_° ДРСРДЫ - характер расположения со
етаЪных частей городы в занимаемом ими пространстве
T-ixvrypa определяется особенностями кристаллизации
мчгмы
‘ 1 МКгмэтические пороты могут иметь однородные и не-
однородные текстуры Одн зродная текстура белее тгпнч
на для глубинных пород, неоднородная чаще наблюдает-
ся средн излившихся пород
Однородная текстура характеризуется однооб-
разным во всех нэпразлениях заполнение*' породы мине-
ральной мя< сой Такую текстуру можно сидеть у ргвно-
мернозернистого монолитного гранита и ее обычно назы-
вают массивной, или сплошной.
Неоднородная текстура обусловлена чередова-
нием в породе участков различного минералогического
состава или различной структуры. Средн не^дноро. ;ных
текстур вь-дсляют сланцеватую, шлаковую. миндалевид-
ную н другие. С л а и це в а т т я тексту па связана с рас-
слоением породы на пластинки, ш л а к о в i я — возника-
ет в процессе выделении гязев из остывающей Л1ibu, что
приводит к образованию различные г у стат (ноздревг го-
сти) л типично Xi я излившихся пород, миндалевид-
ная— характеризуется пустотами овальной формы, >я-
волнеинымн вторичными минералами.
ZTrpn евейсгва мапквгк vtkhk гюрод в веем-
ветрениом состоянии высокие. Это связано, помимо про-
чих причин (как трещиноватость, минералоги <сский
соет и), с хар актером структу эь. н текстуры погод. Магма-
тичесюи пор >ды обладают структурами с Жесткими крис-
таллизационными слизями. Эти обусловливает хорошие
строите, ьние качества этих пород. Однако среди них иа-
и<юл1шей прочностью отличаются мелкокристаллические,
а также раьномернозернистые структуры Менее прочны
породы крупнокристаллические. порфировые н особенно
135
полустекловатые и стек юна тыс В стекловатых породах
степень кристалличности равна нулю
При оценке технических ' ачеств ма| магических пород
с различной текстурой следует отдавать предпочтение
массивном* сложению. Сланцеватое сложение облегчает
разработку этих порох но в целом может снижать их ка-
чество (сопротивление на сжатие, стойкость к выветри-
ванию)
Трещиноватость н отдельность мигматических
поров
При формировании магматических пород в ре-
зультате неравномерного охлаждения массивы пронизы-
ваются сепю трещин, которые принято называть тре-
Рьс. ГД Матрацгингяая отдельность к грлиптах
щ и и а ч и о 1 д с л ь н о с т и. Снстсма трещин расположе-
на закономерно и со временем в процессе выветривания
становится более ясно различимой Это приводит к рас
падению массивов на отдельности определенной величи-
ны н формы. Различают несколько видов отдельностей
Пластовые, или плитняковые, отдельности
Порода разбита на m юльные пласты к плиты, углы ко
торых в процессе выветризаиия могут сглаживаться и
приобретать более иди менее овальную форму В этом
136
Рис 66 СтплЛчатат отле ниость
РИГ 67, 111ярСИ?« OTWbHOtTb
137
случае ее называют матрацевндной отдельностью Этот
тип отдельностей характерен для гранитов (риг 65)
Столбчатая отдельность Массив разбивает-
ся сетью трещин на столбообразные отдельности, которые
в поперечном сечении имеют трех-, четырех-, пяти- и ше-
стиугольную формы
Столбы располагаются вертикально (рис. 66). Эта
форма типична для базальта.
Шаровая отдельность (рис 67) наиболее ха-
рактерна для диабазов, гранитов, возникает чаше всего
при подводных излияниях лавы.
Помимо трещин отдел!пости, в массивах могут возпн-
квть системы трещин тектонического происхожде-
нии. ориентированных перпендикулярно к гаправленню
действующих горообразовательных сил. Наконец, воз-
можно возникновение системы трещин, связанных спро-
цессами выветривания.^
Трещиноватость массивов следует учитывать при раз-
работке магматических пород, а также при изучении гео
логических процессов и при инженерно-геологических
исследованиях Трещиноватость облегчает добычу, рас-
калывание и обработку пород. и то же время они в из-
вестной мере ограничивает возможность нх применения
ГЛАВНЫЬ ТИПЫ ММ МА1ИЧ!СКИХ пород
Как указывалось выше, магматические породы
классифицируются по целому ряду признаков (условии
происхождения, химический и минералогический состав
и т д ). В общем виде классификация магматических по-
род н нх представители показаны и табл 8
Ультракислые породы
Содержание SiOe в зтнх породах более 75%
К ним относятся пегматиты и некоторые редко встречаю-
щиеся породы типа аляскитов
-Пегматиты (греч «пег мятое» крепкая связь) со-
стоят из крупных зерен кварца, полевого шпата и не-
больших количеств цветных минералов. Характерна вза-
имное прорастание полевого шпата кварцем Н< попе-
138
речных разрезах, особенно на полированных плоскостях,
поверхность пегмвтгтос напоминает рукопись с древне-
еврейскими буквами Такой пегматит часто называют
исьменным гранитом, в структуру — графической или
пегматитовой.
• Пегматиты образуют довольно правильные жилы,
иногда массивы н гнезда. На территории СССР встреча-
ются довольно часто (Урал, Кавказ н т. д.).
В процессе выветривания пегматиты дают рахтнчные
обломки и каолинитовые г л инь. Пегматиты используют
как керамическое сырье. С ними снизаны месторожде-
ния слюды, топаза, вольфрама.
Аляскиты (от нахождения на Аляске) — полнокрис-
таллические породы светло-серого цвета, обладающие
средиезерннстой структурой. Основными минералами
являются кварц и полевой шпат.
Аляскиты используются в керамике и как кислото-
упорный материал.
; Кислые породы
Эта груши — наиболее распространенная из
ыагматических пород, развитых на земной поверхности.
В нх составе содержится 65—75% SiO- Они характе-
ризуются присутствием кварца и полевых шпатов (орто-
клаз. микроклин), а также небольшим количеством
цветных минералов (роговая обманка, слюды) и плагио-
клазов. Основные представители — граниты н нх излив-
шиеся аналоги* кайнотяпные — липариты, палсотип-
иые — кварцевые порфиры, а также стекловатые эффу-
мвныс разновидности аналогов (обсидиан, пемза).
Граниты (греч «гранум» — зерно)—породы светлые,
причем основная окраска их обусловлена цветом по.тсво-
гошпнга, содержание которого в породе достигает 40—
Обязательно присутствует кварц (20—40%)_ и
Цветные мяпсралы (до 10%) — слюды, реже роговая об
анка и авгит. Из числа второстепенных минералов
встречаются апатит, пирит, магнетит и т. д. В завысимо-
m от содержания цветного минерала граниты подраз-
деляются на бнотнтивые. мускодитовые, двуслюдистыс.
рогонообманковые и др
Л'Ддитов полнокристаллическая. редко
гл£|нА-. .-и щая jphc. 68Г*ТТ грутг-тп структуры
139
s
Схем* классификацни магматических пород
Таблица *
Группа порол Мииер| логический состаа Имт рутные породы. СтрУК* туры Кр>СТ1ЛЯИ* Чески дернистые Эффуаиаяые породы
кайпотапнне | помопшшк
Структуры порфнроеые до crtwoHiW » кислых и зю зернистых *. осно гаях
Породы с полевыми шпатами Ультракислыо (SiOs>75%) Ортоклаз, кварц Пегматит* аляскиты — —
Кислые (S10a 65—75%) Полевой шпат (чаще ортоклаз), кварц, слюда, роговая обманка Гранит Липарит Кварцевый порфир
Средние (SiOx 62-65%) Полевой шпаг (чаще ортоклаз), рого- вая обманка, биотит, фельдшпатиды Сиенит и не- фелиновый сиенит (ще- лочные поро- ды) Тралит Бескварце- вый порфир
Полевой шпат (плагиоклаз), роговая обманка, авгит, биотит Диорит Андезит Порфирит
Основные (SiOs 45-52%) Полевой шпат (чаще лабрадор), ав- гит, оливин Габбро Базальт Диабаз
Продолжение табл. 8
Груяиа пород Минералогический со ста Интрузивные породы- Струк- туры крнстылн- ческн зернистые Эффузивные породы
кайнотнпвые 1 пивотпквы»
Структуры порфировые ло стекловатых а кислых и яо зернистых п кпокммх
Породы без полевых шпатов Ультрао сковные (SiOa<XO%> Авгит Пнроксенит — —.
Оливин, авгит Перидотит — —
Оливин Дунит
подразделяются на. мелкозепли. т>.е (мешше I мм) и
крупнозернистые (больше 5 мм) Тек- массивная.
однородная (рнс 69). Крупнозернист н разновидность
г эаннта, тьиреко применяемая в строительстве, носит
Название рапакивн
Окра м граниов ст м^..,о-сер.ч .до мясп-кра.-ноД-
(>еже зелснопзтчя обы-мный вес 2ь0<’—2/00 кг/ч Пре-
Рис об Биотнтознй порфиреешшмА гра-
нит (1ЙОД )
дел прочности на сжатие 1200—1'00 кГ/ся’. Об тадаст
малой пористостью
Виттпм1Р»а» г«мц.|«т<№ ВРядрюц к образованию об-
ломков н |-1нмн4ти(д частиц Наиболее стоики к выветрн-
в-нн о мелксзсркв -тые граниты с чалым содержаж ем
слюды и повышенным количеством кварла
Типичные формы залегания гранитов — крупные те-
ла — батолиты, реже; штоки, данкн. жилы и лакколиты.
Мнсчивы । раннтив разбиты системой горизонтальных и
вертикальных трещин, что дает цдраллелепипедхчьную.
матрацевидную, реже пластовую и шагкуую оТ"илъ-
ности
.42
Граниты заминают значн|ельные площади н Каре-
лии, на IfeiMww BAxy-KTiMtM Кямзчг и Уцдле? в сй-
бнрн н СргтнгД Азии Гл. ау< г заметить, что граниты в
Областях широтою их развития могут обладать рдзно-
пбразныч составов. структурой, формой за тетания и
возрастом
Б.шгодаря большой
техническим качествам
граниты находят ш ipo-
кое применение Оли
хорошо об те ываются н
полируются, хотя обра
богка из-за содержа-
ния в их состтве кварца
несколько затруднена.
Используются для об-
лицовки различных со-
оружении, кладки фун-
д imchtth волнорезов,
изготоьлення орнамен
тов, ступеней, тротуар-
ных плит и т д. Приме-
няются также в качес г-
ве клиня для дорог н
щебня тли бетона
{липариты4 (но иа-
яван&кГ о Лнзари в
Игалин) и кварцевые
порфиры — излившие-
ся аналоги гранита.
распространенности и высоким
Риг гл Граивт iKiuiai)
сходные с ним по минералогия-скому составу, хотя цвет-
ных минералов сотерж т несколько меньше
Г-юу>:урд дорфуповдя- пчп <том основная масса по-
роды стекловатая (редко тонкозернистая). В лнпармп-
порфировые икралтенннкн ясно различимы н представ-
«еьы полевым шпатом, квг рцем ц биотитом, а в кварце-
юм порфире — кварцем и ортоклазом Липариты могут
быть порнсть-мн, кварцевые порфиры всегда плотные
тукстура полосчатая,
Лнпаойты окрашены в светлые тоуа_______белые, жел-
товатьй, ветло-серые, иногда слегка розоватые Квар-
цевые порфиры темнее- бурые, красные, жзлтые, зелено-
ватые Окраска часто имеет пятнистын характер, что
КЗ
обусловлено значительным вторичным изменением по-
род За счет процессов выветривания Объемный вес
3400 2660 кг!мл Предел прочности на сжатие для ли-
паритов 1300— 1600 кГ’См1. При выветривании распа-
даются на мелкие обломки и переходят в глинистую
массу.
Липариты н ввлриевые порфиры встречаются в не
больших куполообразных массивах на -Кавказе, Урале,
Дильнк' Востоке, Средней Азии и в Сибири. Примене-
ние этих пород невелико Гкпользуются ctffl в качестве
строительного камня (бут, щебень, тесаный камень!,
иногда в ычестве облицовочного и дорожною матери*,
ла. Вывстрелые кварцевые порфиры вмещают месторож-
дения каолинита
Вулканические ст см а—стекловвтця Рэзцонцдщ^ть
липаритов И кбэрисных порфиров Под этим названием
объединяются обсидиан, пемза и смоляной камень.
Обсидиан (Obsidnus — по имени римлянина Обснуса)
представляет собой плотную аморфною стекловатую
массу без вкраплений. Окраска разнообразна — от свет-
.юн до черной, излом раконнстын. блеск стеклянный
Встречается совместно с лнпарнтамя и ккарцсвымн пор-
фирами в Закавказье. Используется в качестве «гидрав-
лической» добавки, т е, способен затвердевать под во-
дой в смеси с гашеной известью, идет на изготовление
темного стекла, применяется как поделочный кьмснь.
Пемза (лат. р и тех — пена) — пористая масса, но
внешнему виду похожая на застывшую пену Окраска
разнообразная — белая, серая, желтоватая, иногда крас-
новатая Пемза п'.гкая, можс1 плевать на воде, отли-
чается хрупкостью. Объемный вес 90Г> хг/л\ Отличает-
ся малой теплопроводностью.
Пемза больших скоплений не образует и чаще всего
встречается в виде отдельных обломков, выброшенных
в процессе извержения вулканов. Встречается на Кам-
чатке. в КрцмУ, ня Кавказе и т д
Тмльшос применеТТГТ? опа находит кап абразивный
(шлнфова тьнын) и теплоизоляционный материал, и ка-
честве заполнителя для легких бетонов, активной до-
бавки к извести и цементам (в силу чего они получают
способности затвердевать под водой), сухой краски для
штуке турки, куда добавляется в виде порошка, в качест-
ве фнльгрч
144
Средние породы
Эти породы содержат 52—65% SiOa. В нх со-
став входят плагиоклазы (альбит, олигоклаз, андезин)
и цветные материалы, из которых наиболее типична ро-
говая обманка Кварца обычно мяло. Представителями
являются диориты и их излившиеся аналоги — андезиты
и порфириты Андезит относится к кайнотнпным поро-
дам. а порфирит — к палеотипныс.
ДШШЛШ (греч. «днорао»— отделяю) представляют
собой интрузивные Породы В НХ составе основное ме
сго_ занимают светлые плагирнлазы- роговятТ обманка,
Рис 70 Д.юрктопын порфирит <24 X)
реже азгит и бнотит. Крррц то отсутствует, то встре-
Чрется d незначительном количестве (кварцевьпГ'дио"7
рнт). Средн второстепенных минералов присутствуют
пирит, апатит. ма1нетнт н др Цветные минералы со-
ставляют 23—30%.
Окраска диорнтоь колеблется oi светло-серо jj до тем-
мо-сепой Структура полнокристаллическая, зерннстаУГ"
реже попфпровмдная (рис. 70) Текстура массивная.
Объемный вес 2800--3000 кг1м\ Предел прочности на
сжатие 1800 -2400 кПсм2. Лиорнты при анветпивании
приобретают зелецорато-серу ю окраску и становятся мя-
ло пригодными ДЛЯ -стршпельних целен Пни встреча ют-
Но
ся в .1пде лакколитов, жил, штоков -и часто образуют
зоны в гранитных н га^бровых массивах Отдельность
подобна граниту
Диориты встречаются дпвол .но редко, известны в
Крыму, нс кранце. Урале и Кваака иг. Вследстеие боль-
тпон’ вязкости применяются кчк дорожный материал,
хорошо полируют!я н полому используются для обдд-
иовкн и поделок. Примером применения диорита в каче-
ГГЬе строительною н скутоптуриого ма’епиала служит
здоннс музея и санатэрня в Алупке, на Южном берегу
Крыма
Андезиты (от названия гор Анд) . редс гавляюг собпй
лавы распространенного типа, состоящие нз тех же ми-
нералов. что и кюриты Сгрукту.,~>а ну андезитовая. т. е.
они состоят из топких крттгталлоз, обрдз'.юшиа систему,
напоминающую r.rmiAt t Зя.тплнсмисм ячеек стеклом.
Тоняйс зерна н вкрапленники представлены р .аГилкдд-
ч„м| . реже рогозой обманкой, авгитом в биотитом Ос-
новная масс! пород! птс 'няя или пористая, мелкозер-
нистая. с примесью стек.' а
Окраска андезитов серая. (пгонн'ИЯ- Образуют об-
ширные лавовые поток.I. покровы и купола. Дают не-
правильную отдельное гь — плнтчату о или столбчатую
Объемный вес 2700—3103 кс'м1. предел прочности на
сжатие 1400 2500 кГ/см* При выветривании андезиты
приобретают серовато-зеленую окр.к ку н распадаются
на неправильные хтловатые обломки.
-4-.УЗИТЫ в tf.ch-тюия на Кавказе, в Бостонной Сиби-
ри, на Умрличе Плотные аидюжты применяются и качест-
ве кислотоупорных плит и щебня для кислотоупорно) о
бетона. Широко используется как стецрааЬ. Ди) 1 к
н>уГ й. тгду-iwfawtf.kMrMywy. .’AvBc-Tis.e дойня.™ япь?
знтов отличаются легкостью в легко распили
па юте я
Порфириты общее название нмньшнхея палео-
тнпных повод с порфировыми выделениями плагиокла-
за, роговой обгзикн и авгита По своему мннепилоги-
ческому составу они аналогичны лноритар < )т шдези
тон отличаются значительной выветредоиъчз, при уом
часть первцлмых-MUHAfwica (плагиою азы, авгит, рого-
вая ~оЗмакка) превратилась во вторичные^- хлорит, се-
рицит и др Эти новообразования рм)а|11нвлют породу в
зеленоватые л серивглые цвета _
146
Структура Порфиритом иорф!ЦрвАн»хрсди вкраплен-
нгЛ?пв а основном плагиоклазы Основные массы породы
по сравнению с андезитом более плотные Объемный вес
2500 3000 кг(м3, предел прочности на сжатие 1600 -
25Ю кПслР.
Форма ззлещшц- порфиритов^дуролы и потоки
моти1 <тью до 470 м Хор ...терна плитчатая отдельность.
'Порфириты распространены на Урале, A-iT»e. , n и
Азии, на Дпл|.|.еч и Kmrfg-
Применение порфнрн зв такие же. как и дез,<гои
Щелочные магматические породы
К щелочным породам отвисится с iciihtu и не-
фелиновые сиениты. Эффузивными аналогами служат
тргзлты, ортофиры и фонолиты.
~ Сиеинты (иг ни-имннн । Сиена в Египте)—щелочные
интрузивные породы, в составе которых ровное место
чяннц.нп прток ..и, । н и,;.- цбмннкл. авгит и' био-
тит; Bi2»P(HT!’i<f зы.: минералы составляют до 15^ ГУк-
раек. сиенитов светлая: розовик, крщ над, .светуюн ерам
СтРИ' ади1лиокрнствллнческ»д, равномерно зернистая,
-тогда порфироЕИДзад Текстура' мигеннная^ рднофоднан
Объемш 1и все zblrj J80(l кг<м\ предел прочности на
сжатие 1200 1-*>00 кГ)см*
Сиениты залегают л краевых частях массивов грани
тъв млн । 1ббро. реже и--треча(рТ£н_Д виде Срмрстоятель-
ttax тел (лакто i.nw штоки, дайки). Отдельность обычно
’Яатр'ацевс.ная, пластовая
В СС^Р сиениты встречаются значительно реже гра-
Jнтов (Урал^Кк^каз- Уутяииа. Kfi-lhCHlift n-ppl. С нптру-
ввкмн сиенитовой магмы связаны крупные месторожде-
няя магнетита, меди, марганца н др. Сиениты полируются
обрзбат. вакзтея легче, чем граниты, вследствие стсуг-
CT4HJI кварц 1 Применяются как стронтулъный и дорож-
ный кпмень, щебень для бетонов и материал'д^я'НВли
^Йефелнн 1ые и. ни.ы представляют собой г.тубнпттые
Ч(Ц>2/ >. с ТЮТЫШеяПБГЗГСОдержанием щелочей В их-ьо-
ставе ощовное место занимают пулевые шпаты (калис-
Жье и натри«-еые'| и пепелищ среди второ^тепённ' Гх миче-
рал л содержатся амфнЗолы, пироксены, реже биотит
По минералогическому составу i ефелшювыс сиениты
I 14?
довольно цспустоянць-. различаются по темноокрашен-
|1ым минералам.
Нефелиновые сиениты - средне- или кру пнозернистые
п ютнок^нсталличёские породы. Or pacKaJcBgLio —бе
лая, серая Форм >а легация — в виде массивов и лакко-
литив, встречаются на Южном У рале, Кольсщч Поду-
ог гриве и ь Минусинской котловине. на Украине и Кан-
как.
Практическое значение оченч велико, так как с ними
связзнТг ПетторСП^ден ня апатитов, циркона, ильменита
и др. Применяются в качение строительных материалов.
Трахиты (греч «грахис» - шсроховзтыТТр^ кз йпчгнп
ные аПаЛо~и, имеющие тот же состав мине^албв, что *и
сиёи,-ы 06j гдаюг и д>фнрувой структурой Вкраплен-
Инки, как и основная тонкозернистая масса пбрдлГ.
представлены подспцм шпатом Кроме тою, присутству-
ют роговая обманка, биотит (Гч^екло.
Окраска трахитов белая, серая, желтоватая Породи
IC..KO’ одис гая. шероховатая на^щупь. Объемный вес
2200 2Ь(Х) кг/мК 'предел прочности на сжатие довольно
низкий. 600—700 кТ/глт1 . 1егко ыыветрлваются, распа-
даясь на угловатые об точки с последующим переходом в
глину.
Наиболее распространенные формы залегания трахи-
тов— потоки, покровы, иногда купола Отдельность чаще
всего плитчатая.
Трихиты встречаются на Кавказе, Украицу, Урале. в
Казахстане и Алтае Практическое значение трахнТоЪ не-
большое. Легко поддаются обработке^ не полируются,
быстро истираются. Применяются как кислотоупорный и
строительный камеру, (дают хорошее сцепление с цемеи-
тамТГв”качестве стеновых блокоо, щебня ллм бггона- те-
самых плит.
Бескварцгшые порфиры — палеотнпные аналоги сие-
нитов и по своему составу, структуре, распространению н
пр||м<!ненню аналогичны трахитам
фоиодвды (греч «фонэ» звук, «литое» камень) —
эффузивные кайно- и палеотнпные аналоги нефелиновых
сиенитов Отличаются св£хдон окраской, плотные, состоят
из нефелина, дьаешю швата (санидина) и цветных ма-
нералов З^л^сдкаГ в виде потоков^ покровов н т д. бла-
годаря трнкоплитчатий от тс^йтоети нвхоКТт ттримснение
в качестве кровельного мвтериала
148
Основные породы
Эти породы содержат 40 -52% SiO- В их со-
ставе преобладают цветные минералы (до 50%) Поле-
вые шпаты представлены плагиоклазами (лабрадор,
анортит), квари отсутствует. Цвет псрод темный Среди
магматических пород они составляют около 25%. из ко-
торых 20% приходится на базальты. Интрузивными
представителями служат габбро, к эффузивным аналогам
относятся базальты (кайнотнпные) и диабазы (патеитнп-
НЫС)
Габбро (название местности в Италии) представляет
собой полнокристаллическую породу от темно-серой до
черной, часто зеленой окпаски. R состав габбро входят в
oci звном полевой шпат (чаше типа лабрадора) и авгит
Помимо этого, присутствуют роговая обманка оливин и
биотит, в числе второстепенных минералов — ортоклаз,
корунд, магнетит и др
^Габбро, состоящее из одного плагиоклаза - лабрадо-
ра. называется лабрадоритом Стр । к гура габбро чаше
всего мелко__Ц-Ар\пнозсрнистал Текстура массивна^,
реже полосчатая. Обьемный вес 29(Ю—ЗИЮ кг/м1. Пре-
де I срочности иа с жатие 2000--4000 кГ/см2 ) аббро очень
плотная порода, трудно поддающая!я разработке и обра-
ботке Обладает знячнюльнрй вязкостью В воде со сла-
бокислой релкине * т- «чя гшв1 инейным давлением незна-
чительно размяу чается ..
В природных условиях габбро Р и егает в ви^е лакко-
литоь, залежей, штоков и даек, от шчается разнотипной
Отдельностью (глыбовая, шарсвая и др.).
Габброяые породы широко распространены на Урале,
Укрди..^. в Карелии и Средней Азии. В силу своей проч-
ности и устойчивости габбро широко применяется в каче-
стве бутового камня, щебня для бетона и как дорожно-
строительный материал. Ценный.с. рлнтельнын намснь
для различных гидротехнических сооружений (мостовые
устои, набережные). Лабра ториты из-за красивой окрас-
ки и хорошо полирующихся поверхностей используются
в кллестве декоративного материала и для облицовки.
Базальты (лат. basaltes — камень из Базана в Сирии)
представляют собой плогцые тяжелые породы. В тех
случаях, когда заметно порфировое строение, вкраплен-
никами являются олннни, bbiiit, реже полевой шпат, при
149
этом уд Г|гнач масса долпокристаллическая (плагиокла-
зы, авгит, оливин и др.) и частично степлопат.д Тексту-
ра плотная; в разновидностях, содержащих стекло, встре-
чается также пористая и пузыристая.
Окр.кк, Сазаль.рь темная, пдчть щщгя. Объемный
вес ЗбОб"" * (Г) ы'м*. Эта порода самая прочная из всех
пород, слагающих верхнюю часть земном коры. Предел
прочности на сжатие 3<КХ> 35<Ю кГ/см- и даже до
«УЮО кГ/смг. Дазальты, особенно мелкозернистые, очень
стойки х выьетпнеанню гЧо'наиб'бЛН . П пвдлавкнё маг-
матичеспие породы «температура плавления около
1150°С).
Для базальтов характерна ф< ;ма -,ал< гания в ан«<
покровов, поток., в и жил Их особенность — столбчатая
отдельна ть в i идс шестиугольных столбца Реже встре-
чается плитчатая, скирлупопатая и шаровая.
На территории СССР базальты распространены в
Забайкалье- на Алтае, а Армении, на Украине и Дальнем
Вос jXC. При большом распространении и высоком тех-
ническом качестве базальты широко используются как
дорожный и строитезьный камень, электроизоляционный
и кислотоупорный материал, а также вкаменналитейной
проЯышл<ч<ногти__В результате термической обработки
базальта (расплавления и раскрнсгаглнзацлн i формах)
получают различные изделия облицовочные плитки,
лестничные маршн. плиты, де млн машин и т. д., не усту-
пающие по прочное ти стали Предел прочности на сж 1тие
п in ленного базальта достигает 10000 кГ1ся3. Эти изде-
лии вмезюто и щелочеуиориы. не проводят электричества.
В настоящее время трудами советских ученых получено
каменное литье различных окрасок Стало возможным
получение изделий, армированных сталью
Диабазы (греч. «диабас» — расшепл иощийся) Д2~С(£
стану минералов аналогичны габбро, но все минералы в
тон итн мной степени изменены выветриванием, в силу
чего большое место занимают вторичнйе образования
(хлорит, серпентин и др . Окраска от темно-зеленой до
черной CTPYKTyja_-KJT пцр-, средне- и мелком) вметая,
реже плоти >я или норфировчя 'В последнем случае
BKj пменникп преДст.ТПЯЫ'ЛЛн'ноклв.-ом или азгигзм.
.Диабазы образуют покровы и потоки Отдельность
сто.т6ча"тая, плитчатая |ПВарообразКЛГ. Объемный вес
270ч -2900 хг/и».
isn
На территории СССР ди ,б мы широко распростране-
ны на Урале, Карелии и i > Кавказе. Свежие диябазы
яспо-зкппт в качестзе* дорожного idUiifl. Щебня, для по-
делок и украшений. । камепполитейиой промышленности.
Испо-.ьзуется также их свойство давать хорошее сцепле-
ние с битумом н асфыьтом
Ультрлосиониыс пор дь
Это темноокрашениые пс-рслы. не сохсржыцне
полевых шпатов и кв ipua. Количество SiO$-c40__ Наи-
более распространены пернленты н пироксениткГ, реже
встречаются дуниты. Ультраосновиые породы встречают
ся на Уря^е, Колидшм ьолусй-гровог я Сибири и на Даль-
нем Востоке. Применение лх в качестве естественного
строительною качки вследствие малого распространения
незначительно.
Дцрокеениты - темнр;КД5ИЦС1_Ро.чр1 HtPKWe породы.
по.тиокристаллийеудге, ^дссивные. С южены аыитом.
йпогдас примесью оливнна,.форма залегания — жилы я
реже штоки. Отдельность паря..лслст педальная и шаро-
вая. Объемный вег 3—3,4 т/зс Порода вяэкал. обрабаты-
вается с трудом
Перидотиты — темно-серые, почти черные породы,
срёЗпГб- ""Или’“Крупнозернистые, Пассивные. Сложены
оливином и сшитом с небольшой примесью роговой
обманки, магнетита и других минералов Форма залега-
ния - штоки и дайки. Отдельност»- пира щелеш.педаль
идя, нередко шаровая. Обьг.мный вес 3000—3400 кг/м*
Дуниты — темно-зеленые или оливково-зеленые поро-
Лы З^ЯПбТЬТГструктуры. Массивные Сложены в основ-
ном олквииом с нлчтожиом примесью магнетита и
хлорита. Форм, залегания - и еоолыпче ж.глы, дайки,
глубокие части лакколитов. Отдельность неправильно
глыбовая, параллелепипедальная, нередко шаровая.
Ультраосновиые породы в неизменном виде встрсча-
ютс" на больших глубина'' В пределах поверхности они
неустойчивы н легко изменяются Оливин при выветри-
вании переходит в серпентин, тальк к другие мине-
ралы
Перидотит и пнроксснит 'потребляются как поделоч-
ные и строи-ельные камни, для внутренних украшений
51
зданий. Дуниты — высококачественное сырье для изго-
товления огнеупорных кирпичей.
С ультра основным и породами связаны месторождения
таких ценных полезных ископаемых, как платина, хром,
медь, титан, никель, кобальт, а также асбест, тальк и
магнезит.
ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ
Общие представления
Осадочные породы характерны для поверхно-
сти Земли, где они распространены больше, чем магмати-
ческие и метаморфические породы, и занимают до 75%
ее площади. Мощность толщ осадочных пород колеблет-
ся в широких пределах: в одних местах она очень мала,
в других достигает многих километров.
' Осадочные породы формируются на поверхности зем-
ли и являются результатом: разрушения других,
ранее образовавшихся пород; выпадения различных,
главным образом химических образований из водной
среды и накопления продуктов жизнедеятельности
растительных и животных организмов на суше и в вод-
ных бассейнах.
Любая находящаяся на поверхности порода постоян-
но подвергается воздействию процесса выветривания
(действие воды, ветра, колебания температур и т. д.).
В результате даже самые массивные прочные магматиче-
ские и метаморфические породы в конечном счете разру-
шаются, частично переходя в состав водных растворов и
частично образуя обломки разных размеров. Этот мате-
риал остается на месте, но чаще переносится ветром и во-
дой и после отложения образует рыхлые скопления, из
которых с течением времени формируются разнообраз-
ные виды осадочных пород обломочного происхождения.
В образовании этого типа пород можно выделить три
главные Сталин: пришли и мяь-^ппДЦие продук-
тов разрушения — образование рыхлого осадка; ди а ге-
нез— процесс уплотнения и цементации осадка и фор-
мирование породы и эпигенез — процесс возможных
изменений породы под действием различных природных
факторов.'
152

В процессе разрушения горных .пород многие вещест-
ва переходят в состав водных растворов н при известных
условиях выпадают в осадок, создавая осадочные породы
химического тнюисхвылития. D этом процессе последо-
Рис 7» Слоисти<.тк псалочних «юрид (Каш
каз, р Малки;
ватгльно выпадают окислы. затем силикаты, карбонаты,
сульфаты и талоидные соли.
Многие морские организмы при жизни извлекают из
морении воды соли кальция для построения своих скеле-
тов и раковин После отмирания организмов эти части
падают на дно и образуют скопления иногда большой
мощности и ил'больших площадях. Со временем в про-
цессе диагенеза из этих скоплений формируются осадоч-
ные породы ср; diioi eiiiH i.i ваш. mA hi,.<н Аналогичная
картина наблюдается и при отмирании растительных
организмов (торф).
К осадочным породам условно относят также обло-
мочные образования, возникающие в результате накоп-
ления твердых продуктов в процессе вулканических из-
вержений Эта группа называется пирокластической
Приведенные выше данные показывают, что осадоч-
ные породы по своему происхождению подразделяются
на три группы обломочные, химические и
органогенное Развернутая клагеяфПкМи'й осаЮч-
mJX пород приведена а табл 9 Дс теине осадочных пород
на три группы не предусматривает резких границ Между
породами, слагающими эти трн группы, существуют мио
гочнелемные переходы в виде пород — разновидностей
смешанного состава.
Характерные черты осадочных пород I)«слоистость,
2) пористость. 3) зависимость сдртааа н canff т» иприты
от клкмftia-л 4) содержание остатков растите
животных организмов
' Слоистость оса точных пород выражается в своообраз
ной слоистой форме залегания (рис. 71) Она связана со
специфическими условиями накопления толщи пород п
воздушной и водной среде.
ГТорнстость — характерный признак большинства оса-
дочных пород, исключение составляют лишь химические
осадки, которые нередко имеют довольно высокую плот-
ность (например, платный известняк химического пронс
хождения, каменная соль).
Климатические условия накладывают определенный
отпечаток на состав и свойства осадочных пород. Так. в
пустынях отлагаются породы обломочного характера
(пески, песчаники), в замкнутых бассейнах накаплива-
ются залежи солей, в условиях теплого моря образуются
известия ки и т. д.
Окраска осадочных пород разнообратна и в известной
мере также зависит от климата Породы, образовавшие-
ся в условиях холодного сырого климата, окрашены в
светло-серые тона, красноватые же цвета характерцы для
тропиков и субтропиков; черная, темно серая окраска
типична для болотных отложении и отложений озер
Большинство осадочных, обломочных и химических
пород содержит остатки растений и скелетных частей
155
154
Рнс 72. Осадочная перо«л г отпгчятками расте-
ний
животных организмов в вн те окаменелостей или их отпе-
чатков (рис. 72), характерныхющнх геологический воз-
раст породы
Химическим и минералогическим состав
осадочных пород
Химический состав осал >чных порот имеет
характерные черты Однако средгеналоаой химический
состав всей осадочной толщи близок к состав) uai маги-
ческих пород Это связано с единством распределеним
химических элементов в земном корг. С другой стороны,
в ОТЛИ’Н е от магматических порол наблюдается большее
количество окисного железа по сравнению с закисным,
преобладание калия над натрием и повышенное содержа
ние воды, углекислоты и углерода (табл 10)
Минералогический состав осадочных пород достаточ-
но разнообразен Так, в состав «кадочных пород входят
следующие виды минеральною материала: 1) обломки
различных пород (осадочных, мят магических или мета-
морфических); 2) первичные минералы, сохранившиеся
после разрушения в процессе вь ветриваняя исходных
пород (кварц, полевые шпаты п др), 3) минералы вто-
ричного происхождения, возникшие в результате ра зло-
156
Таблица 10
Сравнительный средний тичнческвй состав мзгчатичесмих
и осадочных пород (по Марку)
Кжп-мг -ы Чимхи- ..рты С<.а«**ч*«ые Mtciwe tlupnlH Оса ю1йые B'J’WrN
5UO, Л9.14 58.53 TiQ, 1.05 0.57
15.3! 13.07 Р/>’ 0,30 0.15
1 е-О 3 .08 3.37 Cl 0.Г4Я Стеты
Ге( • З.хо 2.0 s Л.П72 0.54
V.R“ З.И» 2,51 .Мн > 0.124 Слеты
СвП 5,пч -5.Ц 1LO 1.15 4,2к
Na/") 3.44 1,10 СО.» O.’O 4.94
К-О из 2,8) с — 0.05
жен яг. первичных минералов (глинистые минералы типич-
ны только для осадочных пород); 1) минералы, образо-
вавшиеся при формировании осадочной породы, и также
а процессе диагенеза и эпигенеза (гипс, кальцит, магле
знт. галит. опал) Эти минералы нередко концентриру-
ются и среди осадочных отложений могут давать значи-
тельные месторождения
Минера ты осадочных пород могут находиться а
кристаллическом, аморфном и коллоидном состояниях
Последнее .характерно для многих осадочных пород и
особенно распространено средн продуктов выветривания.
Осадочные породы по колшчттвх минералов, которые
их слагают, деляг на ы о н о м и н е р а л ьн ы е (состоя-
щие из одного минерала) и и о л и м и н с р а т ь и ы е
(состоящие >.1 нескольких видов минералов) Последние
преобладают среди осадочных пород
ОЬЛОМОЧНЫ! ПОРОДЫ
Перед тем как охарактеризовать отдельных
представителей этой грхлпы осадочных порол, следует
отметить, что их классиф «кацня основана главным обра-
зом на размере част ни. а также на их форме и
делении на рыхлые и с и е м е i т и р о в а и н ые
Сравнительно недавно предполагали, что основная
масса глинистых пород, состоящих из тончайших частиц,
имеет обломечн »с лроисхлж теине В настоящее время
157
установлено, что значительная часть глия образуется в
результате сложных химических процессов, при которых
возникают глинистые минералы Затем тонкие чэстидм
их переносятся и переотлагаются Учитывая их раздель-
нозернистое строение, для удобства изложения глины
рассматривают вместе с обломочными городами.
Структурная классификация обломочных пород при-
ведена в табл 9. где они подразделены по величине об-
ломков на ряд классов: грубообломочные, песчаные, пы-
леватые м глинистые. Помимо этого, все обломочные
породы подразделены ьа рыхлые и сцементированные
В самостоятельную группу вы зелены обломочные
сцементированные породы вулканического происхожде-
ния (вулканические пеллы. туфы и т. д.) Они рассмат-
риваются в копие настоящею раздела
1 Рыхлые обломочные породы
Главная особенность рыхлых обломочных
пород —их раздельнозерннстость Они состоят из зерен
минерален и обломков порол различных размеров, либо
совсем не связанных между собой (рис. 73). либо связан-
ных слабо (глины).
Рнс 73 Глыба кларча ч шебея» а осыпи
15Я
Наименование этой группы пород определяется круп-
ностью и формой составляющих их зерен Но величине
рблимкн и зерна можно разделить на виды, указанные в
табд. II
Т В л на » II
Ды«нае обломков а мрей по арупаостн
Н»«НОВ|»1Ц HtMmKiBJtilW
If «МГипия-В ClfJklJpM
Ф-Г*
Грубооб.томочпые (гее ( >100 Взятии Глыбы
фаты) 1 100-40 1 алька Щебень
1 40-2 Г иаагй Дрее па
Псаыыитм 2-0.05 Гееявные члетцы
Алепрягм С.05—0.002 Пылеытие часитьи
Пелиты <0.<Ю9 Гля.тгстые частпки
Данное деление обломков и зерен i.o размеру не-
сколько отличается от принятого в петрографии, но
имеет широкое распространение в инженерной практике.
В природе редко встречаются обломочные породы,
состоящие их зерен одного какого-либо размера. Поэтому
при оценке этой труппы пород определяют грануло-
метрический (зерновой) состав этого типа пород.
Для получения представления о содержании в породе
различных по крупности зерен делают гранулометриче-
ский анализ. В настоящее время разработано много ме-
тодов гранулометрического анализа Наиболее широко
врнмеияются следующие*
I Для разделения частиц крупнее 0,25 мм используют
ситовой метод. Образец подвергают рассеву на си-
тах. имеющих соответствующие размеры отверстий (2;
ОД, 0,25. 0,1 ми) Частицы, оставшиеся на ситах, взвеши-
вают и определяют их весовое соаержание, выраженное в
процентах.
2. Частины мельче 0.25 мм в практике строительных
лабораторий разделяются в водной среде При этом для
выделения частиц размером 0,1—0.05 и 0,05—0,002 мм
применяют метод отмучивания. разработанный
А Н Сабзниным В основу метода положен принцип
Ммичия в скоростях падений ь воде твердых частиц
В зависимости от их размеров Сабанин на основе экспе-
154