Определения и основные сведения.

Земная кора состоит из горных пород, представляющих собой агрегаты, то есть соединения нескольких (иногда одного) минералов. Минералом называется природное образование, относительно однородное по внутреннему строению, химическому составу и физическим свойствам. Большая часть минералов имеет кристаллическое строение, когда составляющие их частицы – атомы, ионы – располагаются в определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Для отдельного кристалла это проявляется правильной формой многогранника – куба, призмы, октаэдра и др. Лишь некоторые минералы имеют некристаллическое, аморфное строение.

Обычной и наиболее важной формой существования минералов в ЗК являются горные породы. Более редки отдельные кристаллы или их сростки (друзы). Встречаются и другие формы: конкреции – округлые минеральные агрегаты радиально-лучистого строения; секреции – результат заполнения минералом пустот в горных породах с нарастанием его от стенок к центру; оолиты – мелкие сферические образования; натеки в виде желваков, почек, сталактитов и т.п.

Всего известно более трех тысяч минералов, но основную массу пород ЗК составляют несколько десятков наиболее распространенных минералов, называемых породообразующими. Знание их свойств и умение выделить их в конкретной породе имеют важное значение.

Минералы и горные породы образуются в ходе разнообразных процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности. По характеру энергии, порождающей процессы, они делятся на эндогенные, связанные с внутренней энергией Земли и экзогенные – с внешней, главным образом солнечной энергией. Основными эндогенными процессами минерало- и породообразования являются магматизм и метаморфизм. Магматизмом называется внедрение в толщу ЗК огненно-жидкого силикатного расплава (магмы) или излияние ее на земную поверхность в виде лавы с последующим остыванием и затвердеванием. Горные породы, составленные образующимися таким образом минералами, называются магматическими (МГП).

Метаморфизмом называются процессы изменения ранее возникших минералов и горных пород в новых условиях их существования, под действием высоких давления и температуры, а также химически активных жидкостей и газов. Образующиеся породы называются метаморфическими (ММГП).

Экзогенные минералы образуются на земной поверхности и на небольшой глубине вследствие преобразования эндогенных минералов, кристаллизации и осаждения солей из водных растворов, а также в результате жизнедеятельности животных и растительных организмов, накопления их остатков. Такой процесс минералообразования называется осадочным, а возникающие при этом горные породы называются осадочными (ОГП).

По химическому составу минералы подразделяются на 10 классов: силикаты (наиболее распространены минералы магматического происхождения - полевые шпаты ортоклазы и плагиоклазы, слюды, оливин, авгит, роговая обманка; метаморфического – тальк, хлорит, серпентин; осадочного – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды), оксиды (кварц, корунд, халцедон, кремень), гидроксиды (лимонит, опал), карбонаты (кальцит, доломит), сульфиды (пирит), сульфаты (гипс, ангидрит), галоиды (галит, сильвин, флюорит), фосфаты (апатит), вольфраматы, самородные минералы; породообразующие минералы принадлежат к первым восьми классам.

Во многих случаях минерал можно определить по его физическим свойствам, к которым относятся: форма кристаллов; оптические свойства – цвет, блеск, прозрачность; спайность, то есть способность раскалываться или расщепляться с образованием гладких блестящих плоскостей; характер излома; плотность, твердость и др.

По плотности различают минералы легкие (r ≤2,5г/см³), тяжелые (r >= 4) и средней плотности при изменении r в указанных пределах. Для определения твердости минералов пользуются шкалой Мооса, в которой каждый последующий из приведенных эталонных минералов царапает предыдущий, т.е. превышает его по твердости на один балл: тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, полевой шпат, кварц, топаз, корунд, алмаз. Последние три минерала относятся к редким, так что из перечисленных породообразующих минералов к твердым относятся полевой шпат (6) и кварц (7); к мягким тальк (1) и гипс (2); остальные имеют среднюю твердость.

Очень большое практическое значение имеет устойчивость минералов к выветриванию. В этом отношении они подразделяются на очень устойчивые – кварц, мусковит; устойчивые – ортоклаз, альбит, т.е. полевые шпаты с большим содержанием кремнекислоты (кислые); умеренно устойчивые – кислые плагиоклазы, авгит, роговая обманка, биотит и др.; малоустойчивые – основные плагиоклазы (с малым содержанием кремнекислоты), оливин, пирит. Некоторые другие сведения о влиянии минералов на строительные свойства горных пород будут приведены далее.