Изучение свойств породообразующих минералов

На важнейшие технические характеристики горных пород прямое влияние оказывают ряд характерных свойств, присущих породообразующим минералам; твердость, спайность, излом, блеск, окраска, плотность. Эти свойства зависят от строения и прочности связей в кристаллической решетке соответствующего минерала.

Твердость– свойство, характеризующее поверхностную энергию минерала, т.е. сопротивляемость этой поверхности царапанию другим, более твердым, камнем или предметом. Это свойства, связанное со строением кристаллической решетки, обычно оценивается по десятибалльной шкале твердости (табл.1), предложенной немецким минералогом Ф. Моосом, согласно которой минералы группируются в соответствии с их относительной твердостью. Более точную оценку твердости получают используя специальные склерометрические приборы, где твердость минерала оценивается глубиной отпечатка, который оставляет алмазная коническая игла или пирамидка, вдавливаемая под определенной нагрузкой в поверхность испытуемого образца.

Показатель твердости имеет большое практическое значение, т.к. косвенно характеризует механические свойства природного камня.

Каждый из десяти специально подобранных минералов, занимающий определенное место в шкале твердости Мооса, царапает все минералы с меньшим значением твердости, но в то же время сам царапается более твердым, стоящим выше его, минералом.

Путем сравнения с этой шкалой может быть установлена твердость любого минерала.

Таблица 1 - Шкала твердости Мооса

Минералы с твердостью 1, 2 относятся к мягким, от 3 до 6 – средней твердости, выше 6 – твердые.

Поскольку шкала Мооса относительная шкала, то с ее помощью можно установить лишь какой минерал тверже. Что же касается абсолютных значений твердости, т.е. насколько увеличивается в количественном выражении твердость от ступени к ступени, по шкале Мооса определить нельзя.

При определении твердости по Моосу необходимо использовать образцы с острыми краями и царапать на ровных (не затронутых выветриванием) поверхностях.

Поскольку горные породы сложены из разнородных составных частей, использование шкалы Мооса для определения их твердости в общем случае невозможно.

Спайность– способность минералов раскалываться по определенным направлениям – плоскостям спайности – является важным диагностическим признаком минералов. Вместе с твердостью спайность характеризует механические свойства природных каменных материалов.

Спайность связана с внутренним строением минералов и не зависит от их внешней формы. Различают пять степеней спайности:

1. весьма совершенная – минерал легко расщепляется ногтями на тончайшие листочки (слюда, гипс, графит);

2. совершенная – под действием легких ударов минерал раскалывается на частицы правильной ограненной формы (кальцит, каменная соль);

3. средняя – при ударах образуются обломки минералов, на которых видны плоскости спайности (роговая обманка, флюорит);

4. несовершенная – плоскости спайности почти не видно (апатит);

5. весьма несовершенная – все образующиеся при ударах обломки неправильной формы (корунд, кварц).

Излом– диагностический признак минералов, обладающих либо плохой спайностью, либо лишенных ее. Оценивается характером поверхности обломков, образующихся при разрушении минерала ударом.

Различают изломы раковистый, занозистый, волокнистый, ровный, неровный, ступенчатый и землистый. В частности раковистый излом типичен для всех разновидностей кварца и других стекловидных пород (обсидиан).

Блеск– диагностический признак, характеризующий декоративные особенности минералов. В зависимости от величины показателя преломления светового луча, проходящего через кристаллическую решетку минерала и характера его отражающей поверхности блески подразделяются на: стеклянный, металлический, перламутровый, жирный, шелковистый, матовый.

Окраска– признак, определяющий степень декоративности минерала, и у полиминеральных горных пород является основным при использовании их в качестве облицовочных материалов.

Плотность(истинная) зависит от химического состава и структуры минералов. Она может колебаться в широких пределах, предопределяя степень трудности добычи и механической обработки горных пород.

Изучение минерального состава горных пород и установление вида исследуемых минералов требует использования специального оборудования, необходимой теоретической подготовки и практических навыков в области петрографии. Поэтому методикой проведения данной лабораторной работы предусматривается знакомство с коллекцией основных породообразующих минералов, а их структурные особенности и свойства устанавливаются индивидуально – анализом данных соответствующих специальных литературных источников.

Завершающим этапом этой работы является заполнение таблицы 2, характеризующей важнейшие свойства основных породообразующих минералов.