§ 2. Главные породообразующие минералы

Группа кремнезема. Наиболее распространенные минералы этой группы — опал, халцедон и осадочный кварц.

Опал (Б10дН2О) — аморфный минерал, содержание воды в нем колеблется от 2 до 14% и достигает иногда 34%- При нагревании часть воды теряется. Опал чаще всего бесцветен или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным. Плотность 1,9 — 2,5 г/см3, максимальная твердость 5 — 6, хрупок.

Халцедон (SiCb) является волокнистой или скрытокристаллической разновидностью кварца. Цвет белый, серый, светло-желтый, бурый, зеленый. Плотность 2,6 г/см3, твердость 6. Халцедон является продуктом кристаллизации опала, а также выпадает непосредственно из растворов, отлагаясь совместно с опалом и кварцем.

Кварц (Si02). В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Осадочный кварц отлагается непосредственно из растворов, а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона. Он широко распространен в кремнистых породах, заполняет трещины, поровые пространства и другие полости в песчаниках и известняках.

Группа карбонатов. Минералы группы карбонатов имеют широкое распространение в осадочных породах. Наиболее важную роль в них играют кальцит, доломит и магнезит.

Кальцит (СаСОз). Бесцветный или белый, при наличии механических примесей серый, желтый, розовый или голубоватый минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,7 г/см3, твердость 3. Характерным диагностическим признаком является растворимость с бурным вскипанием в 10%-ной соляной кислоте.

Разновидность карбоната кальция называется арагонитом. В условиях земной поверхности арагонит неустойчив и переходит в кальцит.

Доломит [CaMg(C03b] — бесцветный, белый, часто с желтоватым или буроватым оттенком минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см3, твердость 3 — 4. В 10%-ной соляной кислоте вскипает только в порошке и при нагревании. Доломит обычно мелкозернист, крупные кристаллы встречаются редко. Образуется он либо как первичный химический осадок, либо в результате доломитизации известняков. Минерал доломит слагает породу того же названия. Применяется в качестве сырья для производства магнезиальных и доломитовых вяжущих веществ, доломитовых огнеупорных материалов, а также в качестве строительного камня и щебня для бетона.

Магнезит (MgCOs) — бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый минерал. Плотность 3,0 г/см3, твердость 3,5 — 4,5. Растворяется в НС1 при нагревании. Применение магнезита основано на высокой огнеупорности и вяжущих свойствах окиси магния. Магнезит, обожженный при 1500 — 1650°С, представляет собой высокоогнеупорный материал, применяющийся для изготовления магнезитового кирпича, а обожженный при 750 — 800°С дает окись магния (каустический магнезит) и образует с растворами хлористого или сернокислого магния магнезиальное вяжущее.

Группа глинистых минералов. Глинистые минералы играют в составе осадочных пород исключительно важную роль. Они слагают глины, а также могут находиться в качестве примеси в песчаниках, алевролитах, известняках и многих других породах, существенно изменяя их физико-химические свойства. Минералы этой группы относятся к водным алюмосиликатам. Наиболее широкое распространение имеют каолинит, монтмориллонит и гидрослюды.

Каолинит — Al4[Si40io] (OH)8 или Ab03-2Si02-2H20. Белый, иногда с буроватым или зеленоватым оттенком минерал. Плотность его 2,6 г/см3, твердость 1. На ощупь жирный. Встречается в виде мелоподобных плотных агрегатов. Каолинит образуется в результате разложения полевых шпатов, слюд и некоторых других силикатов в процессе их выветривания и переноса продуктов разрушения. На земной поверхности устойчив в условиях кислой среды. Каолинит слагает каолиновые глины, входит в состав полиминеральных глин, иногда присутствует в цементе обломочных пород.

Гидрослюды образуются при разложении слюд и некоторых других силикатов (например, полевых шпатов).

Гидрослюды используют в строительстве; например, вермикулит, обладающий свойством увеличиваться при нагревании в 20 и более раз, применяется как пористый заполнитель легкого бетона.

Монтмориллонит образуется в условиях щелочной среды в морских осадках и в коре выветривания. Слагает бентонитовые глины, иногда служит цементирующим материалом в песчаниках. Минералы группы монтмориллонита широко распространены в осадочных породах, а в некоторых глинах играют роль главных породообразующих. Примеси глинистых минералов в известняках и песчаниках нежелательны, так как содержание уже 3 — 4% глины резко понижает их водостойкость и морозостойкость.

Группа сульфатов. Наиболее распространенными минералами этой группы являются гипс и ангидрит.

Гипс Са504-2НгО представляет собой скопление белых или бесцветных кристаллов, иногда окрашенных механическими примесями в голубые, желтые или красные тона. Блеск стеклянный. Плотность 2,3 г/см3, твердость 2. Для гипса, развивающегося в пустотах и трещинах, характерно волокнистое строение и шелковистый блеск. Иногда гипс встречается в виде тонкозернистых и землистых агрегатов, а также слагает цемент песчаника. Гипс применяют в производстве вяжущих веществ: строительного и формовочного гипса и др.

Ангидрит CaS04 — белый, серый, светло-розовый, светло-голубой минерал. Блеск стеклянный. Плотность 3 г/см3, твердость 3 — 3,5. Как правило, встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов; крупные кристаллы образуются редко, они обычно имеют таблитчатый, игольчатый или призматический облик.

Красиво окрашенные ангидрит и гипс иногда применяют как облицовочный материал для внутренних отделок зданий, а после пропитки водостойкими эмульсиями и для наружных отделок. Ангидрит используют для производства вяжущих веществ. Гипс и ангидрит слагают породы того же названия, широко распространенные в соленосных отложениях.

Органические остатки в осадочных породах. Осадочные породы нередко содержат органические остатки животного и растительного происхождения, сложенные кремнистым или известковым веществом.

Наиболее важными по своим строительным свойствам из групп пород биохимического происхождения являются диатомиты, сложенные остатками диатомей. Диатомовые водоросли — мельчайшие одноклеточные растения, заключенные в тонкий пористый панцирь, состоящий из опала. Встречаются преимущественно в кремнистых и глинисто-кремнистых породах.

Вулканогенный материал в осадочных породах представлен обломками вулканического стекла (вулканический пепел), размеры которых колеблются от 0,01 до 1 мм и характеризуются остроугольными причудливо изогнутыми формами (рис.28).

Рис. 28. Форма пирокластических обломков вулканического стекла (размер в мм)

Структура осадочной породы определяется размером и формой ее минеральных компонентов, текстура — их взаимным расположением и ориентировкой в пространстве. Структура и текстура характеризуют строение породы. Наиболее характерной особенностью строения осадочных пород является их слоистость. В том случае, когда слоистость отсутствует, текстуру называют беспорядочной, так как частицы располагаются в ней без всякой ориентировки. Беспорядочная текстура характерна для песков и грубообломочных пород.