Минеральная (лат. "минера" - порождающий металл, т.е. руду) называются природные химические соединения или самородные элементы, образующиеся в результате различных физико-химических процессов в земной коре или на ее поверхности.
Большинство минералов - твердые (кварц, кальцит, алмаз и др..), Но есть и жидкостные (вода, ртуть и др..), А также газы (кислород, азот, углекислота и др.)..
Считают, что в земной коре находятся более 3000 минералов и их разновидностей, но из известных 3000 минералов сравнительно немногие имеют широкое распространение в природе. Эти минералы, а их всего около 50 составляют многочисленные горные породы, поэтому их и называют породообразующими.
В строительной практике человек встречается с агрегатами минералов - горными породами, а их строительные свойства и характер поведения при взаимодействии с инженерными сооружениями зависят прежде всего от минерального состава и строения как самих минералов, так и их соединений - горных пород. Вот почему важно знать состав, строение и свойства минералов.
Твердые минералы могут иметь кристаллическую и некристаллических строение При кристаллической строении элементарные частицы (атомы, молекулы, ионы) располагаются в строго определенном порядке - в узлах кристаллической решетки. Кристаллы имеют форму правильных многогранников: куба, призмы, пирамиды, октаэдра, тетраэдра и т.д.; листа, чешуи, волокна, пластинки. Правильная геометрическая форма кристаллов является важной внешним признаком кристаллического строения минералов. Например, минерал пирит часто встречается в виде кристаллов кубической формы, кварц - пирамидальной или призматической. Минералы кристаллическое строение которых проявляется только под микроскопом, называют прихованокристаличнимы.
Свойства и особенности кристаллического минерала зависят не только от свойств элементарных частиц, из которых он состоит, но и от характера их размещения. Например, атомы углерода в алмазе размещаются строго на одинаковых расстояниях друг от друга в углах тетрагональной кристаллической решетки. Каждый атом алмаза связан с четырьмя другими сильным ковалентной связью, которая обеспечивает исключительно высокую твердость (10), а компактная тетрагональная кристаллическая решетка обеспечивает высокий удельный вес (35 кН/м3). В граффити атомы углерода располагаются слоями, которые состоят из гексагональных колец. Каждый атом в слое ковалентно связан с тремя другими, а связь между слоями слабая (см. рис. 2.1).
Характерной особенностью многогранников симметрия, под которой понимают: во-первых, закономерную повторяемость при вращении кристалла одинаковых граней, во-вторых, зеркальную равенство частей фигуры (одни части кристалла как зеркально отображают другие).
В кристаллах выделяют: грани - плоскости многогранников, ребра - линии пересечения граней, вершины - пересечение трех и более ребер.
Найденные такие элементы симметрии (рис. 2.2).
1. Плоскость симметрии - воображаемая плоскость, которая делит кристалл на две равные части, причем одна из них как зеркально отображает другую.
2. Ось симметрии (L) - прямая линия, при вращении вокруг которой на 360 ° кристалл несколько раз повторяет свое первоначальное положение в пространстве. Количество повторений исходного положения кристалла при вращении вокруг оси симметрии называется ее порядком. Для осей симметрии разных порядков приняты следующие обозначения: L2 ось симметрии второго порядка; L3 - ось симметрии третьего порядка и т.д. У кристаллов могут быть только оси симметрии второго, третьего, четвертого и шестого порядка. В одном и том же кристалле может быть несколько осей симметрии одного порядка или различных порядков.
3. Центр симметрии - точка пересечения элементов симметрии в данном кристалле.
В кристаллах возможны 32 комбинации элементов симметрии, и эти 32 комбинации называют кристаллографическими классами или видам симметрии. Кристаллографические классы объединяются в сингонии (греческое "сингония" - сходство углов). Таких сингоний семь: триклинная, моноклинного, ромбическая, тригональная, тетрагональная (квадратная), гексагональная (шестиугольная), кубическая. Первые три - это низшие категории, три последующие - средние, а кубическая сингония - выше. Характерные элементы симметрии для вышеперечисленных сингоний приведены в табл. 2.1.
Форма минералов - один из признаков, необходимых для быстрого определения некоторых из них: например, по форме можно узнать кристаллы галита, пирита, флюорита, галенита (кубы) и т.д.
Для характеристики различных форм кристаллов используется такая терминология.
1. Изометрические зерна имеют одинаковую ширину и высоту. Агрегаты таких зерен называют зернисто-кристаллической.
2. Показать зерен, которые вытянуты в одном направлении, характеризуется следующими терминами: столбчатый, шестуватий, игловатой, волокнистый.
Для описания агрегатов, составленные удлиненными зернами, если наблюдается их упорядоченное расположение, употребляют такие приставки: параллельно - или радиально - (например, параллельно-волокнистый, радиально-игловатой).
3. Зерна могут выглядеть сплющенных в одном направлении. В зависимости от степени сплюснутости они характеризуются следующими терминами: таблитчастий, пластинчатый, листоватые, чешуйчатых.
Для характеристики прихованокристаличних и аморфных минералов применяются следующие термины:
а) плотное сложение - агрегаты во взломе не проявляют заметных деталей поверхности взлома гладкие или чуть криволинейные (раковистый злом);
б) землистое составления - характеризуется сравнительно рыхлая скоплением мелких частиц, комочков, которые легко отделяются друг от друга; злом таких агрегатов неровный, шероховатый. Некоторые характерные агрегаты получили название, которое не требует специального объяснения, например, кистевидные, пластиковый и т.п.
Природные скопления минералов в виде зерен или кристаллов называются агрегатами. В природе они могут иметь следующие формы (рис. 2.3).
1. Зернистые - мелкие зерна минералов, срослись.
2. Землистые - по внешнему виду напоминают рыхлая почва и легко растираются между пальцами.
3. Плотные - невозможно отличить контуры отдельных зерен даже при небольшом увеличении.
4. Листоватые, пластинчатые, чешуйчатых - кристаллы легко расщепляется-ются на отдельные листочки, пластинки, чешуйки.
5. Друзы - сростки кристаллов, которые прикреплены одним концом к общей основы.
6. Дендриты - ветвистые древовидные агрегаты, возникающие при быстрой кристаллизации.
7. Конкреции - агрегаты шарообразной формы с радиально-лучистым строением.
8. Оолиты - небольших размеров шарики, сцементированные или в Крих-Котила состоянии.
9. Секреции (жеоды) - полости в горной породе, заполненные минеральным веществом, напоминают человеческие почки.
Многие минералы имеют некристаллических (аморфную) строение, когда элементарные частицы располагаются беспорядочно (опал, лимонит, халцедон и др..)