Практическое занятие №1

Методы определения характеристик горных пород

Цель работы: изучение основных методов распознавания минералов и горных пород

Объем работы в часах: 2

В результате выполнения практической работы обучающиеся должны:

Знать

З.18 задачи и стадийность инженерно-геологических изысканий для обоснования

проектирования градостроительства;

З.32 строительную классификацию грунтов;

З.33 физические и механические свойства грунтов;

Уметь:

У.6читать строительные и рабочие чертежи;

Формируемые ОК:

ПК 1.1. Подбирать строительные конструкции и разрабатывать несложные узлы и

детали конструктивных элементов зданий.

ПК

1.2.

Разрабатывать

архитектурно-строительные

чертежи

с

использованием

информационных технологий.

ПК

1.3

Выполнять

несложные

расчеты

и

конструирование

строительных

конструкций.

ПК

1.4.Участвовать

в

разработке

проекта

производства

работ

с

применением

информационных технологий.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии,

проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы

выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных

ситуациях.

ОК

4.

Осуществлять

поиск,

анализ

и

оценку

информации,

необходимой

для

постановки

и

решения

профессиональных

задач,

профессионального

и

личностного

развития.

ОК

5.

Использовать

информационно-коммуникационные

технологии

для

совершенствования профессиональной деятельности.

ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно

общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК 7. Ставить цели, мотивировать деятельность подчиненных, организовывать и

контролировать их работу с принятием на себя ответственности за результат выполнения

заданий.

ОК

8.

Самостоятельно

определять

задачи

профессионального

и

личностного

развития,

заниматься

самообразованием,

осознанно

планировать

повышение

квалификации.

ОК 9. Быть готовым к смене технологий в профессиональной деятельности.

Оснащение занятия:

Набор минералов и горных пород, таблица твердости, химические реагенты.

Общие теоретические сведения

Минерал

–

это

простое

вещество

или

химическое

соединение,

возникающее в

земной

коре

и

на

ее

поверхности,

а

также

получаемое

искусственным

путем

в

лаборатории.

В настоящее время известно около 3000 минералов. Они могут состоять из одного

химического элемента (сера, медь, графит, золото) или из нескольких (кварц, пирит,

кальцит). Большинство минералов – твердые тела. Однако известны и жидкие минералы

(ртуть, вода), и газообразные (метан, сернистый газ).

Минералы

входят

в

состав

минеральных

агрегатов,

называемых

горными

породами. Горные

породы состоят

из

одного или

нескольких

минералов и

слагают

самостоятельные геологические тела.

Наиболее доступным методом определения минералов и горных пород по внешним

признакам является макроскопический метод. К числу легко определяемых свойств

относятся

морфологические

особенности,

строение,

спайность,

твердость,

плотность,

цвет, блеск, цвет черты на фарфоровой пластинке, прозрачность, особые признаки

–

магнитность, растворимость, вкус, запах.

Морфология минералов и горных пород.

Внешний

облик

минералов

может

быть

изометричным,

призматическим,

столбчатым, игольчатым, волокнистым, таблитчатым, листоватым, чешуйчатым. Часто

внешний облик (габитус) определяют простые формы (куб, тетраэдр, октаэдр).

В

природе

многие

минералы

встречаются

в

виде

хорошо

образованных

кристаллов.

Формы этих кристаллов нередко настолько характерны, что по внешнему их облику

можно определить название минерала.

Минералы галит, пирит, флюорит образуют кубические формы кристаллов. Весьма

характерна форма кристаллов гипса, особенно когда два кристалла срастаются вместе,

образуя так называемые двойники, напоминающие форму ласточкина хвоста.

Кальцит образует кристаллы в форме ромбоэдра. Для кварца характерны кристаллы

в виде призм, ограниченных пирамидальными гранями.

Однако

следует

помнить,

что

некоторые

минералы

обладают

способностью

кристаллизоваться в виде различных форм.

Например, кальцит может встречаться не только в виде ромбоэдров, но и в форме

таблитчатых и других кристаллов.

Углерод образует два минерала – алмаз и графит. Гексагональный минерал графит

образовался при высокой температуре, а кубический минерал алмаз образовался при

высоком давлении.

Размеры кристаллов могут быть самыми разнообразными – от долей миллиметра до

нескольких метров.

Встречаются кристаллы – гиганты. В США на месторождении Клейстон найден

кристалл сподумена (алюмосиликат лития) длиной 14 метров, а в поперечнике – 1 метр,

весом 90 тонн.

В Казахстане нашли кристалл кварца высотой с двухэтажный дом, массой 70 тонн.

Одиночные кристаллы в природе наблюдаются редко. Обычно они встречаются в

виде сростков. Такие сростки состоят из двух, трех и большего числа кристаллов.

Наиболее часто встречается срастание кристаллов в виде друз или щеток. В таких

сростках

кристаллы

располагаются

на

общем

основании

и

срастаются

в

случайных

положениях в зависимости от условий образования. Наличие сростков характерно для

ряда минералов: гипса, кварца, флюорита, алмаза, берилла.

Кристаллы, заполняющие крупную полость в породах, образуют жеоду. Округлые

образования диаметром от долей миллиметра до нескольких сантиметров называются

оолитами.

В разрезе оолиты имеют концентрическое, скорлуповатое или радиально- лучистое

строение. Такие образования часто встречаются в известняках, бокситах, железных рудах.

Некоторые минералы имеют весьма своеобразные формы – ветвящиеся древовидные

образования. Их называют дендритами.

Для

ряда

минералов

характерны

зернистые

(оливин,

апатит)

и

землистые

(каолинит, монтмориллонит) агрегаты.

Натечные

образования

присущи

аморфным

минералам

(опал)

и

скрытокристаллическим (халцедон).

Натечными

известковыми

образованиями

являются

сталактиты

и

сталагмиты,

встречающиеся в карстовых пещерах.

В приповерхностных слоях нередко наблюдаются образования минералов в виде

корочек, землистых налетов и так называемых выцветов. Такие образования характерны

для районов с засушливым климатом.

В природных условиях встречаются минералы с совершенно несвойственными им

кристаллическими формами.

Такие

образования

называются

псевдоморфозами.

Они

могут

возникать

при

замещении одного минерала другим с сохранением его внешней формы.

При

определении

минералов

недостаточно

ограничиваться

изучением

только

внешней

формы,

необходимо

знать

и

другие

диагностические

свойства

минералов,

позволяющие однозначно их определять.

Твердость

Твердость

–

способность

минерала

противостоять

внешним

механическим

воздействиям.

Для

оценки

относительной

твердости

существует

шкала

Мооса

–

специальный набор из десяти минералов-эталонов различной твердости, которая условно

обозначается баллами от 1 до 10.

Шкала твердости. 1. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальцит. 4. Флюорит. 5. Апатит.

6. Ортоклаз. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз.

Определение минералов с помощью шкалы твердости производится путем царапания

неизвестного минерала острым концом эталонного, входящего в шкалу твердости.

При отсутствии шкалы твердости используют заменители шкалы:

мягкий карандаш – 1, ноготь – 2, медная монета – 3-4, лезвие стального ножа – 5-6,

напильник – 7.

Спайность

Под спайностью понимают способность минералов раскалываться по определенным

плоскостям.

Спайность

зависит

от

внутреннего

строения

минерала

и

не

зависит

от

внешней

формы

кристалла.

При

раскалывании

минерала

со

спайностью

возникают

плоские зеркальные поверхности.

По степени совершенства спайности выделяют пять видов:

-

весьма совершенная (слюды, тальк, хлорит) – минерал очень легко расщепляется на

тонкие зеркальные пластинки;

-

совершенная (галит, кальцит, галенит) – кристалл раскалывается при легком ударе на

мелкие правильные выколки по спайности, напоминающие настоящие кристаллы;

-

средняя (роговая обманка, ортоклаз) – при расколе минерала наблюдаются ровные и

неровные изломы по случайным направлениям;

-

несовершенная

(апатит,

сера)

–

плоскости

спайности

обнаруживаются

с

трудом,

изломы минерала представляют собой неровные поверхности;

-

весьма несовершенная (корунд, кварц, магнетит) – плоскости спайности отсутствуют,

все обломки неправильной формы.

Излом

Хорошим диагностическим признаком является излом

– случайное направление

раскола минерала. Излом в отличие от спайности не имеет правильных, ориентированных,

блестящих поверхностей.

По характеру поверхности, образуемой при расколе, выделяют следующие виды излома:

-

раковистый (опал, халцедон) – поверхность раскола напоминает створки раковины;

-

неровный (апатит) - характерен для минералов с плохо выраженной спайностью, имеет

неровную поверхность;

-

занозистый

(роговая

обманка,

волокнистый

гипс)

–

характерен

для

минералов

с

волокнистым или игольчатым строением;

-

землистый (каолинит) – поверхность излома землистая;

-

зернистый (альбит) – поверхность представлена мелкими зернами.

-

Прозрачность

Прозрачность – способность минералов пропускать свет. По степени прозрачности

все минералы подразделяются на три группы:

-

прозрачные (топаз, горный хрусталь, исландский шпат);

-

полупрозрачные (халцедон, изумруд);

-

непрозрачные (пирит, галенит, магнетит).

Цвет

Цвет

минералов

зависит

от

их

структурных

особенностей,

присутствия

в

них

красящих элементов и механических примесей. Оценивать цвет минерала необходимо на

свежем изломе, так как на поверхности он может измениться в результате выветривания.

Цвет черты

Для диагностики используют свойство некоторых минералов давать окрашенную

черту на фарфоровой пластинке, имеющей матовую поверхность. Цвет черты – это цвет

минерала в тонком порошке. Часто цвет черты совпадает с цветом самого минерала.

Блеск

Блеском называется способность поверхности минералов отражать свет. Отраженный

свет

создает

отражение

блеска,

который

зависит

от

многих

причин:

показателя

преломления минерала, характера отражающей поверхности, посторонних включений,

трещиноватости.

По

блеску

минералы

подразделены

на

три

группы:

минералы

с

металлическим блеском, с полуметаллическим и неметаллическим.

Многие

рудные

минералы

характеризуются

металлическим

блеском

–

пирит,

халькопирит,

никелин,

галенит.

Таким

же

блеском

обладают

металлы,

откуда

и

произошло это название. Неметаллическим блеском обладают кварц, кальцит, слюда,

полевой шпат.

Полуметаллический блеск является промежуточным видом. Таким блеском обладает

графит.

У минералов с неметаллическим блеском выделяют несколько видов блеска:

-

алмазный – наиболее интенсивный блеск свойствен алмазу, сере (на гранях);

-

стеклянный – широко распространен среди прозрачных минералов (кварц,

кальцит, флюорит);

-

перламутровый – характерен для слюд, талька;

-

шелковистый – встречается среди волокнистых минералов (гипс, асбест);

-

жирный – поверхность минерала как бы смазана жиром (сера, кварц - на

изломе, нефелин);

-

матовый – падающий свет рассеивается и поверхность минерала выглядит

матовой, как у мела, каолинита;

-

восковой

–

характерен

для

минералов

с

аморфным

или

скрытокристаллическим строением, например для опала, халцедона.

Особые свойства

Некоторые минералы хорошо распознаются по особым свойствам, присущим только

определенным минералам: двойному лучепреломлению, магнитности, хрупкости, запаху,

вкусу, взаимодействию с соляной кислотой, растворимости в воде, ковкости.

Двойное лучепреломление.

Естественный свет, проходя через кристалл, распадается на два отклоняющихся

луча, распространяющихся внутри минерала с разными скоростями. Оба световых луча

становятся поляризованными. Это явление получило название двупреломления. Наиболее

отчетливо оно наблюдается у исландского шпата (прозрачной разновидности кальцита).

Наблюдать это явление надо так: положить кристалл на написанный текст, а сквозь

кристалл должно будет наблюдаться удвоение надписи. Чем толще кристалл, тем на

большее расстояние надписи будут отстоять друг от друга.

Магнитность

Среди природных минералов встречаются образования, обладающие магнитными

свойствами.

Сильной

магнитностью

обладают

магнетит,

ферроплатина.

Наиболее

отчетливо магнитность минералов проявляется при взаимодействии с магнитной стрелкой

компаса.

Растворимость в воде

Ряд минералов легко распознают по их способности растворяться в воде. Легко

растворимые в воде – галит, мирабилит, слаборастворимые – кальциты, нерастворимые –

силикаты.

Взаимодействие с соляной кислотой

Этот

признак

характерен

только

для

карбонатов

(кальцит,

доломит,

магнезит).

Взаимодействие

с

соляной

кислотой

сопровождается

выделением

пузырьков

газа

(минерал «кипит» при воздействии кислоты).

Интенсивность реакции у разных карбонатов различна, поэтому кислоту применяют

при разных температурах и степени измельчения минералов.

Кальцит бурно реагирует с кислотой, магнезит взаимодействует только с подогретой

соляной кислотой, а доломит реагирует только в измельченном виде.

Вкус и запах

Вкус характерен для сильно растворимых в воде минералов:

галит – соленый, квасцы – кислые, мирабилит – холодящий.

Запах проявляется при трении, ударе, горении минералов.

Запах жженой кости сопровождает трение фосфорита, удар – искру у кремния, запах

мышьяка

у

арсенопирита.

Сера

горит

синим

пламенем

с

типичным

дурнопахнущим

запахом.

Радиоактивность

Большая группа минералов обладает радиоактивностью, которая определяется с

помощью приборов – радиометров.

Порядок выполнения работы

Задание для обучающихся:

Дать характеристику полученных образцов минералов и горных пород.

Изучение морфологических особенностей минералов

Оборудование и материал для занятия. Наборы одиночных природных кристаллов кварца,

галита, пирита, флюорита, гипса, кальцита. Наборы сростков различных минералов в виде

друз, щеток, оолитов, дендритов, сталактитов и т.п.

Содержание работы. Зарисовать природные одиночные кристаллы кварца, галита, пирита,

гипса, кальцита в тетради и указать название минералов. Зарисовать образцы агрегатов

минералов в виде друз, щеток, оолитов и т.п.

Определение твердости минералов

Оборудование и материал для занятия. Наборы минералов: каолинит, гипс, кальцит,

слюда,

ангидрит,

пирит,

халькопирит.

Набор

шкал

твердости,

предметные

стекла,

стальные иглы.

Содержание работы.

Определить твердость

указанных минералов с помощью шкалы

твердости или ее заменителей с точностью до 0,5 балла.

Определение плотности минералов

Оборудование и материал для занятия. Набор минералов: слюда, гипс, галит, кварц,

кальцит, флюорит, пирит, барит.

Содержание работы. Определить плотность минералов (примерно, путем взвешивания их

на ладони). После определения плотности записать минералы в таблицу.

Группа по плотности

Минерал

Легкие (менее 2,5)

Средние (2,5 – 4)

Тяжелые (более 4)

Определение блеска минералов

Оборудование и материал для занятия. Набор минералов: пирит, галенит, графит, кварц,

мусковит, опал, гипс волокнистый, асбест, сера, каолинит.

Содержание работы. Определить виды блеска для указанных минералов и записать в виде

таблицы.

Металлический

Полуметаллический

Неметаллический:

Алмазный

Стеклянный

Жирный

Пирит, халькопирит, галенит

Графит

Сера (на гранях)

Кварц (на гранях)

Кварц и сера (на изломе),нефелин

Дополнить таблицу остальными минералами.

Определение спайности и излома

Оборудование и материал для занятия. Набор минералов: слюда, гипс, полевой шпат,

галит, пирит.

Содержание работы. Определить виды спайности минералов и записать в виде таблицы.

Слюда

Весьма совершенная

Ровный

Полевой шпат

Совершенная

Ступенчатый, неровный

Кварц

Несовершенная

Раковистый, неровный

Пирит

Весьма несовершенная

Раковистый, неровный

Определение особых свойств минералов

Оборудование и материал для занятия.

Компас

или

магнит.

Набор

минералов:

исландский

шпат,

слюда,

магнетит,

кальцит,

фосфорит, разбавленная соляная кислота.

Содержание работы.

Определить

особые

свойства

выданных

минералов

–

двойное

лучепреломление,

магнитность, взаимодействие с соляной кислотой и т. д. Зарисовать кристалл исландского

шпата. Записать формулу реакции взаимодействия кальцита с соляной кислотой.

1.

Что такое «минералогия» и «минерал»?

2.

Какое количество минералов известно?

3.

Что такое «габитус» и какие его виды известны?

4.

Перечислить главные физико-диагностические признаки минералов.

5.

Что такое твердость минералов и как она определяется?

6.

Какие минералы входят в шкалу Мооса (шкалу твердости)?

7.

Каковы заменители минералов из шкалы твердости?

8.

Что такое плотность минералов?

9.

Какова роль окраски минералов при их диагностике?

10.

Что такое блеск минерала и какие виды блеска выделяются?

11.

Что такое цвет черты минералов и как ее определять?

12.

Что такое спайность минералов и какие виды спайности имеются?

13.

Что такое излом и какие виды его известны?

14.

Какие особые свойства минералов помогают в их диагностике?