Главное меню

Карта сайта
Главная
Курсовые работы
Отчеты по практикам
Лабораторные работы
Методические пособия
Рефераты
Дипломы
Лекции



Материаловедение. Обработка камня

 

3.12. Как образуются метаморфические горные породы

Когда горные породы оказываются рядом с расплавленной магмой или их сдавливают огромные силы тектонических плит, они меняются до неузнаваемости, Минералы, из которых состоят эти породы, полностью перестраиваются и формируют новые породы, которые называются метаморфическими.

Геологи быстро поняли, что магматические породы формируются из расплавов, а осадочные из отложений. Но встречались и такие породы, которые не обладали сходством ни с первыми, ни со вторыми. В дальнейшем их назвали метаморфическими.

Для кровли крыш часто использовали материал похожий на глинистый сланец, но он отличался тем, что он значительно тверже и легко раскалывается на тонкие большие плиты, хотя по цвету и текстуре был очень похож на глинистый сланец.

Еще более твердая порода, обнаруженная в Альпах с названием гнейс имеет удивительные завитки и полоски. Это прекрасный белый мрамор, как и известняк, он состоит из кальцита, однако он не содержит окаменелостей и имеет плотную, кристаллическую структуру, напоминающую гранитную. Мрамор действительно когда-то был известняком, однако его преобразовала высокая температура. Кальцит, из которого он сложен, спекся и его кристаллы перекристаллизовались и стали походить на то, как они расположены в магматических горных породах.

Многие породы камня, когда они попадают под воздействие высоких температур или под воздействие высокого давления, также и под воздействие того и другого метаморфизируются или трансформируются. Греческое слово «метомарфизм»– означает «превращение».

3.13. Спекание и дробление

Всякая горная порода будь она магматическая, осадочная или метаморфическая, может быть превращена в новую породу. Процессы превращения горных пород происходят в условиях не при полном их плавлении подобно состоянию магмы, а частично, но достаточно, чтобы произошла перекристаллизация частиц.

Когда воздействуют совместно высокая температура и давление, каменная порода преобразуется в двух направлениях:

  1. Она изменяет свой минералогический состав, так как высокие температуры заставляют минералы вступать в реакции друг с другом, в результате образуются новые минералы, Некоторые минералы встречаются только в метаморфических горных породах. Например, когда глинистый сланец метаморфизируется в шиферный сланец, глина преобразуется в хлорит. Этот минерал встречается только в метаморфических породах.
  2. В ней изменяются размер, форма и ориентация кристаллов. Разрушаются прежние кристаллы и формируются новые, происходит перекристаллизация. В результате, например, чистый кварцевый песчаник становится кварцитом. Чистый кальцитовый известняк превращается в мрамор.

3.14. Образование сланцевых пород

Некоторые горные породы имеют ярко выраженную способность расслаиваться. Это значит, что слоистые пластины камня не прочно соединены между собой, хотя сами пластины достаточно прочные и ломаются с трудом. Такое не обычное свойство каменной породы объясняется тем, что каменная порода

Длительное время находилась под воздействием сильного давления при соприкосновении тектонических плит и кристаллы перекристаллизовывались только в одной плоскости, так как силы давления не позволяли кристаллам расти в других направлениях.

Поэтому связи между пластинами почти отсутствуют.

3.15. Образование минералов

Минералы – это природные вещества, которые находятся во всех горных породах. Это твердые кристаллы со специфической химической структурой. Одни бывают крупные, а другие можно увидеть только под микроскопом. Для формирования их необходимы определенные условия и определенное место.

Науке известно, что в земной коре содержится 4000-5000 различных минералов. Однако около 30 распространено широко.

Остальные находятся в очень малых количествах, и обнаружить их можно только в определенных скоплениях или в минимальном присутствии отдельных минералов. Чтобы выросли большие красивые кристаллы, для этого нужны соответствующие условия: длительное время, пространство для роста и соответствующий приток минералов. В природе такая возможность возникает редко. Эти обстоятельства побудили химиков выращивать ряд кристаллов искусственным путем.

Четыре основных направления формирования кристаллов минералов:

1.Образование кристаллов при остывании магмы

Когда начинает остывать магма, атомы из хаотического состояния начинают собираться в кристаллические группы. Кристаллы растут, так как к ним все больше присоединяется

атомов. Этот процесс подобен росту сосулек. Большие кристаллы в основном появляются в магмах, которые остывают медленно. Самые крупные и наиболее красивые кристаллы часто возникают в пегматитах. Это остаточные фракции расплава. Они обычно скапливаются в трещинах и пустотах. Остаточные магмы богаты нераспространенными элементами, такими как фтор, бор, литий, бериллий, ниобий и тантал. Они могут объединиться и сформировать гигантские кристаллы турмалина, топаза, берилла и других редких минералов. Когда в расплаве оказывается больше бора и лития, образуется турмалин. Когда больше фтора, получается топаз. Когда присутствует бериллий, возникает берилл.

2.Образование кристаллов из элементов, растворенных в воде

В воде может находиться множество химических элементов.

В насыщенном растворе не может находиться дополнительное количество веществ. Химические элементы выкристаллизовываются и выпадают в качестве твердого осадка. Это происходит, когда вода остыла или вовсе испарилась. Вымытые из пород натрий, хлор, бор и кальций реки уносят во внутренние моря и озера, которые при испарении оставляют такие минералы как соль, гипс, буру. Много химических элементов образуется после испарения гидротермальных горячих источников. В трещинах камней часто скапливаются минералы, образовавшиеся из горячих источников.

3. Образование кристаллов при изменении химического состава существующих минералов.

Многие минералы, за исключением алмаза и золота имеют свои ограничения жизни. С момента рождения они вступают во взаимодействие с окружающей средой и преобразуются одни быстрей, другие медленнее в другие минералы. Металлические минералы даже в обычной среде подвергаются воздействию различных газов, влаги, перепад температуры. Например, железные гвозди при атмосферном воздействии быстро ржавеют и через некоторое время полностью исчезают, превращаясь в окись железа.

Когда вода с кислородом проникает сквозь землю в породы и жилы, содержащие металлы, возникает благоприятная зона изменения металла. Например, так образуются минералы куприт, гетит, англезит, азурит и многие другие. Некоторые сернистые минералы оксидируются в сульфаты, которые растворяются в воде. Эти сульфаты могут проникать еще ниже и откладываться в виде других минералов. Так может образоваться ценная руда халькозин.

4. Образование кристаллов, когда существующие минералы уплотняются или нагреваются в результате метаморфизма горных пород.

Высокая температура и давление делают минералы не устойчивыми и преобразуются в другие минералы. Этот процесс называется перекристаллизацией. Перекристаллизация может происходить и при контакте с гидротермальными растворами.