Петрографическая характеристика

Петрографическая характеристика природных каменных материалов (в пер. с греч. «Петра» – камень, «графио» – описание) включает следующие показатели:

• форма кусков; • текстура;

• цвет; • спайность;

• блеск; • поверхность излома;

• структура; • твердость.

Форма кусков породы может быть правильной или неправильной, кубовидной, плитовидной, параллелепипедной, ромбической, шаровидной и др.

Цветзависит от минерального состава, примесей и степени выветрелости. Обычно горные породы делят по этому показателю на шесть групп: белые (почти бесцветные), от желтого до красного, зеленые, от голубого до фиолетового, от темно-серого до черного, с многоцветной окраской (пестрые).

Белый цвет обычно имеют известняки и гипсы; наличие в них глины и примесей придает породе желтые и бурые оттенки. Граниты и сиениты обычно характеризуются серым или красным цветом, более темные оттенки этих цветов указывают на присутствие в породе слюды-биотита.

При описании цвета отмечают наличие цветных пятен, жилок
и др.

Блеск это способность отражать свет. Он не зависит от цвета минерала, но определяется характером его поверхности. На гранях кристаллов он может быть одним, а в изломе другим. Различают блеск стеклянный (кварц на гранях кристаллов, кальцит, полевые шпаты), металлический (пирит, магнетит), жирный (кварц в изломе, нефелин), восковой (халцедон, опал), шелковистый (тальк, хлорит, асбест), матовый (каолин, мел). Причем под матовым блеском следует понимать отсутствие всякого блеска, что обусловлено мелкопористым строением минерала, когда падающий свет полностью рассеивается в разных направлениях.

Многие минералы обладают перламутровым (слюда, пластинчатый гипс, некоторые полевые шпаты) или радужным (топаз, опал) отливом, а также проявляют свойство иризации, характеризующееся изменением цвета на полированной поверхности при повороте минерала (полевой шпат, лабрадор вспыхивают в некоторых местах синим, реже – золотисто-желтым цветом).

Структура. Под структурой следует понимать состояние вещества породы, обусловленное формой и размерами слагающих его частиц. Она может быть кристаллической плотной и зернистой (гранит, сиенит, флюрит и др.) с различной крупностью
кристаллов: гигантокристаллическая (зерна более 10 мм), крупнокристаллическая (10...5 мм), среднекристаллическая (5...1 мм), мелкокристаллическая (1...0,1 мм), микро- или скрытокристаллическая (менее 0,1 мм). Кроме того, различают порфировидную структуру (размеры кристаллов отличаются в десятки раз) – у порфиров; аморфную (стекловидную) – у обсидианов; оолитовую (цементированные известковым цементом шарообразные зерна кальцита) – у известняков; зернистую – у песчаников.

Текстура.Под текстурой следует понимать сложение породы. Текстуры могут быть однородные (массивные) при равномерном или хаотичном расположении минералов в породе или неоднородные при слоистом, полосчатом или ином неравномерном расположении минералов либо отдельных составляющих частиц породы.

Кроме того, текстура может быть плотной (сланцеватого, чешуйчатого и волокнистого строения) или пористой при этом ячеистого, дырчатого и землистого строения. Одновременно определяют наличие трещиноватости, размер трещин и наличие в породе различных включений.

Спайность – характеризует способность некоторых кристаллических минералов при ударе раскалываться по определенным гладким плоскостям.

Различные минералы обладают неодинаковой спайностью: весьма совершенная спайность – минералы легко расщепляются (например, слюда расслаивается на тонкие листочки в одном направлении); совершенная спайность – минералы раскалываются по определенным плоскостям, образуя ровные и блестящие поверхности (например, кальцит обладает спайностью в трех направлениях, а полевые шпаты – в двух); средняя спайность – минералы при раскалывании образуют частично неровные или частично ровные поверхности; несовершенная спайность или полное ее отсутствие – минерал раскалывается по неопределенным направлениям и дает неровные поверхности излома (например, кварц). Аморфные материалы не имеют спайности.

Спайность снижает прочность горной породы и затрудняет механическую обработку природных каменных материалов.

Структура и текстура – взаимодополняющие характеристики горных пород. На рис. 3.9...3.13 представлены различные типы структур и текстур.

Рис. 3.9. Структура крупнокристаллическая. Текстура однородная массивная	Рис. 3.10. Структура среднекристаллическая. Текстура однородная массивная
Рис. 3.11. Структура порфировидная. Текстура неоднороднокристаллическая	Рис. 3.12. Структура (текстура) пегматитовая
Рис. 3.13. Структуры порфировые. Текстуры пятнистые

Поверхность излома.Характер излома зависит от спайности.

Ровный гладкий излом образуется при наличии весьма совершенной спайности. Например, слюду можно расщеплять в одной плоскости на очень тонкие пластинки, а в перпендикулярной плоскости излом всегда будет неровный, так как в этом направлении спайность отсутствует.

Гладкозернистый излом образуется у минералов, имеющих совершенную спайность и средне- или мелкокристаллическое строение. Например, мраморы при изломе дают массу гладких поверхностей, ориентированных в различных направлениях.

Плоскоступенчатый излом характеризуется образованием массы ступенчатых поверхностей при раскалывании. В частности, полевые шпаты образуют такие поверхности в двух плоскостях и всегда дают неровную поверхность в третьей плоскости, где спайность отсутствует.

Неровный излом образуется при несовершенной спайности или полном ее отсутствии. При этом гладких поверхностей не образуется. Такой излом имеют кварц, корунд, магнетит, гематит и др.

Раковистый излом характеризуется образованием овальных поверхностей, напоминающих раковины. Примером могут служить опал, халцедон и др.

Занозистый излом напоминает поверхность, которая образуется при разломе древесины в направлении ее роста. Примером может служить роговая обманка, для которой в одной плоскости, где имеется спайность, излом гладкий, а в перпендикулярном направлении – занозистый.

Землистый излом присущ минералам, не имеющим выраженной кристаллической структуры. Примером может служить каолин, боксит и др.

На рис. 3.14...3.17 представлены различные типы изломов.

Индивидуальные особенности. Многие минералы обладают целым рядом индивидуальных признаков, как-то: вкус (соли); запах (каолинит); магнитность (магнетит); радиоактивность; характерные реакции с кислотами (кальцит бурно реагирует даже с разбавленной соляной кислотой); окрашивание пламени паяльной трубки в характерный цвет; ковкость; хрупкость и др.

Рис. 3.14. Плоскоступенчатый излом для полевых шпатов	Рис. 3.15. Пластинчатые кристаллы слюды
Рис. 3.16. Раковистый излом у обсидиана	Рис. 3.17. Лучисто-волнистое строение хлорита-клинохлора

Твердостьспособность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Это свойство имеет важное значение при механической обработке каменных материалов. Твердость однородных каменных материалов определяют по шкале твердости, которая была предложена в 1811 году профессором Венского университета Ф. Моосом. Шкала состоит из 10 широко известных минералов (табл. 3.13). Каждый последующий минерал этой шкалы оставляет царапину на всех предыдущих.

На практике, используя набор минералов шкалы Мооса, сравнивают твердость исследуемого минерала с эталоном. Например, если какой-либо минерал царапает кальцит, а сам царапается флюоритом, то его твердость принимается равной 3,5.

В полевых условиях для определения твердости можно использовать подручные предметы. Твердость ногтя равна 2,5, медной монеты – 3, железного гвоздя и стекла – 5, лезвия ножа или стальной иглы – 5,5...6, напильника – 6...6,5.

Таблица 3.13

Шкала твердости Мооса

Минерал	Число твердости по Моосу	Сравнительная твердость	Группа минералов по твердости
Тальк		Царапаются ногтем	Мягкие
Гипс
Кальцит		Царапаются стеклом	Средней твердости
Флюорит
Апатит		Равен твердости стекла	Твердые
Ортоклоз (полевой шпат)		Царапают стекло
Кварц
Топаз		Царапают кварц и легко режут стекло	Очень твердые
Корунд
Алмаз

Для составления петрографической характеристики образцов, включающей вышеперечисленные показатели, целесообразно использовать учебные пособия [6, 7, 8], где приведены примеры описания различных минералов и горных пород. Кроме того, рекомендуется использовать приложения 8,9,11 данного учебного пособия, в которых представлены характеристики минералов различной твердости.