Mineraologia - jest to nauka zajmująca się badaniem składu chemicznego minerałów i właściwości
fizycznych, sposobu występowania i powstawania w przyrodzie. W inżynierii
budowlanej wyniki badań mineralogicznych służą do prognozowania ośrodka
gruntowego, które zachodzą w związku z działalnością inżynierską. Decyduje również
o przydatności danego minerału do określonych procesów technologicznych, np. jako
kruszywa przy produkcji betonu.
Minerał - jest to pierwiastek lub związek chemiczny, który powstał bez ingerencji człowieka
(w sposób naturalny). Każdy odkryty i opisany minerał ma swoją nazwę, która może
wywodzić się od słów greckich, które oznaczają pewne charakterystyczne właściwości tego
minerału, lub mogą pochodzić od regionu w którym został odkryty, bądź od nazwiska
odkrywcy. Minerały będące pierwiastkami chemicznymi mają niewielki udział w budowie
skorupy ziemskiej ok. 0,05%. Do nich zalicza się węgiel, złoto, srebro, miedź, platyna, srebro.
Większość minerałów wchodzących w skład skał najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej to związki chemiczne. Prawie wszystkie minerały występują w stałym stanie skupienia i są ma ogół ciałami krystalicznymi.
Ciało krystaliczne - (kryształ) nazywamy ciało charakteryzujące się uporządkowaną budową
wewnętrzną, tj. ściśle określoną regularnością rozmieszczenia atomów lub jonów
w sieci przestrzeni.
WŁASNOŚCI FIZYCZNE MINERAŁÓW
Do najważniejszych właściwości mechanicznych i optycznych, które możemy w minerale stwierdzić gołym okiem lub za pomocą prostych narzędzi (lupa) zaliczamy:
- twardość
- łupliwość
- połysk
- barwę
- przezroczystość
- pokrój
Twardość - jest to wartość oporu jak stawia minerał przy próbie jego zarysowania lub ścierania. W celu ułatwienia oznaczenia twardości posługujemy się w geologii umowną skalą tzw. Skalą Mohsa, która obejmuje 10 minerałów od najmniej twardego (1) do najtwardszego (10)
Łupliwość - podatność n pękanie minerałów pod wpływem przyłożonej siły na części ograniczone powierzchniami płaskimi, tzw. Powierzchniami łupliwości.
Jest to właściwość wektorowa, ale nie wszystkie minerały ją wykazują. W zależności od łatwości rozdzielania się minerałów i głębokości powierzchni wyróżniamy:
- łupliwość doskonałą (np. gips) - minerały się dzielą się łatwo a powierzchnie łupliwości są gładkie
- łupliwość dobrze wyraźna (skalenie) - powierzchnie łupliwości nie są idealnie gładkie, ale widoczne i połyskujące
- łupliwość niewyraźna (oliwiny) - gładkie powierzchnie łupliwości są rzadko spotykane i nierówne.
Przełam - minerały nie wykazują łupliwości w tym minerały skałotwórcze pod wpływem zdarzenia lub nacisku rozpadają się na fragmenty mniejsze ograniczone nierównymi powierzchniami przełamu.
W zależności od wyglądu tych powierzchni określamy następująco rodzaje przełamu:
- muszlowy
- ziemisty
- haczykowaty
Połysk - połysk minerału zależy od intensywności odbijania światła przez płaszczyzny lub
powierzchnie występujące w krysztale. Im bardziej są gładkie powierzchnie odbicia,
tym połysk jest intensywniejszy. Najbardziej intensywny jest połysk diamentu.
Występuje on rzadko i można go spotkać w kryształach diamentu, cyrkonii.
- Połysk metaliczny - Przypomina on połysk wypolerowanej płyty metalowej. Mają go
niektóre minerały rudne. Jednakże większość minerałów
wykazuje połysk szklisty. Ma go wiele minerałów skałotwórczych
na ścianach kryształu i powierzchniach łupliwości. Np. skalanie,
kalcyty.
- Połysk tłusty - występuje bardzo często na powierzchniach przełamu minerału
o intensywniejszych połyskach. Np. kwarcu, kalcytu, skalenia.
Przypomina on połysk tłustej plamy na szkle.
- połysk jedwabisty - Jest on charakterystyczny dla minerałów o bardzo włóknistych
powierzchniach.
Połysk określonego minerału nie jest dla niego właściwością stałą. Zależy od wielkości i kształtu kryształu, warunków powstania i domieszek w nich występujących.
Np. Hematyt w zależności od kształtów kryształu lub form skupienia może mieć połysk metaliczny, tłusty, jedwabisty lub matowy.
Intensywność połysku określa się tylko na podstawie badań jego Świerzych powierzchni, z zaznaczeniem czy jest to ściana, czy jest to przełam, czy jest to powierzchnia łupliwości.
Barwa - minerały mają różne barwy i określane są nazwami potocznymi, np.: czerwona, żółta
itp. Są minerały barwne mające stałą, charakterystyczną dla siebie barwę.
Niezależnie od tego czy są one w bryle czy są one sproszkowane. Najczęściej
spotykane są minerały zabarwione, które mają różne barwy, a po sproszkowaniu są
bezbarwne lub mleczne. Barwa tych minerałów pochodzi od bardzo drobnych,
niewidocznych gołym okiem domieszek i wzrostów.
Istnieją również minerały bezbarwne, które mogą być przeźroczyste. Kryształy tego
minerału mogą mieć różne barwy, dlatego przy ich opisie zaznacza się jakie barwy
dany minerał może przybierać. Np. skalenie mogą być różowe, białe, żółtawe, zielone.
Przeźroczystość - w zależności od barwy minerału jest ich przezroczystość. Minerały barwne
najczęściej są nieprzeźroczyste. Np. Pireksyny, skalenie.
Minerały bezbarwne są prawie zawsze przezroczyste. Często jednak jest
tak, że jakieś wzrosty, pęcherzyki gazów, spękania powodują zmętnienie a
niekiedy nawet zanik przeźroczystości. Takie minerały określamy jako
przeświecające np. dymny kwarc.
Pokrój i wykształcenie kryształów - Pokrój - czyli zewnętrzny wygląd kryształów jest
uzależniony od charakteru sieci przestrzennej oraz
warunków fizyczno - chemicznych w jakich powstały.
W przyrodzie spotykamy kryształy zarówno bogate w
ściany jak i o niewielkiej liczbie ścian. Przy określaniu ich
pokroju bierzemy pod uwagę stosunek wysokości do
szerokośc
Przełam
Skały bądź minerały nie wykazujące łupliwości, wśród nich minerały skałotwórcze, pod wpływem uderzenia bądź nacisku rozpadaja się na fragmenty mniejsze, ograniczone nieróżnymi powierzchniami. Tzw. Powierzchniami przełomu. W zależności od wygladu tych powierzchni wyróżniamy następujące rodzaje przełamu: muszlowy, ziemisty, haczykowaty.
POŁYSK
Połysk minerału zalezy od intensywności odbijania swiatła przez płaszczyzny bądź powierzchnie kryształu. Im bardziej gładkie są powierzchnie odbicia tym połysk jest intensywniejszy. Najintensywniejszy jest połysk diamentu. Połysk metaliczny przypomina odblask wypolerowanej plyty metalicznej i maja go niektóre mineraly rudne. Większość minerałow wykazuje połysk szklisty i i długości danego minerału.
BARWA
Minerały mogą mieć rózne barwy i okresla się je nazwami potocznymi np. czerwona, zółta, mosiężno - żółta. Są minerały barwne mające stalą charakterystyczna dla siebie barwę. Nie zależnie od tego czy są w bryle czy sproszkowane. Najczesniej spotykane są mineraly zabarwione. Tzn. takie które w bryle maja rózne barwy, natomiast po sproszkowaniu są bezbarwne lub mleczne. Barwa tych minerałów pochodzi od bardzo drobnych niewidocznych gołym okiem domieszek i wrostów. Istnieją w przyrodzie minerały bezbarwne, które mogą być przezroczyste. Krysztaly tego samego mineraly mogą mieć rozne barwy i przy opisach zaznacza się zwykle jakie barwy może dany mineral przybierac.
PRZEZROCZYSTOŚĆ
Pewne zależności od barwy minerału jest ich przezroczystość. Mineraly barwne najczęściej są nieprzezroczyste np. pirokseny, skalenie. Minerały bezbarwne najczęściej są przezroczyste. Często jedna jest tak że pewne drobne wrosty, pęknięcia, banieczki gazu, powoduja zmętnienie a niekiedy nawet zanik przezroczystosci i wtedy takie mineraly określamy jako prześwietlające np. mleczny lub dymny kwarc, mleczny kalcyt.
POKRÓJ I WYKSZTALCNIE KRYSZTAŁU
Pokrój czyli zewnętrzny wyglad kryształu, jest uzależniony od charakteru sieci przestrzennych., oraz od warunków fizykochemicznych w jakich powstawaly krysztaly. W przyrodzie spotykamy kryształy zarówno bardzo bogate w ściany jak równie o ograniczonej ilości ścian. Przy określaniu ich pokroju bierzemy pod uwage stosunek wysokości do szerokości i długości poszczególnego osobnika mineralnego.
Wyróżniamy natepujace rodzaje przekrojów:
Kostkowy (izometryczny) ma zbliżone kształty do sześcianu.
Słupkowy - kryształy maja kształty wydłużone w jednym kierunku.
Tabliczkowy - kryształy rozrastaja się w kierunkach osi poziomych.
POWSTAWANIE MINERAŁÓW
Większość minerałów występujących w przyrodzie to ciała krystaliczne, powstające przez krystalizację
-ze stopu
-z roztworu
-ze stanu gazowego
Krystalizacja ze stopu-następuje w skutek ochładzania się stoku i krystalizacji tworzących się przy tym związków chemicznych. Naturalnym stopem o wysokiej temperaturze Który znajduje się w skorupie ziemskiej jest magma. Jest to stop krzemianowy w którym występuje para wodna oraz gaz. (chlor, fluor, tlenek siarki, dwutlenek i tlenek węgla). Magma jest stopem trwałym tylko w określonym interwale ciśnień i temperatur. Gdy warunki fizyczne ulegają zmianie następuje wtedy ochładzanie stopu i krystalizacja zawartych w nim substancji. Kryształy wydzielające się z magmy mogą mieć swoje geometryczne postacie tylko wtedy gdy jest dużo miejsca na swobodną krystalizację. Poprzez krystalizację stopów powstają wszystkie minerały skałotwórcze skały magmowej
Krystalizacja z roztworu- może ona odbywać się w różny sposób ale największą role odgrywa krystalizacja zachodząca w skutek odparowania rozpuszczalnika. Ponieważ każde ciało stałe w odpowiednich warunkach ciśnienia jak i również temperatury ulega rozpuszczenia w jakimś rozpuszczalniku. Np. sól kamienna rozpuszcza się w wodzie. Siarka rozpuszcza się w dwusiarczku węgla. Rozpuszczalnikiem który odgrywa największa rolę w przyrodzie jest woda. Zwłaszcza wtedy gdy zawiera rozpuszczony gaz, w czasie odparowania rozpuszczalnika następuje zagęszczenie roztworu tworzy się roztwór nasycony a następnie roztwór przesycony, z którego krystalizuje substancja rozpuszczona. W ten sposób powstaje część minerałów skał osadowych.
ze stanu gazowego- jest zjawiskiem rzadko spotykanym i może zachodzić np. w kraterach wulkanicznych, lub w miejscach gdzie na powierzchnię wydobywają się gazy pochodzenia magmowego. Najczęściej spotykanym minerałem powstającym w ten sposób jest krystaliczna siarka, która powstała przez sublimację z gazu na ściankach kraterów wulkanicznych i objawia się w postaci delikatnych żółtawych nalotów.
WIADOMOŚCI PODSTAWOWE Z PETROGRAFII
Petrografia- jest to nauka zajmująca się badaniem skał i cechami fizycznymi i chem, stosunkami wielkościowymi, rozmieszczeniem minerałów w skale, oraz sposobami występowania i powstawania skał. Od wyników badań petrograficznych zależy w dużym stopniu lokalizacja i sposób realizacji przedsięwzięć budowlanych.
skała- jest to naturalny zespół minerałów tworzący w skorupie ziemskiej formy przestrzenne, skały powstają w wyniku procesów geologicznych.
CECHY OKREŚLAJĄCE RODZAJ SKAŁ
Każda skała charakteryzuje się pewnym zespołem cech, które odróżniają ją od innych skał i pozwalają scharakteryzować tą skałę do pewnej grupy rodzajowej
Do podstawowych cech określających rodzaj skały zaliczamy;
-skład minerałów
-strukturę
-teksturę
-barwę i stopień zwietrzenia
skład minerałów Jest to podstawowa cecha określająca skałę podaje się w niej jakie minerały iw jakich ilościach biorą udział w budowie skał. Na podstawie składu mineralnego można wyciągnąć związki systematyczne, ……………..
Struktura- określa sposób wykształcenia składników w skale, a więc kształt i wielkość ziarn, oraz różnice wielkościowe między nimi.
Tekstura- jest to cecha określająca sposób rozmieszczenia składników w skale, czyli sposób wypełnienia przestrzeni skalnej przez te składniki i ich wzajemne uporządkowanie.
Barwa- jest wypadkową barw minerałów oraz barwiących domieszek, np. związków żelaza, substancji……
Skały jako materiał budowlany
Skały magmowe są stosowane jako materiał konstrukcyjny i możemy go wykorzystać do budowy np. mostów, wiaduktów, fundamentów, murów oporowych, nawierzchni drogowych, obiektów hydrotechnicznych, oraz jako materiał dekoracyjny (pły okładzinowe, posadzki, parapety). Lub zmielone mogą być wykorzystane jako kruszywo do betonu. Każde zastosowanie wymaga specjalnych badań skały. Przeważnie bada się wytrzymałość skał magmowych na ściskanie, ścinanie, ścieranie i rozrywanie. Oprócz badań wytrzymałościowych prowadzi się również analizę po pierwsze intensywności spękań i ich orientacji przestrzennej. Po drugie składu mineralnego i po trzecie stopnia zwietrzenia.
Skały osadowe mają one bardzo rożne zastosowanie przede wszystkim uzależnione o stopnia zwięzłości.
1. Skały zwięzłe mają podobne zastosowanie jak skały magmowe jednakże odpornośc tych skał jest zdecydowanie mniejsza, przez co również możliwość ich wykorzystania jest mniejsza. Niektóre skały osadowe pyzatym ze mogą być materiałem budowlanym można je wykorzystać do produkcji innych sztucznie wytwarzanych materiałów. Np. wapień jest podstawowym surowcem do produkcji wapnia i cementu. Do produkcji cementu wykorzystywany jest również margiel.
2. Skały okruchowe sypkie są podstawowym surowcem stosowanym do produkcji betonu i zapraw budowlanych. Technologia produkcji betonu narzuca pewne ściśle określone wymagania które muszą być spełnione aby dane kruszywo mogło być zastosowane do żądanej klasy betonu. Z geologicznych parametrów jakości kruszywa najważniejsze to:
- zawartość ziaren wydłużonych i płaskich
- zawartość ziaren słabych i zwietrzałych
- skład granulometryczny
- skład petrograficzny
ORIENTACJA PRZESTRZENNA STRUKTUR GEOLOGICZNYCH.
Struktura geologiczna nazywamy określony układ skał powstałych w wyniku działania procesów geologicznych i można ją rozpatrywać w czterech skalach:
Megastruktury - są to rozlegle obszary o charakterystycznej budowie, genezie które różnią się od jednostek sąsiednich. Np. łańcuch gór fałdowych, platforma.
Makrostruktura - są to wyodrębnione formy przestrzennego zalegania skał które mogą być ujęte na mapach geologicznych.
Mezostruktura - są to struktury małych rozmiarów widoczne w całości gołym okiem.
Mikrostruktura - są to struktury mikroskopowej wielkości. Np. mikrofałdy, wydłużenia minerałów.
Elementy orientacji:
Bieg warstwy - jest to linia powstała jako ślad przecięcia się powierzchni warstwy z płaszczyzną pozioma. Dla warstwy płaskiej oraz dla fałdów o poziomych osiach bieg jest linią prostą (a). Natomiast dla warstw pofałdowanych których osie nie są poziome bieg jest linia krzywą (b)
Upadł - jest to linia prosta leząca na powierzchni warstwy, która wyznacza maksymalny spadem warstwy w danym miejscu. Bieg i upadł są do siebie prostopadłe.
Elementy przestrzennej orientacji warstwy.
AB - azymut biegu
KU - kierunek upadu
AU - azymut upadu
Azymut biegu - jest to kąt zawarty miedzy kierunkiem północy a linią biegu, mierzony od północy w prawo zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara.
Azymut upadu - jest to kąt zawarty miedzy kierunkiem północy a rzutem prostokątnym upadu na płaszczyznę poziomą. Liczny zgodnie z ruchem wskazówek zegara.
Kierunek upadu - jest to szacunkowo wyznaczony geograficzny kierunek nachylenia warstwy np upad warstw w kierunku północno - zachodnim oznaczamy NW.