Кристаллография и минералогия

Федеральное агенство по образованию (Рособразование)

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«московская государственная академия коммунального  хозяйства и строительства»

 

Факультет: Технологий и промышленного дизайна

Кафедра: Инженерной геологии, механики грунтов, оснований и фундаментов

Дисциплина: Инженерная геология

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент 3 курса

Моляков Равиль Ханяфиевич

шифр: ПСК – 10 – 068

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012 г.

 

 

 

Содержание

Задание 1……………………………………………………………………………3

Задание 2……………………………….....…………………..…………………….5

Задание 3……………..……………………………………………………………..6

Задание 4………………………..…...…………...…………………………………7

Задание 5……………………..………………………………...…………………...9

Задание 6……………………….…………………………………………….........10

Задание 7…………….…..……………………………………………………...…11

Задание 8…………………...…………….……………………………………......12

Список используемой литературы……………………………………………....13

 

 

ЗАДАНИЕ 1

Опишите кубическую сингонию кристаллов, укажите ее основные характеристики и формы кристаллов, относящихся к ней. Покажите на эскизах формы кристаллов с элементами симметрии.

Важным свойством кристалла  является определенное соответствие между  разными гранями - симметрия кристалла. Выделяются следующие элементы симметрии:

Плоскость симметрии - воображаемая плоскость, которая делит кристалл на две зеркально равные части (рис.1). В кристалле может быть  несколько плоскостей симметрии. Плоскость симметрии обозначается буквой P.

Ось симметрии - воображаемая ось, при повороте вокруг которой на 360º отдельные элементы кристалла могут повторяться 2, 3, 4 и 6 раз (обозначается буквой L). Соответственно этому оси будут называться осями симметрии второго(L2) третьего(L3) четвертого(L4) и шестого порядка (L6).

Центр симметрии - точка внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся взаимно пополам все прямые линии, соединяющие соответствующие точки поверхности кристалла. У кристалла может быть только один центр симметрии или он вовсе отсутствует. Центр симметрии обозначается буквой С.

Комбинация этих элементов  симметрии и порядков дает 32 класса симметрии для всех кристаллов. Эти  классы, в соответствии с их общими свойствами, можно объединить в семь сингонии (кубическую, тетрагональную, гексагональную, тригональную, ромбическую, моноклинную, триклинную).

Кубическая сингония.

Кубическая (изометрическая, правильная) сингония - самая высокосимметричная, единственная, относящаяся к высшей категории по уровню симметрии. В этой сингонии кристаллизуются наиболее симметричные кристаллы. В кубической сингонии присутствует более одной оси симметрии выше второго порядка, т. е. L₃ или L₄ .

Кристаллы кубической сингонии обязательно должны иметь четыре оси третьего порядка (4L₃) и, кроме того, либо три взаимно перпендикулярные оси четвертого порядка (3L₄), либо три оси второго порядка (3L₂).

Максимальное количество элементов симметрии в кубической сингонии может быть выражено формулой 3L₄4L₃6L₂9PC (9 плоскостей и 13 осей симметрии).

Рис.1 Оси симметрии кубической сингонии

В трех классах из пяти есть плоскости симметрии (3, 6 или 9) и в двух из них — центр инверсии.

                               

 Рис.1. Три главные плоскости                                 Рис.2. Диагональные плоскости симметрии в кубе

симметрии в кубе

В кубической сингонии могут быть только свои специфические формы. Ни одна из простых форм низшей и средней категории не встречается в кубических кристаллах. Точно также ни одна простая форма кубической сингонии не встречается в кристаллах других сингоний.

Важнейшие простые формы кубической сингонии - тетраэдр, куб, октаэдр, ромбододекаэдр и пентагондодекаэдр, остальные встречаются значительно реже. Всего же простых форм кубической сингонии - 15 (рис.3):

Рис.3 Формы кубической сингонии 
ЗАДАНИЕ 2

Охарактеризуйте классы, подклассы и группы карбонатов. В качестве примера подробно опишите любой минерал этого класса, подкласса, группы. Описание минералов приводится в виде таблицы №1.

Таблица №1

Минералы	Кальцит
Класс	Карбонаты
Химическая формула	CaCO3
Строение	Тригональная сингония
Цвет	Бесцветный, белый, розовый, жёлтый, коричневый
Цвет черты	Белый
Блеск	Стеклянный до перламутрового
Твердость (по шкале Мооса)	3
Спайность	Совершенная в трех направлениях, по ромбоэдру
Излом	Ступенчатый
Реакция с НCl	Взаимодействует с бурным вскипанием и шипением по реакции: CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2↑
Удельный вес	26558 Н/м3
В каких породах может встречаться  в качестве породообразующего	Известняки, меловые породы, мергели
Применение в строительстве	Широко используются в производстве цемента и извести, как облицовочный и строительный материал

Рис. 1 Кальцит 

ЗАДАНИЕ 3

Составьте характеристики горных пород: габбро, конгломерат, лесс.

Описание свойств горных пород приводится в виде таблицы  №2.

Таблица №2

Порода		Габбро	Конгломерат	Лесс
Тип	По происхождению	магматическая интрузивная	осадочная обломочная	осадочная обломочная
Группа
Кислотность (для магматических  пород)		45-52 % - основная порода	-	-
Минералогический состав		Плагиоклаз, лабрадор, авгит (50-55%), моноклинный пироксен (30-35%), оливин, либо роговая обманка (< 5%)	разнообразный, определяется вещественным составом обломков (минералов, горных пород	Кварц, кальцит, полевой шпат, в меньшем количестве - слюда, роговая обманка
Структура		Неравномерно зернисто-кристаллическая	Крупнообломочная (псефитовая), из окатанных обломков размером от 2 до 200 и более мм	Землистая, мелкозернистая
Текстура		Массивная, плотная	Плотная, слоистая,	Массивная
Окраска		Чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая порода	Обычно неоднородная, пёстрая	Светло-жёлтая или палевая
Реакция с НCl		Реагирует	Реагирует	Реагирует
Форма залегания		Крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки	В виде пластов или  слоев	Покровное:  от нескольких метров до 50—500 м — на водоразделах, склонах и древних террасах долин
Применение в промышленности и  в строительстве		Буровой камень, щебень для  бетона и как дорожный материал. Гидротехнические сооружения. Декоративный материал (облицовочные плиты)	Заполнитель для бетонов, а также при производстве штучного камня и облицовочных плит	Добавка к цементным растворам вместо извести и для изготовления строительного кирпича

 

 

 

ЗАДАНИЕ 4

 Опишите условия  образования болотных типов осадочных  горных пород.

Охарактеризуйте особенности  их гранулометрического (механического) состава, строительные свойства и возможности применения в качестве строительного материала или сырья для его производства.

Геологическая деятельность болот преимущественно сводится к процессам осадконакопления. Здесь  накапливаются органогенные и в  значительно меньшей степени хемогенные осадки. Среди органогенных отложений наиболее важным является торф. К хемогенным осадкам относится болотная известь, а также болотные или дерновые железные руды.

Торф образуется в результате накопления отмершей болотной растительности – различных трав, мхов, кустарников и деревьев. Погрузившаяся в воду растительность, постепенно образует слой в несколько метров, вследствие чего доступ воздуха ограничивается. Поэтому дальнейшие преобразования органической массы происходят при ограниченном доступе или без доступа кислорода.

В верхних частях бассейнов, где имеется ограниченный доступ воздуха, происходит частичное преобразование растительного материала в перегной, или гумус (от лат. «хумус» — земля). В нижних частях в условиях полного отсутствия кислорода и в среде деятельности анаэробных бактерий перегнивающая растительная масса преобразуется в торф. Этот медленный процесс гниения, происходящий без доступа воздуха и ведущий к образованию торфа, называют гумификацией, или начальной стадией углефикации. В ходе него происходит постепенное возрастание в породе содержания углерода (до 57-59 %).

Для торфа характерна высокая влагоемкость и влажность  в естественном состоянии (обычно в  пределах 150 - 3000 %). Твердое вещество высушенного торфа состоит из не вполне разложившихся растительных остатков - растительного волокна, продуктов разложения растительных остатков - темного бесструктурного вещества (гумуса) и неорганических примесей.

Механические свойства торфов зависят  от их структурных особенностей, определяемых степенью волокнистости, плотности (влажности) и состава торфообразователей, косвенно отражаемого величиной зольности торфа. При зольности менее 5 % состав торфообразователей соответствует условиям формирования верхового болота. Торф в этом случае называют малозольным (верховым). При зольности от 5 % до 20 % торф следует относить к торфам средней зольности (низинный), а при зольности 20-40 % - к высокозольным (минерализованным).

Строительные материалы  из торфа обладают рядом положительных свойств и могут с успехом применяться в строительстве. Не переработанный торф, торфяная крошка, а также торфяные гранулы используются в качестве заполнителя для получения легких бетонов. При изготовлении стенового материала для малоэтажного строительства - саманный камень, кирпич, теплоизоляционные перегородки - в качестве заполнителя также используется торф. Торф применяется для изготовления вяжущих веществ в качестве активного наполнителя. Но наиболее распространенным способом применения торфа в нашей стране является изготовление торфяных теплоизоляционных изделий в виде плит, скорлуп и сегментов, используемых для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре от -60 до +100 о С, а также в строительных конструкциях зданий-холодильников.

Болотная известь - мягкий, землистый или пылевидный, обычно нечистый карбонат кальция сероватого до белого цвета. Содержание карбоната кальция колеблется от 30 (и менее) до 90%. Образуется в низинных болотах при выпадении углекислой извести из жесткой воды грунтовых источников. Вода, содержащая углекислоту, растворяет известняк и переводит в раствор углекислую известь, которая снова выделяется не только при выходе источника наружу (когда происходит потеря углекислоты), но также и в тех породах, по которым этот источник протекает, например, под слоем торфа.

Болотная известь образует следующие разности:

мучнистые — встречаются, в общем, довольно редко;

рухляки — скопление  мелких кусочков извести неправильной формы, размером с зерно ячменя или пшеницы;

комковато-ноздристые, отличающиеся от рухляков преобладанием комковатых сростков извести, и, наконец,

плитняки, или травертины (по-итальянскп «травертйно» — ноздреватая, а также плотная, довольно твердая  порода). Чаще встречаются рухляки и комковатые туфы.

Отсеянный рухляк дает хорошее  удобрение, комок же или плита  идет в обжиг на строительную известь.

Болотные руды образуются в результате растворения и выноса железа из окружающих пород (под воздействием процессов заболачивания) и последующего его переотложения и концентрации в понижениях рельефа. Часто такие руды имеет бобовую структуру, указывающую на участие в ее образовании коллоидных, иногда биохимических процессов. Осаждению окислов железа способствует растительность, вокруг корешков и стеблей которой часто образуются, наряду с бобовинами, железистые корочки. По внешнему виду болотная руда представляет собой плотные тяжелые землистые комья красно-рыжего оттенка.

Болотные руды содержат в среднем 30—40, изредка 50% окиси железа, также несколько окиси марганца, различное количество воды до 30 %, кремнекислоту в виде силикатов, примесь песку, фосфорной кислоты до 8 % (вследствие чего они и являются негодными рудами) и т. д.

В прошлом болотные руды были важнейшим источником добычи железа, так как лежат они неглубоко и их легко разрабатывать самым примитивным кустарным способом. В настоящее время эти руды не разрабатываются, так как используются залежи руд, более богатых по содержанию металла и по своим запасам.

 

ЗАДАНИЕ 5

Опишите форму нарушенного  залегания горных пород (надвиг). Проиллюстрируйте описание схематическими рисунками. Поясните возможность влияния данного  нарушения в залегании горных пород на условия возведения различных  сооружений и условия разработки месторождений строительных материалов.