Chương2 ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

CHƯƠNG 2 KHOÁNG VẬT Trị số clark • O 49 5% • Si 25 75 • Al 7 15 • Fe 4 70 • Ca 3 39 • Na 2 64 • Mg 1 94 • K 2 43 2 2 Khoáng vật Khoaùng vaät laø saûn phaåm voâ cô ñoàng nhaát, xuaát hieän trong töï nh[.]

CHƯƠNG 2: KHỐNG VẬT Trị số clark • O 49.5% • Si 25.75 • Al 7.15 • Fe 4.70 • Ca 3.39 • Na 2.64 • Mg 1.94 • K 2.43 2.2 Khống vật - Khoáng vật sản phẩm vô đồng nhất, xuất tự nhiên, có thành phần hóa học, tính chất vật lý định kiến trúc tinh thể phân biệt rõ ràng - Hồng ngọc (ruby) nhân tạo, kim cương công nghiệp v.v không coi là khoáng vật 2500 khoáng vật (gần 50 khoáng vật phở biến tham gia vào quá trình tạo đá) -Hợp chất hóa học, số khống vật nguyên tố tự nhiên, đồng tự sinh, vàng tự sinh Khoáng vật đơn vị cấu tạo nên đá -Đá granite cấu tạo khoáng vật feldspar, thạch anh, mica amphibole tỷ lệ khác - Đá phân biệt với khoáng vật đá có thành phần không đồng nhất, khoáng vật có thành phần hóa học định Biotite :KAl2(AlSi3O10)(OH)2 Plagioclase(CaAl2Si2O8 NaAlSi3O8) Thạch anh (SiO2) Calcite (CaCO3) Trong tự nhiên khoáng vật tồn chủ yếu thể rắn, số thể lỏng Hg, H2S CO2 thể khí Thành phần khoáng vật xác định công thức hóa học nó, halite (NaCl), thạch anh (SiO2), olivine (Mg, Fe)2[SiO4] (ion âm đặt dấu ngoặc vuông để phân biệt với ion dương) Hình thái, cấu trúc + Dạng kết tinh chủ yếu khoáng vật thể rắn, ion nguyên tử, phân tử cấu tạo nên khoáng vật xếp theo qui luật tuần hoàn không gian  hình dạng tinh thể bên hoàn toàn phù hợp với kiến trúc bên khoáng vật + Khoáng vật trạng thái vô định hình hay vô tinh: ion nguyên tử khoáng vật xếp không theo trật tự hết Các tinh thể phát triển cản trở  dạng tinh thể hay phát triển thành vài mặt tinh thể phẳng + Khoáng vật dạng keo: trạng thái keo từ chất keo kết tinh lại, hạt keo có kích thước từ 1- 100mµ hòa tan nước, ngưng tụ chất keo, khô cạn, ngưng kết tăng nhiệt độ, hoạt động sinh vật Dạng tinh thể Tinh thể là vật thể các phân tử ion, nguyên tử, phân tử phân bố một cách có qui luật tuầ n hoàn không gian tạo nên Tinh thể KV cấu tạo đa diện định, gồm: - Mặt tinh thể (mặt giới hạn tinh thể), - Cạnh (giao tuyến hai mặt) - Đỉnh tinh thể (giao điểm cạnh) Đặc điểm bật tính thể tính đối xứng = cân đối mặt, cạnh đỉnh Kíên trúc KV phụ thuộc: thành phần hóa học, tính chất ion, nguyên tử, phân tử mối liên kết hóa học chúng Nhiệt độ áp suất thay đổi  kíên trúc thay đổi  tính chất vật lý khoáng vật thay đổi theo, thành phần hoá học không đổi Than chì (C) kim cương (C) Tính chất Tinh hệ Màu Độ suốt Độ cứng Tỷ trọng Tinh hệ xiên xiên Kim cương Than chì Lập phương Không màu có màu Trong suốt 10 3,5 – 3,55 Lục phương Đen Không suốt 2.09 – 2.23 Thoi phương phương phương Lập phương Thể ngun thủy Các tinh hệ tinh thể Hệ lập phương: tinh thể khối lập phương có mặt vuông Hệ phương: tinh thể lăng trụ thẳng, đáy hình lục giác, mặt bên hình chữ nhật Hệ phương: tinh thể lăng trụ thẳng, hai đáy hình vuông, mặt bên hình chữ nhật Hệ phương: tinh thể lăng trụ thẳng, tất mặt hình thoi = Hệ thoi: tinh thể lăng trụ thẳng, đáy hình thoi, mặt bên hình chữ nhật Hệ xiên: tinh thể lăng trụ nghiêng, đáy hình thoi, mặt bên hình bình hành Hệ xiên: tinh thể lăng trụ nghiêng, đáy mặt bên hình bình hành (các góc không nhau) Trong tự nhiên, khoáng vật thường xuất dạng đám tinh thể riêng lẻ tụ tập với = tập họp tinh thể Một tập họp gồm loại khoáng vật (đơn khoáng) hay tập họp số khoáng vật khác (đa khoáng) Nét đặc trưng tinh thể là có cấu trúc mạng, các hạt vật chấ t sắ p xế p có qui luật không gian theo các nút mạng để tạo thành ô mạng không gian Mỗi tinh thể có một ô mạng riêng Dạng lập phương tinh thể muối kết xếp đặn ion Na Cl cấu tạo nên tinh thể Các yếu tố đối xứng tinh thể Điểm, mặt phẳng hay đường thẳng mà qua nó (đối với điểm hoặc mặt) hoặc quanh nó (đối với đường) phần tử lặp lại theo quy luật + Tâm đối xứng, ký hiệu C, điểm mà đường thẳng bất kỳ qua cắt hình hai điểm cách hai bên + Mặt đối xứng P chia hin ̀ h làm phầ n bằ ng và mỗi phầ n ảnh phần qua mặt gương P Tính chất vật lý KV: Gồm: màu, dạng tinh thể, cát khai, ánh, vết vạch, độ cứng số tính chất khác Màu Thành phần hóa học khoáng vật có chứa nguyên tố mang màu Màu khoáng vật tuỳ thuộc vào xếp nguyên tử định, Khoáng vật bị nhiễm bẩn tạp chất nhỏ li ti mang màu phân tán Tính cát khai là vỡ tách theo mặt tinh thể nào đấ y bi ̣ ngoại lự c tác dụng Mặt bóng nhẵn là mặt cắ t khai, thường là song song với mợt mặt tinh thể Ánh khống vật Năng lực phản xạ khoáng vật chiếu tia sáng lên bề mặt gọi ánh khoáng vật Màu vết vạch Là màu khoáng vật dạng bột mẫu khoáng vật vạch thành vết mặt ráp màu trắ ng (như sứ trắ ng không tráng men) Màu vết vạch khoáng vật có thể khác với màu nó dạng khối, là màu tương đố i ổ n đinh; ̣ khoáng vật suốt không có màu vết vạch Mặt vỡ Là mặt hình thành bị ngoại lực tác dụng thành lồi lõm, không phẳ ng Nế u lự c nố i của ô mạng không theo các hướng thì dễ thành vết vỡ Ví dụ vét vỡ vỏ chai Tỷ trọng Khoáng vật thiên nhiên có tỷ trọng từ 0,8 đến 21, chia làm bốn nhóm: Nhẹ < 2,5 Trung bình 2,5 – 3,3 Nặng 3,4- Rất nặng > Từ tính Một vài loại khoáng vật bị thu hút nam châm hoặc có khả hoạt động nam châm, Từ tính khoáng vật phụ thuộc chủ yếu vào lượng chứa sắt khoáng vật Khoáng vật có từ tính mạnh magnetite, yếu khoáng vật pyrotite, ilmenite franklinite Cảm giác Vài loại khoáng vật talc, graphite có cảm giác nhờn hay trơn chà nhẹ tay lên chúng nguyên tử trượt theo mặt trượt ngang qua lớp nguyên tử kế cận (lực liên kết nguyên tử yếu theo phương)ø gây cảm giác nhờn hay trơn Vị :Tính chất tiến hành sau số khoáng vật có chứa nguyên tố độc Có vị mặn halite (muối ăn), sylvite có vị đắng Không nên nếm khoáng vật dẫn trước Đợ cứng là lực chống lại lự c học bên ngoài của khoáng vật Thang độ cứng tương đối Mohs khoáng vật vài vật dụng biết độ cứng Talc (mềm nhất) Gypsum 2,5 Móng tay Calcite hay Đồng xu Fluorite Apatite + Dao nhíp Microcline 5,5 Kính 6,5 Dũa thép Quartz Topaz Corundum 10 Kim cương 9- 9,5 Carborundum Thang độ cứng H0 (theo Mohs) và giá trị độ cứng H khoảng vật chuẩn Nhâ ̣n biế t độ cứng khoáng vâ ̣t bằ ng so sánh với vâ ̣t thơng dụng Khống vật ch̉n H0 (H kg/mm2) Vâ ̣t đố i sánh Độ cứng Talc:Mg3[Si4O10](OH)2 2,4 bút chì Thạch cao: CaSO4 2H2O 36,0 móng tay 2,5 Calcit: CaCo3 109,0 Sợi dây đồ ng Fluorit: CaF2 189,0 đinh sắ t Apatit: Ca5[PO4]3(F,Cl) 5360, thủy tinh Orthoclas: K[Si3AlO8] 795,0 dao sắ c Thạch anh: SiO2 1120,0 lưỡi dao cạo Topaz: Al2[SiO4](F,OH)2 1427,0 Corindon; Al2O3 2060,0 Kim cương: C 10 10060,0 Phân loại khoáng vật Căn vào tính chất quan trọng, số lượng tham gia khoáng vật vào thành phần vật chất Vỏ Trái đất, chia ra: -Khoáng vật tạo đá, có khoảng 50 khoáng vật thường gặp, tham gia thành tạo đá thạch anh, feldspar, mica, pyroxene - Khoáng vật phụ chiếm số lượng ít, dạng đá apatite, manhetite, zircon Nhóm khoáng vật nguyên tố tự nhiên (khỏang 50 KV) Khoáng vật xuất dạng nguyên tố đơn lẻ, không kết hợp với nguyên tố khác, vàng (Au), bạc (Ag), đồng (Cu), lưu huỳnh (S), kim cương (C), graphite (C) Nhóm khoáng vật sulfur Gồm hợp chất S số kim loại, gồm khoảng 300 khoáng vật, đa số khoáng vật quặngï galena (PbS), sphalerite (ZnS), pyrite (FeS2), chalcopyrite (CuFeS2) Nhóm khoáng vật oxid hydroxid Gồm hợp chất đơn giản kim loại kim với oxy hydroxid Khoáng vật thuộc nhóm chiếm 17% trọng lượng Vỏ Trái đất, khoảng 200 loại SiO2 chiếm đa số Thí dụ hematite (Fe2O3), corindon (Al2O3), cassiterit (SnO2), thạch anh (SiO2), limonite (HFeO2, nH2O) Nhóm khoáng vật halogen Gồm muối acid HF, HCl, HBr HI Td: fluorin (CaF2), halite (NaCl) Nhóm khoáng vật chứa muối Oxy Gồm loại carbonat, silicat, photsphat, sulfat Khoáng vật silicat chiếm đa số, cấu trúc tinh thể phức tạp Td+ï olivine (Mg, Fe)2 [SiO4], topaz Al2 (F, OH)2[SiO4], muscovite KAl2[AlSi3O10] (OH)2, kaolin Al4[Si4O10](OH)8 Khoáng vật carbonat gồm muối acid carbonic (H2CO3) Thí dụ calcite (CaCO3), dolomite Ca Mg [CO3]2 Khoáng vật sulfat gồm muối acid sulfuric Thí dụ thạch cao CaSO4, 2H2O Đá tập họp các khoáng vật • Đá là tập họp khống vật, chia thành nhóm theo ng̀n gốc hình thành: • Đá magma hình thành đơng nguội magma nóng chảy • Đá trầm tích hình thành từ vật liệu xâm thực rửa trơi mài mịn các đá có trước gió nước mang đi, tích tụ trải qua trình gắn kết thành đá trầm tích • Đá biến chất kết gia tăng áp suất các đá có trước Có thể đo giá trị độ cứng nhờ một thiế t bi ̣ xác đinh ̣ vi độ cứng Dưới một tải trọng P (kg) xác định, mũi tháp kim cương ấ n bề mặt của tinh thể cầ n đo độ cứng, in mặt này một lỗ trũng (hình mũi kim cương) Kích thước của lỗ ấ y đo bằ ng mm, đường kin ́ h d cho phép tin ́ h giá tri ̣ độ cứng H = 0,7P/d2 Chuỗi phản ứng Bowen