Гранит — горная порода, образовавшаяся в глубинах Земли. Когда раскалённая магма находит выход на поверхность, начинается извержение вулкана. Если расплавленная масса не пробила путь наверх, на глубине формируется геологическое тело из затвердевшей магмы. Существует несколько разновидностей глубинных горных пород, одна из них — гранит.
Кварц
В гранитах кварц — самый твёрдый минерал, в виде кристаллов встречается очень редко, обычно образует белые, серые зёрна неправильной формы. Правильные кристаллы формируются в пустотах (внутри жильных тел).
Кристаллы кварца имеют форму 6-угольных столбиков со скошенной макушкой. Его цветные разновидности имеют свои названия. Бесцветные кристаллы называются горный хрусталь, фиолетовые всех оттенков — аметист, медовые — цитрин, дымчатые — раухтопаз, чёрные — морион.
Рис. 1. Сросток кристаллов аметиста.
Специалисты выращивают искусственный кварц, который по свойствам не отличается от природного.
На Урале в начале ХХ века была гора (Хрустальная гора), состоящая из белого плотного кварца. В 30-е годы началась добыча кварца, карьер работает до сих пор.
Естественны как «белый камень»
Стихии рушат изверженные породы, превращая их в рыхлые обломочные отложения (пески, глины, гравий, щебень, галька, валуны), а затем в сцементированные (песчаники, брекчии, конгломераты). Мировой океан дарит суше всевозможные химические осадки (гипсовый камень, доломит, ангидрит). Известняки, диатомиты, мел, трепел – органического происхождения, они являются памятниками некогда живших растений и животных организмов. Все осадочные породы так или иначе «работают» на строительную отрасль, но о двух из них хочется сказать особо. Известняк. К белокаменным церквам Владимиро-Суздальской Руси ХII-ХIII веков возят туристов. Культовая резьба поражает не столько полуязыческим характером мотивов, сколько своей белизной и нерушимостью. Увы, такого материала в наши дни осталось мало. Подмосковные месторождения дают мягкий, отслаивающийся в руках камень. Известняк, завозимый из Абхазии, прочнее и плотнее (2200 кг/м3). Он годится для облицовки; идеально белые плиты с рваными краями и бугристой поверхностью смотрятся очень эффектно. На кладку идет пулковский (2600 кг/м3) – желтоватые, коричневатые глыбы, бруски с фактурой «шуба», а также плиты с опиленными краями и фактурой «скала». Что касается цвета, то ошибки здесь нет. Известняк называют «белым камнем» потому, что в его составе преобладают кальциты, и, как правило, он действительно белый, но в зависимости от примесей имеет оттенки. Структура встречается различная: зернисто-кристаллическая, плотная, ракушечниковая, брекчиевая. Текстуры: однородная массивная, слоистая, полосчатая, пятнистая, пористая. В вопросе водопоглощения плотные известняки соперничают с иными гранитами (от 0,1 %), а рыхлые тянут аж до 30 % влаги. Кстати, из-за напряженных взаимоотношений с водой и химическими веществами никакие известняки не следует использовать для кладки фундаментов. Диапазон прочности на сжатие огромен – от 0,12 до 135 МПа (чаще 30 МПа); то же самое с морозостойкостью: есть материал, который терпит только 15 циклов, а есть и такой, который замораживают-оттаивают до 150 раз. В условиях современного загазованного города известняковая облицовка сильно страдает. После 10-20 лет эксплуатации могут появиться следы значительного разрушения, утрачивается белизна. Для защиты камня проводят специальную химическую обработку поверхности. При переслаивании песчаника другими породами необходимо учитывать их пористость: может произойти миграция соленосных растворов туда, где она больше, и как следствие – разрушение. В частности, нельзя переслаивать песчаник известняком. Между прочим, по свойствам порода во многом схожа с мрамором. Водопоглощение, морозостойкость, твердость у них практически одинаковы. В прочности песчаник уступает, а выигрывает ли мрамор в плане декоративности – вопрос философский. Здесь все зависит от целей архитектора. Структура камня – зернистая, текстуры могут быть однородными, слоистыми, полосчатыми и пятнистыми. Цвет камня от бело-желтого, палевого, зеленоватого и серого с оттенком синевы. В отличие от мрамора песчаник не полируют, он тем краше, чем естественнее.
Слюда
Самый мягкий минерал в граните. Наблюдается в виде тонких пластинок чёрного, тёмно-коричневого цвета. В некоторых разновидностях гранита встречается серая слюда мусковит.
Кристаллы слюды — это тонкопластинчатые 6-угольные столбики. Острым ножом можно расщепить их на отдельные почти прозрачные пластинки.
До XIII века оконного стекла ещё не было, в богатых домах использовали пластины мусковита. Переплёт изготавливали из свинца.
Рис. 2. Слюдяное окно.
Прекрасны как мрамор
Время, воздействие температур и давления, химическая активность различных растворов произвели с камнем значительные метаморфозы. Изверженные породы, изменив структуру и минеральный состав, преобразовались в менее прочные, менее декоративные, находящие самое прозаическое применение, например как сырье для щебня. Осадочные скорее улучшили свойства, обратившись в кварциты, сланцы и мраморы – благородные, прекрасные, вдохновляющие художников всех мастей на создание шедевров. В активе кварцитов высокая прочность на сжатие 100-450 МПа, кислото- и огнеупорность (держат до 1770° С). Это декоративный отделочный камень и в то же время сырье для производства материала, из которого кладут промышленные печи. Сланцы характеризуются ориентированным расположением породообразующих минералов и способны раскалываться на тонкие пластины, удобные для использования в отделке. Они удивляют многообразием оттенков, завораживают матовым блеском, привлекают уникальными для камня свойствами. Полы, выложенные метаморфическими сланцами, нескользкие и теплые, по ним приятно ходить босиком (у материала высокое сопротивление теплопередаче). Ну, а у мрамора даже название говорит за себя: marmaros в переводе с греческого означает «блестящий камень». Блестящий он во всех смыслах. Во-первых, благодаря невысокой твердости великолепно полируется и действительно блестит. Во-вторых, в его минеральном составе помимо кальцитов и доломитов, бывает, содержатся кварц и пирит, которые привносят в общий блеск сияние хрусталя и «золота». В-третьих, богатство текстур и колоссальная цветовая палитра позволяют воплощать в жизнь самые блестящие интерьерные идеи.
Плотность мрамора – 1980-2900 кг/м3; водопоглощение – до 10 % (хотя есть и сорта, поглощающие всего 0,06 % влаги); прочность на сжатие в среднем 70-300 МПа; натурный износ – менее 0,6 мм; морозостойкость – 15-150 циклов замораживания-оттаивания. Сланцы и мраморы произошли от известняков, отсюда общая нестойкость к кислотам, пищевым красителям, относительная мягкость. Не стоит делать из мрамора кухонную столешницу, этот камень не для кухни, а для парадных залов. Мощение целесообразно лишь в местах с небольшой интенсивностью движения. Скажем, в холле частного особняка можно выложить пол мраморными плитами, но не в театральном фойе или магазине. Камень с богатой фактурой, вкраплениями слюды и других минералов оставляют для облицовки стен, каминов, подоконников, а при настиле полов отдают предпочтение сортам без инородных включений. Осторожно надо подходить к мозаичному мощению с одновременным использованием более твердых пород, так как через некоторое время из-за неравномерной истираемости пол станет неровным. Интересно, что мрамор способен преподнести «сюрприз». Например, иногда абсолютно белый камень после влажной уборки вдруг насыщается желтизной – это дает о себе знать примесь железа. Некоторые зеленые разновидности при длительном пребывании на прямом солнечном свете становятся серыми. Чтобы подстраховаться и защитить изделия из натурального камня от вредных воздействий, рекомендуется обрабатывать их специальными химическими препаратами. Одни составы проникают на некоторую глубину, заполняя поры, другие образуют на поверхности тонкую защитную пленку. Есть также специальные мастики различных цветов для лечения трещин и каверн. Надо помнить: любые недостатки материала могут быть компенсированы правильным его использованием и надлежащим уходом.
Использование гранита и его минералов
Гранит и его составляющие используются в разных отраслях.
Кварц — сырьё для производства обычного и огнеупорного стекла, водяных фильтров, применяется в металлургии, машиностроении, электротехнике и электронике. В виде природных кристаллов и огранённых камней вставляется в ювелирные украшения.
Полевой шпат необходим для изготовления керамики, резиновых изделий, зубной пасты, нужен в машиностроении и электротехнике.
Слюда используется в производстве красок, электроизоляции.
Цельные глыбы гранита служат основанием для памятников, например, основание «Медного всадника». Облицовка стен метро, городских лестниц, фасадов зданий — полированные гранитные плиты. Гранитный щебень востребован для засыпки дорожного основания.
Рис. 3. Медный всадник.
Добротны как базальт
Земля и сейчас-то имеет довольно крутой нрав, а в стародавние времена так и вообще кипела страстями, что ни день выбрасывая на поверхность «эмоции». Базальты, трахиты, липариты, а также диабазы и порфиры не что иное, как следы древних вулканических извержений. Фактически изверженные породы – «родня» глубинных, только сформировались в иных условиях. Порфиры и трахиты красиво окрашены, состоят из кристаллов полевого шпата, неравномерно разбросанных в мелкозернистой или стекловидной толще. Плотность и твердость у них, как у мрамора, они хорошо обрабатываются, потому используются в качестве отделочных и поделочных материалов.
Базальты и диабазы, напротив, обладают большой плотностью (2800-3200 и 2600-3100 кг/м3 соответственно) и твердостью, сравнимой с «гранитной». Цветовая гамма скромна. У базальта – темно-серый да черный; у диабаза – темно-серый в зеленцу. Основные области применения – бутовая кладка фундаментов, стен неотапливаемых помещений, подпорных стенок, мощение. Брусчатка значительно экологичней асфальтобетона и в отличие от него буквально не имеет сноса: с покрытия на Красной площади миллион человек стесывает за год менее 0,6 мм.
Что мы узнали?
Гранит — глубинная горная порода, состоящая из кварца, полевого шпата и слюды. Составляющие гранита применяются в разных сферах: в производстве стекла и керамики, красок, резиновых изделий, для декоративных работ. Описание гранита и его минералов можно включить в доклад для детей 2 класса на урок по окружающему миру.
Предыдущая
Окружающий мирЗимние явления в неживой природе – примеры кратко ( 2 класс, окружающий мир)
Следующая
Окружающий мирПапоротники – характеристика растения для доклада или сообщения (3 класс, окружающий мир)
Минералогический состав
Иногда у людей бывает путаница в понятиях, и они не могут понять, что такое гранит — это минерал или горная порода. Безусловно, второе. Многие обращали внимание на ее зернистую структуру, и определенно — она состоит не из одного вещества. Еще со школьных уроков по природоведению многие помнят, какие минералы входят в состав гранита. Это в первую очередь:
полевой шпат;- кварц;
- слюда.
Из подобного набора состоит и гнейс — то, что получается из гранита путем метаморфизма.
У гнейса и гранита формулы минерального состава практически идентичны, отличается лишь структура.
Полевые шпаты
Это силикатные кристаллические соединения, которых в земной коре может содержаться до 50%, причем по большей части — в составе других пород. Единой формулы они не имеют, и делят их по категориям исходя из наличия в кристаллической решетке тех или иных атомов металлов. По этому признаку различают плагиоклазы, калиевые и калиево-бариевые полевые шпаты. В группу плагиоклазов входят:
- альбит NaAlSi₃O₈;
- олигоклаз CaAl₂Si₂O₈ и NaAlSi₃O₈ в пропорции 3:7;
- андезин с тем же составом в пропорции 1:1;
- лабрадор, состав тот же, пропорция — 7:3;
- битовнит, 9:1;
- анортит, чистый CaAl₂Si₂O₈.
В магматических горных породах плагиоклазы первыми формируют кристаллические решетки, и зачастую именно из них состоит бо́льшая часть породы. Калиевые полевые шпаты менее разнообразны по химическому составу, они имеют одну и ту же формулу — KAlSi₃O₈. Разнообразие заключается в строении кристаллической решетки, и она в разных модификациях дает следующие минералы:
- ортоклаз;
- адуляр (лунный камень);
- микроклин;
- санидин.
Калиевые полевые шпаты более устойчивы, чем плагиоклазы, но, как и они, под воздействием эрозии становятся глиной. При замене некоторых атомов калия на барий получаются калиево-бариевые шпаты, но это редкое явление.
В составе гранита эти минералы составляют от 60 до 65%, и именно от них зависит цвет этой горной породы. Плагиоклазы придают камню серый цвет, калиевые соединения — розовый. Желтый, зеленый и голубой цвет придают камню как посторонние включения, так и катионы металлов в шпатах — натрий, калий, кальций, магний и другие металлы в них взаимозаменяемы.
Каким он бывает?
Исходя из размера зерен, можно выделить следующие разновидности гранита, а именно:
- крупнозернистый камень (свыше 10 мм);
- среднезернистый гранит (2-10 мм);
- мелкозернистый (менее 2 мм).
Цветовая палитра гранита представлена практически всем спектром оттенков. Разноцветные зерна – это полевой шпат, слюда гранит окрашивает в черный, а кварц отвечает за сверкающие полупрозрачные зерна.
Внешние отличия гранита от мрамора
Некоторые виды гранита и мрамора внешне отличить бывает довольно сложно, вызвано это тем, что некоторые виды имеют нехарактерный для породы рисунок, цвет или фактуру, чаще всего путают голубые, серые и белые виды. Некоторые ошибочно полагают, что мрамор бывает только светлого цвета, вызвано это устойчивым образом античных статуй и колонн из белого камня, на самом деле, цветовая палитра мраморного камня достаточно широка и вбирает в себя весь цветовой спектр от белоснежного белого, до угольного черного.
Фактура мрамора довольно узнаваема, этот минерал можно различить по характерным прожилкам каменных вен, отличающихся от основного цвета: на белом — это могут быть серые или черные небольшие прожилки, на сером или черном — густые сети белых или кремовых оттенков.
Фактура гранита напоминает скопления разноцветных зерен, исключения составляют лишь редкие виды цветных элитных видов, которые могут быть однотонными или содержать небольшие цветовые разводы. Чтобы понять, как выглядит гранит, присмотритесь к городским подземным переходам, набережным, как правило, для таких целей используется именно гранитная плитка.
История эксплуатации слюды в промышленных областях
Первые случаи применения данного минерала, преимущественно вместо оконного стекла, были засвидетельствованы в Новгороде (X-XII вв.) в период освоения на этой территории богатств Карелии и Кольского полуострова. Затем Иван Грозный завоевал Новгород и Псков, что поспособствовало знакомству московских правителей со слюдой.
В начале семнадцатого века в Карелии была уже достаточно широко развита слюдяная промышленность. По официальным данным, к началу 1608 года имелся Указ московского правительства относительно сбора подати с добываемого минерала в размере одной десятой части от общего объема.
Освоение и исследование Сибири привело в XVII веке к новым открытиям месторождения слюды. Ее наличие было засвидетельствовано Владимиром Атласовым в 1683 г. на Алдане. Эти месторождения впоследствии были забыты, и только спустя двести пятьдесят лет (накануне Великой Отечественной Войны) вновь открыты. В то время началась эксплуатация слюды преимущественно для нужд обороны страны.
Интерпретация понятия
Данная группа минералов обладает совершенной спайностью по одному направлению. Они способны расщепляться на очень тонкие твердые пластинки, сохраняя при этом упругость, гибкость и прочность.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что слюда – минерал, который визуально напоминает стекло и имеет структуру слоистых кристаллов. Именно за счет этой особенности, а также по причине слабой связи между отдельными пакетами материалов формируются определенные химические свойства.
Независимо от того, что существует много разновидностей рассматриваемого минерала, у него имеются общие характеристики, такие как:
- пластинчатость;
- базальная спайность;
- способность расщепляться на тончайшие составляющие.
Его достоинства
Гранит – камень, слюда в составе которого делает его прочным в сравнении с популярным мрамором. Изделия, изготовленные из него, никогда не теряют своих свойств и не деформируются внешне при условии эксплуатации в климате с континентальным сезонным перепадом температур, составляющим более ста градусов. Таким образом, гранит не боится ни шестидесятиградусных морозов, ни жары свыше 50 градусов, что немаловажно в российском климате. Помимо того, данный камень в гораздо меньшей степени, чем тот же мрамор, восприимчив к грибковым поражениям.
Гранит, слюда в который включена в виде мусковита и биотита, не только прочный, но и пожаробезопасный камень. Он начинает плавиться при температуре свыше 700 градусов по Цельсию.
Также следует рассмотреть такой критерий, определяющий степень прочности, как влагопоглощение. Гранит обходит по нему всех своих конкурентов.
