МАГМАЛЫҚ, ШӨГІНДІ ЖӘНЕ МЕТАМОРФТЫ ТАУ ЖЫНЫСТАРЫ

Тау жыныстары-бұл жер қыртысында пайда болатын, құрамы, құрылымы бойынша тұрақты және тәуелсіз денелер түрінде болатын табиғи минералды агрегаттар.жер қыртысындағы тау жыныстарының құрамы, құрылымы және пайда болу шарттары олардың шығу тегі – генезисімен анықталады. Осы негізде тау жыныстары магмалық (терең және төгілген), шөгінді (сынық, химогендік және органогендік) және метаморфты болып бөлінеді.

Генезисі (шығу тегі) бойынша барлық тау жыныстары үлкен топтарға бөлінеді:

1. Магмалық тау жыныстары

2. Метаморфты тау жыныстары

3. Шөгінді тау жыныстары

Магмалық жыныстар-бұл жердің тереңдігінде немесе оның бетінде магмадан пайда болған тау жыныстары (гранит, порфирит, сиенит, диорит, базальт, габбро, диабаз). Магма-бұл жер қойнауынан газ тәрізді өнімдердің көп мөлшері бар күрделі Силикат құрамының сұйық балқуы. Жердің терең бөліктерінде магманың пайда болуы жердің осы бөліктерінің термодинамикалық жағдайларының бұзылуымен байланысты (температураның жоғарылауы, қысымның төмендеуі). Бұл өзгерістердің себептері, ең алдымен, жердің тереңдігінде болатын тектоникалық процестер (жердің жеке блоктарын көтеру және түсіру, жер сілкінісі және т.б.).

Магма жердің тереңдігінде қатып қалуы немесе оның бетіне көтеріліп, жарықтар немесе жанартау кратерлері арқылы төгілуі мүмкін. Магманың қатаю жағдайларына байланысты барлық магмалық жыныстар интрузивті – жер тереңдігінде қатып қалған (терең); эффузивті – жер бетінде қатып қалған (төгілген)болып бөлінеді.

Метаморфты жыныстар-бұл әртүрлі эндогендік процестердің (жоғары қысым, температура және химиялық белсенді заттар) әсерінен шөгінді және магмалық жыныстардың өзгеруіне байланысты үлкен тереңдікте пайда болатын тау жыныстары. Мысалдар-гнейс, Слюда шифері, сазды шифер, мәрмәр, кварцит, яшма.

Шөгінді тау жыныстары-жер бетінде магмалық, метаморфтық және шөгінді жыныстардың бұзылуынан (желденуі) нәтижесінде пайда болған тау жыныстары. Мысалы: тас, кесек, шабен, тасты брекчия, конгломерат, құм, құмтас, лесс, алевролит, саз, саздақ, құмтас, аргиллит, әктас, доломит, мергель, бор, опока, диатомит, ангидрит, гипс, көмір, шымтезек, тұнба, топырақ және т. б.

№ 1 практикалық сабақ

Минералдар және олардың шығу тегі.

Табиғатта минералдарды табу формалары. Саз минералдары және оларды практикалық қолдану

Минералдардың пайда болуының үш негізгі түрлері немесе процесі бар

1. Эндогенді түрі – Жер асты қойнауында пайда болған минералдар. Келесі негізгі процестегер бөлінеді: А) жер қойнауында магмалық-минералдар магмадан қатайған кезде пайда болады (ортоклаз).

б) гидротермалдық процесстерден – ыстық су ерітінділерінен (гидротермалды) минералдардың түзілуінен пайда болады. Гидротермалды су булары магмадан (кварц) бөлінетін газдардың қалыңдатылуына байланысты пайда болады.

в) вулкандық процесс – минералдар жанартаудың (күкірт )атқылауы кезінде пайда болады.

2. Экзогендік түрі - Жер бетінде минералдардың пайда болуы. Келесі негізгі процестер бөлінеді:

а) гидрохимиялық процесс –жер бетіндегі химиялық жолмен қаныққан сулы ерітінділерден (галит, кальцит, доломит) пайда болатын минералдарды атайды.

б) ауа – райы - күн сәулесі, атмосфера, жануарлар мен өсімдік ағзалары агрегаттарының әсерінен тау жыныстары мен минералдардың бұзылуы әсерінен пайда болатын минералдар (H2O, O2, CO2). Ауа-райының нәтижесінде жаңа минералдар пайда болады, мысалы, тотығу процесінде пириттен лимонит; ортоклаздан H2O және CO2 әсерінен каолинит пайда болады. Минералды ангидрит (СаЅО4) гипске суды қосу арқылы өтеді.

в) организмдердің тіршілік ету процесі (маржан, кремний, кальцит).

3. Метаморфтық процесс-жоғары қысымның, жоғары температураның әсерінен жер қойнауындағы минералдар мен тау жыныстарының өзгеруі, сондай-ақ ыстық газ және су ерітінділерінің әсерінен қалыптасады.

Табиғатта минералдар жеке кристалдар (монокристалдар) түрінде де, сондай – ақ бірнеше тұрақты немесе стандартты емес тармақты-агрегаттар түрінде де пайда болуы мүмкін.

Келесі агрегаттар мынадай түрлерге бөлінеді:

1. Түйіршікті агрегаттар-кристалдық дәндерден құралған агрегаттар. Дәндердің пішіні агрегаттардың морфологиялық ерекшеліктеріне із қалдырады және дәндердің пішініне байланысты дәнді, пластикалық, қабыршақты, призмалық және талшықты агрегаттар болып бөлінеді.

2. Друза-жақсы қалыптасқан кристалдардың көшеттері (сурет. 1а).

3. Секреция-бұл тау жыныстарының қуыстарында пайда болатын минералды секрециялар. Қуыстарды толтыру минералды затты қуыстың перифериясынан орталыққа бөлу арқылы жүреді. Көбінесе концентрлік аймақтық құрылымға ие (сурет. 1б).

4. Конкреция-борпылдақ шөгінді жыныстарда пайда болатын сфералық немесе оларға жақын минералды разряд. Конкрецияның өсуі орталықтан периферияға дейін жүреді, радиалды-сәулелі құрылымға ие, 1 м-ге дейін жетеді (сурет. 1в).

5. Оолиттер-бұл мөлшері 1-ден 5 мм-ге дейінгі сфералық түзілімдер, қабығы концентрлік құрылымға ие. Жеке оолиттер әдетте оолит қосылыстарын (оолитті әктас) қалыптастыру үшін бір-бірімен байланысады (сурет. 1г).

6. Шөгінді массалар-бұл таңқаларлық формадағы минералды секрециялар, мысалы, коллоидты ерітінділерден түзілген бүйрек тәрізді, мұз тәрізді. Коллоидты, протекая бойынша порам және шанамен тау жыныстары бірте-бірте густеют, испаряя бұл қуыс кеңістік, су, және свисают бетіндегі жарықтар (сур. 1д). Осылайша құрылады жолдағы бағдаршамдардың түрлері мен ұзындығы әртүрлі пещер.

7. Дендриты – древовидные агрегаттар тәріздес жапырақтары папоротника, ағаштардың бұтақтары. Олар тау жыныстарының жұқа жарықтарында немесе тұтқыр затта пайда болады (сурет. 1е). Әдетте темір гидрототығының дендриттері, мыс, күміс тұздары кездеседі.

8. Жер массалары-ұсақ борпылдақ бөлшектерден тұратын жұмсақ ұнтақты минералдар. Бөлшектердің мөлшері 0,0001 мм-ден аз.

Сур. 1. Минералдарды табиғатта табу формалары: а-кварц друзасы; Б-секреция; в-конкреция; г-оолит; д-наткалық формалар; е-дендрит

Сазды минералдар силикаттар класына жатады, бірақ осы класстан бірқатар ерекше қасиеттері бойынша ерекшеленеді:

1. Жоғары дисперсиялы-мөлшері 0,0001 мм-ден аз минералдардың бөліну дәрежесі;

2. Гидрофильділік-минералдардың суды қосу қабілеті, бұл ретте көлемдері ұлғая отырып (монтмориллонит) қалыптасады;

3. Иондық алмасу қабілеті-катиондарды сіңіру және оларды қоршаған ортамен алмасу қабілетін айтады;

4. Созылғыштығы – сумен тез араласатын денесі әр түрлі консистенциялы қасиетін айтады.

Кристалды-химиялық классификациясы бойынша сазды минералдарды қабатты силикаттарға жатқызады, яғни кристалдық торлы жеке қабаттардан немесе пакеттерден тұрады. Қабаттары негізі тетраэдрлік немесе октаэдрлік торлардан тұрады. Тетраэдрде орталық орынды кремний, октаэдрде алюминий алады.

Сурет – 2. Минералдардың кристалдық торларының схемалары: а-октаэдр; б-тетраэдр; в – каолинит торы; г-монтмориллонит торы

Тетраэдрлік және октаэдрлік торлар біріктіріліп, қабаттар түзеді. Кристалдық тор қабаттары арасындағы байланыс әр түрлі болуы мүмкін және тор қабаттары арасындағы байланыс түріне байланысты минералдардың үш тобы бөлінеді:

1. Қатты кристалды торы бар минералдар;

2. Жылжымалы кристалды торы бар минералдар;

3. Кристалл торының аралық түрі бар минералдар.

1) Қатты кристалды торы бар минералдар (каолинит Al₂O₃2SiO₂2H2O). Кристалдық тор салыстырмалы түрде берік және тұрақты. Іргелес пакеттердің жанасатын қабаттары әртүрлі. Жоғарғы қабаты төменгі пакетін күрделі гидроксил тобын, ал жанасатын жоғарғы пакеттің төменгі қабаты оттегі атомдарынан тұрады. Байланыс қабаттарының әртүрлілігі тордың айтарлықтай байланысын тудырады. Іргелес қабаттар дисперсті ортамен өзара әрекеттеспейді және алмасу реакцияларына қатыспайды.

2) Кеңейтілген кристалды торы бар минералдар (монтмориллонит OH₄Si₈Al₄O₂0nH2O). Монтмориллониттің кристалды торына тән белгі-бір қабаттың оттегі бетімен көрші қабаттың ұқсас бетімен байланысады, нәтижесінде қабаттар арасындағы байланыс әлсіз болады. Су және басқа полярлық сұйықтықтардың молекулалары монтмориллониттің құрылымдық қабаттары арасында еркін еніп, оларды бөлек итере алады. Монтмориллонит-ісінетін минерал. Монтмориллонитке Al – дің Mg, Fe, Zn, Zi және т.б. изоморфты алмастырулары тән, нәтижесінде гидратталған метаболикалық катиондармен өтелетін теріс зарядтардың артық болуы пайда болады-Na, Ca, Mg. Тек шеткі аудандар ғана емес, сонымен қатар ішкі аймақтар да белсенді. Бұл монтмориллониттің белсенділігін, сондай-ақ гидрофильділік және адсорбция сияқты қасиеттерді анықтайды.

3) Кристалдық тордың аралық түрі бар минералдар (гидрослюда). Гидрослюданың кристалдық торы монтмориллониттің кристалдық торына ұқсас салынған, бірақ монтмориллониттен айырмашылығы, қабаттардың түйісуінде гидрослюда торының үлкен катиондары бар, яғни гидрослюда кристалдық торы аз гидрофильді, өйткені монтмориллониттен айырмашылығы тордың сыртқы қабаты ғана белсенді, ал ішкі қабаты белсенді емес.

Саз минералдары әр түрлі керамикалық бұйымдар – фарфор, фаянс, керамикалық плитка, кірпіш, кеңейтілген саз қиыршықтас өндірісінде кеңінен қолданылатын саз жынысын құрайды. Өндірісте қолданған кезде саздың маңызды қасиеттері: отқа төзімділік, кептіруге деген көзқарас, икемділік.

Бұл қасиеттерге ең алдымен саз минералдарының химиялық және минералды құрамы әсер етеді. Құрамында каолинит бар саздар – отқа төзімді; құрамында монтмориллонит бар саздар-тез балқитын. Каолинитті саздар тегіс бетті қалыптастыру үшін кептіруге жақсы көмектеседі, монтмориллонит – шөгуді береді және бетінде қатты жарылып кетеді. Монтмориллонитовые балшық артық иілгіш, ол каолинитовые және гидрослюдистые.