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石材的礦物組成

發(fā)布時間:2018-09-19 18:16
作者:格瑞戴西



礦物是具有比較固定的化學(xué)成分和物理性能的自然均質(zhì)體(單質(zhì)或化合物),它是地殼中各種地質(zhì)作用的產(chǎn)物。礦物是組成各種巖石(石材)的最基本單元。不同的巖石由不同比例、不同種類及不同化學(xué)成分的礦物組成。不同礦物的聚合就表現(xiàn)出巖石(石材)相應(yīng)的外觀和基本的物理、化學(xué)特性。

石材的礦物成分主要由長石、石英、云母、角閃石、輝石、白云石、方解石、鐵鎂礦物等中的若干種組成,詳見表1-3。每種礦物都具有一定的結(jié)晶構(gòu)造、化學(xué)成分、物理性能等特征,因此同一種石材的礦物成分基本相似。但另一方面,礦物形成的條件差異,或有其他外來元素及物質(zhì)的影響,導(dǎo)致礦物特征的差異,例如,顏色差異、晶體顆粒大小差異、解理差異等,因此也會出現(xiàn)相同的礦物在同一品種石材或不同品種石材中的外觀不盡相同。

由于組成石材的各種礦物具有各自的特征,因此在研究、探討一種石材品質(zhì)或病變時,應(yīng)首先對該石材內(nèi)部的組織物質(zhì)(礦物)進行探討,然后再進行整體考慮(結(jié)構(gòu)、花紋、材質(zhì)、外界環(huán)境等),這樣就可以作出全面的評價,找到有效的治理方法。


一、長石

長石是一種含鉀、鈉、鈣的架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物。富含鉀、鈉的長石稱為堿性長石。富含衲、鈣的長石稱為斜長石。根據(jù)鈉長石、鈣長石兩者比例的不同,又可分為基性斜長石、中性長石和酸性斜長石。

花崗石的底色主要取決于長石,鉀長石通常呈紅色,以含鈉、鈣量高的斜長石為主的花崗巖則呈灰白色,當(dāng)部分長石中混含有其他元素時,則會改變其基本色調(diào)。

礦物晶體在外力作用(敲打、擠壓)下,嚴(yán)格沿著一定的結(jié)晶方向破裂,并能裂出光滑平面的性質(zhì),稱為解理。

長石是解理發(fā)達的礦物,長石的解理越發(fā)達,則顯示其受風(fēng)化的程度越高,或是受外力作用越強。解理發(fā)達的結(jié)果將導(dǎo)致長石發(fā)生片狀剝離、脫落或光澤度下降,并且使石材容易受到污染,發(fā)生鐵誘、髙嶺土化、色差等。解理發(fā)達的石材,其物理性能(抗壓強度、抗彎強度)會下降。另外,如果石材鋸切面平行于長石的解理面,則會在石材表面出現(xiàn)絹絲霧狀的不均勻光澤,造成拋光板的瑕疵。

節(jié)理是肉眼或顯微鏡下可觀察到的微小、不連續(xù)裂痕。長石是顆粒狀脆性礦物,所以長石上的節(jié)理現(xiàn)象比較明顯。節(jié)理俗稱雞爪紋,它對石材的品質(zhì)和病變的發(fā)生都有嚴(yán)重的負(fù)面影響,而且影響美觀、降低光澤度、促進風(fēng)化、引起色差。


二、石英

石英是由二氧化硅晶體組成的礦物,它具有硬度高、耐磨性強、抗風(fēng)化等特性。一般為透明或乳白色,但當(dāng)其摻雜其他元素后呈現(xiàn)多色性,如灰色、黑色等。

石英一般無解理性質(zhì),但由于脆性高,故容易因外力作用而產(chǎn)生微破裂或微裂隙,這樣便會降低石英的透明度并引起組織松散,從而增加石材受污染的機會,產(chǎn)生石材病變。

表1-3石材中的常見礦物 礦物名稱化學(xué)成分晶形顏色莫氏硬度體積密度(g/cm3)分布情況說明 石英SiO2常呈他形粒狀無色透明,常含各種雜質(zhì),呈各種顏色72.65常在淺色、紅色花崗石中(除堿性巖外),如西麗紅、石棉紅、G603等中常見。黑色花崗石,如福鼎黑、濟南青中則無。大理石中也偶見量巖的之材易澤影含是類據(jù)石難光有英少分依時的和大石多巖要,x工度都的漿重一加程度響 斜長石復(fù)雜的硅酸鹽,其化學(xué)成分隨著酸度的提高,鈣、鈉含量有規(guī)律地變化,從Ca(Al2Si2O8)到Na(AlSi3O8)板狀、柱狀白色或灰白色6?6.52.61-2.78廣泛分布在巖漿巖和變質(zhì)巖中,花崗石中幾乎都含有斜長石,而且含量都較高 鉀長石(正長石、透長石、微長石)K(AlSi3O8)常呈短柱、板狀肉紅色、淺黃紅、淺黃白色或白色62.5-3廣泛分布在中酸性花崗巖和堿性巖中,淺色、紅色花崗石中含量較高 方解石CaCO3板狀、柱狀、各種菱面體,集合體為粒狀無色或白色,含雜質(zhì)時為灰、黌、淺紅(含Ca、Mn)、綠(含F(xiàn)e)、藍(含Cu)等色32.7為石灰?guī)r、大理巖中的主要礦物,也是所有大理石中的基本成分遇冷鹽酸起泡 白云石CaMg[CO3]2麵體'粒狀、柱狀,集合體呈粒狀、塊狀無色或白色,含鐵時為黃褐色,含猛時略帶淡紅色3.5~42.8為白云巖中的主要成分,在灰?guī)r和大理巖中的含量僅次于方解石,因此也是大理石中的基本成分。在板巖中有時也較多 黑云母K(Mg,F(xiàn)e)2[AlSi3O10](oh,f)2常呈片狀或鱗片狀黑色、棕色、褐色,有時呈綠色,玻璃光澤2-33.02-3.12在酸性的巖漿巖中普遍存在,在淺色、紅色的花崗石中常出現(xiàn)黑云母多會增加石材拋光難度

續(xù)表1-3 礦物名稱化學(xué)成分晶形顏色莫氏硬度體積密度(g/cm3)分布情況說明 普通輝石Ca(Mg,F(xiàn)e,Al)2[(Si,Al)2]O6短柱狀綠黑、遮黑色,少數(shù)呈暗綠色或褐色5.6~63.2?3.6為基性巖漿巖中的主要成分,如濟南青、珍珠黑、竹潭綠等花崗石中都含有輝石。淺色花崗石中則少或無 角閃石復(fù)雜的硅酸鹽長柱狀綠色一黑色5.5~63.1-3.3中性巖漿巖中有較多的分布 綠簾石Ca2[FeAl]3[SiO4][Si2O7]o(oh)8常呈柱狀,集合體呈放射狀或粒狀種綠多加各的鉄色呈調(diào)含綠色色’則深6~6.53.05-3.38存在于基性巖漿巖中,花崗石中綠色主要由綠簾石引起 綠泥石復(fù)雜的硅酸鹽鱗片狀淺綠色,含鐵多則綠色加深2~2.52.6~2.8基性巖漿巖中的輝石、角閃石常次生變成綠泥石,其常存在于綠色、黃綠色花崗石中 蛇紋石Mg6[Si4O10](0H)8致密塊械片狀、纖維狀一般為綠色或草綠色2.5-3.52.5~2.7超基性巖經(jīng)熱液變質(zhì)而成,存在于綠色系列大理石中,如大花綠、丹東綠 磁鐵礦FeFe2O4粒狀鐵黑色5.5?6.54.9?5.2花崗石中分布很廣,深色花崗石中含量高,大理石中偶然有見崗色布磁花—外是色呈狀都淺中點大礦gl星的銳 黃鐵礦FeS2常呈立方體,集合俅呈致密塊狀淺銅黃色6~6.54.9~5.2分布很廣,常存在于淺色花崗石和大理石中黃鐵礦氧化后生成銹褐色的褐鐵礦等,是飾面石材中的有害礦物,風(fēng)化后留下空洞或黃斑 褐鐵礦Fe2O3?nH2O蜂窩狀、土狀、鐘乳狀、葡萄狀,有時呈黃鐵礦的假象黃褐、暗褐至褐黑色1-43.3~4為表生礦物,常分布在石材礦的地表部分。是黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦等氧化后的產(chǎn)物褐鐵礦是飾面石材中的有害礦物,其氧化后生成銹斑

三、云母

云母是鐵、鎂、鉀等的層狀結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽水合物,具有極完全的片狀解理,可沿解理剝成具有彈性的薄片。云母又可分為黑云母和白云母,黑云母是含鐵、鎂的云母,白云母是含鉀的云母。雖然云母在石材中的含量遠(yuǎn)低于長石與石英,但它對石材品質(zhì)的影響不小。由于云母質(zhì)軟、硬度低,因此在石材研磨拋光時,云母解理面發(fā)生破裂而使表面出現(xiàn)無光澤的麻點,或者弓I起云母剝落而形成凹洞,影響了石材的美觀。另外,黑云母中的鐵質(zhì)也會引起銹斑。


四、輝石、角閃石

輝石是鐵、鎂、鈣、鈉、鋁的鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。

角閃石是含氫氧根(OH")的鐵、鎂、鈣、鈉、鋁的鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物。

輝石、角閃石一般呈黑色或綠色,硬度髙(莫氏硬度6~7)、韌性強、光澤度高。它是石材結(jié)構(gòu)組織中的良好礦物。但此類礦物常具有兩組垂直的解理,故容易產(chǎn)生裂痕。另外,此類礦物較長石、石英容易風(fēng)化,產(chǎn)生石材結(jié)構(gòu)松散或形成斑點和凹坑,影響石材美觀。


五、鐵、鎂礦物

鐵、鎂礦物主要包括磁鐵礦(FeFe2O4)、黃鐵礦(FeS2)、褐鐵礦(Fe2O3?nH2O)、菱鐵礦(FeCO3)、菱鎂礦(MgCO3)。

在黑色系列的石材中鐵、鎂礦物含量較高,可達50%以上,它存在于輝石、角閃石、橄欖石及部分中性、基性斜長石中。在白色、灰色、紅色系列石材中,鐵、鎂礦物含量較低,一般不超過5%,因此它對此類石材影響不大。


六、方解石(石灰石)

方解石是由碳酸鈣(CaCO3)組成的礦物,莫氏硬度3,耐酸性差、易風(fēng)化、光澤度高,一般呈白色或無色,含雜質(zhì)時呈黃、綠、灰等顏色。

石灰?guī)r類大理石主要是由方解石組成的,其含量不少于50%,如杭灰、宜興奶油、貴州黑等。


七、白云石

白云石是由碳酸鈣鎂(CaMg(CO3)2)組成的礦物,莫氏硬度3.5~4,耐酸性、耐候性均強于方解石,一般呈白、灰白、灰黑等顏色。

白云巖類大理石主要是由白云石礦物組成的,其中碳酸鎂含量達45%以上。白云巖一般為均勻的微粒結(jié)構(gòu),如我國的漢白玉、皖螺均屬白云巖。

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