ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ Υ ΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Ι ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΙΑΛΕΞΕΩΝ 1η ιάλεξη Φυσικές και µηχανικές ιδιότητες των ορυκτών ΑΘΗΝΑ 2005
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΚΥΡΙΕΣ Ι ΕΕΣ Ορυκτά θεωρούνται τα φυσικά, οµογενή και ανόργανα συστατικά του στερεού φλοιού της Γης, κάθε ένα από τα οποία έχει ορισµένη χηµική σύσταση και ορισµένη κρυσταλλική δοµή Αποτελούν τα οµογενή σώµατα τα οποία αποτελούν τους κόκκους των πετρωµάτων και των µεταλλευµάτων, που µε βάση τις φυσικές και χηµικές ιδιότητές τους µπορούν να διακριθούν και να αναγνωρισθούν Για τη µελέτη των φυσικών και µηχανικών ιδιοτήτων των πετρωµάτων, είναι απαραίτητη η γνώση των αντίστοιχων ιδιοτήτων των πετρογενετικών τους ορυκτών
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗ ΟΜΗ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ ΣΧΙΣΜΟΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΠΛΑΣΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΑΝΤΟΧΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΑΣΤΟΛΗ ΜΟΝΙΜΗ ΚΑΙ ΠΑΡΟ ΙΚΗ ΙΠΛΗ ΙΑΘΛΑΣΗ
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗ ΟΜΗ Οι φυσικές και µηχανικές ιδιότητες των ορυκτών εξαρτώνται ουσιαστικά από την κρυσταλλική δοµή. Χαρακτηριστικό της κρυσταλλικής ύλης είναι η ανισοτροπία που παρουσιάζουν πολλές ανυσµατικές ιδιότητες. Ασβεστίτης Αραγωνίτης Ορυκτά µε την ίδια ακριβώς χηµική σύσταση, αλλά διαφορετική κρυσταλλική δοµή, παρουσιάζουν διαφορετικές φυσικές και µηχανικές ιδιότητες (ασβεστίτης - αραγωνίτης)
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑ H αντίσταση την οποία παρουσιάζει ένα ορυκτό στη χάραξη ή στην λείανσή του λέγεται σκληρότητα χαράξεως ή λειάνσεως αντίστοιχα Η σκληρότητα λειάνσεως έχει µεγάλη σηµασία στην τεχνολογία, εξαιτίας του ότι από αυτή εξαρτώνται πολλές µεταβλητές, ταχύτητα µιας γεωτρήσεως, η κοπή και επεξεργασία των πετρωµάτων, η εξόρυξη διακοσµητικών πετρωµάτων κ.α. Για τον εµπειρικό προσδιορισµό της σκληρότητας, ιδιαίτερα στην ύπαιθρο, χρησιµοποιείται η σκληροµετρική κλίµακα του MOHS. Χαρακτηριστική ιδιότητα αποτελεί και η µικροσκληρότητα, η οποία προσδιορίζεται στο εργαστήριο µε την χρήση µεταλλογραφικού µικροσκοπίου. Βαθµός σκληρότητας ΚΛΙΜΑΚΑ ΣΚΛΗΡΟΤΗΤΑΣ MOHS Πρότυπο ορυκτό Χηµική σύσταση 1 Τάλκης Mg3 (OH)2 Si4O10 2 Γύψος CaSO4 2 H2O 3 Ασβεστίτης CaCO3 4 Φθορίτης CaF2 5 Απατίτης Ca5 (F,Cl,OH) (PO4)3 6 Ορθόκλαστο KAl Si3O8 7 Χαλαζίας SiO2 8 Τοπάζιο Al2 (F, OH)2 SiO4 9 Κορούνδιο Al2 O3 10 διαµάντι C
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΣΧΙΣΜΟΣ Αποτελεί χαρακτηριστική ιδιότητα πολλών κρυσταλλικών σωµάτων, και νοείται όταν κατά την επίδραση µιας µηχανικής καταπόνησης (θλίψης, εφελκυσµού, κρούσης) διασπάται κατά επίπεδα εντελώς καθορισµένα και υπακούοντα στην συµµετρία του κρυστάλλου Ο σχισµός αποτελεί χαρακτηριστική ασυνεχή ανυσµατική ιδιότητα της κρυσταλλικής ύλης και επηρεάζει αποφασιστικά τις µηχανικές ιδιότητες και τη µηχανική ανισοτροπία των κρυσταλλικών σωµάτων Τα ορυκτά που στερούνται σχισµού και όταν υποβληθούν σε µηχανική καταπόνηση θραύονται, αντί να σχίζονται ιακρίνονται: τέλειος σχισµός, ατελής, καλός, σαφής σχισµός, ασαφής σχισµός,φτωχός
ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΕΛΑΣΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΠΛΑΣΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ Στους κρυστάλλους το µέτρο ελαστικότητας, δείκτης που χαρακτηρίζει την µεταβολή του µήκους ενός σώµατος κατά την επιβολή σχετικής τάσης, λαµβάνει τιµές που εξαρτώνται από την διεύθυνση. Αν από το κέντρο ενός κρυστάλλου φέρουµε ανύσµατα ανάλογα µε τις τιµές του Ε και συνδέσουµε τα άκρα των ανυσµάτων µε µια επιφάνεια, παίρνουµε το λεγόµενο στερεό ελαστικότητας, το οποίο καθιστά σαφή την ανιστοτροπία της ελαστικότητας του κρυστάλλου. όριο ελαστικότητας πλαστική παραµόρφωση όριο θραύσης Κρύσταλλοι, των οποίων το όριο ελαστικότητας είναι µεγάλο, µπορούν να υποστούν εύκολα ελαστική κάµψη χωρίς να θραυσθούν, µαρµαρυγίες Η πλαστική παραµόρφωση στους κρυστάλλους µπορεί να γίνει κατά δυο τρόπους: ως οµοιόµορφη ενδοπλεγµατική µετατόπιση σαν µηχανική παραγωγή διδύµων
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΑΝΤΟΧΗ Ανάλογα µε την αντοχή, όπου ως αντοχή εννοούµε τον τρόπο αντίδρασης στις διάφορες µηχανικές επιδράσεις των ορυκτών, διακρίνουµε: ορυκτά εύθραυστα (άστριοι) ορυκτά εύκαµπτα (γύψος) ορυκτά ελαστικά (µαρµαρυγίες) ορυκτά εκτατά (χαλκός) ορυκτά πλαστικά (καολινίτης) ορυκτά εύξεστα (γραφίτης) ορυκτά δύσξεστα (χαλαζίας) Ο χαρακτηρισµός της αντοχής των ορυκτών χρησιµοποιείται µόνο για ορυκτοδιαγνωστικούς σκοπούς Και οι ιδιότητες αντοχής των ορυκτών παρουσιάζουν εκπεφρασµένη ανισοτροπία
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΘΕΡΜΙΚΗ ΙΑΣΤΟΛΗ Η ανισοτροπία που παρουσιάζει η ιδιότητα της θερµικής διαστολής των ορυκτών, παίζει ιδιαίτερο ρόλο στην κατανόηση της φυσικής αποσάθρωσης των πετρωµάτων. Με τις συνεχείς αυξοµειώσεις της θερµοκρασίας, τα ορυκτά διαστέλλονται και συστέλλονται συνεχώς και ανοµοιόµορφα προς τις διάφορες διευθύνσεις συνεπάγεται Χαλάρωση της συνοχής µεταξύ των κόκκων του πετρώµατος µε τελικό αποτέλεσµα την βαθµιαία καταστροφή του Ο συντελεστής θερµικής γραµµικής διαστολής, δίνεται από τον τύπο: α = It I I t o o, όπου Ιο = το µήκος σε θερµοκρασία 0 βαθµούς Κελσίου, Ιt = το µήκος σε t βαθµούς Κελσίου
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΧΑΛΑΖΙΑΣ SiO2 ΧΑΛΑΖΙΑΣ Αποτελεί ένα από τα σπουδαιότερα πετρογενετικά ορυκτά, παρουσιάζεται και στις τρεις κατηγορίες πετρωµάτων. Ανθίσταται στην αποσάθρωση και γι αυτό απαντάται στις άµµους τα χαλίκια και τις κροκάλες. Αναφέρονται πλήθος εφαρµογών του χαλαζία που στηρίζονται κυρίως στη σκληρότητα του και την αντοχή του στη φυσική και χηµική αποσάθρωση. Είναι κύριο ορυκτό στους γρανίτες, στους ρυόλιθους, στους πηγµατίτες, στους γνεύσιους, στους µαρµαρυγιακούς σχιστολίθους, στις άµµους και στους ψαµµίτες Χρησιµοποιείται στη βιοµηχανία των πυρίµαχων υλικών και της υάλου, σαν λειαντικό, στην κεραµική, στην παρασκευή οπτικών ειδών, στην ωρολογοποιία, ως σκύρα του έρµατος σιδηροδροµικών γραµµών κ.α.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΟΠΑΛΛΙΟΣ SiO2 nh2o ΟΠΑΛΛΙΟΣ Άµορφο ορυκτό, µε σκληρότητα 5.5 6.5 και ειδικό βάρος 2.1 2.2. Ο σχηµατισµός του είναι κυρίως βιογενής και ιζηµατογενής Παρουσιάζεται σχετικά ευαίσθητος στα αλκαλικά διαλύµατα Χρησιµοποιείται ως πολύτιµος και ηµιπολύτιµος λίθος Εντοπίζεται κυρίως στους κενούς χώρους των ηφαιστειακών πετρωµάτων σαν σφαιρικά σώµατα.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΣΤΡΙΟΙ Αποτελούν οµάδα ορυκτών, τα συνηθέστερα των οποίων αποτελούνται από τα µόρια: ορθόκλαστο αλβίτης ανορθίτης ΟΡΘΟΚΛΑΣΤΟ ΑΛΒΙΤΗΣ ΑΝΟΡΘΙΤΗΣ Χαρακτηρίζονται από υψηλή σκληρότητα, 6 και µε ειδικό βάρος να κυµαίνεται ανάλογα µε τη σύσταση µεταξύ 2.54 2.76. Το ορθόκλαστο και ο αλβίτης θεωρούνται περισσότερο αδιάλυτα και ανθεκτικά στην αποσάθρωση από ότι ο ανορθίτης, ο οποίος συναντάται µη αποσαθρωµένος Η διάκριση των διαφόρων ειδών αστρίων γίνεται µε πολωτικό µικροσκόπιο Είναι κύρια ορυκτά στα όξινα και ενδιάµεσα µαγµατικά πετρώµατα (γρανίτες, συηνίτες, ρυόλιθοι, πηγµατίτες) και στα αντίστοιχα µεταµορφωµένα (γνεύσιοι). Στους πηγµατίτες σχηµατίζουν µεγάλους κρυστάλλους, σε σύµφυση µε χαλαζία, από τους οποίους γίνεται η εξόρυξή τους
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΜΑΡΜΑΡΥΓΙΕΣ Πρόκειται για µια οµάδα υδροξυλιούχων αργιλοπυριτικών ορυκτών του K,Mg,Fe,Na κ.α πολύ διαδεδοµένων στη φύση Μοσχοβίτης KΑl2(Si3Al)O10(OH,F)2 ΜΟΣΧΟΒΙΤΗΣ Χαρακτηρίζεται από µικρή σκληρότητα, 2.5 3 και ειδικό βάρος 2.75-3.2. θεωρείται δυσθερµαγωγό και δυσηλεκτραγωγό υλικό. Είναι πολύ ανθεκτικός στην αποσάθρωση, ωστόσο όταν διαπιστώνεται µεγάλη περιεκτικότητα στα αδρανή θεωρείται αρνητικό παράγοντας Χρησιµοποιείται στην ηλεκτροτεχνία, στην βιοµηχανία χρωµάτων, ελαστικών, λιπαντικών στην κεραµική κ.α Είναι σύνηθες ορυκτό των µεταµορφωµένων πετρωµάτων (φυλλίτες, µαρµαρυγιακοί σχιστόλιθοι, γνεύσιοι) και ορισµένων µαγµατικών (µοσχοβιτικοί και διµαρµαρυγιακοί γρανίτες). Στους πηγµατίτες, από τους οποίους γίνεται και η εξόρυξή του, εµφανίζεται σε πακέτα φύλλων µεγέθους ορισµένων εκατοστών.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΜΑΡΜΑΡΥΓΙΕΣ Βιοτίτης K2(Mg,Fe+2)6-4(Fe+3,Al,Ti)0-2(Si6-5Al2-3O20)(OH,F)4 ΒΙΟΤΙΤΗΣ Πρόκειται για τον σιδηροµαγνησιούχο µαρµαρυγία, ο οποίος είναι σκοτεινόχρωµος έως µαύρος και σπανιότερα σκοτεινοπράσινος. Αποσαθρώνεται σχετικά εύκολα, ιδιαίτερα όταν είναι πλούσιος σε Fe. Βρίσκεται σε µεταµορφωµένα πετρώµατα, (γνεύσιους και µαρµαρυγιακούς σχιστολίθους), και σε µαγµατικά (γρανίτες, γρανοδιορίτες, διορίτες, τραχείτες, ανδεσίτες,ρυόλιθους).
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΠΥΡΟΞΕΝΟΙ ΚΑΙ ΑΜΦΙΒΟΛΟΙ ΑΥΓΙΤΗΣ ΙΟΨΙ ΙΟΣ ΤΡΕΜΟΛΙΤΗΣ Αποτελούν δυο πολύ ενδιαφέρουσες οµάδες πυριτικών πετρογενετικών ορυκτών. Τα µέλη τους απαντώνται στα πετρώµατα µαζί µε άλλα ορυκτά ή και µόνα τους, όπως στην περίπτωση των πυροξενιτών και των αµφιβόλων. Τα κυριότερα µέλη των πυροξένων είναι: βρονζίτης υπερσθενής (Mg, Fe)SiO3 διοψίδιος (CaMgSi2O6) και αυγίτης Τα κυριότερα µέλη των αµφιβόλων είναι: γραµµατίτης ή τρεµολίτης Ca2Mg5Si8O22(OH)2 ακτινόλιθος και κεροστίλβη Οι πυρόξενοι έχουν σκληρότητα 5 6 και ειδικό βάρος 3.1-3.5 Οι αµφίβολοι έχουν την ίδια σκληρότητα 5 6, και ειδικό βάρος 2.9 3.2. εν είναι πάντοτε εφικτό να διακριθούν χωρίς την µικροσκοπική εξέταση.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΟΛΙΒΙΝΗΣ (Mg, Fe)2 SiO4 ΦΟΡΣΤΕΡΙΤΗ ΦΑΥΑΛΙΤΗ O ολιβίνης είναι ισόµορφη παράµειξη των µορίων Mg2SiO4, φορστερίτη και Fe2SiO4, φαυαλίτη σε οποιαδήποτε αναλογία. Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 6.5 7 και ειδικό βάρος 3.3 4.2, ανάλογα µε τη σύσταση. Με την επίδαση νερού πλούσιου σε CΟ2 υπόκεινται σε αλλοίωση, την σερπεντινίωση, κατά την οποία συµβαίνει και αύξηση του όγκου του πετρώµατος. Η παρουσία σιδηροπυρίτη επιταχύνει την αποσάθρωσή του. Ολιβινούχα πετρώµατα που βρίσκονται σε προχωρηµένο στάδιο σερπεντινιώσεως αποτελούν πολύ σαθρές µάζες που δυσχεραίνουν την εκτέλεση εντός αυτών ορισµένων τεχνικών έργων (σήραγγες) Είναι συνηθισµένο συστατικό των υπερβασικών εκρηξιγενών πετρωµάτων και από αυτά οι περιδοτίτες χαρακτηρίζονται από την σχετικά υψηλή αναλογία, κύριο συστατικό.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΣΕΡΠΕΝΤΙΝΗΣ Η4Mg3Si2O9 Σχηµατίζει φυλλώδεις και ινώδεις κρυστάλλους, µε σκληρότητα 2.5 4 και ειδικό βάρος 2.5 2.8. Ο σερπεντίνης προκύπτει από τον ολιβίνη κυρίως, αλλά και από τον αυγίτη και την κεροστίλβη µε την σερπεντινίωση. Προσβάλλεται εύκολα από τα οξέα. Περιέχει συχνά FeO το οποίο οξειδώνεται µε την ατµοσφαιρική επίδραση, µεταβάλλοντας το χρώµα του. Το πέτρωµα σερπεντινίτης αποτελείται κυρίως από σερπεντίνη και έχει προέλθει από σερπεντινίωση των περιδοτιτών.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΤΑΛΚΗΣ Mg3Si4O10(OH)2 ΤΑΛΚΗΣ Εµφανίζεται σε λεπιοειδή έως στιφρά συσσωµατώµατα, µε σαπωνοειδή αφή, λιπαρή λάµψη και λευκό έως µηλοπράσινο χρώµα. Χαρακτηρίζεται από µικρή σκληρότητα, 1 και ειδικό βάρος 2.7. Με θέρµανση στους 960 βαθµούς αποβάλλει ποσότητα νερού και γίνεται σκληρός έως του 6 βαθµούς της κλίµακας MOHS. Ο τάλκης ανήκει στα βιοµηχανικά ορυκτά. Χρησιµοποιείται σαν ηλεκτροµονωτικό υλικό, στην βιοµηχανία των ελαστικών, τη σαπουνοποία, τη χαρτοβιοµηχανία κ.α. Αποτελεί κύριο ορυκτό των ταλκικών σχιστολίθων. Συχνά απαντά σε σερπεντινίτες, όπου συνοδεύεται από µαγνησίτη ή δολοµίτη. Σε µικρή ποσότητα εµφανίζεται και σε δολοµιτικά µάρµαρα. Λεπτοκρυσταλλικές,συµπαγείς µάζες τάλκη ονοµάζονται στεατίτης.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΧΛΩΡΙΤΕΣ (Mg, Al Fe)12(SiAl)8O20(OH)16 Οι χλωρίτες είναι ένυδρα πυριτικά ορυκτά µε Mg, Fe, και Al. Είναι πολύ διαδεδοµένη στη φύση και αποτελούν την πράσινη χρωστική ύλη πολλών πετρωµάτων. Παρουσιάζουν µικρή σκληρότητα, 1.5-3 και το ειδικό βάρος τους κυµαίνεται µεταξύ 2.5 2.9. Ανθίστανται στους παράγοντες της αποσάθρωσης, όχι όµως τόσο όσο ο µοσχοβίτης. Όταν η περιεκτικότητα σε Fe είναι υψηλή, η αντοχή του στην αποσάθρωση µειώνεται σηµαντικά. Σύνηθες ορυκτό σε µεταµορφωµένα πετρώµατα πρασινοσχιστολιθικής φάσης (χλωριτικοί σχιστόλιθοι, φυλλίτες, µαρµαρυγιακοί σχιστόλιθοι). Επίσης, σχηµατίζεται από υδροθερµική εξαλλοίωση πυροξένων, αµφιβόλων και βιοτίτη. Χαρακτηριστικό ορυκτό των σπηλιτών, όπου συχνά γεµίζει αµυγδαλοειδείς κοιλότητες
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΡΓΙΛΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ Θεωρούνται τα κύρια και χαρακτηριστικά συστατικά των αργίλων. Απαντώνται σε πολλά ιζηµατογενή πετρώµατα, αργιλικοί σχιστόλιθοι, µάργες, αργιλικοί ψαµµίτες. Χαρακτηρίζονται από παρόµοια χηµική σύσταση και παρόµοιες ιδιότητες. Τα σπουδαιότερα από αυτά είναι : ο καολινίτης ο ιλλίτης ο µοντοριλλονίτης Χαρακτηρίζονται από µικρή σκληρότητα 1-2.5 και το ειδικό βάρος τους να ποικίλει αισθητά στα διάφορα µέλη από 2.0 έως 2.8 ιακρίνονται µε τη βοήθεια της αναλύσεως µε ακτίνες Χ. Οι σπουδαιότερες ιδιότητες των αργιλικών ορυκτών είναι: ανταλλαγή ιόντων απορρόφηση νερού διασπορά και θρόµβωση θιξοτροπία πλαστικότητα υδροπερατότητα
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΡΓΙΛΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΟΛΙΝΙΤΗΣ ΟΙλλίτηςαπορροφά µικρή ποσότητα νερού και η διόγκωση του είναι µικρή. Παρουσιάζεται στα προϊόντα αποσάθρωσης πετρωµάτων πλούσιων σε µαρµαρυγίες. ΙΛΛΙΤΗΣ ΜΟΝΤΜΟΡΙΛΛΟΝΙΤΗΣ KΑl2(Si3Al)O10(OH,F)2 Al2O3 2 SiO2 2 H2O Προϊόν εξαλλοιώσεως των αστρίων και άλλων πυριτικών ορυκτών των εκρηξιγενών και µεταµορφωµένων πετρωµάτων Ο καολίνης αποτελείται κυρίως από καολινίτη και χρησιµοποιείται στη βιοµηχανία πορσελάνης Al2O3 4 SiO2 vh2o Είναι το κύριο συστατικό του µπεντονίτη, ο οποίος προκύπτει από την εξαλλοίωση ηφαιστειογενών πετρωµάτων. Με την απορρόφηση νερού ο όγκος του πολλαπλασιάζεται.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΜΗ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΑΣΒΕΣΤΙΤΗΣ ΑΣΒΕΣΤΙΤΗΣ Χαρακτηρίζεται από τέλειο ροµβοεδρικό σχήµα και λάµψη υαλώδη. Αναβράζει ζωηρά σε ψυχρό αραιό HCL. Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 3 και ειδικό βάρος 2.72. Σχηµατίζεται είτε δια δράσεως ζωντανών οργανισµών είτε δια καθιζήσεως υδατικών διαλυµάτων Ca(HCO3)2 Προσβάλλεται από το H2SO4 που παράγεται από τη διάσπαση του FeS2 και µετατρέπεται σε γύψο. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται κατά την εκλογή των δοµικών λίθων για τα θαλάσσια λιµενικά έργα να µην αποτελούνται από ασβεστίτη. Ο ασβεστίτης αποτελεί το κύριο συστατικό των ασβεστόλιθων, των µαρµάρων και της κρητίδας. Περιέχεται σε σηµαντική ποσότητα στις µάργες, στους ασβεστολιθικούς ψαµµίτες και τα ασβεστολιθικά κροκαλοπαγή και λατυποπαγή. Οι σταλακτίτες και οι επιφλοιώσεις των σπηλαίων αποτελούνται από ασβεστίτη.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΜΗ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΑΡΑΓΩΝΙΤΗΣ ΑΡΑΓΩΝΙΤΗΣ Αναβράζει ζωηρά σε ψυχρό αραιό HCL. Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 3.5-4 και ειδικό βάρος 2.9 3. Σχηµατίζεται είτε δια δράσεως ζωντανών οργανισµών είτε δια καθιζήσεως υδατικών διαλυµάτων Ca(HCO3)2 σε θερµοκρασία ανώτερη των 29 βαθµών, θερµές πηγές. Πάνω από τη θερµοκρασία αυτή, αποτίθεται περισσότερο αραγωνίτης και λιγότερο ασβεστίτης, ενώ κάτω από την θερµοκρασία αυτή συµβαίνει το αντίθετο. Απαντάται στα καλούµενα ονυχοειδή µάρµαρα και στους ωολιθικούς ασβεστόλιθους.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΜΗ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΑΝΘΡΑΚΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΟΛΟΜΙΤΗΣ CaMg(CO3) ΟΛΟΜΙΤΗΣ Χαρακτηρίζεται από τέλειο ροµβοεδρικό σχήµα και λάµψη υαλώδη. Αναβράζει ασθενέστατα σε ψυχρό και ζωηρά σε θερµό αραιό HCL. Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 3.5 4.5 και ειδικό βάρος 2.90. Έχει παρατηρηθεί ότι τα δολοµιτικά πετρώµατα παρουσιάζουν ασθενέστερα φαινόµενα διαλύσεως, καρστικής διαβρώσεως από ότι τα ασβεστολιθικά Χρησιµοποιείται για την παρασκευή πυρίµαχων δοµικών υλικών Αποτελεί κύριο ορυκτό των δολοµιτών και των δολοµιτικών µαρµάρων. Είναι σύνηθες ορυκτό των ασβεστολίθων και των αντίστοιχων µαρµάρων. Απαντά επίσης ως σύνδροµο ορυκτό σε µεταλλεύµατα υδροθερµικής προέλευσης.
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΜΗ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΘΕΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΑΝΥ ΡΙΤΗΣ CaSO4 ΑΝΥ ΡΙΤΗΣ Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 3 3.5 και ειδικό βάρος 2.80 3.0. Οι κόκκοι του µοιάζουν µε κόκκους ασβεστίτη, ωστόσο ξεχωρίζουν από αυτό από την απουσία αναβρασµού µε αραιό HCL. Προσλαµβάνει εύκολα δυο µόρια νερού και µετατρέπεται σε γύψο µε ελευθέρωση θερµότητας και µε αύξηση όγκου, που µπορεί να φτάσει έως και 40%, µε αποτέλεσµα τεχνικά έργα που θεµελιώνονται επί αυτού να αντιµετωπίζουν µεγάλα προβλήµατα πιέσεων και παραµορφώσεων. Χρησιµοποιείται στην βιοµηχανία του τσιµέντου και σε ορισµένες περιπτώσεις ως δοµικός λίθος
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ ΜΗ ΠΥΡΙΤΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ ΘΕΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ - ΓΥΨΟΣ ΓΥΨΟΣ CaSO4 2 Η2O Χαρακτηρίζεται από σκληρότητα 2 και ειδικό βάρος 2.3 ιαλύεται ευκολότερα από τον ασβεστίτη. Η διάλυση των πετρωµάτων που αποτελούνται από γύψο δηµιουργεί συχνά κενά µε αποτέλεσµα την εκδήλωση επικίνδυνων κατακρηµνήσεων. 37 38 βαθµούς Κελσίου Μέγιστη διαλυτότητα µετατρέπεται 120-140 βαθµούς Κελσίου Πλαστική γύψο ή γυψάλευρο µετατρέπεται > 190 βαθµούς Κελσίου Νεκρή γύψο δεν προσλαµβάνει πλέον νερό δεν σκληρύνεται Χρησιµοποιείται στην οικοδοµική, στην βιοµηχανία τσιµέντου, στη χαρτοβιοµηχανία, στη µεταλλουργία κ.α. Απαντάται σε ιζηµατογενή πετρώµατα µαζί µε ανυδρίτη, ορυκτό άλας, άργιλο και έχει προέλθει από καθιζήσεις του CaSO4.