Daudzus gadsimtus galvenais celtniecības materiāls bija klints. Cilvēki izvēlējās iežu veidus atkarībā no to īpašībām, fizikālajām īpašībām, stiprības, blīvuma, nodiluma utt. Tā kā akmeni nav tik viegli apstrādāt manuāli, senatnē no tā tika uzcelti tikai vissvarīgākie objekti, piemēram, pilis, aizsardzības celtnes, kultūras pieminekļi. Tieši no šādiem dabīgiem materiāliem tiek būvētas leģendārās Ēģiptes piramīdas, Lielais Ķīnas mūris, acteku piramīda, Tadžmahala un citas slavenas ēkas, kas ir pasaules brīnumi.
Iezīme
Dažādi akmeņi nav nejauša minerālu uzkrāšanās, bet gan to regulāra saistība. Iežu definīciju var formulēt šādi: tie ir dabiskas izcelsmes minerālu agregāti ar nemainīgu struktūru un sastāvu. Pirmo reizi šo terminu lietoja krievu ķīmiķis un mineraloģis V. M. Severgins 1798. gadā. Atkarībā no stiprības, dekorativitātes, blīvuma, porainības, salizturības un citām īpašībām minerālvielām ir dažādas izmantošanas iespējas. Akmeņus galvenokārt izmanto celtniecības darbos.
Akmeņu klasifikācija
Atkarībā no to veidošanās metodes visus minerālus var iedalīt trīs lielās grupās. Zinātnieki izšķir nogulumiežus, muļķīgos un metamorfos iežus, mantijas tips pieder atsevišķai klasei. Tās ir dažādu vielu un minerālu dabiskās asociācijas, kas veido ievērojamu zemes garozas daļu.
Daudzu gadsimtu laikā vulkānu izmeši ir sakustējušies un uzkrājušies, magma atdziest un sacietē. Tādējādi veidojas savvaļas ieži, kas dažādos dziļumos atrodas augšējā apvalkā un zemes garozā.
Dažādas izcelsmes gruveši veido nogulumiežu veidu. Pateicoties analīzei, speciālisti nosaka barotnes veidu, kurā materiāli tika noguldīti, to izcelsmes pazīmes, ierosinātāju veidu, kas tos pārnesa utt.
Metamorfās ieži parādās, kad zemes garozā mainās magmatiskas un nogulumiežu sugas. Šādiem akmeņiem ir savs unikālais ķīmiskais sastāvs, taču to pamatā ir sākotnējais minerāls, no kura tie tika izveidoti. Visi metamorfie procesi galvenokārt notiek zemes garozas zarnās.
Ir mantijas ieži, kas sākotnēji bija magmatiskas izcelsmes, bet pēc tam mantijā notika būtiskas izmaiņas.
Nelielas klintis
Pētnieki izšķir divus galvenos magmatisma veidus: izplūdušo un uzmācīgo. Tās atšķiras pēc magmas sacietēšanas vietas, kā arī pēc tās kustības rakstura. Papildus šiem diviem ir arī starpposma vēnu un hypabyssal ugunīgie ieži. Tie dod grāvjus un vēnas, magmas sacietēšanas laikā veidojoties citu akmeņu plaisām.
Uzmācīgajos vai plutoniskajos iežos notiek ilgs veidošanās process, kas var ilgt vairāk nekā gadu tūkstoti. Tie var saturēt milzīgus kristālus, jo magma ļoti lēni atdziest lielā dziļumā. Kaut arī plutoniskie ieži sākotnēji atrodas zemes garozas pašā zarnā, kad tai ir laika apstākļi un tas ir pacelts, tie ļoti bieži pārvēršas kalnu grēdās. Spilgts piemērs ir Špickoppes kalns Namībijā. Galvenie šāda veida minerāli ir granīts, labradorīts, seneīts, gabbro.
Efuzīvā (vulkāniskā) tipa nervus veidojošie ieži veidojas vulkāna izvirduma laikā, tas ir, kad magma nonāk uz zemes virsmas. Paātrinātas dzesēšanas dēļ tie neveido lielus kristālus. Spilgts šāda veida iežu piemērs ir riolīts un bazalts. No tiem senatnē bieži tika izgatavotas dažādas skulptūras un pieminekļi.
Nogulumiežu minerāli
Clastic, chemogenic un organogenic ir galvenie nogulumiežu veidi. Tie mainās atkarībā no izcelsmes veida un veidojas uz zemes virsmas. Būvgružu tips veidojas dažādu iežu atsevišķu fragmentu cementēšanas un sabiezēšanas dēļ. Spilgts šādu minerālu piemērs var kalpot kā smilšakmeņi un konglomerāti. Barselonā ir Montserratas masīvs, un tas ir tikai konglomerāts, jo tas sastāv no bruģakmeņiem, kas savienoti ar kaļķakmens cementu.
Ķīmiskie ieži veidojas no minerālu daļiņām, kas izgulsnējas ūdenī. Akmeņus klasificē, pamatojoties uz minerālu sastāvu. Visizplatītākais ķemogēnu pārstāvis ir kaļķakmens. Piemēram, Austrālijā ir Pinnacle tuksnesis, kas izveidots tieši no šīs šķirnes. Organogēnais tips daudzējādā ziņā ir līdzīgs oglēm, jo tas veidojas arī, sakuļojot dzīvnieku un augu atliekas. Visiem nogulumiežiem raksturīga šķelšanās, porainība un šķīdība ūdenī.
Metamorfie minerāli
Akmeņu klases bieži ir diezgan patvaļīgas. Gan nogulumiežu, gan magmatiskas izcelsmes minerāli var piederēt metamorfiskajam tipam. Viņiem ir dažādas transformācijas procesu intensitātes pakāpes. Ja tas ir zems, tad metamorfisms ļauj noteikt mātes šķirni, bet ar augstu pakāpi to izdarīt ir vienkārši neiespējami. Šādi minerāli maina to sastāvu un struktūru. Šī iemesla dēļ metamorphic ieži tiek sadalīti slānekļa un bez slānekļa, un atkarībā no veidošanās apstākļiem ir trīs lielas grupas: reģionālais, hidrotermiskais un kontaktmetamorfisms.
Dažreiz gadās, ka milzīgi akmeņu laukakmeņi tiek pakļauti no ārpuses, piemēram, zema vai augsta temperatūra, spiediens. Spilgts piemērs ir gneiss. Šīs minerālvielas var uzskatīt par reģionālām. Hidrotermiskā metamorfisms notiek, piedaloties termiskajiem avotiem. Minerāli nonāk saskarē ar joniem bagātu karstu šķidrumu, caurvij kalnu plaisas un notiek ķīmiska reakcija, kas maina iežu sastāvu. Piemērs ir kvarcīts, ko bieži veido kaļķakmens. Pastāv arī kontaktmetamorfisms. Šajā gadījumā iežus ķīmiski ietekmē temperatūras paaugstināšanās ar uzmācīgām svešām masām.
Iežu īpašības
Minerālvielām ir vairākas īpašības, un tās visas vienā vai otrā pakāpē ir svarīgas. Ja tie tiek izmantoti kā apdares materiāls, tad, pirmkārt, uzmanība tiek pievērsta to estētiskajai pievilcībai. Dažos gadījumos akmens dekorativitāte ir ļoti svarīga, tiek izvēlēts tā raksts un krāsa. Akmens blīvums nosaka, cik daudz klints sver. Iežu veidi ir viegli un smagi. Pirmajiem ir blīvuma indikators līdz 2200 kg / m 3, bet pēdējiem ir vairāk nekā 2200 kg / m 3. Ja konstrukcijas būvniecībai tiek izvēlēts akmens, tad ir jāņem vērā tā svars, jo blīvāks tas ir, jo smagāka būs konstrukcija. Šis parametrs ir atkarīgs no ieža sastāva, porainības.
Viena no vissvarīgākajām akmens īpašībām (it īpaši, ja runa ir par būvniecību) ir izturība. Materiāla nodilumizturība ir atkarīga no tā. Jo stiprāks ir minerāls, jo ilgāk tas saglabās sākotnējo izskatu. Šajā sakarā visi akmeņi ir sadalīti trīs grupās: zema, vidēja stipruma un izturīga. Tas viss ir atkarīgs no ieža sastāva, proti, minerālu cietības. Gabbro, granītu, kvarcītu var attiecināt uz stipriem akmeņiem, kaļķakmeni, marmoru, travertīnu uz vidējiem, tufiem, vaļējiem kaļķakmeņiem ir maza izturība.
Dažādiem akmeņu veidiem ir atšķirīga porainības pakāpe. Izturība pret skābēm un sāli, akmens absorbcija ūdenī ir atkarīga no šīs īpašības. Īpaša uzmanība jāpievērš porainībai, ja kā apšuvums ir izvēlēta konkrēta šķirne. Šis indikators nosaka materiāla izturību, tā pulējamību, stiprību, dekorativitāti, siltuma vadītspēju, apstrādājamību utt. Jo augstāka porainība, jo mazāks akmens svars, tas ir labāk apstrādāts, bet tajā pašā laikā tā tilpums, izturība un spodrība samazinās.
Ļoti svarīgs ir arī iežu ūdens absorbcijas ātrums. Materiāla izturība pret salu, skābēm un sāli ir atkarīga no tā. Ūdens, kas nokļūst porās, sasalstot, palielinās apjomā, rada spiedienu, kā rezultātā galu galā veidojas plaisas. Tas pats notiek ar fizioloģiskajiem šķīdumiem, kas veicina kristālu augšanu, radot papildu spiedienu. Ja minerāla porainība ir zema, tajā parādās plaisas, dažos gadījumos tas var pat plaisāt. Porainos akmeņos spiediens tiek vienmērīgi sadalīts, un plaisas neparādās.
Iežu mainīšanas procesu lielā mērā ietekmē to izturība pret skābēm. Skābes var pārveidot un pat iznīcināt dažus minerālus. Tāpēc, izvēloties akmeni konstrukciju celtniecībai, šis fakts ir jāņem vērā. Piemēram, sālsskābe nopietni apdraud marmoru, dolomītu, travertīnu. Bet kaļķakmenim un granītam ir raksturīga lieliska izturība pret skābēm, tāpēc līdz mūsdienām ir izdzīvojušas tik daudzas ikonu struktūras, kas izgatavotas no šiem materiāliem.
Konversijas procesi
Milzīgi laukakmeņi, majestātiskās kalnu grēdas rada iespaidu par vareniem milžiem, kuru laikā un dažādi ārējie faktori nav dominējošie. Liekas, ka tie saglabā savu sākotnējo izskatu gadsimtiem un gadu tūkstošiem ilgi, bet tas nepavisam nav. Laika gaitā visi ieži tiek pakļauti būtiskām izmaiņām. Iežu klasifikācija ļauj noteikt, cik ilgi minerāli saglabā sākotnējo izskatu, un tieši tiem ir vislielākā ietekme.
Akmens sastāvs ilgstoši mainās. Akmeņu transformācija var būt dabiska vai cilvēka radīta. Akmeņu stāvokli ietekmē tādi faktori kā kausētais ūdens vai gruntsūdens, lietus, vējš, saule, augsta un zema temperatūra. Akmeņu iznīcināšana dabiskā veidā notiek ļoti lēni, taču to nevar apturēt. Lietus un vēja mazgāšanās un laika apstākļi gan augšējos slāņos, gan pazemes ainavās. Pakāpeniski tie maina ne tikai minerālu formu, bet arī sastāvu.
Antropogēni procesi ir saistīti ar cilvēka darbībām. Akmeņu iznīcināšanu var veikt, izmantojot tehnoloģijas. Piemēram, būvniecības apkalpes atkārtoti tīrīja teritoriju konstrukciju celtniecībai, vienlaikus noņemot daļu no kalnu grēdām. Protams, šāda darbība iznīcina dabisko ainavu, negatīvi ietekmē to. Bojāti ieži rada plaisas, tā dēļ sabrūk, notiek zemes nogruvumi. Persona var mainīt minerālu atradņu izskatu daudz ātrāk nekā dabiskie faktori.
Tādējādi absolūti visi kalnaini reljefi laika gaitā maina savu izskatu. To pārveidošanas ātrums lielā mērā ir atkarīgs no ārējiem apstākļiem, iežu sastāva, stiprības, iedarbības pakāpes un iedarbības ilguma. Pārveidošanās procesu ietekmē arī klimats apgabalā, kurā atrodas akmeņi.
Roka cikls
Magmatisko, nogulumiežu un metamorfisko minerālu veidošanās ģeoloģiskie procesi ir saistīti noteiktā ciklā. Viss sākas ar to, ka magma izlīst, pakāpeniski atdziest un sacietē, kamēr veidojas magmatiskas ieži. Iežu veidi mainās, tiklīdz tie parādās uz zemes virsmas. Vējš, ūdens, temperatūras izmaiņas veido sedimentālu minerālu veidu. Akmeņus sasmalcina, atdala laiku, pārvieto no vienas vietas uz otru, apstājoties nogulumiežu baseinos. Tieši tur iežu fragmenti pabeidz savu ceļu, saliekas un pārvēršas par nogulumiežu minerālu veidu. Laika gaitā kalnu grēdas ienirst lielā dziļumā, pakļaujoties tektoniskiem procesiem. Tas viss noved pie metamorfisko iežu veidošanās. Augstā temperatūrā un spēcīgā spiedienā minerāli izkausē, pārvēršoties magmā. Laika gaitā tas sacietē, veidojot nezināmu iežu, un akmens veidošanās process sākas no jauna.
Petroloģija un petrogrāfija
Minerāli tiek pētīti gan mikro, gan makro līmenī. Pirmajā gadījumā tiek pētītas tikai nelielas noteiktu iežu daļiņas, to caurspīdīgie un caurspīdīgie zāģa griezumi. Tas ļauj iestatīt minerālu īpašības un īpašības. Otrajā gadījumā zinātnieki apsver visus iežus kopumā, jo tie veido noteiktu zemes garozas elementu. Pētniekiem izdodas noteikt vēsturi, pazīmes un aptuveno to veidošanās datumu.
Iežu izcelsmi pēta divās disciplīnās: petroloģijā un petrogrāfijā. Pirmajā zinātnē tiek pārbaudīts akmeņu ķīmiskais un mineraloģiskais sastāvs, to rašanās apstākļi, struktūra un struktūra. Petroloģija nosaka arī tos ģeoloģiskos veidojumus, kas veido lielāko daļu zemes garozas. Petrogrāfija nodarbojas ar dažādu šķirņu klasificēšanu un aprakstīšanu, tā ir vairāk aprakstoša zinātne. Viņa pēta atsevišķus akmeņu paraugus, to struktūru un sastāvu. Petrogrāfi darbojas ar caurspīdīgām un caurspīdīgām sekcijām, izmantojot mikroskopu, kurā tiek pārbaudītas to sastāvdaļu īpašības. Zinātnieki var strādāt arī ar iespaidīgu lielumu klinšu paraugiem.
Ir vairāki minerālu izpētes līmeņi. Vispirms zinātnieki nodarbojas ar ģeoloģisko karšu sastādīšanu, pēc tam tiek veikti lauka, petrogrāfiskie un ģeoķīmiskie apsekojumi. Visi no tiem papildina viens otru un ļauj jums pabeigt attēlu. Lauka pētījumi ļauj noteikt minerālu struktūras īpatnības, atrašanās vietu un noteikt aptuvenu laika periodu to rašanās brīdim. Petrogrāfijas darbi nosaka, kādi ieži pastāv pēc izcelsmes, kāds ir minerālu procents tajos.
Sarežģītāka zinātne ir petroloģija. Nepieciešamība pēc īpašiem un dziļākiem pētījumiem radās, uzkrājot milzīgu zināšanu bagāžu. Ieži ietver dažādus minerālu veidus, kas atbilst nogulumiežu, nervu un metamorfiskajiem tipiem. Un katrs no tiem ir noteiktas disciplīnas minētās disciplīnas izpētes priekšmets. Tātad, nogulumiežu minerālu zinātne ir ieinteresēta sāļu, kaļķakmens, smilšakmeņu, konglomerātu un citu nogulumiežu izcelsmes akmeņu tekstūrā un sastāvā. Magmatiskā petroloģija uzskata minerālus, kas izkristalizēti no izkausētas magmas. Metamorfa zinātne pēta marmora, šīfera, gneisa un citus transformācijas laikā veidotos iežus.
Cita starpā zinātnieki nodarbojas arī ar ģeoķīmiskajiem pētījumiem. Tie sniedz vispārēju priekšstatu par ieža ķīmisko sastāvu, tā vecumu, izcelsmes vietu, minerālu fāzēm, temperatūru un spiedienu, pie kura tas izveidojās.
