ФИЗИКО-ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
(для студентов ОЗО)
Физические свойства минералов – это их внешние признаки, которые можно определить визуально.
К ним относятся: твердость, спайность, излом, блеск, цвет, прозрачность, удельный вес, магнитность, запах, вкус, гигроскопичность и др. Физические свойства минералов обуславливаются их структурой и химическим составом, поэтому они могут быть использованы как диагностические признаки. Отдельные физические свойства м.б. одинаковыми у различных минералов или, наоборот, одно какое-либо свойство (например, цвет или удельный вес) может изменяться у одного и того же минерала в зависимости от примесей.
Цвет минералов является важным диагностическим признаком. Минералы имеют самые различные цвета и оттенки. Одни минералы имеют определенный цвет, по которому можно их безошибочно определить, например, красная киноварь, желтая сера, золотистый пирит, синий лазурит. Другие минералы, такие, как турмалин, берилл, гранат, флюорит, кварц и другие, могут быть различно окрашенными. Турмалин бывает черным, розовым, зеленым, бесцветным. Встречаются такие турмалины, которые имеют разный цвет в одном и том же кристалле: один конец розовый, середина белая, другой конец зеленый. Это так называемые полихромные (многоцветные) турмалины.
Цвет минералов определяют на глаз путем сравнения с хорошо знакомыми в быту предметами: молочно-белый, соломенно-желтый, бутылочно-зеленый, кроваво-красный, кирпично-красный и т.д.
Для обозначения цвета минералов, имеющих металлический цвет, к названию главного цвета прибавляют название распространенного металла соответствующей окраски: оловянно-белый, свинцово-серый, латунно-желтый, медно-красный, железно-черный и т.д.
Окраска минералов зависит главным образом от химического состава самого минерала и от примесей элемента, называемого хромофором, т.е. носителем окраски. Такими элементами являются железо, никель, кобальт, титан, уран, медь, хром и др., которые входят в состав минерала и обуславливают его собственный (идиохроматический) цвет. Например, зеленый цвет изумруда обусловлен примесью хрома, голубой цвет бирюзы - примесью меди. Цвет других минералов связан с посторонними механическими включениями красящего вещества. Так, обычно белый кальцит может быть черным (примесь органического вещества), розовым (примесь пылевидного гематита) и т.д. Подобные окраски, независящие от химического состава самого минерала, носят название аллохроматических (чужих, посторонних).
Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения. Например, минерал лабрадор при некоторых углах поворота приобретает красивую синюю, серую или зеленую окраску, вызванную присутствием тончайших пленочек минерала ильменита (FeTiO3), заполняющих трещинки спайности этого полевого шпата. Это свойство минералов называется иризацией.
Некоторые минералы имеют пеструю или радужную окраску поверхностного слоя - побежалость. Побежалость объясняется появлением тонких поверхностных пленок за счет изменения, например, окисления минералов. Желтая или пестрая побежалость свойственна халькопириту CuFeS2, а темно-синяя – антимониту.
Цвет черты (цвет минерала в порошке ). Многие минералы в растертом или порошковидном состоянии имеют другой цвет, чем в куске. Порошок можно получить, проводя куском минерала черту на белой шероховатой фарфоровой пластинке при условии, что твердость его меньше твердости фарфора. Если твердость минерала выше твердости фарфора, то минерал образует на фарфоре царапину. Цвет черты является основным признаком при определении минералов. Например, красный, бурый и магнитный железняки в кусках часто имеют одинаковый цвет, но по цвету черты их можно очень легко различить.
Блеск определяется способностью минералов отражать свет. Является важным диагностическим признаком. По этому признаку минералы делятся на три группы:
1. с металлическим блеском
2. с неметаллическим блеском
3. с полуметаллическим и металловидным блеском
Металлический блеск – сильный блеск, свойственный металлам. Им обладают непрозрачные минералы, дающие в большинстве случаев черную черту на фарфоровой пластинке. Таким блеском обладают самородные металлы (золото, серебро, платина), многие сульфиды и окислы железа.
Полуметаллическим и металловидным блеском обладают минералы, поверхность которых имеет блеск потускневшего металла. К таким минералам относятся графит, гематит, черная цинковая обманка.
Наиболее обширной группой являются минералы с неметаллическимблеском . Здесь различают следующие виды блеска:
Стеклянный - очень распространен среди прозрачных минералов (кварц на гранях кристаллов, кальцит, гипс)
Жирный - поверхность минерала кажется как бы смазанной маслом (кварц на изломе, нефелин)
Перламутровый - характерен для прозрачных минералов, которые блестят как поверхность перламутровых раковин (слюда, тальк)
Шелковистый – получается при тонковолокнистом строении минерала и напоминает блеск шелковистых нитей (асбест, волокнистые разности гипса)
Алмазный – особенно сильный блеск
Матовый - имеют минералы с пористой, неровной землистой поверхностью (каолин)
Вид блеска зависит от характера исследуемой поверхности. Например, кварц на гранях кристалла имеет стеклянный блеск, а на изломе – жирный.
Часто блеск минерала затрудняет определение его окраски. Например, из-за сильного металлического блеска пирита в хорошо выкристаллизовавшихся кубиках плохо распознается его соломенно - желтый цвет. Поэтому для определения цвета и блеска минерала требуется некоторый навык.
Твердость – степень сопротивления минерала внешнему механическому воздействию более прочного тела. Является важным диагностическим признаком. В минералогии твердость устанавливается обычно путем царапанья минералов предметами, твердость которых является известной (стандартной). Для определения твердости принята шкала Мооса, эталонами твердости которой являются определенные минералы, расположенные в порядке увеличения твердости, так что каждый предыдущий минерал царапается последующим (Подробно знакомятся на лабораторно-практическом занятии).
Спайность – способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим плоскостям с образованием ровных блестящих поверхностей. Спайность может проявляться в одном, двух, трех, четырех и шести кристаллографических направлениях.
Угол между плоскостями спайности часто является важным диагностическим признаком минералов. Например, амфиболы и пироксены имеют сходные физические свойства. Но у пироксенов спайность проявляется под углом 87º, для амфиболов этот показатель равен 124º или 56º. Кроме того, минералы различаются степенью выраженности спайности.