ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Минералы отличаются друг от друга по многим внешним признакам: цвету, прозрачности, блеску, излому, спайности, твердости, плотности и по некоторым другим свойствам, таким как магнитность, двойное лучепреломление, вкус и реакции на химические соединения.
Конечно, по физическим свойствам определимы не все встречаю-щиеся в природе минералы. Многие из них могут быть достоверно оп-ределены лишь при использовании более совершенных методов ис-следования: рентгенометрического, кристаллооптического, химико-аналитического и рентгеноспектрального и др. Следовательно, при макроскопическом определении минерала необходимо установить возможно большее число свойств.
Цвет. Достаточно беглого взгляда на минералы, чтобы убедиться в разнообразии их цвета. Окраска минерала невольно обращает на себя внимание при первом же знакомстве с ним. Минералы могут иметь самую разнообразную окраску - белую, желтую, серую, розовую, красную, синюю, зеленую, черную и всевозможные оттенки. Встречаются также бесцветные и прозрачные минералы.
Цвет минерала может зависеть от содержания различных примесей. Так, корунд в чистых разновидностях бесцветен. Примесь Cr делает его красным (рубин), а примесь Fe и Ni - синим (сапфир).
Следует также заметить, что восприятие цвета зависит от освещения, характера поверхности минерала, физиологических особенностей глаза и т.д. Так, например, минерал александрит, темно-зеленый на солнце, кажется малиново-красным при вечернем электрическом освещении. Цвет мокрого камня воспринимается иначе, чем сухого.
Однако несмотря на непостоянство окраски, цвет все же является одним из важных и характерных признаков минералов. Надо только пользоваться им с осторожностью, учитывая все разнообразие природной окраски минералов. Так, для многих минералов окраска является достаточно постоянной и может служить хорошим диагностическим признаком. Например, минерал галенит всегда имеет свинцово-серый цвет, пирит - латунно-желтый, малахит - зеленый, киноварь - красный, графит - стально-серый, железно-черный.
Побежалость. Побежалостью называется дополнительная окраска тонкой поверхностной пленки непрозрачных минералов.
Побежалость может быть одноцветной или радужной, когда поверхность минерала переливается синим, красным, розовато-фиолетовым и другими цветами. Это явление хорошо всем знакомо по иризирующим пленкам керосина, нефти или масла, плывущим по воде и окрашенным в различные цвета радуги.
Иризирующие одноцветные или радужные пленки (побежалости) часто наблюдаются на слегка окислившейся поверхности халькопирита, на поверхности натечных образований бурого железняка, на кристаллах гематита и др.
Во всех этих случаях ложная окраска тонкой пленки, образовавшаяся на поверхности минерала в результате окисления или иных химических процессов, не имеет ничего общего с цветом самого минерала.
Цвет черты. Цвет черты - это цвет минерала в тонком порошке, который легко получить, если проводить (чертить) испытуемым минералом по неглазурованной поверхности фарфоровой пластинки, называемой “бисквитом”.
Черта в ряде случаев совпадает с цветом минерала в куске. Например, минерал киноварь и в куске и в порошке имеет красный цвет, магнетит - черный, малахит - зеленый и т.д. У других минералов наблюдается резкое различие между цветом в образце и цветом в порошке. Так, минерал пирит, характеризующийся светлым латунно-желтым цветом, дает черную черту; гематит, имеющий стально-серый, железно-черный цвет, дает вишнево-красную черту и т.д.
Блеск минералов. Эта характеристика является достаточно объективным диагностическим признаком, так как зависит от отражательной способности минерала.
Выделяют следующие основные виды блеска (в порядке увеличения его интенсивности):
Стеклянный - напоминает блеск стекла, характерен для прозрачных и полупрозрачных минералов (флюорит, полевые шпаты, карбонаты и др.) Это самый распространенный вид блеска - им обладает около 70% всех минералов.
Алмазный - достаточно сильный искрящийся блеск (алмаз, сфалерит).
Полуметаллический (металловидный) - сходный с блеском потус-кневшей поверхности металла (гематит, графит).
Металлический - напоминающий блеск гладкой поверхности ме-талла (пирит, галенит, халькопирит).
Блеск минералов зависит также от отражающей поверхности. Если она отличается от идеально гладкой, блеск, как правило, тускнеет. Так появляется жирный блеск, характерный для апатита и самородной серы на свежем изломе; восковой, свойственный поверхностям с достаточно грубой неровностью (кремень, тальк). Для тонко дисперсных (землистых) минералов характерен матовыйблеск (каолинит, лимонит). Для агрегатов с параллельно волокнистым строением (асбест, гипс-селенит) характерен шелковистыйблеск, для некоторых тонкопластинчатых агрегатов - перламутровый (мусковит, пластинчатый гипс).
Прозрачность. Минералы по-разному пропускают падающий на них свет. По этому признаку их можно разделить на прозрачные - хорошо пропускающие падающий на них свет, через которые отчетливо видны предметы (горный хрусталь, исландский шпат); полупрозрачные, через которые видны только очертания предметов, просвечивающие, через которые свет проходит лишь в тонком слое (полевые шпаты, пироксены), и непрозрачные, через которые свет не проходит (абсолютное большинство сульфидов, многие оксиды, самородные металлы).
Твердость. Под твердостью понимают способность минералов противостоять внешнему механическому воздействию.
При диагностики минералов твердость определяется путем царапанья одного минерала другим. Для этих целей используется десятибалльная шкала твердости Мооса, в которую входят следующие 10 эталонных минералов, расположенные в порядке увеличения твердости: тальк - 1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит -5, ортоклаз -6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10.
Каждый минерал из шкалы твердости царапает предыдущие, а последующие, более твердые, оставляют царапину на нем. На практике можно приблизительно определить твердость минерала с помощью широко распространенных предметов (ноготь - 2, бронзовая монета 3,5-4, стекло - 5, лезвие стального ножа, иглы - 6). По твердости минералы можно разбить на четыре группы.
Мягкие минералы, с твердостью ниже 2,5. Такие минералы царапаются ногтем. Примеры: тальк, гипс, графит и др.
Минералы средней твердости, с твердостью от 2,5 до 5,0. Они оставляют царапину на ногте, но не оставляют царапины на стекле и стальном ноже. Примеры: кальцит, флюорит, галенит и др.
Минералы твердые, с твердостью от 5,0 до 7,0. Оставляют царапину на стекле и стальном ноже, но не оставляют царапину на кварце. Примеры: пирит, ортоклаз, опал и др.
Минералы очень твердые, с твердостью выше 7,0. Оставляют царапину на кварце. Примеры: топаз, корунд, алмаз.
Спайность. Спайностью называется способность минерала раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных, часто зеркальных плоскостей, называемых плоскостями спайности.
Плоскости спайности ориентированы параллельно существующим или возможным граням кристалла. Это свойство всецело зависит от внутреннего строения минералов и проявляется в тех направлениях, в которых наблюдаются наименьшие силы сцепления между материальными частицами. В зависимости от степени совершенства выделяются несколько видов спайности.
Весьма совершенная. Минерал легко расщепляется на отдельные тонкие пластинки или листочки (слюды, тальк).
Совершенная. Минерал легко раскалывается по плоскостям спайности, причем отбитые осколки образуют правильную форму (куб, ромбоэдры и др.: кальцит, галенит, галит, флюорит).
Средняя. При раскалывании образуются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, оливин).
Несовершенная. Минералы раскалываются по произвольным направлениям с образованием неровных плоскостей излома, отдельные плоскости спайности обнаруживаются с трудом (апатит, нефелин, касситерит, самородная сера).
Весьма несовершенная. Практически полное отсутствие спайности, образуются неровные поверхности излома (магнетит, корунд, кварц).
Спайность может проявляться в одном (слюды, гипс, тальк), двух (ортоклаз, роговая обманка), трех (галенит, галит, кальцит), четырех (флюорит) и шести (сфалерит) направлениях.
Излом. Изломом называются поверхности, полученные при рас-калывании минерала не по плоскостям спайности.
Различают следующие виды излома:
Раковистый, похожий на внутреннюю поверхность раковин. Этот вид излома наблюдается у минералов, характеризующихся отсутствием спайности, например у халцедона, опала и др.
Занозистый (игольчатый), когда на поверхности излома заметны мелкие полусвободные занозы (иглы). Характерен для минералов с игольчатым и волокнистым строением (гипса, роговой обманки и др.).
Зернистый - наблюдается у минералов с зернисто-кристаллическим строением (магнетит, апатит и др.).
Землистый - шероховатый излом, как бы покрытый пылью. Характерен для мягких и пористых минералов (коалинит, некоторые разновидности лимонита и др.).
Ступенчатый - характерен для минералов с ярко выраженной спайностью на поверхностях, перпендикулярных направлению плос-костей спайности (ортоклаза, галенита и др.).
Плотность в минералах колеблется от 600 до 27 000 кг/м3. Точное определение плотности возможно лишь в лабораторных условиях путем взвешивания на гидростатических весах и посредством других специальных измерений. На практике для быстрого приблизительного определения плотности пользуются взвешиванием минералов на руке с оценкой “тяжелый”, “средний”, “легкий”. По плотности все минералы можно разделить на три категории: легкие - с плотностью до 2500 кг/м3 (гипс, галит), средние - с плотностью до 4000 кг/м3 (кальцит, кварц, полевые шпаты, слюды) и тяжелые - с плотностью больше 4000 кг/м3 (рудные минералы). Чаще всего встречаются минералы с плотностью от 2000 до 5000 кг/м3.
Магнитность. Магнитными свойствами обладают немногие мине-ралы (магнетит), поэтому этот признак имеет важное диагностическое значение. Магнитность обнаруживается по действию минерала на магнитную стрелку компаса.
Реакция с разбавленной соляной кислотой (5-10%-ной) использует-ся для диагностики минералов класса карбонатов. Интенсивность про-текания реакции (вскипания), сопровождающаяся выделением углекис-лого газа, неодинакова для различных карбонатов. Вскипают при воз-действии соляной кислотой также многие сульфиды с образованием сероводорода, который легко отличим по характерному запаху.
Двойное лучепреломление - свойство, отмечающееся у ряда мине-ралов, но особенно хорошо выраженное у прозрачных разностей кальцита, называемых исландским шпатом. Если через исландский шпат рассматривать предмет, то возникает его двойное изображение.
На вкус определяются лишь некоторые растворимые в воде соли. Этим методом легко отличить, например, каменную соль от сильвина; последний имеет горько-соленый вкус и слегка щиплет язык.
Следует учесть, что при макроскопическом определении минералов необходимо учитывать весь комплекс свойств.
Лабораторная работа № 2
ОПИСАНИЕ МИНЕРАЛОВ КЛАССОВ: