Физические свойства минералов
Достаточно бегло взглянуть хотя бы на несколько разных минеральных индивидуумов, например, кварц, кальцит, пирит, апатит, чтобы обнаружить в них ряд физических свойств, по которым они легко различимы.
В то же время существует немало других минералов, которые при кажущемся сходстве не имеют между собой ничего общего (например, кальцит и полевой шпат или оливин и нефелин). Между тем, отдельные физические свойства могут быть одинаковыми у различных минералов и, наоборот, отдельные свойства, например одинаковый цвет, могут иметь разные минералы. Поэтому при определении того или иного минерала необходимо набрать как можно больше его физических свойств. Тем более что многим минералам присущи специфические свойства, например, магнитность - магнетиту, соленость - галиту и т. д.Итак, наиболее характерными и важными физическими свойствами минералов являются: твердость, спайность, цвет минерала, цвет черты минерала, блеск, форма кристаллов, удельный вес, излом и другие свойства (магнитность, радиоактивность, растворимость, вкус, игра цветов и т. д.).
Твердость представляет собой одно из важнейших физических свойств, по которым распознается минерал. Под твердостью понимается способность сопротивления минерала царапанью, резанью (но не удару). Стальным молотком можно легко разбить кристалл алмаза, однако алмаз легко царапает все остальные минералы даже с самой высокой твердостью, в том числе и самую твердую сталь. Для определения твердости существует шкала Мооса (шкала твердости), где по твердости из хорошо известных минералов выстроен ряд, располагающийся в порядке возрастания твердости таким образом, что каждый предыдущий минерал царапается последующим (табл. 2).
Таблица 2
Шкала твердости Мооса
Твер дость | Название минерала | Химическая формула |
1 | Тальк | MqrSi40,ol*rOHl2 |
2 | Гипс | CaS04*2H20 |
3 | Кальцит | СаСОз |
4 | Флюорит | CaF2 |
5 | Апатит | Са5ГР04 I3 *[F,CI] |
6 | Ортоклаз (полевой шпат) | KAITShOftl |
7 | Кварц | Si02 |
8 | Топаз | AUSiO.WF.OHb |
9 | Корунд | АЦОз |
10 | Алмаз | С |
В пределах указанной шкалы у большинства минералов на различных гранях и сколах твердость будет более или менее постоянной, хотя встречаются и исключения.
Так, дистен
(AL^SiOs) в одном направлении имеет твердость 4,5, а в перпендикулярном направлении на той же плоскости - 6-7, поэтому и слово минераi с древнегреческого переводится как двояко- сопрот ивляющ и йся.
Спайность - способность минерала раскалываться по определенным гладким плоскостям, совпадающим с одним или несколькими кристаллографическими направлениями - осями или гранями. Обычно различают весьма совершенную, совершенную. среднюю, несовершенную и весьма несовершенную спайности.
Весьма совершенная спайность характеризуется тем, что минерал легко расщепляется на отдельные, порою тончайшие пластины. Наиболее ярким примером весьма совершенной спайности являются все слюды (мусковит, флогопит, биотит).
Совершенная спайность отличается тем, что минерал раскалывается при слабом ударе на гладкие параллельные пластины. Совершенной спайностью обладают почти все минералы из группы карбонатов, а также полевых шпатов, пироксенов, амфиболов.
Средняя спайность также весьма заметна - на обломках минералов отмечаются ровные поверхности скола (некоторые полевые шпаты, оливин и др.).
Несовершенная спайность обнаруживается с трудом, и редко замечаются отдельные грани (апатит, оливин).
Весьма несовершенная спайность характеризует сколы минералов без заметных граней. Обычно несовершенную и весьма совершенную спайность трудно распознать, и последняя переходит в излом.
Цвет минерала является важным диагностическим признаком, т. к. минералы имеют самую разнообразную окраску - от белой до черной. В то же время минералы могут быть и бесцветными, прозрачными, с различными цветовыми оттенками. Окраска минерала зависит как от химического состава самого минерала, так и от его примесей. Например, кварц бывает чаще всего прозрачным или молочно-белым, а незначительная примесь в нем некоторых металлов окрашивает его в лиловый (аметист) или почти черный (морион) цвета. Примесными элементами, определяющими окраску минерала, являются железо.
никель, кобальт, титан, медь, уран, хром и т. д. Такие элементы А. Г. Бетехтин назвал хромофорами [1].
Цвет минерала может изменяться от характера замещения одной формы кристаллов на другую (тигровый глаз, соколиный глаз).
Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения (минерал лабрадор из полевых шпатов иризирует, т. е. обладает красивой радужной окраской, минерал александрит при смене естественного и искусственного освещения изменяет цвет от зеленого до красного). Иногда на поверхности минералов отмечается побежалость. Такое явление, как и иризация, объясняется интерференцией света в тонких пленках.
Цвет черты. Многие минералы в растертом или порошковидном состоянии имеют другой цвет (цвет минерала в порошке). Это и называют цветом черты минерала. Черта - это цвет порошка минерала, полученного при растирании минерала по пластинке неглазированного фарфора. Этот признак по сравнению с цветом минерала является более постоянным.
Цвет черты также является важным физическим свойством минерала. Так, красный, бурый и магнитный железняк в штуфах (образцах) часто имеют одинаковый цвет, но различаются по цвету черты. Цвет черты в ряде случаев совпадает с цветом минерала (киноварь, магнетит, лазурит и т. д.). В других минералах наблюдаются отличия, например, у гематита цвет минерала - стально-серый или черный, а черта - красная, у пирита цвет минерала - латунно-желтый, а черта - черная и т. д. Существуют минералы с бесцветной или слабоокрашенной чертой. Наибольшее значение цвет черты имеет для непрозрачных или полупрозрачных резко окрашенных соединений.
Блеск - это свойство минерала отражать световой поток от своей поверхности. Этот отраженный свет и создает впечатление блеска минерала. Различают блеск: стеклянный, алмазный, металлический, полуметаллический, матовый, шелковистый или перламутровый.
Стеклянный блеск имеют такие широко распространенные минералы, как кварц, флюорит, кальцит, гранат и распространены более всего среди прозрачных или полупрозрачных минералов.
Алмазным блеском обладают минералы с наиболее сильным блеском. К таковым относятся, прежде всего, алмаз, самородная сера, циркон, рутил и др.
Металлическим блеском обладают непрозрачные минералы, оставляющие в большинстве случаев на фарфоровой пластинке темную (черную и коричневую) черту. Таким блеском обладают многие самородные металлы (золото, серебро, медь, платина), а также сульфиды (пирит, халькопирит) и некоторые окислы (магнетит).
Полуметаллический или металловидный блеск имеют минералы с тусклым металлическим оттенком (гематит, сфалерит, графит).
Матовый блеск имеют минералы, обладающие пористой неровной землистой поверхностью (каолин).
Шелковистый или перламутровый блеск имеют минералы с параллельно-волокнистым строением (асбест) или обладающие слоистой кристаллической структурой (слюды).
Прозрачность - способность минералов пропускать через себя свет. По прозрачности минералы разделяются на прозрачные (кварц, исландский шпат, каменная соль, топаз), полупрозрачные (халцедон, опал), просвечивающие в краях и непрозрачные (пирит, магнетит).
Излом - при отсутствии спайности минералы раскалываются по определенным неправильным поверхностям, часто похожим на поверхность раковины (раковистый, занозистый, игольчатый). Излом может быть землистым или зернистым (например, последний дают мелкие кристаллы гематита).
Форма кристаллов определяется его сингонией (низшей, средней и высшей).
К низшей сингонии относятся: триклинная, моноклинная и ромбическая; к средней - тетрагональная, григональная и гексагональная; к высшей - кубическая. В соответствии с выделенными сингониями в природе встречаются и наиболее распространенные формы кристаллов (минералов) различных сингоний.
Другими физическими свойствами обладают лишь немногие отдельные минералы, например, магнитностью обладают магнетит, платина, пирротин, что определяется при помощи
магнитной стрелки компаса. По удельному весу минералы разделяются на легкие - до 2,5 (нефть, смолы, уголь, гипс, каменная соль), средние - до 4 (кальцит, кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, оливин) и тяжелые - с удельным весом больше 4 (все рудные минералы). Некоторые минералы (кальцит) вскипают при действии на них слабым раствором соляной кислоты. Некоторые обладают вкусом, такие как галит, сильвин.
Еще по теме Физические свойства минералов:
- VII. ТЕОРИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
- Глава 1
- Загрязнение почвы
- Глава 15 Антропогенные воздействия на биосферу
- 5.3. Почва как среда жизни
- Литосфера
- Катагенез и метагенез
- МЕТАМОРФИЗМ Общее понятие о метаморфизме
- ВОДА В ЛИТОСФЕРЕ Структура и физические свойства воды
- Типы взаимодействия воды с горными породами