Основные диагностические свойства минералов

В природных химических соединениях различают три рода окрасок по происхождению:

1. идиохроматическую,
2. аллохроматическую и
3. псевдохроматическую.

Идиохроматизм*. Во многих случаях окраска природных соединений, никогда не встречающихся в виде бесцветных кристаллов, обусловлена  внутренними свойствами самого минерала. Таковы, например, черный магнетит (FeFe₂O₄), латунно-желтый пирит (FeS₂), карминно-красная киноварь (HgS), зеленые и синие кислородные соли меди (малахит, азурит, бирюза и др.). густосиний лазурит и т. д.

3.2 Черта минерала и твердость

Если поскрести  минерал, у нас получится порошок, называемый чертой минерала. Черта  является важной характерной особенностью; она иногда отличается от цвета минерала в образце и обычно постоянна  для одного и того же минерала. Примеры минералов по плану:

1. Система кристаллической  симметрии (сингония)
2. Оси симметрии кристаллов,
3. Специфические для каждой системы примеры кристаллизации минералов в каждой системе.

Пирит относится  к Кубической сингонии. У него 12 или 6 граней. Еще один пример этой системы - алмаз.

Вульфенит (Pb[MoO₄]) относится к тетрагональной сингонии у него красивые желто-оранжевые кристаллы. Минерал находят в местах отложении свинца. Блеск варьируется

Топаз (Al₂ [SiO₄](F,ОН)₂) относится к ромбическим кристаллам. Этот красивый драгоценный камень, обычно желтого цвета, иногда может быть бесцветным небесно голубым и даже розовым, если подвергся воздействию высокой температуры.

Ортоклаз (KAlSi₃O₈)  - это моносимметричный кристалл. Он бывает белым розовым, желтым или коричневым. Важный компонент магматической породы.

Бирюза (CuAl₆ х [РО₄] 4[ОН]₈ x 5Н₂O) - хороший пример триклинной сингонии, хотя правильные кристаллы образует редко. Обычно ее находят в виде аморфного минерала.

Из берилла  получится  изумруд, если он окрашен примесью хрома. Виды кварца, рубин и сапфир могут  кристаллизоваться как гексагональные минералы.

Высокотемпературный кварц  относится к тригональным кристаллам типа драгоценных камней. Встречается  как в тригональной, так и в  гексагональной сингониях Доломит  тоже может иметь любую из этих сингонии.

Еще минералы различаются  по твердости, оцениваемой по шкале Мооса (по имени австрийского минералога) от 1 до 10. Мягкий минерал тальк на ней соответствует 1, а алмаз, самый твердый из природных материалов, - 10.

 

3.3 Удельный вес

Удельный вес, или плотность, - это соотношение  между весом вещества и одинакового количества воды. Это довольно важная для определения величина. Если мы примем удельный вес воды за 1, то у большинства минералов он варьируется от 2,2 до 3,2. У некоторых минералов (таких немного) очень высокий или очень низкий удельный вес. Например, у графита он равен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости от чистоты.

Еще одним показателем  для определения минералов является кливаж, т. е. то, как минерал распадается  на части при ударе. Можно получить информацию о минерале и поднеся его к свету. Прозрачные минералы так легко пропускают свет, что сквозь них все видно Полупрозрачные тоже пропускают свет, но сквозь них уже ничего не видно Непрозрачные минералы вовсе не пропускают свеч, а, наоборот, поглощают его или отражают. Эти свойства также используются в процессе определения. Часто у минералов бывает металлический или радужный блеск. Например, у галена (свинцовая руда) - металлический блеск, он блестит почти как металл, а у большинства силикатов - стекловидный, они напоминают блестящее стекло. Существуют и другие виды блеска - адамантовый (как у алмаза), жемчужный, шелковистый (или атласный), землистый (тусклый). У некоторых минералов может быть несколько видов блеска. Так, блеск кальцитов варьируется от стекловидного до землистого.

У многих минералов  есть специфические свойства, по которым  их легко узнать. Например, скородит и самородный элемент мышьяк при  нагревании пахнут чесноком, а тальк - мыльный на ощупь.

Некоторые минералы флюоресцируют (светятся или меняют цвет) в ультрафиолетовых или рентгеновских лучах. Другие электрически заряжаются при нагревании или под давлением

А есть минералы, распознать которые можно только посредством специальных тестов в лаборатории. Одни растворяются только в горячих кислотах, а в холодных - нет, другие -только в концентрированных, но не в разведенных.

Изучение кристаллов важно для определения минералов, т. к. кристаллы большинства минералов  имеют определенную форму. Существует семь основных кристаллографических, или изометрических, систем, называемых сингониями. Алмаз, например, принадлежит к кубической системе, рубин - к гексагональной, бирюза - к триклинной. Каждую систему можно описать в соответствии со спецификой ее симметрии - свойства, которое при вращении кристалла вокруг оси позволяет ему появляться в тождественном виде два или больше раз за один полный оборот. Кристалл можно определить по количеству осей симметрии.

 

 

 

 

 

 

 

металл минерал кристалл изоморфный

4. Диагностические свойства минералов.

 

       Все диагностические свойства минералов можно разделить на три группы: оптические, механические и прочие. Свойства двух первых групп определяются для всех минералов. К группе прочих отнесены свойства, используемые для диагностики только каких-то определенных минералов.

4.1Оптические свойства минералов

 

     Цвет (окраска) минералов. Минералы могут иметь самую разнообразную окраску, и, описывая минерал, нужно стремиться к возможно более точному ее определению путем сравнения с цветом общеизвестных предметов, например: молочно-белый, лимонно-желтый, травяно-зеленый, свинцово-серый и т. д. В зависимости от причин, ее вызывающих, можно выделить три вида окраски минералов: идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.

Идиохроматическая окраска (от греч. «идиос» — собственный, «хрома » — цвет) обычно обусловлена кристаллохимическими особенностями самого минерала. Чаще всего она вызывается вхождением в состав минералов хромофоров — элементов-носителей окраски (Fe, Са, N i , Сг, Мп, Со и др.). В зависимости от валентного состояния эти элементы окрашивают минералы в разные тона. Минералы с идиохроматической природой окраски всегда обладают постоянным цветом, который является для них важнейшим диагностическим признаком. Даже названия многим минералам даны именно по этому признаку, например рубин (от лат. «рубер» — красный), хлорит (от греч. «хлорос» — зеленый), альбит (от лат. «альбус» — белый), гематит (от греч. «гематикос» — кровавый) и др.

Аллохроматическая окраска (от греч. «аллос» — чужой, посторонний) не зависит от кристаллической природы самого минерала, а связана с тонко рассеянными в нем посторонними механическими примесями. Цвет минерала в этом случае не постоянен и не может служить определяющим диагностическим признаком. Например, такой распространенный минерал, как кварц, может быть молочно-белым, серым, бесцветным прозрачным (горный хрусталь), розовым, фиолетовым (аметист), золотисто-желтым (цитрин). Разнообразную окраску также могут иметь кальцит, гипс, доломит, барит и др.

Псевдохроматическая (ложная) окраска вызывается оптическими эффектами, чаще всего интерференцией света при его отражении от трещин, включений в минералах, тонких пленок на их поверхности. Так, у минерала Лабрадора, вследствие интерференции света, отраженного от плоскостей спайности и микроскопических трещин, выполненных ильменитом (FeTiO^), возникает красивое внутреннее свечение в голубовато-синих, а иногда и радужных тонах, называемое иризацией.

На слегка окисленной поверхности некоторых минералов (халькопирит, борнит) часто наблюдаются тонкие пленки с характерной пестрой радужной окраской, называемые побежалостью. Таким образом, иризация и побежалость являются наиболее распространенными видами ложной окраски.

Цвет черты (или  цвет минерала в порошке) определяется путем проведения куском минерала по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки (бисквита). При этом четкую черту оставляют только ясноокрашенные минералы, твердость которых меньше твердости фарфора. Более твердые минералы черты не дают (они царапают фарфор), а бесцветные плохо окрашенные минералы, как правило, имеют плохо заметную белесую черту.

Цвет черты  может как совпадать с собственным  цветом минерала, так и отличаться от него. Так, у малиново-красной  киновари и желтой серы черта имеет  ту же окраску, тогда как у золотисто-желтого пирита она черная.

Для некоторых  минералов цвет черты является важным диагностическим признаком. Например, гематит, лимонит и магнетит, часто  имеющие в куске близкую окраску, легко различаются по цвету черты  — соответственно красно-бурой, ржаво-желтой и черной. Характерную зеленовато-серую черту имеет хромит, желтовато-коричневую — сфалерит.

Блеск минералов, или способность отражать падающий на них свет, является важным диагностическим  свойством, так как зависит от оптических констант минерала — показателя преломления и показателя отражения. Последние, в свою очередь, обусловлены кристаллохимическими особенностями минералов, и прежде всего плотностью кристаллических решеток и тинами химических связей в них. По характеру блеска минералы можно разделить на три группы: с металлическим, полуметаллическим и неметаллическим блеском.

Металлический блеск напоминает блеск гладкой  свежей поверхности металла. Он характерен для непрозрачных минералов, большинство  из которых являются рудными (галенит, пирит, халькопирит, самородные золото, серебро, платина). Названия некоторым из этих минералов первоначально давались по их интенсивному металлическому блеску, например свинцовый блеск (галенит), сурьмяный блеск (антимонит) и др.

Полуметаллический блеск сходен с блеском потускневшей поверхности металла и встречается у непрозрачных и полупрозрачных минералов (графит, гематит, темный сфалерит, магнетит).

Неметаллический блеск наиболее широко распространен. Он характерен для целого ряда прозрачных и полупрозрачных минералов. Выделяется достаточно большое количество его разновидностей.

1. Стеклянный, напоминающий  блеск поверхности стекла. Это  самый распространенный вид блеска, им обладают около 70 % всех минералов  (кварц на гранях кристаллов, кальцит,  доломит, флюорит, полевые шпаты и др.).

2. Алмазный —  очень сильный искрящийся блеск,  нередко затушевывающий собственную  окраску минерала (алмаз, светлый  сфалерит, касситерит и др.).

3. Жирный, близкий  к стеклянному, но несколько  более тусклый блеск, когда  поверхность минерала кажется покрытой пленочкой жира (кварц на изломе, нефелин, самородная сера).

4. Перламутровый  — аналогичен блеску перламутровой  раковины с радужными переливами, характерен для пластинчатых  минеральных агрегатов (мусковит, гипс, тальк).

5. Шелковистый — наблюдается при тонковолокнистом строении минералов и напоминает блеск шелковых нитей (асбест, волокнистый гипс).

6. Восковый —  тусклый, напоминающий блеск воска;  характерен для агрегатов с  достаточно грубой поверхностью (халцедон, кремень).

7. Матовый блеск, когда минералы практически не блестят, встречается у тонкодисперсных землистых минеральных агрегатов (каолинит, лимонит, глауконит).

 

4.2 Механические свойства минералов

 

Твердость является одним из важнейших диагностических  свойств минералов. Под твердостью понимается способность минералов противостоять внешнему механическому воздействию. В практической минералогии определяется относительная твердость путем царапания одного минерала другим. Для этих целей используется шкала твердости Мооса, в которую входят следующие 10 минералов- эталонов, 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 шкалы твердости царапает предыдущие, а последующие оставляют царапину на нем. Для определения твердости по свежей поверхности минерала с усилием проводят острым углом минерала-эталона, а затем стирают с поверхности минерала порошок, чтобы убедиться в наличии или отсутствии на ней царапины. Так, если эталоны 1, 2, 3, 4 не царапают минерал, а эталон 5 оставляет на нем царапину, твердость исследуемого минерала — 4,5. Минералы с одинаковой твердостью обычно взаимно царапают друг друга. Для приблизительной оценки твердости часто используют широко распространенные предметы: ноготь (твердость 2), стекло (твердость 5), лезвие стального ножа (твердость 6).

По твердости  минералы можно разделить на три  группы: мягкие — царапаются ногтем (тальк, гипс, графит); средней твердости  — не царапаются ногтем и не оставляют царапины на стекле (кальцит, галенит, халькопирит); твердые — царапают стекло (кварц, полевые шпаты, пирит, магнетит). Точное определение твердости производится на специальных приборах — склерометрах, снабженных алмазным или металлическим острием. Спайность и излом. Спайность — способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных гладких плоскостей, называемых плоскостями спайности.