Физические свойства минералов

1.3.1. Оптические свойства

Прозрачность– свойство минерала пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делятся на прозрачные (горный хрусталь), полупрозрачные (флюорит), непрозрачные (пирит, магнетит).

Цвет.Минералы по цвету подразделяются на три группы идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.

Идиохроматическая (от греческих «идиос» – свой, собственный и «хромос» – цвет) окраска обусловлена внутренними свойствами минерала – особенностями строения кристаллической решетки. Для некоторых минералов цвет является важнейшим диагностическим признаком: пирит – латунно желтый, магнетит – черный, малахит – зеленый, родонит – красный, азурит – синий.

Аллохроматическая (от греч. «аллос» – посторонний) окраска связана с присутствием в минералах либо элементов-хромофоров (красителей), либо тонкорассеянных механических примесей. Примесь Сг2О3 даже в незначительном количестве (0,1%) …
окрашивает бесцветный минерал корунд в густой ярко красный цвет, прозрачная разновидность которого называется рубином.

Наличие тонко рассеянных механических примесей окислов и гидроокислов железа в бесцветных минералах окрашивает их во всю гамму красно-желтых тонов. Тонко рассеянное органическое вещество дает серые, черные цвета и. т.д. Примером окраски такого рода может служить цвет галита.

Псевдохроматическая (от греческого «псевдос» – ложный) окраска связана с различными оптическими эффектами: интерференцией, дифракцией, преломлением (бриллиант).

Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения. Например, на полированной поверхности минерала лабрадора при некоторых углах поворота появляются густые синие или зеленовато-синие переливы, вызванные интерференцией световых лучей, отраженных от плоскостей спайности лабрадора. Такое явление называется иризацией.

Цвет черты – это цвет тонкого порошка минерала, который легко получить, если провести испытуемым минералом черту на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом. Цвет черты является более надежным признаком по сравнению с окраской минералов. У некоторых минералов цвет черты соответствует цвету самого минерала (серая черта у серого галенита), но иногда цвет черты резко отличается от цвета минерала (латунно-желтый пирит оставляет черную черту). Для таких минералов этот признак является диагностическим. Например, очень похожие друг на друга минералы группы железа легко распознаются по цвету черты: черный магнетит имеет черную черту, черный гематит – вишневую, а коричневый лимонит – желто-бурую.

Блеск– это способность минералов отражать от своей поверхности световой поток. Блеск зависит от показателя преломления минерала, т.е. величины, характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной среды в кристаллическую среду.

Стеклянный блеск наиболее широко распространен и наблюдается у 70 % минералов с показателем преломления 1,3-1,9 (горный хрусталь, кальцит, амфиболы, пироксены, полевые шпаты).

Алмазный блеск – более сильный, чем стеклянный, показатель преломления 1,9-2,6, характерен для серы и алмаза.

Полуметаллический блеск напоминает блеск потускневшего металла и соответствует минералам с показателем преломления 2,6-3,0 (графит).

Металлический блеск отвечает блеску полированной поверхности металла, коэффициент преломления выше 3,0, характерен для непрозрачных минералов (пирит).

Блеск минерала зависит и от характера его поверхности. Если поверхность неровная, то отраженный свет несколько рассеивается, преобразуя алмазный и стеклянный блески в так называемый жирный блеск – выглядит, как будто его поверхность покрыта жиром. Поверхность с более грубо выраженной неровностью обладает восковым блеском. Тонкодисперсные, рыхлые минералы, обладающие тонкой пористостью, имеют матовый блеск, так как микроскопические поры являются своего рода «ловушками» для света. Примерами могут служить каолинит, землистые массы лимонита и др.

У минералов с параллельно-волокнистым строением наблюдается типичный шелковистый блеск (асбест, селенит). Минералы с весьма совершенной спайностью, полупрозрачные «слоистые» и пластинчатые, такие как тальк и мусковит имеют перламутровый отлив.

1.3.2. Механические свойства

Спайность. Спайностьюназывается свойство минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям, обусловленным строением их кристаллических решеток, образуя при этом ровные площадки – плоскости спайности.

По степени совершенства различают следующие виды спайности:

весьма совершенная – минерал легко расщепляется на тонкие листочки, чешуйки, его трудно разделить в другом, неспайном направлении (мусковит, биотит, хлорит, тальк, графит);

совершенная – минералы при ударе раскалываются на обломки, внешне очень напоминающие кристаллы, но поверхности не такие гладкие, между спайными поверхностями может наблюдаться излом (кальцит, ортоклаз);

средняя – минералы раскалываются на обломки, ограниченные двумя плоскостями спайности и неровными поверхностями по случайным направлениям (полевые шпаты, роговая обманка, пироксен);

несовершенная – минералы раскалываются на обломки, ограниченные неровными поверхностями и одной плоскостью спайности (корунд, апатит);

весьма несовершенная или отсутствует – минералы раскалываются только по случайным направлениям с неровными поверхностями (кварц, магнетит, пирит).

Плоскость спайности отличается от естественной грани кристалла тем, что естественную грань можно отбить, и она больше не повторится, а плоскости спайности можно получать многократно. На естественных гранях кристаллов часто наблюдается штриховка или следы растворения, плоскости спайности более гладкие и совершенные.

Излом. Изломом называют характер поверхности раскола. Наблюдаются следующие виды излома:

— ровный – у минералов с совершенной и весьма совершенной спайностью;

— неровный, ступенчатый – у минералов со средней спайностью;

— раковистый – характерен для минералов с весьма несовершенной спайностью, напоминает внутреннюю поверхность раковины с концентрической скульптурой (кварц, пирит, кремень);

— занозистый – характерен для игольчатых или волокнистых минералов (асбест, селенит).

— землистый – шероховатая поверхность раскола, характерен для каолина.

Твердость. Под твердостью минерала подразумевается его степень сопротивления внешним механическим воздействиям.

Для оценки относительной твердости немецким минералогом Ф. Моосом была предложена шкала, состоящая из десяти минералов. Каждый последующий минерал этой шкалы царапает предыдущий, черта, полученная при этом, не стирается и остается в виде царапины. Более мягкие минералы оставляют на твердых минералах черту в виде порошка, которая легко стирается. Твердость минералов-эталонов в шкале условно обозначена целыми числами, несоответствующими их действительной твердости. Шкала Мооса представлена следующими минералами:

 

Тальк Мg3[Si4О10](ОН)2 Ортоклаз К[А1Si3O8]
Гипс СаSО4·2H2O Кварц SiO2
Кальцит СаСО3 Топаз Аl2[SiO4 ](F,OH)2
Флюорит СаF2 Корунд А12О3
Апатит Са5[РО4]3(F,С1, OH) Алмаз С

 

Определяемый минерал будет иметь твердость на единицу меньше твердости того минерала шкалы, который первым его царапает. Например, если испытуемый минерал царапается, начиная с ортоклаза, а остальные минералы шкалы Мооса оставляют на нем легко стираемую черту, то его твердость выше 5, но ниже 6 и оценивается в 5,5. Относительную твердость минералов можно определить, не имея шкалы Мооса, а используя бытовую шкалу твердости. Минералы твердости 1 пишут на бумаге, не царапая ее, твердость ногтя – 2,5; медной монеты – 3-3,5; оконного стекла – 5; стального ножа – 6; напильника – 7.

Хрупкость. Под хрупкостью понимают свойство минерала крошиться при проведении по нему ножом черты. Если нож оставляет на минерале гладкий блестящий след, то это свидетельствует о свойстве минерала деформироваться пластически. Ковкие минералы расплющиваются под ударом молотка в тонкую пластинку, упругие – способны восстанавливать форму после снятия нагрузки (слюды, асбест).

 

1.3.3. Прочие свойства

 

Удельный весможет быть точно замерен только в лабораторных условиях различными методами; приблизительное суждение об удельном весе можно получить путем сопоставления с распространенными минералами, удельный вес которых принимается за эталон. Все минералы по удельному весу можно разделить на три группы:

— легкие, с удельным весом меньше 3 (галит, гипс, кварц и др.);

— средние, с удельным весом порядка 3-5 (апатит, корунд, пирит и др.);

тяжелые, с удельным весом больше 5 (магнетит, золото и др.)

Специфические свойства.Некоторые минералы обладают особыми, характерными только для них свойствами.

Магнитность. Сравнительно небольшое число минералов обладает свойством действовать на магнитную стрелку. Для минералов, обладающих магнитностью, это свойство имеет важное диагностическое значение. Минералы, обладающие ярко выраженными ферромагнитными свойствами, могут притягивать даже мелкие железные предметы – опилки, булавки (магнетит). Менее магнитные минералы (парамагнитные) притягиваются магнитом (пирротин). Существуют минералы, которые отталкиваются магнитом – самородный висмут.

Реакция с соляной кислотой. С соляной кислотой взаимодействуют минералы из класса карбонатов.

Физиологические свойства.

Вкус. Минерал галит имеет соленый вкус, сильвин – горько-соленый. Эти минералы, кроме того, растворяются в воде.

Запах. При горении серы ощущается запах сернистого газа, горящий янтарь издает ароматический запах.

Степень шероховатости. Это ощущение, возникающее при прикосновении к минералу. Есть минералы жирные на ощупь (тальк), гладкие (горный хрусталь) и шершавые (каолин).