Физические свойства минералов
Для того чтобы распознать минералы по внешним признакам и определить приблизительно их состав, надо знать физические свойства каждого минерала. Главнейшими физическими свойствами минерала являются: цвет, цвет черты (цвет в порошке), прозрачность, блеск, излом, твердость, удельный вес, спайность, магнитность, вкус, побежалость и другие свойства.
Цвет минерала зависит от хромофор – элементов-красителей (железо, никель, кобальт, титан, медь, хром и др.), пузырьков газа в минерале. Одни минералы имеют постоянный цвет (хромофор входит в состав химических соединений), другие – разные цвета (хромофор механическая примесь). При определении цвета надо стремиться к наиболее детальной передаче оттенков – небесно-голубой, лимонно-желтый, латунно-желтый, соломенно-желтый, изумрудно-зеленый и др.
Цвет черты (цвет минерала в порошке) можно получить, проводя минералом черту на белой шероховатой фарфоровой пластинке при условии, что твердость его меньше твердости фарфора.
По блескувсе минералы можно разделить на три группы: металлический, полуметаллический и неметаллический.
Металлический блеск – сильный, свойственный металлам (золото, серебро, платина, медь). Полуметаллическим блеском обладают минералы, поверхность которых имеет блеск потускневшей поверхности металла (графит, гематит). Неметаллические виды блеска: стеклянный (кварц на гранях кристаллов, кальцит), алмазный (алмаз, некоторые разновидности цинковой обманки), жирный (кварц на изломе), шелковистый (асбест, волокнистый гипс), перламутровый (слюда, тальк), матовый (каолинит).
Излом –вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала. Излом может быть раковистым (концентрически-волнистая поверхность), занозистым, землистым, неровным, зернистым.
Спайность – это способность минерала раскалываться или расщепляться по блестящим параллельным плоскостям, по определенным, одной или нескольким, кристаллографическим плоскостям. Различают спайности: весьма совершенная (слюды); совершенная (кальцит); средняя (полевые шпаты); несовершенная спайность обнаруживается с трудом (поверхности с неправильным изломом); весьма несовершенная (незакономерные поверхности излома).
Твердость– степень сопротивления минерала внешним механическим воздействиям (царапанию, резанию, истиранию).
Для определения твердости принята шкала Мооса, в которой используются минералы с известной и постоянной твердостью.
Шкала твердости Мооса
Минералы – эталоны Тверд. Породообразующие минералы: др. минералы:
Тальк Mg3 (OH)2(Si4O10) 1 Кварц азурит
Гипс CaSO4 2H2O 2 Ортоклаз (К полевой шпат) галит NaCl
Кальцит CaCO3 3 Плагиоклазы (Na-K полевые шпаты) сильвин KCl
Флюорит CaF2 4 Роговая обманка гранаты
Апатит Ca5(F,Cl) (PO4)3 5 Пироксены галенит PbS
Ортоклаз K (Al Si3O8) 6 Кальцит гематит Fe2O3
Кварц SiO2 7 Слюды: мусковит магнетит Fe3O4
Топаз Al2(F,OH)2 8 биотит пирит FeS2
Корунд Al2O3 9 хлорит халькопирит CuFeS2
Алмаз C 10 флюорит
лимонит Fe2O4 nH2O
Для определения твердости минерала чертят на его свежей поверхности острым углом минерала-эталона.
Следует учесть, что при макроскопическом определении минералов необходимо учитывать весь комплекс свойств.
Все минералы по химическому составу подразделяются на классы: самородные соединения, сульфиды, галоидные соединения, окислы, гидроокислы, соли кислородных кислот (сульфаты, карбонаты, фосфаты, силикаты) и органические соединения.
Большое число минералов имеет важное практическое значение. Минералы могут использоваться для извлечения из них ценных компонентов, такие минералы называются рудными (халькопирит, галенит, магнетит, апатит и др.); использоваться непосредственно в виде минералов благодаря их определенным полезным свойствам (драгоценные камни, асбест, мусковит, исландский шпат). Наконец, многие минералы образуют горные породы, которые, в свою очередь, часто находят практическое применение.
Ниже рассматриваются физические свойства некоторых минералов нашей учебной коллекции.
Азурит(медная лазурь) – Cu3(OH)2(CO3)2. Тв. 3,5-4; цвет ярко-синий, блеск стеклянный, облик – плотный, лучистый, землистый, налеты, желваки, реже друзы, кристаллы.
Асбест(горный лён). Тв. 2-3; цвет зеленовато-желтый, слегка золотистый, иногда белый, реже буроватый, в расщепленном виде – снежно-белый, блеск шелковистый, спайность весьма совершенная. Встречается прожилками, заполняет трещины, имеет волокнистое строение, волокна ориентированы перпендикулярно к стенкам трещин.
Галит(каменная соль) - NaCl. Тв. 2; цвет белый, водяно-прозрачный, голубоватый, розоватый, красный, пятнистый. Блеск стеклянный, спайность совершенная, зернистый, вкус соленый, легко растворимый.
Гранаты. Тв. 7; цвет варьирует от темно-красного до черного. Блеск жирный, встречается в виде зернистых масс и кристаллов. Разновидности: гроссуляр – зеленовато-желтый, андрадит – темно-бурый, пироп – темно-красный, альмандин – красный, спессартин – розовый, шорломит – черный.
Галенит(свинцовый блеск) – PbS. Тв. 2-3; цвет свинцово-серый, блеск сильный металлический, спайность весьма совершенная по кубу. Встречается кристаллическими зернистыми массами, образуя гнезда, друзы, вкрапления в кристаллических породах. Очень тяжёлый.
Графит– C.Тв. 1; пачкает руки, цвет от железно-черного до стально-серого, блеск сильный, металловидный, спайность весьма совершенная, излом чешуйчатый.
Гематит (красный железняк) – FeO3. Тв. 5,5; цвет вишнево-красный, железно-черный, стально-серый, черта вишнево-красная, блеск металловидный, спайности нет.
Гипс – CaSO4 2H2O. Тв. 2; цвет белый, сероватый, желтоватый, розовый, красный, синий, бесцветный, блеск стеклянный, облик – шелковистый, матовый, сплошной зернистый, плотный, землистый, листоватый, волокнистый, кристаллы, двойники, напоминающие ласточкин хвост или друзы (розы). Разновидности. Селенит – параллельно-игольчатый, блеск шелковистый. Марьино стекло – толстолистовой прозрачный гипс.
Кальцит (известковый шпат) – CaCO3. Тв. 3; цвет: бесцветный, молочно-белый, желтоватый, голубоватый, темно-бурый; блеск стеклянный, спайность совершенная в трех направлениях. Облик - сплошной зернистый, плотный, натечный, пористый, землистый, листоватый, полосчатый, радиально-лучистый, кристаллы, друзы. Вскипает при действии разбавленной соляной кислоты. Разновидностью кальцита является жемчуг.
Кварц –SiO2. Тв. 7; бесцветный, молочно-белый и др. Спайность отсутствует, излом неровный раковистый. Разновидности: горный хрусталь – бесцветный, аметист – фиолетовый, раухтопаз – дымчатый, морион – черный, цитрин – золотисто-желтый или лимонно-желтый.
Каолинит (каолин или белая глина) – Al2O3 2SiO2 2H2O. Тв.1; цвет белый, иногда с различными оттенками, сплошные землистые массы, жадно поглощает воду, в мокром состоянии очень пластичен.
Киноварь–HgS. Тв. 2; цвет красный, блеск алмазный, в тонком срезе просвечивает.
Лимонит(бурый железняк) – Fe2O3 nH2O. Тв.1-5; цвет охристо-желтый, от бурого до черного, черта бурая, блеск металловидный, излом неровный, землистый, может быть раковистый. Иногда встречается в виде оолитов, бобовин, конкреций и жеод.
Магнетит (магнитный железняк) – Fe3O4. Тв. 6; цвет железно-черный, иногда с синеватой побежалостью, черта черная, блеск металловидный, спайности нет, излом неровный, обладает магнитными свойствами.
Малахит –Cu2(CO3)(OH)2. Тв. 3,5-4; цвет ярко-зеленый, травянисто-зеленый, блеск стеклянный, шелковистый или матовый, облик – натечный, радиально-лучистый, концентрически-скорлуповатый, плотный землистый, редко кристаллы игольчатой формы.
Полевыешпаты: 1 – плагиоклазы (натриево-кальциевые полевые шпаты) – ряд изоморфных смесей твердых растворов. Тв. 6-6,5; цвет белый, серовато-белый, зеленоватый, темно-серый с голубоватым отливом, блеск стеклянный, спайность совершенная, излом ступенчатый. Являются составной частью изверженных пород и зернисто-кристаллических масс. 2 – ортоклаз(калиевый полевой шпат). Тв. 6; цвет буроватый, светло-розовый, красноватый, мясо-красный, блеск стеклянный, спайность совершенная, излом ступенчатый. Разновидность – амазонит бледно-зеленого, салатного цвета минерал.
Пирит(серный или железный колчедан) – FeS2.Тв.6; цвет латунно-желтый, блеск металлический, спайность отсутствует. Встречается сплошными плотными массами, гнездами и отдельными кристаллами в форме куба.
Роговая обманка(амфибол). Тв. 5,5-6; цвет темно-бурый, темно-зеленый, черный, блеск стеклянный, спайность совершенная, удлиненные призматические кристаллы и их сростки, сплошные массы игольчатого или призматического строения.
Слюды: Мусковит(алюминиевая слюда).Чистый мусковит бесцветен, прозрачен, блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый, Тв. 2, спайность весьма совершенная, чешуйчато-листоватые массы.Биотит(магниево-железистая слюда). Цвет темно-бурый, непрозраченили полупросвечивает, блеск стеклянный с перламутровым отливом. Встречается в виде отдельных гнезд чешуек и сплошных масс пластинчато-чешуйчато-листоватого строения.
Сера–S.Тв. 1-2;цвет серый, ярко желтый, соломенно-желтый, блеск жирный, спайность несовершенная.
Сильвин– KCl.Тв. 1; бесцветный, водяно-прозрачный, молочно-белый, ярко-красный и розовый, блеск стеклянный, спайность весьма совершенная, вкус горько-соленый, легко растворимый.
Тальк(мыльный камень). Тв. 1; цвет бледно-зеленый, белый с зеленоватым оттенком, блеск жирный, стеклянный с перламутровым отливом, спайность весьма совершенная. Встречается сплошными плотными массами с листовато-чешуйчатым строением.
Флюорит (плавиковый шпат). Тв. 4; цвет может быть различный: прозрачный разности или окрашенные в бледно-зеленые, голубоватые, фиолетовые тона. Блеск стеклянный, спайность совершенная, но проявляется слабо, излом ровный.
Халькопирит(медный колчедан) – CuFeS2.Тв. 3-4; цвет латунно-желтый, часто с синевато-фиолетовой побежалостью, блеск сильный металлический. Спайность отсутствует, непрозрачный. Встречается крупными скоплениями сплошных масс и в виде вкраплений.
Халцедон(скрытокристаллическая разность кварца). Цвет минерала разнообразный от молочно-серого до красного. Разновидности: агат – плотная аморфная масса с концентрически-зональной сменой тонов в окраске вещества; яшма – многоцветная непрозрачная масса с беспорядочным сочетанием разноокрашенных участков.