Лекции

по курсу «Минералогия с основами кристаллографии».

Предлагаемое учебное пособие написано в соответствии с программами геологи­ческих факультетов государственных университетов и состоит из трех частей:

1) общей минералогии;

2) описания минералов;

3) заключительной части.

В основу всех трех частей положены генетический и кристаллохимический принципы.

Кристаллохимический принцип позволяет понять связь, которая существует между составом и структурой минералов и их химическими и физическими свойствами. Генетический же принцип дает возможность связывать эти свойства с условиями образования минералов, а также выяв­лять общие закономерности возникновения отдельных минералов и целых месторождений.

Ценность каждого учебника может быть установлена только в процессе пользования им, поэтому автор будет очень благодарен коллегам по рабо­те,  а также студентам за все замечания,  касающиеся настоящего издания.

ВВЕДЕНИЕ

 

Минералогия — наука о минералах, их составе, строении, свойствах, условиях образования и изменения. Зародилась эта наука в глубокой древ­ности в процессе практической деятельности, человека. О тесной связи минералогии и практики говорит само название науки: латинское слово «minera» в переводе означает руда, рудник, рудная жила.

В зависимости от уровня науки и техники менялись взгляды на поня­тие о минерале, на задачи и объекты минералогических исследований, но сущность минералогии — всестороннее изучение минералов — остава­лась   незыблемой.

До недавнего времени к минералам относили лишь продукты природ­ных процессов, возникшие в земной коре и входящие в ее состав. Изучение космического пространства, сведения о котором мы получаем в виде метеоритов и образцов пород Луны, и мантии Земли позволило расширить понятие о минерале и объектах исследования минералогии. В настоящее время под минералом понимаются продукты природных процессов, физи­чески и химически индивидуализированные в виде простых веществ или соединений, образующих минеральные индивиды и минеральные виды. Это зна­чит, что минералы могут возникать не только в земной коре, но, будучи природными продуктами, могут образоваться и в космическом пространстве, и во внутренних оболочках земного шара.

Предметом минералогии являются не только продукты природных процессов — минералы, а и сами процессы, при которых возникают или претерпевают различные изменения эти продукты. Следовательно, мине­ралогия является наукой, восстанавливающей историю минералов. Она рас­сматривает и изучает минерал в его развитии и принадлежит к числу геоло­гических наук, которые с разных сторон изучают неорганическое тело Земли. Связь минералогии с геологическими науками может быть представлена следующей схемой:

Все эти науки роднит с минералогией определенное отношение к мине­ралу. Геохимия изучает распространение химических элементов в минера­лах, в петрографии минералы исследуются как составные части горных пород, учение о полезных ископаемых рассматривает минералы как природ­ные вещества, являющиеся носителями конкретных химических элементов, или как природные тела, индивиды которых могут быть использованы в про­мышленности. Таким образом, для этих наук изучение минералов является частью более широких проблем, и минералогия занимает среди родственных наук вполне определенное место с четко выраженным предметом иссле­дования   и задачами.

Положение минералогии среди основных естественных наук можно представить в центре равностороннего треугольника, в вершинах которого размещаются геология, химия и физика. Через эти науки происходит сближение минералогии с техническими науками.

Дальнейшее развитие минералогии невозможно без широкой подготов­ки специалистов минералогов, вооруженных глубокими знаниями не только своего предмета, но и смежных наук. Непосредственное участие минералогов в поисковых, разведочных и эксплуатационных работах повысит качество этих работ и будет способствовать решению важнейших задач и самой науки и народного хозяйства.

 

Предмет и история минералогии

Из курса общей геологии известно, что горные породы и руды состоят из минералов. Например полевой шпат, биотит, кварц являются составными частями гранитов. Что же такое минералогия и что является объектом ее изучения.

Любая наука находится в постоянном движении, развитии, меняются ее цели, объекты, методы, часто изменяются и ее фундаментальные понятия. Так, например понятие «минерал» и содержание науки минералогии также менялось во времени.

За основу мы возьмем одно из многочисленных определений минерала, но дающие основополагающие принципы выделения минерала.

Минерал – продукт природных процессов, обособленный от внешней среды, и обладающий определенным химическим составом и кристаллохимической структурой.

Минералы служат объектами изучения минералогии. К объекту минералогии могут быть отнесены и более сложные образования, такие как:

1)     опал – твердый коллоид;

2)     аморфные продукты самораспада радиоактивных минералов, например циртолит – разрушенный циркон;

3)     жидкая природная ртуть – продукт разрушения киновари.

Эти образования не имеют ясно выраженной кристаллической структуры и тем не менее они попадают в сферу интересов минералогии.

Без изучения окружающей среды, в которой находится минерал или минералоид, не возможно понять и разобраться в процессах минераллообразования.

Следовательно, заниматься изучением свойств и состава минералов, выявлением геологических условий и физико – химической обстановки образования минералов, исследованием минералов, как формы концентрации одних и рассеивания других химических элементов вскрытием механизмов зарождения роста и разрушения минералов, разработкой минералогических критериев поиска рудного и нерудного сырья.

Из всего вышесказанного можно заключить, что минералогия является наукой восстанавливающей историю минералов.

Являясь наукой о природных химических соединениях с кристаллической структурой, тесно связана с кристаллографией, физикой и химией.

Из них минералогия черпает основные представления о внутреннем атомарном строении кристаллов, химических реакциях, возможных при минерало`образовании и обратном процессе. От них она заимствует методы исследования свойств и состава минералов.

Минералогия является базисной (основополагающей) для всех дисциплин геологического профиля.

Геохимия – с точки зрения распространения (концентрации и рассеяния) химических элементов в минералах.

УПИ – рассматривается минерал как носитель конкретных химических элементов, и использовании минералов в промышленности (т.е.сферы применения).

Геммология – наука о драгоценных камнях.

Петрография – науки изучаются горные породы, слагаемые которых являются минералы. 

Практическое значение минералогии.

Почти все химические элементы таблицы Менделеева в той или иной форме присутствуют в минералах земной коре и мантии. Современная промышленность используя их имеет и определенный интерес к этим минералам.

ВИМС (Всероссийский институт минерального сырья ) – 1923 г. – проблема прикладной минералогии.

Прикладная минералогия решает задачи практического исследования минералогических знаний.

Главное направление прикладной минералогии: 1) поисковая минералогия,

2) технологическая минералогия, 3) геммология, 4) экологическая минералогия, 5) экспериментальная минералогия.

1) Поисковая минералогия – комплекс исследований направленных на разработку минералогических критериев поиска минеральных месторождений. Типоморфные признаки минералов, парагенетические ассоциации, минералы индикаторы – определяют генетический тип минерального месторождения.

2) Технологическая минералогия – способы и методы обогащения минерального сырья из вмещающих горных пород.

3) Геммология наука о драгоценных камнях и использования их в ювелирных изделиях.

4) Минералогия промышленных и хозяйственных отходов цивилизации.

5) Выращивание  исскуственных минералов – методы и технологические условия выращивания минералов для технических и ювелирных целей.

Использование минералов – металлургия, сельское хозяйство, химическая промышленность, техника, оптическая промышленность.

Деление минералогии.

В настоящее время минералогия изучает не только различные зоны земли, но и околоземное пространство; три раздела:

1. минералогия земной коры:

2. минералогия мантии;

3. минералогия космоса;

в зависимости от подходов к минералам в минералогии выделяются:

1) физика минералов

2) химия минералов

3) структурная минералогия

4) минералогическая кристаллохимия

5) генетическая минералогия

6) экспериментальная минералогия

7) прикладная минералогия

8) региональная минералогия

9) систематическая минералогия.

Срастание кристаллов минералов.

Кристаллы редко встречаются одиночными, чаще они образуют сростки различают: закономерные и случайные  параллельные сростки  двойники   эпитастические сростки.

1. параллельные сростки: все грани одного минерала параллельны граням другого.  ( параллельно – слоистоватые агрегаты ).

2. двойники: закономерное срастание двух кристаллов одного и того же минерала, в которых один индивид может быть выведен из другого отражением в плоскости, поворотом на 180 вокруг оси или путем инверсии. В зависимости от количества кристаллов сростки друг с другом различают: двойники, тройники, четверники и т.д.

элементы симметрии называется двойниковыми элементами двойниковая плоскость, двойная ось, двойниковый центр.

Граница раздела двух сросшихся кристаллов называются поверхностью срастания и видимый след – двойниковым швом.

Двойники образуются: при росте кристалла, под влиянием механических воздействий, при переходе одной модификации в другую.

В зависимости от условий срастания кристаллов выделяются:

Двойники срастания –

Двойники прорастания – полисинтетические двойники – для рудных минералов.

По внешнему виду выделяют: коленчатые, клиновидные, звездчатые, крестообразные и т.д.

Причины: структурно – геометрические и физико-химические только при определенных повышенных параметров кристаллизации.

Одни минералы почти не образуют двойников, другие наоборот встречаются только в двойниковом состоянии.

Шафрановский установил 1021 закон двойникования из которых 598 – срастания, 423 – прорастания.

Основные законы двойникования:

1. Альбитовый ( 010 ) –

2. ласточкин хвост ( 100 ) – гипс

3. ставролитовый ( 032 ) – ставролит

4. коленчатые ( 101 ) – рутил, касситерит

5. алмазный ( 111 ) – алмаз

6. пиритовый ( 110 ) – пирит

7. шпинеливый ( 111 ) – шпинелит

закон Кюри: внешняя симметрия реальных кристаллов будет сохранять только те элементы исстенной симметрии кристаллов которые совпадают с типовыми внешней среды.

3) Эпитаксические сростки – срастания двух различных минералов в которых хотя бы некоторые кристаллографические            оказываются параллельные..

На минерал основания нарастает другой минерал. По происхождению:

1. первичные срастания

2. при распаде твердых растворов

3. вторичные срастания (при замещении минералов ).

Кристаллография как наука. Краткие исторические сведения 

Кристаллография является наукой о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества. Название науки «кристаллография» происходит от греческих слов: «кристаллос» - лед и « графо» – пишу т.е. кристаллография возникла как наука, изучающая кристаллы.

Кристаллами называют твердые тела, имеющее естественную форму многогранника. Геометрически правильная форма кристаллов обусловливается прежде всего на внутреннем строениям, т.е. закономерным расположением в пространстве элементарных частиц ( атомов, ионов, молекул ).

В древние времена считали, что кристаллы встречаются в природе редко , однако при внимательном рассматривании окружающей нас природы, можно убедиться в широком распространении кристаллохимических образовании. Снег, поваренная соль, лед, почти все горные породы земной коры и много, многое другое состоит из мелких или крупных кристалликов.

В настоящее время установлено, что подавляющее большинство твердых веществ и минералов являются кристаллохимическими.

 

Величина отдельных кристаллов может достигать человеческого роста и более. Так, в 1958 г. В СССР был найден гигантский кристалл кварца весом

около 70 тонн длиной 7,5 м, шириной 1,6 м.

Размер самых маленьких кристаллов менее 0,01 мм. – из семейства глинистых минералов.

Кристаллография является базовой наукой для прохождения предметов минералого-петрографического цикла: минералогии, петрографии, геохимии, учение о полезных ископаемых, геммологи.

На первых порах своего развития кристаллография являлась частью минералогии и только в середине прошлого века она выделилась в отдельную дисциплину и с тех пор развивается самостоятельно.

В 1867 г. А.В. Гадолин установил для кристаллов 32 вида симметрии и разработал математические основы кристаллографии.

В 1889 г. Е.С. Федоров изобрел окружной гониометр кристаллографического анализа и изучил законы пространственного расположения узлов на основе сочетаний различных элементов симметрии. Он заложил основы теории структуры кристаллов.

Открытие рентгеновских методов исследования (1912 г.) сильно отразилось и на развитии кристаллографии.

Появляются новые направления в науке – кристаллохимия, изучающая связь химического состава и внутреннего строения кристаллов. Развитие кристаллохимии связано с именами Г.В. Фульда, В.М. Гольдшмилта, академика Н.В. Белова. Кристаллография изучает законы строения кристаллического вещества.

В настоящее время наша промышленность изготовляет искусственные кристаллы корунда, алмаза, кварца и т.д.

Элементы ограничения многогранников.

Многогранник – объемное геологическое тело, отделенное от окружающего пространства элементами ограничения.

Элементы ограничения – геологические образы отделяющие многогранник от окружающего пространства: грани, ребра, вершины, двухгранные и многогранные углы. Правильные и неправильные многогранные углы.

Различают:

1. основные:

- тригональный

- ромбический 1 рода

- ромбический 2 рода

- тетрагональный

- гексагональный

2. производные:

- дитригональный

- дитетрагональный

- дигексагональныый

формула Эймра – Декара Г+В=Р+2

Симметрия кристаллов, виды симметрии, сингонии. 

1) Симметрия в переводе с греческого означает «соразмерность». Человечество издавна пользовалось понятием о симметрии, применяя его в различных областях деятельности. Математическая разработка учения а симметрии была осуществлена во второй половине прошлого столетия.

Симметрия – закономерное повторение в пространстве равных частей кристалла.

2) симметричная фигура должна состоять из закономерно повторяющихся равных частей. В основе представления о симметричных фигурах лежит понятие о равных частях. В кристаллографии равными считаются не только совместимо – равные фигуры, но также и фигуры относительно друг к другу как предмет и его зеркальное отражение. ( две руки )

3) примером симметричных фигур служат структуры кристаллов. Внутренняя симметрия кристаллов проявляется на внешней. Например

кубики поваренной соли, галита: грани в виде квадрата, октаэдры алмаза: грани в виде равностороннего треугольника.

Это относится к идеально развитым кристаллам! В реальных кристаллах, в связи с несовершенными условиями образования тождественные по внутреннему строению симметричные грани могут развиваться неравномерно. Но при этом, согласно закону постоянства углов углы между соответствующими гранями остаются постоянны.

4) Для выявления закономерностей повторяющихся равных частей кристалла пользуются воображаемыми вспомогательными образами ( точками, прямыми, плоскостями ), относительно которых правильно повторяются равные части кристалла. Такие образы носят название элементов симметрии ( центр симметрии, плоскость и ось симметрии ).

5) Описание всех элементов симметрии ( С, L, P )

6) Формулы симметрии.

Виды симметрии.

Видом симметрии кристаллического многогранника называется полная совокупность его элементов симметрии.

Насчитывается 32 вида симметрии в кристаллографии, которые объединены в 7 ступеней симметрии. В порядке возрастания степени симметричности они располагаются так:

1.     примитивный

2.     центральный

3.     планальный

4.     аксиальный

5.     планаксиальный

Каждому виду симметрии соответствует своя совокупность элементов симметрии возможных для кристаллических многогранников.

Все виды симметрии выведены строго математически и поэтому никаких изменений быть не может.

 

Сингонии.

1)     В таблице модно заметить, что каждая горизонтальная строка характеризуется наличием тех или иных элементов симметрии, и соответствует определенной группе видов симметрии называющейся сингонией ( сходноугольность ).

Сингонией называется группа видов симметрии, обладающих одним или несколькими сходными элементами симметрии, с обязательным учетом осей симметрии порядка выше 2.

Пространственные решетки, относящиеся к кристаллам одной и той же сингонии они располагаются так: триклинная, моноклинная, ромбическая, тригональная, тетрагональная, гексагональная и кубическая.

Они в свою очередь, объединяются в три категории: низшая, средняя, высшая.

 

5. понятие о простой форме, комбинации и габитусе.

простая форма – совокупность павных граней кристалла объединяющими элементами симметрии. В практике столько проствх форм, сколько у него геометрических типов граней: открытые и закрытые.

Названия простым формам даются в зависимости от числа граней и их взаимного раположения.

Существует всего 47 простых форм. Равные грани мысленно прододжают до их взаимного пересечения

Сочетания протых форм называется комбинациями. В комбинации столько простых форм, сколько типов граней. Комбинаций в природе бесконечное количество.

Габитус – преобладающая по площади граней простая форма. Название габитуса совпадает с названием простой формы, подается как определение

Понятие о структуре кристаллов.

Под структурой кристаллов понимается закономерное расположение материальных частиц ( атомов, молекул, ионов ) внутри кристаллохимического вещества.

Для описания порядка расположения частиц в пространстве их начали отождествдять с точками. Из такого подхода постепенно сформировалось представление о пространственной или кристаллической решетке кристаллов минералов. Ломоносов, Гаюи, Браве, Федоров заложили основы геометричемкой теории строения кристаллов.

Пространственная решетка – это бесконечное трезмерное периодическое образование, элементами которого являются узлы, ряды, плоские сетки, элементарные ячейки. Главная особенность кристаллохимических структур – закономерная повторяемость в пространстве узлов, рядов и плоских сеток.

 

 

 

 

 

 

Узлы пространственной решетки называется точки, в которых располагаются материальные частицы кристаллического вешества – атомы, ионы, молекулы, радикалы. ( Ао; В₁ …).

Ряды пространственной решетки – совокупность узлов лежащих вдоль прямой и периодически повторяющиеся через равные промежутки: Ао А1…А – ряд пространственной решетки.

Плоская сетка пространственной решетки – совокупность узлов, расположенных в одной плоскости и находящиеся в вершинах равных параллелограммов, ориентированных параллельно и сложным по целым сторонам.

Элементарная ячейка пространственной решетки – называется минимальный по объему параллелипипед образованные системой 3-х взаимопересекающихся плоских сеток.

14 типов решеток Бравэ.

В 1855 г. О. Бравэ вывел 14 пространственных решеток, рознящихся по формам элементарных ячеек и симметрии. Они представляют из себя закономерное повторение узлов пространственной решетки. Эти 14 решеток группируются по сингониям

Любая  пространственная решетка может быть представлена в виде параллелипипедов повторяемости, которые перемещаясь в пространстве в направлении его ребер и на их величину формируют бесконечную пространственную решетку.

Параллелипипеды повторяимости ( элементарные ячейки решеток Бравэ ) выбирая по следующим условиям:

1. сингония выбранного параллелипипеда

2. число равных ребер и углов между ребрами параллелипипеда должны быть максимальными

3. при наличии прямых углов между ребрами параллелипипеда их число должно быть наибольшим

4. при соблюдении первых 3-х условий объем параллелипипеда должны быть наименьшим.

При выборе элементарной ячейки пользуются уже известными правилами установки кристаллов;

Ребра ячейки – это кратчайшее расстояние вдоль координатных осей между углами решетки.

Для характеристики внешней формы элементарной ячейки используются величины ребер ячейки а, в, с и углы между этими ребрами α, β, γ

Кубическая – форма элементарной ячейки соответствует кубу.

Гексагональная – гексагональная призма с пинакоидом.

Тригональная – ромбоэдр.

Тетрагональная – тетрагональная призма с пинакоидом.

Ромбическая – кирпичик.

Моноклинальная – параллелепипед с одним косым углом и 2-мя другими прямыми.

Триклинная – косоугольный параллелепипед с неравными ребрами.

В соответствии с расположенными дополнительных узлов решетки в различных частях ячеек, все решетки подразделяются на:

Примитивную ( Р );

Базоцентрированную ( С );

Объемноцентрированную ( У );

Гранецентрированную ( F );

Координационное число и координационный многогранник.

Число атомов ( ионов противоположного знака ), составляющих ближайшее окружение данного атома ( иона ), называется его координационным числом ( Кч ), а геометрическая фигура, получаящаяся при соединении центров этих атомов ( ионов  ) прямыми линиями – его координационным многогранноком ( Км ).

Например: 1. структура поваренной соли – ( NaCI ) – Кч Na – 6, КМ – октаэдр.

2. структура алмаза ( С ) – Кч -4, КМ – тетраэдр.

3. структура флюорита ( Ca F2) Кч – 8, КМ – гексаэдр, Кч – 4, КМ – тетраэдр.

В структурах одному и тому же координациноому числу могут соответствовать различные координационные многогранники.

Например: Кч-4 – тетраэдр и квадрат.

 

Кч                        КМ

1                          точка

2                          гантель

3                          треугольник

4                          тетраэдр ( квадрат )

5                          октаэдр ( тригональная призма )

6                          гексаэдр

7                          кубооктаэдр.

 

3. Важнейшие свойства кристаллов.

 

Теория о решетчатом строении кристаллов была разработана с помощью математического анализа кристаллографами Бравэ, Зонке, Федоровым и т.д. применение рентгеновского анализа подтвердило опытным путем правильность их умозрительных построений.

Все кристаллические вещества обладают рядом характерных свойств, обусловленных внутренним строением кристаллов.

К ним относятся: однородность, анизотропность, способность самообраняться, определенные физические константы, связанные с разрушением кристаллохимической решетки (t плавления = const).

Однородность- это свойство проявляется в том, что два элементарных объема кристаллического вещества, одинаково ориентированные в промтранстве, но вырезанные в разных точках этого вещества, абсолютно одинаковы по всем своим свойствам: по цвету, удельному весу, твердости, электропроводности, оптическим свойствам и т.д.

Необходимо иметь в виду, что реальные кристаллохимические вещества очень часто содержат постоянные примеси и включения, искажающие их кристаллические решетки, поэтому абсолютной в реальных кристаллах не бывает.

Анизотропность.

При изучении кристаллической решетки можно убедится, что расстояние между составдяюшими ее частицами в параллельных и не в параллельных рядах различны. Отсюда появляются 8 физических свойств кристаллов в зависимости от направления рядов решетки. К ним относятся: твердость, оптические свойства – дихронизм у кордлерита, двупреломления у кальцита ( исландский шпат ); спайность – слюда и т. д.

Способность самоогранятся – это свойство кристаллов образовывать грани при свободном их росте, причем грани нарастают параллельно самим себе, в результате чего исчезают некоторые грани и увеличиваются за счет них площадь первых граней.

Так, если вытаченный из кристаллического вещества шарик поместить в его пересыщенный раствор, то шарик через некоторое обретет первоначальную кристаллическую форму. Стеклянный шар такой способности не имеет. Способность самоогранятся присуща только кристаллическим вещесвам

Физические свойства

 

Оптические

1.     Светопреломление – способность минерала изменять ход световых лучей, обусловленная строением кристаллической решетки, проявляемая в прозрачных минералах, и изучаемая только в них. Используется в микроскопах, лазерах (рубин, флюорит, кальцит, исландский шпат). Например: кальцит – исландский шпат:      n=sin a/sin b – угол падения/угол отражения.

2.     Светоотражение – способность минерала отражать часть световых лучей (блеск).

Различают 4 главных блеска:

1)     стеклянный (кварц);

2)     алмазный (циркон, сфалерит);

3)     полуметаллический (киноварь, ильменит)

4)     металлический (пирит, халькопирит).

Блеск определяется на гранях или плоскостях спайности. В агрегатах различают следующие разновидности блеска:

1)     шелковистый (селенит, параллельные волокнистые агрегаты);

2)     перламутровый (слоистые, листовитые агрегаты);

3)     матовый (нет блеска, глинистые минералы);

4)     жирный (на сколах кварца, нефелина)

R-коэффициент отражения = Y₀/Y_p, где Y₀- отражающий световой поток, а Y_p- облегающий световой поток.

3.     Светопоглощение – способность минерала пропускать или задерживать световой луч. Зависит от химического состава и строения кристаллической решетки:

1)     прозрачная (горный хрусталь);

2)     полупрозрачный (флюорит);

3)     непрозрачный (рудные минералы).

4.     Окраска – способность минерала поглощать свет определенной длины, волны, в результате чего образуется изнутри свет, лишившийся ряда волн, окрашивает  минерал в тот или иной дополнительный цвет.

Причина:

1)     природа образующих минералов атомов;

2)     их координации;

3)     поляризационными свойствами;

4)     типом структуры.

 

Выделяют группы цветов:

1)     идиохроматическая («идиос» - свет собственный, «хромос» - цвет). Ti, V, Cr, Mn, Fe²⁺, Fe³⁺, Ca, Ni, Cu, и в меньшей степени Nb, Ma, U, Th.

Окраска обусловленная вхождением в минерал элементов – хромофоров. Cr ³⁺ - изумрудно-зеленая уваровита Fe²⁺- черная магнетита; Fe³⁺-  красная, бурая гематита.

2) аллохроматическая («аллос» - чужой) – окраска, не свойственная самому минералу, зависит от вхождения в него механических примесей (авантюрин – золотистый кварц, из-за гематита).

3) псевдохроматическая («псевдо» - ложный) – окраска, не свойственная самому минералу, и зависит от:

a) дефектов кристаллической решетки (иризация – лабрадор, лунный камень);

в) образования пленки выветривания на поверхности минерала (побежалость – радужная халькопирит, ильменит, вольфрамит).

 

 

5. Цвет черты – цвет минерала в порошке. С твердостью больше 7 – черты не дают (бисквит – твердость = 7). Характерный признак для класса окислов, типа, сульфидов.

Механические

1.     Твердость – способность минерала сопротивляться внешнему механическому воздействию. Зависит от:

- строения кристаллической решетки (самая маленькая твердость – слоистые силикаты; самая большая – каркасные силикаты и окислы);

- от типа химической связи (самые твердые - с ковалентными и ионными типами связи – алмаз; самая низкая – молекулярная – графит).

Различают 2 типа твердости:

1.     Абсолютная – измеряется в кг/см2 и определяется как давление алмазной пирамидки на грань кристалла – минерала. Самая высокая твердость у алмаза (на истирание), но очень хрупкий.                  Р

  

 

 

 

 

 

2.     Относительная – определяется относительно предметов путем царапания. Твердость измеряется от 1 до 10 и приспособлена для минералов:

1.     Шкала Мооса.

2.     Иголочки – Al – 2 – 2,5

                          Cu – 3 – 3,5

                          Латунь – 4 - 4,5

                          Fe – 5 – 5,5

                          Стальная – 6 – 6,5

Твердость всегда определяется на гранях кристалла. В агрегатах твердость будет ниже.

2. спайность – способность минерала раскплываться по определенным кристаллохимическим направлениям, обусловленная строением кристаллической решетки и типом химической связи.

1) весьма совершенная (графит)

2) совершенная ( кальцит, полевые шпаты), проявляется как зеркальные, ровной поверхности на сколе. Не путать с гранями кристаллов. Может быть в нескольких направлениях (сфалерит – 8, кальцит – 7).

3) средняя (ортоклаз) – минералы дают при сколе наряду с ровными и неровными поверхностями.

4) несовершенная (кварц, нефелин) – отсутствие спайности. Сколы исключительно не ровные, зернистые, раковистые.

Правило Браве – спайность проходит параллельно

3. излом – способность минерала при раскалывании давать ровную или не ровную поверхность.

1)  неровный (опатит, зернистый)

2) ступенчатый (ровный