Лабораторная работа №1

Физические свойства минералов

Минералогия принадлежит к числу геологических наук изучающих земную кору. В буквальном смысле минералогия означает - учение о мине­ралах. Минералогия изучает морфологию, физические свойства, химиче­ский состав, внутреннюю структуру минералов, их генезис (происхожде­ние) и закономерности распространения в природе.

Минералы – природные химические соединения (реже самородные элементы), являющиеся естественными продуктами физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. С химической точки зрения минерал является однородным телом с определенным химическим составом. Каждому минералу также присущи определенные физические качества: твердость, плотность, магнитность, оптические свойства и т.д.

Изоморфизм - свойство атомов (или ионов) одних веществ замещать в структуре атомы (или ионы) других. Явления изоморфизма широко рас­пространено в минералах. Различают два главных вида изоморфизма: изовалентный и гетеровалентный. При изовалентном изоморфизме происхо­дит взаимозамещение ионов имеющих одинаковую валентность. При гетеровалентном изоморфизме происходит замещение ионов разных валентностей, характерным примером являются замещения в 2Al – 3Mg в слюдах.

Различают совершенный (полный), замещение одного элемента другим может достигать 100%, и несовершенный (ограниченный), замещение может быть частичным, изоморфизм.

Полиморфизм - способность данного кристаллического вещества при изменении внешних факторов (главным образом температуры) претерпе­вать одно или несколько видоизменений кристаллической структуры, а в связи с этим и изменений физических свойств. Различают два вида поли­морфизма: энантиотропия, которая характеризуется обратимостью поли­морфных модификаций из одной в другую при определенных температу­рах и давлении, и монотропия, только одна модификация может перехо­дить в другую, обратный переход не возможен. Примером энантиотропии служат переходы кварца в тридимит, а монотропии - переход марказита в пирит.

Морфологические особенности минералов

К морфологическим особенностям минералов относят - облик кри­сталлов, двойники, штриховатость граней.

В природе большинство минералов встречается в виде неправильной формы зерен, которые не имеют кристаллических граней. Хорошо образо­ванные кристаллы (ограниченные естественными гранями) встречаются намного реже. Для многих минералов форма кристаллов настолько харак­терна, что она является важнейшим диагностическим признаком.

Среди разнообразных форм кристаллов и кристаллических зерен вы­деляются следующие основные типы:

1. Изометричные формы - формы одинаково развитые во всех трех направлениях в пространстве. Примеры - ромбододекаэдры граната, окта­эдры магнетита, кубы пирита.

2. Формы, вытянутые в одном направлении - призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волосистые кристаллы, волокнистые образования. Примеры - кристаллы аквамарина, турмалина.

3. Формы, вытянутые в двух направлениях – пластинчатые, таблитчатые, листоватые и чешуйчатые кристаллы. Примеры – пластинчатые кристаллы гематита (Fe₂O₃), слюды.

Прозрачность

Свойство минерала пропускать сквозь себя свет называется прозрач­ностью. В зависимости от степени прозрачности все минералы делятся на следующие группы:

1. Прозрачные, например горный хрусталь, исландский шпат, топаз и т.д.

2. Полупрозрачные, например изумруд, сфалерит, киноварь и т.д.

3. Непрозрачные, например пирит, магнетит, графит и т.д.

Цвет минерала

Окраска является одним из важнейших признаков минералов. Минера­лы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Для одних минералов характерен только определенный цвет, например золотистый пирит, зеле­ный малахит и т.д., другие же могут быть окрашены в различные цвета. Примеров такого рода можно привести множество: кварц, флюорит, тур­малин, берилл, гранат и т.д. Некоторые минералы имеет радужную или пеструю окраску поверхностного слоя - побежалость.

В природных минералах различают три рода окраски по происхожде­нию: идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.

Идиохроматизм - окраска минерала, обусловленная внутренними свойствами самого минерала. Эта окраска может быть вызвана следующи­ми причинами:

1) в состав минерала входит какой-либо хромоформ, т.е. элемент приносящий окраску. Наиболее сильными хромоформами являются: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni.

2) окраска некоторых прозрачных минераловможет быть связана с изменением однородности строения кристаллических структур, с изменением электростатического состояния ионов.

3) присутствие ионов или целых групп внутри пустых промежутков структуры минерала.

Аллохроматизм - окраска минерала не зависит от его химического со­става, а связанна с посторонними тонкорассеяными механическими приме­сями. Характерным примером такой окраски является кварц, который мо­жет быть окрашен в фиолетовый цвет (аметист), розовый, желто-бурый (от примеси окислов железа), золотистый (цитрин), серый (раухтопаз), черный (морион), молочно-белый цвет.

Псевдохроматизм - окраска не имеет ничего общего с природой са­мого минерала. На минерале наблюдается игра цветов, обусловленная ин­терференцией падающего на поверхность грани кристалла света. Примеры окраски - лабрадор, гидроокислы железа.