Светопроницаемость (прозрачность)

Прозрачность обусловлена главным образом степенью пропускания света материалом. В мелких зернах или вдоль краев крупных зерен подавляющая часть минералов прозрачна. В то же время многие минералы, хотя и пропускают свет, не обладают заметной прозрачностью даже в чрезвычайно мелких зернах; их обычно называют просвечивающими.

Прозрачным называют минерал, способный пропускать свет; сквозь такой минерал можно ясно видеть другие объекты.

Просвечивающими считаются минералы, способные пропускать свет; однако сквозь такие минералы нельзя ясно различать предметы, а можно лишь смутно видеть их общие очертания. Степень просвечиваемости минерала зависит либо от поглощения им света вследствие темной окраски, либо от рассеяния света внутри минерала.

Непрозрачным называют минералы, не способные пропускать свет даже в тонких сколах.

Прозрачность можно соотнести с блеском и, таким образом, с преобладающим типом химической связи. Как правило, материалы с металлическим блеском непрозрачны, а неметаллическим прозрачны или просвечивают.

Вопросы. 1.В каких областях геологии используют знание о физических свойствах минералов? 2. Чем вызван алмазный блеск минералов? 3. Приведите примеры минералов, имеющих алмазный, стеклянный, металлический и полуметаллический блеск. 4. Каковы причины шелковистого блеска минералов? 5. Рассмотрите причины, которые вызывают матовый, перламутровый, восковой блеск минералов. 6. Какова причина того, что одни минералы прозрачны, а другие нет?

Лекция 7

Причины окраски минералов. Собственная и чужеродная окраски. Анизотропия окраски. Окраска за счет избирательного светопоглощения. Игра и переливы цвета (дисперсия, интерференция, иризация). Чужеродные окраски.

Окраска минералов

В большинстве случаев окраска минералов вызвана избирательным поглощением части световых волн белого спектра. Получающийся цвет соответствует белому спектру за вычетом его поглощенной части. Когда белый свет, состоящий из всех цветов видимой части спектра электромагнитных волн проникает в кристалл, световые волны некоторой определенной длины проходят сквозь кристалл или отражаются от него, в то время как оставшаяся часть спектра поглощается. Когда материал пропускает почти весь видимый спектр, он выглядит бесцветным или белым; если почти весь видимый спектр поглощается, материал выглядит темным или почти черным. В тех случаях, когда вещество пропускает относительно узкую полосу спектра или несколько таких полос (а другие части спектра поглощаются), человеческий глаз воспринимает некоторый определенный цвет, являющийся дополнительным к поглощенной части спектра. Примерами могут служить зеленый цвет изумруда, соответствующий пропусканию света в интервале от 500 до 550 нм, и пурпурно-красный цвет высококачественного рубина, соответствующий пропусканию смеси двух полос спектра: в красно-оранжевой λ = 600–700 нм и синей λ = 440–480 нм.

Окраска минералов бывает самой разнообразной. Одни минералы имеют только один характерный для них цвет (малахит, лазурит, аурипигмент, реальгар), другие – разную окраску, иногда неоднородно распределенную по кристаллу (по зонам роста, секторам). Разнообразие окрасок минералов – одно из замечательных явлений природы.

Большой вклад в изучение окрасок минералов внес А. Е. Ферсман, написав монографию «Цвет минералов» (1936), в которой он предлагал различать три типа окраски – идиохроматическую (обусловленной составом и структурой минерала), аллохроматическую (вызванную изоморфными примесями или вростками цветных минералов-примесей) и псевдохроматическую, или ложную. Эта систематика и термины прочно вошли в отечественную литературу. Но, во-первых, они не полностью характеризуют все причины окрасок, во-вторых, в зарубежной научной литературе, где используют те же термина – смысл их другой, в-третьих, в учебниках А. Г. Бетехтина, Е. К. Лазаренко и др. искажен смысл, вкладывавшийся А. Е. Ферсманов в термин «аллохроматическая окраска». Возникла путаница, поэтому мы рассмотрим причины окраски с позиций, предложенных А. Г. Булахом в «Общей минералогии» (2002).

Цвет – это свойство тела вызывать определенные зрительные ощущения в соответствии со спектром пропускаемого (или испускаемого) телом излучения. Ощущение цвета у всех разное и очень индивидуальное. Кроме особенностей восприятия цвет минерала зависит не только от его физических свойств. Так, например, при снижении прозрачности и при плохом освещении плохо распознается цвет минералов. Точно так же цвет зависит от степени измельчения кристаллов, в порошковатых массах оттенки цвета будут другими, чем в больших зернах. Этот признак используют при сравнении цвета в зернах и в порошке (цвет черты).

Все субъективные причины, влияющие на определение цвета исследователем, исключает прибор для определения количественной характеристике цвета. Существует международная колориметрическая система, которая учитывает субъективные факторы. Используются эталонные, строго фиксированные, длины волн определенного типа светоизлучения. Определяют спектры поглощения или отражения минералов. После пересчета результатов измерения получают три параметра: яркость (светлота цвета), коэффициенты светлости х и у.

Нанеся х и у на стандартный график, получают точку на треугольнике цветности. Положение этой точки дает возможность объективно оценить количественные характеристики цвета минерала.

В общем случае окраска минералов может быть разделена на собственную и чужую. Собственная окраска обусловлена строением кристалла – его химическим составом и структурой. Среди собственных окрасок выделяют окраски, вызываемые характером светопоглощения, – это наиболее распространенные разновидности собственной окраски минералов. К собственным окраскам также относят окраски, обусловленные интерференционными и дифракционными явлениями – это как бы игра и переливы цвета минерала.

Чужие (чужеродные) окраски вызываются вростками пигментирующих частиц (т. е. другими цветными минералами), цветными пленками разной природы и другими особенностями, не связанными с особенностями структуры и состава минерала.

Цвет минерала часто является его специфическим свойством, поэтому он используется при диагностике минералов. Важный прием при этом – определение цвета черты, т. е. это цвет порошка минерала, оставленный на шероховатой неглазурованной фарфоровой пластинке. В тонком порошке обычно легче оценить истинную окраску минерала. Часто оказывается, что одинаковые на вид минералы имеют разную черту. Этот прием используется как важный диагностический признак при определении минералов.