1.4.2. Механические свойства минералов

Спайность – способность минералов раскалываться или расщепляться с образованием ровных блестящих поверхностей, которые называются плоскостями спайности. Это свойство связано с внутренним строением минерала. Спайность может проявляться по одному, двум или трем направлениям и отражает силу сцепления между ионами в структуре кристалла, которая зависит от типа химической связи и от расстояния между ионами. Спайность в одном направлении хорошо выражена у слюд, в двух направлениях – у ортоклаза, в трёх – у кальцита, гипса.

Выделяют следующие виды спайности:

Спайность весьма совершенная – минерал легко расщепляется, образуя четкую плоскость спайности. Этот вид спайности характерен для слюд, гипса.

Спайность совершенная – минерал обладает плоскостями спайности, расположенными в трех направлениях; образующиеся осколки представляют собой мелкие правильные кристаллы. Подобная спайность характерна для кальцита, галита и других минералов.

Спайность средняя характеризуется тем, что минерал при раскалывании образует плоскости спайности в двух направлениях, кроме этого образуется еще и поверхность излома по случайным направлениям. Этим видом спайности обладает полевой шпат.

Спайность несовершенная – плоскости спайности обнаруживаются с трудом, преобладают поверхности излома, представляющие неровную поверхность. Несовершенную спайность имеют апатит, самородная сера.

Спайность весьма несовершенная – минерал раскалывается с образованием поверхности излома, т.е. спайность практически отсутствует. Этот вид спайности характерен для таких минералов, как кварц, пирит и др.

Излом – это вид поверхности минерала, расколотого в направлении, не совпадающим с плоскостью спайности. По характеру поверхности раскола выделяют несколько типов излома: неровный (кварц, пирит), раковистый (опал, апатит, горный хрусталь), занозистый (асбест, роговая обманка), зернистый (магнетит, оливин), землистый (лимонит, каолинит) и другие разновидности.

Твердость – степень сопротивления, которое оказывает поверхность минерала внешним механическим воздействиям. Определяется царапанием одного минерала другим. Для оценки сравнительной или относительной твердости минералов принята шкала Мооса, включающая 10 минералов-эталонов, твердость которых взята в условных единицах (табл. 1.1).

Для определения твердости любого исследуемого минерала на его поверхности выбирают гладкую площадку и, нажимая, проводят по ней острым углом минералом из шкалы твердости. Если на исследуемом минерале остается царапина, то его твердость меньше, чем у царапающего минерала; если царапина отсутствует, то твердость первого больше.

Таблица 1.1

Шкала Мооса

Минерал	Хим. формула	Твердость
Тальк	Mg3(Si4O10)(OH)2	1
Гипс	CaSO4 ∙ H2O	2
Кальцит	CaCO3	3
Флюорит	CaF2	4
Апатит	Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)2	5
Ортоклаз	K(AlSi3O8)	6
Кварц	SiO2	7
Топаз	Al2(SiO4)(F,OH)2	8
Корунд	Al2O3	9
Алмаз	C	10

В полевых условиях минералы по их твердости можно подразделить на:

мягкие – с твердостью до 3; царапаются ногтем;

средней твердости – с твердостью от 3 до 5; не царапаются ногтем и не оставляют царапины на стекле;

твердые – с твердостью от 5 до 7; не царапаются стеклом и не оставляют царапины на кварце;

очень твердые – с твердостью более 7; оставляют царапины на кварце.

Для определения абсолютной твердости минералов измеряют под микроскопом глубину отпечатка, который оставляет на грани кристалла стандартная по размеру алмазная пирамидка под действием стандартного груза. Абсолютная твердость минералов очень разная, от 2,4 кг/мм² у талька до 10060 кг/мм² у алмаза.

Удельный вес определяется в лабораторных условиях. По удельному весу минералы подразделяются на три группы: легкие (с удельным весом до 2,5 г/см³) – каменная соль, гипс, сера, опал и другие; средние (2,5–4,0 г/см³) – кальцит, кварц, доломит, топаз, полевой шпат и другие; тяжелые (свыше 4,0 г/см³) – барит, киноварь, магнетит, золото, платина и другие минералы.