Физические свойства минералов
Для того, чтобы научиться определять минералы на глаз по внешним признакам, необходимо знать их простейшие физические свойства: цвет, цвет черты, прозрачность, блеск, твердость, спайность и излом, а также учитывать форму кристаллов и морфологию минеральных агрегатов.
Цвет (color) минералов важный диагностический признак. Минералы могут иметь самую разнообразную окраску и всевозможные оттенки. Встречаются бесцветные и прозрачные минералы. Практически цвет определяется на глаз сравнением с хорошо знакомыми предметами: молочно-белый (кварц), латунно-желтый (пирит). Некоторые минералы в зависимости от химического состава и элементов примесей могут менять свою окраску, как, например, кварц, у которого много разновидностей (аметист – голубой, морион – черный и др.).
Цвет черты (streak) – цвет минерала в порошке. У некоторых минералов (пирит, гематит) он отличается от цвета самого минерала. Порошок можно получить, проводя зерном минерала по белой шероховатой фарфоровой пластинке.
Блеск (luster) – способность минерала отражать от своей поверхности свет. По блеску все минералы можно разделить на три группы: с металлическим, полу металлическим и неметаллическим блеском.
Металлический блеск – сильный блеск, свойственный металлам. Такой блеск наблюдается у самородных металлов (золото, серебро, платина), многих сульфидов и окислов железа.
Полуметаллический блеск – имеет вид потускневшего металла.
Неметаллический блеск (стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, матовый, алмазный) характерен для большинства прозрачных минералов. Его разновидности определяют, сравнивая с блеском известным веществ.
Прозрачность (transparent) – способность минерала пропускать свет в очень тонких пластинках (шлифах). По степени прозрачности минералы делятся на прозрачные минералы и непрозрачные.
Спайность (cleavage) – способность минералов раскалываться (или расщепляться) по одному или нескольким направлениям с образование ровных, параллельных друг другу поверхностей скола (рис. 4). Наличие спайности и ее характер хорошо видны в сколах зерен минерала. Различают 5 видов спайности.
Весьма совершенная спайность – проявляется у минералов, которые очень легко (например, ногтем) расщепляются на отдельные тонкие листочки или пластинки, образуя зеркальные плоскости (слюды, гипс, хлорит).
Совершенная спайность (рис.4) отличается тем, что минерал раскалывается при слабом ударе молотка на гладкие параллельные пластинки (ромбоэдры - кальцит, кубы - галит).
Рис. 4. Спайность минералов
А – совершенная кальцита; Б – совершенная галита
Средняя спайность характерна для минералов, при раскалывании которых возникают как ровные, так и неровные поверхности скола (полевые шпаты).
Несовершенная спайность проявляется у многих минералов. В этом случае при раскалывании минерала преобладают поверхности скола с неровным, неправильным изломом, напоминающие поверхности раковины.
Необходимо не путать плоскости спайности, которые видны на сколах, с гранями кристалла: плоскости спайности имеют более сильный блеск и свежий вид. Кроме того, они образуют ряд параллельных друг другу поверхностей.
Твердость (hardness) – это степень сопротивления минерала внешним механическим воздействиям (царапанью, резанию, вдавливанию). Твердость минералов изменяется от 1 до 10 и определяется по шкале Мооса.
В качестве эталонов используются минералы с известной постоянной твердостью.
Mohs' scale of Hardness
1. Тальк (Talc) Mg3(OH)2[Si4O10] |
6.Ортоклаз (Orthoclase) K[AlSi3O8] |
2. Гипс (Gypsum) CaSO4×2H2O |
7. Кварц (Quarts) SiO2 |
3. Кальций (Calcite) CaCO3 |
8. Топаз (Topas) Al2(F,OH)2[SiO4] |
4. Флюорит (Fluor) CaF2 |
9. Корунд (Corundum) Al2O3 |
5. Апатит (Apatite) Ca5(F,Cl)[PO4]3 |
10. Алмаз (Diamond) C |
Практически достаточно знать, что твердость ногтя равна 2 - 2,5; медной иглы – 3,5; стекла, бритвы, стальной иглы – 5; кварц – 7. Для определения относительной твердости двух минералов острым ребром одного проводят по поверхности другого (с нажимом). Более твердый минерал оставляет на поверхности более мягкого минерала царапину, а более мягкий минерал на поверхности более твердого иногда оставляет черту, которая легко стирается пальцем. Например, исследуемый минерал царапается кварцем, а сам он царапает стекло (или апатит). Таким образом, твердость исследуемого минерала будет меньше 7 (кварц) и больше 5 (апатит, стекло), т.е. она равна 6.
Плотность (density). По плотности все минералы можно разделить на три категории: легкие – с плотностью до 2 500 кг/м3 (нефть, уголь, гипс, галит); средние – с плотностью до 4 000 кг/м3 (кальцит, кварц, полевые шпаты, слюды) и тяжелые – с плотностью более 4000 кг/м3 (пирит, магнетит, золото). На практике для быстрого приблизительного определения плотности пользуются взвешиванием минерала на руке с оценкой «тяжелый», «средний», «легкий».
Кроме выше перечисленных физических свойств некоторые минералы обладают сильными магнитными свойствами, например, магнетит, что проявляется в его действии на магнитную стрелку компаса. Другие минералы по разному взаимодействуют с кислотами. Так, например, кальцит (CaCO3) бурно вскипает под каплей соляной кислоты (HCl), а доломит (CaMg(CO3)2) – «шипит» только в черте, т.е. реакция с выделением CO2 протекает крайне медленно и только в пределах черты, где минерал истерт в порошок.