 |
Перечислить физические свойства кристаллов (минералов), диагностические признаки минералов; описать макроскопические методы определения минералов
|
|
|
|
Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки (двойники), либо четко обособленные минеральные скопления, либо, чаще, скопления минеральных зерен.
Отдельные изолированные кристаллы и кристаллические двойники, т.е. закономерные сростки кристаллов, возникают в благоприятных для роста условиях. Форма кристаллов разнообразна и отражает как состав и внутреннюю структуру минерала, так и условия образования.
Среди обособленных минеральных скоплений наиболее часто встречаются друзы, представляющие скопления кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию. Часто друзы образуются на стенках пустот в горных породах. Мелкие кристаллы, плотно сидящие на каком-либо основании, образуют щетку.
Секреции – результат постепенного заполнения пустот в горных породах минеральным веществом, отлагающимся на их стенках. Накопление вещества в этом случае идет от периферии к центру, в связи с чем секреции имеют обычно концентрическое строение, отражающее стадийность образования. Мелкие секреции называются миндалинами, крупные (более 10 мм) – жеодами.
Конкреции – более или менее округлые образования, возникшие путем осаждения минерального вещества вокруг какого-нибудь центра кристаллизации. В этом случае отложение минерального вещества происходит от центра к периферии, с чем связано концентрическое или радиально-лучистое строение конкреций. Мелкие округлые образования обычно концентрического строения (размером от просяного зернышка до горошины) называются оолитами. Они бывают сцементированы плотной массой или находятся в рыхлом состоянии. Оолиты образуются при осаждении минералов из растворов, когда песчинки, скелетные остатки мельчайших животных и т.л. постепенно обволакиваются выделяющимся минералом. Оолитовые известняки и доломиты образуются в прибрежной зоне морей. Чаще встречаются известняковые и доломитовые оолиты, реже – гипсовые, ангидритовые, лимонитовые, халцедоновые.
|
|
|
Натечные образования, осложняющие поверхности пустот, возникают при кристаллизации минерального вещества из просачивающихся подземных вод. Натеки, свисающие со сводов пустот, называются сталактитами, растущие вверх со дна пещер – сталагмитами. На поверхности трещин могут развиваться плоские минеральные пленки, имеющие разное строение.
Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Они образуются при более или менее одновременном выпадении из растворов или расплавов множества минеральных частиц. В кристаллических агрегатах минералы находятся в кристаллическом состоянии, но зерна их имеют неправильную форму. Величина зерен зависит от условий кристаллизации и изменяется от крупных до землистых.
По форме зерен минеральные агрегаты делятся на: а) зернистые (кварц, кальцит, галенит), имеющие изометричную форму зерен; б) волокнистые (асбест), столбчатые (селенит), шестоватые (роговая обманка), имеющие вытянутую форму; в) чешуйчатые (графит, тальк), пластинчатые (гипс, слюда), имеющие плоскую форму.
По величине зерен различаются минеральные агрегаты: а) крупнозернистые – размеры зерен более 5 мм, б) среднезернистые – размеры зерен 2 – 5 мм, в) мелкозернистые – размеры зерен 0,5 – 2 мм и г) скрытокристаллические, образующие плотные либо землисто-рыхлые массы.
Встречаются минеральные образования, состав которых не соответствует форме, которую они слагают, - это так называемые псевдоморфозы (греч. «псевдо» - ложный). Они возникают при химических изменениях ранее существующих минералов или заполнении пустот, образовавшихся при выщелачивании каких-либо минеральных или органических включений. К первым относятся, например, часто встречающиеся псевдоморфозы лимонита по пириту, когда кубические кристаллы пирита превращаются в скрытокристаллический лимонит, ко вторым – псевдоморфозы халцедона по дереву и др.
|
|
|
Физические свойства минералов.
Плотность. Плотность минералов измеряется в граммах на см3 (г/см3) и в значениях, у разных минералов, колеблется от 1 (жидкие битумы) до 23 (осмистый иридий). Оснавная масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что определяет среднюю плотность земной коры в 2,7 - 2,8 г/см3.
Спайность. Спайность – способность минерала раскалываться при ударе или другом механическом воздействии по определенным кристаллографическим плоскостям.Спайность связана со структурой кристалла и характером атомных связей.
Твердость. Под твердостью минерала понимается его сопротивление механическому воздействию более прочного тела. Твердость минерала является важным диагностическим признаком.
Хрупкость. Под хрупкостью понимается свойство минералов крошиться под давлением или при ударе. Например: самородная сера и алмаз - очень хрупкие минералы.
Ковкость. Ковкость минералов в том, что они могут быть легко расплющены на тонкие пластинки. Пример: самородное золото, медь и т.п.
Гибкость. Гибкость, свойство изгибаться, характерна для многих минералов. Так, гибкие листочки имеют кристаллы молибденита, хлоритов, талька, гидрослюд, но только у обычных слюд (мусковита, биотита и других) листочки в то же время и упругие, - они восстанавливают первоначальное положение при снятии напряжения.
Люминисценция. Некоторые минералы при воздействии на них ультрафиолетовых, катодных или рентгеновских лучей могут излучать свет. Один и тот же минерал может люминесцировать разными цветами и обнаруживать люминисценцию разного рода. После снятия возбудителя, по длительности свечения различают: флюорисценцию (свечение прекращается сразу после снятия) и фосфорисценцию (свечение еще продолжается некоторое время). Особенно интенсивную люминисценцию минералов можно видеть в ультрафиолетовых лучах. Например: флюорит светится - фиолетовым цветом, шеелит - голубым, кальцит - оранжево-желтым. Немногие минералы могут люминисцировать при физическом воздействии на них: при нагревании (термолюминисценция), при раскалывании (триболюминисценция).
|
|
|
Оптические свойства минералов.
Цвет. Минералы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Одни минералы обладают постоянным цветом (азурит - синий, киноварь - кроваво-красный, магнетит - черный), другие (кварц) могут быть различно окрашенными или бесцветными.
Цвет минералов в куске.
Окрас минералов подразделяется на 3 типа:
§ Идеохроматические окраски (собственные), вызванные содержанием хромофоров или структурными факторами, например дефектами в структуре минералов.
-Аллохроматические окраски, вызванные наличием механических примесей, обычно микровключений других минералов. Например, буро-коричневый авантюрин - кварц, содержащий тонкорассеянные чешуйки железной слюдки - гематита Fe3O4.
-Псевдохроматические окраски, связанные с рассеянием света, интерференцией световых волн (побежалость, иризация, опалесценция).
На поверхности некоторых минералов имеется пестроокрашенная или радужная окраска приповерхностного слоя - побежалость. Она образуется чаще в результате окисления минералов. Пестрая побежалость синевато-голубоватых оттенков свойственна минералам, содержащим в составе медь. Красновато-коричневая, минералам, содержащим в своём составе железо (пирит).
Цвет минерала в порошке. Черта. У некоторых минералов цвет их в порошке отличается от цвета в куске. Например, пирит в куске соломенно-желтый, в порошке - зеленовато-черный. Чтобы получить порошок определяемого минерала, достаточно провести им по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки (неглазурованной), на которой минералы, имеющие твердость не более 6 по шкале Мооса, оставляют порошкообразный след в виде черты.
Блеск. Блеск минерала обусловлен отражением от поверхности граней кристалла или излома. Тип и интенсивность блеска зависит, в основном, от характера поверхности и показателя преломления. По блеску минералы делятся на две группы:
|
|
|
1. Минералы с металлическим и металловидным блеском. При этом металлический, напоминает блеск свежего металла, а металловидный - блеск потускневшей поверхности металла. Характерные примеры минералов с металлическим блеском: пирит, галенит. Пример минералов с металловидным блеском: графит, сфалерит. Металлический и металловидный блеск присущ непрозрачным самородным металлам (золото, серебро, медь и др.), многим сернистым соединениям (галенит, халькопирит и др.) и окислам металлов (магнетит, пиролюзит и др.).
2. Минералы с неметаллическим блеском. Неметаллический блеск характерен для свелоокрашенных, зачастую прозрачных минералов. Неметаллический блеск различается:
Алмазный. Самый сильный блеск, характерен для минералов - с высоким показателем преломления. Примеры: алмаз, киноварь.
Стеклянный. Напоминает блеск от поверхности стекла. Неметаллический блеск присущ прозрачным минералам. Характерен для минералов с невысоким показателем преломления. Примеры: кальцит, кварц.
Жирный. Блеск, как от поверхности покрытой пленкой жира. Такой блеск обусловлен взаимным гашением отраженных лучей света от неровной поверхности минерала. Примеры: нефелин, самородная сера.
Перламутровый. Напоминает радужные переливы перламутровой поверхности морской раковины. Характерен для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью. Примеры: слюда, гипс.
-Шелковистый. Присущ минералам с волокнистым строением. Примеры: асбест
-Матовый или тусклый. Наблюдается и минералов с очень тонкошероховатой поверхностью излома. Примеры: кремень, глина.
У некоторых минералов блеск на гранях кристаллов и на изломе различный. Так, например, у кварца на гранях блеск стеклянный, а на изломе — жирный. Тонкие плёнки на несвежей поверхности и налёты посторонних веществ также резко изменяют блеск минерала.
Механические свойства минералов.
Излом определяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины – раковистый излом, может иметь неопределенно- неровный характер – неровный излом. В мелкозернистых агрегатах определить излом отдельных минеральных зерен не удается; в этом случае описывают излом агрегата – зернистый, занозистый, или игольчатый, землистый.
Спайность – способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям – плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. В зависимости от того, насколько легко образуются сколы по плоскостям и насколько они выдержаны, выделяют различные степени спайности: весьма совершенная – минерал легко расщепляется на тонкие пластинки; совершенная – минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности; средняя – при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому; несовершенная спайность – на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям; весьма несовершенная – всегда образуется неровный или раковистый излом. Спайность может быть выражена в одном, двух, трех, реже четырех и шести направлениях.
|
|
|
Твердость – способность противостоять внешнему механическому воздействию – важное свойство минералов. Обычно в минералогии относительная твердость определяется путем царапанья эталонным минералом поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. Принятая в геологии шкала твердости Мооса включает десять эталонных минералов, расположенных в порядке увеличения твердости: тальк – твердость 1, гипс – 2, кальцит – 3, флюорит – 4, апатит – 5, ортоклаз – 6, кварц – 7, топаз – 8, корунд – 9, алмаз – 10. Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов-эталонов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2-2,5 – ноготь; 4 – железный гвоздь; 5,5-6 – стальной нож, игла.
Для каждого минерала характерна более или менее постоянная плотность. По этому признаку минералы делятся на легкие и тяжелые. При макроскопическом изучении минералов важно уметь простым взвешиванием на ладони отнести минерал к группе легких – с плотностью до 2,5 г/см3, средних – до 0,4, тяжелых – 4-6, очень тяжелых минералов – с плотностью свыше 6 г/см3. Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.
Кроме выше перечисленных свойств, некоторые минералы обладают магнитностью, радиоактивностью, ковкостью и упругостью. Поваренная соль (NaCl) обладает соленым вкусом; исландский шпат(CaCO3) имеет двойное лучепреломление.
|
|
|
