Фізичні властивості мінералів
Мінерали класифікуються за хімічним складом і кристалічному будовою. З цього випливає, що правильно визначити мінерал ми можемо, тільки знаючи його точний хімічний склад і параметри кристалічної решітки. Для цього в сучасній геології використовується великий арсенал хімічних і фізичних методів досліджень. Тим часом часто постає завдання визначити, хоча б приблизно, мінерал без застосування лабораторних досліджень, наприклад, в поле. Це можливо, оскільки кожен мінерал має цілий ряд відносно постійних властивостей, за якими його можна діагностувати.
Для визначення мінералу використовують такі його ознаки:
колір в порошку (колір риси),
Розглянемо докладніше кожен з ознак.
1. Блиск у мінералів буває металевий (як у більшості сульфідів і самородні металів), напівметалевий (графіт, гематит) і неметалеві. Неметаллический блиск підрозділяється на:
скляний (флюорит, плагіоклаз; в цілому 70% всіх відомих мінералів),
алмазний (алмаз, берил),
жирний (нефелин, сірка),
перламутровий (опал, тальк),
шовковистий (гіпс, рогова обманка),
матовий _ відсутність блиску (боксит).
Блиск пов'язаний перш за все з його показником заломлення. Металевий блиск характерний для непрозорих мінералів, що мають показник заломлення n> 3,0. Напівметалевий блиск відзначається у непрозорих мінералів з n = 2,6-3,0. Алмазний блиск зустрічається у мінералів з n = 1,9-2,6. У мінералів зі скляним блиском n = 1,3-1,9. Інші різновиди блиску проявляються в силу різної структури поверхні мінералів.
Необхідно відзначити, що один і той же мінерал може мати різний блиск в залежності від форми агрегатів і від того, по якій площині спайності (див. Нижче) він сколотів.
2. Колір мінералів буває власним, тобто визначаються його основними компонентами, і домішковим, тобто визначається мікроскопічними домішками в мінералі. Лише поодинокі мінерали завжди мають постійну (власну) забарвлення: гранати, малахіт, вивианит. Більшість мінералів має примесную забарвлення, яка може варіювати в широких межах. Наприклад, калієвий польовий шпат в залежності від мікродомішок може бути білим, червоним або яскраво-зеленим. В результаті фарбування в більшості випадків має значення для звуження області пошуку (так, олівін не може бути білим, нефелин не може бути чорним і т. П.).
3. Більш постійною ознакою є колір мінералу в порошку. Це дозволяє відокремити власний колір мінералу від домішкового: при власному кольорі порошок має забарвлення, близьку до кольору мінералу, а при примесной забарвленням він зазвичай білий. Практично колір в порошку визначають шляхом проведення риси мінералом по спеціальній керамічній табличці (бісквіту). Таким чином легко розрізняти, наприклад, магнетит (магнітний залізняк), гематит (червоний залізняк) і лимон (бурий залізняк). Ці мінерали, часто мають подібну забарвлення в землистий агрегатах, дають межу різного кольору: магнетит чорну, гематит вишнево-червону, а лимонит буру. Однак деякі мінерали при зміні забарвлення змінюють і колір риси, якщо містять в собі мікроскопічні кристали інших мінералів. Треба відзначити, що на бісквіті залишають рису тільки мінерали, які м'якше бісквіта (твердість <6, см. ниже), в противном случае минерал царапает керамическую табличку.
4. Твердість мінералів прийнято визначати не в абсолютних величинах, а шляхом порівняння з еталонними мінералами, що мають постійну твердість. Для цього застосовується так звана шкала Мооса, в якій твердість зростає від першого мінералу до десятого:
калієвий польовий шпат,
Твердість визначається мінералу визначають шляхом проведення з силою еталонним мінералом по випробуваному. Якщо еталонний мінерал залишає подряпину на випробуваному, то твердість випробуваного мінералу менше, ніж еталонного, якщо не залишає, то твердість випробуваного мінералу дорівнює або вище, ніж еталонного. Наприклад, мінерал, на якому залишає риску апатит, але не залишає риску флюорит, має твердість від 4 до 5. У випадках, коли шкали немає під рукою, можна скористатися наступними предметами для визначення твердості мінералу: грифель олівця (твердість 1), ніготь ( твердість 2-2,5), монета (твердість 3-4), скло (твердість 5), цвях (твердість 6) і напилок (твердість 7).
Хоча шкала Мооса вдає із себе метод якісної оцінки твердості мінералів, вона використовується надзвичайно широко і без змін вже 175 років. Сучасні методи оцінки пластичної і пружної деформації вимагають спеціального обладнання і не завжди застосовні, а шкала легка у використанні і дає досить достовірні результати. Слід враховувати, що інтервали шкали не рівні між собою: вони прогресивно збільшуються від 1 до 10.
Треба враховувати, що твердість мінералу також може залежати від форми і розмірів агрегатів. У землистий дрібнокристалічних агрегатах при дряпанні можна знайти який твердість мінералу, а сила зчеплення кристалів один з одним. У той же час слід пам'ятати, що в великих кристалах твердість змінюється в залежності від кристалографічного напрямку; саме тому Ф. Моос рекомендував використовувати як еталони тонкокрісталліческіх зразки.
5. Щільність мінералів виражається в г / см3. Досить часто використовується інший показник _ питома вага, безрозмірна величина, яка вказує відношення щільності мінералу до щільності води. Чисельно він дорівнює щільності. Найщільніший мінерал _ самородний іридій, має щільність 22,8 г / см3, а найлегший _ нафту, що має щільність 0,8 г / см3. Більшість мінералів має щільність від 2 до 5 г / см3. Оскільки в поле ми не можемо виміряти точно масу і об'єм мінералу, щільність є діагностичною ознакою тільки для дуже щільних мінералів. Так, наприклад, барит (важкий шпат) безпомилково визначається як більш важкий, ніж інші світлі мінерали. Ільменіт і галеніт також можуть визначатися по високої щільності. Опал може бути визначений як більш легкий, ніж більшість мінералів.
6. спайністю називається здатність мінералу розколюватися по рівних площинах. Якщо при розколі виходить ідеальна площину, то розщеплення називається досконалою. Мінерали з досконалою спайність досить важко розколоти в інших напрямках. Якщо площину відносно рівна, а мінерал охоче розколюється як по спайності, так і в інших напрямках, то розщеплення називається ясною. Якщо ж площині взагалі не утворюється, то кажуть, що розщеплення недосконала. Спайність може проявлятися по одній площині, як в біоти і мусковіт. Вони легко відколюються пластинками, але не дають рівних площин при розломі в іншому напрямку. Буває також розщеплення за двома і трьома площинах. У кальциті і доломіті, для яких характерна досконала розщеплення по ромбоедрі (за трьома площинах), добре помітні сходинки, які утворюються на сколе. Спайність мінералу _ це важлива діагностична ознака. Завдяки йому можна, наприклад, відрізнити кварц, що має недосконалу спайність, від плагиоклазов, що мають досконалу спайність по одній площині.
7. злам називається форма поверхні, що утворюється при розколі мінералу не по площині спайності. У більшості мінералів злам раковістий (тобто нагадує раковину). Якщо злам має іншу форму (виділяється заїдливий, землистий, зернистий, рівний злам), він є діагностичною ознакою. Рогова обманка може бути діагностована по заїдливий зламу. У ряді випадків злам важко відокремити від площини ясною спайности.
8. Форма агрегатів може бути різноманітною у кожного мінералу. У деяких випадках ця ознака може бути діагностичним для тих мінералів, які утворюють своєрідні, характерні лише для них агрегати. Наприклад, мінерал серпентин іноді утворює волокна (ця його різновид називається хризотил-азбест). Рогова обманка часто зустрічається у вигляді голчастих агрегатів. Гіпс іноді утворює характерні здвоєні сростки кристалів ( "Ластівчине хвости").
При визначенні мінералів треба фіксувати всі перераховані вище властивості, так як тільки їх комплекс може дати правильний результат. Деяким мінералів притаманні особливі властивості, що полегшують їх визначення.