Физические свойства минералов

К главнейшим физическим свойствам минералов относятся морфологические, оптические, магнитные и другие их особенности, например, форма кристаллов, двойники, цвет, прозрачность, блеск, цвет черты, твердость, спайность, излом, удельный вес, радиоактивность и другие их свойства.

Форма кристаллов. Минералы обладают чрезвычайно разнообразной формой. Ho в условиях природы они чаще всего образуют тела неправильной формы, и поэтому хорошо ограненные кристаллы встречаются сравнительно редко. Более обычным являются различного рода срастания минералов в виде агрегатов самой разнообразной формы и строения.

Среди минералов в виде одиночных кристаллов наиболее часто встречаются равновеликие формы (пирит), шестоватые, игольчатые, столбчатые, волокнистые формы (например, асбест, роговая обманка, гипс и др.), характерны для них также таблитчатые, плоские, листоватые, чешуйчатые и другие формы (слюда, графит, тальк, хлорит и др.).

Также весьма разнообразна внешняя форма агрегатор минералов. Среди них различают друзы — группы кристаллов, наросших на какой-либо поверхности в виде щетки; шаровидные образования (конкреции, оолиты); древовидные (дендриты); перистые или вязаные формы, а также землистые агрегаты в виде рыхлых масс, состоящих из мельчайших кристаллов. В частности, землистые агрегаты весьма характерны для многих осадочных пород: глин, бурых железняков и др.

Окраска минералов. Минералы характеризуются чрезвычайно разнообразной окраской. Для некоторых из них (например, малахита, красного рубина и др.) она является решающим диагностическим признаком. В одних случаях окраска обусловлена самим веществом минерала, в других же — включением твердых или газообразных частиц. Для некоторых минералов характерна ложная окраска, возникающая в результате интерференции световых лучей при отражении их от внутренних плоскостей минерала (лабрадор, опал).

Цвет черты минерала. Характерно, что некоторые мало-прозрачные и непрозрачные минералы в порошке имеют совершенно иную окраску, чем в куске. Поэтому для характеристики цвета в порошке сравнивают окраску его черты, получаемую трением о неглазированную фарфоровую поверхность, с окраской минерала в куске. У некоторых минералов, например, у пирита, цвет черты не совпадает с его окраской в крупных скоплениях. Так, в куске пирит имеет латунно-желтую окраску, а цвет его черты — зеленовато-серый.

Прозрачность минералов. Это — способность пропускать или поглощать световой луч. По этому признаку среди минералов различают прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные минералы. К первым из них относятся кварц, кальцит, галит, ко вторым — изумруд, халцедон, опал и к третьим — пирит, графит, магнетит и другие. Очень важным оптическим свойством минералов является двойное лучепреломление, например у исландского шпата.

Блеск минералов. Это свойство определяется способностью поверхности минерала в различной степени отражать свет. Блеск не зависит от окраски минерала и может быть довольно разнообразным. Различают минералы с металлическим и неметаллическим блеском. Минералы с металлическим блеском обычно непрозрачные, цвет их черты черный или темноокрашенный. Среди минералов с неметаллическим блеском различают разновидности со стеклянным (силикаты), жирным (тальк, сера), перламутровым (кальцит), алмазным (алмаз), шелковистым (асбест) блеском и др. Черта у минералов с неметаллическим блеском светлоокрашенная. Металловидный блеск напоминает блеск потускневших поверхностей металлов, например, графит, лимонит и др.

При микроскопических исследованиях минералов весьма важное значение имеют явления преломления, поляризации и интерференции света. Все эти явления изучают при помощи поляризационного микроскопа в тонких шлифах толщиной около 0,02 мм. Максимальное увеличение объектов в таких микроскопах достигает 1050. Поэтому ими можно исследовать оптические свойства даже мельчайших кристаллов размером до 1 мк.

Твердость минерала. Под твердостью понимают степень сопротивления минерала царапанию острием другого минерала. Это чрезвычайно важное свойство, связанное со строением кристаллической решетки минерала и с характером соединения между ее элементарными частицами. Чем сильнее связь между этими частицами, тем больше твердость минерала. Анизотропные минералы в различных направлениях имеют разную твердость, изотропные — во всех направлениях одинаковую.

На практике твердость минералов определяют по шкале Mooca (в условных единицах), включающей 10 минералов-эталонов (табл. 4).

Истинную твердость минералов рассчитывают по отношению к корунду, твердость которого условно принята равной 1000.

Используя шкалу Мооса, можно царапанием одного минерала о другой определить твердость любого из них. При этом более твердые минералы будут оставлять царапины на поверхности менее твердых.

В случае отсутствия при полевых исследованиях нужного набора эталонных минералов твердость приближенно можно определить царапанием минералов ногтем (твердость 2—2,5), бронзовой монетой (твердость 3,5—4), стеклом (твердость 5), а также стальным ножом (твердость 6). Точно твердость минералов определяют с помощью приборов — склерометров.

Спайность минералов. Спайность — это способность минералов раскалываться по определенным направлениям (плоскостям). Данное свойство связано с внутренним строением минералов и не зависит от их внешней формы. По этому признаку различают минералы с весьма совершенной, совершенной, средней, несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Минералы с весьма совершенной спайностью легко расщепляются ногтем на тончайшие листочки (например слюда, графит, гипс). В случае совершенной спайности минерал под действием легких ударов дает правильные, ограненные формы (кальцит, галит). В отличие от них минералы со средней спайностью при ударе распадаются на осколки, ограниченные приблизительно в одинаковой степени как плоскостями спайности, так и неправильными поверхностями излома (например, авгит, роговая обманка). У минералов с несовершенной и весьма несовершенной спайностью плоскости спайности либо не видны (апатит), либо совершенно отсутствуют, и поэтому образующиеся при раскалывании обломки имеют неправильные формы (корунд, кварн).

Излом минерала. Излом характеризует поверхность разрыва и раскалывания минералов не по плоскостям спайности, а по случайным направлениям. По своей форме изломы бывают раковистыми (горный хрусталь, магнезит), занозистыми (волокнистый гипс, роговая обманка, хлорит), крючковатыми, зернистыми (ангидрит, апатит), землистыми с матовой и шероховатой поверхностью (каолинит, лимонит) и др.

Удельный вес минерала. Удельный вес колеблется в весьма широком диапазоне, изменяясь от 0,9 до 23 г/см5. Однако большинство минералов по своему удельному весу укладывается в пределы от 2 до 10 г/см3. При этом наиболее распространенные минералы имеют удельный вес 2,5—3,5 г/см3.

По этому признаку различают: 1) минералы легкие, с удельным весом до 2,5 г/см3 (гипс, галит, сера и др.); 2) средние, с удельным весом от 2,5 до 4 г/см3 (кварц, полевые шпаты, кальцит и др.); 3) тяжелые, с удельным весом больше 4 г/см3 (рудные минералы и др.).

Характерными для некоторых минералов являются такие физические свойства, как магнитность (магнетит, пирротин), радиоактивность, вкус, запах, растворимость в кислотах, люминесценция и т. д. Например, карбонаты растворяются в HCl с выделением СО2. Поваренная соль (галит) имеет соленый, сильвин — горько-соленый, а квасцы — кислый вкус. При трении желваков фосфоритов возникает запах жженой кости или горелой кожи. При нагревании некоторые минералы (сера, янтарь) легко загораются, испуская характерный запах.