Властивості мінеральної вати та застосування. Лікувальні властивості мінеральної води для дорослих та дітей Марки мінеральної вати та їх характеристики

Мінерали - природні хімічні сполуки або самородні елементи, що зустрічаються в земній корі. З мінералів складаються гірські породи (ґрунти) і грунти, що безпосередньо перебувають у нас під ногами. Поширення мінералів вкрай нерівномірне. Відомо близько 3000 мінералів, широке поширення серед них має всього близько 50. Ці мінерали названі по-родоутворюючими. Якщо розглядати окремі геологічні провінції, наприклад, центральну частинуРосійської рівнини, то по-родоутворюючих мінералів на поверхні землі тут ще менше - близько 20 .

В цілому хімічних сполук значно більше, ніж мінералів, але вони в більшості являють собою речовини, що отримуються штучно. Останнім часом мінералами стали називати додатково ще два класи речовин:

  • те, що раніше було прийнято називати мінеральними речовинами, - неорганічні сполуки, присутні в харчових продуктах, ліках, косметиці;
  • компоненти, що утворюються в процесі виготовлення будівельних матеріалів, - цегли, бетону, кераміки і т.д.

Мінерали бувають переважно твердими, значно рідше рідкими (підземні води) і газоподібними (радон, метан). Серед твердих мінералів переважають кристалічні, аморфні та колоїдні (зустрічаються рідше). за зовнішньому виглядумінерали дуже різноманітні і мають велику кількість особливостей. Те саме поєднання хімічних елементів може кристалізуватися в різні структури і утворювати різні мінерали - це явище називається поліморфізмом. Наприклад, модифікації вуглецю (С) дають графіт та алмаз; сульфід заліза (FS 2) утворює два мінерали - пірит і марказит, карбонат кальцію СаС0 3 - мінерали кальцит і арагоніт.

Мінерали бувають ізотропними та анізотропними: ізотропні однакові за властивостями у всіх напрямках, а анізотропні різні у непаралельних напрямках.

За походженням мінерали прийнято поділяти на ендогенні (глибинні) і екзогенні (що утворилися на поверхні; до них відносяться мінерали, що утворилися на дні моря). Багато мінералів може мати як ендогенне, і екзогенне походження. З фактором походження не слід поєднувати фактор присутності мінералу в породі - багато ендогенних мінералів далі складають осадові (екзогенні) породи або присутні в них (наприклад, кварц, що має магматичне або метаморфічне походження, утворює піски або піщані і пи- ліві фракції і є істотною складовою осадових глинистих порід).

Діагностика мінералів

Мінерали мають різні властивості, одні з яких можуть визначатися візуально, інші - за допомогою спеціальної апаратури. Властивості, що визначаються візуально або за допомогою найпростіших пристроїв (соляної кислоти, лупи, ножа, шкали твердості) називають зовнішніми, а відповідну діагностику — макроскопічною. Зазвичай її цілком достатньо, щоб визначити назви породоутворюючих мінералів і складених ними порід і в попередній, оцінювальній формі судити про властивості геологічного середовища.

До зовнішніх властивостей мінералів, що визначаються макроскопічно, відносяться: форма виділення, забарвлення, колір порошку (риса), блиск, злам, спайність, твердість, питома вага і деякі особливі властивості.

Форма виділення

Найбільш поширені форми - кристалічні, землисті та аморфні маси. Кристали називають ізометричними, якщо вони приблизно однаково розвинені за всіма трьома напрямками. Витягнуті в одному напрямку кристали називають стовпчастими, призматичними, голчастими, а витягнуті у двох напрямках - таблітчастими, пластинчастими, листуватими. Інші форми - це щітки (жеоди), конкреції та секреції, псевдоморфози (скам'янілості), ооліти та ін.

Один мінерал може мати різні форми виділення, зберігаючи при цьому "незмінними інші властивості.

Забарвлення

Забарвлення – колір мінералу. У природі є мінерали, що володіють як будь-яким одним забарвленням, так і різними забарвленнями. Графіт завжди темно-сірий, а польовий шпат може мати колір від білого до чорного – рожевий, червоний, сірий, зелений, коричневий.

Колір порошку (риса)

Як правило, колір мінералу має темніший відтінок, ніж колір мінералу в порошку. Багато кольорових мінералів мають білий порошок. Порошок одержують за допомогою креслення зразком по фарфоровій платівці – звідси назва властивості – риса. При кресленні по фарфору виходить ідеальний порошок, що тонким шаром лежить на білому тлі. Про мінерали з твердістю більше, ніж у порцеляни (> 6,5), кажуть, що вони не дають риси. Деякі мінерали добре діагностуються за допомогою риси (наприклад, чорна рогова обманка має темно-зелену межу, чорний лабрадор (польовий шпат) - білу або світло-сіру, темно-сірий гематит - вишневу).

Форми виділення мінералів (схеми)

а - витягнуті кристали; б - плоскі; в - ізометричні; г - кристалічна маса (порода); д - скам'янілість (псевдоморфоза); е - дендрит; ж - ниркоподібна натічна форма; з - сталактити; і - сталагміти; до - конкреція; л - секреція; м,н - ооліти; про - щітка (друза, жеода); п - троянда (розетка)

Блиск

Блиск - це властивість мінералів, як і всіх предметів, відбивати, заломлювати, поглинати промені світла, а також наше сприйняття відбитого світла. Блиск мінералу слід визначати за тими місцями, де він блищить найяскравіше - по поверхнях свіжого сколу (при необхідності скол треба отримати). У одного мінералу може спостерігатися різний блиск (наприклад, у пластинчастого гіпсу - скляний і перламутровий; у кварцу - жирний на сколах і скляний на вирослих гранях). Назвемо види блиску, розташувавши їх у списку в міру зменшення інтенсивності відбитого світла.

  • металевий. Мінерали схожі на металеві предмети;
  • напівметалевий, алмазний смоляний. Це яскраві види блиску; мінерали, що володіють ними, досить рідкісні в природі, багато хто є цінними корисними копалинами, але навряд чи будуть зустрічатися при роботах у галузі природооблаштування;
  • жирний. Поверхня мінералу справляє враження покритою тонким шаром олії. Найчастіше спостерігається у мінералів, що мають нерівну поверхню, наприклад, у кварцу та опала;
  • перламутровий. Спостерігається на рівних гладких поверхнях, дає легкий кольоровий відлив (приклади: тальк, у меншому ступені гіпс, слюди);
  • скляний. Спостерігається на рівних гранях багатьох мінералів. Блищить одночасно вся поверхня (приклади: кальцит, ангідрит, польові шпати);
  • шовковистий. Спостерігається у мінералів з голчастим зломом, коли поверхня сколу нагадує довгі нитки блискучої капронової тканини (приклади: азбест, рогова обманка, волокнистий гіпс);
  • . матовий (слабкий, тьмяний). Поверхня навіть на свіжому сколі блищить слабо (приклади: кремінь, халцедон, фосфорит у конкреціях);
  • мінерали без блиску (приклади: фосфорит у землістих масах, монтморилоніт, каолініт).

Злам

Злам - форма поверхні мінералу, що виходить при розламуванні зразка. Злам одного й того ж зразка можна охарактеризувати кількома словами, які без суперечності доповнюватимуть один одного. Наприклад, злам лимонита землістий і нерівний одночасно, злам цукроподібного гіпсу зернистий і нерівний у всього зразка і ступінчастий, якщо придивитися до кристалів. Деякі види зламу, що піддаються схематичному зображенню, представлені нижче.

Деякі види зламу (схеми)


а - ступінчастий у кристалі; б - ступінчастий у кристалічній масі; в - голчастий у кристалічній масі; г - крупнозернистий; д - раковитий

Види зламу:

  • східчастий. Легко визначається у одиночних кристалів, що мають площини зламу, наприклад, у кальциту та слюд. Складніше буває побачити ступінчастий злам у кристалів усередині кристалічних мас. У таких випадках слід знайти кристали і звернути увагу на невеликі площини у них, у той час як весь зразок справлятиме враження нерівного або зернистого, як, наприклад, у лабрадора або доломіту;
  • голчастий (занозистий, волокнистий). Схожий на злам деревини або якогось волокнистого матеріалу; спостерігається у рогової обманки, азбесту;
  • зернистий (цукровоподібний). Спостерігається у мінералів з крейдяною формою виділення; кристали ще видно, які злам видно вже погано (приклади: ангідрит, дрібнокристалічний апатит);
  • землістий. Спостерігається у мінералів з негладкою поверхнею, у яких кристали не видно через малі розміри. Зразки схожі на суху землю, не мають блиску, часто бруднять руки (приклади: лимоніт, фосфорит, глинисті мінерали);
  • раковистий. Найчастіше спостерігається у аморфних мінералів. Поверхні зламу блискучі, опуклі або увігнуті, гладкі,
    з гострими краями, що використовувалося древніми людьми при виготовленні інструменту та зброї (приклади: кремінь, халцедон, обсидіан, кварц);
  • нерівний. Мінерал при розколюванні утворює неправильні, незакономірні поверхні (приклади: дрібнокристалічний кварц, фосфорит).

Спайність

Спайність - це здатність кристалічних мінералів розколюватися за особливими напрямками кристалічної решітки. У предметів, що оточують нас у повсякденному житті, ця властивість не спостерігається. За рахунок спайності при розколюванні мінералів можуть утворюватися площини, голки або волокна. Спайність має більшість кристалічних мінералів і не можуть мати аморфні мінерали. Поверхні спайності не слід плутати з гранями, що утворилися при зростанні кристала. Спайність добре видно у великих кристалах (приклад: слюда чи польовий шпат). У розбитих зразках великокристалічних мас спайність визначається вже тому, що видно самі кристали - кожен дав свою площину, відмінну від сусідньої.

Схема спайності


а - великий кристал розколеться тільки по тріщинах, паралельним граням; б - у кристалічній масі добре видно сколи, що проходять по площинах спайності

Спайність буває різною. Вона може проявлятися дуже добре, як у слюди, і бути відсутнім, як у кристалів кварцу. За рівнем досконалості виділяється п'ять видів спайності: дуже досконала, досконала, середня, недосконала, дуже недосконала (спайності практично немає). Якщо спайності немає, часто буває неможливо зрозуміти, де закінчився один кристал і почався наступний. Спайність зовсім не видно у мінералів, представлених землистими масами. І тут вона визначається під мікроскопом, а дані публікуються. Внаслідок анізотропії кристалів навіть усередині одного мінералу спайність може проявлятися по-різному, наприклад, польовий шпат має вчинену спайність за двома напрямками і середню - по третьому. Слюди мають дуже досконалу спайність в одному напрямку і не мають її за двома іншими.

Кристал слюди

Спайність в одному напрямку, за двома іншими напрямками спайності немає, слюда розривається на кшталт аркуша паперу. Грані, що виросли, не враховуються.

Як можна зрозуміти зі сказаного, спайність досить тісно пов'язана зі зламом. Вона є у мінералів зі східчастим, голчастим і крупнозернистим зламом і відсутня у мінералів з раковим зламом. Про спайність мінералів із дрібнозернистим, землистим, нерівним зламом слід читати у довідниках.

Щільність (питома вага)

Визначається вона на око. Більшість мінералів має щільність 2,5-3,5 г/см 3 . Щільність допомагає дізнатися легкі породи - трепел, опоку, діатоміт, висохлу глину, так як у них щільність менше 2,0 г/см3, у важких мінералів щільність більше 4 г/см3.

Твердість

Твердість - опір поверхні матеріалу дряпання, різання, вдавлювання, стирання. Це дуже зручна властивість для найпростішої діагностики мінералів. Мінерали мають постійну твердість. Зразок завжди можна спробувати подряпати нігтем,

ножем, шматочком скла. Можна також гострим кутом зразка подряпати інші матеріали.

У геологічній практиці при найпростішій діагностиці прийнято порівнювати зразок з мінералами-еталонами шляхом дряпання їх один про одного. Як зразок використовується шкала німецького геолога Фрідріха Мооса. Шкала в умовних одиницях має розмах від 1 до 10.

Твердість мінералів

Шкала Моосу

твердості

Замінники шкали Моосу

Твердість

Мінерал

Матеріали

Твердість

заміни-

теля

Відноси-

тільна

кг/см 2

Тальк

М'яка

М'який олівець

Гіпс

Ніготь

2,0-2,5

Кальцит

Бронзова мо-нетка

2,5-4,0

Флюорит

Залізний цвях

4,0-4,5

Апатит

Скло

Польовий шпат

(мікроклін,

ортоклаз,

альбіт,

анортит)

Тверда

Звичайна сталь, лезо бритви

5,0-6,0

1120

Кварц

Інструментальна сталь

7,0-7,5

1427

Топаз

Дуже

тверда

2060

Корунд

10 060

Алмаз

За допомогою шкали Моосу вдається виміряти твердість мінералів з точністю до 0,5 або 1. Отриманий результат оголошується, наприклад, так: доломіт має твердість 3,5.

Особливі властивості.Сюди відносяться незвичайні властивості, що є лише в окремих мінералів.

  1. Реакція із кислотами. До неї вступають кальцит, доломіт та інші карбонати: СаС0 3 (кальцит) + 2НС1 (соляна кислота) -> СаС1 2 + Н 2 0 + С0 2 .
  2. Запах при терті. Його може мати фосфорит.
  3. Солоний смак має галіт (NaCl), гіркий смак – сильвін (КС1).
  4. Сприйняття на дотик. Жирними, слизькими можуть бути тальк та каолініт.
  5. Іризація – поява гарного синього відблиску на скелях спайності лабрадора.
  6. Магнітність. Перевіряється за реакцією стрілки компаса. Нею мають деякі мінерали, що містять залізо, кобальт, нікель.
  7. Подвійне променезаломлення. Деякі прозорі мінерали роздвоюють зображення. Добре видно, якщо покласти такий зразок на текст і дивитися крізь нього.

Мінералам притаманний комплекс фізичних властивостей, якими їх розрізняють і визначають. Розглянемо найважливіші з цих властивостей.

Оптичні властивості. Забарвлення або колір мінералу є важливою діагностичною характеристикою. Деякі мінерали мають певний колір, яким його можна практично безпомилково визначити. Забарвлення інших мінералів може широко варіювати не більше одного мінерального індивіда. Колір мінералів залежить від їхнього хімічного складу, внутрішньої структури, механічних домішок і, головним чином, від хімічних домішок елементів-хромофорів: Cr, V, Ti, Mn, Fe, Al, Ni, Co, Cu, U, Mo та ін.

По фарбуванню всі мінерали загалом поділяються на темнозабарвлені та світлозабарвлені. Характеризуючи колір мінералу в діагностичних цілях, слід прагнути найбільш точного його опису. При описі кольору використовують складні визначення, наприклад, блакитно-зелений, молочно-білий і т.д., основний колір таких прикметників стоїть на другому місці.

Колір мінералу у порошку, або колір риси є також важливою характеристикою, що грає іноді вирішальну роль у визначенні мінералу. Колір мінералу порошку може значно відрізнятися від кольору мінерального агрегату в шматку. Для визначення кольору мінералу порошку мінералом проводять по шорсткої поверхні порцелянової пластинки, очищеної від емалі. Така платівка називається бісквітом (від фр. Biscuite – непокритий глазур'ю порцеляна). Саме на ній залишається риса, що дозволяє оцінити колір мінералу в порошку. Однак якщо твердість мінералу перевищує твердість бісквіту, отримати межу подібним шляхом неможливо.

Прозорість- Здатність мінералів пропускати світло без зміни напряму його поширення. Прозорість залежить від кристалічної структури мінералу, інтенсивності його фарбування, наявності тонкодисперсних включень та інших особливостей його будови, складу та умов утворення.

Прозорі- Пропускають світло по всьому об'єму. Через такі мінерали можна бачити як через шибку.

Напівпрозорі– них видно лише обриси предметів. Світло проходить крізь мінерал, як крізь матове скло.

Просвічують- Пропускають світло по тонкому краю або в тонких пластинках.

Непрозорі– не пропускають світла навіть у тонких платівках.

За інших рівних умов більш дрібнозернисті агрегати здаються менш прозорими.

Блиск– здатність мінералу відбивати світло. Відображення світла поверхні мінералу сприймається як блиск різної інтенсивності. Ця властивість також залежить від структури мінералу, його відбивної здатності і характеру поверхні, що відбиває. Розрізняють такі види блиску.

Металевий– сильний блиск, властивий самородним металам та багатьом рудним мінералам.

Металоподібнийабо напівметалевий- Нагадує блиск потьмянілої поверхні металу.

Алмазнийблиск (найяскравіший) характерний для алмазу, деяких різновидів сфалериту та сірки.

Скляний- Поширений досить широко і нагадує блиск скла.

жирний- Блиск, при якому поверхня мінералу ніби покрита плівкою жиру або змащена маслом. Жирний блиск виникає за рахунок нерівностей поверхні зламу чи грані мінералу, а також за рахунок гігроскопічності – поглинання води з утворенням водяної плівки на поверхні.

Восковий- Загалом схожий на жирний, тільки слабший, тьмяний, характерний для прихованокристалічних мінеральних агрегатів.

Перламутровий- Нагадує райдужний блиск поверхні перламутрової раковини.

Шовковистий- спостерігається у агрегатів, що мають волокнисту або голчасту будову. Він нагадує блиск шовкової тканини.

Матовийблиск характерний для дрібнозернистих агрегатів із нерівною землістою поверхнею. Матовий блиск практично означає відсутність блиску.

Іноді блиск на гранях кристала, на його сколі і поверхні спайності може відрізнятися, наприклад, у кварцу блиск на гранях може бути скляним, тоді як на сколі він практично завжди жирний. Як правило, блиск на поверхнях спайності яскравіший і інтенсивніший, ніж на гранях кристала.

Механічні властивості. Спайність - Здатність мінералу розколюватися за певними напрямами з утворенням щодо гладких поверхонь (поверхень спайності).

Деякі мінерали при дії на них руйнуються за закономірними паралельними площинами, напрямок і кількість яких зумовлено особливостями кристалічної структури мінералу. Руйнування відбувається переважно за тими напрямами, за якими в кристалічній решітці існують найслабші зв'язки. Характер спайності встановлюється шляхом вивчення окремих мінеральних зерен. Аморфні мінерали спайності не мають.

За легкістю розколювання та характером утворених поверхонь виділяють кілька видів спайності.

Дуже досконала спайність- Мінерал без особливих зусиль розколюється або розщеплюється руками на тонкі пластини. Площини спайності гладкі, рівні, часто дзеркально-рівні. Досить досконала спайність зазвичай проявляється тільки в одному напрямку.

Досконала спайність- Мінерал легко розколюється слабким ударом молотка з утворенням рівних блискучих площин. Кількість напрямів спайності у різних мінералів неоднакова (рис. 8).

Середня спайність– мінерал розколюється при ударі на уламки, обмежені приблизно однаково як щодо рівними площинами спайності, так і неправильними площинами зламу.

Недосконала спайність- Розколювання мінералу призводить до утворення уламків, більша частина яких обмежена нерівними поверхнями зламу. Розпізнавання такої спайності утруднене.

Дуже недосконала спайність, або відсутність спайності, - мінерал розколюється за випадковими напрямками і завжди дає нерівну поверхню зламу.

Кількість напрямів спайності, кут між ними, ступінь її досконалості є одними з головних діагностичних ознак щодо мінералів.


Рис. 8. Досконала спайність:

а – виколки зі спайності – кубик галіту, ромбоедри кальциту; б – помітні тріщини, розвинені вздовж напрямків спайності; в – різна орієнтування та кількість площин спайності: 1 – спайність в одному напрямку, слюда; 2 – спайність у двох взаємно перпендикулярних напрямках, ортоклаз; 3 – спайність у двох неперпендикулярних напрямках, амфібол; 4 – спайність у трьох взаємно перпендикулярних напрямках, галіт; 5 - спайність у трьох неперпендикулярних напрямках, кальцит; 6 – спайність у чотирьох напрямках, паралельних граням октаедра, алмаз; 7 – спайність у шести напрямках, сфалерит

Злам- Вид поверхні, що утворюється при розколюванні мінералу. Ця характеристика особливо важлива щодо мінералів, які мають недосконалою і дуже недосконалою спайностью. Для таких мінералів вид поверхні зламу може бути важливою діагностичною ознакою. Розрізняють кілька характерних видів зламу.

У деяких мінералів на зламі може виникати характерна увігнута або опукла концентрично-ребриста поверхня, що нагадує формою раковину. Такий злам називається раковитим. Найчастіше мінерал розколюється по нерівній поверхні, яка не має жодних характерних рис. Такий злам називається нерівним, Вони мають багато мінералів позбавлені спайності. Самородні метали, мідь, залізо та інші мінерали виявляють гачкуватийзлам; самородне срібло має рубанийзлам. Мінерали, що мають досконалу спайність в 1-2 напрямках, дають рівнийзлам. Крім того, злам може бути східчастим, занозистим, зернистим.

Твердість– здатність мінералу чинити опір зовнішньому механічному впливу – дряпанню, різанню, вдавлюванню. Ця ознака, як і більшість інших, залежить від внутрішньої будови мінералу та відображає міцність зв'язків між вузлами грат у кристалах. У польових умовах відносна твердість мінералів визначається дряпанням одного мінералу іншим.

Для оцінки відносної твердості мінералу використовується емпірична шкала, запропонована на початку минулого століття австрійським мінерологом Ф.Моосом (1772-1839) і відома в мінералогії як шкала твердості Моосу (табл. 1). У шкалі як еталони використовуються десять мінералів з відомою і постійною твердістю. Ці мінерали розташовуються у порядку зростання твердості. Перший мінерал – тальк – відповідає найнижчій твердості, прийнятій за 1, останній мінерал – алмаз – відповідає найвищій твердості 10. Кожен попередній мінерал шкали дряпається наступним мінералом.

Таблиця 1 - Шкала твердості мінералів

Шкала Мооса є шкалою відносною, зростання твердості в її межах походить від еталона до еталону дуже нерівномірно, наприклад, виміряна абсолютна твердість алмазу більша за твердість тальку не в 10 разів, а приблизно в 4200 разів. Абсолютне значення твердості зростає із зменшенням радіусів та збільшенням заряду іонів, що складають кристал. Для визначення відносної твердості мінералу з його свіжої (невивітрілої) поверхні з натиском проводять гострим кутом мінералу-еталону. Якщо стандарт залишає подряпину, отже, жорсткість досліджуваного мінералу менше жорсткості стандарту, а то й залишає – твердість мінералу більше. Залежно від цього вибирають наступний еталон вище або нижче за шкалою до тих пір, поки твердість мінералу, що визначається, і твердість мінералу-еталона збігатимуться або виявляться близькими, тобто. обидва мінерали не дряпаються один одним або залишають слабкий слід. Якщо досліджуваний мінерал по твердості опинився між двома еталонами, його твердість визначається проміжна, наприклад 3,5.

Для орієнтовної оцінки відносної твердості мінералів у польових умовах можна використовувати грифель простого олівця (твердість 1), ніготь (2-2,5), мідний дріт або монету (3-3,5), сталеву голку, шпильку, цвях або ніж (5) -5,5), скло (5,5-6), напилок (7).

густинамінералів змінюється від 0,8-0,9 (у природних кристалічних вуглеводнів) до 22,7 г/см 3 (у осмистого іридію). Точне визначення проводиться в лабораторних умов. За густиною всі мінерали можуть бути розбиті на три категорії: легкі – щільність до 2,5 г/см 3 (гіпс, галіт), середні – щільність до 4 г/см 3 (кальцит, кварц, польові шпати, слюди) та важкі – густина більше 4 г/см 3 (галеніт, магнетит). Щільність більшості мінералів від 2 до 5 г/см3.

До механічних властивостей, які можуть бути використані як діагностичні ознаки мінералів, відносяться також крихкість та ковкість.

Крихкість- Властивість речовини кришитися під тиском або при ударі.

Ковкість- Властивість речовини під тиском розплющуватися в тонку пластинку, бути пластичним.

Особливі властивості.Для деяких мінералів характерні особливі властивості, які їм властиві. смак(галити, сильвін) запах(сірка), горіння(сірка, бурштин), магнітність(магнетит), реакція із соляною кислотою(мінерали класу карбонатів), електропровідність (графіт) та деякі інші.

Магнітні властивості мінераліввизначаються їх магнітною структурою, тобто. по-перше, магнітними властивостями атомів, що входять в мінерал, і, по-друге, розташуванням та взаємодією цих атомів. Магнетит і пірротин – два найважливіші магнітні мінерали, що діють на магнітну стрілку.

Електропровідність.Здебільшого мінерали є поганими провідниками електрики, виняток становлять сульфіди, деякі оксиди (магнетит) і графіт, питомий опір яких менше 10 Ом м. Однак, загальна електропровідність мінеральних агрегатів залежить не тільки від властивостей самого мінералу, а й від структури, і, головне, від ступеня пористості та обводненості агрегату. Більшість мінералів проводять електрику за рахунок пір заповнених природними мінералізованими водами – розчинами електролітів.

Усі мінерали як фізичні тіла мають різноманітними властивостями: виглядом кристалів, твердістю, щільністю, спайністю, зламом, кольором, кольором риси та ін. Залежно від хімічного складу та кристалічної структури ці властивості у різних мінералів виявляються по-різному, і кожен; мінерал характеризується будь-якими особливими ознаками, якими його можна від інших. Фізичні властивості мінералів використовуються визначення мінералів і дають можливість, своєю чергою, будувати висновки про властивості гірських порід.

1. Форма кристалів.

У природі більшість мінералів поширена як зерен неправильної форми. Набагато рідше зустрічаються мінерали, що мають більш менш виражену форму багатогранників. Але й ті й інші мають внутрішню кристалічну будову.

Одним з основних характерних властивостей більшості кристалічних мінералів є їхня властивість самообмеження, тобто - здатність набувати багатогранної форми. Кожному мінералу властива своя кристалічна форма, яка залежить від хімічного складу, будови речовини та умов її утворення.

Кристаламиназиваються природні чи штучно створені тіла, які мають форму багатогранників. Просторове розташування складових частинок характеризує структуру кристала.

Площини, що обмежують кристали, називаються гранями, лінії перетину граней – ребрам, точки перетину ребер – вершинами (рис. 1). Встановлено, що кути між відповідними гранями кристалів того самого мінералу однакові і постійні. Цей закон сталості гранних кутів дає можливість по цих кутах точно визначати мінерали. При сталості гранних кутів величина і форма граней мінералу може змінюватися, у зв'язку з чим змінюватиметься загальний вигляд кристалів, але структура кристалів у своїй залишається незмінною. Закон сталості гранних кутів випливає речей, що з зростанні кристалів грані його переміщаються паралельно самим собі.

Рис. 1.

Кристали, як правило, мають симетричну будову, що виражається у повторенні елементів його обмеження: граней, ребер та вершин.

Штрихуватість.Нерідко грані кристалів бувають покриті штрихами. Для ряду мінералів ця властивість є дуже постійною і є однією з діагностичних ознак. Так, наприклад, поперечне, паралельне штрихування на призматичних гранях кварцу; пайова штрихування на гранях турмаліну, взаємно перпендикулярне штрихування на гранях піриту (рис. 4).

Рис.4.

2. Твердість. Під твердістю мають на увазі ступінь опору механічному впливу іншого, міцнішого тіла або особливість мінералу чинити опір дряпанню інших мінералів. Твердість обумовлена ​​силою зчеплення частинок.

У мінералогічній практиці застосовується найпростіший спосіб визначення твердості дряпанням одного мінералу іншим, тобто. встановлюється відносна жорсткість. Для оцінки цієї твердості застосовується шкала Моосу, що з десяти еталонних мінералів, у тому числі кожен наступний своїм гострим кінцем дряпає всі попередні.

За зразки прийняті наступні мінерали в порядку твердості від.1 до 10:

  • 1 - тальк,
  • 2 - гіпс,
  • 3 - кальцит,
  • 4 - флюорит,
  • 5 - апатит,
  • 6 - ортоклаз,
  • 7 - кварц,
  • 8 - топаз,
  • 9 - корунд,
  • 10 – алмаз.

Мінерали з твердістю 1 та 2 – м'які, дряпаються нігтем; з твердістю 3 – 5 – середні, не залишають подряпини на склі; з твердістю 6 і 7 - тверді, не залишають подряпини на кварці та з твердістю 8 - 10 дуже тверді, дряпають кварц. У практиці польових робіт за відсутності шкали Мооса - нерідко вдаються до визначення твердості з допомогою поширених предметів. Так твердість олівця – 1, нігтя – : 2 – 2,5; бронзові монети - 3 - 3,5; залізного цвяха – 4, скла – 5; сталевого ножа – 6; напилка - 7. Головна маса природних мінералів має твердість від 2 до 6. Ця властивість є однією з найважливіших ознак, що характеризують різні мінерали.

При визначенні твердості по свіжій поверхні мінералу дряпають стандартним мінералом і встановлюють, який мінерал залишає подряпину. Якщо мінерал, що визначається, дряпається кварцем, а сам дряпає ортоклаз, то це означає, що його твердість укладена між 6 і 7.

3. Щільність Велике значення щодо мінералів має щільність.

Щільність – це відношення маси мінералу до його обсягу.

Щільність коливається у межах від 0,8 (жид. бітуми) до 23 (мінерали групи осмистого іридію). Головна маса природних органічних сполук, оксидів, солей легких металів (верхня частина таблиці Менделєєва) має щільність від 1 до 3,5 (галіт - 2,1, гіпс - 2,3, кварц - 2,65, алмаз - 3,5) ; лише деякі мають велику густину: (барит - 4,3 - 4,7, корунд - 4). Сполуки важких металів (нижня частина таблиці Менделєєва) характеризується середньою щільністю від 3,6 до 9 (сидерит - 3,7 - 3,9, галені - : ,7,3, кіновар - 8,0). Найбільші щільності характерні для самородних металів, понад 9 (мідь – 9,0, срібло – 10 – 11, ртуть – 13,6, золото – 15 – 19, платина – 14 – 20).

Визначення густини проводиться на спеціальних приладах; на практиці для приблизного визначення щільності користуються зважуванням на руці, встановлюючи належність мінералу до легких (до 2,5), середніх (до 4) або важких (більше 4), причому необхідно розрізняти важкі та легкі мінерали серед металів та неметалів.

4. Спайність.Спайністю називається здатність кристалів і кристалічних зерен розколюватися або розщеплюватися за певними кристалографічними напрямками, утворюючи рівні поверхні, які називаються площинами спайності.

Ця властивість кристалічних мінералів пов'язана виключно з їхньою внутрішньою будовою і не залежить від зовнішньої форми кристалів. Тому даний ознака одна із важливих щодо мінералів.

За рівнем досконалості розрізняють такі види спайності:

а) Спайність дуже досконала.

Мінерал легко розщеплюється на тонкі листочки, отримати інші поверхні інакше як по спайності дуже важко. Таку спайність мають слюди, тальк, гіпс, хлорит.

б) Спайність досконала.

Мінерали, що володіють цією спайністю, при ударі розколюються по певних напрямках і дають рівні блискучі поверхні спайності, причому завжди виходять виколки по спайності, що зовні дуже нагадують справжні кристали. При розбиванні галіту виходять дрібні правильні кубики, кальциту – правильні ромбоедри. Отримати злам за іншими напрямками дуже важко.

в) Середня спайність.

Таку спайність мають мінерали, у яких при розколюванні спостерігаються як площині спайності, так і нерівні злами за випадковими напрямками, наприклад польові шпати, рогова обманка та ін.

г) Спайність недосконала.

Вона виявляється важко, її доводиться шукати на уламках мінералу, причому більшість уламків обмежена нерівними поверхнями зламу. Така спайність спостерігається у апатиту, олівіну, самородної сірки.

буд) Спайність дуже недосконала, тобто. практично відсутня або виявляється у виняткових випадках, наприклад, у кварцу, корунду та ін.

Спайність у мінералів може спостерігатися по одному напрямку (слюда), двом (польові шпати), трьом (кальцит, кам'яна сіль).

5. Злам. Мінерали, які відсутні спайність, при розколюванні характеризуються утворенням нерівних поверхонь, званих зламом.

Розрізняють такі види зламу:

  • 1) раковистий, схожий на внутрішню поверхню раковини, наприклад, у кварцу, халцедону, опала;
  • 2) занозистий, коли на поверхні зламу помітні дрібні, орієнтовані в одному напрямку скалки, як наприклад, азбесту, селеніту (волокнистий гіпс), рогової обманки;

зернистий, що зустрічається у мінералів, що мають зернисту дрібнокристалічний будову, наприклад гіпс, ангідрит;

Землястий, поверхня зламу матова, шорстка і як би покрита пилом, наприклад у каолініту, лимоніту.

6. Колір.При першому знайомстві з мінералами мимоволі в очі впадає їхнє забарвлення, яке буває найрізноманітнішим: білим, рожевим, червоним, синім, фіолетовим, зеленим, чорним, всіляких відтінків. Мінерали можуть бути безбарвними. Для деяких мінералів колір є постійним і характерною ознакою, наприклад, малахіт завжди зелений, галечить свинцево-сірий, пиріт латунно-жовтий. Недарма ряд назв дано мінералам саме за цією ознакою, хлорит ("хлорос" по-грецьки "зелений"), рубін ("рубер" з латинського "червоний"), альбіт ("альбус" з латинського "білий"), меланіт (" мелас" за грецькою "чорний"). І навпаки, деякі назви мінералів увійшли до нашого лексикону як стандартні кольори фарб, вказуючи, що ці кольори постійні для даних мінералів, наприклад кіновар, малахітова зелень.

Однак для багатьох мінералів колір не можна вважати основною ознакою. Один і той же мінерал буває пофарбований у різні кольори залежно від дуже різноманітних причин, наприклад, кварц, флюорит, гіпс та ін.

наявністю у складі, самого мінералу барвника - хромофора. До них слід віднести хром, ванадій, марганець, залізо, кобальт, нікель та ін. Так, окис хрому Сr 2 Про 3 , що міститься в мінералах навіть у дуже незначній кількості, забарвлює їх в інтенсивний червоний колір - рубін, або в зелений - смарагд (зелений берил);

забарвлення деяких мінералів буває пов'язана із зміною однорідності будови кристалічної решітки, наприклад кольорова кам'яна сіль при опроміненні катодними променями стає синьою, під впливом променів радію рожевий кварц стає бурим, димчастий - чорним, при нагріванні димчастий кварц, сапфір стають безбарвними,

для мінералів, що мають різне забарвлення, остання нерідко буває пов'язана з тонкорозсіяними механічними домішками. Ці барвники можуть бути неорганічними, так і органічними сполуками.

Крім основного забарвлення мінералу, іноді тонкий поверхневий шар має додаткове забарвлення це явище називається втечею і пояснюється явищами інтерференції світла в тонких плівках, що утворюються на поверхні мінералу в результаті різних реакцій. Побіглося буває райдужною, з кількох кольорів – халькопірит. З цим же явищем пов'язана гра кольорів прозорих мінералів іризація (відображення падаючого світла від внутрішніх поверхонь, тріщин спайності - сині переливи Лабрадора) .

При визначенні кольору мінералу необхідно звертати увагу на те, чи він є прозорим (що просвічує в краях) або непрозорим. До прозорих мінералів можна віднести гіпс, кварц, кальцит, флюорит та ін., до непрозорих - пірит, гематит, лимоніт та ін. Багато мінералів у тонких шліфах є прозорими, а у великих уламках і кристалах здаються непрозорими.

Рис. 5.

Деякі прозорі мінерали мають властивість подвійного променезаломлення (рис. 5). Це властивість мінералів утворювати на просвіт подвійне зображення предметів. Воно особливо добре виражене у різниць кальциту, званих, ісландським шпатом.

7. Колір риси. Під цим терміном мається на увазі колір тонкого порошку мінералу, що залишається на поверхні порцелянової пластини при подряпині останньої мінералом.

Ця ознака в порівнянні з забарвленням мінералів є постійнішою і надійнішою при діагностиці. Колір риси часом збігається з забарвленням самого мінералу. У кіноварі забарвлення та колір риси червоні, у лазуриту – сині, у магнетиту – чорні. В інших мінералів колір риси різко відрізняється від кольору мінералу, і в такому разі має важливе значення для визначення. Наприклад, у гематиту – колір мінералу сталево-сірий, чорний, а риса вишнево-червона, у піриту – колір мінералу латунно-жовтий, а риса чорна із зеленуватим відтінком.

Більшість прозорих і напівпрозорих мінералів мають безбарвну або слабо забарвлену рису, тому найбільше діагностичне значення колір риси має для непрозорих і різко забарвлених природних сполук. Мінерали, що мають твердість більше 6, риси не дають.

8. Блиск.Більшість мінералів у відбитому світлі має блиск. Блиск обумовлений, по-перше, показником заломлення у прозорих мінералів та коефіцієнтом поглинання у непрозорих.

Речовини, що мають великі коефіцієнти поглинання, характеризуються металевим блиском, цей сильний блиск властивий металам. Вони зазвичай непрозорі, риса їхня чорна або дуже темна, наприклад пірит, галеніт, магнетит. Мінерали з меншим коефіцієнтом поглинання і світлішою рисою мають напівметалічний або металоподібний блиск, наприклад гематит, графіт.

У прозорих мінералів інтенсивністю блиску розрізняють:

  • - Алмазний блиск (характерний для мінералів із показником заломлення 1,9 – 2,6). Він властивий таким мінералам, як алмаз, сфалерит (цинкова обманка)
  • - Скляний блиск властивий багатьом мінералам з показниками заломлення 1,3 - 1,9, наприклад кварц, флюорит, карбонати, сульфати, корунд, гранат.

Всі розглянуті види блиску характерні для гладких поверхонь (площин спайності, граней кристалів). Для нерівних шорстких поверхонь, з яких відбите світло частково розсіюється, розрізняють жирний блиск (сірка, нефелін, розмитий шматок кам'яної солі), деякі мінерали виявляють перламутровий блиск, викликаний явищами інтерференції світла від тонких пластинок або тріщин спайності (слюди). При паралельно-волокнистому будові мінералу можна побачити шовковистий блиск (азбест, селеніт).

9. Інші властивості.Існує дуже небагато мінералів, що мають магнітні властивості, тобто вони діють на магнітну стрілку або самі притягуються до магніту. Такими властивостями має магнетит, нікелісте залізо, деякі різниці фероплатини. Так як магнітних мінералів небагато, магнітність є для них важливою ознакою, що дозволяє відразу встановити даний мінерал.

Для деяких мінералів характерна реакція зі слабкою соляною кислотою НСl, при якій відбувається виділення вуглекислого газу, що супроводжується шипінням. Ця реакція характерна для карбонатів, причому в шматку із соляною кислотою активно реагує кальцит, у порошку – доломіт, при нагріванні – сидерит та магнезит. До інших властивостей слід також віднести смак (галіт), ковкість (галеніт), гігроскопічність (каолініт), пружність (слюди), горючість (сірка) та ін.

ендогенні процеси кристали мінеральні агрегати хімічний склад

Мінерали – це хімічні сполуки (виняток становлять самородні елементи). Однак навіть безбарвні, оптично прозорі зразки цих мінералів майже завжди містять невелику кількість домішок.

Природні розчини або розплави, з яких кристалізуються мінерали, складаються з багатьох елементів. У процесі утворення сполук нечисленні атоми менш поширених елементів можуть замінювати атоми основних елементів. Таке заміщення настільки звичайне, що хімічний склад багатьох мінералів лише дуже рідко наближається до складу чистої сполуки.

Наприклад, склад поширеного породоутворюючого мінералу олівіну змінюється в межах складів двох т.зв. кінцевих членів ряду: від форстериту, силікату магнію Mg2SiO4, до фаяліту, силікату заліза Fe2SiO4. Відносини Mg:Si:O у першому мінералі та Fe:Si:O - у другому складають 2:1:4.

У оливинах проміжного складу значення відносин самі, тобто. (Mg + Fe):Si:O дорівнює 2:1:4, а формула записується у вигляді (Mg,Fe)2SiO4. Якщо відносні кількості магнію і заліза відомі, це можна відобразити у формулі (Mg0,80Fe0,20)2SiO4, з якої видно, що 80% атомів металу представлені магнієм, а 20% — залізом.

структура.Всі мінерали, за винятком води (яку - на відміну від льоду - зазвичай не відносять до мінералів) і ртуті, при нормальних температурах представлені твердими тілами. Однак, якщо воду і ртуть сильно охолодити, вони тверднуть: вода при 0° С, а ртуть при -39° С. При цих температурах молекули води та атоми ртуті утворюють характерну правильну тривимірну кристалічну структуру (терміни «кристалічний» і «твердий» »в даному випадку майже рівноцінні).

Таким чином, мінерали є кристалічними речовинами, властивості яких визначаються геометричним розташуванням складових їх атомів і типом хімічного зв'язку між ними. Елементарний осередок (найменший підрозділ кристала) побудований з регулярно розташованих атомів, які утримуються разом завдяки електронним зв'язкам.

Ці дрібні осередки, що нескінченно повторюються в тривимірному просторі, утворюють кристал. Розміри елементарних осередків у різних мінералах різні і залежать від розмірів, числа та взаємного розташування атомів у межах комірки. Параметри осередку виражаються в ангстремах чи нанометрах (1 = 10 -8 см = 0,1 нм).

Складені разом елементарні осередки кристала щільно, без проміжків заповнюють об'єм і утворюють кристалічну решітку. Кристали поділяються за ознакою симетрії елементарного осередку, що характеризується співвідношенням між її ребрами та кутами.

Зазвичай виділяють 7 сингоній (у порядку підвищення симетрії): триклінну, моноклінну, ромбічну, тетрагональну, тригональну, гексагональну та кубічну (ізометричну). Іноді тригональну та гексагональну сингонії не поділяють та описують разом під назвою гексагональної сингонії.

Сингонії поділяються на 32 кристалічні класи (виду симетрії), що включають 230 просторових груп. Ці групи вперше були виділені в 1890 р. російським ученим Є.С.Федоровим. За допомогою рентгеноструктурного аналізу визначають розміри елементарного осередку мінералу, його сингонію, клас симетрії та просторову групу, і навіть розшифровують кристалічну структуру, тобто. взаємне розташування в тривимірному просторі атомів, що становлять елементарну комірку.

ГЕОМЕТРИЧНА (МОРФОЛОГІЧНА) КРИСТАЛОГРАФІЯ

Кристали з їхніми плоскими, гладкими, блискучими гранями здавна привертали увагу людини. З часу появи мінералогії як науки кристалографії стала основою вивчення морфології та структури мінералів. Було встановлено, що грані кристалів мають симетричне розташування, що дозволяє віднести кристал до певної сингонії, а часом і до одного з класів (симетрії) (див. вище).

Рентгенографічні дослідження показали, що зовнішня симетрія кристалів відповідає внутрішньому закономірному розташуванню атомів. Розміри кристалів мінералів варіюють у дуже широких межах - від гігантів вагою 5 т (маса добре утвореного кристала кварцу з Бразилії) до настільки дрібних, що їх грані можна розрізнити тільки під електронним мікроскопом.

Форма кристала навіть того самого мінералу в різних зразках може дещо відрізнятися; наприклад, кристали кварцу бувають майже ізометричними, голчастими або сплощеними. Однак усі кристали кварцу, великі та дрібні, гострі та плоскі, утворюються при повторенні ідентичних елементарних осередків.

Якщо ці осередки орієнтовані в якомусь певному напрямку, кристал має подовжену форму, якщо у двох напрямках на шкоду третьому — форма кристала таблитчатая. Оскільки кути між відповідними гранями одного і того ж кристала мають постійне значення та специфічні для кожного мінерального виду, ця ознака обов'язково включається до характеристик мінералу.

Мінерали, представлені окремими добре ограненими кристалами, рідкісні. Набагато частіше вони зустрічаються у вигляді неправильних зерен чи кристалічних агрегатів. Нерідко мінерал характеризується певним типом агрегату, який може бути діагностичною ознакою. Вирізняють кілька типів агрегатів.

Дендритоподібні розгалужені агрегатисхожі на листя папороті або мох і характерні, наприклад, для піролюзиту. Волокнисті агрегати, що складаються з щільно укладених паралельних волокон, типові для хризотилу та амфібол-азбесту.

Коломорфні агрегати, Що мають гладку округлу поверхню, побудовані з волокон, які радіально відходять від загального центру. Великі округлі маси мають соскоподібну форму (малахіт), а дрібніші — ниркоподібну (гематит) або грознеподібну (псиломелан).

Лускаті агрегати, що складаються з дрібних пластинчастих кристалів, характерні для слюди та бариту.

Сталактити- Наточно-крапельні утворення, що звисають у формі бурульок, трубок, конусів або «фіранок» у карстових печерах. Вони виникають у результаті випаровування мінералізованих вод, що просочуються по тріщинах вапняку, і часто складені кальцитом (карбонатом кальцію) або арагонітом.

Ооліти- Агрегати, що складаються з маленьких кульок і нагадують риб'ячу ікру, зустрічаються в деяких кальцитових (оолітовий вапняк), гетитових (оолітова залізна руда) та інших подібних утвореннях.

Після накопичення рентгенографічних даних та їх зіставлення з результатами хімічних аналізів стало очевидним, що особливості кристалічної структури мінералу залежать від його хімічного складу. Таким чином було закладено основи нової науки — кристалохімії.

Багато хто на перший погляд не пов'язані між собою властивості мінералів можуть бути пояснені на основі обліку їхньої кристалічної структури та хімічного складу. Деякі хімічні елементи (золото, срібло, мідь) трапляються у самородному, тобто. чистому вигляді. Вони побудовані з електронейтральних атомів (на відміну більшості мінералів, атоми яких несуть електричний заряд і називаються іонами). Атом з нестачею електронів заряджений позитивно і називається катіоном; атом із надлишком електронів має негативний заряд і називається аніоном.

Тяжіння між протилежно зарядженими іонами називається іонним зв'язком і служить головною сполучною силою в мінералах. При іншому типі зв'язку зовнішні електрони обертаються навколо ядер загальним орбітам, з'єднуючи атоми між собою. Ковалентний зв'язок - найміцніший тип зв'язку.

Мінерали з ковалентним зв'язком зазвичай мають високу твердість і температуру плавлення (наприклад, алмаз). Значно меншу роль мінералах грає слабка ван-дер-ваальсова зв'язок, що виникає між електронейтральними структурними одиницями.

Енергія зв'язку таких структурних одиниць (шарів чи груп атомів) розподілено нерівномірно. Ван-дер-ваальсовий зв'язок забезпечує тяжіння між протилежно зарядженими ділянками у більших структурних одиницях. Такий тип зв'язку спостерігається між шарами графіту (однієї з природних форм вуглецю), утвореними завдяки сильному ковалентному зв'язку атомів вуглецю. Через слабкі зв'язки між шарами графіт має низьку твердість і дуже досконалу спайність, паралельну шарам. Тому графіт використовують як мастильний матеріал.

Протилежно заряджені іони зближуються між собою до відстані, де сила відштовхування врівноважує силу тяжіння. Для будь-якої конкретної пари «катіон - аніон» ця критична відстань дорівнює сумі «радіусів» двох іонів. Шляхом визначення критичних відстаней між різними іонами вдалося встановити розміри радіусів більшості іонів (нанометрах, нм). Оскільки для більшості мінералів характерні іонні зв'язки, їх структури можна наочно подати у вигляді куль, що стикаються.

Структури іонних кристалів залежать в основному від величини та знаку заряду та відносних розмірів іонів. Так як кристал в цілому електронейтральний, сума позитивних зарядів іонів повинна дорівнювати сумі негативних. У хлориді натрію (NaCl, мінерал галит) кожен іон натрію має заряд +1, кожен іон хлору -1 (рис. 1), тобто. кожному іону натрію відповідає один іон хлору. Однак у флюориті (фторид кальцію, CaF2) кожен іон кальцію має заряд +2, а іон фтору -1. Тому для збереження загальної електронейтральності іонів фтору має бути вдвічі більше, ніж іонів кальцію (рис. 2).

Від величини іонів залежить також можливість їх входження до цієї кристалічної структури. Якщо іони мають однаковий розмір і упаковані таким чином, що кожен іон стикається з 12 іншими, вони знаходяться у відповідній координації.

Існують два способи упаковки куль однакового розміру (рис. 3): кубічна щільна упаковка, що в загальному випадку призводить до утворення ізометричних кристалів, і щільна гексагональна упаковка, що утворює гексагональні кристали. Як правило, катіони менше за розміром, ніж аніони, та їх розміри виражаються у частках радіусу аніону, прийнятого за одиницю.

Зазвичай використовують відношення, одержуване шляхом поділу радіусу катіону на радіус аніону. Якщо катіон лише трохи менше аніонів, з якими поєднується, він може стикатися з вісьмома оточуючими його аніонами, або, як заведено говорити, перебуває у вісімній координації по відношенню до аніонів, які розташовуються ніби у вершинах куба навколо нього. Ця координація (названа також кубічною) стійка за відношеннях іонних радіусів від 1 до 0,732 (рис. 4,а).

При меншому відношенні іонних радіусів вісім аніонів не можуть бути покладені так, щоб торкатися катіону. У таких випадках геометрія упаковки допускає шестерню координацію катіонів з розташуванням аніонів у шести вершинах октаедра (рис. 4, б), яка буде стійкою при відношенні їх радіусів від 0,732 до 0,416.

З подальшим зменшенням відносного розміру катіону здійснюється перехід до четверної, або тетраедричної, координації, стійкої при значеннях відношень радіусів від 0,414 до 0,225 (мал. 4,в), потім до потрійної - в межах відношень радіусів від 0,225 до 0,155 (рис. 4, г) та подвійний - при відносинах радіусів менше 0,155 (рис. 4, д).

Хоча інші фактори також визначають тип координаційного поліедра, для більшості мінералів принцип відношення радіусів іонів є одним із ефективних засобів прогнозування кристалічної структури.

Рис. 4. КООРДИНАЦІЙНІ ПОЛІЕДРИ утворюються під час розміщення аніонів навколо катіонів. Можливі типи розташування залежить від відносних розмірів аніонів і катіонів. Вирізняють такі типи координації: а — кубічну, або вісімну координацію; б - октаедричну, або шестерню; в - тетраедричний, або четверний; г - трикутну, або потрійну координацію; д-подвійну координацію.

Мінерали абсолютно різного хімічного складу можуть мати аналогічні структури, які можна описати за допомогою тих самих координаційних поліедрів. Наприклад, у хлориді натрію NaCl відношення радіуса іону натрію до радіусу іону хлору становить 0,535, вказуючи на октаедричну, або шестерню, координацію.

Якщо шість аніонів групуються навколо кожного катіону, то, щоб зберегти співвідношення катіонів і аніонів, що дорівнює 1:1, навколо кожного аніону має бути шість катіонів. Так утворюється кубічна структура відома як структура типу хлориду натрію.

Хоча іонні радіуси свинцю та сірки різко відрізняються від іонних радіусів натрію та хлору, їхнє відношення також визначає шестерну координацію, тому галеніт PbS має структуру типу хлориду натрію, тобто галіт та галеніт ізоструктурні.

Домішки в мінералах зазвичай присутні у вигляді іонів, що заміщають іони мінералу-господаря. Подібні заміщення значною мірою впливають на розміри іонів. Якщо радіуси двох іонів рівні або відрізняються менш ніж на 15%, вони легко замінюються взаємно. Якщо ця відмінність становить 15-30%, таке заміщення обмежене; за відмінності понад 30% заміщення практично неможливо.

Існує багато прикладів пар ізоструктурних мінералів зі схожим хімічним складом, між якими відбувається заміщення іонів. Так, карбонати сидерит (FeCO3) і родохрозит (MnCO3) мають аналогічні структури, а залізо та марганець можуть заміщати один одного у будь-яких співвідношеннях, утворюючи т.зв. Тверді розчини. Між цими двома мінералами є безперервний ряд твердих розчинів. В інших парах мінералів іони можливості взаємного заміщення обмежені.

Оскільки мінерали електронейтральні, заряд іонів також впливає їх взаємне заміщення. Якщо відбувається заміщення протилежно зарядженим іоном, то будь-якій ділянці цієї структури повинно мати місце друге заміщення, при якому заряд заміщаючого іона компенсує порушення електронейтральності, викликане першим. Таке сполучення заміщення відзначається в польових шпатах - плагіоклазах, коли кальцій (Ca2+) заміщає натрій (Na +) з утворенням безперервного ряду твердих розчинів.

Надлишковий позитивний заряд, що виникає в результаті заміщення іоном Ca2+ іона Na+, компенсується шляхом одночасного заміщення кремнію (Si4+) на алюміній (Al3+) у сусідніх ділянках структури.

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МІНЕРАЛІВ

Хоча головні характеристики мінералів (хімічний склад та внутрішня кристалічна структура) встановлюються на основі хімічних аналізів та рентгеноструктурного методу, побічно вони відображаються у властивостях, які легко спостерігаються чи вимірюються. Для діагностики більшості мінералів достатньо визначити їхній блиск, колір, спайність, твердість, щільність.

Блиск- Якісна характеристика відбитого мінералом світла. Деякі непрозорі мінерали сильно відбивають світло і мають металевий блиск. Це характерно для рудних мінералів, наприклад, галеніту (мінерал свинцю), халькопіриту та борніту (мінерали міді), аргентиту та акантиту (мінерали срібла).

Більшість мінералів поглинають або пропускають значну частину падаючого на них світла і мають неметалевий блиск. Деякі мінерали мають блиск, перехідний від металевого до неметалевого, який називається напівметалевим.

Мінерали з неметалевим блиском зазвичай світло-забарвлені, деякі з них прозорі. Часто бувають прозорими кварц, гіпс та світла слюда. Інші мінерали (наприклад, молочно-білий кварц), що пропускають світло, але крізь які не можна чітко розрізнити предмети, називають прозорими. Мінерали, що містять метали, відрізняються від інших світлопропускання.

Якщо світло проходить крізь мінерал, хоча б у найтонших краях зерен, то воно, як правило, нерудне; якщо ж світло не минає, то воно — рудне. Бувають, втім, і винятки: наприклад, світлозабарвлений сфалерит (мінерал цинку) чи кіновар (мінерал ртуті) нерідко прозорі чи просвічують.

Мінерали розрізняються за якісними характеристиками неметалевого блиску. Глина має тьмяний землистий блиск. Кварц на гранях кристалів або на поверхнях зламу – скляний, тальк, що поділяється на тонкі листочки по площинах спайності – перламутровий. Яскравий, блискучий, як у алмазу, блиск називається алмазним.

Коли світло падає на мінерал з неметалевим блиском, він частково відбивається від поверхні мінералу, а частково заломлюється на цьому кордоні. Кожна речовина характеризується певним показником заломлення. Оскільки цей показник може бути виміряний з високою точністю, він є дуже корисною діагностичною ознакою мінералів.

Характер блиску залежить від показника заломлення, а обидва вони – від хімічного складу та кристалічної структури мінералу. У загальному випадку прозорі мінерали, що містять атоми важких металів, відрізняються сильним блиском та високим показником заломлення. До цієї групи належать такі поширені мінерали, як англезит (сульфат свинцю), каситерит (оксид олова) та титаніт, або сфен (силікат кальцію та титану).

Мінерали, що складаються з відносно легких елементів, можуть мати сильний блиск і високий показник заломлення, якщо їх атоми щільно упаковані і утримуються сильними хімічними зв'язками. Яскравим прикладом є алмаз, що складається лише з одного легкого елемента вуглецю.

У меншій мірі це справедливо і для мінералу корунду (Al2O3), прозорі кольорові різновиди якого – рубін та сапфіри – є дорогоцінним камінням. Хоча корунд складається з легких атомів алюмінію і кисню, вони міцно пов'язані між собою, що мінерал має досить сильний блиск і щодо високий показник заломлення.

Деякі блиски (жирний, восковий, матовий, шовковистий та ін) залежать від стану поверхні мінералу або від будови мінерального агрегату; смоляний блиск характерний багатьом аморфних речовин (зокрема мінералів, містять радіоактивні елементи уран чи торий).

Колір- Простий і зручний діагностичний ознака. Як приклади можна навести латунно-жовтий пірит (FeS2), свинцево-сірий галеніт (PbS) і сріблясто-білий арсенопірит (FeAsS2). В інших рудних мінералів з металевим або напівметалевим блиском характерний колір може бути замаскований грою світла в тонкій поверхневій плівці (втеченістю). Це властиво більшості мінералів міді, особливо борніту, який називають «павлиною рудою» через його райдужну синьо-зелену втечу, що швидко виникає на свіжому зламі. Однак інші мідні мінерали пофарбовані в добре всім знайомі кольори: малахіт - зелений, азурит - синій.

Деякі неметалеві мінерали безпомилково впізнаються за кольором, зумовленим головним хімічним елементом (жовтого сірки і чорного темно-сірого графіту та ін.). Багато неметалевих мінералів складаються з елементів, які забезпечують їм специфічної забарвлення, але вони відомі пофарбовані різновиду, колір яких зумовлений присутністю домішок хімічних елементів у малих кількостях, не зіставних з інтенсивністю викликаного ними забарвлення. Такі елементи називають хромофор; їх іони відрізняються вибірковим поглинанням світла. Наприклад, густо-фіолетовий аметист завдячує своїм забарвленням мізерної домішки заліза в кварці, а густий зелений колір смарагду пов'язаний з невеликим вмістом хрому в берилі.

Забарвлення зазвичай безбарвних мінералів може з'являтися внаслідок дефектів кристалічної структури (зумовлених незаповненими позиціями атомів у ґратах або входженням сторонніх іонів), які можуть спричинити селективне поглинання деяких довжин хвиль у спектрі білого світла. Тоді мінерали забарвлюються у додаткові кольори. Рубіни, сапфіри та олександрити завдячують своїм забарвленням саме таким світловим ефектам.

Безбарвні мінерали можуть бути забарвлені механічними включеннями. Так, тонка розсіяна вкрапленість гематиту надає кварцу червоного кольору, хлориту — зеленого. Молочний кварц замутнений газово-рідкими включеннями. Хоча колір мінералів — одне з властивостей при діагностиці мінералів, що легко легко визначаються, його треба використовувати з обережністю, оскільки він залежить від багатьох факторів.

Незважаючи на мінливість забарвлення багатьох мінералів, колір порошку мінералу дуже постійний, тому є важливою діагностичною ознакою. Зазвичай колір порошку мінералу встановлюють за межею (т.зв. «колірною рисою»), яку залишає мінерал, якщо їм провести по неглазурованій фарфоровій платівці (бісквіту). Наприклад, мінерал флюорит буває пофарбований у різні кольориале риса в нього завжди біла.

Спайність.Характерною властивістю мінералів є їхня поведінка при розколюванні. Наприклад, кварц і турмалін, поверхня зламу яких нагадує скол скла, мають раковистий злам. В інших мінералів злам може бути описаний як шорсткий, нерівний або занозистий.

Для багатьох мінералів характеристикою є не злам, а спайність. Це означає, що вони розколюються по гладких площинах, безпосередньо пов'язаних з їхньою кристалічною структурою. Сили зв'язку між площинами кристалічних ґрат можуть бути різними залежно від кристалографічного напрямку.

Якщо в якихось напрямках вони набагато більше, ніж в інших, то мінерал розколюватиметься поперек найслабшого зв'язку. Оскільки спайність завжди паралельна атомним площинам, може бути позначена із зазначенням кристалографічних напрямів. Наприклад, галіт (NaCl) має спайність кубом, тобто. три взаємоперпендикулярні напрямки можливого розколу.

Спайність характеризується також легкістю прояви і якістю спайної поверхні, що виникає. Слюда має дуже досконалу спайність щодо одного напрямі, тобто. легко розщеплюється на дуже тонкі листочки з гладкою блискучою поверхнею. У топаза спайність вчинена в одному напрямку.

Мінерали можуть мати два, три, чотири або шість напрямків спайності, за якими вони однаково легко розколюються, або кілька напрямів спайності різного ступеня. У деяких мінералів спайність взагалі відсутня. Оскільки спайність як прояв внутрішньої структури мінералів є їхньою незмінною властивістю, вона є важливою діагностичною ознакою.

Твердість- Опір, який мінерал чинить при дряпанні. Твердість залежить від кристалічної структури: чим міцніше пов'язані між собою атоми у структурі мінералу, тим складніше його подряпати. Тальк і графіт - м'які пластинчасті мінерали, побудовані з шарів атомів, пов'язаних між собою дуже слабкими силами. Вони жирні на дотик: при терті об шкіру руки відбувається зісковзування окремих тонких шарів. Найтвердіший мінерал — алмаз, у якому атоми вуглецю так міцно пов'язані, що його можна подряпати лише іншим алмазом.

На початку 19 ст. австрійський мінералог Ф.Моос розташував 10 мінералів у порядку зростання їхньої твердості. З того часу вони застосовуються як зразки відносної твердості мінералів, т.зв. шкала Моос.

ШКАЛА ТВЕРДОСТІ МООСУ

Щоб визначити твердість мінералу, необхідно виявити найтвердіший мінерал, який він може подряпати. Твердість досліджуваного мінералу буде більша за твердість подряпаного ним мінералу, але менша за твердість наступного за шкалою Моосу мінералу.

Мінерал

Відносна твердість

Ортолаз

Для швидкого визначення твердості можна користуватися наступною, більш простою, практичною шкалою.

Сили зв'язку можуть змінюватися в залежності від кристалографічного напрямку, а оскільки твердість є грубою оцінкою цих сил, вона може різнитися у різних напрямках. Ця різниця зазвичай невелика, виняток становить кіаніт, у якого твердість 5 в напрямку, паралельному довжині кристала, і 7 - у поперечному напрямку. У мінералогічній практиці використовується також вимірювання абсолютних значень твердості (т.зв. мікротвердості) за допомогою склерометра приладу, яка виражається в кг/мм 2 .

Густина.Маса атомів хімічних елементів змінюється від водню (найлегший) до урану (найважчий). За інших рівних умов маса речовини, що складається з важких атомів, більша, ніж у речовини, що складається з легких атомів. Наприклад, два карбонати — арагоніт та церуссит — мають подібну внутрішню структуру, але до складу арагоніту входять легкі атоми кальцію, а до складу церусситу — важкі атоми свинцю. В результаті маса церусситу перевищує масу арагоніту того ж обсягу.

Маса одиниці об'єму мінералузалежить також від густини упаковки атомів. Кальцит, як і арагоніт, є карбонат кальцію, але в кальциті атоми упаковані менш щільно, тому він має меншу масу одиниці об'єму, ніж арагоніт. Відносна маса, або щільність, залежить від хімічного складу та внутрішньої структури.

густина- це відношення маси речовини до маси того ж об'єму води при 4 ° С. Так, якщо маса мінералу становить 4 г, а маса того ж об'єму води - 1 г, то щільність мінералу дорівнює 4. У мінералогії прийнято виражати щільність в г/см3 .

густина- Важлива діагностична ознака мінералів, і її неважко виміряти. Спочатку зразок зважується в повітряному середовищі, а потім у воді. Оскільки на зразок, занурений у воду, діє виштовхувальна сила, спрямована вгору, його вага там менша, ніж у повітрі. Втрата ваги дорівнює вазі витісненої води. Таким чином, густина визначається ставленням маси зразка на повітрі до втрати його ваги у воді.

Піроелектрика.Деякі мінерали, наприклад, турмалін, каламін та ін., при гріванні або охолодженні електризуються. Це явище можна спостерігати за допомогою запилення мінералу, що охолоджується, сумішшю порошків серії сурика. У цьому сірка покриває позитивно заряджені ділянки поверхні мінералу, а сурик - ділянки з негативним зарядом.

Магнітність – ця властивість деяких мінералів діяти на магнітну стрілку або притягуватися магнітом. Для визначення магнітності використовують магнітну стрілку, вміщену на гострому штативі, або магнітне підковування, брусок. Дуже зручно також користуватися магнітною голкою або ножем.

При випробуванні на магнітність можливі три випадки:

а) коли мінерал у природному вигляді («сам собою») діє на магнітну стрілку,

б) коли мінерал стає магнітним лише після прожарювання у відновлювальному полум'ї паяльної трубки

в) коли мінерал ні до, ні після прожарювання у відновлювальному полум'ї магнітності не виявляє. Для прожарювання відновлювального полум'я потрібно брати дрібні шматочки завбільшки 2-3 мм.

Свічення.Багато мінералів, що не світяться власними силами, починають світитися за деяких спеціальних умов (при нагріванні, дії рентгенівськими, ультрафіолетовими та катодними променями, при розламуванні, дряпанні тощо).

Розрізняють фосфоресценцію, люмінесценцію, термолюмінесценцію та триболюмінесценцію мінералів.

Фосфоресценція-здатність мінералу світитися після впливу на нього тими чи іншими променями (вілеміт).

Люмінесценція - здатність світитися в момент опромінення (шееліт при опроміненні ультрафіолетовими та катодними променями кальцит та ін.).

Термолюмінесценція – свічення при нагріванні (флюорит, апатит).

Триболюмінесценція - свічення в момент дряпання голкою або розколювання (слюди, корунд).

Радіоактивність.Багато мінералів, що містять такі елементи як ніобій, тантал, цирконій, рідкісні землі, уран, торій часто мають досить значну радіоактивність, що легко виявляється навіть побутовими радіометрами, яка може бути важливою діагностичною ознакою. Для перевірки радіоактивності спочатку вимірюють і записують величину фону, потім мінерал підносять, можливо ближче до детектора приладу. Збільшення показань більш ніж 10-15% може бути показником радіоактивності мінералу.

Електропровідність.Цілий ряд мінералів має значну електропровідність, яка дозволяє їх однозначно відрізнити від схожих мінералів. Може перевірятись звичайним побутовим тестером.

ВИЗНАЧНИК МІНЕРАЛІВ

ВСТУП

Це керівництво покликане надати допомогу студентам, які вивчають короткий курс інженерної геології, у самостійній роботі щодо визначення мінералів. Визначник складено у формі таблиці, що спрощує вибір мінералу, що відповідає набору певних студентом властивостей. Властивості мінералів та характеристика класифікаційних груп наведені у спеціальних розділах.

1. Визначення блиску мінералу.

2. Визначення твердості.

3. Визначення кольору риси.

4. Вибір відповідних мінералів за вертикальними графами певних властивостей пунктів 1, 2, 3.

5. Ідентифікація за допомогою визначення інших властивостей горизонтальних рядків визначника.

Наприкінці посібника вміщено алфавітний покажчик описаних у ньому 116 мінералів і наведено їх формули.


I. ВЛАСТИВОСТІ ТА ГЕНЕЗА МІНЕРАЛІВ

Основні властивості мінералів

Мінерали – відносно конкретні та досить стійкі хімічні сполуки та самородні елементи, що характеризуються строго постійною внутрішньою будовою. Зазвичай до мінералів відносять природні утворення, що виникли в результаті фізико-хімічних процесів у надрах та на поверхні земної кори. Однак до них не можна не віднести і вирощувані в лабораторіях та на заводах дорогоцінне каміння, мінеральні утворення, що отримуються при моделюванні геологічних процесів, перли, що вирощуються як аквакультура.

На сьогодні відомо до 4000 мінералів. Зрозуміло, існують різні їх систематики. У посібнику використано принцип, що базується на виділенні класів, підкласів, груп дробових хімічних класифікаційних одиниць. Поділ на основі хімічної конституції відображає багато властивостей мінералів, що дозволяють їх діагностувати. У визначнику наведено основні властивості найбільш типових представників самородних елементів, сульфідів, сульфатів, галоїдів, фторидів, фосфатів, карбонатів, оксидів та силікатів.

Основні властивості притаманні всім мінералам, тому діагностика ґрунтується на відмінностях у характеристиках цих ознак. Крім того, діагностиці допомагають додаткові ознаки, що відображають специфічні властивості, властиві далеко не всім, і навіть єдиним у своєму роді мінералам, але дозволяють швидко і однозначно ідентифікувати їх. У визначнику враховані як основні (хімізм, будова, мінеральні агрегати, твердість, щільність, спайність, злам, колір, риса, блиск, генезис), так і додаткові (магнітні та електричні властивості, гігроскопічність, запах, смак, горючість, пружність, ковкість , радіоактивність) властивості та наведено відомості щодо практичного використання мінералів.



Будова мінералів.У природі існують тверді, рідкі та газоподібні мінеральні утворення. Тверді мінерали можуть бути кристалічними та аморфними.Кристалічні складаються з безлічі однакових структурних елементів, що утворюють упорядковані просторові (кристалічні) грати. Розрізняють атомний, іонний та молекулярний типи грат, які визначають анізотропність(Різні властивості), ізотропність (однакові властивості) кристалів та їх здатність самообмежуватися. Кристали – як природні, і штучні – мають форму багатогранників. Вони можуть бути ізотропними та анізотропними. Аморфні мінерали завжди ізотропні. Здатність речовин при однаковому хімічному складі кристалізуватись у різних формах називається поліморфізмом (багатоформністю). Наприклад: алмаз і графіт, пірит і марказит, кальцит та арагоніт. Різна структура поліморфних різновидів пояснює їх різні властивості. Деякі речовини різного хімічного складу можуть утворювати подібні кристалографічні форми. Такі речовини можуть створювати змішані форми, що містять вихідні компоненти різної пропорції. Це явище називається ізоморфізмом, а суміші називаються ізоморфні.Як приклад можна назвати польові шпати, ізоморфний ряд яких формується при змішуванні альбітової та анортитової молекул.



У природних умовах найчастіше виростають не цілком правильні кристалічні форми, що мають деякі дефекти, але за будь-яких недоліків кути між відповідними гранями кристалів однієї і тієї ж речовини залишаються однаковими і постійними. Цей закон сталості гранних кутівдає можливість встановлювати ідеальну форму кристалів та точно діагностувати найдрібніші мінеральні зерна.

Різний ступінь симетрії кристалів пояснюється різними комбінаціями площин, осей центрів і симетрії в них. Таких комбінацій може бути 32, і називаються вони класами(або видами) симетрії. Останні об'єднуються у 7 систем, або сингоній: кубічну, тетрагональну, гексагональну, ромбічну, тригональну, моноклінну та триклінну. Кубічні кристали мають вищоюсиметрією: їх найпростіший елемент – куб, вони ізотропні. Кристали гексагональної, тетрагональної та тригональної сингоній характеризуються середньоїсиметрією. Вони мають стовпчастий, шістуватий, голчастий, листуватий, таблитчастий, пластинчастий габітус(вигляд) і шести-, чотири- і тригранні перерізи (відповідно), перпендикулярні довгій осі. Анізотропність виявляється у відмінності основних властивостей за довгими і короткими осями. Ромбічна, моноклінна та триклінна сингонії відносяться до нижчоюгрупі симетрії. Їм властиві різноманітні форми з анізотропними властивостями. У ромбічних кристалів перетин, перпендикулярний до довгої осі, має форму ромба.

Природні мінеральні форми (скупчення).Природні скупчення мінеральних зерен, або кристалів, прийнято називати мінеральними агрегатами.Вони можуть бути моно- та полімінеральними,тобто. складатися з одного або кількох мінералів. Форма мінеральних агрегатів залежить від їх складу та умов формування.

Група кристалів, що наросли на загальній основі, утворює друзі.Друза з орієнтованими в одному напрямку дрібними кристалами, що зрослися, називається щіткою.Ці форми утворюються при кристалізації мінералів у порожнинах гірських порід (кварц, кальцит, гіпс). Той же генезис мають секреції– мінеральні утворення, що частково або повністю виконують порожнини та ростуть від периферії до центру. Секреції можуть утворювати як аморфні (халцедон), і кристалічні (кварц, кальцит) мінерали. Великі секреції називають жеодами, дрібні – мигдаликами.

Жовакові утворення, що виникли в пухких осадових утвореннях на дні древніх і сучасних водойм як результат стягнення мінеральної речовини навколо сторонніх центрів кристалізації, іменуються конкреціями. Конкреції ростуть від центру до периферії, за будовою можуть бути радіально-променистими та концентричними. Їхні форми та розміри дуже різні. Найдрібнішими конкреціями є ооліти (кальцит, арагоніт, фосфорит, кремінь, сидерит, залізомарганцеві конкреції дна сучасного океану).

У порожнечах, зокрема й у печерах, поширені натечные форми. Вони можуть мати різний розмір і склад (кальцит, малахіт, глинисті мінерали, лід тощо). Це перш за все сталактити, сталагміти та сталагнати,ниркоподібні та гроноподібні утворення печер.

При швидкій кристалізації в дрібних тріщинах та глині ​​солей, що випадають із підземних вод, утворюються тонкі гіллясті деревоподібні утворення – дендрити. Найчастіше виявляються дендрити самородної міді, залізистих та марганцевих сполук тощо.

Мінеральні агрегати невпорядкованих зерен і кристалів ділять на крупно-(більше 3 мм), середньо-(1-3 мм) та дрібнозернисті (менше 1 мм). Зовнішність їх може бути не тільки зернистий (кристалічний), але і пластинчастий, листуватий, шістуватий, полосчастий, волокнистий, оолітовий і т.д. Саме характер мінеральних агрегатів визначає структурно-текстурні ознаки гірських порід. Агрегати нерозрізнених під лупою зерен називають приховані кристалічними; м'які, брудні руки, що нагадують пухкі ґрунти – землістими(Каолін, боксит, лимоніт і т.д.).

Хибні форми, що не відповідають істинному габітусу речовини, що їх складають, називаються псевдоморфоз.Відповідно до генези розрізняють псевдоморфози перетворення, або метаморфози, як, наприклад, утворення лімоніту з піриту; витіснення (халцедону, кремнію по кальциту), виконання (опал, лимонит по дереву).

Фізичні властивості мінераліввизначають набір його основних ознак, яких слід відносити: твердість, щільність, спайність, злам, колір, межу, блиск.

Твердістьабо опір руйнуванню при діагностиці визначають дряпанням одного мінералу іншим. У такий спосіб з'ясовують, який мінерал твердіше, тобто. визначають відносну твердість. Визначення проводяться за 10-бальною шкалою Ф. Мооса, що складається з 10 мінералів, в якій кожен наступний мінерал на бал твердіший за попередній і тому дряпає його. Нижче наведено шкалу Ф. Мооса із деякими практичними рекомендаціями.

1. Тальк (шкрябає нігтем).

2. Гіпс (дряпається нігтем).

3. Кальцит (шкребається ножем).

4. Флюорит (легко дряпається ножем).

5. Апатит (важко дряпається ножем).

6. Ортолаз (важко дряпається склом).

7. Кварц, (не дряпаються склом).

8. Топаз, (залишає подряпину на ножі та склі).

9. Корунд, (залишає подряпину на ножі та склі).

10. Алмаз, (залишає подряпину на ножі та склі).

При визначенні твердості не слід плутати подряпину з межею. З межі пил породи безслідно стирається пальцем. Треба пам'ятати, що анізотропні мінерали мають різну твердість за різними напрямками, а прихованокристалічні, пористі та порошкові маси завжди м'якше кристалів з гарним огранюванням (охра гематиту – 1, кристал гематиту – 6).

Щільність (питома вага)– завжди відображає хімічний склад та структуру мінералу. Її визначають приблизно, "зважуючи" мінерал на долоні. Зазвичай виділяють три вагові категорії: легкі (до 3 г/см3), середні (3–4 г/см3) та важкі (більше 4 г/см3) мінерали. При питомій вазі більше 10 г/см говорять про дуже важкі мінерали. До них відносять самородне золото, срібло, платину, ртуть. Найважчий мінерал, відомий Землі, – осмистий іридій, має щільність 23 г/см 3 . Більшість мінералів, що становлять земну кору, – це легкі та середні мінерали.

Спайність- Це здатність мінералів розколюватися (розщеплюватися) по паралельним рівним блискучим поверхням, названим площинам спайності. Спайність - властивість виключно кристалічних мінералів. Площина спайності відповідає грані кристала. Виділяють такі види спайності:

Досить досконала – мінерал легко розщеплюється на листочки, пластинки (слюди, тальк, пластинчастий гіпс);

Досконала – при ударі молотком утворюються уламки, обмежені площинами спайності (кальцит, галіт);

Середня – уламки обмежені як плоскими, і нерівними кордонами (ортоклаз, авгіт);

Недосконала - поверхні спайності виявляються рідко (апатит, олівін);

Дуже недосконала – площини спайності практично відсутні (кварц, пірит, магнетит).

Злам- Поверхні розколу, орієнтовані всупереч спайності. Розрізняють раковистий (халцедон, кремінь, кварц), занозистий (селеніт, азбест), зернистий (гірські породи), землистий (боксит, лимоніт, ступінчастий (ортоклаз, галеніт) та ін. Поверхні зламу.

Колірне можна вважати основною діагностичною ознакою мінералів, бо він мінливий і залежить від багатьох факторів. Це і структурні особливості, і присутність барвників (хромофорів), механічних домішок, тріщин та порожнин. Колір контролюється і такими параметрами середовища, як температура, вологість тощо. Сприйняття кольору очима також однозначно. Однак ряд мінералів має постійне фарбування. Наприклад, галені завжди сірий, кіновар - червона, малахіт - зелений, лазурит - синій і т.д. Домішки ж, що зумовлюють відмінності у забарвленні та відтінки, дуже часто дають інформацію про хімічний склад. Наприклад, у групі гранатів магнієво-алюмінієвий піроп – темно-червоний, кальцієво-алюмінієвий гросуляр – світло-зелений, кальцієво-залізистий андрадит – буро-зелений і т.д. (Див.: Визначник. "Гранати", № 75). Описуючи колір мінералу, слід охарактеризувати основний колір, його глибину та відтінок. Наприклад: темно-сірий із блакитним відтінком (для молібденіту). У мінералогії найчастіше використовують нестандартні характеристики кольору типу: "кошенильно-червоний", "фісташковий", "латунно-жовтий", "солом'яно-жовтий" і т.д. Однак, незважаючи на образність таких визначень, краще їх застосування звести до мінімуму.

Чорта (колір риси)– це слід, який залишається на неглазурованій фарфоровій платівці (бісквіті), якщо креслити по ній мінералом. У ряді випадків він збігається з кольором мінералу в шматку (кіновар, магнетит, малахіт тощо). Але багато мінералів характеризуються різкими відмінностями у кольорі риси і шматка (пірит, гематит). Характеристика – більш регулярний, ніж колір у шматку, діагностична ознака.

Колір і межу слід визначати у свіжому зламі.

Блисквідображає як внутрішня будова, так і характер поверхні, що відбиває мінералу. Легко розрізняються мінерали із металевим блиском. Мінерали з металевим та металоподібним блиском найчастіше мають чорну або дуже темну межу (магнетит, галеніт, графіт); мінерали з білою і кольоровою рисою зазвичай мають неметалевий блиск (гіпс, сірка, кіновар). У групі мінералів з металевим блиском виняток є: самородне золото, мідь, срібло, платина, халькопірит і бляклі руди. Маючи металевий блиск, вони дають кольорову межу: золото – зелену, срібло – срібно-білу, мідь – мідно-червону, халькопірит – зелену, бляклі руди – темно-буру. Неметалічний блиск поділяють на: поліметалічний (мінерал має блиск металу, але риса та порошок у нього кольорові), алмазний, скляний, жирний, шовковистий, перламутровий, матовий і т.д.

Сподобалася стаття? Поділіться їй
Роздрукувати статтю
Вгору