Какие есть минералы и их свойства
Минералами называют однородные в своей структуре и архитектуре части горных пород или даже метеоритов, прилетевших к нам из космоса. Все они образовываются из-за геологических процессов внутри планеты. На сегодняшний день известно около 5500 видов минералов, однако широко распространены лишь пара сотен. И, пусть таких и большинство, но все-таки не все из них имеют твердую форму. К примеру, самородную ртуть называют минералом. А нормальное состояние ртути – жидкость.
Занимается данным вопросом раздел геологии под названием минералогия. В данной статье мы поговорим о физических и химических свойствах минералов. Можно уточнить, что физические свойства минералов – это набор параметров, заметных и не заметных невооруженным глазом, с помощью которых можно охарактеризовать и отличить данные полезные ископаемые.
Излом
Данное физическое свойство описывает так называемый «рельеф», который образуется на поверхности минералов при их надломе, повреждении. Излом тесно связан со спайностью, о которой мы напишем ниже. Бывают зернистые, землистые, занозистые, раковистые, ровные, неровные и другие виды изломов.
Спайность
Она, в свою очередь, зависит от атомического строения вещества, его кристаллической решетки. Кристаллы вещества, под воздействием внешних сил, могут раскалываться в какие-то определенных направлениях (плоскости спайности). В частности, гипс и всякие слюды обладают весьма совершенной спайностью, так как раскалываются на тонкие пластиночки. Им, кстати, соответствует ровный излом. Также есть спайность просто совершенная (каменная соль) средняя (лабрадор, полевые шпаты), несовершенная (апатит, оливин) и весьма несовершенная (корунд, кварц, магнетит).
Прочность
Этот параметр показывает, сколь краткий (или длительный) срок объект может сопротивляться внешним разрушающим силам, и какую величину этих сил он может выдержать без деформации. Прочность различают динамическую, статическую и усталостную. Одним из самых прочных веществ называют хром, который содержат минералы хромшпинелидов, основные базальты и ультраосновные перидотиты.
Твердость
Свойства минералов под названием твердость отвечают за то, чтобы не дать инородному предмету проникнуть в структуру вещества. Существует шкала из десяти основных делений, разработанная Фридрихом Моосом. Это шкала твердости, где на первой позиции расположен тальк, который можно поцарапать даже ногтем. А на десятой – алмаз, являющийся самым твердым природным веществом и обладающим способностью резать стекло. Вот и сама шкала:
- тальк,
- гипс,
- кальцит,
- флюорит,
- апатит,
- ортоклаз,
- кварц,
- топаз,
- корунд,
- алмаз.
Очевидно, что если ваш материал не царапается кварцем, но его царапает топаз, значит, твердость по Моосу у данного материала примерно 7.5.
Плотность
Также известная, как удельный вес, плотность является отношением массы к объему (г/см3). Говоря простыми словами, чем выше плотность вещества, тем тяжелее будет одна единица его объема. Минеральным образованиям характерна весьма различная плотность. У золотого самородка, например, она достигает 19.3 г/см3, а плотность карбона (уголь) – 1.45 г/см3.
Оптические свойства минералов
Кроме чисто физических свойств, наши полезные ископаемые обладают еще и следующими оптическими свойствами: блеск (способность отражать свет), цвет (окрас может зависеть от состава, освещения, облучения и т.д.), цвет черты (цвет полосы минерала, натертой о фарфор), а также дисперсия, поляризация и преломление.
Прочие свойства
Данные характеристики минералов можно назвать особыми. Речь идет о радиоактивности, свечении, электрическим свойствам и магнитности.
Радиоактивность – данное определение дают веществам, при проверке которых радиометры указывают на повышенный радиационный фон. Чаще всего речь идет о радиоактивных химических элементах, вроде урана, тория и так далее.
Прочность и твердость далеко не всегда идут рука об руку. К примеру, алмаз, являющийся эталоном твердости, очень непрочен. Потому советуем не ронять бриллиантовые украшения. От таких нагрузок камни легко могут повредиться.
Свечение – также весьма интересное свойство. Оно заставляет светиться минералы при определенном воздействии, будь то раскалывание (триболюминесценция), действие ультрафиолета (фосфоресценция), или при нагревании (термолюминесценция).
Электрическим свойством называют способность минерала проводить через себя электричество.
Магнитностью, в основной массе, обладают минералы, имеющие в составе железо в составе оксида FeO. Это можно проверить с помощью обычного магнита.
Применение свойств
Описание и изучение свойств минералов максимально необходимо для их применения человечеством. Так, сверхтвердые минералы, вроде алмазных резцов, используются людьми в металлургии, ювелирной промышленности, токарном деле. Прочность понадобится веществам, используемым в архитектуре, производстве деталей и механизмов, и так далее. Зная плотность материала, можно рассчитать его необходимое количество для тех или иных операций. Электрические свойства пригодятся для создания проводников. Показатели излома и спайности позволят предугадать пути возможных деформаций материалов.
Таким образом, можно сказать, что знание физических свойств добываемых полезных ископаемых жизненно необходимо для максимально эффективного их использования на нужды человечества.
Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ìèíåðàëîâ
Ó÷åáíîå ïîñîáèå äàåò ïðåäñòàâëåíèå îá îñíîâíûõ ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ ìèíåðàëîâ, òàêèõ êàê ñïàéíîñòü, òâåðäîñòü, öâåò, ïëîòíîñòü è äð., íåîáõîäèìûõ äëÿ ìàêðîñêîïè÷åñêîãî îïðåäåëåíèÿ ìèíåðàëîâ. Ñâîéñòâà ïðîèëëþñòðèðîâàíû íà ïðèìåðå ýêñïîíàòîâ ãåîëîãè÷åñêîãî ìóçåÿ ÍÃÓ.
Ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ìèíåðàëîâ èìåþò ñóùåñòâåííîå çíà÷åíèå äëÿ èõ ìàêðîñêîïè÷åñêîé äèàãíîñòèêè. Ñâîéñòâà ìèíåðàëà çàâèñÿò îò åãî ñòðîåíèÿ è õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà. Ãëàâíåéøèìè ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ÿâëÿþòñÿ öâåò, áëåñê, ïëîòíîñòü, òâåðäîñòü, ñïàéíîñòü è ò. ä.
Öâåò ñïîñîáíîñòü ìèíåðàëà îòðàæàòü èëè ïðîïóñêàòü ÷åðåç ñåáÿ òó èëè èíóþ ÷àñòü âèäèìîãî ñïåêòðà.
Öâåò ìèíåðàëà ìîæåò áûòü îáóñëîâëåí:
- íàëè÷èåì â åãî ñòðóêòóðå ýëåìåíòîâ-õðîìîôîðîâ (Cu, Fe, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni è äð.);
- äåôåêòàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè;
- ïðèìåñÿìè, êàê èçîìîðôíûìè, ò. å. âõîäÿùèìè â ñòðóêòóðó ìèíåðàëà, òàê è ìåõàíè÷åñêèìè.
Ýëåìåíòû-õðîìîôîðû ìîãóò îêðàøèâàòü ìèíåðàëû â ðàçíûå öâåòà â çàâèñèìîñòè îò èõ âàëåíòíîñòè, êîíöåíòðàöèè, ïðèñóòñòâèÿ äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ è ñîåäèíåíèé è ïð.
Fe3+ êðàñíî-áóðûé (
ñèäåðèò
Fe CO3,
ëèìîíèò
Fe2O3 n H2O,
ãèäðîã¸òèò
FeOOH n H2O)
Fe2+ çåëåíûé (
àíàïàèò
Ca2Fe2+[PO4]2 4H2O)
Mn3+ ðîçîâûé (
ðîäîíèò
Ca Mn4v [Si3O9])
Cr3+ çåëåíûé (
óâàðîâèò
Ca3Cr2[SiO4]3) è êðàñíûé (
ðóáèí
Al2O3), â çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ îêèñè õðîìà
Cr6+ îðàíæåâûé (
êðîêîèò
Pb [CrO4])
Cu2+ çåëåíûé (
ìàëàõèò
Cu2[CO3]2 OH2) è ñèíèé (
àçóðèò
Cu3[CO3]2 OH2), â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà êðèñòàëëèçàöèîííîé âîäû
Co2+ ðîçîâûé (
ýðèòðèí
Co3[AsO4]2 8H2O)
Ni2+ çåëåíûé è æåëòûé (
ãàðíèåðèò
Ni [Si4O10] (OH)4 4H2O)
V3+ çåëåíûé (
ñìàðàãäèò
Ca2(Mg, Fe2+)5[Si8O22]OHv2)
Ti4+ ñèíèé (
ñàïôèð
Al2O3), â ïðèñóòñòâèè èîíîâ ãèäðîêñèëà è íàëè÷èè æåëåçà
Äåôåêòàìè êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû îáóñëîâëåíà, íàïðèìåð, ãîëóáàÿ è ñèíÿÿ îêðàñêà
ãàëèòà
(NaCl), âîçíèêàþùàÿ â ðåçóëüòàòå ðàäèîàêòèâíîãî îáëó÷åíèÿ K40, Rb87.
Ïðèìåðîì îêðàñêè ìèíåðàëà ìåõàíè÷åñêîé ïðèìåñüþ äðóãîãî âåùåñòâà ìîæåò ñëóæèòü çåëåíûé êâàðö (
ïðàçåì
), öâåò êîòîðîãî îáóñëîâëåí ìåëü÷àéøèìè âêëþ÷åíèÿìè ÷åøóåê çåëåíîãî õëîðèòà èëè èãîëî÷åê àêòèíîëèòà. Ìåõàíè÷åñêàÿ ïðèìåñü ãåìàòèòà ÷àñòî âûçûâàåò êðàñíóþ èëè áóðóþ îêðàñêó ìèíåðàëîâ, íàïðèìåð
ãàëèòà
è ñèëüâèíà,
àãàòîâ
.
 îòäåëüíûõ ñëó÷àÿõ îêðàñêà ìèíåðàëà ìîæåò áûòü âûçâàíà èðèçàöèåé è ïîáåæàëîñòüþ.
-
Èðèçàöèÿ
öâåòíîé îòëèâ íà ãðàíÿõ èëè ïëîñêîñòÿõ ñïàéíîñòè íåêîòîðûõ ìèíåðàëîâ (íàïðèìåð, ëàáðàäîð), îáóñëîâëåííûé íàëè÷èåì òîíêèõ âêëþ÷åíèé èëè òðåùèí, âûçûâàþùèõ èíòåðôåðåíöèþ ëó÷åé ñâåòà.
-
Ïîáåæàëîñòü
öâåòíàÿ ïëåíêà íà ñëåãêà îêèñëèâøåéñÿ ïîâåðõíîñòè ìèíåðàëà (õàëüêîïèðèò, áîðíèò).
Ïðè îïèñàíèè ìèíåðàëîâ îáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ ôèçè÷åñêàÿ øêàëà öâåòîâ â ñî÷åòàíèè ñ áûòîâîé.
- Ôèçè÷åñêàÿ øêàëà: êðàñíûé, îðàíæåâûé, æåëòûé, çåëåíûé, ãîëóáîé, ñèíèé, ôèîëåòîâûé; äîïîëíèòåëüíî: áåëûé, ñåðûé, ÷åðíûé, ïóðïóðíûé, êîðè÷íåâûé.
- Áûòîâàÿ øêàëà îáúåäèíÿåò õîðîøî çíàêîìûå âñåì öâåòà: âèøíåâûé, ÿáëî÷íûé, ìåäîâûé è ïð. Ýòè öâåòà ÷àñòî ïðèìåíÿþò äëÿ óòî÷íåíèÿ îòòåíêà öâåòà ìèíåðàëà, íàïðèìåð âèøíåâî-êðàñíûé,
îëîâÿííî-áåëûé
,
ëàòóííî-æ¸ëòûé
,
ñîëîìåííî-æåëòûé
è ò.ï.
Öâåò ÷åðòû öâåò ìèíåðàëà â ïîðîøêå íà áåëîì ôîíå. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ öâåòà ÷åðòû èñïîëüçóþò íåãëàçóðîâàííóþ ïîâåðõíîñòü ôàðôîðà (áèñêâèò). Ïî ñðàâíåíèþ ñ îêðàñêîé ìèíåðàëîâ öâåò ÷åðòû ÿâëÿåòñÿ áîëåå ïîñòîÿííûì, âñëåäñòâèå ÷åãî èìååò âàæíîå äèàãíîñòè÷åñêîå çíà÷åíèå.
Ìèíåðàëû ñ ìåòàëëè÷åñêèì áëåñêîì, êàê ïðàâèëî, èìåþò ÷åðíóþ ÷åðòó ñ ðàçíûìè îòòåíêàìè, ìèíåðàëû ñî ñòåêëÿííûì áëåñêîì áåëóþ, ðåæå ñëàáîîêðàøåííóþ. Öâåò ìèíåðàëà ÷àñòî íå ñîâïàäàåò ñ öâåòîì åãî ÷åðòû.
Ïðèìåð:
ïèðèò
öâåò ìèíåðàëà ñîëîìåííî-æåëòûé, ÷åðòà ÷åðíàÿ
õàëüêîïèðèò
öâåò ìèíåðàëà ëàòóííî-æåëòûé, ÷åðòà ÷åðíàÿ ñ çåëåíîâàòûì îòòåíêîì
ãåìàòèò
öâåò ìèíåðàëà ñòàëüíî-ñåðûé, ÷åðòà âèøíåâî-êðàñíàÿ
ìàãíåòèò
öâåò ìèíåðàëà ÷åðíûé, ÷åðòà ÷åðíàÿ
àêòèíîëèò
öâåò ìèíåðàëà çåëåíûé, ÷åðòà áåëàÿ
Áëåñê ñïîñîáíîñòü ìèíåðàëà îòðàæàòü ñâåò. Èíòåíñèâíîñòü è õàðàêòåð áëåñêà çàâèñèò îò ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ (N), îòðàæàòåëüíîé ñïîñîáíîñòè (R) è õàðàêòåðà ïîâåðõíîñòè, îò êîòîðîé îòðàæàåòñÿ ñâåò. Ïðè óñëîâèè, ÷òî ñâåò îòðàæàåòñÿ îò ðîâíîé ãëàäêîé ïîâåðõíîñòè (ãðàíè, ïëîñêîñòè ñïàéíîñòè), âûäåëÿþò ñëåäóþùèå òèïû áëåñêà ïî âîçðàñòàíèþ ÿðêîñòè:
-
ñòåêëÿííûé
õàðàêòåðåí äëÿ ïðîçðà÷íûõ è ïîëóïðîçðà÷íûõ ìèíåðàëîâ (N = 1,31,9; R < 15 %). Áîëüøèíñòâî ìèíåðàëîâ èìåþò èìåííî ýòîò áëåñê.
-
àëìàçíûé
N = 1,92,6; R = 1519 %, âñòðå÷àåòñÿ çíà÷èòåëüíî ðåæå (àëìàç, ñôàëåðèò, êèíîâàðü);
-
ïîëóìåòàëëè÷åñêèé
N = 2,63,0; R = 1926 % (ìàãíåòèò);
-
ìåòàëëè÷åñêèé
õàðàêòåðåí äëÿ íåïðîçðà÷íûõ ìèíåðàëîâ, N > 3,0; R > 26 %, íàïðèìåð, ïèðèò
Êðîìå îñíîâíûõ òèïîâ áëåñêà âûäåëÿþò:
-
æèðíûé
ó ìèíåðàëîâ ñî ñòåêëÿííûì è àëìàçíûì áëåñêîì íà ñêðûòîáóãîð÷àòîé ïîâåðõíîñòè èçëîìà (êâàðö, íåôåëèí);
-
âîñêîâûé
ó ñêðûòîêðèñòàëëè÷åñêèõ ìàññ è òâåðäûõ ãåëåé (êðåìíè, îïàë);
-
ìàòîâûé
ó ïîðèñòûõ òîíêîäèñïåðñíûõ ìàññ (ìåë, êàîëèí, ëèìîíèò).
Ó ìèíåðàëîâ, îáëàäàþùèõ ÿâíî âûðàæåííîé îðèåíòèðîâêîé ýëåìåíòîâ ñòðîåíèÿ, âîçíèêàåò îòëèâ:
-
øåëêîâèñòûé
â ìèíåðàëàõ ñ ïàðàëëåëüíî-âîëîêíèñòûì ñòðîåíèåì (àñáåñò, ñåëåíèò);
-
ïåðëàìóòðîâûé
ó ïðîçðà÷íûõ ìèíåðàëîâ ñ âåñüìà ñîâåðøåííîé ñïàéíîñòüþ (ìóñêîâèò, ãèïñ).
Ïðîçðà÷íîñòü ñïîñîáíîñòü ìèíåðàëà ïðîïóñêàòü ÷åðåç ñåáÿ ñâåò. Îöåíèâàåòñÿ íà êà÷åñòâåííîì óðîâíå ïóòåì ïðîñìîòðà ìèíåðàëà íà ïðîñâåò. Ïî ñòåïåíè ïðîçðà÷íîñòè ìèíåðàëû óñëîâíî äåëÿò íà:
-
ïðîçðà÷íûå
õîðîøî ïðîïóñêàþò ñâåò. Âèäíû âíóòðåííèå äåôåêòû (òðåùèíû, âêëþ÷åíèÿ);
-
ïîëóïðîçðà÷íûå
ïðîñâå÷èâàþò â òîíêèõ îñêîëêàõ èëè øëèôàõ;
-
íåïðîçðà÷íûå
(êàê ïðàâèëî, ìèíåðàëû ñ ìåòàëëè÷åñêèì áëåñêîì)
Ñïàéíîñòü ñïîñîáíîñòü ìèíåðàëà ðàñêàëûâàòüñÿ ïî îïðåäåëåííûì êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèì íàïðàâëåíèÿì ñ îáðàçîâàíèåì ãëàäêèõ ïàðàëëåëüíûõ ïîâåðõíîñòåé, íàçûâàåìûõ ïëîñêîñòÿìè ñïàéíîñòè. Ñïàéíîñòü îáóñëîâëåíà âíóòðåííåé ñòðóêòóðîé ìèíåðàëà è íå çàâèñèò îò âíåøíåé ôîðìû êðèñòàëëà èëè çåðíà ìèíåðàëà.
Ñïàéíîñòü â ìèíåðàëå ïðîõîäèò ïî íàïðàâëåíèÿì, ïàðàëëåëüíûì ïëîñêèì ñåòêàì ñ ìàêñèìàëüíîé ðåòèêóëÿðíîé ïëîòíîñòüþ àòîìîâ, íî íàèáîëåå ñëàáî ñâÿçàííûì ìåæäó ñîáîé.
×òîáû îõàðàêòåðèçîâàòü ñïàéíîñòü îïðåäåëÿþò:
- ñòåïåíü åå ñîâåðøåíñòâà;
- ïðîñòóþ ôîðìó, ïî êîòîðîé êðèñòàëë ðàñêàëûâàåòñÿ;
- â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ óêàçûâàþò óãîë ìåæäó ïëîñêîñòÿìè ñïàéíîñòè.
Ñòåïåíü ñîâåðøåíñòâà ñïàéíîñòè îïðåäåëÿþò ïî ñëåäóþùåé óñëîâíîé øêàëå:
-
âåñüìà ñîâåðøåííàÿ
ìèíåðàë ëåãêî ðàñêàëûâàåòñÿ èëè ðàñùåïëÿåòñÿ íà òîíêèå ïëàñòèíêè èëè ëèñòû (ìèíåðàëû ñî ñëîèñòîé ñòðóêòóðîé: ñëþäû, ãðàôèò è ïð.);
-
ñîâåðøåííàÿ
êðèñòàëëû êîëþòñÿ íà áîëåå òîëñòûå ïëàñòèíêè, áðóñêè ñ ðîâíûìè ïîâåðõíîñòÿìè (êàëüöèò, ãàëåíèò);
-
ñðåäíÿÿ
ïîâåðõíîñòü ñêîëà íå âñåãäà ðîâíàÿ è áëåñòÿùàÿ (ïîëåâûå øïàòû);
-
íåñîâåðøåííàÿ
îáíàðóæèâàåòñÿ ñ òðóäîì, ïîâåðõíîñòü ñêîëà íåðîâíàÿ (àïàòèò, íåôåëèí).
Ðÿä ìèíåðàëîâ íå èìååò ñïàéíîñòè (ìàãíåòèò è ò. ä.).
 çàâèñèìîñòè îò ïðîñòîé êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ôîðìû êðèñòàëë ìîæåò ðàñêàëûâàòüñÿ ïî îäíîìó, äâóì, òðåì è áîëåå íàïðàâëåíèÿì:
ïî ïèíàêîèäó îäíî íàïðàâëåíèå
- ïî ðîìáè÷åñêîé èëè òåòðàãîíàëüíîé ïðèçìå äâà;
- ïî ãåêñàãîíàëüíîé ïðèçìå,
ðîìáîýäðó
è
êóáó
òðè; - ïî îêòàýäðó ÷åòûðå;
- ïî ðîìáîäîäåêàýäðó øåñòü.
Îòäåëüíîñòü
ðàñêîëû êðèñòàëëîâ ïî ïëîñêîñòÿì èõ ôèçè÷åñêîé íåîäíîðîäíîñòè. Ïëîñêîñòÿìè îòäåëüíîñòè ìîãóò áûòü:
- ïëîñêîñòè ñðàñòàíèÿ äâîéíèêîâ (íàïðèìåð,
êîðóíä
) - ïîâåðõíîñòè çîí è ñåêòîðîâ ðîñòà êðèñòàëëîâ;
- ïëîñêîñòè ìåëü÷àéøèõ âêëþ÷åíèé äðóãèõ ìèíåðàëîâ.
 îòëè÷èå îò ñïàéíîñòè îòäåëüíîñòü ïðîÿâëÿåòñÿ ïî âñåìó êðèñòàëëó, ðàñêîëû â ñëó÷àå îòäåëüíîñòè áîëåå ãðóáûå è ÷åòêèå.
Èçëîì ðàñêîë ìèíåðàëà â íàïðàâëåíèÿõ, ãäå íåò ñïàéíîñòè. Ðàçëè÷àþò èçëîìû:
ðîâíûé
íåðîâíûé
ñòóïåí÷àòûé
- êðþ÷êîâàòûé
çàíîçèñòûé
ðàêîâèñòûé
Òâåðäîñòü ñòåïåíü ñîïðîòèâëåíèÿ ìèíåðàëà ìåõàíè÷åñêîìó âîçäåéñòâèþ (äàâëåíèþ, ñâåðëåíèþ, öàðàïàíèþ, øëèôîâàíèþ è ò.ï.)  îáû÷íîé ìèíåðàëîãè÷åñêîé ïðàêòèêå îïðåäåëÿþò îòíîñèòåëüíóþ òâåðäîñòü ïóòåì öàðàïàíüÿ îäíîãî ìèíåðàëà äðóãèì. Äëÿ ýòîãî èñïîëüçóþò øêàëó Ìîîñà, â êîòîðîé èìååòñÿ 10 ýòàëîííûõ ìèíåðàëîâ, ïðîíóìåðîâàííûõ â ïîðÿäêå óâåëè÷åíèÿ òâåðäîñòè:
Ñòóïåíè øêàëû Ìîîñà íåðàâíîìåðíû. Äëÿ òî÷íûõ èçìåðåíèé èñïîëüçóþò ìåòîä âäàâëèâàíèÿ â ìèíåðàë àëìàçíîé ïèðàìèäêè, òâåðäîñòü îïðåäåëÿþò ïî îòíîøåíèþ âåëè÷èíû íàãðóçêè ê ïëîùàäè ïîëó÷åííîãî îòïå÷àòêà (êã/ìì2), ïðèáîð íàçûâàåòñÿ ñêëåðîìåòð.
Òâåðäîñòü êðèñòàëëîâ èíîãäà íåîäèíàêîâà íà ðàçíûõ åãî ãðàíÿõ èëè íàïðàâëåíèÿõ (àíèçîòðîïèÿ ñâîéñòâ). Íàïðèìåð, ó êèàíèòà (
äèñòåíà
) â íàïðàâëåíèè óäëèíåíèÿ òâåðäîñòü 4,5-5 , à â ïåðïåíäèêóëÿðíîì óäëèíåíèþ 6,5-7. Ïðè îïðåäåëåíèè àáñîëþòíîé òâåðäîñòè (êã/ìì2) , ó÷èòûâàÿ àíèçîòðîïèþ äàæå ó ìèíåðàëîâ êóáè÷åñêîé ñèíãîíèè, ñòðîÿò «ðîçåòêè òâåðäîñòè».
Èíîãäà äëÿ îïðåäåëåíèÿ òâåðäîñòè èñïîëüçóþò ïîäðó÷íûå «ýòàëîíû», õîòÿ îíè è íåòî÷íû:
- íîãîòü 2,5;
- ìåäíàÿ ìîíåòà 3;
- æåëåçíûé ãâîçäü 4,5-5
- ñòåêëî 5;
- íîæ 5,56.
Ïëîòíîñòü ìèíåðàëîâ èçìåíÿåòñÿ îò 0,80,9 (ó ïðèðîäíûõ êðèñòàëëè÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ) äî 22,7 ã/ñì3 (ó îñìèñòîãî èðèäèÿ).
Ïëîòíîñòü îïðåäåëÿåòñÿ ôîðìóëîé p = m/V, ãäå m ìàññà òåëà (m=F/g), V îáúåì.
Ïðè ìàêðîñêîïè÷åñêîì îïðåäåëåíèè ìèíåðàëîâ îíà îöåíèâàåòñÿ ïðèáëèçèòåëüíûì ñðàâíåíèåì â ðóêå, íà îñíîâàíèè ÷åãî ìèíåðàë ìîæíî îòíåñòè ê îäíîé èç óñëîâíûõ ãðóïï ïëîòíîñòè:
ëåãêèå
< 2,5 (ãèïñ);ñðåäíèå
2,54,0 (êâàðö, ïîëåâûå øïàòû);òÿæåëûå
4,08,0 ïèðèò, õàëüêîïèðèò);î÷åíü òÿæåëûå
> 8,0 (êèíîâàðü).
Ïðåîáëàäàþò ìèíåðàëû ñ ïëîòíîñòüþ 2,54,0 ã/ñì3.
Ïëîòíîñòü ìèíåðàëîâ âîçðàñòàåò:
- ñ ðîñòîì êîìïàêòíîñòè êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû;
- ñ óâåëè÷åíèåì àòîìíîãî íîìåðà ñëàãàþùèõ åãî õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ;
- ñ óìåíüøåíèåì èõ èîííûõ ðàäèóñîâ.
Ìèíåðàëû ïåðåìåííîãî õèìè÷åñêîãî ñîñòàâà èìåþò íåïîñòîÿííóþ ïëîòíîñòü.
Ìèíåðàëû îáëàäàþò è äðóãèìè ñâîéñòâàìè, òàêèìè êàê ìàãíèòíîñòü, ëþìèíåñöåíöèÿ, êîâêîñòü, õðóïêîñòü, óïðóãîñòü, ðàäèîàêòèâíîñòü, ðàñòâîðèìîñòü è äð.
Ôîðìà êðèñòàëëîâ
Îáëèê êðèñòàëëîâ (ôîðìà) ýòî îáùèé âèä êðèñòàëëà. Èñõîäÿ èç òîãî, ÷òî ëþáîå òåëî â ïðîñòðàíñòâå èìååò òðè èçìåðåíèÿ, âûäåëÿþò ñëåäóþùèå îñíîâíûå òèïû ôîðì êðèñòàëëîâ:
- èçîìåòðè÷íûå îäèíàêîâî ðàçâèòûå âî âñåõ òðåõ íàïðàâëåíèÿõ (ðîìáîäîäåêàýäðû
ãðàíàòà
, îêòàýäðû
ìàãíåòèòà
); - âûòÿíóòûå â îäíîì íàïðàâëåíèè
ïðèçìàòè÷åñêèå
,
ñòîëá÷àòûå
,
øåñòîâàòûå
,
èãîëü÷àòûå
,
âîëîñîâèäíûå - âûòÿíóòûå â äâóõ íàïðàâëåíèÿõ
òàáëèò÷àòûå
,
ïëàñòèí÷àòûå
,
ëèñòîâàòûå
è
÷åøóé÷àòûå
.
Øèðîêî ðàñïðîñòðàíåíû è ïåðåõîäíûå ìåæäó ýòèìè îñíîâíûìè òèïàìè ôîðìû:
- áî÷åíêîâèäíûå ïðîìåæóòî÷íàÿ ôîðìà ìåæäó 1 è 2 òèïîì
- äîñêîâèäíûå óïëîùåííûå ñòîëá÷àòûå êðèñòàëëû (
äèñòåí
)
Êðîìå òîãî, ñóùåñòâóþò ñëîæíûå ôîðìû êðèñòàëëîâ, íàïðèìåð êðèñòàëëè÷åñêèå äåíäðèòû.
Ãàáèòóñ êðèñòàëëîâ áîëåå ñòðîãèé òåðìèí, îïðåäåëÿþùèé îáëèê êðèñòàëëà ïî äîìèíèðóþùèì íà íåì ãðàíÿì è ñîîòíîøåíèþ ðàçìåðîâ êðèñòàëëà â òðåõ åãî èçìåðåíèÿõ.
- Ïðèìåð: êðèñòàëëû ïèðèòà ïî÷òè âñåãäà èçîìåòðè÷íûå ïî îáëèêó, íî ïî ïðåîáëàäàþùèì ãðàíÿì èõ ãàáèòóñ ìîæåò áûòü ðàçíûì
êóáè÷åñêèì
,
ïåíòàãîí-äîäåêàýäðè÷åñêèì
,
îêòàýäðè÷åñêèì
. Ïîäðîáíî ãàáèòóñ êðèñòàëëîâ èçó÷àåòñÿ â êóðñå «Êðèñòàëëîãðàôèÿ».
Минералы и их свойства
Минералы – это
составные части горных пород,
характеризующиеся тем или иным химическим
составом и структурой.
В настоящее время известно
около 4000 минералов, из них около 50
являются породообразующими, т.е. входят
в состав горных пород.
Большинство минералов это
твердые или кристаллические вещества,
но встречаются и жидкие (самородная
ртуть, нефть) и газообразные (метан).
Не стоит путать минерал и
горную породу.
Кристаллами называют твердые
тела, имеющие естественную форму
многогранников и отличающиеся закономерным
расположением в пространстве элементарных
частиц. Кристаллические вещества
обладают анизотропностью (свойства
кристаллов).
Кристаллы имеют различные
формы тетраэдра, октаэдра, гексаэдра.
Образование минералов:
Минералы образуются в
основном в земной коре, в водной среде,
на поверхности земли и в атмосфере.
Образование минералов связано со
следующими процессами:
Магматические, происходят
в магме. Такие минералы тоже называются
магматическими.
Метаморфические, происходят
в земной коре и глубже ее под влиянием
высоких давлений и температур. Такие
минералы называют метаморфические.
Свойства минералов:
Цвет черты
– цвет минерала в порошке. Часто цвет
черты повторяет цвет минерала, но бывают
и отклонения. Например, минералы магнетит
и хромит имеют черный цвет, а их цвет в
порошке или цвет черты отличаются: у
магнетита черта черная, а у хромита –
темно-бурая.
Прозрачность –
способность минерала пропускать свет.
По этому признаку минералы разделяются
на прозрачные, полупрозрачные и
непрозрачные.
Блеск –
способность отражать падающий свет. По
отражательной способности минералов
блеск подразделяется на металлический
и неметаллический. Металлический блеск
имеют минералы с высокой отражательной
способностью. Неметаллический блеск
подразделяют на: стеклянный, жирный,
перламутровый и т.д.
Спайность
– способность минералов раскалываться
под ударом с образованием ровных
поверхностей параллельных граням,
ребрам и др. кристаллографическим
направлениям. Выделяют спайность:
весьма совершенная,
при которой минерал раскалывается или
расщепляется на тонкие пластинки или
листы (минералы со слоистой структурой:
слюды, графит и пр.) без затруднений;совершенная,
при которой кристаллы раскалываются
на более толстые пластинки, бруски с
ровными поверхностями (кальцит, галенит,
ортоклаз);средняя,
при которой поверхность раскалывания
не является ровной и блестящей,
легко заметна на сколе, но ее плоскости
более грубые и шероховатые;несовершенная,
при которой поверхность скола неровная
(апатит, нефелин, аметист) и обнаруживается
с трудом.
При этом ряд минералов не
имеет спайности (например, магнетит).
– весьма несовершенная
(золото, корунд). (скол характеризуется
изломом)
Излом
– вид поверхности при расколе минерала,
не являющейся плоскостями спайности.
Бывает – неровный, ступенчатый,
раковистый, занозистый и т.д.
Плотность
– это соотношение между весом минерала
и одинакового количества воды. Это
довольно важная для определения величина.
Если мы примем удельный вес воды за 1,
то у большинства минералов он варьируется
от 2,2 до 3,2. У некоторых минералов (таких
немного) очень высокий или очень низкий
удельный вес. Например, у графита он
равен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости
от чистоты. Зависит от
химического состава и структуры минерала.
Все минералы по плотности подразделяются
на: легкие (1–3 г/см³), тяжелые (3,5–9 г/см³),
очень тяжелые (9–23 г/см³).
Твердость
– способность минерала сопротивляться
механическому воздействию. Выделяют
абсолютную и относительную твердости.
Она у большинства минералов анизотропна.
Абсолютную твердость
определяют прибором, называемым
склерометр в
кг/мм³.
Относительная твердость
определяется сравнительным путем. Для
этого берут минерал с известной твердостью
и воздействуют им или на него другим
минералом. Существует эталонная шкала
для определения относительной твердости
минералов. Её разработал австрийский
минералог Моос в 1824 г., поэтому названа
его именем. В ней подобраны 10 минералов,
которые располагаются в порядке
возрастания твердости и номер эталонного
образца в ней означает величину
относительной твердости этого минерала.
минерал горный анизотропность
твердость
1 | Тальк | 6 | Ортоклаз |
2 | Гипс | 7 | Кварц |
3 | Кальцит | 8 | Топаз |
4 | Флюорит | 9 | Корунд |
5 | Апатит | 10 | Алмаз |
2 | Ноготь |
3 | Серебряная |
3,5 | Бронзовая |
5,5–6 | Лезвие |
5,5–6 | Оконное |
6,5–7 | Напильник |
Кроме перечисленных свойств,
которые проявляются у всех минералов,
существуют свойства присущие отдельным
минералам или группе минералов. Их
называют особые свойства и к ним
относятся:
Магнитность –
определяется по отклонению минералом
стрелки компаса;Люминесценция –
любое излучение минералом света без
накаливания. Выделяют: флюоресценцию
– свечение минерала происходит при
облучении ультрафиолетовыми или
рентгеновскими лучами, фосфоресценцию
– продолжение свечения минерала после
прекращения облучения; люминесценция
наблюдается у минералов, содержащих в
кристаллической решетке примеси ионов.
Так минерал шеелит светится бледно-голубым
цветом за счет включений МОЛИБДЕНА.Пьезо-
и пироэлектрические.
Пьезоэлектричество – это явление,
когда под действием давления вдоль
полярной оси кристалла на её концах
концентрируются положительные и
отрицательные заряды. Пироэлектричество
– тоже явление (появление электрических
зарядов) только под действием температуры
при нагревании.Реакция с соляной кислотой
– происходит
выделение углекислого газа, реакция
хорошо наблюдается визуально.Вкус и запах
– некоторые минералы
издают запах, при каком-либо воздействии
на них (при ударе и т.п.), другие минералы
– соленые или горько-соленые на вкус
(каменная соль).Радиоактивность
– ею обладают минералы,
содержащие радиоактивные элементы.
Соседние файлы в предмете Геология
- #
- #
- #
- #
10.06.20193.72 Mб1Минералы и их магия.pptx
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #