Физические свойства минералов обусловлены их кристаллической структурой и химическим составом. Различают скалярные физические свойства минералов и векторные, значения которых зависят от кристаллографического направления. Примером скалярного свойства может служить плотность, векторными являются твёрдость, кристаллооптические свойства и др. Физические свойства подразделяют на механические, оптические, люминесцентные, магнитные, электрические, термические свойства, радиоактивность.
Габитус кристаллов выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется лупа. Помимо внешней формы кристаллов и других выделений, важное значение при описании и визуальной диагностике минералов, особенно в полевых условиях, имеют цвет, блеск, спайность и отдельность, твёрдость, хрупкость и излом. При диагностике некоторых минералов имеют значение также ковкость, гибкость (сопротивление излому) и упругость.
· Твёрдость. Определяется по шкале Мооса. По этой шкале, самым твёрдым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1600), а самым мягким является тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1, царапается ногтем). Твёрдость минерала не всегда одинакова со всех сторон кристалла, что является производным от его кристаллической структуры — в одних направлениях кристаллическая решётка может быть упакована плотнее, чем в других. Например, кианит имеет твёрдость 5.5 по шкале Мооса в одном направлении и 7 в другом.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
· Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.
· Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.
· Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.
· Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз)
· Плотность — масса единицы объема вещества, выражается в г/см3. Прежнее, устаревшее название — удельный вес; его еще можно встретить в старых минералогических учебниках. Удельная плотность — характеристика, используемая для определения единичной массы минерала, представляет собой отношение плотности (массы на единицу объема) минерала к плотности воды.
Удельная плотность может служить диагностическим признаком для некоторых классов минералов. Среди часто встречающихся минералов более высокую удельную плотность имеют оксиды и сульфиды, поскольку они включают в себя элементы с высокой атомной массой. Наиболее высокой удельной плотностью обладают самородные металлы и интерметаллиды. Камасит (никелистое метеоритное железо) имеет удельную плотность 7.9, а плотность самородного золота достигает 19.3 г/см3.
Заключение
Земная кора состоит из минералов и горных пород. Минералы – чистые вещества, состоят из одинаковых молекул. Распространение минералов и горных пород в природе чрезвычайно широко. Вся земная кора, все горные породы и месторождения полезных ископаемых состоят из минералов.
Физические свойства минералов. Минералогический музей им.Ферсмана. М.Е.Генералов
Размеры минеральных индивидов могут быть от больших, масса которых несколько тонн (полевой шпат, кварц), до мельчайших зёрнышек, видимых только в микроскоп. Большинство минералов встречаются именно в виде мелких и мельчайших зёрнышек, образуя зернистую структуру магматических, осадочных и метаморфических пород.
Известно около 2200 минералов, а число их названий с разновидностями более 4000. Последнее объясняется тем, что многие минералы имеют несколько названий (синонимы). Кроме того, разновидности минералов получают самостоятельные названия благодаря отклонениям от химического состава, цвета и других свойств.
Минеральный состав каждого вида горных пород достаточно одинаков, но не существенные различия могут иметь место. Это зависит от геологических условий. У одной и той же породы, может различаться процентное соотношение входящих в неё минералов и в некоторой степени химический состав. Поэтому состав горных пород не выражают химическими формулами, а оперируют только названиями. Каждый вид горной породы образуется в определённых физико-химических условиях.
Список использованных источников:
Источник: poisk-ru.ru
Физические свойства минералов
Каждый минерал обладает определенным физическим свойствами.
– оптические характеристики: цвет, блеск, прозрачность,
Внешняя форма – может быть разнообразной. Наиболее часто минералы встречаются в виде кристаллических агрегатов и сростков, а также в виде друз, конкреций, секреций, натечных форм и т.д.
1. Кристаллические агрегаты – скопления минеральных зерен различной формы, зависящей от внутреннего строения минерала и формы пространства, в которой происходит кристаллизация.
По величине зерен кристаллические агрегаты делят:
— на крупнозернистые – > 5 мм в поперечнике;
— среднезернистые – 2…5 мм;
— мелкозернистые – 0,5…2 мм (апатит);
— зернистые (галит, пирит);
— столбчатые (селенит, магнезит);
— чешуйчатые (графит) и др.
2. Друзы – незакономерные сростки отдельных кристаллов, прикрепленные одним концом к какой-либо поверхности (кварц, флюорит).
3. Конкреции – округлые или неправильной формы минеральные стяжения с радиально-лучистым или скорлупообразным сложением. Встречаются в глинах и песках, по составу могут быть карбонатными, железистыми и др.
4. Оолиты – скопления в виде горошин концентрически-скорлуповидного строения, образующиеся при оседании минерального вещества вокруг каких-либо мелких частиц (лимонит, боксит).
5. Секреции – образуются при заполнении минеральным веществом пустот в горных породах, в отличие от конкреций, отложение вещества идет от периферии к центру. Секреции размером менее 10 мм в поперечнике называются миндалинами, более крупные – жеодами (кварц, кальцит).
6. Натечные формы – возникают при медленном обволакивании минеральным веществом каких-либо поверхностей (опал, малахит, сера; в пещерах – отложения карбонатов в виде сталактитов и сталагмитов).
7. Многие минералы имеют землистый облик (марганцевая руда).
Цвет минерала в куске – зависит от химического состава, кристаллического строения и присутствия примесей. Некоторые минералы имеют постоянную окраску (малахит – зеленую, сера – желтую), большинство же минералов может иметь различную окраску. Например, флюорит бывает бесцветным, желтым, коричневым, розовым, зеленым, синим, фиолетовым и даже почти черным.
Химические и механические примеси способны изменить собственную окраску минерала и позволяют выделять его разновидности. Кроме того, цветовые оттенки минералов могут меняться под воздействием высоких температур, ультрафиолетового и радиоактивного облучения, некоторые минералы обладают способностью менять окраску в зависимости от условий освещения (александрит), а также просто выцветать на солнечном свету, поэтому более постоянным признаком минерала является «цвет черты» (порошка) минерала.
Цвет черты выявляется, если уголком испытуемого образца потереть пластинку неглазурованного фарфора – бисквита. Если минерал окажется твердым, то необходимо предварительно соскрести напильником немного порошка, а потом уже растереть его на пластинке. Черта отражает собственный цвет минерала, ее окраска более постоянна и в меньшей мере зависит от цветовых разновидностей минерала. Так, цвет черты черного железного блеска (разновидности гематита) – вишнево-красный, золотисто-желтого пирита – черный с зеленоватым оттенком, а флюорита (независимо от его окраски) – всегда белый.
Блеск – способность поверхности минерала отражать в различной степени свет, различают:
1) металлический блеск (самородные металлы) – халькопирит (медный колчедан), галенит;
2) полуметаллический (металловидный) блеск – графит;
3) неметаллический блеск бывает:
— алмазным – алмаз, сфалерит;
— стеклянным – топаз, кальцит, галит;
— жирным – тальк, сера;
Многие минералы вообще лишены блеска, они имеют тусклую, матовую поверхность – кремень.
Прозрачность [1] – способность минералов пропускать свет без изменения направления его пропускания, выделяют:
1) прозрачные – пропускают свет по всему объему (кварц, мусковит);
2) полупрозрачные (просвечивающие) – через них видны лишь очертания предметов, свет проходит, как через матовое стекло (гипс, халцедон);
3) непрозрачные – не пропускают свет даже в тонких пластинках (пирит, графит).
Спайность [2] – способность некоторых минералов при ударе раскалываться с образованием плоских поверхностей. Различают следующие виды спайности:
1) весьма совершенную – минерал расщепляется пальцами на тонкие пластины и листочки (слюда);
2) совершенную – минерал раскалывается молотком на куски, ограниченные ровными плоскостями, которые на отдельных участках могут быть неровными (галит, кальцит, флюорит);
3) среднюю – минерал распадается на куски, образуя ступенчатые поверхности, все ступеньки между собой параллельны (полевые шпаты);
4) несовершенную – на общем фоне неровного излома образуются небольшие, параллельные между собой площадки (апатит);
5) весьма несовершенную – минералы почти не дают ровных поверхностей (кварц).
Излом – характерен для минералов, не обладающих спайностью, т.е. не дающих ровных поверхностей при раскалывании.
Различают следующие виды излома:
— раковистый (кварц, обсидиан),
— землистый (каолинит, бурый железняк),
— занозистый (антимонит, хлорит, роговая обманка),
Плотность – масса вещества, отнесенная к массе равного объема воды, следовательно, минерал с плотностью 2,6 в 2,6 раза тяжелее такого же объема воды. Плотность – постоянная величина для каждого минерала. Плотность минералов и горных пород колеблется от 0,6 до 20 г/см 3 . Минералы с плотностью ниже 2 г/см 3 считаются легкими (янтарь – 1,0–1,1 г/см 3 , сильвин – 1,5 г/см 3 ), от 2 до 4 г/см 3 – нормальными (галит – 2,2 г/см 3 , ортоклаз – 2,5 г/см 3 , кварц – 2,6 г/см 3 , корунд – 4,0–4,1 г/см 3 ), выше 4 г/см 3 – тяжелыми (галенит, или свинцовый блеск – 7,5 г/см 3 , серебро – 9,6–12 г/см 3 , платина – 14–19 г/см 3 , золото –19,3 г/см 3 , максимальной плотностью обладает иридий – 23 г/см 3 ).
Твердость – способность минералов противостоять внешним механическим воздействиям. Немецкий минералог Фридрих Моос (1773–1839) предложил шкалу, согласно которой минералы группируются в соответствии с их относительной твердостью по десятибалльной шкале. Эта шкала получила название минералогической шкалы твердости или шкалы Мооса (табл. 3).
Каждый минерал, занимающий определенное место в этой шкале, царапает все минералы с меньшим значением твердости, но в то же время сам царапается стоящими выше него. Минералы с равным значением твердости не царапают друг друга.
| Шкала твердости по Моосу | Эталонный минерал | Абсолютная твердость, МПа | Визуальные признаки твердости | Твердость по группам минералов |
| Тальк Гипс | Скоблится ногтем Царапается ногтем | Мягкие | ||
| Кальцит Флюорит | 1 090 1 890 | Царапается медной монетой Легко царапается стальным ножом | Средней твердости | |
| Апатит Ортоклаз | 5 360 7 967 | С трудом царапается ножом Царапается напильником | Твердые | |
| Кварц Топаз Корунд Алмаз | 11 200 14 270 20 600 100 600 | Царапает оконное стекло Легко царапает кварц Легко царапает топаз Не царапается ничем | Очень твердые |
Минералы могут обладать рядом других физических свойств: хрупкостью (галит), плавкостью, магнитностью (магнетит, прирротит), вкусом (галит, сильин), запахом (сера), ощущением на ощупь (тальк – жирный), радиоактивностью (бетафит), иридизацией (лабрадор), двойным лучепреломлением (исландский шпат – разновидность кальцита) и т.д.
Источник: studopedia.su
Физические свойства минералов
Физические свойства минераловобусловлены их внутренним строением и химическим составом. К физическим свойствам относят плотность, механические, оптические, магнитные, электрические и термические характеристики, радиоактивность и люминесценцию.
Под плотностьюминерала понимается вес единицы его объема. Плотность зависит от атомного веса атомов или ионов, слагающих кристаллическое вещество, и от плотности их упаковки в кристаллической решетке минерала. У природных веществ она варьирует в широких пределах: от значений менее 1 г/см 3 до 23 г/см 3 . По плотности минералы подразделяют на легкие (до 2,5 г/см 3 ), средние (2,5-4,0 г/см 3 ), тяжелые
(4,0-8,0 г/см 3 ) и весьма тяжелые (более 8,0 г/см 3 ). Легкими являются нефти, угли, гипс, галит; к средним относят кварц, кальцит, полевые шпаты, к тяжелым – рудные минералы.
Для отнесения минерала к одной из этих групп достаточно определить его плотность приблизительно – путем взвешивания на ладони.
Механические свойства включают твердость, спайность, излом, хрупкость, ковкость, гибкость.
Твердость минерала– это степень его сопротивления внешнему механическому воздействию (царапанью и т.д.). Она оценивается по десятибалльной шкале относительной твердости, предложенной немецким ученым Ф. Моосом в 1811 г. Относительная твердость определяется путем царапанья исследуемого минерала острыми краями эталонных минералов (пассивная твердость) или эталонных минералов исследуемым (активная твердость). Минералы-эталоны, твердость которых (в условных единицах) соответствует их номерам, располагается в шкале Мооса следующим образом: 1 – тальк, 2 – гипс, 3 – кальцит, 4 – флюорит, 5 – апатит,
6 – ортоклаз, 7 – кварц, 8 – топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз.
Если, например, гипс не оставляет царапины на поверхности исследуемого минерала, а кальцит оставляет, значит его твердость равна 2,5.
В практике полевых работ при отсутствии шкалы Мооса твердость минералов определяется при помощи распространенных предметов с известной твердостью. Например, у карандаша она равна 1, у ногтя – 2-2,5, желтой монеты – 3-3,5, стекла – 5, стального стержня (гвоздя) – 6. Большинство природных соединений обладает твердостью от 2 до 6.
На лабораторных занятиях определение твердости минерала следует начинать с проверки, царапает ли он стекло, а не наоборот, чтобы не портить образцы. Затем уточнить значение твердости (если в этом есть необходимость) при помощи минералов шкалы Мооса.
Спайность – способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных блестящих поверхностей, называемых плоскостями спайности. Различают спайности:
· весьма совершенную – минералы (слюды, хлорит) легко расщепляются по плоскостям напластования на тончайшие листочки, образуя зеркально-блестящие плоскости спайности;
· совершенную – минералы (кальцит, галит, полевые шпаты) при ударе раскалываются по спайности, а образующиеся выколки по форме повторяют кристалл;
· среднюю – на сколах минералов (полевые шпаты, пироксены) наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы в произвольных направлениях;
· несовершенную – зерна минералов ограничены неправильными поверхностями, за исключением отдельных граней кристаллов (сера, оливин);
· весьма несовершенную (или спайность отсутствует) – минерал всегда раскалывается по произвольным неровным поверхностям, иногда образуя характерный излом (кварц, корунд, магнетит).
Минералы, у которых спайность отсутствует, обладают отдельстью.
Отдельность – это способность минерала раскалываться лишь в определенных участках, а не по определенным плоскостям. Трещины отдельности более грубые, не вполне плоские, ориентировка их зависит от характера распределения включений, двойникования и т.д.
Излом – форма поверхности, образующаяся при раскалывании минералов. Характер излома зависит от спайности. Различают ровный и неровный, ступенчатый, раковистый и мелко раковистый, занозистый, зернистый и шероховатый, крючковатый и др. разновидности изломов.
Ровный излом проходит по плоскостям спайности. Ступенчатыйизлом наблюдается у минералов с совершенной спайностью; неровный и раковистый (похожий на поверхность раковин) – у минералов с несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Занозистым считается излом, поверхность которого покрыта ориентированными занозами, представляющими собой зерна кристаллов удлиненного облика (роговая обманка, гипс). Зернистыйизлом встречается у минералов с изометрическим (или близким) обликом кристаллов (галит). Землистым изломом обладают тонкодисперсные агрегаты с матовой поверхностью (лимонит, каолинит), крючковатым – самородные металлы.
Хрупкость, ковкость, гибкость минераловопределяются визуально, по их реакции на механические напряжения.
Оптические свойства включают цвет минералов, цвет черты, степень прозрачности, блеск.
Цвет (окраска) минерала является важным диагностическим признаком. Названия многим минералам даны по их цвету (например, хлорит в переводе с греческого означает «зеленый», альбит – с латинского «белый», рубин – «красный»). В природных соединениях окраска минерала обусловлена следующими причинами:
· наличием в составе минерала элемента-красителя (хромофора). Наиболее важные хромофоры – Cu, Ni, Co, Ca, Mn, Fe;
· наличием тонко распыленных механических окрашенных примесей, которые могут быть как органического, так и неорганического происхождения (бурые окислы железа, черные окислы марганца и т.п.);
· наличием субмикроскопических ориентированных включений и внутренних поверхностей трещин спайности. В некоторых минералах кроме основной окраски иногда на плоскостях спайности или полированных поверхностях при некоторых углах поворота вспыхивают яркие синие, голубые или зеленоватые переливы. Подобные явления получили название иризация. Наблюдается это явление чаще всего в плагиоклазах (лабрадор);
· наличием пестрых поверхностных образований, т.н. побежалости, например, золотистые пленки наблюдаются на поверхности бурых железняков, темно-желтые или пестрые – на поверхности халькопирита.
На лабораторных занятиях цвет минералов определяется на глаз, путем сравнения с известными цветами.
Цвет черты – это цвет минерала в тонком порошке. Этот признак в сравнении с окраской минералов является более постоянным, а следовательно, и более надежным их диагностическим признаком.
Цвет черты не всегда совпадает с цветом самого минерала. Например, у магнетита и цвет, и цвет черты черные, а у гематита, который в плотных агрегатах имеет стально-серый или черный цвет, черта вишнево-красная. Большинство светлоокрашенных и прозрачных минералов имеют бесцветную черту.
Практически черта определяется с помощью неглазурованной фарфоровой пластинки – бисквита. Порошок получается в виде следа на пластинке, если прочертить по ней минералом. Черту на бисквите оставляют минералы с твердостью до 6 (6 – твердость бисквита). Более твердые минералы черты не оставляют, а царапают бисквит. Для них черта не определяется.
Прозрачностью называется свойство минералов пропускать сквозь себя свет. По степени прозрачности минералы делятся на 3 группы:
· прозрачные – минералы, пропускающие свет в пластинах любой толщины (горный хрусталь, исландский шпат);
· полупрозрачные – минералы, просвечивающие только в тонких пластинах (опал, халцедон);
· непрозрачные – не пропускают свет даже в тончайших пластинках (рудные минералы).
Блеск – способность минерала отражать падающий на него световой поток. Гладкие поверхности (грани, плоскости спайности) всегда лучше отражают свет, чем неровные. Различают следующие виды блеска:
· металлический – самый сильный блеск минералов. Наблюдается у темноокрашенных непрозрачных минералов. Визуально аналогичен блеску неокисленной поверхности металлов. Таким блеском обладают самородные металлы.
· полуметаллический (металловидный) – блеск, напоминающий блеск потускневшей поверхности металлов. Наблюдается у гематита, графита.
· алмазный – самый сильный блеск светлоокрашенных минералов. В качестве примера может служить блеск алмазов, серы на гранях кристаллов.
· стеклянный – самый распространенный блеск светлоокрашенных и бесцветных минералов. Такой блеск у кварца (на гранях), галита, карбонатов и сульфатов.
Если минерал в изломе имеет скрытобугорчатую или ямчатую поверхность, свет при отражении рассеивается беспорядочно, создается жирный блеск. Для скрытокристаллических масс (халцедон) и твердых светлоокрашенных гелей (опал), поверхности которых обладают более выраженной неровностью, характерен восковой блеск. Тонкодисперсные массы, обладающие тонкой пористостью, имеют матовый блеск. В данном случае падающий свет очень сильно рассеивается при отражении и поверхность минерала кажется матовой (каолинит, гидроокислы железа).
Для минералов, обладающих явно выраженной ориентировкой элементов строения, характерны шелковистый и перламутровый блески. Шелковистый блеск встречается у минералов с параллельно-волокнистым строением (асбест, гипс-селенит), перламутровый – у прозрачных минералов со слоистой структурой (слюды, тальк).
Магнитные свойства– это совокупность свойств, характеризующих способность минералов намагничиваться во внешнем магнитном поле. На практике испытание магнитности минералов производится с помощью горного компаса. Магнитные минералы (магнетит) отклоняют стрелку от естественного направления (на север).
Электрические свойства – это совокупность свойств, характеризующих способность минералов проводить электрический ток.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru