Физический свойства камней и минералов

Физические свойства минералов

Физические свойства минералов являются высоко информативными диагностическими признаками. Они зависят от химического состава минералов и их внутренней структуры (табл. 1.1).

Основными физическими свойствами минералов служат: плотность, твердость, спайность, цвет и цвет черты, блеск, а также оптические, магнитные, радиоактивные, электрические, люминесцентные, термические и другие свойства. Кроме того, различают внешний облик, форму и размеры отдельных минералов и их агрегатов.

Плотность минералов определяется как отношение массы к занимаемому объему. Плотность, численно эквивалентная удельному весу, изменяется в пределах 0,9—23,0 г/см 3 . Минералы с плотностью менее 3 г/см 3 принято называть легкими, свыше 3,5—4,0 г/см 3 — тяжелыми.

Твердость минералов характеризуется мерой сопротивления к механическому воздействию (проникновению) другого более твердого вещества. Такое воздействие определяется методами царапанья, вдавливания и шлифования. Для минералов с анизотропией физических свойств числовое значение твердости граней по различным направлениям неодинаково.

Физические свойства минералов. Двупреломление

Метод царапанья, применяемый при макроскопическом изучении минералов, основан на эталонной шкале твердости Мооса. Более точный микроскопический метод вдавливания предусматривает использование приборов — склерометров и микротвердометров.

Химический состав, сингонии и главнейшие физические свойства минералов

Минералы, в порядке возрастания их твердости

Источник: studme.org

МИНЕРА́Л

МИНЕРА́Л (от позд­не­ла­тин­ско­го minera – ру­да), фи­зи­че­ски и хи­ми­че­ски ин­ди­ви­дуа­ли­зи­ро­ван­ное, как пра­ви­ло твёр­дое, те­ло, от­но­си­тель­но од­но­род­ное по со­ста­ву и свой­ст­вам, воз­ник­шее как про­дукт при­род­ных фи­зи­ко-хи­мич. про­цес­сов, про­те­каю­щих на по­верх­но­сти и в глу­би­нах Зем­ли, Лу­ны и др. кос­мич. тел; обыч­но со­став­ная часть гор­ных по­род, руд и ме­тео­ри­тов. М. – кри­стал­лич. ве­ще­ст­ва (или ра­нее на­хо­ди­лись в кри­стал­лич. со­стоя­нии, но ут­ра­ти­ли его в ре­зуль­та­те ме­та­микт­но­го рас­па­да; см. Ме­та­микт­ные ми­не­ра­лы ), тра­ди­ци­он­но к М. от­но­сят и не­ко­то­рые при­род­ные аморф­ные об­ра­зо­ва­ния (опал, ал­ло­фан), а так­же не­мно­гие жид­кие (са­мо­род­ная ртуть, амаль­га­мы). По­дав­ляю­щее боль­шин­ст­во М. – не­ор­га­нич. со­еди­не­ния, чис­ло кри­стал­лич. ор­га­нич. со­еди­не­ний сре­ди М. ни­чтож­но ма­ло (напр., ок­са­ла­ты).

Источник: bigenc.ru

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Постоянство химического состава и внутренней структуры минералов определяют постоянство их физических свойств. На этом основаны различные методы минералогических исследований. Но для того чтобы распознать минерал в полевых условиях или в условиях, приближенных к полевым, т.е. без применения специальных методов минералогического исследования и лабораторного оборудования, необходимо знать и уметь определять их основные физические свойства, которые используются как диагностические признаки. Любой минерал может быть определен только по комплексу диагностических признаков. Различают оптические, механические и особые физические свойства минералов.

Физические свойства минералов. Побежалость и иризация

Оптические свойства минералов

Цвет, или окраска, минерала в куске является важной диагностической характеристикой. Цвет — первое, что мы видим, исследуя минерал. Однако этого, столь очевидно наблюдаемого свойства минерала, как правило, бывает недостаточно для однозначной идентификации минерала.

Минералы имеют весьма разнообразную окраску. Чаще всего цвет минерала связан с внедрившимися в его кристаллическую решетку элементами-хромофорами (носителями краски). К числу таких элементов относятся Fe, Са, Ni, Со, Ti, Сг, Мп, Си и др. В зависимости от своего состояния эти элементы окрашивают минерал в разные тона.

Такие минералы обладают постоянным цветом, это важный диагностический признак, часто закрепленный в их названиях (хлорит — зеленый, альбит — белый, рубин — красный и т.д.). Окраска других минералов определяется окрашенными примесями, которые не входят в кристаллическую решетку минерала.

В этом случае цвет минерала не постоянен, может меняться и не служит диагностическим признаком, например кварц, кальцит, гипс, доломит имеют разнообразную окраску. Большую роль в изменении цвета минерала играет наличие внутренних неоднородностей (трещин, пустот, механических включений), которые вызывают явления интерференции и дифракции света, например у минерала лабрадор за счет интерференции света, отраженного от мельчайших трещин и плоскостей спайности, возникает внутреннее свечение в сине-зеленых тонах, которое носит название «иризация». Кроме того, анизотропные минералы могут обладать плеохроизмом (от гр. pleon — более и chroa — цвет), т.е. обнаруживать разную окраску при рассматривании их под разными углами.

Изменять окраску минерала могут возникающие на его поверхности в результате окисления разноцветные пленки, так называемая побежалость. Возникновение пленок побежалости особенно характерно для рудных минералов.

Окраска некоторых минералов может широко изменяться даже в пределах одного образца. Такие минералы называются по- лихромными (от греч. polys — многочисленный и chroma — цвет, краска).

По окраске все минералы в целом могут быть подразделены на темноцветные и светлоцветные. Определение окраски минерала носит субъективный характер. Поэтому характеризуя его цвет в диагностических целях, следует стремиться к наиболее точному описанию.

Для этого часто прибегают к сравнению окраски минерала с цветом общеизвестных предметов или веществ, употребляют сложные определения. Например, молочно-белый, фисташковозеленый, свинцово-серый. При образовании сложных прилагательных, например, таких как голубовато-зеленый или желтовато- коричневый, следует помнить, что в русском языке основным определяющим словом является второе, тогда как в англоязычной литературе основная смысловая нагрузка ложится на первую часть определения. Если в изучаемом образце или кристалле цвет минерала неоднороден и меняется, это следует отразить в описании, отметив всю цветовую гамму и характер смены окраски — постепенно или резко она изменяется, полосами, пятнами и т.д.

Цвет черты, или цвет порошка, минерала также является важной характеристикой, играющей иногда решающую роль в определении минерала. Цвет минерала в порошке может быть таким, как его цвет в куске, но может и значительно отличаться. Для темно- цветных и непрозрачных минералов цвет порошка — важный диагностический признак. Особенно это касается рудных минералов.

Например, магнетит, гематит и лимонит в кусках часто имеют близкую окраску, но по цвету черты их можно легко различить. У большинства светлоцветных прозрачных и полупрозрачных минералов порошок бесцветный, белый или имеет слабую окраску в тонах, повторяющих цвет самого минерала.

Для определения цвета минерала в порошке, или цвета черты, минералом проводят (чертят) по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, очищенной от эмали. Такая пластинка называется бисквитом (от фр. biscuite — непокрытый глазурью фарфор). Именно на ней и остается черта, позволяющая оценить цвет минерала в порошке.

Однако, если твердость минерала превышает твердость бисквита, получить черту таким путем невозможно. В ряде случаев цвет минерала в порошке является более постоянным и более надежным диагностическим признаком, чем цвет в куске.

Прозрачность — способность минералов пропускать свет без изменения направления его распространения. Прозрачность зависит от кристаллической структуры минерала, интенсивности его окраски, наличия тонкодисперсных включений, газово-жидких включений и прочих особенностей его строения, состава и условий образования. По степени прозрачности минералы условно делятся на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие по тонкому краю, непрозрачные.

Прозрачные — хорошо пропускают свет по всему объему. Через такие минералы можно видеть, как через оконное стекло.

Полупрозрачные — через них видны лишь очертания предметов. Свет проходит сквозь минерал, как через матовое стекло.

Просвечивающие — пропускают свет по тонкому краю или в тонких пластинках.

Непрозрачные — не пропускают света даже в тонких пластинках.

При прочих равных условиях более мелкозернистые агрегаты кажутся менее прозрачными.

Блеск — способность минерала отражать падающий на него свет. Отражение света от поверхности минерала воспринимается как блеск различной интенсивности. Это свойство не связано с цветом минерала в куске. Блеск зависит от структуры минерала, его отражательной способности и характера отражающей поверхности.

Все минералы по блеску могут быть подразделены на две группы: с металлическим и неметаллическим блеском. Последняя группа является более многочисленной.

Металлический блеск — сильный блеск, свойственный непрозрачным самородным металлам и многим рудным минералам, обладающим черной или темноокрашенной чертой. Иногда выделяют полуметаллический блеск, или металловидный, напоминающий блеск потускневшей поверхности металла.

Неметаллический блеск по своей интенсивности и особенностям подразделяется на несколько видов.

Алмазный блеск — самый яркий, характерен для алмаза, некоторых разновидностей сфалерита и серы.

Стеклянный блеск напоминает блеск поверхности стекла. Он самый распространенный, характерен для большинства прозрачных и просвечивающих минералов.

Жирный блеск — поверхность минерала кажется покрытой пленкой жира или смазанной маслом. Если минерал темноцветный или непрозрачный, такой блеск иногда называют смолистым.

Жирный блеск возникает за счет неровностей поверхности излома или грани минерала, а также в результате поглощения минералом воды с образованием на поверхности тонкой водяной пленки.

Восковой блеск в целом похож на жирный, только более слабый, тусклый, напоминает блеск восковой или парафиновой свечи; характерен для скрытокристаллических минеральных агрегатов.

Перламутровый блеск напоминает радужный блеск жемчуга или внутренней перламутровой поверхности раковины и обусловлен интерференцией световых волн, отраженных от пластин, слагающих минеральный агрегат, или от внутренних поверхностей минерала (плоскости спайности, трещинки).

Шелковистый блеск, напоминающий блеск шелковой ткани, наблюдается у агрегатов с волокнистым или игольчатым строением.

Иногда выделяют матовый блеск, которым обладают мелкозернистые агрегаты с неровной землистой поверхностью. Матовый блеск практически означает отсутствие блеска.

Следует заметить, что нередко блеск на гранях кристалла, на его сколе и поверхностях спайности может отличаться. Например, у кварца блеск на гранях может быть стеклянным, тогда как на сколе он практически всегда жирный. Как правило, блеск на свежих, чистых поверхностях спайности более яркий и интенсивный, чем на гранях кристалла.

Источник: studref.com

Физический свойства камней и минералов

Минералы отличаются друг от друга по многим внешним признакам: цвету, блеску, твердости, форме и другим свойствам. Все физические свойства минералов находятся в прямой зависимости от их химического состава и кристаллической структуры, поэтому каждый минерал характеризуется своим набором физических свойств, позволяющим диагностировать (определять) минералы.

Оптические свойства

Прозрачность — свойство минерала пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности минералы подразделяются: прозрачные (горный хрусталь, топаз, исландский шпат), полупрозрачные (флюорит, сильвин) и непрозрачные (пирит, магнетит).

Цвет. Минералы по цвету подразделяются на три группы идиохроматическую, аллохроматическую и псевдохроматическую.

Идиохроматическая (от греческих «идиос» — свой, собственный и «хромос» — цвет) окраска обусловлена внутренними свойствами минерала — особенностями строения кристаллической решетки. Для некоторых минералов цвет является важнейшим диагностическим признаком. Например: пирит — латунно желтый, магнетит — черный, малахит — зеленый, родонит — красный, азурит — синий.

Аллохроматическая (от греч. «аллос» — посторонний) окраска связана с присутствием в минералах либо элементов-хромофоров (красителей), либо тонкорассеянных механических примесей. Например, очень сильным красителем является хром. Даже незначительная примесь Сг2О3 (0,1 %) окрашивает бесцветный минерал корунд в густой ярко красный цвет, прозрачная разновидность которого называется рубином.

Псевдохроматическая окраска (от греческого «псевдос» — ложный) связана с различными оптическими эффектами: интерференцией, дифракцией, преломлением (бриллиант).

Цвет черты. Это цвет тонкого порошка минерала, который легко получить, если провести испытуемым минералом черту на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом. Цвет черты является более надежным признаком по сравнению с окраской минералов.

Блеск — это способность минералов отражать от своей поверхности световой поток. Установлено, что блеск зависит от показателя преломления минерала, т.е. величины, характеризующей разницу в скорости света при переходе его из воздушной среды в кристаллическую среду.

Механические свойства

Спайностью называется свойство минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям, обусловленным строением их кристаллических решеток, образуя при этом ровные площадки — плоскости спайности. Это свойство минералов связано исключительно с их внутренним строением и не зависит от внешней формы кристаллов.

Плоскость спайности отличается от естественной грани кристалла тем, что естественную грань можно отбить, и она больше не повторится, а плоскости спайности можно получать многократно. На естественных гранях кристаллов часто наблюдается штриховка или следы растворения, плоскости спайности более гладкие и совершенные.

Изломом называют характер поверхности раскола.

Под твердостью минерала подразумевается его степень сопротивления внешним механическим воздействиям. В минералогической практике применяется наиболее простой способ определения твердости — царапанье одного минерала другим, т.е. устанавливается относительная твердость минерала.

Для оценки относительной твердости немецким минералогом Ф.последующий минерал этой шкалы царапает предыдущий, черта, полученная при этом, не стирается и остается в виде царапины. Более мягкие минералы оставляют на твердых минералах черту в виде порошка, которая легко стирается. Твердость минералов-эталонов в шкале условно обозначена целыми числами, несоответствующими их действительной твердости. Шкала Мооса представлена следующими минералами:

Источник: studbooks.net