Физико-механические свойства

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость, наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[2], большие показатель преломления и дисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0, 1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0, 5—0, 55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. Энергия кристалла составляет 105 Дж/г-ат, энергия связи 700 Дж/г-ат — менее 1 % от энергии кристалла.

Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в конечном счёте в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут[1]. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2, 417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2, 402 (для красного) до 2, 465 (для фиолетового). Способность кристаллов разлагать белый свет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0, 063.

Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.

Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета) делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом и рубином, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый алмаз называется бриллиантом.

Структура

Сингония кубическая, кристаллическая решётка — кубическая гранецентрированная, а = 0, 357 нм = 3, 57 Å , z = 4, пространственная группа Fd3m (по Герману — Могену). Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³ -гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.

Схематическое изображение кристаллической решетки алмаза

Окраска

Подавляющее большинство ювелирных алмазов — алмазы жёлтого и коричневого цвета. Для алмазов жёлтых оттенков характерен дефект структуры Н − 3. В зависимости от концентрации этих дефектов возможны оттенки жёлтого цвета от едва уловимых до ясно видимых. В бесцветных алмазах, в которых даже спектрофотометром не удается зафиксировать наличие Н − 3 дефектов, они также могут присутствовать, если присутствует голубая люминесценция. Только 10—12 % всех исследованных алмазов с ясно видимым жёлтым оттенком, указывающим на присутствие Н − 3 центров, не имели голубой люминесценции или она была ослаблена. Это вызвано наличием примесей в структуре алмаза, вызывающих тушение люминесценции. Важным оптическим свойством Н − 3 центра является то, что голубой цвет люминесценции является дополнительным к жёлтому оттенку окраски. Это означает, что при равенстве зрительных реакций от интенсивностей излучений этих оттенков их суммарная реакция на глаз оценщика будет такой же, как от бесцветного (белого) излучения; то есть при определенных условиях жёлтый оттенок окраски компенсируется голубым оттенком люминесценции. В общем случае имеется неравенство интенсивностей окраски по зонам и неравенство визуальных реакций от жёлтого цвета окраски и голубого цвета люминесценции. Можно рассматривать люминесценцию как фактор «компенсации» жёлтой окраски, действующий со знаком «плюс» или «минус». Из этого следует ряд практических выводов, важных для некоторых аспектов оценки алмазов и их разметки перед распиливанием.

Необходимо учитывать совместное воздействие на глаз сортировщика жёлтого оттенка окраски и голубого оттенка люминесценции кристалла. Поэтому следует алмазы первого цвета разделять на те, из которых могут получиться бриллианты высших цветов, и на те, из которых они не могут быть получены. При входном контроле кристаллов из общего числа следует извлечь все нелюминесцирующие алмазы без малейшего присутствия жёлтого оттенка (допускается слабый коричневый нацвет) и с пропусканием более 70 %. Эти алмазы могут рассматриваться как исходные кристаллы для получения бриллиантов 1, 2 цвета. Количество их достигает не более 1—3 % от общего числа.

Каждый цветной бриллиант — совершенно уникальное произведение природы. Существуют редкие цвета алмазов: розовый, синий, зеленый и даже красный.

Примеры некоторых цветных бриллиантов:

Дрезденский зелёный бриллиант,

Жёлтый алмаз Тиффани,

Портер Родс (голубой).

Опишите свойства минералов, составляющих лимонит- гетита и лепидокрокита

ЛИМОНИТ

ЛИМОНИТ (бурый железняк), агрегат или смесь нескольких минералов, гидроксидов железа с преобладанием гетита. Название происходит от греч. «лимон» – луг или болото. Встречается в виде мелко- или скрытокристаллических плотных сталактитоподобных выделений или землистых масс. Цвет обычно темный – красновато-бурый или ржаво-коричневатый, черта желтовато-коричневая. Твердость в пределах 5, 0–5, 5, плотность 3, 8–4, 2. Образуется как вторичный продукт в результате окисления и гидратации первичных минералов, содержащих железо. Весьма широко распространен. Главный компонент железных шляп в верхней части зон окисления сульфидных рудных тел; образует рассеянную вкрапленность в зоне окисления пород, содержащих сульфиды, силикаты и карбонаты железа. Встречается также в качестве природного железистого цемента, связующего зерна минералов в осадочных породах, особенно в песчаниках. Железо, растворенное в морской воде при ее испарении или при участии железобактерий, отлагается в виде пластов осадочных лимонитов – оолитовых бурых железняков. Железобактерии распространены также в торфяных болотах. Если водотоки, дренирующие территории, где в изобилии присутствуют окисленные минералы железа, впадают в болото, происходит накопление лимонитовой болотной руды. Болотные железные руды добывают в некоторых странах Европы. Лимонит как продукт гидратации гематита часто встречается в гематитовых рудных телах в районе оз. Верхнего в США. В России лимонит распространен в зонах окисления рудных месторождений (Бакал на Урале и др.) и в корах выветривания (Урал). Развитие черной металлургии в России началось с разработки месторождений болотных железных руд Карелии. Лимонит используется также для изготовления пигмента – желтой охры.

ЛЕПИДОКРОКИТ рубиновая слюдка, — минерал класса гидроксидов, FeO(OH). Содержит Fe2О3 89, 86% и Н2О 10, 14%, примеси MnO, Al2О3, SiO2, CaO, MgO, иногда избыток Н2О. Сингония ромбическая, кристаллическая структура слоистая. Характерны чешуйчатые, пластинчатые, волокнистые, пучковидные и радиально-волокнистые агрегаты, часто образует зональные агрегаты, в которых чередуется с гётитом или гидрогётитом. Цвет рубиново-красный до коричневого. Блеск алмазный. Спайность совершенная в одном направлении. Твердость 4-5. Плотность 3840- 4100 кг/м3. Хрупок. Встречается в составе бурых железняков, бокситов, почв. Известен в составе железных руд гидротермально-осадочных месторождений (Бакальское на Урале). Обогащается аналогично лимониту. Искусственно получается из закисных соединений железа.

Гетит — минерал, назван в честь великого немецкого поэта, философа, естествоиспытателя и коллекционера минералов И. В. Гёте. Синоним — железная руда игольчатая. a-FeOOH. Сингония ромбическая, ромбо-дипирамидальный вид симметрии.

Свойства

Кристаллы гётита, образец 8 см. Из пегматитов Володарск-Волынска, Украина. Фото/колл.: В. Слётов, с сайта http: //mindraw.web.ru

Цвет: жёлтый, охряно-жёлтый, жёлто-бурый, бурый. Блеск: от алмазного до тусклого, в волокнистых разностях — атласный, шелковистый. Полупрозрачен. Цвет черты (цвет в порошке) — от охряно-жёлтого до буро-жёлтого. Твёрдость: 5 — 5, 5. Хрупкий. Плотность 4, 3. Спайность совершенная по (010), ясная по (100).

Формы нахождения

Кристаллы игольчатые, пластинчатые, столбчатые; землистые, порошкообразные массы; почковидные радиально-лучистые тонковолокнистые агрегаты( «бурая стеклянная голова»); ноздреватые конкреции, сферолитовые[1] почковидные корки и псевдосталактиты[2]. Под паяльной трубкой плавится с трудом, чернеет и намагничивается (т.к. теряет воду и превращается в магнитный оксид). Растворим в соляной кислоте.

Сопутствующие минералы

Гематит, пирит, сидерит, лепидокрокит, ярозит, псиломелан, магнетит, кварц, халцедон, кальцит.

Происхождение и месторождения

Встречается в виде продукта выветривания; образуется при нормальных температуре и давлении из других железосодержащих минералов: сидерита, магнетита, пирита и др., либо как продукт осаждения в болотах и природных источниках. Основной компонент лимонита, входит в состав бурых железняков. Изредка встречается как гидротермальный минерал в виде игольчатых и столбчатых кристаллов. Часто находится в виде включений в кристаллах кварца, в халцедонах и в агатах.

Дайте определение понятию «горная порода». Приведите классификацию горных пород по условиям образования.

Горные породы — природная совокупность минералов более или менее постоянного минералогического состава, образующая самостоятельное тело в земной коре. Планеты и другие твёрдые космические объекты состоят из горных пород.

Магматические горные породы

По глубине формирования породы делятся на три группы: породы кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабисальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).

Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные и сульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных раплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты. В XX-том веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются в следстивие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.

Важнейшей характеристикой магматической породы является состав. Существует несколько классификаций магматических горных пород по составу (номенклатура горных пород). Наибольшее значение имеет классификация по содержанию в породах кремнезёма SiO2, и щелочей(Na2O + K2O). По содержанию щелочей породы делятся на серии. Выделяются породы нормальной, субщелочной и щелочной серий. Формальным признаком такого деления служит появление в породе специфических щелочных минералов. По содержанию SiO2 породы разделены на ультраосно́ вные — SiO2 в породе меньше 45 %, осно́ вные — если содержание SiO2 находится в диапазоне от 45 % до 54 %, средние — если от 54 до 65 % и кислые — содержание SiO2 больше 65 %.

Образование магматических пород непрерывно происходит и сейчас, в зонах активного вулканизма и горообразования.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒