Оптические свойства минералов

Оптические свойства минералов: цвет, цвет черты, прозрачность и блеск, определяются визуально.

Цвет – наиболее яркое и первое свойство, которое бросается в глаза. Для многих минералов он непостоянен. Природа окраски минералов описана в параграфе 2.2.3. пособия 8. Важно помнить, что цвет также зависит от размера кристаллов и количества разных примесей в них. Так у более крупных кристаллов окраска более насыщенная, чем у мелких кристаллов; у агрегатов – еще более темная и разнообразная.

Рис. 1. Морфология кристаллов: 1, 2 – изометричные кристаллы - октаэдры алмаза (1) и магнетита (2); 3, 4 – изометричные кристаллы пирита – пентагондодекаэдр (3) и гексаэдр (или куба, 4); 5 – столбчатые кристаллы берилла в виде комбинации гексагональной призмы, пирамид и пинакоидов; 6 – столбчатые кристаллы кварца (горного хрусталя) в виде комбинации тригональных призм и пирамид; 7 – сростки (агрегат) крупных и гигантских чешуйчатых кристаллов слюды; 8 – агрегат гигантских чешуйчатых кристаллов благородного талька

По цвету выделяют две основные группы минералов: светлые и темные. К светлым породообразующим минералам относятся галит, гипс, кальцит, доломит, ангидрит, кварц и опал, все полевые шпаты, нефелин и некоторые другие. В целом перечисленные минералы имеют светлую окраску с разными оттенками, часто серую до почти черной за счет примеси углистого вещества. Их окраска зависит часто от наличия механических примесей – своеобразных «заноз» других минералов, или дефектов кристаллической решетки. Например, лабрадор имеет темно-серый до черного цвет и иризацию (серо-синюю игру цвета при наклоне образцов) за счет механических примесей мелких кристалликов темных пироксенов – авгита.

К темным породообразующим минералам относятся авгит, роговая обманка, слюды, оливин, серпентин и многие другие силикаты. Их окраска зависит, прежде всего, от наличия ионов железа различной валентности, концентрации и разного положения (координации) в кристаллической решетки. Другими наиболее распространенными хромофорами в минералах являются марганец, хром, медь, никель и кобальт.

Цвет черты – цвет тонкого порошка минерала, который он оставляет на фарфоровой пластинке – бисквите. Этот свойство минерала легко определить, проводя испытуемым минералом черту по шероховатой, непокрытой глазурью поверхности фарфора. Цвет черты является наиболее постоянной характеристикой минерала.

По цвету черты различаются многие железосодержащие минералы: красный железняк (гематит) дает вишнево-красную черту, бурый железняк (лимонит) – бурую и желтую, магнитный железняк (магнетит) – черную, авгит и роговая обманка – зеленоватую черту. Светлые минералы имеют светлую черту. Твердость бисквита около 5, 5, соответственно черту оставляют минералы с меньшей твердостью. Минералы с относительной твердостью более 6 царапают фарфоровую пластинку и не имеют цвета черты.

Прозрачность – способность минерала пропускать свет через тонкие пластинки и сколы. Различают прозрачные (горный хрусталь, мусковит, исландский шпат), полупрозрачные (сфалерит, киноварь, гипс, халцедон) и непрозрачные (магнетит, пирит, графит) минералы. Таким образом, прозрачность можно увидеть на тонких сколах.

Блеск – способность минерала отражать своей поверхностью свет в различной степени. Для многих минералов характерен неметаллический стеклянный блеск, который напоминает блеск стекла. Такой блеск имеют обычно светлые прозрачные и полупрозрачные минералы со светлой чертой: флюорит, кварц, ангидрит, галит, карбонаты: кальцит, доломит и другие. Они падающий свет в основном поглощают. У минералов с неметаллическим блеском различают шелковистый (асбест, гипс-селенит), жирный (тальк, нефелин и в отдельных местах кварц), матовый (каолин, лимонит), восковой (кремень, тальк), перламутровый (тальк, мусковит, пластинчатый гипс), алмазный (алмаз, циркон, сфалерит) и другие разновидности блеска. Полуметаллический и металлический блеск имеют полупрозрачные и непрозрачные минералы обязательно с темной чертой. Минералы с металлическим блеском напоминают блеск гладкой поверхности металла, то есть падающий свет они отражают.

Таким образом, для определения блеска следует внимательно присмотреться к минералу и провести по бисквиту для определения цвета черты.

Механические свойства

К механическим относятся свойства, определяемые при каком-либо механическом воздействии на минерал: твердость, спайность и излом.

Твердость – сопротивление, которое оказывает поверхность минерала при попытке поцарапать ее другим камнем или иным предметом. Обычно определяется относительная твердость с помощью минералов шкалы Мооса или ее заменителей. Шкала Мооса состоит из десяти наиболее распространенных минералов, расположенных в порядке увеличения твердости (табл.2). На практике обычно пользуются заменителями минералов шкалы. Сначала диагностируемый минерал царапают ногтем по поверхности грани или спайности: если он царапается, то относится к группе мягких. Если не царапается, то необходимо острым концом минерала с усилием провести по стеклу: царапает, значит это твердый минерал; не царапает – минерал средней твердости (2, 5….5, 5). Твердость можно уточнить путем царапанья другими заменителями (см. табл. 2).

Таблица 2

Твердость минералов шкалы Ф. Мооса

Относительная	Эталонный минерал, химическая формула	Группа твердости	Заменители для определения относительной твердости*	Микротвердость, МПа	Твер. шлифования
	Тальк, Mg₃[Si₄O₁₀][OH]₂	Мягкие	Легко чертится (царапается) ногтем		0, 03
	Гипс, CaSO₄·2H₂O	Чертится ногтем		1, 25
	Кальцит, СаСО₃	Средней твердо- сти	Царапается медной монетой		4, 50
	Флюорит, CaF₂	Чертится стальным ножом под нажимом		5, 00
	Апатит, Ca₅(PO₄)₃·(F, ОН, Cl)₂	С трудом царапается стальным ножом		6, 50
	Ортоклаз, (Na, K) ( AlSi₃O₈]	Твердые	Царапает стекло с усилием. Царапается напильником
	Кварц, SiO₂	Режет (царапает) стекло
	Топаз, Al₂[Fe(OH)₂SiO₄ ]	Очень твердые	Царапает кварц
	Корунд, Al₂O₃	Чертит топаз		1 000
	Алмаз, С	Чертит корунд. Не царапается ничем	98 648

* На практике часто используются следующие заменители минералов: ноготь – 2, 5; медная монета – 3, 5; лезвие перочинного ножа – 4… 5, 5; стекло – 5, 5; напильник – 7

Абсолютная твердость определяется с помощью использования микроскопа и точной аппаратуры в специальных лабораториях для точной диагностики минерала и изучения изменения его твердости в разных направлениях.

Для визуальной диагностики минералов достаточно определить относительную твердость с помощью шкалы Мооса и ее заменителей. В определителях минералов твердость является важнейшим диагностическим свойством, которое определяется после оптических свойств.

Спайность – способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных как будто полированных зеркальных поверхностей скола индивидов – плоскостей спайности. Спайность может появляться в одном, двух, трех и четырех направлениях. Это свойство обусловлено внутренним строением кристаллов и не зависит от их внешней формы.

Различают несколько видов спайности:

– весьма совершенная спайность – минерал легко расщепляется на тончайшие пластинки и чешуйки (слюда, тальк, графит);

– совершенная спайность – на поверхностях скола индивидов наблюдается ровные и зеркальные плоскости в одном (гипс), двух (полевые шпаты, пироксе-ны), трех (галит и кальцит) или четырех (флюорит) направлениях;

– весьма несовершенная спайность (или отсутствует) – поверхности раскола кристаллов неровные, волнистые и раковистые (кварц и нефелин).

Часто выделяют и среднюю спайность, когда при расколе образуются как ровные поверхности скола в 1-ом или 2-х направлениях, так и неровные в 2-х или 1-ом направлениях. Точно определить спайность можно лишь у обломков крупных кристаллов, когда можно наблюдать сколы в 3-х или даже 4-х направлениях. Чаще минеральные зерна находятся в агрегатах и можно увидеть сколы в одном или максимум в двух направлениях.

Излом характеризует общую поверхность разрыва и раскалывания минералов. Различают излом неровный – сера, апатит; ступенчатый – галит и галенит; занозистый – амфиболы, асбест; раковистый – нефелин, халцедон, опал; землистый – каолинит.

Таким образом, для определения спайности и излома следует найти свежую, недавно разбитую, не покрытую вторичными минералами и налетами поверхность скола в образце; путем его вращения (наклонов в разные стороны) пытаться охарактеризовать поверхности сколов. Если видите как будто полированные поверхности, значит, спайность есть, и надо постараться увидеть в скольких направлениях имеются такие зеркальные сколы, как выглядит общая поверхность сколы – ступенчатый или пластинчатый излом. Если зеркальные поверхности сколов отсутствуют, а они неровные, волнистые и т.п., то и спайность несовершенная или весьма несовершенная или отсутствует.

Прочие свойства минералов

Плотность минералов колеблется в широких пределах (г/см³ ): галит – 2, 2; гипс – 2, 3; киноварь – 8, 0; медь – 8, 9; серебро – 11; платина – 21; иридий (са-мый тяжелый минерал) – 22, 7. Большинство минералов имеет плотность 2, 5…3, 5 г/см³. Она определяется приблизительно на вес, когда держим в руках близкие по объему образцы.

Минералы обладают и рядом других физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью, вкусом, запахом, люминесценцией, радиоактивностью.

Для отдельных минералов прочие свойства могут быть отличительными признаками, например, галит (поваренная соль) имеет соленый вкус, графит пачкает руки, сера пахнет при горении, магнетит отклоняет магнитную стрелку компаса, кальцит реагирует с 5%-ой соляной кислотой с выделением CO₂, барит отличается тяжелым удельным весом и т.п.

Диагностика каждого минерала (минерального вида) производится на основе определения всего комплекса свойств у отдельных минеральных индивидов (зерен, кристаллов), поскольку агрегат обладает уже другими свойствами. Минералоги для полной характеристики кроме диагностических свойств определяются генетико-информационные свойства минералов с помощью современных методов: люминесценции, ЭПР и ЯМР, электронной микроскопии и др.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒