ФІЗИКО-ДІАГНОСТИЧНІ властивості МІНЕРАЛІВ
Фізичні властивості мінералів - це їх зовнішні ознаки, які можна визначити візуально.
До них відносяться: твердість, спайність, злам, блиск, колір, прозорість, питома вага, магнітних, запах, смак, гігроскопічність та ін. Фізичні властивості мінералів обумовлюються їх структурою і хімічним складом, тому вони можуть бути використані як діагностичні ознаки. Окремі фізичні властивості м.б. однаковими у різних мінералів або, навпаки, одне яке-небудь властивість (наприклад, колір або питома вага) може змінюватися в одного і того ж мінералу в залежності від домішок.
Колір мінералів є важливою діагностичною ознакою. Мінерали мають самі різні кольори і відтінки. Одні мінерали мають певний колір, за яким можна їх безпомилково визначити, наприклад, червона кіновар, жовта сірка, золотистий пірит, синій лазурит. Інші мінерали, такі, як турмалін, берил, гранат, флюорит, кварц та інші, можуть бути по-різному пофарбованими. Турмалін буває чорним, рожевим, зеленим, безбарвним. Зустрічаються такі турмаліни, які мають різний колір в одному і тому ж кристалі: один кінець рожевий, середина біла, інший кінець зелений. Це так звані поліхромні (багатобарвні) турмаліни.
Колір мінералів визначають на око шляхом порівняння з добре знайомими в побуті предметами: молочно-білий, солом'яно-жовтий, темно-зелений, криваво-червоний, цегляно-червоний і т.д.
Для позначення кольору мінералів, що мають металевий колір, до назви головного кольору додають назву поширеного металу відповідного забарвлення: олов'яно-білий, свинцево-сірий, латунно-жовтий, мідно-червоний, залізно-чорний і т.д.
Забарвлення мінералів залежить головним чином від хімічного складу самого мінералу і від домішок елемента, званого хромофором, тобто носієм забарвлення. Такими елементами є залізо, нікель, кобальт, титан, уран, мідь, хром і ін. Які входять до складу мінералу і обумовлюють його власний (ідіохроматіческій) колір. Наприклад, зелений колір смарагду обумовлений домішкою хрому, блакитний колір бірюзи - домішкою міді. Колір інших мінералів пов'язаний зі сторонніми механічними включеннями барвника. Так, звичайно білий кальцит може бути чорним (домішка органічної речовини), рожевим (домішка пилоподібного гематиту) і т.д. Подібні забарвлення, що не залежать від хімічного складу самого мінералу, звуться аллохроматіческіх (чужих, сторонніх).
Деякі мінерали змінюють забарвлення залежно від освітлення. Наприклад, мінерал лабрадор при деяких кутах повороту набуває красиву синю, сіру або зелене забарвлення, викликану присутністю найтонших плівочок мінералу ільменіту (FeTiO3), що заповнюють тріщини спайності цього польового шпату. Це властивість мінералів називається иризацией.
Деякі мінерали мають строкате або райдужну забарвлення поверхневого шару - мінливість. Мінливість пояснюється появою тонких поверхневих плівок за рахунок зміни, наприклад, окислення мінералів. Жовта або строката мінливість властива халькопирита CuFeS2, а темно-синя - антимоніту.
Колір риси (колір мінералу в порошку). Багато мінерали в розтертому або порошкоподібному стані мають інший колір, ніж в шматку. Порошок можна отримати, проводячи шматком мінералу рису на білій шорсткою порцелянової платівці за умови, що твердість його менше твердості порцеляни. Якщо твердість мінералу вище твердості порцеляни, то мінерал утворює на порцеляні подряпину. Колір риси є основною ознакою при визначенні мінералів. Наприклад, червоний, бурий і магнітний железняки в шматках часто мають однаковий колір, але за кольором риси їх можна дуже легко розрізнити.
Блиск визначається здатністю мінералів відбивати світло. Є важливою діагностичною ознакою. За цією ознакою мінерали поділяються на три групи:
з металевим блиском
з неметалічних блиском
з напівметалевим і металоподібну блиском
Металевий блиск - сильний блиск, властивий металам. Їм мають непрозорі мінерали, що дають в більшості випадків чорну риску на фарфоровій пластинці. Таким блиском володіють самородні метали (золото, срібло, платина), багато сульфіди і оксиди заліза.
Напівметалевим і металоподібну блиском володіють мінерали, поверхня яких має блиск потьмянів металу. До таких мінералів відносяться графіт, гематит, чорна цинкова обманка.
Найбільшою групою є мінерали з неметалліческімблеском. Тут розрізняють наступні види блиску:
Скляний - дуже поширений серед прозорих мінералів (кварц на гранях кристалів, кальцит, гіпс)
Жирний - поверхня мінералу здається як би змащеній маслом (кварц на зламі, нефелин)
Перламутровий - характерний для прозорих мінералів, які блищать як поверхня перламутрових раковин (слюда, тальк)
Шовковистий - виходить при тонковолокнистого будові мінералу і нагадує блиск шовковистих ниток (азбест, волокнисті різниці гіпсу)
Алмазний - особливо сильний блиск
Матовий - мають мінерали з пористої, нерівній землистої поверхнею (каолін)
Вид блиску залежить від характеру досліджуваної поверхні. Наприклад, кварц на гранях кристала має скляний блиск, а на зламі - жирний.
Часто блиск ускладнює визначення його забарвлення. Наприклад, через сильний металевого блиску піриту в добре викристалізувалися кубиках погано розпізнається його солом'яно - жовтий колір. Тому для визначення кольору і блиску мінералу потрібно певний навик.
Твердість - ступінь опору мінералу зовнішнього механічного впливу міцнішого тіла. Є важливою діагностичною ознакою. У мінералогії твердість встановлюється зазвичай шляхом дряпання мінералів предметами, твердість яких є відомою (стандартної). Для визначення твердості прийнята шкала Мооса, еталонами твердості якої є певні мінерали, розташовані в порядку збільшення твердості, так що кожен попередній мінерал дряпається наступним (Детально ознайомлюються налабораторно-практичному занятті).
Розщеплення - здатність мінералу розколюватися по певних кристалографічних площинах з утворенням рівних блискучих поверхонь. Спайність може проявлятися в одному, двох, трьох, чотирьох і шести кристалографічних напрямках.
Кут між площинами спайності часто є важливою діагностичною ознакою мінералів. Наприклад, амфіболи і піроксени мають подібні фізичні властивості. Але у пироксенов розщеплення проявляється під кутом 87º, для амфиболов цей показник дорівнює 124º або 56º. Крім того, мінерали розрізняються ступенем вираженості спайности.
Ступінь спайности мінералів
Іноді під впливом вторинних процесів (спрямованого тиску, наявності включень) мінерали набувають властивість окремо, здатність розколюватися по неспайним напрямками. Таке явище характерне для корунду.
Мінерали, що не мають спайності, або мають недосконалу спайність, розколюються по нерівних поверхнях зламу.
Злам - вид поверхні, що виходить при розколі мінералу. Злам буває: раковистий з увігнутою або опуклою концентрично-хвилястою поверхнею, що нагадує поверхню раковин (димчастий кварц), заїдливий, з поверхнею, покритою орієнтованими в одному напрямку скалками (волокнистий гіпс, азбест), землистий з матовою поверхнею, покритою дрібної пилом (каолін, лимонит), рівний (магнетит), зернистий, зустрічається часто у дрібнокристалічних агрегатів (мармур)
Питома вага мінералів коливається від величин, приблизно рівних одиниці до 23,0 (платіністий іридій). Мінерали по уд.вес умовно поділяються на три групи: легкі (питома вага до 2,5), середні (уд.вес від 2,5 до 4) і важкі (питома вага більше 4). Деякі мінерали легко впізнаються за великим уд.вес (барит - 4,6). На практиці для швидкого приблизного визначення питомої ваги користуються зважуванням мінералів на руці з оцінкою «важкий», «середній», «легкий».
Для карбонатів характерна реакція зі слабкою (10%) соляною кислотою з виділенням вуглекислого газу у вигляді бульбашок. Деякі карбонати легко розкладаються в холодній кислоті (кальцит), інші вимагають подрібнення в порошок (доломіт) або підігрівання (магнезит).
Магнітні характерна трохи мінералів (магнетит, ільменіт, пирротин, платин). Визначається за допомогою магнітної стрілки, яка коливається при піднесенні до неї магнітних мінералів.
Подвійне променезаломлення - використовується при діагностиці ісландського шпату (якщо через прозорий шматочок мінералу розглядати написані на папері слова - вони будуть двоїтися)
П'єзоелектрика - електрику, що виникає в кристалах при розтягуванні або стисканні. Якщо стискати кристал, на його кінцях можуть виникнути електричні заряди, при розтягуванні цього кристала на тих же кінцях виникнуть електричні заряди, але протилежні за значенням.
Люминисценция. Деякі мінерали при впливі на них ультрафіолетових, катодних або рентгенівських променів можуть випромінювати світло ( «холодне свічення»).
Смак - на смак визначаються тільки деякі розчинні у воді солі (галіт, сильвин)
Запах - деякі мінерали при ударі або розломі видають запах. Наприклад, якщо потерти шматочки фосфорита одна об одну - з'являється запах паленої кістки, арсенопірит і самородний миш'як при розколюванні видають різкий часниковий запах.
Гігроскопічність - здатність мінералів зволожувати, притягувати воду, прилипати до мови
Скульптура граней кристала (наприклад, штриховатость)
Крихкість - властивість мінералу кришитися при проведенні риси ножем або голкою (галеніт)
Гнучкість - здатність мінералу розплющуватися під ударом молотка в тонку пластинку
Пружність - здатність відновлювати форму після зняття навантаження (слюди, азбест)
Горючість - деякі мінерали загоряються від сірника (наприклад, сірка горить блакитним кольором, виділяючи різкий задушливий запах, бурштин виділяє приємний гвоздичний запах
Фарбування полум'я - наприклад, мінерали, що містять стронцій, забарвлюють полум'я в червоний колір, натрій - в жовтий