Чем обусловлены физические свойства минералов

Физические свойства минералов.

1. Цвет – окраска минералов м. б. нескольких видов:

— идиохроматическая – свойственна минералу (малахит, бирюза);

— аллохроматическая – привнесенная примесями других минералов или газовыми включениями (сердолик, розовый кварц);

—псевдохроматическая – ложная окраска, вызванная интерферен-й световых лучей, (иризация, побежалость);

Иризация – псевдоокраска, к-ая возникает внутри кр-ла. Иризация (от греч. íris — радуга), оптическое явление, заключающееся в появлении радужной игры цветов на гранях и плоскостях спайности некоторых минералов (например, кальцита, лабрадора, опала и др.) при прохождении света.

Побежалость – тонкая радужная пленка на поверхностности минерала, резко отличающаяся от окраски остальной его массы. Причиной П. является наличие на поверхности зёрен минерала тонких плёнок, образовавшихся в результате его изменения (например, под воздействием кислорода) и вызывающих радужный световой эффект (см. Иризация). Характерна для борнита, халькопирита, лимонита и др. На свежей поверхности излома минералов П. не наблюдается.

2. Цвет черты – окраска тонкого порошка минерала, оставляемого им при царапании о не глазурованную фарфоровую пластинку (бисквит). Тв-ть по шкале Маоса (5-6) 6-7. Черта не совпадает: пирит – латунно-желтая окраска, цвет черты черный; гематит – черная окраска, цвет черты красно-коричневый.

3. Прозрачность. Способность минерала пропускать через себя свет. Оценивается на качественном уровне путем просмотра минерала на просвет. По этому признаку:

— прозрачные (кварц, исландский шпат, хрусталь);

— просвечивающие в краях (опал);

— не прозрачные (пирит, гематит).

4.Блеск – способность минералов отражать падающий свет, зависит от показателя преломления минерала. Блеск минерала обусловлен отражением от поверхности граней кристалла или излома. Различают Ме и неМе

2.немее- блеск. характерен для свелоокрашенных, зачастую прозрачных минералов. Неметаллический блеск различается:

· Стеклянный. (1.3 – 1.9) Напоминает блеск от поверхности стекла. Неметаллический блеск присущ прозрачным минералам. Характерен для минералов с невысоким показателем преломления (кальцит, кварц).

· Жирный. Блеск, как от поверхности покрытой пленкой жира. Такой блеск обусловлен взаимным гашением отраженных лучей света от неровной поверхности минерала (нефелин, самородная сера).

· Перламутровый. Напоминает радужные переливы перламутровой поверхности морской раковины. Характерен для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью (слюда, гипс).

· Шелковистый. Присущ минералам с волокнистым строением. (асбест).

· Матовый или тусклый. Наблюдается и минералов с очень тонкошероховатой поверхностью излома (кремень, глина).

— состояния пов-ти мин-ла: если поверхность не гладкая, то наблюд-ся жирный блеск (кварц), восковой блеск;

— формы кристалла: волокнистая форма, то для минерала характерен шелковистый блеск.

У некоторых минералов блеск на гранях кристаллов и на изломе различный. Так, например, у кварца на гранях блеск стеклянный, а на изломе — жирный. Тонкие плёнки на несвежей поверхности и налёты посторонних веществ также резко изменяют блеск минерала.

5. Тв-ть – способ-ть минерала сопротивляться внешним механическим воздействиям, царапанию, шлифованию. является важным диагностическим признаком.

Существует несколько методов определения твердости. В минералогии действует шкала Мооса. Построенная на основе эталонных образцов, расположенных в порядке увеличения твердости:

1 Тальк Mg3[Si4O10](OH)2

5 Апатит Ca5[PO4]3(F, Cl)

6 Ортоклаз K[AlSi3O8]

8 Топаз Al2[SiO4](F, OH)2

Значение шкалы Мооса являются относительными и определены условно, методом царапания. Т.е. кварц оставляет царапину на полевых шпатах (ортоклаз), но не может поцарапать топаз. Процесс определения твердости минерала по шкале Мооса происходит так: если, например апатит (тв. = 5) царапает исследуемый минерал, а при этом сам образец может царапать флюорит (тв. = 4), то твердость образца определяем = 4,5.

6. Спайность – способ-ть мин-лов раскалываться или расщепляться по определенным плоскостям с образованием зеркально-гладкой поверхности.

Спайность связана со структурой кристалла и характером атомных связей. Вдоль плоскостей спайности силы связи оказываются более слабыми, чем вдоль других направлений. Плоскости спайности всегда обладают высокой плотностью атомов и во всех случаях параллельны возможным граням кристалла. Так, спайность пироксенов и амфиболов также непосредственно связана с их структурой, которая содержит цепочки кремнекислородных тетраэдров.

Спайность выявляют, прослеживая регулярные системы трещин в прозрачных минералах, таких как флюорит или кальцит, либо ровные отражающие плоскости, образующиеся при раскалывании кристаллов, что наблюдается у полевых шпатов, пироксенов и слюд. Следы плоскостей спайности играют важную роль определяющих направлений при оптическом изучении ксеноморфных зерен под микроскопом, не имеющих хорошо выраженных граней.

Степень совершенства проявления спайности исследуемого минерала определяется путем ее сопоставления с данными следующей 5-ступенчатой шкалы:

· весьма совершенная – минерал расщепляется легко расщепляется на чешуйки, пластинки, листочки (слюда, молибденит).

· средняя характеризуется тем, что на обломках кристаллов отчетливо наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, пироксены)

· несовершенная гладкие поверхностиобнаруживается с трудом при тщательном осмотре неровной поверхности скола минерала (апатит, касситерит).

· Весьма несовершенная— нет гладких поверхностей.

При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как: раковистый (опал), неровный (пирит), ровный (вюртцит), занозистый (актинолит), крючковатый (самородное серебро), шероховатый (диопсид), землистый (лимонит).

При обработке камня наличие спайности облегчает получение плоских поверхностей вдоль ее плоскостей, но затрудняет шлифовку и полировку других плоскостей, поскольку при обработке могут возникать трещины спайности. Кроме того, спайность может стать причиной сколов минералов в процессе их использования.

12.Морфология монокристаллов и агрегатов.

— Облик кристаллов (габитус);

В зависимости от условий образования одни и те же минералы м/кристаллизоваться в различных формах, но внутренняя (кристаллическая решетка) структура всегда одинакова. В природе минералы кристаллизуются в виде: отдельных монокристаллов, сростков двойников, агрегатов.

Габитус – внешний облик кристаллов, м/б:

· Изометрический – формы одинаково развитые в трех пространственных направлениях: октаэдр, ромбоэдр, куб (октаэдр – алмаз, ромбоэдры – алмаз, кубы – барит, пирит).

Форма кристаллов м/б скелетная и дендрическая (древовидная разветвленная).

Двойники – закономерные сростки 2-х и более кристаллов часто являющиеся диагностическим признаком минералов.

Двойники: срастания (копьевидные –н-р, ласточкин хвост) и прорастания (ставролит – 2 гексагональные призмы прорастают др. в др.)

Полисинтетическое двойникование – срастание множества кристаллов (н-р, плагиоклазы –K-Na – полевые шпаты, карбонаты)

Агрегаты:

друзы – сростки, хорошо сформированных кристаллов, разных по высоте, различно-ориентированных, объединенных общим основанием;

щетки, корки – агрегаты, различные по высоте;

секреции – минеральные образования, заполняющие пустоты в горных породах. Заполнение происходит от периферии к центру. Если на поверхности пустот возникают щетки, то такие образования называют – жеоды (аметист, кварц);

конкреции – минеральные образования шаровидной формы, в которых заполнение вещества идет от центра к периферии (карбонаты);

оолиты – шаровидные образования, имеющие скорлуповатое строение;

сферолиты – шарообразные минеральные образования, имеющие радиально-лучистое строение (турмалин);

дендриты – кристаллы, имеющие сложное древообразное разветвленное строение (самородное серебро);

натечные агрегаты – когда минералы кристаллизуются из растворов (сталактиты, сталагмиты).

Агрегаты м/б натечные, землистые, древовидные.

· Поперечная параллельная (у Кварца).

· Продольная параллельная (турмалин, эпидот).

13.Генезис горных пород и минералов – общая, классификация процессов.

Эндогенные процессы происходят внутри Земли и связаны с магматической деят-тью. Для них хар-ны высокие t-ры и давление.

Экзогенные процессы происходят на пов-ти Земли и связаны с переносом, переотложением, выветриванием, механическим разрушением горных пород и минералов.

Метаморфические процессы – процессы глубокого преобразования ранее образовавшихся горных пород и минералов под действием высоких температур и давления.

Магматические процессы – наиболее высокоt-ная стадия эндогенных процессов, связанная с крист-цией мин-лов из магмы в виде агрегатов магматических горных пород (t ≈700˚С).

Магма – многокомпонентная силикатная система, сод-щая 5-10% газовой фазы.

Пегматитовый процесс – процесс крист-ции остаточного магматического расплава обогащенного летучими компонентами, приводящих к образованию специфических горных пород крупнокристаллического строения, которые называют пегматитами. Хар-ны для образования: кварца полевого шпата, образуются пегматитовые жилы.

Пневматитовые процессы образования мин-лов из газовой фазы. На некоторых стадиях крист-ции магмы (возможны выделения P, Cl, F, S). Поднимаясь в верхние слоя → кристаллизация (при резком охлаждении) образуются минералы (сера, нашатырь).

Гидротермальные процессы – горячие горные растворы, выделяющиеся из магмы, проникая по трещинам в более холодные участки Земной коры, пары воды конденсируются вз-ют с боковыми горными породами и образуют гидротермальные жилы. Характерно для образования кварца, кальцита, барита.

Источник

Чем обусловлены физические свойства минералов

Физические свойства минералов имеют существенное значение для их макроскопической диагностики. Свойства минерала зависят от его строения и химического состава. Главнейшими физическими свойствами являются цвет, блеск, плотность, твердость, спайность и т. д.

Цвет – способность минерала отражать или пропускать через себя ту или иную часть видимого спектра.

Цвет минерала может быть обусловлен:

Элементы-хромофоры могут окрашивать минералы в разные цвета в зависимости от их валентности, концентрации, присутствия других химических элементов и соединений и пр.

Fe₃+ – красно-бурый ( сидерит Fe CO₃, лимонит Fe₂O₃ n H₂O, гидрогётит FeOOH n H₂O)
Fe₂+ – зеленый ( анапаит Ca₂Fe₂+[PO₄]₂ 4H₂O)
Mn₃+ – розовый ( родонит Ca Mn₄v [Si₃O₉])
Cr₃+ – зеленый ( уваровит Ca₃Cr₂[SiO₄]₃) и красный ( рубин Al₂O₃), в зависимости от содержания окиси хрома
Cr₆+ – оранжевый ( крокоит Pb [CrO₄])
Cu₂+ – зеленый ( малахит Cu₂[CO₃]₂ OH₂) и синий ( азурит Cu₃[CO₃]₂ OH₂), в зависимости от количества кристаллизационной воды
Co₂+ – розовый ( эритрин Co₃[AsO₄]₂ 8H₂O)
Ni₂+ – зеленый и желтый ( гарниерит Ni [Si₄O₁₀] (OH)₄ 4H₂O)
V₃+ – зеленый ( смарагдит Ca₂(Mg, Fe₂+)5[Si₈O₂₂]OHv2)
Ti₄+ – синий ( сапфир Al₂O₃), в присутствии ионов гидроксила и наличии железа

Дефектами кристаллической структуры обусловлена, например, голубая и синяя окраска галита (NaCl), возникающая в результате радиоактивного облучения K₄₀, Rb₈₇.

В отдельных случаях окраска минерала может быть вызвана иризацией и побежалостью.

При описании минералов обычно используется физическая шкала цветов в сочетании с бытовой.

Цвет черты – цвет минерала в порошке на белом фоне. Для определения цвета черты используют неглазурованную поверхность фарфора (бисквит). По сравнению с окраской минералов цвет черты является более постоянным, вследствие чего имеет важное диагностическое значение.
Минералы с металлическим блеском, как правило, имеют черную черту с разными оттенками, минералы со стеклянным блеском – белую, реже слабоокрашенную. Цвет минерала часто не совпадает с цветом его черты.

Пример:
пирит – цвет минерала соломенно-желтый, черта черная
халькопирит – цвет минерала латунно-желтый, черта черная с зеленоватым оттенком
гематит – цвет минерала стально-серый, черта вишнево-красная
магнетит – цвет минерала черный, черта черная
актинолит – цвет минерала зеленый, черта белая

Блеск – способность минерала отражать свет. Интенсивность и характер блеска зависит от показателя преломления (N), отражательной способности (R) и характера поверхности, от которой отражается свет. При условии, что свет отражается от ровной гладкой поверхности (грани, плоскости спайности), выделяют следующие типы блеска по возрастанию яркости:

Кроме основных типов блеска выделяют:

У минералов, обладающих явно выраженной ориентировкой элементов строения, возникает отлив:

Прозрачность – способность минерала пропускать через себя свет. Оценивается на качественном уровне путем просмотра минерала на просвет. По степени прозрачности минералы условно делят на:

Спайность – способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием гладких параллельных поверхностей, называемых плоскостями спайности. Спайность обусловлена внутренней структурой минерала и не зависит от внешней формы кристалла или зерна минерала.
Спайность в минерале проходит по направлениям, параллельным плоским сеткам с максимальной ретикулярной плотностью атомов, но наиболее слабо связанным между собой.
Чтобы охарактеризовать спайность определяют:

Степень совершенства спайности определяют по следующей условной шкале:

Ряд минералов не имеет спайности (магнетит и т. д.).

В зависимости от простой кристаллографической формы кристалл может раскалываться по одному, двум, трем и более направлениям:

Отдельность – расколы кристаллов по плоскостям их физической неоднородности. Плоскостями отдельности могут быть:

В отличие от спайности отдельность проявляется по всему кристаллу, расколы в случае отдельности более грубые и четкие.

Излом – раскол минерала в направлениях, где нет спайности. Различают изломы:

Твердость – степень сопротивления минерала механическому воздействию (давлению, сверлению, царапанию, шлифованию и т.п.) В обычной минералогической практике определяют относительную твердость путем царапанья одного минерала другим. Для этого используют шкалу Мооса, в которой имеется 10 эталонных минералов, пронумерованных в порядке увеличения твердости:

Источник

Физические и химические свойства минералов

Минералами называют однородные в своей структуре и архитектуре части горных пород или даже метеоритов, прилетевших к нам из космоса. Все они образовываются из-за геологических процессов внутри планеты. На сегодняшний день известно около 5500 видов минералов, однако широко распространены лишь пара сотен. И, пусть таких и большинство, но все-таки не все из них имеют твердую форму. К примеру, самородную ртуть называют минералом. А нормальное состояние ртути – жидкость.

Занимается данным вопросом раздел геологии под названием минералогия. В данной статье мы поговорим о физических и химических свойствах минералов. Можно уточнить, что физические свойства минералов – это набор параметров, заметных и не заметных невооруженным глазом, с помощью которых можно охарактеризовать и отличить данные полезные ископаемые.

Излом

Данное физическое свойство описывает так называемый «рельеф», который образуется на поверхности минералов при их надломе, повреждении. Излом тесно связан со спайностью, о которой мы напишем ниже. Бывают зернистые, землистые, занозистые, раковистые, ровные, неровные и другие виды изломов.

Спайность

Она, в свою очередь, зависит от атомического строения вещества, его кристаллической решетки. Кристаллы вещества, под воздействием внешних сил, могут раскалываться в какие-то определенных направлениях (плоскости спайности). В частности, гипс и всякие слюды обладают весьма совершенной спайностью, так как раскалываются на тонкие пластиночки. Им, кстати, соответствует ровный излом. Также есть спайность просто совершенная (каменная соль) средняя (лабрадор, полевые шпаты), несовершенная (апатит, оливин) и весьма несовершенная (корунд, кварц, магнетит).

Прочность

Этот параметр показывает, сколь краткий (или длительный) срок объект может сопротивляться внешним разрушающим силам, и какую величину этих сил он может выдержать без деформации. Прочность различают динамическую, статическую и усталостную. Одним из самых прочных веществ называют хром, который содержат минералы хромшпинелидов, основные базальты и ультраосновные перидотиты.

Твердость

Свойства минералов под названием твердость отвечают за то, чтобы не дать инородному предмету проникнуть в структуру вещества. Существует шкала из десяти основных делений, разработанная Фридрихом Моосом. Это шкала твердости, где на первой позиции расположен тальк, который можно поцарапать даже ногтем. А на десятой – алмаз, являющийся самым твердым природным веществом и обладающим способностью резать стекло. Вот и сама шкала:

Очевидно, что если ваш материал не царапается кварцем, но его царапает топаз, значит, твердость по Моосу у данного материала примерно 7.5.

Плотность

Оптические свойства минералов

Кроме чисто физических свойств, наши полезные ископаемые обладают еще и следующими оптическими свойствами: блеск (способность отражать свет), цвет (окрас может зависеть от состава, освещения, облучения и т.д.), цвет черты (цвет полосы минерала, натертой о фарфор), а также дисперсия, поляризация и преломление.

Прочие свойства

Данные характеристики минералов можно назвать особыми. Речь идет о радиоактивности, свечении, электрическим свойствам и магнитности.

Радиоактивность – данное определение дают веществам, при проверке которых радиометры указывают на повышенный радиационный фон. Чаще всего речь идет о радиоактивных химических элементах, вроде урана, тория и так далее.

Прочность и твердость далеко не всегда идут рука об руку. К примеру, алмаз, являющийся эталоном твердости, очень непрочен. Потому советуем не ронять бриллиантовые украшения. От таких нагрузок камни легко могут повредиться.

Свечение – также весьма интересное свойство. Оно заставляет светиться минералы при определенном воздействии, будь то раскалывание (триболюминесценция), действие ультрафиолета (фосфоресценция), или при нагревании (термолюминесценция).

Электрическим свойством называют способность минерала проводить через себя электричество.

Магнитностью, в основной массе, обладают минералы, имеющие в составе железо в составе оксида FeO. Это можно проверить с помощью обычного магнита.

Применение свойств

Описание и изучение свойств минералов максимально необходимо для их применения человечеством. Так, сверхтвердые минералы, вроде алмазных резцов, используются людьми в металлургии, ювелирной промышленности, токарном деле. Прочность понадобится веществам, используемым в архитектуре, производстве деталей и механизмов, и так далее. Зная плотность материала, можно рассчитать его необходимое количество для тех или иных операций. Электрические свойства пригодятся для создания проводников. Показатели излома и спайности позволят предугадать пути возможных деформаций материалов.

Таким образом, можно сказать, что знание физических свойств добываемых полезных ископаемых жизненно необходимо для максимально эффективного их использования на нужды человечества.

Источник

Физические свойства минералов

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.

· 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.

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.

Источник