Диагностические свойства минералов кратко
Обновлено: 05.07.2024
Каждый минерал обладает определенным набором характеристик (признаков), которые позволяют отличить их друг от друга. Эти признаки определяются химическим составом, строением кристаллической решетки и силами связи между атомами или ионами в решетке.
К оптическим относятся: цвет, цвет минерала в порошке, блеск, прозрачность, эффекты типа иризации, опалесценции. налачие цветных пленок побежалости на поверхности.
Механические: твердость, излом, спайность, отдельность, ковкость.
К особым свойствам минерала относятся: форма выделения, магнитность, плотность (удельный вес), химические реакции, растворимость в воде и кислотах, вкус.
Для каждого минерала желательно изучать весь комплекс этих характеристик, хотя, для диагностики некоторых минералов достаточно 1-2 признаков.
В полиминеральных образцах необходимо определять диагностические свойства только изучаемого минерала (а не любого участка образца).
Внешний вид (форма выделения) - это характерный, но очень неустойчивый признак. Имеет две основные формы: кристалла и сростков кристаллов.
1. Кристалл – часто встречающаяся и самая характерная форма. Например, кристаллы гранатов, не зависимо от их размера и окраски всегда имеют форму сложного многогранника (двенадцатигранника). Из-за этого они выглядят как-бы округлыми.
Размеры кристаллов составляют от тысячных долей миллиметра (глинистые минералы) до нескольких метров (например, амазонит, кварц берилл). Вес – от тысячных долей грамма до десятков тонн.
Разнообразие существующих форм кристаллов можно подразделить на 3 типа (рис 1.).
1. Изометричные – имеющие близкие размеры во всех направлениях - кубы (галенит, пирит), тетраэдры (сфалерит) и др.
2. Вытянутые в одном направлении - призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые кристаллы (роговая обманка, хризотил-асбест, эгирин).
3. Вытянутые в двух направлениях (уплощенные) – таблитчатые пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы.
2. Сростки кристаллов (срастания) имеют две разновидности:
· закономерные – двойники (срастания и прорастания), тройники и т.д.;
· незакономерные – случайные сростки хаотично ориентированных кристаллов. По внешнему виду последние очень разнообразны.
Незакономерные сростки кристаллов в свою очередь делятся на 10 подгрупп (см. табл. 1.).
Иногда в результате процесса метасоматического замещения или растворения с последующим заполнением пустот, кристаллические формы, принадлежащие одному минералу, оказываются представленными другим минеральным веществом. Подобные образования называются псевдоморфозами.
Чаще всего в природе минералы встречаются в виде зерен неправильной формы. Хорошо образованные кристаллы значительно более редки. Однако и при отсутствии естественной огранки, форма зерен многих минералов перекликается с формой кристаллов свободного роста.
Рис. 1. Наиболее характерные формы кристаллических многогранников
а) – кубы; б) – октаэдры; в) – тетраэдры; г) – тетрагонтриоктаэдр; д) - пентагондодекаэдр; е) – ромбододекаэдр; ж) – трапецоэдр; з) – скаленоэдр; и) - ромбоэдр; к) – шестигранная призма; л) – трехгранная бипирамида; м) – трехгранная призма; н) – четырехгранная бипирамида; о) – четырехгранная призма; п) - шестигранная бипирамида.
Таблица 1: Основные формы выделения минералов.
 |
Рис. 2. Характерные формы выделения минералов и их агрегатов в природе:
А - единичный кристалл; Б – двойник горного хрусталя; В – “щетка” (аметист); Г - друза (турмалин); Д – жеода (аметист); Е – натек (опал); Ж – плотная зернистая масса (магнетит); З – вкрапления в породу (кианит); И – сталактит (кальцит); К, Л – конкреция фосфорита (она же в разрезе).
Цвет минералов – самый яркий, запоминающийся, но очень обманчивый признак, так как может меняться у одного и того же минерала, или даже в пределах одного минерального зерна - такое явление называется полихромностью. Например, флюорит может иметь окраску самых разных цветов (красный, зеленый, желтый, черный).
С другой стороны, есть небольшое количество минералов имеющих относительно постоянную окраску. Так, хромовый гранат – уваровит изумрудно-зеленый, малахит – голубовато- или темно-зеленый, эпидот- фисташково-зеленый. Уже этот пример показывает необходимость использования уточняющих оттеночных эпитетов при описании минералов. Неудобством этого метода является некоторая субъективность оценки (сине-зеленый или зелено-синий?!), но для большинства случаев и этого достаточно.
Минералы имеющие несколько окрасок могут подразделяться на разновидности, имеющие разные названия. Особенно много таких разновидностей у кварца и халцедона (см. табл. 2).
Таблица 2. Окрашенные разновидности минералов кремнезёма.
| Минерал | Химический состав | Окраска | Название |
| Кварц | SiO2 | Прозрачный бесцветный | Горный хрусталь |
| Дымчато-серый | Раух-кварц (Раух-топаз) | ||
| Черный | Морион | ||
| Лиловый и фиолетовый | Аметист | ||
| Желтый | Цитрин | ||
| Халцедон | SiO2 | Белый | Кахолонг |
| Огненно-красный | Сердолик | ||
| Голубовато-зеленый | Хризопраз | ||
| Цветной, тонкополосчатый | Агат |
Следует отметить, что на цвет минерала могут оказывать влияние состояние минерала. Например, окисление приводит к возникновению ярких пленок побежалости (по борниту), наличие микропористости (т.е. характер агрегата) дает молочно-белую окраску халцедону-кахолонгу…
Примечание 2: Если образцы данного минерала имеют разную окраску, то цвет черты определяется для каждого из них.
Блеск –способность отражать свет. Он зависит от характера химических связей в минерале и от формы выделения минерала. Блеск наблюдается визуально на свежем (не выветрелом) сколе минерала.Блеск зависит от показателя отражения минерала. Установлено, что минералы с показателем преломления 1,3-1,9 имеют стеклянный блеск, 1,9-2,6 – алмазный, 2,6-3,0 - полуметаллический, 3 – металлический.
По блеску все минералы делятся на 6 групп (от самого яркого до самого тусклого (см. табл. 3.):
Таблица 3. Классификация блеска минералов
| № | Название блеска | Характеристика блеска | Пример |
| Алмазный | Самый яркий – блеск прозрачного обработанного алмаза | Сфалерит, карборунд | |
| Стеклянный | Блеск более тусклый, чем алмазный блеск прозрачных минералов. Блеск полированного стекла. | Пластинчатый гипс, Кварц (на гранях) | |
| Перламутровый | Блеск перламутровой раковины. Характерен для прозрачных минералов, имеющих спайность. | Перламутр, Мусковит, Лепидолит | |
| Шелковистый | Блеск прозрачных или просвечивающих волокнистых минералов. | Асбест, Гипс-селенит | |
| Смолистый | Блеск застывшей смолы. Более слабый, чем стеклянный, но сильнее жирного. | Натечный лимонит (блеск непрозрачных минералов) | |
| Жирный | Блеск более тусклый, чем стеклянный, характерен для прозрачных и просвечивающих минералов. | Опал | |
| Восковой | Блеск просвечивающих мелкопористых минералов | Опал, Халцедон, Кремень | |
| Металлический | Блеск непрозрачных рудных минералов | Пирит, галенит | |
| Полуметаллический (металловидный) | Блеск более слабый, чем металлический у непрозрачных минералов | Гематит | |
| матовый | отсутствие блеска, часто у землистых агрегатов | Вад, лимонит |
Примечание: Минерал с металлическим блеском непрозрачны, у большинства(кроме сплавов золота и меди) черта серо-черная.
Удельный вес (плотность) – масса единичного объема вещества (1 г/см³). Этот признак нельзя считать самостоятельным – его всегда используют в комплексе с другими диагностическими признаками. В полевых условиях плотность определяется грубо, путем взвешивания образца на ладони. Не смотря на грубость и приблизительность этой оценки, полученный результат при определении минералов может значительно сократить перебор возможных вариантов. Минералы по плотности можно грубо подразделить на 4 группы (см. табл. 4).
К важнейшим диагностическим признакам минералов относятся морфологические особенности, характеризующие форму выделений минералов; оптические свойства: прозрачность, цвет минералов, цвет черты, блеск; механические свойства: спайность, излом, твердость, хрупкость, упругость, ковкость, гибкость; прочие физические свойства: удельный вес (плотность), вкус, запах, магнитность и пр.
1. Морфологические особенности
Чаще всего минералы встречаются в природе в виде зерен неправильной формы. Хорошо образованные кристаллы более редки, их форма обычно является характерным диагностическим признаком. Разнообразие существующих форм кристаллов можно подразделить на три типа.
Изометричные – имеющие близкие размеры во всех направлениях: кубы (галенит, пирит), тетраэдры (сфалерит), октаэдры (магнетит, пирохлор), бипирамиды (циркон, касситерит), ромбододекаэдры (гранат), ромбоэдры (кальцит) и др., а также различные сочетания этих простых форм.
Вытянутые в одном направлении – призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые кристаллы (турмалин, берилл, пироксен, амфибол, рутил и др.).
Вытянутые в двух направлениях (уплощенные) – таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы (слюды, хлориты, молибденит, графит и т.д.).
В результате процесса метасоматического замещения или растворения с последующим заполнением пустот кристаллические формы, принадлежащие одному минералу, оказываются представленными другим минералом; подобные образования называются псевдоморфозами.
Штриховка. Помимо формы кристалла характерным свойством минерала, помогающим его диагностике, является штриховка на гранях: поперечная параллельная (кварц), продольная параллельная (турмалин, эпидот) либо пересекающаяся (магнетит).
В природе шире распространены не единичные кристаллы минерала, а различные их срастания, или агрегаты. Для многих минералов характерны определенным образом ориентированные закономерные двойниковые сростки двух или более кристаллов. Наиболее широко распространенные специфические формы минеральных агрегатов, срастаний и выделений, получившие особые названия, приводятся ниже.
Зернистые агрегаты. В зависимости от формы слагающих зерен различают собственно зернистые (состоящие из изометричных зерен), а также пластинчатые, листоватые, чешуйчатые, волокнистые, игольчатые, шестоватые и другие агрегаты. По величине зерен бывают агрегаты крупнозернистые – более 5 мм в поперечнике; среднезернистые – от 1 до 5 мм и мелкозернистые – с зернами менее 1 мм. Зернистыми агрегатами сложено, в частности, большинство изверженных и метаморфических горных пород, а также многие осадочные породы, некоторые типы сульфидных руд и др.
Секреции – выполнения пустот изометричной, часто округлой формы, отличающиеся концентрически-зональным строением. Внешние зоны секреций часто бывают выполнены аморфными или скрытокристаллическими минералами, а во внутренней их части сохраняется полость, на стенках которой нарастают друзы кристаллов или натечные агрегаты минералов. Мелкие секреции, встречающиеся в излившихся породах и туфах, называются миндалинами, крупные, особенно характерные для пегматитов и альпийских жил, – жеодами.
Конкреции – шарообразные или неправильной формы стяжения и желваки, образующиеся в рыхлых осадочных породах (илах, глинах, песках и др.). В отличие от секреций, конкреции разрастаются от какого-либо центра (обломочного зерна, органического остатка и т.д.), вокруг которого образуется сгусток коллоидального вещества, впоследствии раскристаллизованного. Конкреции характерны для фосфоритов, сидеритовых, марказитовых и других типов руд осадочного происхождения.
Оолиты подобно конкрециям имеют сферическую форму, но величина их гораздо мельче: от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. Они образуются путем наслоения коллоидального материала на песчинки и органические обломки, находящиеся в подвижных водных средах во взвешенном состоянии. Оолиты весьма характерны для некоторых известняков, осадочных железных и марганцевых руд, а также бокситов.
Натечные формы выделений минералов образуются на стенках различных пустот и полостей при медленном стекании растворов. К ним относятся известковые и ледяные сталактиты и сталагмиты пещер, по форме сходные с обычными ледяными сосульками, почковидные, гроздевидные выделения минералов в зонах окисления и выветривания рудных месторождений и др. Размеры и формы натечных образований могут быть самыми разнообразными: от долей миллиметра до громадных столбов (в больших пещерах). Натечные формы выделений характерны для многих гипергенных и низкотемпературных гидротермальных минералов: кальцита, арагонита, малахита, гематита, гидроокислов железа, марганца, опала, гипса, некоторых сульфидов, смитсонита и др.
Землистые массы – рыхлые, мягкие, мучнистые агрегаты аморфного или скрытокристаллического строения, сажистые (черного цвета) или охристые (желтого, бурого и других ярких цветов). Чаще всего образуются при химическом выветривании горных пород и в зоне окисления руд (например, руды марганца).
Налеты и примазки – тонкие пленки различных вторичных минералов, покрывающие поверхность кристаллов или пород. Таковы пленки лимонита на кристаллах горного хрусталя, примазки медной зелени по трещинам в горных породах, вмещающих сульфидные месторождения с минералами меди, и т.п.
Выцветы – периодически появляющиеся (в сухую погоду) и исчезающие (в дождливые периоды) рыхлые корочки, пленки, налеты, часто пушистые или моховидные, на поверхности сухих почв, руд и горных пород и по трещинам в них. Эти образования сложены чаще всего легкорастворимыми водными хлоридами, сульфатами разных металлов или же другими водно-растворимыми солями.
2. Физические свойства
Оптические свойства. Прозрачность – свойство вещества пропускать свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы делят на следующие группы: прозрачные – горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др.; полупрозрачные – сфалерит, киноварь и др.; непрозрачные – пирит, магнетит, графит и др. Многие минералы, кажущиеся непрозрачными в крупных кристаллах, просвечивают в тонких осколках или краях зерен.
Цвет минералов – важнейший диагностический признак. Во многих случаях обусловлен внутренними свойствами минерала (идиохроматические окраски) и связан с вхождением в его состав элементов-хромофоров (Fe, Сг, Mn, Ni, Co и др.). Например, присутствие хрома обусловливает зеленую окраску уваровита и изумруда, присутствие марганца – розовую или сиреневую окраску лепидолита, турмалина или воробьевита. Природа окрашивания других минералов (дымчатый кварц, аметист, морион и др.) кроется в нарушении однородности строения их кристаллических решеток, в возникновении в них различных дефектов. В некоторых случаях окраска минерала может быть вызвана присутствием тончайших рассеянных механических примесей (аллохроматические окраски) – яшмы, агаты, авантюрин и др. Для обозначения окраски в минералогии распространен метод сравнения с окраской хорошо известных предметов или веществ, что отражается в названиях цветов: кроваво-красный, лазурно-синий, лимонно-желтый, яблочно-зеленый, шоколадно-коричневый и т.п. Эталонами можно считать названия цветов следующих минералов: фиолетовый – аметист, синий – азурит, зеленый – малахит, желтый – аурипигмент, красный – киноварь, бурый – лимонит, свинцово-серый – молибденит, железо-черный – магнетит, оловянно-белый – арсенопирит, латунно-желтый – халькопирит, металлически-золотистый – золото.
Цвет черты – цвет тонкого порошка минерала. Черту минерала можно получить при проведении испытуемым минералом по матовой неглазурованной поверхности фарфоровой пластинки (бисквита) или осколку такой же поверхности фарфоровой химической посуды. Это признак более постоянный по сравнению с окраской. В ряде случаев цвет черты совпадает с цветом самого минерала, но иногда наблюдается резкое различие: так, стально-серый гематит оставляет вишнево-красную черту, латунно-желтый пирит – черную и т.д.
Механические свойства. Спайность – свойство кристаллов раскалываться в определенных кристаллографических направлениях, обусловленное строением их кристаллических решеток. Так, кристаллы кальцита независимо от их внешней формы раскалываются всегда по спайности на ромбоэдры, а кубические кристаллы флюорита – на октаэдры.
Степень совершенства спайности различается в соответствии со следующей принятой шкалой:
Спайность весьма совершенная – кристалл легко расщепляется на тонкие листочки (слюда, хлорит, молибденит и др.).
Спайность совершенная – при ударе молотком получаются выколки по спайности; получить излом по другим направлениям трудно (кальцит, галенит, флюорит).
Спайность средняя – излом можно получить по всем направлениям, но на обломках минерала наряду с неровным изломом отчетливо наблюдаются и гладкие блестящие плоскости спайности (пироксены, скаполит).
Спайность несовершенная или отсутствует. Зерна подобных минералов ограничены неправильными поверхностями, за исключением граней их кристаллов.
Нередко разно ориентированные плоскости спайности в одном и том же минерале различаются по степени совершенства. Так, у гипса имеется три направления спайности: по одному – спайность весьма совершенная, по другому – средняя и по третьему – несовершенная. Трещины отдельности, в отличие от спайности, являются более грубыми и не вполне плоскими; чаще всего ориентированы поперек удлинения минералов.
Излом. У минералов с несовершенной спайностью существенную роль в диагностике играет излом – раковистый (кварц, пирохлор), занозистый (у самородных металлов), мелкораковистый (пирит, халькопирит, борнит), землистый (каолинит), неровный и др.
Твердость, или степень сопротивления минерала внешнему механическому воздействию. Наиболее простой способ ее определения – царапанье одного минерала другим. Для оценки относительной твердости принята шкала Мооса, представленная 10 минералами, из которых каждый последующий царапает все предыдущие. За эталоны твердости приняты следующие минералы: тальк – 1, гипс – 2, кальцит – 3, флюорит – 4, апатит – 5, ортоклаз – 6, кварц – 7, топаз – 8, корунд – 9, алмаз – 10. При диагностике весьма удобно также употреблять для царапанья такие предметы, как медная (твердость 3,0–3,5) и стальная (5,5–6,0) игла, нож (5,5–6,0), стекло (5,0). Мягкие минералы можно царапать ногтем (2,5).
Хрупкость, ковкость, упругость. Под хрупкостью в минералогической практике подразумевается свойство минерала крошиться при проведении черты ножом или иглой. Противоположное свойство – гладкий блестящий след от иглы (ножа) – свидетельствует о свойстве минерала деформироваться пластически. Ковкие минералы расплющиваются под ударом молотка в тонкую пластинку, упругие способны восстанавливать форму после снятия нагрузки (слюды, асбест).
Прочие свойства. Удельный вес (плотность) может быть точно замерен в лабораторных условиях различными методами; приблизительное суждение об удельном весе минерала можно получить путем сопоставления его с распространенными минералами, удельный вес которых принимается за эталон. Все минералы можно разделить по удельному весу на три группы: легкие – с удельным весом меньше либо равным 2,9 (гипс, мусковит, сера, халцедон, янтарь и др.); средние – с удельным весом порядка 2,9–5,0 (апатит, биотит, сфалерит, топаз, флюорит и др.); тяжелые – с удельным весом больше 5,0 (арсенопирит, галенит, касситерит, киноварь и др.).
Магнитность. Некоторые минералы характеризуются ярко выраженными ферромагнитными свойствами, т.е. притягивают к себе мелкие железные предметы – опилки, булавки (магнетит, никелистое железо). Менее магнитные минералы (парамагнитные) притягиваются магнитом (пирротин) или электромагнитом; наконец, имеются минералы, которые отталкиваются магнитом, – диамагнитные (самородный висмут). Испытание на магнитность производится с помощью свободно вращающейся магнитной стрелки, к концам которой подносится испытуемый образец. Так как число минералов, обладающих отчетливыми магнитными свойствами, невелико, то этот признак имеет важное диагностическое значение для некоторых минералов (например, магнетита).
Радиоактивность. Способностью к самопроизвольному α-, β-, γ-излучению характеризуются все минералы, содержащие в своем составе радиоактивные элементы – уран или торий. В породе радиоактивные минералы часто бывают окружены красными или бурыми каемками, и от зерен таких минералов, включенных в кварц, полевой шпат и др., расходятся радиальные трещинки. Радиоактивное излучение действует на фотобумагу.
Другие свойства. Для диагностики в полевых условиях имеют значение растворимость минералов в воде (хлориды) или кислотах и щелочах, частные химические реакции на отдельные элементы, окрашивание пламени (например, минералы, содержащие стронций, окрашивают пламя в красный цвет, натрий – в желтый). Некоторые минералы при ударе или разломе издают запах (так, арсенопирит и самородный мышьяк испускают характерный чесночный запах) и т.д. Отдельные минералы определяются на ощупь (например, тальк на ощупь жирный). Поваренная соль и другие солевые минералы легко узнаются на вкус.
1.2. Диагностические свойства минералов
Задание 1. Изучить и описать на основе учебной коллекции основные формы нахождения минералов.
Задание 2. Сделать описание диагностических свойств нескольких минералов из учебной коллекции.
Теоретическая часть
Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки (двойники), либо четко обособленные минеральные скопления, либо, чаще, скопления минеральных зерен.
Отдельные изолированные кристаллы и кристаллические двойники, т.е. закономерные сростки кристаллов, возникают в благоприятных для роста условиях. Форма кристаллов разнообразна и отражает как состав и внутреннюю структуру минерала, так и условия образования.
Среди обособленных минеральных скоплений наиболее часто встречаются друзы, представляющие скопления кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию. Часто друзы образуются на стенках пустот в горных породах. Мелкие кристаллы, плотно сидящие на каком-либо основании, образуют щетку.
Секреции – результат постепенного заполнения пустот в горных породах минеральным веществом, отлагающимся на их стенках. Накопление вещества в этом случае идет от периферии к центру, в связи с чем секреции имеют обычно концентрическое строение, отражающее стадийность образования. Мелкие секреции называются миндалинами, крупные (более 10 мм ) – жеодами.
Конкреции – более или менее округлые образования, возникшие путем осаждения минерального вещества вокруг какого-нибудь центра кристаллизации. В этом случае отложение минерального вещества происходит от центра к периферии, с чем связано концентрическое или радиально-лучистое строение конкреций. Мелкие округлые образования обычно концентрического строения (размером от просяного зернышка до горошины) называются оолитами. Они бывают сцементированы плотной массой или находятся в рыхлом состоянии. Оолиты образуются при осаждении минералов из растворов, когда песчинки, скелетные остатки мельчайших животных и т.л. постепенно обволакиваются выделяющимся минералом. Оолитовые известняки и доломиты образуются в прибрежной зоне морей. Чаще встречаются известняковые и доломитовые оолиты, реже – гипсовые, ангидритовые, лимонитовые, халцедоновые.
Натечные образования, осложняющие поверхности пустот, возникают при кристаллизации минерального вещества из просачивающихся подземных вод. Натеки, свисающие со сводов пустот, называются сталактитами, растущие вверх со дна пещер – сталагмитами. На поверхности трещин могут развиваться плоские минеральные пленки, имеющие разное строение.
Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Они образуются при более или менее одновременном выпадении из растворов или расплавов множества минеральных частиц. В кристаллических агрегатах минералы находятся в кристаллическом состоянии, но зерна их имеют неправильную форму. Величина зерен зависит от условий кристаллизации и изменяется от крупных до землистых.
По форме зерен минеральные агрегаты делятся на: а) зернистые (кварц, кальцит, галенит), имеющие изометричную форму зерен; б) волокнистые (асбест), столбчатые (селенит), шестоватые (роговая обманка), имеющие вытянутую форму; в) чешуйчатые (графит, тальк), пластинчатые (гипс, слюда), имеющие плоскую форму.
По величине зерен различаются минеральные агрегаты: а) крупнозернистые – размеры зерен более 5 мм , б) среднезернистые – размеры зерен 2 – 5 мм , в) мелкозернистые – размеры зерен 0,5 – 2 мм и г) скрытокристаллические, образующие плотные либо землисто-рыхлые массы.
Физические свойства минералов.
Постоянство химического состава и внутренней структуры минералов обусловливает постоянство их свойств. На этом основаны различные методы минералогических исследований и определений минералов. Большинство из них требует специального оборудования. Однако каждый исследователь, имеющий дело с минералами и горными породами, должен владеть методом их полевого определения, основанного на изучении внешних, видимых невооруженным глазом (макроскопических) свойств.
Морфология кристаллов может явиться важным диагностическим признаком, хотя следует отметить, что в природе один и тот же минерал в разных условиях образует кристаллы различной формы, а разные минералы могут давать одинаковые кристаллы. Все многообразие форм кристаллов группируется условно по степени сложности в семь крупных групп или систем, называемых сингониями (см. выше).
Оптические свойства минералов.
Для большинства минералов этот признак непостоянен. Полевые шпаты бывают белого, желтого, красного, зеленого, темно-серого цветов. Кальцит встречается бесцветный, белый, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый, бурый, черный.
Окраска минералов определяется в первую очередь их химическим составом. Каждый химический элемент, входящий в состав минералов, и каждое химическое соединение придают им определенную, очень характерную окраску. Минералы, содержащие углекислые соединения меди, имеют зеленый или синий цвет (малахит, азурит). Минерал берилл в чистом виде бесцветен и прозрачен, а при наличии примеси оксида хрома приобретает зеленый цвет (изумруд); минералы, содержащие оксид железа, характеризуются красными, бурыми, желтыми цветами (бурый железняк).
Побежалость. Некоторые минералы, особенно содержащие медь, на своей поверхности имеют пестроокрашенную тонкую пленку: розоватую, красноватую, желтоватую, голубоватую и др., обусловленную процессами химического выветривания. Цвет этой пленки отличается от цвета самого минерала. Это явление получило название побежалости (пример – халькопирит).
Для непрозрачных и сильно окрашенных слабо прозрачных минералов важным диагностическим признаком является цвет минерала в порошке или цвет черты. Он может быть и таким же, как в куске (напр. магнетит), но может от него отличаться (напр. пирит, гематит). Для определения цвета порошка минералом проводят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, на которой остается черта, соответствующая цвету порошка.
Прозрачность, характеризующая способность минерала пропускать свет, зависит от его кристаллической структуры, а также от характера и однородности минерального скопления. По этому признаку выделяют минералы: прозрачные, пропускающие свет подобно обычному стеклу; полупрозрачные или просвечивающие, пропускающие свет подобно матовому стеклу; просвечивающие лишь в тонкой пластинке и непрозрачные, не пропускающие световых лучей.
Блеск зависит от показателя преломления минерала и от характера отражающей поверхности. Выделяют минералы с металлическим блеском, к которым относятся непрозрачные минералы, имеющие темноокрашенную черту. Блеск, напоминающий блеск потускневшего металла, называют металловидным. Значительно более обширную группу составляют минералы с неметаллическим блеском, к разновидностям которого относятся: алмазный, стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, восковой и в случае отсутствия блеска, матовый.
Механические свойства минералов.
Излом определяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины – раковистый излом, может иметь неопределенно- неровный характер – неровный излом. В мелкозернистых агрегатах определить излом отдельных минеральных зерен не удается; в этом случае описывают излом агрегата – зернистый, занозистый, или игольчатый, землистый.
Спайность – способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям – плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. В зависимости от того, насколько легко образуются сколы по плоскостям и насколько они выдержаны, выделяют различные степени спайности: весьма совершенная – минерал легко расщепляется на тонкие пластинки; совершенная – минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности; средняя – при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому; несовершенная спайность – на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям; весьма несовершенная – всегда образуется неровный или раковистый излом. Спайность может быть выражена в одном, двух, трех, реже четырех и шести направлениях.
Твердость – способность противостоять внешнему механическому воздействию – важное свойство минералов. Обычно в минералогии относительная твердость определяется путем царапанья эталонным минералом поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. Принятая в геологии шкала твердости Мооса включает десять эталонных минералов, расположенных в порядке увеличения твердости: тальк – твердость 1, гипс – 2, кальцит – 3, флюорит – 4, апатит – 5, ортоклаз – 6, кварц – 7, топаз – 8, корунд – 9, алмаз – 10. Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов-эталонов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2-2,5 – ноготь; 4 – железный гвоздь; 5,5-6 – стальной нож, игла.
Для каждого минерала характерна более или менее постоянная плотность. По этому признаку минералы делятся на легкие и тяжелые. При макроскопическом изучении минералов важно уметь простым взвешиванием на ладони отнести минерал к группе легких – с плотностью до 2,5 г/см 3 , средних – до 0,4, тяжелых – 4-6, очень тяжелых минералов – с плотностью свыше 6 г/см 3 . Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.
Кроме выше перечисленных свойств, некоторые минералы обладают магнитностью, радиоактивностью, ковкостью и упругостью. Поваренная соль ( NaCl ) обладает соленым вкусом; исландский шпат( CaCO 3 ) имеет двойное лучепреломление.
Методические рекомендации
1. Изучите теоретическую часть работы.
2.Опишите и зарисуйте в тетради основные формы минеральных агрегатов, имеющихся в учебной коллекции (друзы, щетки, конкреции, секреции, зернистые и землистые агрегаты, натечные формы, псевдоморфозы).
3. Опишите в тетради физические свойства нескольких минералов из учебной коллекции (по выбору преподавателя).
Контрольные вопросы
2. Что такое псевдоморфоза? Приведите примеры.
3. Перечислите основные диагностические свойства минералов.
4. Что такое спайность? Приведите пример минерала с весьма совершенной спайностью.
5. Какова твердость кварца по шкале Мооса?
Рекомендуемая литература
1. Добровольский В. В. Геология. - М.: ВЛАДОС, 2001.
2. Музафаров В. Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей. - М.: НЕДРА, 1979.
Все свойства минералов как твердых кристаллических тел зависят от их химического состава и внутреннего строения (кристаллической структуры). Их точная диагностика производится с помощью различных аналитических методов — химического, спектрального, рентгено- структурного, электронномикроскопического и др.
Однако в полевой геологической практике часто возникает необходимость визуального определения минералов без использования лабораторных методов исследования. Простейшие свойства, по которым минералы определяются на глаз, называют диагностическими свойствами. Большинство из них являются физическими.
Следует помнить, что любой минерал может быть определен только по комплексу его диагностических свойств. Отдельные свойства могут быть одинаковыми у разных минералов или, наоборот, меняться у одного и того же минерала в зависимости от химического состава, наличия механических примесей, форм выделения. Лишь в редких случаях отдельные свойства бывают настолько характерными, что по ним одним можно диагностировать минерал.
Все диагностические свойства минералов можно разделить на три группы: оптические, механические и прочие. Свойства двух первых групп определяются для всех минералов. К группе прочих отнесены свойства, используемые для диагностики только каких-то определенных минералов.
ЦВЕТ ЧЕРТЫ – цвет минерала в порошке. Часто цвет черты повторяет цвет минерала, но бывают и отклонения. Например, минералы магнетит и хромит имеют черный цвет, а их цвет в порошке или цвет черты отличаются: у магнетита черта черная, а у хромита - темно-бурая.
ПРОЗРАЧНОСТЬ – способность минерала пропускать свет. По этому признаку минералы разделяются на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.
БЛЕСК – способность отражать падающий свет. По отражательной способности минералов блеск подразделяется на металлический и неметаллический. Металлический блеск имеют минералы с высокой отражательной способностью. Неметаллический блеск подразделяют на : стеклянный, жирный, перламутровый и т.д.
СПАЙНОСТЬ – способность минералов раскалываться под ударом с образованием ровных поверхностей параллельных граням, ребрам и др. кристаллографическим направлениям. Выделяют спайность :
- весьма совершенная (слюда, тальк),
- совершенная (кальцит, галит),
- средняя (полевые шпаты, роговая обманка),
- несовершенная (оливин, апатит),
- весьма несовершенная (золото, корунд).
ИЗЛОМ – вид поверхности при расколе минерала. Бывает – ровный , ступенчатый, раковистый, занозистый, землистый и т.д.
ПЛОТНОСТЬ – зависит от химического состава и структуры минерала. Все минералы по плотности подразделяются на: легкие (1-3 г/см 3 ), тяжелые (3,5-9 г/см 3 ), очень тяжелые (9-23 г/см3).
ТВЕРДОСТЬ – способность минерала сопротивляться механическому воздействию. Выделяют абсолютную и относительную твердости.
Абсолютную твердость определяют прибором, называемым склерометр в кг /мм 3 .
Относительная твердость определяется сравнительным путем.
11.Привидите шкалу Мооса.
ШКАЛА МООСА, шкала ТВЕРДОСТИ, используемая геологами для определения относительной твердости минералов путем сравнения с твердостью десяти стандартных минералов. Была создана в 1812 г. немецким минерологом Фридрихом Моосом (1773-1839). Самый твердый минерал, алмаз, имеет твердость 10. Он может поцарапать, или оставить отметку, на любом минерале с более низкой твердостью, включая корунд (9), топаз (8), кварц (7), ортоклаз (6), апатит (5), флюорит (4), кальцит (3), гипс (2) и тальк (1). Инструментами для определения твердости могут служить ноготь (около 2,5) и перочинный нож (около 5,5).
12.Перечислите минералы класса окислов и их основные диагностические признаки.
К классу о́кислы относят минералы, представляющие собой соединения металла с кислородом.
Авиценнит, Александрит, Анатаз, Асболан, Бадделеит, Белянкинит, Бёмит, Бернессит, Биксбиит, Браннерит, Браунит, Брукит, Вольфрамит, Вюстит, Гаусманит, Гематит, Гётит, Голландит, Ильменит, Касситерит, Кварц, Клевеит, Корунд, Кристобалит, Куприт, Лейкоксен, Лимонит, Лопарит, Маггемит, Магнетит, Настуран, Обручевит, Периклаз, Перовскит, Пиролюзит, Розовый кварц, Рубин, Рутил, Самарскит, Сапфир, Спекулярит, Сурик, Тааффеит, Тажеранит, Тенорит, Франклинит, Хризоберилл, Хромит,
Цинкит, Шпинель, Яхонт.
13.Перечислите минералы класса сульфидов и их основные диагностические признаки.
Сульфиды — природные сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. В химическом отношении рассматриваются как соли сероводородной кислоты H2S. Ряд элементов образует с серой полисульфиды, являющиеся солями полисернистой кислоты H2Sx
Пирит, Халькопирит, Галенит, Сфалерит.
14.Перечислите минералы класса сульфатов и их основные диагностические признаки.
К классу Сульфаты относятся минералы, представляющие собой соли серной кислоты.
Алебастр, Алунит, Алуноген, Алюминит, Ангидрит, Англезит,
Арцрунит, Астраханит, Барит, Бёдантит, Брошантит, Гипс,
Глауберит, Глауберова соль, Дарапскит, Каинит, Кизерит, Лангбейнит, Сванбергит, Селенит, Скородит, Сульфаты, Тенардит, Халькантит, Целестин, Ярозит.
15.Перечислите минералы класса карбонатов и их диагностические признаки.
Карбонаты — соли угольной кислоты — Н2С03. Карбонаты составляют до 1,7% веса земной коры. Блеск у них неметаллический. Все минералы, относящиеся к этому классу, имеют среднюю твердость, землистые разности являются мягкими. Исключительно характерным признаком для всего класса карбонатов является реакция с разбавленной соляной кислотой (10%-ный раствор), при этом выделяется СО2. Некоторые представители этого класса реагируют с соляной кислотой на холоде, другие же реагируют только с нагретой соляной кислотой. Наиболее характерная форма для кристаллов карбонатов — ромбоэдр (тригональная сингония). Минералы, относящиеся к этому классу, легкие. Все карбонаты дают черту. Плотность у них небольшая.
Карбонаты делятся на безводные и водные. Цвет у безводных карбонатов непостоянный, черта — постоянная. Цвет и черта у водных карбонатов постоянные, присущие только определенному минералу.
Карбонаты — компоненты многих минеральных ассоциаций, образующихся в поверхностной части земной коры. Карбонаты осаждаются на дне морей, озер, лагун, образуются при выветривании сульфидов и силикатов, выделяются из горячих и холодных подземных вод, входят в состав раковин многих беспозвоночных животных.
Карбонаты преимущественно нерудные и частично рудные полезные ископаемые. Из карбонатов состоят распространенные горные породы — известняк, доломит, мрамор.
Кальцит (известковый шпат) — CaCO3
Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый; землистый и плотный кальцит матовый. Твердость 3, землистые разности мягкие. Бесцветный, белый, реже желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, темно-бурый, черный. Черта белая. Твердость 2,5-3. У кристаллического кальцита наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Зернистые разности при ударе раскалываются по определенным направлениям и дают обломки в виде ромбоэдров. Сплошной зернистый, плотный, натёчный, пористый, землистый, листоватый, полосчатый, радиально-лучистый; также кристаллы, друзы. Кристаллы кальцита имеют различные формы. Сингония тригональная. Иногда дает ложные формы по другим минералам.
Отличительные признаки. Кальцит имеет неметаллический блеск, среднюю твердость или мягкий, бурно вскипает при действии разбавленной соляной кислотой или уксусом. Кальцит можно спутать с доломитом и магнезитом. Отличие—доломит реагирует с разбавленной соляной кислотой только в порошкообразном виде, магнезит—с нагретой соляной кислотой. Похожий на него ангидрит не реагирует с разбавленной соляной кислотой.
Химические свойства. Бурно вскипает при действии разбавленной соляной кислоты. Вскипает при действии уксусом.
Разновидности. Прозрачный, двупреломляющий кальцит (удваивает рассматриваемое через него изображение) называется исландским шпатом, очень тонкозернистый кальцит — литографским камнем, листоватый кальцит — бумажным шпатом. Разновидностью кальцита также является жемчуг (перл). Еще одна разновидность кальцита — мраморный оникс.
Физические свойства. Химический состав такой же, как у кальцита. Сингония ромбическая. Облик кристаллов призматический, часто псевдогексагональный, игольчатый. Кристаллическая структура арагонита более плотная, чем у кальцита, что ведет к разнице в плотности. Агрегаты волокнистые, скорлуповатые, плотные, оолитовые. Цвет белый, серый, бледно-желтый, иногда светло-зеленый, фиолетовый и серый. Черта белая, светло-серая. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Твердость 3,5-4. Плотность 2,95-3,0 (большая, чем у кальцита).
Отличительные признаки. Легко растворяется в НСl. Отличается от схожего с ним кальцита большей плотностью и твердостью.
Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый. Твердость средняя. Цвет белый, желтый, серый, зеленоватый, черный. Черта белая. У кристаллического доломита совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Сплошные зернистые мраморовидные или плотные массы. Кристаллы имеют форму ромбоэдров. Сингония тригональная.
Отличительные признаки. Для доломита характерны неметаллический блеск, средняя твердость и вскипание порошка доломита при действии разбавленной соляной кислоты. Доломит похож на кальцит. Отличается тем, что кальцит бурно реагирует с разбавленной соляной кислотой.
Химические свойства. Порошок вскипает при действии разбавленной соляной кислоты.
Магнезит (магнезиальный шпат) — MgCO3
Физические свойства. Блеск у зернистых разностей стеклянный, плотные разности матовые. Твердость средняя. Цвет у зернистых разностей серовато-белый, желтоватый, у плотных — белый, кремовый, желтоватый, бурый, серый. Черта белая. У кристаллического магнезита наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Излом у зернистых разностей зернистый, у плотных - неровный. Мраморовидные массы, сложенные из зерен удлиненной формы (отличие от кальцита и доломита), и фарфоровидные плотные образования, редко кристаллы, в виде ромбоэдров. Сингония тригональная.
Отличительные признаки. Для магнезита характерны неметаллический блеск, средняя твердость и вскипание порошка магнезита при действии нагретой соляной кислоты. Этим магнезит отличается от сходных с ним минералов — кальцита, доломита. От сидерита отличается по цвету.
Сидерит (железный шпат) — FeC03.
Физические свойства. Блеск стеклянный, или сидерит матовый. Твердость средняя. Цвет желтовато-серый, желтовато-бурый, бурый. Черта белая, иногда буроватая. У кристаллических разностей наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Сплошной зернистый, мраморовидный, плотный, натёчный, землистый, шаровидный, радиально-лучистого строения внутри (сферосидериты), также кристаллы в виде ромбоэдров или друзы. Сингония тригональная.
Отличительные признаки. Для сидерита характерны неметаллический блеск, средняя твердость, желтый, бурый цвет, белая черта и вскипание при действии нагретой соляной кислоты. Сидерит похож на крупнозернистый желтоватый или коричневатый мрамор.
Химические свойства. Вскипает при действии нагретой соляной кислоты. Капля соляной кислоты, помещенная на поверхности сидерита, благодаря образованию FeCl3 желтеет.
Малахит — Cu2[C03] (ОН)2.
Физические свойства. Блеск стеклянный, шелковистый или малахит матовый. Твердость средняя, землистые разности мягкие. Цвет ярко-зеленый, травяно-зеленый. Малахиту придает красоту ярко-зеленый цвет, затейливый рисунок, нередко создающий загадочные картины, причудливые узоры, концентрическое, полосчатое и радиально-лучистое строение. Черта бледно-зеленая. Натечный, радиально-лучистый, концентрически-скорлуповатый, плотный землистый; редко кристаллы игольчатой формы. Сингония моноклинная.
Отличительные признаки. Постоянными признаками для малахита являются зеленый цвет и вскипание при действии разбавленной соляной кислоты. Спутник — азурит (синий, вскипает при действии соляной кислоты).
Химические свойства. Вскипает при действии разбавленной соляной кислоты.
Разновидность. Медная зелень — землистый, мягкий малахит.
Происхождение. Образуется малахит в результате химического выветривания медьсодержащих минералов (халькопирита, меди самородной и др.) под действием углекислоты, воды и кислорода. Медьсодержащие сульфиды превращаются в сульфаты, а затем под действием углекислых растворов в малахит.
16. Перечислите минералы класса галоидов и их основные диагностические свойства.
17. Перечислите минералы класса силикатов и их основные диагностические признаки.
18. Перечислите минералы класса вольфраматов и их основные диагностические признаки.
19. Что такое сингония?
СИНГОНИЯ [γωνια (гониа) — угол] — в кристаллографии, гр. видов симметрии, которая при одинаковом числе единичных направлений обладает одним или несколькими сходными элементами симметрии.
20. Сколько вы знаете сингоний, назовите их.
Различают 7 С.: триклинную, моноклинную, ромбическую, тригональную, тетрагональную, гексагональную, кубическую. Триг. и гекс. С. иногда рассматриваются как две подсинг. одной гекс. С. Сингонии группируются в 3 категории: низшую, среднюю и высшую. К-лы низшей категории — трикл., мон. и ромб. С. характеризуются наличием нескольких единичных направлений (не меньше 3) и отсутствием осей симметрии порядка выше двух. К-лы средней категории обладают одним единичным направлением, совпадающим с единственной осью порядка выше двух: триг. (L3), тетр. (L4) и гекс. (L6 ) . В к-лах высшей категории (куб. С.) при отсутствии единичных направлений всегда имеется несколько осей порядка выше двух (4L3). Син.: система кристаллографическая.
21.Перечислите геологические процессы минерало- и породообразования.
22. Что такое парагенезис?
Парагенезис минералов (от греч. para - возле, рядом и genesis - рождение, происхождение * a. paragenesisofminerals; н. ParagenesederMineralien; ф. paragenesedesmineraux; и. paragenesisdeminerales) - закономерное совместное нахождение (сонахождение) генетически связанных между собой минералов. B широком понимании к одному П. м. относятся все первичные (разновременные) и вторичные (напр., пирит и гётит или др. гидроксиды Fe; халькопирит и вторичные минералы медималахит, азурит и др.), ассоциирующие минералы к.-л. м-ния или г. п. To же относится к П. м., возникающим на последовательных стадиях единого процесса минералообразования и сменяющим друг друга во времени (напр., в ходе формирования эндогенного м-ния) c сохранением реликтов более ранних минералов, к-рые сосуществуют c более поздними. Более строго термин "П. м." трактуется как совокупность равновесие сосуществующих минеральных фаз. Изучение такого П. м. методом парагенетич. анализа, разработанного Д. C. Kоржинским, даёт возможность исследовать зависимость П. м. от внеш. физ.-хим. условий минералообразования.
Kритериигенетич. взаимосвязи (парагенности) минералов базируются на изучении их взаимоотношений, на морфологич. признаках совместного роста индивидов разл. минералов (индукционная штриховка и др.) и на закономерностях распределения главных и примесных компонентов состава в сосуществующих минералах равновесных парагенезисов (напр., оливин всегда более магнезиален, чем парагенный c ним пироксен).
Запрещённый П. м. - понятие, указывающее на невозможность одноврем. образования и сосуществования минералов (напр., кварц и нефелин). Tермин "П. м." предложен И. Брейтгауптом в cep. 19 в., понятие o "смежности минералов" было введено B. M. Cевергиным (1798). Учение o П. м. лежит в основе генетич. и поисковой минералогии, оно играет важную роль в петрологии и учении o м-ниях п. и.
23. Приведите примеры парагенетических ассоциаций.
24. Что представляют собой магматические процессы породообразования?
Магматические расплавы поступают из мантии или образуются в результате плавления пород земной коры. Как известно, химический состав мантии и коры различны, что в первую очередь и обуславливает различия состава магм. Магмы, возникающие за счет плавления мантийных пород, как и сами эти породы, обогащены основными оксидами – FeO, MgO, CaO, поэтому такие магмы имеют ультраосновной и основной состав. При их кристаллизации образуются, соответственно, ультраосновные и основные магматические породы. Магмы, возникающие при плавлении пород земной коры, обедненной основными окислами, но резко обогащенной кремнеземом (типичным кислотным оксидом), имеют кислый состав; при их кристаллизации образуются кислые породы.
Однако первичные магмы в ходе эволюции часто претерпевают существенные изменения состава, связанные с процессами кристаллизационной дифференциации, ликвации и гибридизма, что порождает многообразие изверженных горных пород.
Читайте также: