Физические свойства минераловобусловлены их внутренним строением и химическим составом. К физическим свойствам относят плотность, механические, оптические, магнитные, электрические и термические характеристики, радиоактивность и люминесценцию.
Под плотностьюминерала понимается вес единицы его объема. Плотность зависит от атомного веса атомов или ионов, слагающих кристаллическое вещество, и от плотности их упаковки в кристаллической решетке минерала. У природных веществ она варьирует в широких пределах: от значений менее 1 г/см 3 до 23 г/см 3 . По плотности минералы подразделяют на легкие (до 2,5 г/см 3), средние (2,5-4,0 г/см 3), тяжелые
Скалы состоят из минералов. Минерал представляет собой природное вещество, которое обычно является твердым, кристаллическим, стабильным при комнатной температуре и неорганическим. Породообразующие минералы: полевые шпаты, кварц, амфиболы, слюды, оливин, гранат, кальцит, пироксены.
Минералы, происходящие внутри породы в небольших количествах, называются «вспомогательными минералами». Хотя вспомогательные минералы присутствуют только в небольших количествах, они могут обеспечить ценное понимание геологической истории породы и часто используются для определения возраста породы. Общие вспомогательные минералы: циркон, монацит, апатит, титанит, турмалин, пирит и другие опаки.
(4,0-8,0 г/см 3) и весьма тяжелые (более 8,0 г/см 3). Легкими являются нефти, угли, гипс, галит; к средним относят кварц, кальцит, полевые шпаты, к тяжелым – рудные минералы.
Для отнесения минерала к одной из этих групп достаточно определить его плотность приблизительно – путем взвешивания на ладони.
Механические свойства включают твердость, спайность, излом, хрупкость, ковкость, гибкость.
Обилие и разнообразие минералов зависят от обилия в земной коре элементов, из которых они состоят. Восемь элементов составляют 98% земной коры: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, натрий и калий. Состав минералов, образованных изверженными процессами, непосредственно контролируется химией исходного тела. Например, магма, богатая железом и магнием, образует минералы, такие как оливин и пироксен. Магма, богатая кремнием, образует больше минералов, богатых кремнеземом, таких как полевой шпат и кварц.
Физические свойства минералов
Маловероятно, что минерал будет найден в скале с разнородной химией массы, в отличие от ее собственной; поэтому маловероятно, что андалузит будет обнаружен в скале, не содержащей алюминия, такой как кварцит. Некоторые минералы легко идентифицируются; другие могут быть распознаны только с помощью петрографического микроскопа или сложных аналитических методов. Для дифференциации минералов в ручном образце используются следующие критерии. Большинство минералов нельзя идентифицировать из одного конкретного свойства, поэтому рекомендуется использовать несколько диагностических критериев, описанных ниже.
Твердость минерала – это степень его сопротивления внешнему механическому воздействию (царапанью и т.д.). Она оценивается по десятибалльной шкале относительной твердости, предложенной немецким ученым Ф. Моосом в 1811 г. Относительная твердость определяется путем царапанья исследуемого минерала острыми краями эталонных минералов (пассивная твердость) или эталонных минералов исследуемым (активная твердость). Минералы-эталоны, твердость которых (в условных единицах) соответствует их номерам, располагается в шкале Мооса следующим образом: 1 – тальк, 2 – гипс, 3 – кальцит, 4 – флюорит, 5 – апатит,
Ручной объектив вам очень поможет. Цвет является одной из наиболее очевидных характеристик минерала, но обычно это не самая полезная диагностическая функция. В зависимости от примесей, отдельные типы минералов могут распространяться в самых разных цветах. Например, рубин и сапфир - это разноцветные типы минерального корунда. Красный цвет рубина обусловлен наличием элементарного хрома. Сапфиры могут прийти, это огромное разнообразие цветов; синий цвет - самый знакомый цвет, но также известны желтые, оранжевые, зеленые, розовые, оранжевые и коричневые сорта.
6 – ортоклаз, 7 – кварц, 8 – топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз.
Если, например, гипс не оставляет царапины на поверхности исследуемого минерала, а кальцит оставляет, значит его твердость равна 2,5.
В практике полевых работ при отсутствии шкалы Мооса твердость минералов определяется при помощи распространенных предметов с известной твердостью. Например, у карандаша она равна 1, у ногтя – 2-2,5, желтой монеты – 3-3,5, стекла – 5, стального стержня (гвоздя) – 6. Большинство природных соединений обладает твердостью от 2 до 6.
Гранаты могут также иметь широкий диапазон цветов, в зависимости от их состава. Их можно найти практически с любым цветом, хотя синие гранаты чрезвычайно редки. Поэтому целесообразно не полагаться только на цвет, чтобы идентифицировать минерал. Кристаллическая привычка относится к характерной форме минеральной единицы. Минералы могут также встречаться как агрегаты кристаллов; например, асбест обычно находится в виде агрегата очень тонких волокон.
В следующем списке приведены примеры различных привычек хрусталя и примеры общих минералов, которые могут проявлять каждую привычку. Искомый - иглоподобный, например. натролит, рутил. Лезвие - клиновидное, тонкое и сплюснутое, например. кианит. Ботриоидальные - виноподобные массы, например. гематит, малахит.
На лабораторных занятиях определение твердости минерала следует начинать с проверки, царапает ли он стекло, а не наоборот, чтобы не портить образцы. Затем уточнить значение твердости (если в этом есть необходимость) при помощи минералов шкалы Мооса.
Спайность – способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных блестящих поверхностей, называемых плоскостями спайности. Различают спайности:
Столбчатые - длинные, тонкие призмы, например. кальцит, гипс. Кубический - кубический, например. пирит, галенит, галит. Дендритные - древовидные, ветвящиеся в нескольких направлениях, например. пиролюзит, нативная медь, природное серебро. Волокнистые - очень тонкие призмы, например. асбест, тремолит.
Цвет минералов в куске
Слоистая или слоисто-слоистая структура, детали легко превращаются в очень тонкие листы, например. мусковит, биотит. Гранулированные - агрегаты кристаллов, например. борнит, шеелит. Шестиугольная - шестигранная, например. кварц, ханкшит. Октаэдрический - восьмисторонний, например. алмаз, магнетит.
весьма совершенную – минералы (слюды, хлорит) легко расщепляются по плоскостям напластования на тончайшие листочки, образуя зеркально-блестящие плоскости спайности;
совершенную – минералы (кальцит, галит, полевые шпаты) при ударе раскалываются по спайности, а образующиеся выколки по форме повторяют кристалл;
среднюю – на сколах минералов (полевые шпаты, пироксены) наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы в произвольных направлениях;
Призматическая - удлиненная, призматическая, например, турмалин, берилл. Радиальный или звездчатый - излучающий наружу от центральной точки, звездообразный, например. вавиллит, пирофиллит. Твердость - это показатель того, насколько стойким является минерал для царапин. Это физическое свойство контролируется химическим составом и структурой минерала. Твердость обычно измеряется по шкале Мооса. Это определяется десятью минералами, где каждый минерал может поцарапать те, у которых более низкий масштаб.
Алмаз может поцарапать все под ним по шкале Мооса, но сам по себе не может быть поцарапан, тогда как кварц может царапать кальцит, но не корунд. Полоска минерала относится к цвету знака, который он оставляет после того, как его протирают куском неглазурованного фарфора. Хотя этот минерал обычно черный, серебристый или коричнево-красный в руке, его полоска всегда темная кровянистая. Халькопирит обычно имеет золотисто-коричневый цвет в руке, но имеет зелено-черную полоску.
несовершенную – зерна минералов ограничены неправильными поверхностями, за исключением отдельных граней кристаллов (сера, оливин);
весьма несовершенную (или спайность отсутствует) – минерал всегда раскалывается по произвольным неровным поверхностям, иногда образуя характерный излом (кварц, корунд, магнетит).
Минералы, у которых спайность отсутствует, обладают отдельстью.
Полоска может использоваться только для минералов с твердостью Мооса 7 или менее, так как минералы с твердостью больше 7 сами по себе царапают полосу. Он описывается следующими условиями. Адамантин - алмазоподобный блеск; такие минералы обычно прозрачны и имеют высокий показатель преломления; например алмаз, церуссит, кубический цирконий.
Физические свойства минералов
Тусклый или земной - никаких отражений; например каолинит. Жемчуг - беловатое переливание материалов, таких как жемчуг; например стильбит. Стекловидное стекло; например кальцит, кварц, берилл. Шелковистая шелковая ткань; например атласный шпат. Смола - как смола; например огненный опал.
Отдельность – это способность минерала раскалываться лишь в определенных участках, а не по определенным плоскостям. Трещины отдельности более грубые, не вполне плоские, ориентировка их зависит от характера распределения включений, двойникования и т.д.
Излом – форма поверхности, образующаяся при раскалывании минералов. Характер излома зависит от спайности. Различают ровный и неровный, ступенчатый, раковистый и мелко раковистый, занозистый, зернистый и шероховатый, крючковатый и др. разновидности изломов.
Металлический - металлический вид; например пирит. Минералы состоят из атомов, которые для каждого минерала имеют характерное расположение. Слабые стороны химических связей между этими атомами вызывают плоскости слабости в кристаллической структуре. Расщепление - это показатель того, насколько хорошо минерал ломается вдоль этих плоскостей слабости и может быть хорошей диагностической характеристикой. Расщепление можно охарактеризовать как «совершенное», «хорошее», «отличное» или «плохое». В прозрачных минералах или в тонких срезах, рассматриваемых с помощью микроскопа, расщепление можно рассматривать как ряд параллельных линий.
Ровный излом проходит по плоскостям спайности. Ступенчатый излом наблюдается у минералов с совершенной спайностью; неровный и раковистый (похожий на поверхность раковин) – у минералов с несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Занозистым считается излом, поверхность которого покрыта ориентированными занозами, представляющими собой зерна кристаллов удлиненного облика (роговая обманка, гипс). Зернистый излом встречается у минералов с изометрическим (или близким) обликом кристаллов (галит). Землистым изломом обладают тонкодисперсные агрегаты с матовой поверхностью (лимонит, каолинит), крючковатым – самородные металлы.
Цвет минерала в порошке. Черта
Число плоскостей спайности в минерале также может помочь в его идентификации. Расщепление обычно происходит в одном, двух, трех, четырех или шести направлениях. Микас легко расщепляется вдоль одной плоскости расщепления, образуя тонкие листы. Амфиболы демонстрируют две плоскости спайности. Исландский шпат, разнообразный кальцит, легко расщепляется вдоль трех плоскостей слабости в отличительные ромбы. Галена ломается вдоль трех плоскостей спайности, производящих кубические фракции. Флюорит и алмаз показывают расщепление в четырех направлениях.
Хрупкость, ковкость, гибкость минералов определяются визуально, по их реакции на механические напряжения.
Оптические свойства включают цвет минералов, цвет черты, степень прозрачности, блеск.
Цвет (окраска) минерала является важным диагностическим признаком. Названия многим минералам даны по их цвету (например, хлорит в переводе с греческого означает «зеленый», альбит – с латинского «белый», рубин – «красный»). В природных соединениях окраска минерала обусловлена следующими причинами:
Группировка минералов по блеску
Сфалерит проявляет расщепление в шести направлениях. Не каждый минерал показывает расщепление. Например, кварц не имеет слабости в своей кристаллической структуре и, следовательно, не обнаруживает расщепления. Когда образец кварца разбит молотком, он отображает раковину.
Происхождение и применение цеолита
Понимание Земли, 7-е изд. Глава. Скалы и минералы. Дорлинг Киндерсли. Минералы Шотландии - прошлое и настоящее. Национальные музеи Шотландии. Издание Нила Уилсона. Минерал, добываемый из вулканической породы, характеризуется уникальной структурой, которая делает его отличным ионообменным материалом. Название вулканического породы происходит от греческого, переведенное означает «кипящая скала» и относится к образованию этого минерала. Кристаллическая решетчатая структура цеолита была вызвана извержениями вулканов и связанным с этим выбросом вулканической лавы, которая опустилась на дно озер и морей и образовала уникальное химическое соединение с нагретой кипящей водой.
наличием в составе минерала элемента-красителя (хромофора). Наиболее важные хромофоры – Cu, Ni, Co, Ca, Mn, Fe;
наличием тонко распыленных механических окрашенных примесей, которые могут быть как органического, так и неорганического происхождения (бурые окислы железа, черные окислы марганца и т.п.);
наличием субмикроскопических ориентированных включений и внутренних поверхностей трещин спайности. В некоторых минералах кроме основной окраски иногда на плоскостях спайности или полированных поверхностях при некоторых углах поворота вспыхивают яркие синие, голубые или зеленоватые переливы. Подобные явления получили название иризация. Наблюдается это явление чаще всего в плагиоклазах (лабрадор);
Полученный микропористый туф, образованный из силиката алюминия, кремниевых минералов и других минералов и микроэлементов, имеет сотовую и решетчатую структуру с положительно заряженными молекулами на поверхности. Эти так называемые щелочно-земельные катионы, такие как кальций или магний, которые встроены в соты породы, характеризуются необычайной подвижностью и, следовательно, обладают высокой способностью к ионному обмену и одновременному обратимому поглощению. Структура цеолита напоминает высокоэффективное молекулярное сито, через которое проходят отрицательные молекулы и ионы.
наличием пестрых поверхностных образований, т.н. побежалости, например, золотистые пленки наблюдаются на поверхности бурых железняков, темно-желтые или пестрые – на поверхности халькопирита.
На лабораторных занятиях цвет минералов определяется на глаз, путем сравнения с известными цветами.
Цвет черты – это цвет минерала в тонком порошке. Этот признак в сравнении с окраской минералов является более постоянным, а следовательно, и более надежным их диагностическим признаком.
Они связаны с решетчатой структурой до того, как сохраненные в ней щелочноземельные катионы высвобождаются. Цеолит встречается в трех различных формах структуры, а именно в виде кристаллического, поэтапного или шелушащегося вида. Естественный минерал используется по своим физическим свойствам во многих различных областях промышленности в качестве основной системы ионного обмена и в последние годы успешно используется в качестве медицинского устройства и пищевой добавки в борьбе со многими современными цивилизационными заболеваниями.
Цвет черты не всегда совпадает с цветом самого минерала. Например, у магнетита и цвет, и цвет черты черные, а у гематита, который в плотных агрегатах имеет стально-серый или черный цвет, черта вишнево-красная. Большинство светлоокрашенных и прозрачных минералов имеют бесцветную черту.
Практически черта определяется с помощью неглазурованной фарфоровой пластинки – бисквита. Порошок получается в виде следа на пластинке, если прочертить по ней минералом. Черту на бисквите оставляют минералы с твердостью до 6 (6 – твердость бисквита). Более твердые минералы черты не оставляют, а царапают бисквит. Для них черта не определяется.
Цеолит стал незаменимым веществом с бесчисленными положительными свойствами как в области альтернативных лекарств, так и в различных продуктах, используемых в сельском хозяйстве, моющих средствах, строительных и бытовых бытовых изделиях. Приблизительно полмиллиона тонн породы Чернобыль может стать радиационно-безопасным после аварии. На сегодняшний день цеолит играет важную роль в охране окружающей среды и очистке воды, воздуха и почвы от опасных загрязнителей.
Производство цеолитных продуктов
В природе насчитывается около сорока видов этого природного минерала, и только несколько пригодных для коммерческого использования. Начиная с пятидесятых годов прошлого века цеолит был извлечен в естественной форме во многих странах мира и используется в промышленности. Дешевый природный материал используется в различных формах в качестве ионообменника в процессе поклонения, катализа и де-и регидратации. В некоторых отраслях промышленности используются только синтетические цеолиты, поскольку они, в отличие от естественных вулканических пород в фазово-чистом состоянии, т.е. без добавления других минералов, производятся.
Прозрачностью называется свойство минералов пропускать сквозь себя свет. По степени прозрачности минералы делятся на 3 группы:
прозрачные – минералы, пропускающие свет в пластинах любой толщины (горный хрусталь, исландский шпат);
полупрозрачные – минералы, просвечивающие только в тонких пластинах (опал, халцедон);
непрозрачные – не пропускают свет даже в тончайших пластинках (рудные минералы).
Блеск – способность минерала отражать падающий на него световой поток. Гладкие поверхности (грани, плоскости спайности) всегда лучше отражают свет, чем неровные. Различают следующие виды блеска:
металлический – самый сильный блеск минералов. Наблюдается у темноокрашенных непрозрачных минералов. Визуально аналогичен блеску неокисленной поверхности металлов. Таким блеском обладают самородные металлы.
полуметаллический (металловидный) – блеск, напоминающий блеск потускневшей поверхности металлов. Наблюдается у гематита, графита.
алмазный – самый сильный блеск светлоокрашенных минералов. В качестве примера может служить блеск алмазов, серы на гранях кристаллов.
стеклянный – самый распространенный блеск светлоокрашенных и бесцветных минералов. Такой блеск у кварца (на гранях), галита, карбонатов и сульфатов.
Если минерал в изломе имеет скрытобугорчатую или ямчатую поверхность, свет при отражении рассеивается беспорядочно, создается жирный блеск. Для скрытокристаллических масс (халцедон) и твердых светлоокрашенных гелей (опал), поверхности которых обладают более выраженной неровностью, характерен восковой блеск. Тонкодисперсные массы, обладающие тонкой пористостью, имеют матовый блеск. В данном случае падающий свет очень сильно рассеивается при отражении и поверхность минерала кажется матовой (каолинит, гидроокислы железа).
Для минералов, обладающих явно выраженной ориентировкой элементов строения, характерны шелковистый и перламутровый блески. Шелковистый блеск встречается у минералов с параллельно-волокнистым строением (асбест, гипс-селенит), перламутровый – у прозрачных минералов со слоистой структурой (слюды, тальк).
Магнитные свойства– это совокупность свойств, характеризующих способность минералов намагничиваться во внешнем магнитном поле. На практике испытание магнитности минералов производится с помощью горного компаса. Магнитные минералы (магнетит) отклоняют стрелку от естественного направления (на север).
Электрические свойства – это совокупность свойств, характеризующих способность минералов проводить электрический ток.
Определение минералов производится по физическим свойствам, которые обусловлены вещественным составом и строением кристаллической решетки минерала. Это цвет минерала и его порошка, блеск, прозрачность, характер излома и спайности, твердость, удельный вес, магнитность, электропроводность, ковкость, хрупкость, горючесть и запах, вкус, шероховатость, жирность, гигроскопичность. При определении некоторых минералов может быть использовано отношение их к 5-10 % соляной кислоте (карбонаты вскипают).
Вопрос о природе цветовой окраски минералов очень сложен. Природа окрасок некоторых минералов еще не определена. В лучшем случае цвет минерала определяется спектральным составом отражаемого минералом светового излучения или обуславливается его внутренними свойствами, каким-либо химическим элементом, входящим в состав минерала, тонко рассеянными включениями других минералов, органического вещества и другими причинами. Красящий пигмент иногда бывает, распространен неравномерно, полосами, давая разноцветные рисунки (например, у агатов).
Неравномерные полосы агата
Цвет некоторых прозрачных минералов меняется в связи с отражением падающего на них света от внутренних поверхностей, трещин или включений. Это явления радужной окраски минералов халькопирита, пирита и иризации – голубые, синие переливы лабрадора.
Некоторые минералы многоцветны (полихромные) и имеют разную окраску по длине кристалла (турмалин, аметист, берилл, гипс, флюорит и др.).
Цвет минерала иногда может быть диагностическим признаком. Например, водные соли меди имеют зеленый или синий цвет. Характер цвета минералов определяется визуально обычно путем сравнения наблюдаемого цвета с общеизвестными понятиями: молочно-белый, светло-зеленый, вишнево-красный и т.п. Этот признак не всегда характерен для минералов, так как цвета многих из них сильно варьируют.
Зачастую цвет обусловливается химическим составом минерала или наличием разных примесей, в которых присутствуют химические элементы-хромофоры (хром, марганец, ванадий, титан и др.). Механизм появления той или иной окраски на самоцветах до сих пор не всегда понятен, так как один и тот же химический элемент может окрашивать разные драгоценные камни в разный цвет: присутствие хрома делает рубин красным, а изумруд зеленым.
Цвет черты
Более надежным диагностическим признаком, чем цвет минерала, является цвет его порошка, оставляемого при царапании испытуемым минералом матовой поверхности фарфоровой пластинки. В ряде случаев цвет черты совпадает с цветом самого минерала, в других он совсем иной. Так, у киновари окраска минерала и порошка красные, а у латунно-желтого пирита черта зеленовато-черная. Черту дают мягкие и средней твердости минералы, а твердые лишь царапают пластинку и оставляют на ней борозды.
Цвет черты минералов на фарфоровой пластинке
Прозрачность
По своей способности пропускать свет минералы делятся на несколько групп:
- прозрачные (горный хрусталь, каменная соль) – пропускающие свет, через них ясно видны предметы;
- полупрозрачные (халцедон, опал) – предметы, через них плохо видны предметы;
- просвечивающие только в очень тонких пластинках;
- непрозрачные – свет не пропускают даже в тонких пластинках (пирит, магнетит).
Блеск
Блеском называется способность минерала отражать свет. Строгого научного определения понятия блеск не существует. Различают минералы с металлическим блеском как у полированных минералов (пирит, галенит); с полуметаллическим (алмазным, стеклянным, матовым, жирным, восковым, перламутровым, с радужными переливами, шелковистым).
Спайность
Явление спайности у минералов определяется сцеплением частиц внутри кристаллов и обусловлено свойствами их кристаллических решеток. Раскол минералов происходит легче всего параллельно наиболее плотным сеткам кристаллических решеток. Эти сетки наиболее часто и в наилучшем развитии проявляются и во внешнем ограничении кристалла.
Количество плоскостей спайности у разных минералов неодинаково, достигает шести, причем степень совершенства разных плоскостей может быть неодинаковой. Различают следующие виды спайности:
- весьма совершенную , когда минерал без особого усилия расщепляется на отдельные листочки или пластинки, обладающие гладкими блестящими поверхностями – плоскостями спайности (гипс).
- совершенную , обнаруживаемую при легком ударе по минералу, который рассыпается на кусочки, ограниченные только ровными блестящими плоскостями. Неровные поверхности не по плоскости спайности получаются очень редко (кальцит раскалывается на правильные ромбоэдры разной величины, каменная соль – на кубики, сфалерит – на ромбические додекаэдры).
- среднюю , которая выражается в том, что при ударе по минералу образуются изломы как по плоскостям спайности, так и по неровным поверхностям (полевые шпаты – ортоклаз, микроклин, лабрадор)
- несовершенную . Плоскости спайности в минерале обнаруживаются с трудом (апатит, оливин).
- весьма несовершенную . Плоскости спайности в минерале отсутствуют (кварц, пирит, магнетит). В то же время иногда кварц (горный хрусталь) встречается в хорошо ограненных кристаллах. Поэтому следует отличать естественные грани кристалла от плоскостей спайности, выявляющихся при изломе минерала. Плоскости могут быть параллельны граням и отличаться более «свежим» видом и более сильным блеском.
Излом
Характер поверхности, образующейся при разломе (расколе) минерала различный:
- Ровный излом , если раскол минерала происходит по плоскостям спайности, как, например, у кристаллов слюды, гипса, кальцита.
- Ступенчатый излом получается при наличии в минерале пересекающихся плоскостей спайности; он может наблюдаться у полевых шпатов, кальцита.
- Неровный излом характеризуется отсутствием блестящих участков раскола по спайности, как, например, у кварца.
- Зернистый излом наблюдается у минералов с зернисто-кристаллическим строением (магнетит, хромит).
- Землистый излом характерен для мягких и сильно пористых минералов (лимонит, боксит).
- Раковистый – с выпуклыми и вогнутыми участками как у раковин (апатит, опал).
- Занозистый (игольчатый) – неровная поверхность с ориентированными в одном направлении занозами (селенит, хризотил-асбест, роговая обманка).
- Крючковатый – на поверхности раскола возникают крючковатые неровности (самородная медь, золото, серебро). Этот вид излома характерен для ковких металлов.
Ровный излом на слюде
Неровный излом на розовом кварце
Ступенчатый излом на галите. © Роб Лавински
Зернистый излом хромита. © Петр Сосоновски
Землистый излом лимонита
Раковистый излом на кремени
Занозистый излом на актинолите. © Роб Лавински
Крючковатый излом на меди
Твердость
Твердость минералов – это степень сопротивляемости их наружной поверхности проникновению другого, более твердого минерала и зависит от типа кристаллической решетки и прочности связей атомов (ионов). Определяют твердость царапанием поверхности минерала ногтем, ножом, стеклом или минералами с известной твердостью из шкалы Мооса, в которую входят 10 минералов с постепенно возрастающей твердостью (в относительных единицах).
Относительность положения минералов по степени возрастания их твердости видна при сравнении: точные определения твердости алмаза (твердость по шкале равна 10) показали, что она более чем в 4000 раз выше, чем у талька (твердость – 1).
Шкала Мооса
Главная масса минералов имеет твердость от 2 до 6. Более твердые минералы – это безводные окислы и некоторые силикаты. При определении минерала в породе необходимо убедиться, что испытывается именно минерал, а не порода.
Удельный вес
Удельный вес изменяется от 0,9 до 23 г/см 3 . У большей части минералов он составляет 2 – 3,4 г/см 3 , рудные минералы и самородные металлы имеют наивысший удельный вес 5,5 – 23 г/см 3 . Точный удельный вес определяется в лабораторных условиях, а в обычной практике – «взвешиванием» образца на руке:
- Легкие (с удельным весом до 2,5 г/см 3) – сера, каменная соль, гипс и другие минералы.
- Средние (2,6 – 4 г/см 3) – кальцит, кварц, флюорит, топаз, бурый железняк и другие минералы.
- С большим удельным весом (больше 4). Это барит (тяжелый шпат) – с удельным весом 4,3 – 4,7, сернистые руды свинца и меди – удельный вес 4,1 – 7,6 г/см 3 , самородные элементы – золото, платина, медь, железо и т.д. с удельным весом от 7 до 23 г/см 3 (осмистый иридий – 22,7 г/см 3 , платиновый иридий – 23 г/см 3).
Магнитность
Свойство минералов притягиваться магнитом или отклонять магнитную стрелку компаса является одним из диагностических признаков. Сильно магнитными минералами являются магнетит и пирротин.
Ковкость и хрупкость
Ковкими являются минералы, изменяющие свою форму при ударе молотком, но не рассыпающиеся (медь, золото, платина, серебро). Хрупкие – рассыпаются при ударе на мелкие кусочки.
Электропроводность
Электропроводность минералов – это способность минералов проводить электрический ток под действием электрического поля. В противном случае минералы относятся к диэлектрикам, т.е. не проводящим ток.
Горючесть и запах
Некоторые минералы загораются от спички и создают характерные запахи (сера – сернистого газа, янтарь – ароматический запах, озокерит – удушливый запах угарного газа). Запах сероводорода появляется при ударе по марказиту, пириту, при растирании кварца, флюорита, кальцита. При трении кусочков фосфорита друг о друга появляется запах жженой кости. Каолинит при смачивании приобретает запах печки.
Вкус
Вкусовые ощущения вызывают только хорошо растворимые в воде минералы (галит – соленый вкус, сильвин – горько соленый).
Шероховатость и жирность
Жирными, слегка мажущими являются тальк, каолинит, шероховатыми – боксит, мел.
Гигроскопичность
Это свойство минералов увлажняться, притягивая молекулы воды из окружающей среды, в том числе из воздуха (карналлит).
Некоторые минералы реагируют с кислотами. Для опознавания минералов, которые по химическому составу являются солями угольной кислоты, удобно пользоваться реакцией вскипания их со слабой (5 – 10%) соляной кислотой (кальцит, доломит).
Радиоактивность
Радиоактивность может служить важным диагностическим признаком. Некоторые минералы, содержащие радиоактивные химические элементы (как уран, торий, тантал, цирконий, торий) нередко обладают значительной радиоактивностью, которую легко обнаружить бытовыми радиометрами. Для проверки радиоактивности сначала измеряют и записывают фоновую величину радиоактивности, затем к детектору прибора подкладывают минерал. Увеличение показаний более чем на 15% говорит о радиоактивности минерала. Радиоактивными минералами являются: абернатиит, баннерит, гадолинит, монацит, ортит, циркон и др.
Свечение
Светящийся флюорит
Некоторые минералы, которые сами по себе не светятся, начинают светиться при различных специальных условиях (нагревание, облучение рентгеновскими, ультрафиолетовыми и катодными лучами; при разламывании и даже царапании). Различают следующие виды свечения минералов:
- Фосфоресценция — способность минерала светиться минуты и часы после воздействия на него определенными лучами (виллемит светится после облучения короткими ультрафиолетовыми лучами).
- Люминесценция — способность светиться в момент облучения некоторыми лучами (шеелит светится синим при облучении ультрафиолетовыми и лучами).
- Термолюминесценция — свечение при нагревании (флюорит светится фиолетово-розовым цветом).
- Триболюминесценция — свечение в момент царапания ножом или раскалывания (корунд).
Астеризм
Эффект астеризма или звездчатости
Астеризм или эффект звездчатости, присущ немногим минералам. Он заключается в отражении (дифракции) лучей света от включений в минерале, ориентированных вдоль определенных кристаллографических направлений. Лучшими представителями этого свойства являются звездчатый сапфир и звездчатый рубин.
В минералах с волокнистым строением (кошачий глаз), наблюдается тонкая полоска света, способная менять свое направление при повороте камня (переливчатость). Играющий свет на поверхности опала или сияющие павлиньи цвета лабрадора объясняются интерференцией света — смешением лучей света при их отражении от слоев упакованных шариков кремнезема (в опале) или от тончайших пластинчатых кристаллических вростков (лабрадор, лунный камень).