Минералогия с основами кристаллографии и петрографии (стр. 5 )

Таблица 2
Условные группы и примеры значений плотности минералов

Легкие (менее 2,9г/см3)	Тяжелые (2,9-6,0г/см3)	Очень тяжелые (более 6,0г/см3)
Лед 0.9	Биотит 2.8-3.2	Шеелит 6.1
Сера 2.0	Турмалин 3.0	Касситерит 6.8
Графит 2.1	Роговая обманка 3,0	Вольфрамит 7.0
Гипс 2.3	Флюорит 3.1	Галенит 7.4
Полевые шпаты 2.5-2.7	Алмаз 3.5	Киноварь 8.1
Берилл 2.6-2.9	Топаз 3.5	Медь 8.9
Кальцит 2.7	Корунд 4.0	Серебро 10.5
Кварц 2.7	Барит 4.5	Золото 15.0-19.3
	Пирротин 4,6	Платина 14-19
	Пирит 5,0	Осмистый иридий 19,3-22,7
	Магнетит 5,2
	Гематит 5,3

Подавляющее число минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что и   обусловливает плотность земной коры, равную примерно 2,7-2,8 г/см3. Плотность минералов возрастает с ростом компактности кристаллической структуры вещества, увеличением атомного номера, входящих в состав минерала элементов. Полиморфные модификации, имеющие разную степень компактности структуры, имеют разную плотность. Графит - 2,2 г/см3, а алмаз - 3,5 г/см3; кальцит - 2,6-2,8 г/см3, а арагонит - 2,9 - 3,0 г/см3, что свидетельствует о более плотной упаковке атомов в структура алмаза и арагонита соответственно. Плотность минералов переменного состава меняется по принципу аддитивности свойств для изоморфных смесей. Так, в ряду оливина плотность увеличивается от форстерита до фаялита от 3,2 до 4,35 г/см3; в ряду альбит - анортит от 2,61 до 2,75 г/см3. Некоторые минералы легко диагностируются по большой плотности (барит - 4,6 г/см3). Как правило, минералы, содержащие тяжелые металлы, имеют большую плотность.

К числу механических свойств относят твердость, спайность, излом, отдельность, хрупкость, ковкость и другие. Эти свойства обнаруживаются при механическом воздействии на минерал: сжатии, растяжении, ударе. К важнейшим механическим свойствам относят спайность и твердость.

ТВЕРДОСТЬ.

Таблица 3.  Шкала твердости Мооса и значения микротвердости эталонных минералов в МПа
1. Тальк	Mg3[Si4O10](OH)2	- 24
2. Гипс	Ca[SO4]*2H2O	- 360
3. Кальцит	Са[CO3]	- 1090
4. Флюорит	CaF2	- 1890
5. Апатит	Ca5[PO4]3(OH, F)	- 5360
6. Микроклин	K[AlSi3O8]	- 7950
7. Кварц	SiO2	- 11200
8. Топаз	Al2[SiO4]F2	- 14270
9. Корунд	Al2O3	- 20600
10. Алмаз	С	- 100600

Под твердостью подразумевается сопротивление, оказываемое кристаллом механическому воздействию более прочного тела. Она отражает прочность химических связей между атомами и зависит от типа химических связей.

Для быстрой диагностики минералов их твердость определяют методом царапания с помощью простых эталонов твердости, используя шкалу Мооса, предложенную еще в 1824 году. В этой шкале каждый последующий минерал острым концом царапает предыдущий эталон. Необходимо отметить относительность шкалы Мооса: если тальк имеет твердость 1, а гипс 2, то это не означает, что гипс в 2 раза тверже талька. То же касается всех других минералов - эталонов.

В табл. 3 приведены величины точной твердости вдавливания эталонных минералов, полученные на склерометре (твердометре) и В ряде случаев (особенно в полевых условиях) можно использовать подручные эталоны. Это ноготь (ТВ. =2.5), медная монета (ТВ. =3), стекло (ТВ. =5-5.5), стальной нож (ТВ. =5.5), напильник (ТВ. =около 7). Определение твердости необходимо проводить только на грани или на свежей ровной поверхности, учитывая морфологию минерала. Твердость, измеренная на агрегате, будет заведомо занижена. Она отражает, по существу, прочность сцепления между частицами.

Разные грани кристаллов могут иметь различную твердость, но наиболее резко анизотропия твердости проявлена у дистена (кианита). Твердость вдоль удлинения кристалла равна 4.5, а поперек - 7 (рис. 13).

Рис. 13  Анизотропия твердости кристаллов кианита.

СПАЙНОСТЬ.
Это способность кристаллов раскалываться параллельно определенным кристаллографическим плоскостям с образованием блестящих поверхностей. Плоскость спайности ориентирована параллельно фактическим или возможным граням кристалла. Спайность относится к наиболее характерным диагностическим признакам минералов. Обычно для спайности определяют степень совершенства и простую форму, по которой раскалывается кристалл. Особенно важно практически научиться отличать плоскость спайности от граней кристалла. Качество спайности определяют по следующей условной шкале:

весьма совершенная - кристалл колется на тончайшие пластинки с зеркальной поверхностью (слюда, гипс);
совершенная - кристалл колется с образованием ровных поверхностей, неправильный излом получается крайне редко (кальцит, галит, галенит);
средняя - при расколе кристалла образуются как ровные спайные поверхности, так и неровные поверхности излома (полевые шпаты, роговая обманка);
несовершенная - при расколе ровные спайные поверхности редки; большей частью образуется неправильный излом (берилл, апатит);
весьма несовершенная - ровные поверхности практически отсутствуют (кварц, касситерит). 

Спайность может проявляться в одном (гипс, слюда), двух, трех (галит, галенит), четырех и шести (флюорит) кристаллографических направлениях.

В тех направлениях, где нет спайности, кристаллы раскалываются по сложным поверхностям излома. Различают ровный, ступенчатый (полевые шпаты), неровный (апатит, касситерит), занозистый (актинолит, тремолит), крючковатый (самородные Au, Ag, Pt) и раковистый (кварц) изломы. Вид излома иногда является характерной особенностью некоторых минералов (раковистый излом кварца), что помогает в их диагностике.

ОТДЕЛЬНОСТЬ.
Отдельность - это способность кристаллов раскалываться с образованием ровных поверхностей по плоскостям их фазовой неоднородности. Это могут быть плоскости срастания двойников, плоскости мельчайших ориентированных включений других минералов. Так, характерная отдельность корунда обусловлена тончайшими включениями слюды - мусковита.

Интересными для диагностики минералов являются и другие механические свойства.

Хрупкость - это свойство крошиться под давлением или при ударе. Самородная сера - очень хрупкий минерал. Хрупкость является также диагностическим признаком блеклых руд. Самородное золото, медь, серебро - ковкие минералы. Ковкость их проявляется в том, что они могут быть легко расплющены в тонкую пластинку. Для многих минералов характерна гибкость (молибденит, хлорит, тальк), но только листочки слюды в то же время и упругие, то есть они восстанавливают первоначальное положение при снятии напряжения.

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА.
Большинство минералов не магнитны - полевые шпаты, кальцит, кварц и другие. К слабо магнитным относят те минералы, которые приобретают магнитность под действием электрического поля. Это некоторые оксиды железа, ильменит, железистый сфалерит и другие минералы. Магнитные минералы притягиваются магнитом. Таких минералов немного. Это магнетит FeFe2O4, в меньшей степени пирротин Fe1-xS, самородное железо (Fe).

Контрольные вопросы

 Назовите важнейшие физические свойства минералов.

 В чем состоит диагностическое и практическое значение физических свойств минералов?

 Какие типы окраски минералов вы знаете?

 Каковы причины окраски минералов?

 Какие вы знаете ионы-хромофоры?

 Что такое цвет черты минерала?

 Как различаются минералы по блеску?

 От каких факторов зависит блеск минералов?

 Какую плотность имеют минералы?

 Как изменяется плотность в пределах одного изоморфного ряда минералов?

 Какие вы знаете механические свойства минералов?

 Назовите минералы шкалы Мооса.

 Что такое спайность?

 Какие виды спайности вы знаете?

 Каким бывает излом минералов?

 Чем отличается спайность от отдельности и излома?

 Какие минералы макроскопически проявляют магнитные свойства?

2.3. МОРФОЛОГИЯ МИНЕРАЛОВ И ИХ АГРЕГАТОВ.

Внешний вид минералов различен. Он определяется размерами и морфологией. Морфология или облик минералов характеризуется прежде всего степенью изометричности и выражается в различном соотношении их длины, ширины и толщины. В зависимости от этого выделяют следующие морфологические типы и разновидности минералов.   

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ МИНЕРАЛОВ
	РАЗНОВИДНОСТИ
удлиненный	·  столбчатые ·  игольчатые ·  нитевидные
изометричный	---------------------
уплощенный	·  таблитчатые ·  листоватые  ·  тонкочешуйчатые

Изометричные кристаллы или минеральные зерна имеют одинаковые размеры во всех направлениях (гранат, магнетит, сфалерит, пирит и др.). У минералов удлиненного типа длина эначительно преобладает над шириной. Примером удлиненных минералов могут быть турмалин, берилл, хризотил-асбест, гипс-селенит. Уплощенные минералы отличаются тем, что их толщина меньше ширины. Это гематит, биотит, хлорит и др. Среди минералов возможны также и промежуточные удлиненно-уплощенные (барит, гипс) и уплощенно-удлиненные (кианит, сподумен) разновидности.