Диагностические признаки минералов

1. Прозрачность – свойство вещества пропускать сквозь себя свет. Абсолютно непрозрачных тел не существует. Однако многие минералы, даже в очень тонких пластинках, пропускают столь малое количество света, что кажутся практически непрозрачными. Точно так же не существует и абсолютно прозрачных минеральных тел, т. е. таких, которые совершенно не поглощали бы пропускаемый сквозь них свет. Одна из самых прозрачных сред – чистая вода, которая в тонком слое имеет голубой цвет, что свидетельствует о существенном поглощении лучей красного конца спектра видимого света.

Многие минералы, которые кажутся в крупных кристаллах или обломках непрозрачными, просвечивают в тонких осколках или тонких шлифах (биотит, рутил).

Если тело состоит из множества маленьких частиц (зерен), различно ориентированных, то в такой среде лучи света не могут проложить себе прямых длинных путей. Свет в таких средах, многократно преломляясь в различных направлениях, рассеивается, отражается и поэтому кажутся непрозрачными.

В зависимости от степени прозрачности все минералы, которые наблюдаются в крупных кристаллах, делят на три группы:

- прозрачные – горный хрусталь, исландский шпат, топаз;

- полупрозрачные – изумруд, сфалерит, киноварь;

- непрозрачные – пирит, магнетит, графит.

2. Цвет. Окраска минералов является одним из важнейших диагностических признаков. Многие названия минералов связаны с характерной для них окраской. Лазурит (лазурный), хлорит ( зеленый), родонит (розовый), рубин (красный), гематит (кровавый), альбит (белый). К иноварь (красный ), малахитовая зелень и другие вошли в наш язык как стандартные цвета красок.

Окраска нередко зависит от наличия в минерале хромофора (химического компонента, придающего окраску) – Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu. Самым ярким представителем хромофоров является Cr, дающий красную окраску (рубин), ярко-зеленую (изумруд), фиолетовую (аметист).

Иногда один и тот же минерал окрашен в различные цвета. Это связано с наличием в них примесей. Прозрачный бесцветный кварц – горный хрусталь, фиолетовый кварц – аметист, золотистый – цитрин, дымчатый – раухтопаз, черный – морион.

В некоторых минералах наблюдается игра цвета, обусловленная интерференцией падающего света в связи с отражением его от внутренних поверхностей трещин (иризация). Лабрадор имеет иризацию в синих и фиолетовых тонах.

Иногда по минералу развивается пестро окрашенная пленка, ничего общего не имеющая с природой самого минерала. Такие пленки называются побежалостью (радужная побежалость халькопирита – медного минерала).

3. Цвет черты. Под цветом черты понимается цвет тонкого порошка минерала. Этот порошок легко получить, если провести испытуемым минералом черту по матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки.

Этот признак по сравнению с окраской минералов является гораздо более постоянным и более надежным диагностическим признаком. Цвет черты в ряде случаев совпадает с цветом самого минерала. Например, у киновари окраска и цвет порошка красные, у магнетита – черные, у азурита – синие. Для других минералов наблюдается довольно резкое различие между цветом минерала и цветом черты. У гематита – цвет от стально-серого до красного, черта – вишнево-красная; у пирита – цвет латунно-желтый, цвет черты – черный.

Большинство прозрачных и полупрозрачных окрашенных минералов обладают бесцветной (белой) или слабо окрашенной чертой. Поэтому наибольшее диагностическое значение цвет черты имеет для непрозрачных или полупрозрачных резко окрашенных природных соединений.

4. Блеск минералов (9):

- стеклянный блеск. К этой группе принадлежат лед, флюорит, кварц, а также многие галоидные соединения, карбонаты, сульфаты, силикаты;

- алмазный блеск: циркон, сфалерит, алмаз;

- полуметаллический блеск: характерен для прозрачных и полупрозрачных минералов (киноварь, некоторые разновидности гематита);

- металлический блеск. В порядке возрастания отражательной способности сюда относятся следующие минералы: молибденит, антимонит, галенит (свинцовый блеск ), халькопирит, пирит;

- жирный блеск наблюдается у минералов, которые в изломе имеют бугорчатую или ямчатую поверхность. Отраженный цвет теряет свою упорядоченность, подвергаясь рассеянию. Самородная сера;

- восковой блеск возникает на поверхности с ярко выраженной неровностью. Он присущ скрытокристаллическим массам (кремни);

- матовый блеск характерен для тонкодисперсных минералов, которые обладают тонкой пористостью. В этих условиях падающий свет полностью рассеивается в самых различных направлениях. Каолинит, охры;

- шелковистый отлив наблюдается у минералов, которые обладают явно выраженной ориентировкой элементов строения в одном или двух направлениях в пространстве. Асбест, селенит (разновидность гипса );

- перламутровый отлив встречается у прозрачных минералов, которые обладают слоистой кристаллической структурой и хорошо выраженной совершенной спайностью. Мусковит, гипс, тальк.

5. Спайность и излом. Спайностью называется способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться по определенным кристаллографическим плоскостям, которые параллельны действительным или возможным граням.

Спайность весьма совершенная встречается в слюдах, хлоритах, каменной соли. Кристаллы способны расщепляться на тонкие листочки (у слюд). При раскалывании каменной соли образуются мелкие правильные кубики.

Спайность совершенная. При ударе молотком всегда получаются выколки, которые внешне напоминают настоящие кристаллы. При раздроблении кальцита образуются правильные ромбоэдры, галенита – кубы. Получить спайный излом по другим направлениям достаточно затруднительно.

Спайность средняя в кристаллах полевого шпата, роговой обманки. На обломках минеральных зерен наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям.

Спайность несовершенная присуща апатиту, самородной сере. Спайность обнаруживается с трудом.

Спайность весьма несовершенная (отсутствует) – корунд, золото, магнетит, кварц.

Ряд кристаллов при раскалывании обнаруживает раковистый излом (кварц). Для некоторых самородных металлов (медь, серебро) характерен занозистый, крючковатый излом.

Обычным же для многих минералов является неровный излом, а для агрегатов, сложенных кубическими кристалликами (галенит) возможен ступенчатый излом.

6. Плотность минерала зависит от атомной массы частиц, которые слагают кристаллическое вещество. Существенную роль играют размеры ионных радиусов. Их возрастание может компенсировать увеличение плотности иногда настолько, что плотность даже снижается. Например, несмотря на то, что атомная масса калия в 1,7 раза больше, чем натрия, плотность КCl (1,98) меньше, чем NaCl (2,17). Это связано с тем, что ионный радиус К⁺ (1,33) больше ионного радиуса Na⁺ (0,98), что сильно сказывается на объеме кристаллического вещества.

Главная масса природных органических соединений, оксидов и солей легких металлов, расположенных в верхней части таблицы Менделеева, обладает плотностью от 1,0 до 3,5 г/см³: янтарь, твердые битумы (1,0…1,1); галит – 2,1…2,5; гипс – 2,3; кварц – 2,65; алмаз (3,5). Лишь некоторые минералы имеют большую плотность: корунд и его разновидности – 4,0. Среди сульфатов особо выделяется барит – BaS0₄ (4,3…4,7).

Соединения типичных тяжелых металлов, которые занимают нижнюю часть таблицы Менделеева, характеризуются средней плотностью от 3,6 до 9 г/см³. Примеры: сидерит – FeC0₃ (3,9), сфалерит – ZnS (4,0), пирит – FeS₂ (5,0), магнетит – Fe₃0₄ (4,9…5,2), гематит – Fe₂0₃ (5,0…5,2), галенит – PbS (7,5), киноварь – HgS (8,0).

Наибольшую плотность имеют самородные тяжелые металлы: медь – 8,9; серебро (10…11), ртуть (13,6), золото (15…19), минералы группы самородной платины (14…20, минералы иридия (17…23).

7. Твердость – способность минералов сопротивляться проникновению в него более твердого тела. Оценка производится по шкале Мооса

 

 

Шкала твердости (шкала Ф. Мооса)

Класс	Эталонный мине­рал, химическая формула	Группа твердо­сти	Визуальные признаки*	Микро­твердость, МПа	Твердость шлифования
	Тальк, 3MgO4·SiO2·H2O	Мягкие	Легко чертится (режется) ногтем		0,03
	Гипс, СaSO4·2H2O	Чертится ногтем		1,25
	Кальцит, СаСО3	Средней твердо­сти	Легко чертится стальным ножом. Царапается мед­ной монетой		4,50
	Флюорит, CaF2	Чертится сталь­ным ножом под нажимом		5,00
	Апатит, Ca5(PO4)3·(F,ОН,Cl)2	С трудом царапа­ется стальным ножом		6,50
	Ортоклаз, K2O·Al2O3·6SiO2	Твердые	Царапает стекло при сильном на­жиме. Ца­рапается напильником
	Кварц, SiO2	Царапает стекло
	Топаз, Al2O3·SiO2·H2O	Очень твердые	Режет стекло
	Корунд, Al2O3	Чертит топаз		1 000
	Алмаз, С	Чертит корунд. Не царапается		140 000

* На практике часто используются следующие эталоны твердости: мягкий карандаш – 1; ноготь – 2,5; медная монета – 3,5; стекло – 5; лезвие ножа – 5,5; напильник – 7

 

8. Прочие свойства минералов. Некоторые минералы обладают ярко выраженными магнитными свойствами (магнетит, магнитный колчедан, пирротин и некоторые разновидности хромитов). Так как число минералов, которым присущи магнитные свойства, невелико, то этот признак имеет важное диагностическое значение. Некоторые минералы, особенно в порошке, легко узнаются на ощупь. Тальк на ощупь кажется жирным.

При определении качества некоторых полезных ископаемых, которые употребляются в пищу, прибегают к вкусовым ощущениям. Этим свойством пользуются при поиске и разведке поваренной соли, артезианских питьевых вод. Галит – соленый. Сильвин (калийная соль) – горько соленый.

Отдельные минералы реагируют с HCl (карбонаты). Кальцит СаСО₃ легко вскипает от капли HCl при комнатной температуре (на холоде). Доломит CaMg(CО₃)₂ с HCl реагирует с трудом и только в порошке. В то же время магнезит MgCO₃ с HCl при комнатной температуре не взаимодействует даже если его раздробить в порошок.

Каолинит при прочерчивании ногтем дает блестящую черту.