Фізичні властивості мінералів

Фізичні властивості мінералів мають велике практичне значення (радіоактивність, люмінесценція, магнітність, твердість, оптичні властивості та ін.) і дуже важливі для їх діагностики. Вони залежать від хімічного складу і типу кристалічної структури. Фізичні властивості можуть являти собою скалярну величину, наприклад, щільність або бути векторними, наприклад, твердість, спайність, оптичні властивості.

Щільність. Щільність мінералів (в т/м³) коливається в широких межах – від значень приблизно рівних 1 до 23. Велика частина мінералів мають щільність від 2,5 до 3,5, що і обумовлює щільність земної кори, що рівна приблизно 2,7 – 2,8 т/м³. За щільністю мінерали можна розділити на 4 групи:

Легкі – до 2,5.

Середні – від 2,5 до 4.

Важкі - від 4 до 8

Дуже важкі – більше 8.

Механічні властивості мінералів виявляються при механічному впливі на них: при стиснені, розтягуванні та ударі.

Спайністю називається здатність деяких мінералів розколюватися за певними кристалографічними напрямками з утворенням плоскої дзеркальної поверхні. Спайність може проявлятися в одному або декількох кристалографічних напрямках. Кристали слюди можна розщепити за спайністю на найтонші листочки – у неї спайність в одному напрямку – по пінакоїду (Рис. 4, а); у галіту – по кубу (Рис. 4, б).

Рис. 2.4. Кристали мінерали різної спайності.

Ромбоедричний кристал кальциту легко розколюється за трьома напрямками (по ромбоедру), тоді як в інших напрямках спайні площини не утворюються. Спайність розрізняється за ступенем її досконалості:

1. Вельми досконала – мінерал важко розколоти в іншому, не спайному напрямку(слюда, гіпс).

2. Досконала – розлом відбувається переважно по спайності (польові шпати, кальцит, флюорит, галіт, галеніт, барит).

3. Середня – при розколі утворюються як рівні спайні поверхні, так і не рівні злами за випадковими напрямками (піроксени, рутил, олівін, сфен)

4. Недосконала – виявляється важко (апатит, берил, каситерит, сірка)

5. Вельми недосконала – практично немає спайності (кварц, корунд, магнетит)

Мінерали, які не мають спайності або мають не досконалу спайність, розколюються по нерівних площинах зламу. За характером поверхні, що утворюється при розколі мінералу, виділяють наступні виду зламу: раковистий (опал, халцедон, кварц); нерівний (апатит, каситерит, сірка); занозистий (рогова обманка, актиноліт, тремоліт); крючкуватий (мідь, золото, платина); землистий (каолініт); зернистий (альбіт); ступінчатий польові шпати); рівний (халькопірит).

Твердість – опір мінералу дряпанню. Ця властивість мінералу найбільш універсально характеризує його механічну міцність. Існує три способи вимірювання твердості: дряпання, шліфування і вдавлення стержня або кульки. Найбільш простий і найменш точний метод – дряпання якого-небудь мінералу більш твердим мінералом. Мінерали, які використовуються для визначення твердості зведені в так звану шкалу твердості або шкалу Мооса. Мінерали за шкалою розташовані таким чином, що кожний наступний мінерал дряпає попередній (табл.2. 1).

Визначення твердості мінералу відбувається методом дряпання. Якщо, наприклад, ортоклаз (тв. 6) не дряпає досліджуваний мінерал, а кварц (тв. 7) – дряпає, то твердість досліджуваного мінералу приблизно 6,5.

В польових умовах при відсутності шкали Мооса використовують замінники: м’який олівець – 1; ніготь – 2,5; мідна монета – 3 – 4; скло – 5; лезо сталевого ножа – 5- 6; напильник – 7.

Таблиця 2. 1.

Оптичні властивості кристалів широко використовуються в мінералогії і петрографії для вивчення мінералів і гірських порід. Оптичний метод дослідження ґрунтується на вивченні оптичних властивостей кристалів за допомогою поляризаційного мікроскопу.

Колір мінералу і колір його риски залежить від його структурних особливостей, від присутності в ньому фарбуючих елементів і від механічних домішок, завдяки яким колір одного і того ж мінералу може бути різним. Колір необхідно спостерігати на свіжому зламі. Крім кольору в зернах і кристалах для діагностики мінералу має значення колір риски, який залишає на порцеляновій неглазурованій пластинці мінерал.

Блиск залежить від багатьох причин: показника заломлення, характеру відбиваючої поверхні, тріщинуватості, включень сторонніх тіл та ін. Розрізняють мінерали з металічним і неметалічним блиском. Серед неметалічних блисків розрізняють: алмазний – алмаз, рутил, кіновар, каситерит; скляний – кварц, флюорит, корунд, сфалерит, гранати; восковий – кремінь халцедон; жирний – нефелін, шелерит, сірка; шовковистий – хризотил-азбест, гіпс-селеніт; волокнистий – малахіт, серицит; перламутровий – пластинчатий гіпс.

Електричні властивості мають великі практичні значення при вивченні кристалів (піро- і п’єзоелектрика). Піроелектрика - електрика, яка виникає в кристалах зі зміною температури (турмалін). П’єзоелектрика виникає в кристалах при розтягуванні або стисканні (гірський кришталь).

Магнітність. Ця властивість характерна не для багатьох мінералів. Найбільш сильними магнітними властивостями володіє магнетит або магнітний залізняк, меншим – піротин.

Люмінесценція. В деяких мінералах при впливі на них ультрафіолетових, катодних або рентгенівських променів можуть випромінювати світло “холодне сяяння”. Флюорит світиться фіолетовим світлом, отуніт – зеленим, шеєліт – блакитним, корунд – малиново-червоним, кальцит – помаранчово-жовтим і т.д.

Радіоактивність мінералу проявляється при перетворенні нестійких ізотопів одного хімічного елементу в ізотопи іншого з випромінюванням елементарних частинок.

Прозорість мінералу – це здатність мінералу в тому чи іншому ступені пропускати світло. За ступенем прозорості мінерали діляться на три групи:

• Прозорі – гірський кришталь, топаз, ісландський шпат.

• Напівпрозорі – халцедон, смарагд, кіновар.

• Непрозорі – пірит, галеніт, магнетит.

До фізичних властивостей мінералів також можна віднести розчинність у воді та в кислотах, плавкість, хрупкість, пружність, ковкість, а в деяких випадках – запах, смак, горючість та інші властивості, наприклад, подвійне променезаломлення (ісландський шпат), штрихова на гранях (кварц, пірит, корунд, турмалін).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: