Фізичні властивості мінералів. Фізичні властивості мінералів обумовлені впливом двох чинників – їх хімічного складу і будови кристалічної гратки

Фізичні властивості мінералів обумовлені впливом двох чинників – їх хімічного складу і будови кристалічної гратки. Для потреб діагностики мінералів, використання їх властивостей при видобутку, збагаченні та металургійній переробці руд, фізичні властивості мінералів можна поділити на 1) оптичні; 2) механічні; 3) електромагнітні.

З оптичних властивостей, зазвичай, розпочинається діагностика мінералів. Світловий промінь, який падає на поверхню мінералу, частково відбивається від неї, частково поглинається кристалічною граткою мінералу. Для прозорих мінералів спостерігається також проходження світлового променю крізь мінерал. При цьому відбувається заломлення променю. Явища взаємодії променю з кристалічною граткою мінералу називаються світловідбиттям, світло поглинанням, світлозаломленням. З ними пов’язані блиск, колір мінералу і його риски та інші оптичні властивості.

Світловідбиття – результат віддзеркалення частини світлового променю від поверхні мінералу. Властивість мінералу відображати частину падаючого на нього світла називається відбивною здатністю.

Одним з проявів світловідбиття мінералів є блиск.

Інтенсивність блиску прямо пов’язана з коефіцієнтом відбиття мінералів. Виділяють такі різновиди блиску (в порядку зменшення його інтенсивності): металевий, металовидний (напівметалевий) алмазний, скляний, жирний, смолистий, восковий, матовий. За деякими особливостями будови агрегатів мінералів, оптичних ефектів, які супроводжують блиск, виділяють також шовковистий, перламутровий та інші різновиди блиску.

Світлозаломлення проявляється зміною напряму світлового променю при його проходженні через поверхню контакту мінералу і вміщуючого середовища (повітря, вода та ін.) внаслідок зміни швидкості поширення оптичних коливань. Явище світлозаломлення вивчають за допомогою поляризаційного мікроскопу.

Світлопоглинання. За величиною показника поглинання світла всі мінерали можуть бути розділені на прозорі, напівпрозорі і непрозорі. Багато мінералів, які здаються непрозорими у крупних зразках, виявляються прозорими у тонких сколах або зрізах.

Колір мінералів – найважливіша їх діагностична властивість. Причина виникнення кольору – неповне поглинання кристалічною граткою мінералу оптичного спектру світлового променю. Хвилі певної довжини поглинаються граткою. Око людини сприймає лише промені, відбиті поверхнею мінералу або (у випадку прозорих мінералів) такі, що пройшли крізь нього.

Рис. 3.1. Друза кристалів піриту солом’яно-жовтого кольору.

Рис. 3.2. Безбарвний прозорий кристал топазу.

Рис. 3.3. Яскраво-зелені дендрити кристалів самородної міді.

В.М.Севергін у 1824 р. виділив три види забарвлення мінералів: 1) власне забарвлення; 2) забарвлення, яке залежить від сторонніх домішок; 3) випадкове забарвлення. В 1936 р. ці види забарвлення були названі О.Є.Ферсманом, відповідно: ідіохроматичним, алохроматичним і псевдохроматичним.

Ідіохроматічнезабарвлення (грецькою „ідіос” – “власний”, „хромос” – колір) мінералів, обумовлене наявністю в складі мінералів хромофорів (фарбників), якими можуть бути минералоутворювальні іони (атоми) або хімічні домішки. Ідіохроматічне забарвлення є специфічним для того або іншого мінералу використовується як його діагностична ознака (рис. 3.1-3.3).

Для частини мінералів властива поліхромність (грецькою “полі” – “багато”, “хромос” – “колір”) – багатоколірність, яка спостерігається в одному кристалі. Прикладом є кристали топазу, турмаліну, флюориту (рис. 3.4, 3.5). При різному забарвленні одного мінералу чітко розрізняються межі кожної кольорової зони.

Рис. 3.4. Поліхромний кристал турмаліну.

Рис. 3.5. Поліхромний смугастий агрегат флюориту.

Алохроматичнезабарвлення (“алос” – з грецької – “сторонній”) залежить від присутності в індивідах і агрегатах мінералу сторонніх механічних кольорових домішок, газово-рідинних бульбашок тощо. Це забарвлення безпосередньо не пов'язане з хімічним складом мінералу, тому мінливе і непостійне. Прикладами можуть бути празем – зеленуватий кварц з включенням голочок актиноліту або хлориту (рис. 3.6); авантюрин – бурий до червоного кварц з мерехтливим золотим відливом, обумовленим наявністю найдрібніших частинок гетиту, гематиту, мусковіту (рис. 3.7).

Рис. 3.6. Смугасті агрегати празему.

Рис. 3.7. Декоративний витвір з авантюрину.

Псевдохроматичне забарвлення (“псевдос” – з грецької – “помилковий, оманливий”) обумовлене виникненням кольорових ефектів, безпосередньо не пов’язаних із взаємодією світлового променю з кристалічною граткою мінералів. Таке забарвлення утворюється, наприклад, внаслідок розсіяння білого світла, а також інтерференціх світлових хвиль у зовнішніх шарах мінералу, внаслідок формування кольорових продуктів вивітрювання на поверхні мінералів тощо.

Прикладом псевдохроматичного забарвлення є побіжалість (веселкове забарвлення поверхневого шару мінералу). Наприклад, поверхня жовтого мінералу халькопіриту в процесі вивітрювання вкривається плівками рожевого (борніт), синього (ковелін) кольорів (рис. 3.8, 3.9).

До псевдохроматичних видів забарвлення також належить іризація – яскравий світловий відлив на гранях і площинах спайності мінералів, пов’язаний, імовірно, з присутністю субмікроскопічних орієнтованих включень. Іризація особливо характерна для польових шпатів (місячний, сонячний камені, лабрадор).

Колір визначає практичну цінність низки мінералів (наприклад, самоцвітів).

Колір риски. Колір риски відповідає кольору тонкоподрібненого мінералу. Визначається нанесенням смужки на неглазурованій фарфоровій пластинці. В порівнянні з кольором мінералів колір їх рисок є більш стабільною характеристикою, тому більш надійною діагностичною ознакою. Для мінералів з металевим блиском найчастіше спостерігається риска різних відтінків чорного кольору, для мінералів з неметалевим блиском характерна біла або кольорова риска.

Важливими для діагностики і використання мінералів є їх механічні властивості (щільність, твердість, спайність, крихкість, ковкість та ін.). Значення цих показників залежать від хімічного складу і будови кристалічної гратки мінералів.

Рис. 3.8. Синя побіжалість (плівка ковеліну) на поверхні рожевого мінералу борніту.

Рис. 3.9. Рожева (плівки борніту) і блакитна (плівки ковеліну) побіжалість на жовтих кристалах халькопіриту.

Щільність є мірою кількості речовини мінералу і визначається як відношення маси зразку мінералу до маси рівного об’єму води. Залежність щільності від хімічного складу мінералів видно з порівняння карбонатів: щільність сидериту (карбонат заліза) становить 4000 кг/м³, кальциту (карбонат кальцію) – 2700 кг/м³. Про залежність щільності від будови кристалічної гратки мінералів свідчить порівняння графіту і алмазу. Вони мають однаковий хімічний склад – С. Щільність графіту, для якого властива більш рихла будова гратки, становить 2200 кг/м³. Цей же показник алмазу, в гратці якого атоми вуглецю упаковані більш компактно,– 3500 кг/м³. На щільність впливають також валентність іонів, які складають його кристалічну гратку, розмір іонних радіусів та інші чинники.

Градація щільності:

1) дуже низька – менше 1000 кг/м³;

2) низька – від 1000 до 4000 кг/м³;

3) середня – від 4000 до 7000 кг/м³;

4) висока – від 7000 до 1000 кг/м³;

5) дуже висока – більше 1000 кг/м³.

Максимальна щільність самородних мінералів групи платиноїдів перевищує 2000 кг/м³.

Твердість характеризує ступінь опору мінералу зовнішнім механічним діям. Для визначення твердості в польовій мінералогії використовують мінерали стандартної шкали, запропонованої німецьким мінералогом Фр.Моосом. До неї входять 10 мінералів.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: