горное. Л. Г. Ананьева определитель минералов и горных пород
 Скачать 6.38 Mb.
|
|
Налеты и примазки – тонкие пленки на поверхности минералов. Наиболее часто это пленки гидроксидов железа, примазки медной зелени и сини в горных породах, вмещающих медные месторождения. Физические свойства минералов Физические свойства минералов традиционно принято разделять на три группы: оптические, механические и прочие. Исходя из этого становится понятно, что оптические свойства – это свойства, которые мы можем увидеть; механические – свойства, которые можно полу- чить при каком-либо воздействии на минерал; прочие свойства – это те свойства, которые не вошли в первые две группы свойств. К оптическим свойствам относятся цвет, черта, блеск и прозрачность. 12 Лимонно-желтый аурипигмент и оранжево- красный реальгар Яблочно-зеленый хризопраз, Сарыкульболды, Центральный Казахстан Свинцово-серый галенит, Дальнегорск, Приморье, Россия Латунно-желтый пирит, Березовское месторождение, Урал Рис. 11. Физические свойства минералов: окраска Цвет – это первое, на что обращает внимание исследователь. Однако необходимо помнить, что цвет минерала является во многих слу- чаях весьма непостоянным и ненадежным признаком. Один и тот же минерал вполне определенного химического состава встречается в са- мых разнообразных окрасках. Например, корунд может быть белым, желтым, зеленым, синим, красным, фиолетовым. Самый распростра- ненный в природе минерал – кварц, также имеет множество цветовых разновидностей: бесцветный (горный хрусталь), золотистый (цитрин), фиолетовый (аметист), серый (раухтопаз), черный (морион). Во многих случаях цвет минерала не остается постоянным по времени. Иногда за относительно непродолжительный срок минерал выцветает и становиться бесцветным, а при нагревании может обесцвечиваться. Напри- мер, аметист при нагревании может стать бесцветным или золотистым. Под влиянием окислительных процессов минерал с поверхности мо- жет покрываться тончайшей окислительной пленкой, переливающейся различными цветами. Продолжительное воздействие факторов вы- ветривания приводит к тому, что минерал покрываться черной или бурой пленкой и лишь свежий скол покажет истинную окраску минерала. Несмотря на все перечисленные нюансы, цвет минерала остается важным диагностическим свойством, которое, при наличии опыта, помога- ет геологу находить в природе целые месторождения. При описании цветовых оттенков принято пользоваться сравнениями с общеизвест- ными понятиями, взятыми из природы. Например, лимонно-желтый, изумрудно-зеленый, вишнево-красный, соломенно-желтый, яблочно- зеленый и др. Для минералов с металлическим блеском сочетают определенные цвета с соответствующими металлами. Например, медно- красный, латунно-желтый, свинцово-серый, железо-черный и др. (рис. 11). Несмотря на многообразие цветов и оттенков минералов, природа цвета обусловлена определенными условиями. Академик А.Е. Ферсман в свое время предложил разделить окраску на три основных типа. Собственная (идиохроматическая – от идиос – собственный, хромос– окраска, цвет) окраска зависит от особенностей внутреннего кристаллического строения и химического состава минералов. Подобной окраской обладают, например, такие минералы, как малахит, лазу- рит, графит, самородная сера и множество других (рис. 12). 13 Идиохроматическая окраска диоптаза, обусловленная присутствием меди в составе минерала, Казахстан Аллохроматическая окраска авантюрина, обусловленная включением мельчайших блестящих пластиночек гематита, гетита и слюды, Урал Псевдохроматическая окраска лабрадора с эффектом иризации, Житомирская область, Украина Псевдохроматическая окраска – побежалость по халькопириту, обусловленная окислением минерала Рис. 12. Физические свойства минералов: окраска Примесная (аллохроматическая – от аллос– посторонний) окраска непостоянная, не связанная с химическим составом минерала. Та- кая окраска объясняется ничтожными примесями различных окрашивающих веществ. Например, кварц из-за мельчайших включений бле- стящих пластиночек гематита, гетита и слюды приобретает мерцающий золотистый отлив. Такой кварц называется авантюрин (рис. 12). Ложная (псевдохроматическая – отпсевдо – ложный) окраска связана с оптическими эффектами, которые возникают вследствие раз- личных причин. Например, лабрадор обладает свойством иризации – сине-зеленые переливы на почти черном фоне минерала, которые обу- словлены интерференцией падающего цвета на параллельно расположенные тончайшие пластины. К псевдохроматической окраске относит- ся свойство побежалости, которое появляется на окислившихся поверхностях некоторых рудных минералов. Например, разноцветные пленки побежалости могут образовываться на поверхности халькопирита. К подобному типу окраски относится и опалесценция, которая проявляется в виде игры цвета у благородного опала (рис. 12). По характеру распределения окраска может быть однородной, зональной, неравномерной. Некоторые минералы обладают способно- стью светиться – люминесцировать под влиянием различного рода излучений (ультрафиолета или рентгеновского излучения). Для некото- рых минералов такое свечение используется для уточнения диагностики. Минералы могут иметь фиолетовое, синее, голубое, зеленое, жел- тое, оранжевое и красное свечение (рис. 13). Более надежным диагностическим признаком, чем цвет минерала, является цвет его порошка. Это еще одно диагностическое свойство минерала – черта. Для того чтобы получить черту, пользуются таким несложным приемом: минералом проводят черту по неглазурованной фарфоровой пластинке (такую пластинку еще называют бисквитом). В ряде случаев цвет черты минерала совпадает с цветом самого мине- рала, в других случаях – нет. Например, железо-черный гематит оставляет вишнево-красную черту, а латунно-желтый пирит – черную с зе- 14 леноватым оттенком. Конечно, черту оставляют мягкие и средней твердости минералы, а минералы, которые имею твердость выше фарфо- ровой пластинки, будут её царапать (рис. 14). Зональная окраска топаза, Урал, Россия Неравномерная окраска халцедона Полихромная (многоцветная) окраска флюорита, Забайкалье, Россия Выставка «Люминесцирующие минералы», Минералогический музей им. А.Е. Ферсмана, Москва Рис. 13. Физические свойства минералов: окраска Цвет черты гематита (слева) и киновари (справа) на фарфоровой пластинке Металлический блеск пирита, Березовское месторождение, Урал Полуметаллический блеск магнетита Алмазный блеск киновари Рис. 14. Физические свойства минералов: черта и блеск Вне зависимости от цвета минерала стоит блеск, который является весьма характерным признаком для многих минералов. Блеском называется способность минерала отражать свет от своей поверхности. Блеск минералов разделяется на металлический, полуметалличе- ский (металловидный) и неметаллический. 15 Металлический блеск напоминает отражение от полированной поверхности известных металлов и металлических сплавов – серебра, золота, бронзы, латуни, нержавеющей стали и т. д. Среди минералов такой блеск особенно проявляется в сернистых соединениях металлов, которые часто называют «блесками». Например, свинцовый блеск – галенит, медный блеск – халькозин, сурьмяный блеск – антимонит. Ми- нералы с металлическим блеском, как правило, лишены прозрачности, черта у них черная или темная (рис. 14). Полуметаллический блеск напоминает потускневшую от времени поверхность металлических изделий. Такие минералы, как правило, имеют более светлую черту с цветными оттенками. Например, хромшпинелид обладает полуметаллическим блеском, черта минерала желто- бурая (рис. 14). К минералам, не обладающим металлическим и полуметаллическим блеском, относятся большинство известных минералов. Такие ми- нералы в основном будут давать белую или цветную черту. Различают следующие виды неметаллического блеска. Алмазный блеск –наиболее сильный, искрящийся блеск, напоминающий металлический. К подобным минералам относиться, конечно же, алмаз, а также киноварь, сфалерит, аурипигмент и другие минералы (рис. 14). Стеклянным блеском называется менее сильный блеск, отвечающий блеску стекла. Он наблюдается у кварца, полевого, шпата, каль- цита, берилла, топаза и многих других минералов (рис. 15). У стеклянного блеска может проявляться отлив. Например, стеклянным блеском с перламутровым отливом на плоскости спайности обладают минералы группы слюд. Стеклянный блеск с шелковистым отливом присущ разновидности гипса – селениту или плисовому (радиально-лучистому) малахиту (рис. 15). Стеклянный блеск топаза, Урал Стеклянный блеск микроклина Стеклянный блеск с перламутровым отливом на плоскости спайности мусковита Стеклянный блеск с шелковистым отливом малахита, Конго, Африка Рис. 15. Физические свойства минералов: блеск 16 Тусклый блеск, когда минерал кажется маслянистым, называется жирным. При этом на гранях кристалла блеск может быть стеклян- ным или даже алмазным, а в изломе жирным. Например, у кварца блеск яркий, стеклянный на гранях, тогда как в изломе жирный; у само- родной серы на гранях блеск алмазный, в изломе жирный. К минералам с жирным блеском относятся такие минералы как, например, нефе- лин, серпентин. Смолянистый или восковой, матовый блеск можно увидеть у таких минералов, как халцедон или опал (рис. 16). Стеклянный блеск на гранях кристалла кварца Жирный блеск кварца Жирный блеск серпентина, Восточный Саян, Россия Матовый блеск халцедона Рис. 16. Физические свойства минералов: блеск К оптическим свойствам относится также прозрачность минералов, т. е. способность пропускать свет. Минералы могут быть весьма прозрачными, прозрачными, полупрозрачными и, наконец, непрозрачными. Однако нужно учитывать, что прозрачные минералы могут быть менее или более прозрачными в зависимости от примесей или агрегатного состояния. Например, прозрачные кристаллы горного хрусталя называют еще кристаллами «чистой воды», а вот зернистый кварц практически не пропускает свет. Кристаллы гипса часто прозрачны, тогда как его параллельно-шестоватые или плотные агрегаты не пропускают свет. К механическим свойствам относятся твердость, спайность, излом, отдельность, ковкость, упругость и гибкость. Твердость минералов выражается в сопротивлении минерала царапающей деформации другого минерала. Для определения относи- тельной твердости минералов применяется так называемая «шкала твердости», предложенная немецким минералогом Ф. Моосом еще в начале XIX века. Эта шкала составлена из десяти минералов, эталонов твердости, относительно которых возможно определить твердость ди- агностируемого минерала. При этом необходимо учитывать агрегатное состояние минерала и его хрупкость. В полевых условиях пользуют- ся подручными материалами, например перочинным ножом или булавкой (рис. 17). 17 Эталонный минерал шкалы Мооса Фото эталонного минерала шкалы Мооса Обрабатываемость Другие минералы с аналогичной твердостью Тальк Mg 3 [Si 4 O]10(OH) 2 Крошится в руках Графит Гипс CaSO 4 ·2H 2 O Царапается ногтем Галит, хлорит, слюда Кальцит CaCO 3 Царапается медной монетой Биотит, золото, серебро Флюорит CaF 2 Легко царапается ножом, оконным стеклом Доломит, сфалерит Апатит Ca 5 [PO 4 ] 3 (F,CI,OH) С усилием царапается ножом, оконным стеклом Гематит, лазурит Ортоклаз K[AlSi 3 O 8 ] Царапается напильником Опал, рутил Кварц SiO 2 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Гранат, турмалин Топаз Al 2 [SiO 4 ](OH,F) 2 Поддаётся обработке алмазом, царапает стекло Берилл, шпинель, аквамарин Корунд Al 2 O 3 Поддаётся обработке алмазом, легко царапает стекло Сапфир, рубин Алмаз C Режет стекло – Рис. 17. Таблица относительной твердости минералов Спайность – свойство некоторых минералов раскалываться по плоскостям определенного направления. Выделяют три вида спайности: весь- ма совершенная, совершенная и несовершенная. Если у минерала наблюдаются гладкие зеркальные поверхности спайности хотя бы в одном направлении, тогда минерал обладает весьма совершенной или совершенной спайностью. Весьма совершенная спайность характерна для таких минералов, как слюда или тальк. Данные минералы легко расщепляются на отдельные тончайшие пластинки под действием усилия ногтя. Если по- сле удара молотком минерал раскалывается с образованием гладких зеркальных поверхностей, тогда минерал обладает совершенной спайностью. Представителями минералов с совершенной спайностью являются полевые шпаты, кальцит, галенит, роговая обманка и многие другие (рис. 18). 18 Весьма совершенная спайность мусковита Совершенная спайность по кубу галита Совершенная спайность по ромбоэдру кальцита Совершенная спайность дистена Рис. 18. Физические свойства минералов: спайность Отметим, что поверхности спайности образуются по направлениям, параллельным граням той или иной кристаллической формы. У га- лита или галенита спайность «по кубу», т. е. параллельна граням куба. Экспериментируя с кристаллом галита или галенита, можно увидеть, что сколько бы раз мы не разбивали эти минералы, они неизменно будут распадаться на правильные кубики. С каждым последующим уда- ром они будут распадаться на более мелкие кубики, пока в конечном счете не получится мелкий порошок. Однако, рассмотрев этот порошок в микроскоп, мы снова увидим мельчайшие кубики правильной формы. То есть «характер» спайности минералов может различаться. Например, может быть спайность «по кубу», «по призме», «по ромбоэдру», «по пинакоиду» (вдоль пластинки) и другим направлениям. Ми- нералы, которые имеют совершенную спайность, в определенных направлениях будут иметь закономерный излом. Например, у галенита излом получается ступенчатый. А вот у минералов с несовершенной спайностью излом будет неровный. Например, у кварца или вулканиче- ского стекла излом неровный – раковистый (рис. 19). Ступенчатый излом галенита, Дальнегорское месторождение, Россия Занозистый излом актинолита Неровный излом никелина Раковистый излом опала Рис. 19. Физические свойства минералов: излом 19 Отдельность – это свойство, визуально очень похожее на спайность. В отличие от спайности, отдельность не связана с кристалличе- ской решеткой минерала, а обусловлена особенностями роста кристаллов, давлением, двойникованием и другими условиями. Например, свойство отдельности характерно для диопсида, ильменита или корунда. Хрупкость – свойство, характерное для некоторых минералов. Например, несмотря на высокую твердость алмаза, он легко раскалыва- ется от воздействия на него, а минерал, известный под названием блеклая руда, «пылится», т. е. дает матовую черту с темным порошком по краям. Халькозин, похожий по внешним признакам на блеклую руду, в этом случае дает гладкий блестящий след, потому что обладает ков- костью, т. е. минерал очень пластичен. В большей степени ковкими являются самородные металлы, которые на наковальне с помощью мо- лоточка могут быть расплющены в тончайшие пластинки. Некоторые минералы под воздействием деформаций могут изгибаться. Данная способность минералов называется гибкостью. К таким минералам относятся тальк, хлориты. Если при этом деформированные минералы возвращаются в свою исходную форму, тогда они облада- ют свойством упругости. Это свойство характерно для минералов группы слюд. К прочим свойствам относятся магнитность, удельный вес, растворимость в воде и кислотах, запах, радиоактивность и другие. Существует очень немного минералов, которые обладают явно выраженными магнитными свойствами: пирротин, магнетит, само- родное железо, платина. Магнитные свойства кристаллов зависят от строения кристаллической решетки и от состояния и поведения слага- ющих ее атомов (рис. 20). Хорошо выраженная отдельность по граням пинакоида корунда, Южный Урал, Ильменские горы Магнетит (скрепки примагничены куском магнетитовой руды), гора Качканар, Средний Урал Гибкость и упругость мусковита Вкрапленник уранинита (радиоактивный минерал) с ржавой оторочкой в породе, Карелия, Россия Рис. 20. Физические свойства минералов: отдельность, магнитность, гибкость, упругость, радиоактивность |