Оптические свойства минералов
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Оптические свойства минералов: цвет, цвет черты, прозрачность и блеск, определяются также визуально.

Цвет – наиболее яркое и первое свойство, которое бросается в глаза, является для многих минералов непостоянным.  Природа окраски минералов зависит от нескольких факторов: от наличия химических элементов – хромофоров (железо, марганец, хром, медь и др.); или наличия механических примесей – своеобразных «заноз» мелких зерен других минералов; а также от размера кристаллов. Так более крупные кристаллы имеют обычно более насыщенную окраску по сравнению с мелкими; а агрегаты – еще более разнообразную и темную окраску.

По цвету выделяют две основные группы минералов: светлые и темные. К светлым породообразующим минералам относятся галит, гипс, кальцит, доломит, ангидрит, кварц и опал, все полевые шпаты, нефелин и некоторые другие. В целом перечисленные минералы имеют светлую окраску с разными оттенками, часто серую до почти черной за счет примеси углистого или другого вещества. Их окраска зависит часто от наличия механических примесей – своеобразных «заноз» других минералов, или дефектов кристаллической решетки. Например, лабрадор имеет темно-серый до черного цвет и иризацию (серо-синюю игру цвета при наклоне образцов) за счет механических примесей мелких кристалликов темных пироксенов – авгита.

К темным породообразующим минералам относятся авгит, роговая обманка, слюды, оливин, серпентин и многие другие силикаты. Их окраска зависит, прежде всего, от наличия ионов железа различной валентности, концентрации и разного положения (координации) в кристаллической решетке. Другими наиболее распространенными хромофорами в минералах являются марганец, хром, медь, никель и кобальт.

Цвет черты – цвет тонкого порошка минерала, который он оставляет на фарфоровой пластинке – бисквите. Этот свойство минерала легко определить, проводя испытуемым минералом черту по шероховатой, непокрытой глазурью поверхности фарфора. Твердость бисквита около 5,5, соответственно черту оставляют минералы с меньшей твердостью. Минералы с относительной твердостью более 6 царапают фарфоровую пластинку и не имеют цвета черты. Цвет черты является наиболее постоянной характеристикой минерала.

 

1 2
3 4
5 6
7 8

Рис. 1. Морфология кристаллов: 1, 2 – изометричные кристаллы - октаэдры алмаза (1) и магнетита (2); 3, 4 – изометричные кристаллы пирита – пентагондодекаэдр (3)
и гексаэдр (или куба, 4); 5 – столбчатые кристаллы берилла в виде комбинации гексагональной призмы, пирамид и пинакоидов; 6 – столбчатые кристаллы кварца (горного хрусталя) в виде комбинации тригональных призм и пирамид; 7 – сростки (агрегат) крупных и гигантских чешуйчатых кристаллов слюды; 8 – агрегат гигантских чешуйчатых кристаллов благородного талька

 

По цвету черты различаются многие железосодержащие минералы: красный железняк (гематит) дает вишнево-красную черту, бурый железняк (лимонит) – бурую и желтую, магнитный железняк (магнетит) – черную, авгит и роговая обманка – зеленоватую черту. Светлые минералы имеют светлую черту.

Прозрачность – способность минерала пропускать свет через тонкие пластинки и сколы. Различают прозрачные (горный хрусталь, мусковит, исландский шпат), полупрозрачные (сфалерит, киноварь, гипс, халцедон) и непрозрачные (магнетит, пирит, графит) минералы. Таким образом, для определения прозрачности нужно найти тонкие сколы в образце.

Блеск – способность минерала в различной степени отражать своей поверхностью падающий свет. Для многих минералов характерен неметаллический стеклянный блеск, который напоминает блеск стекла. Такой блеск имеют обычно светлые прозрачные и полупрозрачные минералы со светлой чертой: флюорит, кварц, ангидрит, галит, карбонаты: кальцит, доломит и другие. Перечисленные и многие другие минералы в основном поглощают падающий свет. У минералов с неметаллическим блеском различают шелковистый (асбест, гипс-селенит), жирный (тальк, нефелин и в отдельных местах кварц), матовый (каолин, лимонит), восковой (кремень, тальк), перламутровый (тальк, мусковит, пластинчатый гипс), алмазный (алмаз, циркон, сфалерит) и другие разновидности блеска. Полуметаллический и металлический блеск имеют непрозрачные минералы обязательно с темной чертой. Минералы с металлическим блеском напоминают блеск гладкой поверхности металла, потому что они отражают в основном падающий свет.

Таким образом, для определения блеска следует, во-первых, внимательно присмотреться к минералу и, во-вторых, провести по бисквиту для определения цвета черты, который поможет уточнить блеск.


Механические свойства

К механическим относятся свойства, определяемые при каком-либо механическом воздействии на минерал: твердость, спайность и излом.

Твердость – сопротивление, которое оказывает поверхность минерала при попытке поцарапать ее другим камнем или иным предметом. Обычно определяется относительная твердость с помощью минералов шкалы Мооса или ее заменителей. Шкала Мооса состоит из десяти наиболее распространенных минералов, расположенных в порядке увеличения твердости (табл.2). На практике обычно пользуются заменителями минералов шкалы: ноготь, стекло и другие предметы. Сначала диагностируемый минерал царапают ногтем по поверхности грани или спайности: если он царапается, то относится к группе мягких. Если не царапается, то необходимо острым концом минерала с усилием провести по стеклу: царапает, значит это твердый минерал; не царапает – минерал средней твердости (2,5….5,5). Твердость можно уточнить путем царапанья другими заменителями (табл. 2).

Таблица 2

Твердость минералов шкалы Ф. Мооса

Относительная

Эталонный минерал, химическая формула Группа твердости Заменители для определения относительной твердости* Микротвердость, МПа Твер. шлифования

1

Тальк, Mg3[Si4O10][OH]2

Мягкие

 

Легко чертится (царапается) ногтем 24 0,03

2

Гипс, CaSO4·2H2O Чертится ногтем 360 1,25

3

Кальцит, СаСО3

Средней твердости

Царапается медной монетой 1090 4,50

4

Флюорит, CaF2 Чертится стальным ножом под нажимом 1890 5,00

5

Апатит, Ca5(PO4)3·(F,ОН,Cl)2 С трудом царапается стальным ножом 5360 6,50

6

Ортоклаз, (Na,K) ( AlSi3O8]

Твердые

 

Царапает стекло с усилием. Царапается напильником 8000 37

7

Кварц, SiO2 Режет (царапает) стекло 11200 120

8

Топаз, Al2[Fe(OH)2SiO4 ]

Очень

твердые

 

Царапает кварц 14270 175

9

Корунд, Al2O3 Чертит топаз 20600 1 000
  10 Алмаз, С Чертит корунд. Не царапается ничем  98 648 140000
             

* На практике часто используются следующие заменители минералов: ноготь – 2,5; медная монета – 3,5; лезвие перочинного ножа – 4… 5,5; стекло – 5,5; напильник – 7

 

Абсолютная твердость определяется с помощью использования микроскопа и точной аппаратуры в специальных лабораториях для точной диагностики минерала и изучения изменения его твердости в разных направлениях.

Для визуальной диагностики минералов достаточно определить относительную твердость с помощью шкалы Мооса и ее заменителей. В определителях минералов твердость является важнейшим диагностическим свойством, которое необходимо диагностировать после определения морфологии образца.

Спайность – способность минералов раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных как будто полированных зеркальных поверхностей скола индивидов – плоскостей спайности. Спайность может появляться в одном, двух, трех и четырех направлениях. Это свойство обусловлено внутренним строением кристаллов и не зависит от их внешней формы. Различают несколько видов спайности:

весьма совершенная спайность – минерал легко расщепляется на тончайшие пластинки и чешуйки в одном направлении как например слюда, тальк, графит;

совершенная спайность – на поверхностях скола индивидов наблюдается ровные и зеркальные плоскости в одном (гипс), двух (полевые шпаты, пироксены), трех (галит и кальцит) или четырех (флюорит) направлениях; 

весьма несовершенная спайность (или отсутствует) – поверхности раскола кристаллов неровные, волнистые и раковистые как например у кварца и нефелина.

Часто выделяют среднюю спайность, когда при расколе образуются как ровные поверхности скола в 1-м или 2-х направлениях, так и неровные
в 2-х или 1-м направлениях. Точно определить спайность можно лишь у обломков крупных кристаллов, у которых можно наблюдать сколы в 3-х или даже 4-х направлениях. Чаще минеральные зерна находятся в агрегатах и можно увидеть сколы в одном или максимум в двух направлениях.

Излом характеризует общую поверхность разрыва и раскалывания минералов. Различают излом неровный как например у серы и апатита; ступенчатый – галита и галенита; занозистый – амфиболов, асбеста; раковистый – нефелина, кварца, опала; землистый – каолинита.

Таким образом, для определения спайности и излома следует найти свежую, недавно разбитую, не покрытую вторичными минералами и налетами поверхность скола в образце; путем его вращения (наклонов в разные стороны) пытаться охарактеризовать поверхности сколов. Если видите, как будто полированные поверхности, значит, спайность имеется, и надо постараться увидеть в скольких направлениях наблюдаются такие зеркальные сколы; как выглядит общая поверхность сколы – ступенчатый или пластинчатый излом. Если зеркальные поверхности сколов отсутствуют, а они неровные, волнистые и т.п., то и спайность несовершенная или весьма несовершенная, или отсутствует.

 


Прочие свойства минералов

Плотность минералов колеблется в широких пределах (г/см3): галит – 2,2; гипс – 2,3; киноварь – 8,0; медь – 8,9; серебро – 11; платина – 21; иридий (самый тяжелый минерал) – 22,7. Большинство минералов имеет плотность 2,5…3,5 г/см3. Она определяется приблизительно на вес, когда держим в руках близкие по объему образцы.

Минералы обладают и рядом других физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью, вкусом, запахом, люминесценцией, радиоактивностью.

Для отдельных минералов прочие свойства могут быть отличительными признаками, по которым можно надежно диагностировать название минерала. Например, галит (поваренная соль) имеет соленый вкус; графит пачкает руки; сера пахнет при горении; магнетит отклоняет магнитную стрелку компаса; кальцит реагирует с 5%-й соляной кислотой с выделением CO2 ; барит отличается тяжелым удельным весом и т.п.

Диагностика каждого минерала (минерального вида) производится на основе определения всего комплекса свойств у отдельных минеральных индивидов (зерен, кристаллов), поскольку агрегат будет обладать уже другими свойствами. Минералоги для полной характеристики кроме диагностических свойств определяются полезные для человека и генетико-информационные свойства минералов с помощью современных методов: люминесценции, ЭПР и ЯМР, электронной микроскопии и многих других.

 

Дата: 2019-02-25, просмотров: 287.