Страницы Список страниц 8 9 10 11 12 · · ·  21

ГЛАВА V
Диагностические свойства минералов (определение минералов по внешним признакам)

Морфологические особенности минералов. Значительная часть минералов в природе встречается в виде агрегатов различного вида. Эти минеральные агрегаты могут быть кристаллического, скрытокристаллического и аморфного строения. При диагностике минералов их внешний облик является нередко характерным признаком. Облик минералов может быть изометричным, призматическим, столбчатым, игольчатым, волокнистым, таблитчатым, листоватым, чешуйчатым и др. Здесь будут рассмотрены наиболее характерные морфологические особенности минералов. Поскольку преобладают минералы кристаллического строения, начнем рассмотрение с морфологии кристаллов и кристаллических агрегатов.

Кристаллы кварца

Рис. 46. Щетка кристаллов кварца

Кристаллы и кристаллические агрегаты. В природе многие минералы часто встречаются в виде хорошо образованных кристаллов. Формы этих кристаллов нередко настолько характерны, что по внешнему облику их, или его габитусу (лат. «габитус» « внешность, наружный вид), можно определить название минерала. Выделяют призматический, кубический, дипирамидальный, октаэдрический и другие габитусы кристаллов. Так, минералы галит, пирит, флюорит имеют кубический габитус кристаллов (см. рис. 6,7). Для минерала гипса также наблюдаются характерные формы кристаллов, присущие только ему (см. рис. 4). Кристаллы гипса нередко встречаются в виде сростков, называемых двойниками. Двойники гипса образуют форму, напоминающую ласточкин хвост. Кристаллы кальцита встречаются в форме ромбоэдра. Они имеют, как говорят, ромбоэдрический габитус (см. рис. 8). Для кристаллов кварца характерны образования в виде призм, ограниченных пирамидальными гранями (см. рис. 5). Однако следует иметь в виду, что ряд минералов обладает способностью кристаллизоваться в виде различных форм. Например, кальцит может встречаться не только в виде ромбоэдров, но и в форме таблитчатых и других кристаллов (см. рис.9) Минерал кварц в различных природных условиях также может образовывать кристаллы различной формы (см. рис. 11).

Минерал Жеод

Рис. 47. Жеода

В природных условиях кристаллы редко встречаются в виде одиночных форм. Обычно это группа кристаллов, образующих различные сростки (см. рис. 5, 7, 31). Сросток кристаллов, имеющих общее основание получил название друзы (см. рис. 5, 7): В тех случаях, когда кристаллы плохо развиты, имеют небольшие размеры, друзу называют щеткой (рис. 46).

Если кристаллы заполняют какую-либо крупную полость в породах, то образуется жеода (рис. 47). Если рост кристаллов внутри жеоды происходит от стенок к центру и

кристаллы горного хрусталя

Рис. 48. Секреция кристаллов горного хрусталя

ее размеры небольшие (несколько см), такая жеода называется секрецией (рис. 48). При росте кристаллов или заполнении полости веществом от центра к краям полости образуются конкреции (рис. 49).

марказит

Рис. 49. Конкреции марказита

Очень сходными образованиями с конкрециями являются так называемые оолиты. Они представляют собой агрегат округлых образований от долей миллиметра до нескольких сантиметров в диаметре каждое (рис. 50). В разрезе шарика имеют концентрическое, иногда скорлуповатое или радиально-лучистое строение. Такие образования часто встречаются в известняках, железных и марганцевых рудах, в бокситах и кремнистых отложениях. Среди минералов, имеющих оолитовое строение, можно назвать арагонит, пиролюзит, гидрогетит (см. рис. 58).
Некоторые минералы дают весьма своеобразные формы, имеющие ветвящиеся, древовидные образования. Их называют дендритами (рис. 51).
Натечные формы. Натечные образования присущи аморфным минералам (например, опалу) и скрытокристаллическим минералам (кремень, халцедон). Многим знакомы натечные известковые образования, встречающиеся в карстовых пещерах, — сталактиты и сталагмиты (рис. 52). Характерны почковидные, натечные формы для гематита и халцедона, в частности, для его красивой разновидности— агата (рис. 53).

агрегат боксита

Рис. 50. Оолитовый агрегат боксита

Дендриты самородной меди

Рис. 51. Дендриты самородной меди

Изучение натечных агрегатов показывает, что они возникли при отложении из последовательных порций растворов, часто коллоидного состояния. В приповерхностных
условиях часто наблюдается образование минералов в виде корочек, землистых налетов и так называемых «выцветов». Такие образования особенно характерны для районов с пустынным или засушливым климатом, где невстречаются минералы с совершенно не свойственными им кристаллическими формами. Например, гипс, кристаллизующийся в моноклинной сингонии и дающий своеобразные кристаллы (см. рис. 4), был встречен в виде кубических форм. Это объясняется тем, что гипс заполнил при кристаллизации полости, образовавшиеся путем растворения кристаллов галита водой. Такие образования получили название псевдоморфоз (греч. «псевдос» — ложь, «морфис» — образование). Псевдоморфозы могут возникать и путем замещения одного минерала другим с сохранением его внешней формы. Так, наблюдаются псевдоморфозы гидрогётита по пириту с характерной кубической формой. Часто встречаются редко на поверхности почвы возникают хрупкие легко растворимые корочки различных минералов. Псевдоморфозы. В природных условиях иногда

Сталактиты и сталагмиты в карстовой пещере

Рис. 52. Сталактиты и сталагмиты в карстовой пещере

встречаются минералы с совершенно не свойственными им кристаллическими формами. Например, гипс, кристаллизующийся в моноклинной сингонии и дающий своеобразные кристаллы (см. рис. 4), был встречен в виде кубических форм. Это объясняется тем, что гипс заполнил при кристаллизации полости, образовавшиеся путем растворения кристаллов галита водой. Такие образования получили название псевдоморфоз (греч. «псевдос» — ложь, «морфис» — образование). Псевдоморфозы могут возникать и путем замещения одного минерала другим с сохранением его внешней формы. Так, наблюдаются псевдоморфозы гидрогётита по пириту с характерной кубической формой. Часто встречаются

Натечная форма агатового кремня, разновидности халцедона

Рис. 53. Натечная форма агатового кремня, разновидности
халцедона

псевдоморфозы по органическим остаткам, например, опала или пирита по дереву (см. рис. 56), кальцита и фосфорита по раковинам моллюсков и др.
Из сказанного ясно, что для распознавания минералов недостаточно ограничиться изучением их внешней формы, необходимо знать другие более надежные свойства минералов, позволяющие однозначно определять их.

Твердость

Твердость — одно из важнейших свойств минералов при их диагностике. Твердость — это величина сопротивления минерала усилию, разъединяющему его частицы. Твердость минералов определяется сопротивлением, которое оказывает минерал при его царапании определенными стандартными минералами. Минералы, используемые для определения твердости, сведены в так называемую шкалу твердости или шкалу Мооса, названную так в честь ее составителя. В шкале твердости минералы располагаются в порядке возрастания твердости от 1 до 10. Шкала, таким образом, состоит из 10 стандартных минералов, каждый последующий из которых царапает острым концом все предыдущие и в свою очередь царапается последующими минералами.
Ниже приводится шкала твердости (перед названием каждого минерала стоит цифра, обозначающая относи-тельную твердость соответствующего минерала):
1. Тальк Mg3[Si4O10] (ОН) 2
2. Гипс CaS04х2H20
3. Кальцит СаСОз
4. Флюорит CaF2
5. Апатит Ca5[P04]3 (F, Сl, ОН)
6. Ортоклаз KCAlSi308)
7. Кварц Si02
8. Топаз Al2[Si04](F, ОН)2
9. Корунд А1203 10. Алмаз С
Определение минералов с помощью шкалы твердости проводится царапанием неизвестного минерала острым концом эталонного, входящего в шкалу твердости. Например, если неизвестный минерал царапается ортоклазам (твердость 6) и не царапается апатитом (твердость 5), то твердость определяемого минерала — 5,5.
У большинства минералов на различных сколах и гранях твердость является величиной более или менее постоянной . Однако в природе встречаются минералы, у которых твердость зависит от направления царапания.

Например, у дистена Al2[SiO4]O твердость в направлении удлинения кристалла на грани (100) составляет 4,5,
а в поперечном направлении — 6; на гранях (010) и (110) твердость равна 7. Таких минералов с резко выраженной анизотропией твердости немного. Более точное определение твердости минералов проводят на специальных приборах, называемых склерометрами или микротвердомет-рами. Основной частью таких приборов является алмазная игла или пирамидка, по глубине вдавливания которых определяется твердость минерала.
В полевых условиях при отсутствии шкалы твердости используют заменители шкалы твердости: мягкий карандаш -1; ноготь — 2,5; «медная» монета (1, 2, 3, 5-копеечные монеты)—3—4; стекло — 5; лезвие бритвы, стального ножа-5—6; напильник — 7. В практике полевого определения твердости минералов они вполне заменяют шкалу твердости, их достаточно для определения широко распространенных минералов.

Удельный вес (плотность)

Удельные веса минералов колеблются в широких пределах — от значений меньше единицы (природные газы, жидкие битумы) до 23 (некоторые минералы группы осьмистого иридия). В ряде случаев это физическое свойство является хорошим диагностическим признаком. Даже взвешивая минералы просто на ладони, можно примерно определить их удельные веса. Большинство минералов имеет удельные веса в пределах от 2,5 до 3,5, рудные и самородные минералы — больше 4.

По удельному весу все минералы можно объединить в три группы: легкие —с удельным весом до 2,5, средние — от 2,5 до 4, тяжелые — более 4. К группе тяжелых минералов относятся рудные минералы. Исключение из этого правила составляет барит BaS04, имеющий удельный вес 4,5—4,7 (греч. «барис» — тяжелый), не являющийся рудным минералом. Большими удельными весами обладают магнетит — 5,5—6; галенит (свинцовый блеск) —7,5; киноварь — 8 и др. Самородные элементы имеют в своем большинстве большие удельные веса: медь 8,9; висмут — 9,7; серебро—11; ртуть—13,6; золото—15—19; платина — 14—20; иридий и осмий —17-23.

Цвет

Цвет минералов в ряде случаев может быть важнейшим диагностическим свойством. Название многих минералов дано по их цвету. Например, лазурит и азурит голубого цвета. Хлорит — зеленого цвета (греч. «хлорос» — зеленый), родонит — розовый (греч. «ро-дон» — роза), рубин — красный (лат. «рубенс» — красный) , аурипигмент — золотисто-желтый (аурум — золото, пигмент — окраска), гематит — буро-красный (греч. «гематос» — кровь), альбит — белый (альбус — белый).
Однако у многих минералов окраска не постоянна. Ряд минералов меняет свой цвет в зависимости от различных примесей и условий образования. Так, широко распространенный минерал кварц может быть бесцветным, прозрачным (горный хрусталь), дымчатым (раух-топаз), черным (морион), фиолетовым (аметист), молочно-белым и других оттенков. Турмалин встречается черной окраски (шерл), розовой (рубеллит), зеленой и даже бывает многоцветным (полихромным), когда один кристалл окрашен розовым, зеленым, бурым и другими цветами, концентрически-зонально расположенными в минерале.

Каковы причины окраски минералов? Выяснено, что на окраску минералов влияют: наличие в минералах ионов-красителей, или хромофоров, валентность ионов, координационное число, присутствие в составе решетки минералов молекул воды, посторонних включений и ряд других причин. Еще в 1824 г. русский минералог Север-гин подразделил окраску минералов на три группы: 1) собственная, 2) зависящая от примесей, 3) случайная. В 1936 г. акад. А. Е. Ферсман дал этим группам названия: идиохроматическая, аллохроматическая и псевдохроматическая.
Идиохроматическая окраска (греч. «идиос» — свой, собственный) обусловлена собственными свойствами минерала. Этот вид окраски зависит от наличия в кристаллической решетке минералов ионов-красителей, или хромофоров. Хромофорами обычно являются: железо двух-и трехвалентное, титан — трех- и четырехвалентный, марганец двух-, трех- и семивалентный, хром трех-и шестивалентный, а также медь, никель, кобальт, ванадий, уран и другие элементы. Например, двухвалентное железо придает минералам бутылочно-зеленую окраску
(оливин), трехвалентное железо — коричневую и темно-бурую— (гетит), марганец двух- и трехвалентный дает
розовую окраску (родохрозит, пьемонтит), марганец семивалентный— темно-фиолетовую и т. д.

Многие минералы могут изменять свою окраску при искусственном воздействии на них. Например, алмаз, будучи облучен в атомном реакторе, приобретает красивую зеленую, бурую и голубую окраску. Еще в Древней Руси было известно, что если запечь в русской печке в хлебе дымчатые топазы, они становятся золотистого цвета. В древней Греции и Риме агат, разновидность халцедона, варили в течение нескольких недель с медом, а затем — несколько часов в серной кислоте. Получалась очень красивая полосчатая разновидность агата, называемая ониксом.
Аллохромагическая окраска (греч. «аллос» — посторонний) вызывается наличием посторонних механических примесей. Например, кварц с включением тонких чешуек гематита окрашивается в красноватый цвет, а кварц с включением игольчатых выделений или чешуек хлорита имеет зеленоватую окраску и известен под названием празема.

Псевдохроматическая окраска (греч. «псевдос» — ложь, ложный) связана с рассеянием света, отраженного от минерала, и интерференцией световых волн в поверхностных слоях минерала. Псевдохроматическая окраска, наблюдаемая у ряда минералов, обуславливает явления побежалости, или иризации.
Часто на поверхности прозрачных и полупрозрачных минералов можно видеть игру цветов, обусловленную интерференцией света, отражающегося от внутренних граней кристаллов, плоскостей спайности или микроскопических включений другого минерала. Это — иризация. Примером такой ложной окраски может служить иризация минерала Лабрадора (в зеленовато-синих тонах), слагающего основную массу горной породы лабрадорита, широко применяемого для облицовки зданий и, в частности, Мавзолея В. И. Ленина и станций метрополитена. Аналогичное иризации явление нам хорошо известно по эффекту, наблюдаемому на поверхности воды, покрытой радужной пленкой нефти или бензина. Такого же типа веление обнаруживается у благородного опала. Для него радужная игра цветов называется опалесценцией.
На поверхности некоторых непрозрачных минералов также образуются радужные пестрые пленки, например у борнита (фиолетово-синие), халькопирита (пестрые малиново-желто-сине-зеленые), антимонита (темно-синие) и др. Это явление у непрозрачных минералов называется побежалостью.

Цвет черты

В ряде случаев для диагностики минералов используют свойство минералов давать окрашенную черту на фарфоровой пластинке, имеющей матовую, не глянцевую поверхность. Цвет черты минерала — это цвет минерала в тонком порошке. Часто цвет черты минерала совпадает с цветом, наблюдаемым в природных образованиях самих минералов. Так, цвет черты азурита — голубой, аурипигмента — желтый, малахита — зеленый. Иногда цвет черты у некоторых минералов иной, нежели цвет самого минерала в куске. Так, пирит по внешнему виду — соломенно-желтый, бронзово-желтый, а цвет черты — черный. Цвет черты помогает безошибочно определять руды на железо: бурый железняк, гематит, магнетит. Нередко эти руды бывают очень похожи друг на друга. Цвет черты помогает их легко распознать: у бурого железняка черта желто-бурая, у гематита — вишнево-красная, у магнетита — черная.
Минералы полупрозрачные и прозрачные, как правило, дают бесцветную или светлоокрашенную черту. Минералы с металлическим блеском обычно дают черту независимо от их цвета черную. Следует иметь в виду, что черту на фарфоровой пластинке дают минералы с твердостью не более 6, так как твердость фарфоровой пластинки равна 5,5—6.

Блеск

Интенсивность отраженного света от поверхности минерала известна под названием блеска. Блеск зависит от многих причин: показателя преломления минерала, характера отражающей поверхности, включений, трещиноватости. Блеск не зависит от твердости и окраски минералов. По блеску все минералы могут быть подразделены на три группы: минералы с металлическим блеском, с полуметаллическим (металловидным) и неметаллическим блеском.
Многие рудные минералы (пирит, галенит, халькопирит и др.) характеризуются металлическим блеском. Таким же блеском обладают металлы, откуда и произошло это название. Неметаллический блеск широко распространен среди нерудных и породообразующих минералов.
Неметаллический блеск имеют кварц, кальцит, слюда, полевой шпат и многие другие минералы. Полуметаллический блеск является промежуточным видом блеска. В качестве примера минерала с полуметаллическим блеском можно привести графит.

Среди минералов с неметаллическим блеском выделяют несколько характерных видов: 1) алмазный блеск — наиболее интенсивный блеск, свойствен алмазу, киновари, сере (на гранях); 2) стеклянный блеск широко распространен среди прозрачных минералов. Стеклянный блеск имеют кальцит, флюорит, кварц (на гранях);3) перламутровый блеск характерен для слюд, талька; 4) шелковистый блеск встречается среди волокнистых минералов — гипса, асбеста; 5) жирный блеск — поверхность минерала с жирным блеском как бы смазана жиром: нефелин, кварц, сера (на изломе); 6) матовый блеск — падающий свет рассеивается, и поверхность минерала выглядит матовой, как у каолинита, мела; 7) восковой блеск характерен для минералов с аморфным или скрытокристаллическим строением, например для опала, кремня.

Спайность и излом

Спайностью называют способность кристаллов и минералов кристаллического строения раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям. Спайность зависит от внутреннего строения минерала и не зависит от внешней формы кристаллов. Спайность для многих минералов является хорошим диагностическим признаком. Недаром многие минералы названы шпатами: исландский шпат, тяжелый шпат, полевой шпат, плавиковый шпат и др. При раскалывании минерала по плоскостям спайности возникают плоские, зеркальные поверхности, параллельные друг другу. По степени проявления совершенства спайности выделяют пять видов:
1) спайность весьма совершенная — минерал очень легко раскалывается на тонкие зеркальные пластинки. Такой спайностью обладают слюды, тальк, хлорит; 2) спайность совершенная (галит, галнит, кальцит и др.) — кристалл раскалывается при легком ударе на мелкие правильные выколки по спайности,
напоминающие настоящие кристаллы: например, у кальцита получаются выколки по ромбоэдру, у галенита — кубики и т. д.; 3) спайность средняя (пироксены, рутил). При расколе минерала наблюдаются как ровные поверхности, так и неровные изломы по случайным направлениям; 4) спайность несовершенная (апатит, касситерит, сера) обнаруживается с трудом. Изломы минерала в большинстве своем представляют неровные поверхности; 5) спайность весьма несовершенная (корунд, магнетит) — плоскости спайности наблюдаются в исключительных случаях. Минералы, как правило, обладают раковистым изломом, иногда (у самородных металлов) —занозистым.

При определении спайности минералов не следует путать ее с гранями кристалла. Необходимо помнить, что поверхности плоскостей спайности обладают более сильным блеском, чем грани кристалла. Кроме того, следует находить несколько параллельных направлений (более двух) — ровных плоскостей, ибо при наличии только двух параллельных плоскостей они могут оказаться параллельными гранями кристалла. Для более точной диагностики кристалла следует определять помимо степени совершенства спайности, количество направлений спайности и ориентировку плоскостей спайности в пространстве (по отношению к координатным осям). Нередко в кристалле наблюдается несколько направлений спайности различной степени совершенства. Например, слюда мусковит обладает совершенной спайностью в одном направлении по {001} и несовершенной — по {110} и {010}. Ортоклаз (полевой шпат) имеет совершенную спайность по {001} и {010} под углом 90°. Кальцит раскалывается по трем направлениям — по граням ромбоэдра. Флюорит обладает совершенной спайностью в четырех направлениях по октаэдру.

Для определения некоторых минералов хорошим диагностическим признаком является излом — случайное направление раскола минерала. В тех случаях когда минерал обладает хорошо выраженной спайностью, трудно получить случайное направление, так как минерал раскалывается по плоскостям спайности. Но и в этом случае иногда говорят об изломе: ровный излом, ступенчатый излом (при наличии совершенной спайности в двух или более направлениях, как у галита, галенита и др.). По характеру поверхности, образующейся при расколе
минерала, выделяют следующие виды излома:

1) раковистый (опал, халцедон)—поверхность раскола напоминает створки раковины;

2) неровный (апатит) характерен для минералов с плохой спайностью;

3) занозистый (роговая обманка, волокнистый гипс, актинолит) —присущ минералам с волокнистым или игольчатым строением;

4) землистый (каолинит)— поверхность излома землистая;

5) зернистый (альбит) —поверхность представлена мелкими зернами (кристаллами), создающими зернистую поверхность;

6) крючковатый (медь самородная, золото и др.) — поверхность излома имеет мелкие крючочки.

Прозрачность

Способность минералов пропускать свет определяет другое свойство минералов — прозрачность. Минералы по-разному пропускают свет. По степени прозрачности все минералы делятся на три группы: прозрачные (горный хрусталь, топаз, исландский шпат), полупрозрачные (халцедон, изумруд, киноварь) — просвечивают обычно в тонких краях, непрозрачные (пирит, галенит, магнетит).

Особые свойства минералов

Некоторые минералы хорошо распознаются по особым свойствам, присущим только определенным минералам: двойному лучепреломлению, магнитности, ковкости, хрупкости и др.
Двойное лучепреломление. Естественный свет, проходя сквозь кристалл, распадается на два отклоняющихся луча, которые распространяются внутри минерала (кроме минералов кубической сингонии) с разными скоростями. Оба световых луча становятся поляризованными. Это явление называется двупреломле-нием или двойным лучепреломлением. Наиболее отчетливо оно проявляется у исландского шпата, прозрачной разновидности кальцита. Наблюдать это свойство следует так: положить кристалл исландского шпата на написанный текст и сквозь кристалл будет видно удвоение надписи. Чем толще кристалл, тем на большее расстояние надписи будут отстоять друг от друга.

Магнитность

Среди природных минералов встречаются образования, обладающие магнитными свойствами. Лишь немногие минералы характеризуются сильной магнитностью, благодаря которой они могут притягивать железные опилки, булавки, небольшие гвоздики. Этим свойством обладают магнетит, никелистое железо, фер-роплатина. Наиболее отчетливо магнитность наблюдается при взаимодействии с магнитной стрелкой компаса, Слабо магнитные минералы проявляют свое свойство с помощью электромагнита. Таких минералов довольно много. Электромагнит обычно используется при исследовании шлихов.
Штриховка на гранях. Некоторые минералы имеют интересные особенности в строении кристаллов — на поверхности граней наблюдается штриховка — система параллельных или пересекающихся прямолинейных бороздок, возникающая при росте кристаллов. Штриховка характерна для граней пирита (см. рис. 10), причем на каждой грани она располагается перпендикулярно к соседней. Продольная штриховка наблюдается у антимонита. Грани кварца часто сопровождаются поперечной.

Некоторые минералы легко распознаются по их способности растворяться в воде (каменная соль, мирабилит) или в разбавленной соляной кислоте (кальцит) с выделением углекислого газа в виде пузырьков, другие не растворяются и в крепких концентрированных кислотах (кварц, золото).
Минералы распознаются на вкус: каменная соль — соленая, карналлит —горько-соленый, некоторые хорошо определяются на ощупь (каолинит — жирный, мажущий; тальк — жирный; боксит, мел, трепел — сухие, или «тощие») .
В природе встречаются минералы, для которых неплохим диагностическим свойством служит запах. Так, если потереть или резко ударить друг о друга два кусочка арсенопирита или других арсенидов, ощущается чесночный запах —запах мышьяка.
Некоторые минералы распознаются при механическом воздействии на них: самородные металлы (золото, серебро, медь и др.) —куются, блеклая руда — хрупкая, крошится при царапании ее перочинным ножом, слюды обладают гибкостью, упругостью. Большая группа минералов характеризуется радиоактивностью, которая определяется с помощью приборов — радиометров. Некоторые минералы светятся при облучении их ультрафио-товыми лучами. Это свойство называется люминесценцией (лат. «люмен» — свет, свечение) и на-блюдается в темноте.

10

9 11