Діагностичні ознаки мінералів, навчальний кабінет геології

До найважливіших діагностичним ознаками мінералів відносяться морфологічні особливості, що характеризують форму виділень мінералів; оптичні властивості: прозорість, колір мінералів, колір риси, блиск; механічні властивості: розщеплення, злам, твердість, крихкість, пружність, гнучкість, гнучкість; інші фізичні властивості: питома вага (щільність), смак, запах, магнітні та ін.

1. Морфологічні особливості

Найчастіше мінерали зустрічаються в природі у вигляді зерен неправильної форми. Добре освічені кристали більш рідкісні, їх форма зазвичай є характерним діагностичним ознакою. Різноманітність існуючих форм кристалів можна поділити на три типи.

Ізометрічниє - мають близькі розміри у всіх напрямках: куби (галеніт, пірит), тетраедри (сфалерит), октаедри (магнетит, пірохлор), біпіраміди (циркон, каситерит), ромбододекаедри (гранат), ромбоедри (кальцит) і ін. А також різні поєднання цих простих форм.

Витягнуті в одному напрямку - призматичні, стовпчасті, шестоваті, голчасті, волокнисті кристали (турмалін, берил, піроксен, амфібол, рутил та ін.).

Витягнуті в двох напрямках (сплощені) - таблітчатиє, пластинчасті, лістоватие, лускаті кристали (слюди, хлорити, молибденит, графіт і т.д.).

В результаті процесу метасоматичні заміщення або розчинення з подальшим заповненням пустот кристалічні форми, що належать одному мінералу, виявляються представленими іншим мінералом; подібні освіти називаються псевдоморфоз.

Штрихування. Крім форми кристала характерним властивістю мінералу, що допомагає його діагностиці, є штрихування на гранях: поперечна паралельна (кварц), поздовжня паралельна (турмалін, епідот) або пересічна (магнетит).

У природі ширше поширені непоодинокі кристали мінералу, а різні їх зрощення. або агрегати. Для багатьох мінералів характерні певним чином орієнтовані закономірні двійникові зростки двох або більше кристалів. Найбільш широко поширені специфічні форми мінеральних агрегатів, зрощень і виділень, які отримали особливі назви, наводяться нижче.

Зернисті агрегати. Залежно від форми складають зерен розрізняють власне зернисті (що складаються з ізометрічних зерен), а також пластинчасті, лістоватие, лускаті, волокнисті, голчасті, шестоваті і інші агрегати. За величиною зерен бувають агрегати грубозернисті - більше 5 мм в діаметрі; середньозернисті - від 1 до 5 мм і дрібнозернисті - із зернами менше 1 мм. Зернистими агрегатами складено, зокрема, більшість вивержених і метаморфічних гірських порід, а також багато осадові породи, деякі типи сульфідних руд і ін.

Друзи - зростки правильних, добре освічених кристалів мінералів на стінках порожнин різної форми (тріщин, каверн, «льохів», «заноришей», «печер» і ін.). У морфологічному відношенні бувають дуже різні: «щітки» кристалів, «кристалічні кірки» (дрібні тісно зрощені кристали, суцільно покривають стінки вузьких тріщин), «борін» сростки і ін. Друзи кристалів типові для пегматитів, деяких типів гідротермальних жил і жив альпійського типу .

Секреції - виконання пустот изометричной, часто округлої форми, що відрізняються концентрично-зональним будовою. Зовнішні зони секреций часто бувають виконані аморфними або ськритокрісталлічеського мінералами, а у внутрішній їх частини зберігається порожнину, на стінках якої наростають друзи кристалів або натічні агрегати мінералів. Дрібні секреції, що зустрічаються в излившихся породах і туфах, називаються мигдалинами. великі, особливо характерні для пегматитів і альпійських жил, - Жеоди.

Конкреції - кулясті або неправильної форми стяжения і жовна, що утворюються в пухких осадових породах (илах, глинах, пісках і ін.). На відміну від секреций, конкреції розростаються від будь-якого центру (уламкового зерна, органічного залишку і т.д.), навколо якого утворюється згусток коллоидального речовини, згодом раскрісталлізованних. Конкреції характерні для фосфоритів, сідерітових, марказітових і інших типів руд осадового походження.

Ооліти подібно конкрецій мають сферичну форму, але величина їх набагато дрібніше: від десятих часток міліметра до декількох міліметрів. Вони утворюються шляхом нашарування коллоидального матеріалу на піщинки і органічні уламки, що знаходяться в рухливих водних середовищах в підвішеному стані. Ооліти дуже характерні для деяких вапняків, осадових залізних і марганцевих руд, а також бокситів.

Натічні форми виділень мінералів утворюються на стінках різних порожнин і порожнин при повільному стікання розчинів. До них відносяться вапняні і крижані сталактити і сталагміти печер, за формою схожі з звичайними крижаними бурульками, ниркоподібні, гроздевідние виділення мінералів в зонах окислення і вивітрювання рудних родовищ і ін. Розміри і форми натічних утворень можуть бути найрізноманітнішими: від часток міліметра до величезних стовпів (у великих печерах). Натічні форми виділень характерні для багатьох гіпергенних і низькотемпературних гідротермальних мінералів: кальциту, арагоніту, малахіту, гематиту, гідроксиди заліза, марганцю, опала, гіпсу, деяких сульфідів, смитсонита і ін.

Землисті маси - пухкі, м'які, борошнисті агрегати аморфного або ськритокрісталлічеського будови, сажисті (чорного кольору) або охристі (жовтого, бурого та інших яскравих кольорів). Найчастіше утворюються при хімічному вивітрюванні гірських порід і в зоні окислення руд (наприклад, руди марганцю).

Нальоти і примазки - тонкі плівки різних вторинних мінералів, що покривають поверхню кристалів або порід. Такі плівки лимонита на кристалах гірського кришталю, примазки мідної зелені по тріщинах в гірських породах, що вміщають сульфідні родовища з мінералами міді, і т.п.

Вицвіти - періодично з'являються (в суху погоду) і зникаючі (в дощові періоди) пухкі скоринки, плівки, нальоти, часто пухнасті або моховидні, на поверхні сухих ґрунтів, руд і гірських порід і по тріщинах в них. Ці освіти складені найчастіше легкорозчинні водними хлоридами, сульфатами різних металів або ж іншими водно-розчинними солями.

2. Фізичні властивості

Оптичні свойства.Прозрачность - властивість речовини пропускати світло. Залежно від ступеня прозорості все мінерали ділять на наступні групи: прозорі - гірський кришталь, ісландський шпат, топаз і ін .; напівпрозорі - сфалерит, кіновар та ін .; непрозорі - пірит, магнетит, графіт і ін. Багато мінерали, що здаються непрозорими в великих кристалах, просвічують в тонких осколках або краях зерен.

Колір мінералів - найважливіший діагностична ознака. У багатьох випадках зумовлений внутрішніми властивостями мінералу (ідіохроматіческіе забарвлення) і пов'язаний з входженням до його складу елементів-хромофоров (Fe, Сг, Mn, Ni, Co і ін.). Наприклад, присутність хрому обумовлює зелене забарвлення уваровита і смарагду, присутність марганцю - рожеву або бузкову забарвлення лепідоліту, турмаліну або воробьевіта. Природа фарбування інших мінералів (димчастий кварц, аметист, морион і ін.) Криється в порушенні однорідності будови їх кристалічних решіток, у виникненні в них різних дефектів. У деяких випадках забарвлення мінералу може бути викликана присутністю найтонших розсіяних механічних домішок (аллохроматіческіе забарвлення) - яшми, агати, авантюрин і ін. Для позначення забарвлення в мінералогії поширений метод порівняння з забарвленням добре відомих предметів або речовин, що відбивається в назвах квітів: криваво червоний, блакитно-синій, лимонно-жовтий, яблучно-зелений, шоколадно-коричневий і т.п. Еталонами можна вважати назви кольорів наступних мінералів: фіолетовий - аметист, синій - азурит, зелений - малахіт, жовтий - аурипігмент, червоний - кіновар, бурий - лимонит, свинцево-сірий - молибденит, залізо-чорний - магнетит, олов'яно-білий - арсенопірит, латунно-жовтий - халькопірит, металево-золотистий - золото.

Колір риси - колір тонкого порошку мінералу. Він зазначив межу мінералу можна отримати при проведенні випробуваним мінералом по матовою неглазурованої поверхні фарфорової пластинки (бісквіта) або уламку такий же поверхні фарфорового хімічного посуду. Це ознака більш постійний порівняно з забарвленням. У ряді випадків колір риси збігається з кольором самого мінералу, але іноді спостерігається велика відмінність: так, сталево-сірий гематит залишає вишнево-червону риску, латунно-жовтий пірит - чорну і т.д.

Блиск залежить від показника заломлення мінералу, тобто величини, що характеризує різницю в швидкості світла при переході його з повітряної в кристалічну середу. Практично встановлено, що мінерали з показником заломлення 1,3-1,9 мають скляний блиск (кварц, флюорит, кальцит, корунд, гранат та ін.), З показником 1,9-2,6 - алмазний блиск (циркон, каситерит, сфалерит, алмаз, рутил та ін.). Напівметалевий блиск відповідає мінералів з показником заломлення 2,6-3,0 (Купрій, кіновар, гематит) і металевий - вище 3,0 (молибденит, антимоніт, пірит, галеніт, арсенопірит і ін.). Блиск залежить і від характеру поверхні. Так, у мінералів з паралельно-волокнистою будовою спостерігається шовковистого блиску (азбест), напівпрозорі «шаруваті» і пластинчасті мінерали часто мають перламутровий блиск (кальцит, альбіт), непрозорі або просвічують мінерали, аморфні або характеризуються порушеною структурою кристалічної решітки (метаміктниє мінерали) відрізняються смолистим блиском (пірохлор).

Механічні властивості. Розщеплення - властивість кристалів розколюватися в певних кристалографічних напрямках, обумовлене будовою їх кристалічних решіток. Так, кристали кальциту незалежно від їх зовнішньої форми розколюються завжди по спайності на ромбоедри, а кубічні кристали флюориту - на октаедри.

Ступінь досконалості спайності різниться у відповідності з наступною прийнятої шкалою:

Спайність дуже досконала - кристал легко розщеплюється на тонкі листочки (слюда, хлорит, молибденит і ін.).

Спайність досконала - при ударі молотком виходять Виколювання по спайності; отримати злам по інших напрямках важко (кальцит, галеніт, флюорит).

Спайність середня - злам можна отримати в усіх напрямках, але на уламках мінералу поряд з нерівним зламом чітко спостерігаються і гладкі блискучі площини спайності (піроксени, скаполіт).

Спайність недосконала або відсутній. Зерна подібних мінералів обмежені неправильними поверхнями, за винятком граней їх кристалів.

Нерідко різно орієнтовані площині спайності в одному і тому ж мінералі розрізняються за ступенем досконалості. Так, у гіпсу є три напрямки спайності: по одному - розщеплення дуже досконала, по іншому - середня і по третьому - недосконала. Тріщини окремо. на відміну від спайності, є більш грубими і не цілком плоскими; найчастіше орієнтовані поперек подовження мінералів.

Злам. У мінералів з недосконалою спайність істотну роль в діагностиці грає злам - раковистий (кварц, пірохлор), заїдливий (у самородних металів), мелкораковістий (пірит, халькопірит, борної), землистий (каолініт), нерівний і ін.

Твердість. або ступінь опору мінералу зовнішнього механічного впливу. Найбільш простий спосіб її визначення - дряпання одного мінералу іншим. Для оцінки відносної твердості прийнята шкала Мооса. представлена ​​10 мінералами, з яких кожен наступний дряпає всі попередні. За еталони твердості прийняті наступні мінерали: тальк - 1, гіпс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10. При діагностиці вельми зручно також вживати для дряпання такі предмети, як мідна (твердість 3,0-3,5) і сталева (5,5-6,0) голка, ніж (5,5-6,0), скло (5,0) . М'які мінерали можна дряпати нігтем (2,5).

Крихкість, гнучкість, пружність. Під крихкістю в мінералогічної практиці мається на увазі властивість мінералу кришитися при проведенні риси ножем або голкою. Протилежне властивість - гладкий блискучий слід від голки (ножа) - свідчить про властивість мінералу деформуватися пластично. Ковкі мінерали розплющуються під ударом молотка в тонку пластинку, пружні здатні відновлювати форму після зняття навантаження (слюди, азбест).

Інші властивості. Питома вага (щільність) може бути точно вимірі в лабораторних умовах різними методами; приблизне судження про питому вагу мінералу можна отримати шляхом зіставлення його з поширеними мінералами, питома вага яких приймається за еталон. Всі мінерали можна розділити за питомою вагою на три групи: легкі - з питомою вагою менше або рівним 2,9 (гіпс, мусковіт, сірка, халцедон, бурштин і ін.); середні - з питомою вагою близько 2,9-5,0 (апатит, біотит, сфалерит, топаз, флюорит і ін.); важкі - з питомою вагою більше 5,0 (арсенопірит, галеніт, каситерит, кіновар та ін.).

Магнітні. Деякі мінерали характеризуються яскраво вираженими феромагнітними властивостями, тобто притягують до себе дрібні залізні предмети - тирса, шпильки (магнетит, нікелістое залізо). Менш магнітні мінерали (парамагнітні) притягуються магнітом (пирротин) або електромагнітом; нарешті, є мінерали, які відштовхуються магнітом, - діамагнітниє (самородна вісмут). Випробування на магнітних проводиться за допомогою вільно обертається магнітної стрілки, до кінців якої підноситься випробуваний зразок. Так як число мінералів, що володіють виразними магнітними властивостями, невелика, то ця ознака має важливе діагностичне значення для деяких мінералів (наприклад, магнетиту).

Радіоактивність. Здатністю до мимовільного α-, β-, γ-випромінювання характеризуються все мінерали, що містять в своєму складі радіоактивні елементи - уран або торій. У породі радіоактивні мінерали часто бувають оточені червоними або бурими облямівками, і від зерен таких мінералів, включених в кварц, польовий шпат і ін. Розходяться радіальні тріщинки. Радіоактивне випромінювання діє на фотопапір.

Інші властивості. Для діагностики в польових умовах мають значення розчинність мінералів у воді (хлориди) або кислотах і лугах, приватні хімічні реакції на окремі елементи, забарвлення полум'я (наприклад, мінерали, що містять стронцій, забарвлюють полум'я в червоний колір, натрій - в жовтий). Деякі мінерали при ударі або розломі видають запах (так, арсенопірит і самородний миш'як випускають характерний часниковий запах) і т.д. Окремі мінерали визначаються на дотик (наприклад, тальк на дотик жирний). Кухонна сіль і інші сольові мінерали легко впізнаються на смак.