Фізичні властивості мінералів
Фізичні властивості мінералів мають велике практичне значення (радіоактивність, люмінесценція, твердість, магнітні та оптичні властивості та інші) та дуже важливі для діагностики мінералів. Кожен мінерал характеризується особливими ознаками, за якими його можна завжди відрізнити від інших мінералів. Дуже багато мінералів можна досить точно визначити комплексом характерних фізичних властивостей, не вдаючись до більш трудомістких досліджень, таким як хімічний аналіз, рентгенографія та інші. Ми розглянемо, головним чином, властивості, які можна використовувати при візуальної діагностиці мінералів.
Колір. Властивість, яка перш за все привертає увагу будь-якого дослідника - це колір або забарвлення мінералів. Одні мінерали мають певний колір, яким можна практично безпомилково визначити мінерал: червоного кольору кіновар, золотисто-жовтого кольору пірит, зеленого кольору малахіт та інші. Інші мінерали – турмалін, гранат, флюорит, берил, кварц – мають різне забарвлення. Зустрічаються і такі мінерали, які мають різний колір в тому самому кристалі: один кінець кристалу турмаліну може бути пофарбований в чорний, інший - в зелений колір, а середина безбарвна або рожева. Це поліхромні мінерали. До таких мінералів можна віднести флюорит, кварц, кальцит, топаз та ін.
Колір мінералів залежить від своїх внутрішньої структури, від механічних домішок і, переважно, від присутності елементів-хромофорів, тобто. елементів - носіїв фарбування. Це Cr, V, Ti, Mn, Fe, Ni, Co, Cu, U, Mo та деякі інші. Ці елементи можуть бути основними елементами мінералу (Cu в малахіті; Mn у родоніті), а можуть входити до складу мінералу лише у вигляді домішок. Так, домішка Cr викликає зелене забарвлення у смарагді - різновиди берилаBe3Al2[Si6O18] та червоне забарвлення в рубіні - різновиди корунду Al2O3.
А.Е.Ферсман виділяв такі кольори (забарвлення) мінералів:
1. Ідіохроматичне (власне) фарбування, обумовлене особливостями хімічного складу, кристалічної структури, присутністю іонів-хромофорів або електронно-діркових центрів фарбування.
2. Аллохроматична, пов'язана з механічними включеннями яскраво забарвлених сторонніх мінералів (наприклад, буро-коричневий авантюрин - кварц, що містить тонко розсіяні лусочки гематиту Fe2O3; рожевий ортоклаз за рахунок механічної домішки гематиту; зелений шеєліт за рахунок тонко розсіяних за рахунок тонко розсіян. ).
3. Псевдохроматичне забарвлення, пов'язане з розсіюванням світла, інтерференцією світлових хвиль (втеча, іризація, опалесценція). Наприклад, яскрава фіолетова та синя втеча у борніту Cu5FeS4; зелена і червона втеча у халькопіриту CuFeS2; яскрава синя іризація лабрадору.
Інтенсивність фарбування залежить від агрегатного стану та характеру поверхні мінералів. У великих кристалах і крупнозернистих агрегатах забарвлення багатьох мінералів зазвичай темніше, ніж у дрібних зернах, тонкозернистих або дисперсних агрегатах. Природа забарвлення багатьох мінералів досі не встановлена. Разом з тим, уміння правильно визначати та інтерпретувати колір мінералів дуже важливе для геологів. Так, зелені примазки малахіту вказують на наявність первинних мідних руд; рожеві порошкові нальоти – на руди кобальту; бурі та іржаві забарвлення гідроксидів заліза можуть свідчити про наявність зони окислення рудного родовища.
Колір риси. Важливим прийомом визначення кольору мінералу при його діагностиці є визначення кольору його порошку або кольору риси, залишеної мінералом на неглазурованій шорсткою порцелянової платівці (бісквіті). Колір мінералу в порошку може відрізнятися від кольору мінералу. У тонкому порошку часто легше оцінити справжнє фарбування мінералу. Однак це можливо лише для мінералів, твердість яких невелика. Часто однакові на вигляд мінерали мають різну межу. Так, риса гематиту – вишнево-червоного кольору, хроміту – жовто-бура, сфалериту – темно-коричнева, хоча всі ці мінерали у зразку можуть мати чорне забарвлення. Навпаки, золотисто-жовтий пірит має чорного кольору межу. Ця відмінність використовується як важливий прийом у діагностиці мінералів.
Блиск. Це ефект, що викликається відображенням світла від поверхні мінералу. Блиск мінералів залежить від різних факторів. Насамперед від показника заломлення n і величини відбивної здатності R мінералу. Чим вище відбивна здатність мінералу, тим більше блиск мінералу з його дзеркальних поверхнях. Разом з тим, всі мінерали можна розділити на великі групи: мінерали з металевим і неметалевим блиском.
Металевий блиск мають ті мінерали, які (незалежно від їхнього забарвлення) дають чорну межу на неглазурованій фарфоровій пластинці. Неметалічний блиск уражає мінералів, дають кольорову межу. Винятком із цього положення є самородні елементи (золото, срібло, мідь) та деякі сульфіди (халькопірит), які дають кольорову межу, але відносяться до мінералів із металевим блиском.
Серед неметалевих блисків виділяють алмазний, скляний, матовий, жирний, восковий, шовковистий, смолистий. Так, халцедон має восковий блиск, нефелін – жирний, хризотил-азбест – шовковистий, U-містять мінерали – смолистий. Блиск залежить також від шорсткості, рельєфу граней, від нерівностей зернистих, паралельно-волокнистих,пластинчастих та інших мінеральних агрегатів, від ступеня тріщинуватості мінералу. Блиск одних і тих же мінералів на гранях кристалів і в їхньому зламі та агрегатах буває різний. Це важливо використовувати під час візуальної діагностики мінералів. Так, гіпс має скляний блиск на гранях кристала, матовий – у зернистих агрегатах, шовковистий – у волокнистих агрегатах. Самородна сірка має алмазний блиск на гранях кристала, а в зламі блиск жирного мінералу.
Діагностика мінералів ґрунтується на їх властивостях. Важливо наголосити на обумовленості конкретних фізичних властивостей мінералу від типу його кристалічної структури.