Методи дослідження мінералів. Візуальне (макроскопічне) дослідження мінералів.

Загалом фізичні властивості мінералів можна розділити на три групи: морфологічні, що характеризують геометричну форму кристалів і, як зазначалось вище, серед яких розрізняють шість сингоній – кубічну, тетрагональну, гексагональну, ромбічну, моноклінну і триклінну; оптичні, що включають колір мінералу, забарвлення його порошку, прозорість мінералу та полиск; і механічні, до яких належать злам, спайність, і твердість мінералу. За цими властивостями проводиться макроскопічне визначення мінералів і найбільш об’єктивною діагностика є коли вона проводиться шляхом визначення всіх властивостей.

Колір мінералів залежить від їх хімічного складу, як основного, так і домішок, структури, механічних домішок, а також внутрішньої неоднорідності. В зв’язку з цим один і той же мінерал може мати різне забарвлення, а різні мінерали – однаковий колір. Колір мінералу також може змінюватись завдяки інтерференції світла на поверхні кристалів. Таке явище називається іризацією і проявляється у вигляді різнокольорових плям на гранях мінералу. Для непрозорих і густозабарвлених напівпрозорих мінералів важливою діагностичною ознакою є колір порошку мінералу. Він може бути таким самим як і колір мінералу, а може і відрізнятися. Для визначення кольору порошку застосовують фарфорову пластинку, яка називається бісквіт. При проведенні такою пластинкою по шорсткуватій поверхні мінералу на ній залишається риска, колір якої відповідає кольору порошку.

Прозорість, яка характеризується властивістю мінералу пропускати промені світла, залежить від будови та однорідності мінеральних скупчень. За цією ознакою мінерали поділяються на прозорі, що пропускають світло як звичайне скло; непрозорі, які не пропускають світла; напівпрозорі або такі що просвічують подібно до матового скла; такі, що просвічують лише в тонкій пластинці.

Полиск залежить від показника заломлення променів світла в мінералі та від здатності їх відбивати. Розрізняють мінерали з металевим полиском, до яких відносяться здебільшого непрозорі мінерали з темнозабарвленою рискою; полиск металоїдний або напівметалевий, який площинами спайності, які відповідають напрямкам найменшого зчеплення часток у кристалічній структурі мінералу. В залежності від того наскільки легко відбувається розщеплення мінералу виділяють такі ступені спайності – дуже досконала, коли мінерал легко розщеплюється на тонкі пластинки; досконала, якщо розщеплення мінералу на тонкі пластинки відбувається під дією певної сили, наприклад удару; середня, коли при ударі мінерал розколюється як по площинах так і нерівному зламу; недосконала, якщо на фоні нерівного зламу рідко спостерігаються сколи по площинах; дуже недосконала, коли завжди утворюється нерівний або раковистий злам. Спайністьможе бути вираженою в одному, двох, трьох і, рідко, чотирьох напрямках.

Твердість – це властивість мінералу протистояти зовнішній механічній дії. Здебільшого при діагностиці мінералів визначається відносна твердість мінералу шляхом застосування еталонної шкали твердості, яка одержала назву шкали Мооса. Така “шкала твердості” включає десять мінералів, розташованих в порядку збільшення їх твердості.

33.Механічні властивості. До механічних властивостей мінералів належать: твердість, спайність, характер зламу, окремість, крихкість, ковкість, гнучкість, пружність.

Твердість - це здатність мінералів чинити опір зовнішнім механічним діям (стиранню, різанню, дряпанню тощо). Це одна з основних діагностичних ознак мінералів.

Твердість мінералів пов'язана з їхнім хімічним складом та особливостями кристалічної будови і відноситься до анізотроп­них властивостей. Розрізняють абсолютну та відносну твердість. Абсолютна твердість мінералів визначається за допомогою склерометру, або твердометру. Для цього, у досліджуваний зразок, під певними навантаженнями втискають гострий кінець алмазної пірамідки, і за розміром отриманого відбитку, судять про твердість мінералу. Відносна твердість визначається шляхом порівняння з твердіс­тю мінералів-еталонів стандартної шкали Мооса (мінералогічної шкали твердості). У 1822 році німецький мінералог Фрідріх Моос запропонував десятибальну шкалу, в якій мінерали розмі­щені в послідовності зростання їхньої твердості: 1 - тальк, 2 - гіпс, 3 - кальцит, 4 — флюорит, 5 - апатит, 6 - ортоклаз, 7 - кварц, 8 - топаз, 9 - корунд, 10 – алмаз.

Крім цього, слід пам'ятати, що є мінерали пасивно тверді. ко­ли індивіди одного і того ж мінералу не дряпають один одного(тальк, апатит, топаз, корунд), і активно тверді, коли гострі улам­ки мінеральних індивідів дряпають грані або площини спайності і зламу своїх же мінералів (кварц, гіпс, флюорит, ортоклаз).

За відсутності шкали Мооса, в польових умовах, відносну твердість мінералів можна визначити, скориставшись підручни­ми засобами: простим олівцем (відносна твердість - 1), нігтем (2...2,5), залізним цвяхом (4), склом (5...5,5), сталевим ножем (5...6), сталевою голкою (6). Встановлено, що більшість мінера­лів має відносну твердість від 2 до 6.

Спайність - це здатність мінералів розколюватися у певних кристалографічних напрямках при дії механічного впливу, утво­рюючи при цьому рівні, гладкі поверхні. Ці поверхні називаються площинами спайності..

За досконалістю розрізняють такі види спайності:

цілком досконала - мінерал легко розщеплюється на тонкі гладенькі пластини або листочки з рівною поверхнею (харак­терна для мусковіту, біотиту та ін.);

досконала - мінерал розколюється в одному чи кількох напрямках із утворенням фрагментів площин з рівними повер­хнями (характерна для кальциту, галіту, флюориту та ін.);

середня - на уламках мінералу помітні окремі ділянки з рівною поверхнею розколу (характерна для мінералів групи польових шпатів, галеніту);

недосконала - поверхня розколу нерівна. Утворюються ледве помітні, випадкові, одиничні, невеликі фрагменти більш-менш рівної поверхні (характерна для кварцу, олівіну, апатиту та ін.).

Спайність мінералів - це анізотропна властивість. Вона може виявлятися за одним або декількома кристалографічними на­прямками з різним ступенем досконалості.

Злам - це вигляд поверхні мінералів не по площинах спайнос­ті. Розрізняють такі види зламу:

черепашковий — представлений гладкою опуклою поверх­нею з концентричною ребристістю, що нагадує черепашки деяких молюсків (кварц, обсидіан);

східчастий - виражається уступами, що нагадують схо­динки. Характерний для мінералів із середньою спайністю у декількох напрямках (польові шпати, галеніт)

скабчастий - нагадує скабчасту поверхню дерева. Влас­тивий голчастим і волокнистим агрегатам на поперечному сколі (актиноліт, азбест, рогова обманка, антимоніт);

нерівний - характерний для мінералів з недосконалою спайністю (олівін, кварц).

Окремість - це здат­ність мінералів розколю­ватися по площинах їх фізичної неоднорідності. Площинами окремості можуть бути площини зростання двійників, по­верхні зон і секторів росту кристалів, площини дріб­них включень інших міне­ралів, тріщини. На відміну від спайності, окремість проявляється по всьому кристалу, розколи, у випадку окремості, більш грубі та чіткі.

Крихкість - здатність мінералу кришитися від дряпання його поверхні вістрям ножа, при ударі по ньому молотком чи при навантаженні. Необхідно чітко відрізняти твердість від крихкос­ті. Більшість твердих мінералів мають високу крихкість. Наприк­лад, такі тверді мінерали як топаз, алмаз, є дуже крихкими.

Зворотною величиною до крихкості є в'язкість.

Ковкість - це здатність мінералів розплющуватись на тонкі пластинки. При дряпанні ножем на поверхні ковких мінералів залишаються подряпини з гладкою поверхнею і без порошку. До найбільш ковких відносяться мінерали з класу самородних ме­талів - мідь, срібло та золото.

Гнучкість - це здатність мінералів згинатися при наван­таженні без крихкої деформації. Гнучкість властива самород­ним металам, тальку тощо.

Пружність - це здатність мінералів змінювати свою форму під впливом деформуючих сил і відновлювати її при знятті впливу. Пружними є листочки мінералів групи слюд.