Геометрическая кристаллография

К. П. Казымов

ОПИСАТЕЛЬНАЯ МИНЕРАЛОГИЯ И

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ

 

 

Учебное пособие по курсу «Минералогия с основами кристаллографии»

 

 

Пермь 2008

 

УДК 549:548 (075.8)

ББК 26.31:26.303я73

К14

 

Казымов К.П. Описательная минералогия и геометрическая кристаллография: учеб. пособие по курсу «Минералогия с основами кристаллографии»/К.П.Казымов; Перм. гос. ун-т. – Пермь, 2008. – 82 с.: ил. 15.

ISBN 978-5-7944-2

 

Пособие подготовлено с учётом задач образовательной программы Пермского государственного университета «Формирование информационно-коммуникационной компетентности выпускников классического университета в соответствии с потребностями информационного общества» в рамках приоритетного национального проекта «Образование».

Освещаются основные положения геометрической кристаллографии (симметрия, виды симметрии, сингонии, простые формы). Рассматриваются принципы описания и схема разбора моделей кристаллов по сингониям: триклинной, моноклинной, ромбической, тригональной, тетрагональной, гексагональной, кубической.

Излагаются основы систематики минералов, принципы и методология диагностики минеральных видов, их разностей и разновидностей.

Даётся характеристика главных диагностических свойств минералов с примерами из минерального мира. Приводятся кристаллохимическая классификация минералов, диагностические таблицы отдельных типов и классов минералов. Прилагается краткий словарь основных кристаллографических и минералогических терминов.

Пособие предназначено для студентов – бакалавров направления 51100 «Геология», специальностей 011500 «Геология и геохимия горючих ископаемых», 011400 «Гидрогеология и инженерная геология», 011300 «Геофизика».

 

Библиогр. 9 назв. Табл. 12. Ил. 15.

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Пермского государственного университета.

 

Рецензенты: д-р геол.-мин. наук, проф. Б.М. Осовецкий (Перм. гос. ун-т), д-р геол.-мин. наук И.И. Чайковский (Институт геологии АН РФ).

 

УДК 549:548(075.8)

ББК 26.31:26.303я73

©Казымов К.П.,2008

 

ISBN 978-5-7944-1136-2

 

 

ВЕДЕНИЕ

Минералогия – наука о минералах, их составе, строении, свойствах, условиях образования и изменения.

Минералы составляют основную массу земной коры. На сегодняшний момент известно уже более 4000 минералов и число их неизменно растёт.

Курс «Минералогия с основами кристаллографии» является базовым в цикле геологических дисциплин, так как минералы – один из главных источников полезных ископаемых, широко используемых на современном этапе развития цивилизации во всех сферах её жизнедеятельности, а практические занятия по данному курсу являются необходимой составной частью обучения студентов основам минералогических знаний.

Данный курс направлен на получение студентами знаний по основным теоретическим и прикладным вопросам минералогии как научной базы исследований вещественного состава и условий образования минералов, горных пород, руд и месторождений полезных ископаемых.

Лабораторные занятия по кристаллографии являются составной частью практических занятий данного курса, направлены на изучение кристаллического состояния минерального вещества, его структурных, морфологических особенностей. На занятиях студенты описывают модели кристаллов и исследуют возможности практического применения морфологических особенностей кристаллов для диагностики минералов и минеральных видов.

Лабораторные занятия по курсу «Минералогия с основами кристаллографии» дают практические навыки в определении и диагностике минералов. Студенты обретают познания по современным методам исследования минерального вещества как составной части горных пород, минеральных комплексов, формаций и месторождений полезных ископаемых.

Полученные знания в области кристаллографии и минералогии имеет важное практическое значение при решении задач, связанных с определением генезиса природных минеральных комплексов, прогнозировании, поиске и разведке месторождений твёрдых полезных ископаемых, комплексной оценке месторождений и выявлении новых источников минерального сырья.

Основные задачи практических занятий курса «Минералогия с основами кристаллографии» связаны с процессом формирования у студентов познания о минерале как материальном объекте, находящемся на этапе эволюционного изменения в условиях земной коры, верхней мантии, космоса и используемого человечеством в разнообразных целях.

Таковыми задачами являются следующие:

1) овладение студентами теоретических основ кристаллографии и минералогии;

2) формирование способности использовать полученные знания в практической деятельности;

3) познание возможностей методов минералогических исследований при решении различных геологических задач;

4) умение самостоятельно пользоваться и выбирать необходимый метод исследования минералов;

5) изучение коллекций важнейших минералов, включённых в список программы курса, их диагностика и описание.

Студент, прошедший соответствующую подготовку по курсу «Минералогия с основами кристаллографии», будет иметь твёрдые знания для дальнейшего изучения дисциплин геологического профиля и способен в дальнейшем квалифицированно применять их в своей практической деятельности на производстве.

При подготовке учебного пособия использованы как классические сведения, содержащиеся в основной учебной литературе по минералогии и кристаллографии, так и новые материалы, заимствованные из новейших отечественных источников. В нём обобщён многолетний опыт проведения занятий по данной дисциплине, накопленный на кафедре минералогии и петрографии Пермского госуниверситета.

Учебным пособием могут воспользоваться студенты специальностей

«Геология и геохимия горючих ископаемых», 011400 «Гидрогеология и инженерная геология», 011300 «Геофизика» при подготовке к лабораторным занятиям, связанным с практическим изучением кристаллов и минералов. В пособии изложены основные методические приёмы и методы диагностики и макроскопического описания кристаллов и минералов.

Автор благодарит сотрудников кафедры минералогии и петрографии Пермского государственного университета Ф.А. Курбацкую, Р.Г. Ибламинова, Н.Е. Молоштанову за ценные советы, указания, а С.А. Губина и И.А.Меньшикову за помощь в написании учебного пособия.

 

 

Виды симметрии кристаллов

Видами симметрии называются возможные в кристаллах сочетания элементов симметрии. Каждому виду симметрии соответствует определенная формула симметрии.

Всего для кристаллов теоретически доказано наличие 32 видов симметрии. Таким образом, всего существует 32 формулы симметрии кристаллов.

Все виды симметрии объединяются в 7 ступеней симметрии с учетом наличия характерных элементов симметрии.

1. Примитивная – объединяются виды симметрии, представленные только одиночными осями симметрии разного порядка: L₃, L₄, L₆.

2. Центральная – помимо одиночных осей симметрии присутствует центр симметрии; кроме того, наряду с наличием четных осей симметрии появляется еще плоскость симметрии: L₃С, L₄PC, L₆PC.

3. Планальная (план – плоскость, греч.) – присутствуют одиночная ось и плоскости симметрии: L₂2P, L₄4P.

4. Аксиальная (аксис – ось, греч.) – присутствуют только оси симметрии: 3L₂, L₃3L₂, L₆6L₂.

5. Планаксиальная – присутствуют оси, плоскости и центр симметрии: 3L₂3PC, L₄4L₂5PC.

6. Инверсионно-примитивная – наличие единственной инверсионной оси симметрии: L_i4, L_i6.

7. Инверсионно-планальная – наличие, помимо инверсионной оси, простых осей и плоскостей симметрии: L_i44L₂2P, L_i63L₂3P.

В каждую ступень симметрии объединяется разное количество видов симметрии: от 2 до 7.

Сингонии

Сингонией называется группа видов симметрии, обладающих одноименной главной осью симметрии и одинаковым общим уровнем симметрии (син – сходный, гониа – угол, дословно: сингония – сходноугольность, греч.). Переход от одной сингонии к другой сопровождается повышением степени симметрии кристаллов.

Всего выделяют 7 сингоний. В порядке последовательного повышения степени симметрии кристаллов они располагаются следующим образом.

1. Триклинная сингония (клин – угол, наклон, греч.) получила название с учетом той особенности кристаллов, что между всеми гранями углы всегда косые. Кроме С других элементов симметрии нет.

2. Моноклинная (монос – один, греч.) – в одном направлении между гранями кристаллов угол всегда косой. В кристаллах могут присутствовать L₂, P и С. Ни один из элементов симметрии не повторяется хотя бы дважды.

3. Ромбическая – получила название по характерному поперечному сечению кристаллов (вспомните углы ромбические 1-го рода).

4. Тригональная – названа по характерному поперечному сечению (треугольник) и многогранным углам (тригональный, дитригональный). Обязательно присутствует одна L₃.

5. Тетрагональная – характерны поперечное сечение в форме квадрата и многогранные углы – тетрагональный и дитетрагональный. Обязательно присутствует L₄ или L_i4.

6. Гексагональная – сечение в форме правильного шестиугольника, многогранные углы – гексагональный и дигексагональный. обязательно присутствие одной L₆ или L_i6.

7. Кубическая – типична кубическая форма кристаллов. Характерно сочетание элементов симметрии 4L₃.

Сингонии объединяются в 3 категории: низшую, среднюю и высшую.

В низшую категорию объединяются триклинная, моноклинная и ромбическая сингонии. В кристаллах отсутствует главная ось симметрии.

В среднюю категорию входят тригональная, тетрагональная и гексагональная сингонии. Характерна одна главная ось симметрии.

К высшей категории относится одна кубическая сингония. В отличие от предыдущих категорий для нее характерно несколько главных осей симметрии.

Низшая категория сингоний

А. Триклинная сингония

Формулы и виды симметрии:

1) С – центральный вид симметрии;

2) примитивный вид симметрии.

Простые формы (рис.2.1-2.7):

1) пинакоид (пинакс – доска, греч.) – состоит из 2 равных параллельных граней (рис.2.1);

2) моноэдр (эдра – грань) – состоит из одной грани (это грань, которой нет ни одной равной во всем кристалле (рис.2.2).

Габитусы: пинакоидальный, моноэдрический.

Б. Моноклинная сингония

Формулы и виды симметрии:

1) L₂PC – планаксиальный вид симметрии,

2) L₂ – аксиальный вид симметрии,

3) Р – планальный вид симметрии.

Простые формы (рис. 2.1 – 2.7):

1) моноэдр (рис. 2.1);

2) пинакоид (рис. 2.2);

3) диэдр (рис. 2.3) – две равные, пресекающиеся при взаимном продолжении грани;

4) ромбическая призма – 4 равные грани, параллельные одному направлению, поперечное сечение фигуры – ромб (рис. 2.4).

Габитусы:

моноэдрический, пинакоидальный, диэдрический, ромбо-призматический и смешанный.

В. Ромбическая сингония

Формулы и виды симметрии:

1) 3L₂3PC – планаксиальный вид симметрии;

2) L₂2P – планальный вид симметрии;

3) 3L₂ – аксиальный вид симметрии.

Простые формы (рис. 2.1 – 2.7):

1) моноэдр (рис. 2.1);

2) пинакоид (рис. 2.2);

3) диэдр (рис. 2.3);

4) ромбическая призма (рис. 2.4);

5) ромбическая пирамида – четыре равные грани, пересекающиеся в одной точке (в поперечном сечении – ромб) (рис. 2.6);

6) ромбический тетраэдр – четыре равные грани, из которых каждые три пересекаются в одной точке (поперечное сечение через центр – ромб) (рис. 2.5);

7) ромбическая дипирамида – 8 равных граней, состоит как бы из двух равных пирамид (поперечное сечение – ромб) (рис.2.7).

Габитусы:

моноэдрический, пинакоидальный, диэдрический, ромбо-призматический, ромбо-пирамидальный, ромбо-дипирамидальный, ромбо-тетраэдрический и смешанный.

2.1 2.2 2.3

Моноэдр Пинакоид Диэдр;

2.4 2.5 2.6 2.7

Ромбическая Ромбический Ромбическая Ромбическая

призма тетраэдр пирамида дипирамида

Рис.2. Простые формы низшей категории сингоний

Средняя категория сингоний

А. Тетрагональная сингония

Формулы и виды симметрии:

1) L₄4L₂5PC – планаксиальный вид симметрии;

2) L₄4L₂ – аксиальный;

3) L₄4P – планальный;

4) L₄PC – центральный;

5) L₄ – примитивный;

6) L_i42L₂2P – инверсионно-планальный;

7) L_i4 – инверсионно-примитивный.

При нахождении в кристаллах L_i4 рекомендуется руководствоваться дополнительным признаком: ось L_i4 проявляет себя как обычная ось L₂, но она перпендикулярна квадратному сечению кристалла.

Простые формы (рис. 3.1-3.27):

1) моноэдр (рис.3.1);

2) пинакоид (рис.3.2);

3)тетрагональная призма – 4 грани, параллельные одному направлению (поперечное сечение – квадрат) (рис. 3.3);

4) дитетрагональная призма – 8 граней, параллельных одному направлению (поперечное сечение – дитетрагон) (рис.3.6);

5) тетрагональная пирамида – 4 грани, пересекающиеся в одной точке (поперечное сечение – квадрат) (рис.3.9);

6) дитетрагональная пирамида – 8 граней, пересекающихся в одной точке (поперечное сечение – дитетрагон) (рис.3.12);

7) тетрагональная дипирамида – 8 граней, состоит как бы из двух равных тетрагональных пирамид (поперечное сечение – дитетрагон) (рис.3.15);

8) дитетрагональная дипирамида – 16 граней, состоит как бы из двух равных дитетрагональных пирамид (поперечное сечение – дитетрагон) (рис.3.18);

9) тетрагональный трапецоэдр (трапеца – четырёхугольник с двумя равными соседними сторонами) – имеет 8 граней; напоминает дипирамиду, одна половина которой сдвинута относительно другой на некоторый угол, присутствует только в аксиальном виде симметрии(L₄ 4L₄) (рис.3.21);

10) тетрагональный тетраэдр – отличается от ромбического тем, что имеет поперечное сечение через центр в форме квадрата, перпендикулярно этому сечению проходит ось Li₄ (рис.3.25);

11) тетрагональный скаленоэдр (скаленос – косоугольный треугольник) – имеет 8 граней, представляет собой как бы удвоенный тетраэдр (поперечное сечение – дитетрагон, перпендикулярно ему проходит ось Li₄) (рис.3.26).

Б.Тригональная сингония

Формулы и виды симметрии:

1) L₃ 3L₂ 3PC – планальный вид симметрии;

2) L₃ 3L₂ – аксиальный;

3) L₃ 3P – планальный;

4) L₃C – центральный;

5) L₃ – примитивный.

В.Гексагональная сингония

Формулы и виды симметрии:

1) L₆ 6L₂ 7PC – планальный вид симметрии;

2) L₆ 6L₂ – аксиальный;

3) L₆ 6P – планальный;

4) L ₆PC – центральный;

5) L₆ – примитивный;

6) Li₆ (L₃P) – инверсионно-примитивный;

7) Li₆3L₂3P (L₆3L₂4P) – инверсионно-планальный.

Тригональная и гексагональная сингонии имеют общие простые формы и поэтому рассматриваются далее совместно.

Простые формы (рис.3.1-3.27):

1) моноэдр (рис.3.1);

2) пинакоид (рис.3.2);

3-6) призмы: тригональные, дитригональные, гексагональные, дигексагональные (формы поперечного сечения – тригон, дитригон, гексагон, дигексагон) (рис.3.4, 3.5, 3.7, 3.8);

7-10) пирамиды: тригональные, дитригональные, гексагональные, дигексагональные (формы поперечного сечения – тригон, дитригон, гексагон, дигексагон) (рис.3.10, 3.11, 3.14, 3.15);

11-14) дипирамиды: тригональные, дитригональные, гексагональные, дигексагональные (формы поперечного сечения – тригон, дитригон, гексагон, дигексагон) (рис.3.13, 3.14, 3.19, 3.20);

15) ромбоэдр – имеет 6 граней в форме ромбов, каждая верхняя грань расположена симметрично относительно двух нижних и наоборот (рис.3.24);

16) дитригональный скаленоэдр – имеет 12 граней, представляет собой как бы удвоенный ромбоэдр, пара двух верхних граней располагается симметрично относительно двух пар нижних граней (рис.3.27);

17-18) трапецоэдры: тригональный и гексагональный, имеют соответственно 6 и 12 граней, аналогично тетрагональному трапецоэдру, верхняя грань в трапецоэдре сдвинута относительно нижней на некоторый угол (рис.3.22, 3.23).

3.1 3.2 3.3

Моноэдр Пинакоид Тетрагональная призма

3.4 3.5 3.6

Тригональная призма Гексагональная призма Дитетрагональная призма

3.7 3.8 3.9

Дитригональная Дигексагональная Тетрагональная

призма призма пирамида

 

3.10 3.11 3.12

Тригональная Гексагональная Дитетрагональная

пирамида пирамида пирамида

Рис. 3. Простые формы средней категории сингоний

 

3.13 3.14 3.15

Дитригональная Дигексагональная Тетрагональная

пирамида пирамида дипирамида

 

 

3.16 3.17 3.18

Тригональная Гексагональная Дитетрагональная

дипирамида дипирамида дипирамида

 

 

3.19 3.20 3.21

Дитригональная Дигексагональная Тетрагональный

дипирамида дипирамида трапецоэдр

Рис. 3. Простые формы средней категории сингоний (продолжение)

3.22 3.23 3.24

Тригональный Гексагональный Ромбоэдр

трапецоэдр трапецоэдр

 

 

3.25 3.26 3.27

Тетрагональный Тетрагональный Дитригональный

тетраэдр скаленоэдр скаленоэдр

 

 

Рис. 3. Простые формы средней категории сингоний (окончание)

 

Высшая категория сингоний

Кубическая сингония

Формулы и виды симметрии:

1) 3L₄ 4L₃ 6L₂ 9PC – планальный вид симметрии;

2) 3L₄ 4L₃ 6L₂ – аксиальный;

3) 4L₃ 6L₂ 6P – планальный;

4) 4L₃ 3L₂ 3PC – центральный;

5) 4L₃ 3L₂ – примитивный.

 

Простые формы: в кубической сингонии существует 5 основных простых форм и 10 производных.

Основные простые формы (рис.4.1-4.15):

1) кубический тетраэдр – 4 равные грани в форме правильного треугольника, из которого каждые 3 грани пересекаются в одной точке (рис.4.1);

2) октаэдр – 8 граней в форме правильных треугольников (рис.4.2);

3) гексаэдр (куб) – 6 граней в форме квадратов (рис.4.3);

4) ромбо-додекаэдр – 12 граней в форме ромбов (рис.4.4);

5) пентагон-додекаэдр – 12 граней в форме пятиугольников (рис.4.5).

Производные простые формы:

из кубического тетраэдра образуются следующие производные:

6) тригон-тритетраэдр – состоит из 12 граней в форме равнобедренных треугольников, образуется путём расщепления каждой грани тетраэдра на 3 треугольные грани следующим образом (рис.4.6);

7) тетрагон-тритетраэдр – 12 граней в форме четырёхугольников, образуется посредством утроения каждой грани тетраэдра следующим образом (рис.4.7);

8) пентагон-тритетраэдр – 12 граней в форме пятиугольников (рис. 4.8);

9) гексатетраэдр – 24 грани в форме треугольников, образуется посредством ушестерения каждой грани тетраэдра (рис.4.9).

Все производные от тетраэдра в первом приближении похожи на тетраэдр.

Из октаэдра аналогичным способом образуются следующие производные:

10) тригон-триоктаэдр – 24 грани в форме равнобедренных треугольников (рис.4.10);

11) тетрагон-триоктаэдр – 24 грани в форме четырёхугольников (рис.4.11);

12) пентагон-триоктаэдр – 24 грани в форме пятиугольников (рис.4.12);

13) гексоктаэдр – 48 граней в форме разносторонних треугольников (самая большая простая форма по количеству граней) (рис.4.13);

Из гексаэдра образуется одна производная форма:

14) тетрагексаэдр – 24 грани в форме равнобедренных треугольников, образуется посредством учетверения каждой грани гексаэдра (рис.4.14).

Из пентагон-додекэдра образуется одна производная:

15) дидодекаэдр – 24 грани в форме четырёхугольников, образуется посредством удвоения каждой грани пентагон-додекаэдра (рис.4.15).

4.1 4.2 4.3

Тетраэдр Октаэдр Гексаэдр (куб)

4.4 4.5 4.6

Ромбо-додекаэдр Пентагон-додекаэдр Тригон-тритетраэдр

 

 

4.7 4.8 4.9

Тетрагон-тритетраэдр Гексатетраэдр Пентагон-тритетраэдр

 

 

Рис. 4. Простые формы кубической сингонии

4.10 4.11 4.12

Тригон-триоктаэдр Тетрагон-триоктаэдр Гексоктаэдр

 

4.13 4.14 4.15

Пентагон-триоктаэдр Тетрагексаэдр Дидодекаэдр

 

Рис. 4. Простые формы высшей категории сингонии (окончание)

 

Принцип наименования простых форм кубической сингонии заключается в следующем. В сложных названиях первое слово означает форму грани (тригон – треугольник, тетрагон – четырёхугольник, пентагон – пятиугольник)\. Второе слово – количество граней в простой форме.

При указании количества граней используют следующие греческие числительные:

ди – 2; три – 3; тетра – 4; гекса – 6; окта – 8; додека – 12,

при этом 12-гранники называются по разному: додекаэдр и тритетраэдр (три – 3, тетра – 4, 3Х4 = 12). Различие в том, что тритетраэдр является производной формой и корень этого слова даёт указание, из какой основной формы она образована (из тетраэдра). Поэтому 24-гранники называются также неодинаково: триоктаэдр, гексатетрадр, дидодекаэдр, тетрагексаэдр.

Все 15 простых форм кубической сингонии являются закрытыми.

 

 

Классификация минералов

Основным объектом изучения минералогии, в широком смысле этого слова, является минерал, минеральное вещество, обладающее рядом особых свойств и признаков. Под минералом понимается продукт природных физико-химических процессов в земной коре, обособленный от окружающей среды и обладающий определённым химическим составом и кристаллической решёткой.

Необходимость систематизации минералов определяется тем, насколько накопленный фактический минерал был освоен с точки зрения теоретических основ, поэтому классификации, а также их принципы изменялись в зависимости от развития минералогии.

В основе современной систематики минералов положены два основных признака, отличающие минеральные образования от других природных объектов Земли и околоземного пространства – химический состав и кристаллическая решётка [1; 4]. Основной классификационной единицей систематики минералов является минеральный вид, под которым понимают совокупность минеральных индивидов, характеризующихся постоянным химическим составом или изменяющимся в определённом интервале (изоморфные ряды) и однотипной кристаллической структурой.

В основу принятой нами классификации положены химический характер соединений, тип химических связей между структурными единицами минералов, их координация, тип упаковки, а также мотив структуры. Следуя вышеизложенному и в зависимости от доминирующего признака, выделяют, согласно закону соподчинённости, следующие таксономические единицы: 1) тип, 2) класс, 3) подкласс, 4) отдел, 5) группа, 6) минеральный вид, 7) разности, 8) разновидности.

Тип минералов выделяется по преобладающему типу химических связей, например: самородные элементы – преобладает металлический тип химической связи, сульфиды – ковалентный и донорно-акцепторный, кислородные соединения – ионный тип связи и смешанный, галоиды – ионный тип связи, а органические соединения – молекулярный тип химической связи.

В пределах типов минералы группируются в классы – по характеру анионов (по силе соответствующей кислоты), например: карбонаты, сульфаты, нитраты и т.д. среди кислородных соединений.

Подклассы устанавливаются в зависимости от характера сцепления катионов и основных радикалов: координационный, каркасный, цепочечный, островной, кольцевой, слоистый.

В ряде случаев в подклассах на основании кристаллохимических и дополнительных структурных признаков выделяют отделы,например, в п/классе цепочечных силикатов выделяют отдел А – с одинарной цепочкой (пироксены) и отдел В – со сдвоенной цепочкой (амфиболы).

В группы объединены минеральные виды близкого химического состава и однотипной структуры, например: группа гранатов (минеральные виды – пироп, альмандин, спессартин, гроссуляр, андрадит, уваровит).

Разновидность – совокупность минеральных индивидов, отличающихся от других индивидов рядом дополнительных признаков и особенностей: физических, химических, структурных, например: рубин – хромсодержащая разновидность корунда, фуксит – мелкочешуйчатая и хромсодержащая разновидность мусковита.

Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидоводного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам, например: разности гипса – «марьино стекло» - пластинчатый гипс, селенит – волокнистый гипс.

Таким образом, общая классификация минералов может быть представлена в следующем виде.

Тип 1. Простые вещества

Класс 1. Самородные металлы.

Изоморфный ряд: платина, поликсен, железо. Изоморфный ряд: золото, электрум, серебро.

Класс 2. Самородные металлоиды.

Висмут.

Класс 3. Самородные неметаллы.

Алмаз (разности— карбонадо, баллас, борт). Графит. Сера.

Тип IV. Галоиды

Класс 1. Фториды.

Флюорит.

Класс 2. Хлориды.

Галит. Сильвин. Карналлит.

Удлинённый облик

Формы кристаллов-минералов сильно развитые в одном направлении (а=b<<с) (рис.6).

Удлинённый облик характерен для минералов, кристаллизующихся в средней категории сингоний (тетрагональная, тригональная, гексагональная), реже - в низшей категории сингоний. В зависимости от соотношения параметров а, b, с выделяют следующие разновидности удлинённого облика:

Рис. 6 Удлинённый облик

- призматический (горный хрусталь, берилл);

- столбчатый (турмалин, аквамарин);

- шестоватый (гелиодор);

-игольчатый (антимонит, аквамарин);

-волокнистый (хризотил-асбест, -волосистый (рутил).

Уплощённый облик

Формы кристаллов-минералов, сильно развитые в двух направлениях при сохранении третьего короткого (а=b>>c) (рис.7).

Уплощённый облик встречается у минералов, кристаллизующихся в низшей категории сингоний (триклинная, моноклинная, ромбическая), реже - в средней категории сингоний, в особых условиях минералообразующей среды. В зависимости от соотношения параметров а, b, с выделяют следующие разновидности уплощённого облика:

-таблитчатые (хлорит, сфен); -пластинчатые (гипс), -листоватые (мусковит, биотит); -чешуйчатые (серицит, фуксит).

Широко распространены и переходные между этими основными типами обликов формы. Например, досковидные кристаллы кианита, имеющие промежуточную форму между вторым и третьим типами обликов; бочёнкообразные кристаллы корунда или скаленоэдрические кристаллы кальцита как промежуточные формы между первым и вторым типами обликов, дощатый облик сфена.

Помимо облика кристаллических индивидов выделяют также габитус кристаллов, обусловленный только внутренней структурой минерала и относящийся только к хорошо огранённым кристаллам. Характеристика габитуса, как и в кристаллографии, основывается на преобладании тех или иных кристаллографических форм, Например, кристаллы галенита обычно встречаются в виде гексаэдров в комбинации с октаэдром – в большинстве случаев преобладающей формой является гексаэдр, реже октаэдр.

В природе существуют сложные и искажённые формы кристаллов, которые образуются в особых условиях минералообразующей среды. Например: блочныекристаллы пирита, гематита; расщеплённые кристаллы гипса, кварца, эпидота, галенита, слюд; скрученные кристаллы пирита, сидерита; рёберные скелетные кристаллы галита, нашатыря, меди, галенита, кварца; метакристаллы гипса, гранатов, кианита.

 

Гибкость и упругость

Гибкость – это свойство некоторых минералов изгибаться при механическом воздействии без хрупкой деформации. Гибкость наиболее выражена у минералов листоватого или волокнистого строения, например: биотит, мусковит, группа хлоритов, тальк, хризотил-асбест.

Упругость – это свойство некоторых минералов деформироваться под влиянием определённых усилий и возвращаться в первоначальное, недеформированное состояние после удаления этих усилий. Примером могут послужить минералы группы слюд – флогопит, мусковит, лепидомелан.

В. Плотность минералов

Плотность (ρ) – одна из главнейших констант минералов. Определяется, как отношение массы минерального зерна на единицу его объёма, измеряется в г/см³. Значение плотности минеральных видов колеблется в широких пределах: от значений, меньших единицы (озокерит, лёд), до 23, 0 г/см³ (минералы группы осьмистого ирридия).

При макроскопическом определении минералов их плотность оценивается приблизительным сравнением в руке, на основании чего можно отнести минералы к группе низкой (ρ =1,0 – 3,0 г/см³, например: янтарь, кварц), средней (ρ =3,0 - 7,0 г/см³, например: пирит, барит) или высокой (ρ =7,0 – 10,0 г/см³, например: галенит, миметезит) плотности. Кроме этих групп существуют минералы с очень высокой плотностью (ρ = > 10 г/см³, например: сперрилит, уранинит) и минералы с очень низкой плотностью (ρ = < 1,0 г/см³, например: озокерит, лёд).

Как показывают подсчёты, в минеральном мире преобладают минералы с низкой плотностью.

Плотность зависит от химического состава и структуры минерала, причём особенно важную роль играет атомный вес элементов, входящих в в состав минерала, а также их валентность и размер ионных радиусов.

Полиморфные разности вещества, имеющие различную кристаллическую структуру, имеют различную плотность. Например: гексагональная полиморфная модификация углерода – графит имеет плотность 2,2 г/см³, а кубическая – алмаз имеет плотность 3,5 г/см³.

В соответствии с колебаниями химического состава один и тот же минерал может иметь различную плотность. Например, безжелезистая разновидность сфалерита (клейофан) имеет плотность 3,5 г/см³, а железистая (марматит) – 4,2 г/см³. Однако не всегда эти колебания значения плотности минерала могут быть вызваны изменением химического состава. Следует учитывать проявления неоднородности, пористости и трещиноватости исследуемого материала.

Атомный вес особенно влияет на плотность. Так, минералы бария и свинца (витерит, церуссит) имеют значительную плотность соответствующих минералов кальция (кальцит).

Валентность атомов и ионов, входящих в состав минерала, имеет важное значение для плотности: увеличение валентности аниона и уменьшение валентности катиона приводят к повышению отношения числа катионов к числу анионов в минерале и, следовательно, к повышению процента заполнения катионами пустот. Это приводит к увеличению значение плотности минерала.

Для определения плотности минералов существуют многочисленные методы и приспособления. Наибольшим распространением пользуются пикнометрический метод и метод тяжёлых жидкостей.

При пикнометрическом методе минерал в виде мелких зёрен взвешивается в воздухе, затем взвешивается сам пикнометр и минерал в пикнометре с водой. Плотность минерала высчитывается по формуле:

ρ=М/Р+М+Р_1,

где М - вес минерала,

Р - вес пикнометра с водой,

Р₁- вес пикнометра с водой и минералом.

Определение плотности минерала с помощью тяжёлых жидкостей имеет большое значение в минералогической практике. Наиболее часто употребляются следующие тяжёлые жидкости: бромоформ (CHBr₃)–2,89 г/см³, жидкость Туле (KJ+HgJ₂) – 3,2 г/см³, жидкость Клеричи (CH₂(COO)₂Tl+HCOOTl) – 4,27 г/см³.

Д. Радиоактивность

Некоторые минералы содержат в своём составе радиоактивные элементы, обладающие самопроизвольным атомным излучением. Этот процесс носит название радиоактивного распада.

Как известно, все химические превращения в минералах связаны со строением наружных электронных оболочек атомов и ионов, входящих в состав минерала. Явления же радиоактивных превращений обусловлены процессами, происходящими в ядрах атомов. Эти явления характерны для элементов окончания периодической таблицы Менделеева (уран, торий, радий и др.). Они обладают не вполне устойчивыми ядрами атомов. Для них характерен процесс радиоактивного распада, проявляющийся в непрерывном испускании элементарных частиц: