К основным физическим свойствам минералов, позволяющим определять их по внешним признакам, относятся: цвет в образце, цвет черты, блеск, прозрачность, спайность, излом, твердость, плотность, магнитность. Диагностическое значение имеют и такие физические свойства, как хрупкость, ковкость, упругость, радиоактивность и люминесценция (способность светиться при облучении ультрафиолетовыми лучами, нагревании или давлении).
Цвет. Окраска минералов обусловлена особенностями химического состава, структурой минералов, наличием в них механических примесей. Обычно различают идиохроматическую окраску (от греч. "идиос" - свой, собственный, и "хрома" - цвет), свойственную самому веществу минерала, и аллохроматическую окраску (от греч. "аллос" - посторонний), связанную с присутствием в минералах посторонних примесей элемента, называемого хромофором, т. е. носителем окраски. Окраска называется псевдохроматической (от греч. "псевдос" - ложный).
Иногда, кроме основной окраски, минералы имеют дополнительную окраску - побежалость, обусловленную тонкой поверхностной пленкой другого минерала. Побежалость обычно бывает радужной, напоминая окраску тонких пленок нефти на поверхности воды.
Цвет черты - это цвет тонкого слоя порошка минерала, остающегося на поверхности неглазурованной фарфоровой пластинки, если по ней провести минералом. Цвет черты является более надежным признаком по сравнению с окраской минералов. Цвет черты иногда соответствует цвету минерала (черная черта у черного магнетита, красная - у красной киновари). Чаще цвет черты отличается от цвета минерала. Так, у черного гематита черта вишнево-красная, у латунно-желтого пирита - черная и т. д.
Блеск- При отражении световых лучей от поверхности минерала последние приобретают характерный для них блеск, который определяется показателем преломления минерала и коэффициентом поглощения им света. По характеру блеска минералы делятся на две группы.
1. Минералы с металлическим блеском, напоминающим блеск полированной поверхности металла
металловидным или полуметаллическим блеском, напоминающим блеск потускневшего металла
2. Минералы с неметаллическим блеском. Здесь выделяются несколько разновидностей блеска, свойственных тем или иным минералам:
стеклянный - горный хрусталь, кальцит, лед, флюорит;
алмазный - циркон, касситерит, сфалерит, алмаз;
перламутровый - тальк, гипс, мусковит;
жирный - сера, нефелин, каменная соль;
шелковистый - гипс-селенит, хризотил-асбест;
матовый - каолинит, пиролюзит, аморфный магнезит.
Прозрачность. Прозрачностью называется способность минералов пропускать через себя световые лучи. По степени прозрачности минералы делятся на прозрачные - горный хрусталь, топаз, исландский шпат; полупрозрачные - гипс, изумруд, сфалерит и непрозрачные - пирит, магнетит, галенит, графит и др.
Спайность - свойство минералов раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных блестящих плоскостей. По степени совершенства различают следующие виды спайности:
весьма совершенная - минералы легко расщепляются на тонкие листы, чешуйки, пластинки, ограниченные зеркально-гладкими блестящими поверхностями (тальк, мусковит, биотит, гипс);
совершенная - минералы раскалываются на обломки, ограниченные плоскостями спайности, причем отбитые кусочки внешне напоминают кристаллы (галенит, кальцит, галит);
средняя - минералы раскалываются на обломки, ограниченные как плоскостями спайности, так и неровными поверхностями излома по случайным направлениям (полевые шпаты, амфиболы, пироксены);
несовершенная - минералы раскалываются на обломки, ограниченные неровными поверхностями, а спайность обнаруживается с трудом (оливин, сера, халькопирит, гематит, касситерит);
весьма несовершенная - минералы раскалываются по неопределенным направлениям и дают неправильные поверхности излома (магнетит, золото, платина).
Излом. Изломом называются неровные поверхности раскола минералов. Различают несколько видов излома:
раковистый излом - похожий на внутреннюю поверхность раковины
с концентрически расходящимися ребрами {опал, кварц); занозистый излом - характерен для игольчатых или волокнистых
минералов (асбест, селенит);
землистый излом - свойствен землистым агрегатам минералов,
имеющих шероховатую, матовую поверхности скола (каолинит, гетит,
пиролюзит); |
зернистый излом - на поверхности излома отчетливо видны отдельные зерна, слагающие агрегат (хромит, магнетит);
неровный излом - поверхность раскола неровная (апатит). Твердость. Под твердостью минерала подразумевается степень его сопротивляемости внешним механическим воздействиям. Твердость определяется царапанием по свежей, невыветрелой поверхности испытуемого минерала другим минералом или предметом, твердость которого известна. Эталонами твердости приняты десять минералов, входящих в шкалу Мооса *.
Тальк..................... 1 Ортоклаз -……….. 6
Гипс -................... 2 Кварц-……………7
Кальцит -............. 3 Топаз -…………….8
Флюорит -………...4 Корунд-…………..9
Апатит -…………...5 Алмаз -...................10
Твердость минералов в шкале условно обозначена целыми числами, не соответствующими действительной твердости указанных минералов. Так, например, твердость алмаза по шкале Мооса равна 10, кварца - 7, а талька - 1. На самом деле алмаз тверже талька в 3500 раз, а кварца - в 1150 раз.
Для определения твердости какого-либо минерала устанавливают, какой из эталонных минералов он царапает последним по порядку. Например, если исследуемый минерал оставляет царапину на кальците, но сам царапается флюоритом, то его твердость 3,5.
Относительную твердость минералов можно определить, не имея минералов, приведенных в шкале Мооса. Так, минералы с твердостью 3 царапаются медной монетой. Обычное оконное стекло имеет твердость 5, и соответственно минералы с твердостью менее 5 его не царапают, а с твердостью 6 и более легко царапают.
Плотность. По плотности минералы делятся на три группы:
легкие - плотность менее 2,5 (гипс, сера, галит);
средние - плотность от 2,5 до 4,0 (силикаты, карбонаты, кварц);
тяжелые - плотность более 4,0 (барит, гематит, самородные металлы).
Магнитность. Магнитность минерала определяется путем притягивания магнитом или его способностью воздействовать на магнитную стрелку компаса. Магнитностью обладает сравнительно небольшое число минералов, в состав которых входят железо, кобальт, никель, марганец (магнетит, титаномагнетит, пирротин, железистая платина). Для определения в полевых условиях используются и некоторые химические свойства, к которым можно отнести: растворимость в воде (галит, сильвин), вскипание под действием разбавленной соляном кислоты (кальцит, доломит в тонком порошке) и др.