Наиболее крупными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны, характеризующиеся различным её строением. Эти структурные элементы выделяются по геологическим и геофизическим признакам. Не все пространство, занятое водами океана, представляет собой единую структуру океанического типа. Обширные шельфовые области, например, в Северном Ледовитом океане, обладают континентальной корой. Различия между этими двумя крупнейшими структурными элементами не ограничиваются типом земной коры, а прослеживаются и глубже, в верхнюю мантию, которая под континентами построена иначе, чем под океанами. Эти различия охватывают всю литосферу, подверженную тектоносферным процессам, т.е. прослеживаются до глубин примерно в 750 км.
На континентах выделяются два главных типа структур земной коры: спокойные устойчивые – платформы и подвижные - геосинклинали. По площади распространения эти структуры вполне соизмеримы. Отличие наблюдается в скорости накопления и в величине градиента изменения мощностей: платформы характеризуются плавным постепенным изменением мощностей, а геосинклинали - резким и быстрым. На платформах магматические и интрузивные породы встречаются редко, в геосинклиналях они многочисленны. В геосинклиналях подстилающими являются флишевые формации осадков. Это ритмично многослойные глубоководные терригенные отложения, формирующиеся при быстром погружении геосинклинальной структуры. В конце развития геосинклинальные области подвергаются складкообразованию и превращаются в горные сооружения. В дальнейшем эти горные сооружения проходят стадию разрушения и постепенного перехода в платформенные образования с глубоко дислоцированным нижним этажом отложений горных пород и полого залегающими слоями в верхнем этаже.
Таким образом, геосинклинальная стадия развития земной коры – это самая ранняя стадия, далее геосинклинали отмирают и преобразуются в орогенные горные сооружения и в последующем в платформы. Цикл завершается. Всё это стадии единого процесса развития земной коры.
Платформы - основные структуры континентов, изометричной формы, занимающие центральные области, характеризующиеся выровненным рельефом и спокойными тектоническими процессами. Площадь древних платформ на материках приближается к 40% и для них характерны угловатые очертания с протяженными прямолинейными границами — следствием краевых швов (глубинных разломов), горных систем, линейно вытянутых прогибов. Складчатые области и системы либо надвинуты на платформы, либо граничат с ними через передовые прогибы, на которые в свою очередь надвинуты складчатые орогены (горные цепи). Границы древних платформ резко несогласно пересекают их внутренние структуры, что свидетельствует об их вторичном характере в результате раскола суперматерика Пангеи, возникшего в конце раннего протерозоя.
Например, Восточно-Европейская платформа, выделенная в границах от Урала до Ирландии; от Кавказа, Черного моря, Альп до северных пределов Европы.
Различают древние и молодые платформы.
Древние платформы возникли на месте докембрийской геосинклинальной области. Восточно-Европейская, Сибирская, Африканская, Индийская, Австралийская, Бразильская, Северо-Американская и др. платформы образованы в позднем архее — раннем протерозое, представлены докембрийским кристаллическим фундаментом и осадочным чехлом. Их отличительная черта — двухэтажность строения.
Нижний этаж, или фундамент сложен складчатыми, глубоко метаморфизованными толщами пород смятыми в складки, прорванными гранитными интрузивами, с широким развитием гнейсовых и гранито-гнейсовых куполов — специфической формой метаморфогенной складчатости (рис. 7.3). Фундамент платформ формировался в течение длительного времени в архее и раннем протерозое и впоследствии подвергся очень сильному размыву и денудации, в результате которых вскрылись породы, залегавшие раньше на большой глубине.
Верхний этаж платформ представлен чехлом, или покровом, пологозалегающих с резким угловым несогласием на фундаменте неметаморфизованных отложений — морских, континентальных и вулканогенных. Поверхность между чехлом и фундаментом отражает основное структурное несогласие в пределах платформ. Строение платформенного чехла оказывается сложным и на многих платформах на ранних стадиях его образования возникат грабены, грабенообразные прогибы — авлакогены (авлос — борозда, ров; ген — рожденный, т.е. рожденные рвом). Авлакогены чаще всего формировались в позднем протерозое (рифее) и образовывали в теле фундамента протяженные системы. Мощность континентальных и реже морских отложений в авлакогенах достигает 5—7 км, а глубокие разломы, ограничивавшие авлакогены, способствовали проявлению щелочного, основного и ультраосновного магматизма, а также специфического для платформ траппового (пород основного состава) магматизма с континентальными базальтами, силлами и дайками. Очень важное значение имеет щелочно-ультраосновная (кимберлитовая) формация, содержащая алмазы в продуктах трубок взрыва (Сибирская платформа, Южная Африка). Этот нижний структурный ярус платформенного чехла, соответствующий авлакогенному этапу развития, сменяется сплошным чехлом платформенных отложений. На начальном этапе развития платформы имели тенденцию медленного погружения с накоплением карбонатно-терригенных толщ, а в более поздний этап развития отмечается накоплением терригенных угленосных толщ. В позднем этапе развития платформ в них образовывались глубокие впадины заполненные терригенными или карбонатно-терригенными отложениями (Прикаспийская, Вилюйская).
Платформенный чехол в процессе формирования неоднократно претерпевал перестройку структурного плана, приуроченную к рубежам геотектонических циклов: байкальского, каледонского, герцинского, альпийского. Участки платформ, испытывавшие максимальные погружения, как правило, примыкают к той пограничной с платформой подвижной области или системе, которая в это время активно развивалась (перикратонные, т.е. на краю кратона, или платформы).
Среди наиболее крупных структурных элементов платформ выделяются щиты и плиты.
Щит — это выступ поверхности кристаллического фундамента платформы ((нет осадочного чехла)), который на протяжении всего платформенного этапа развития испытывал тенденцию к поднятию. Примерами щитов можно указать: Украинский, Балтийский.
Плиту считают или частью платформы, обладающей тенденцией к прогибанию, или самостоятельной молодой развивающейся платформой (Русская, Скифская, Западно-Сибирская). В пределах плит различаются более мелкие структурные элементы. Это синеклизы (Московская, Балтийская, Прикаспийская) — обширные плоские впадины, под которыми фундамент прогнут, и антеклизы (Белорусская, Воронежская) — пологие своды с поднятым фундаментом и относительно утоненным чехлом.
Молодые платформы сформировались либо на байкальском, каледонском или герцинском фундаменте, отличаются большей дислоцированностью чехла, меньшей степенью метаморфизма пород фундамента и значительной унаследованностью структур чехла от структур фундамента. Эти платформы имеют трехярусное строение: фундамент из метаморфизованных пород геосинклинального комплекса перекрыт толщей из продуктов денудации геосинклинальной области и слабометаморфизованным комплексом осадочных пород.
Факторы формирования рельефа
Теория:
На формирование современного рельефа Беларуси оказали влияние разные процессы.
Рельеф во многом зависит от геологического строения.
К поднятиям кристаллического фундамента обычно приурочены возвышенности. Например, к Белорусской антеклизе — Минская, Ошмянская и др.
Отрицательным и переходным структурам соответствуют низменности и равнины. В пределах Припятского прогиба расположена Полесская низменность, а в пределах Латвийской седловины – Полоцкая.
В отдельных случаях прямой связи рельефа с тектоникой не наблюдается. Так, Витебская и Оршанская возвышенности расположены в пределах Оршанской впадины.
Наибольшее влияние на формирование современного рельефа оказали древние оледенения. Благодаря им образовались почти 80% современного рельефа Беларуси. Аккумуляция ледниковых отложений привела к образованию моренных равнин и конечно-моренных возвышенностей. Отдельные формы рельефа формировались в результате выпахивания во время движения толщ льда. Талые воды ледников перекрывали водными потоками пониженные участки рельефа, а местами образовывались приледниковые озёра. На дне озёр откладывались песчаные и глинистые наносы и образовывались характерные формы рельефа.
Формирование рельефа речных долин и отдельных низменностей Полесья связано с древними и современными водными потоками. Благодаря текучим водам образуются овраги, прирусловые валы и старицы, берега рек.
Деятельность ветра в основном на юге Беларуси привела к появлению песчаных дюн.
Добыча полезных ископаемых приводит к образованию техногенных форм рельефа: карьеров, терриконов.
На месте добычи гранита в Микашевичах образовался карьер глубиной более 120 м.
В окрестностях Солигорска возвышаются терриконы – отвалы отходов калийного производства, достигающие в высоту более 120 м.
Сильно изменяется рельеф при строительстве жилья и промышленных предприятий, прокладке автомобильных и железных дорог, строительстве водохранилищ.
Геоморфологическое районирование
Основными единицами геоморфологического районирования являются: «геоморфологическая область» и «геоморфологический район».
Геоморфологическая область - это крупная территория, основные черты морфологического рельефа которой обусловлены деятельностью того или иного четвертичного ледника (позерского, сожского или днепровского).
На территории Беларуси выделяются следующие 4 геоморфологические области: 1) Белорусское Поозерье; 2) Центральнобелорусские возвышенности и гряды; 3) Равнины и низменности Предполесья; Полесская низменность. В пределах геоморфологических областей выделяются геоморфологические районы.
Геоморфологические районы выделяют по следующим основным критериям: гипсометрический уровень территории (возвышенности, равнины, низменности); преобладающие типы и формы рельефа.
При определении гипсометрических уровней принимается следующая градация: 1) низменности - участки земной поверхности с абсолютной высотой менее 150 м; 2) равнины - от 150 до 200 м; 3) возвышенности - участки с абсолютной высотой более 200 м. На территории Беларуси выделяется 77 геоморфологических районов.
1 Белорусское Поозерье располагается в зоне действия последнего (позерского) ледника, где преобладают абсолютные высоты 120-160 м, а относительные превышения колеблются от 100 м (в пределах речных долин) до 300 м (в зоне конечно-моренных образований). Главная особенность рельефа Белорусского Поозерья заключается в его значительной контрастности, что ярко проявляется в зоне скопления конечных морен. Значительную часть этой области занимают плоские, часто заболоченные озерно-ледниковые равнины и низменности, поверхность которых осложнена эоловыми грядами и дюнами. В зоне скопления конечных морен широко распространены ледниково- седиментативные и ледниково-экзарационные типы рельефа.
Седиментация (от лат. sedimentum - оседание) - оседание мелких частиц какого-либо тела в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил. В геологии термины «седиментация» и «осадконакопление» используются как равнозначные. С точки зрения современной геологии, седиментация (осадконакопление) - это процесс образования всех видов отложений на земной поверхности при переходе осаждаемого вещества из подвижного, взвешенного или растворенного (в воздушной или водной среде) состояния в состояние неподвижное, то есть в осадок. Осадконакопление происходит на дне рек, озер, морей и океанов, а также на поверхности суши. Оно происходит также в водоемах, развивающихся у внутреннего края ледника, что приводит к образованию камовых холмов. Экзарация (от лат. exaratio - выпахивание, ледниковое выпахивание) - разрушение ложа ледника вмерзшими в лед обломками горных пород.
В Белорусском Поозерье присутствуют все основные формы ледникового рельефа: конечные, боковые и донные морены, камовые холмы и гряды, озы, друмлины, долины прорыва и размыва, котловины стока и котловины выпахивания. Рекам этой геоморфологической области свойственны узкие, глубоко врезанные долины, что является свидетельством их молодости. Для наиболее крупных рек (например, Западной Двины) характерно наличие нескольких уровней локальных террас. На некоторых мелких реках встречаются пороги. В этой области насчитывается около 3 тыс. озер, в числе которых самое большое озеро Беларуси - Нарочь (Мядельский район Минской области) и самое глубокое - Долгое (Глубокский район Витебской области). Особенно значительна роль озер в рельефе Полоцкой низменности. Многие озера протоками соединяются между собой, образуя целостные системы (Нарочанская, Ушачская, Браславская группы озер (системы)). Браславская система, например, включает около 30 озер. Большинство озерных котловин образовано в результате деятельности по- озерского ледника и его талых вод.
По преобладанию тех или иных типов и форм рельефа область Белорусского Поозерья подразделяется на 17 геоморфологических районов. Центральнобелорусские возвышенности и гряды занимают центральную часть Беларуси. В этой геоморфологической области, лежащей в зоне действия сожского ледника, находятся самые высокие точки страны (323 м - гора Замковая; 345 м - гора Дзержинская). В пределах области лежит главный водораздел страны - граница между бассейнами Черного и Балтийского морей.
Область характеризуется широким распространением крупных, частично переработанных денудационными процессами возвышенностей, образованных при стационарном положении края сожского ледникового покрова на разных стадиях его деградации. Большинство рек этой области принадлежит бассейнам Немана и Днепра. По особенностям рельефа в составе этой геоморфологической области выделяются 2 подобласти: 1) ЗападноБелорусская подобласть; 2) Восточно-Белорусская подобласть.
Западно-Белорусская подобласть в тектоническом отношении приурочена к Белорусской антеклизе и характеризуется более сложным рельефом и более высокими абсолютными высотами, чем Восточно-Белорусская подобласть. Этой подобласти присущи разнообразные формы ледникового рельефа, многие из которых обусловлены краевыми гляциодислокациями.
Восточно-Белорусская подобласть приурочена к Оршанской тектонической впадине и характеризуется платообразным рельефом, относительно небольшим расчленением и, соответственно, незначительными относительными превышениями.
Область Центральнобелорусских возвышенностей и гряд подразделяется на 19 геоморфологических районов.
3 Равнины и низменности Предполесья представляют собой широкую переходную полосу от области Центральнобелорусских возвышенностей и гряд к области Полесской низменности. Преобладающие абсолютные высоты - 160-190 м; максимальные абсолютные отметки - более 200 м. Современный рельеф этой области сформировался в результате аккумуляционной, экзарационной и дислокационной деятельности сожского и днепровского оледенений. />Аккумуляция (от лат. accumulation - собирание в кучу, накопление) - процесс накопления на земной поверхности рыхлых минеральных и органических осадков. Дислокация (от лат. dislocation - смещение) - нарушение первичного залегания горных пород, вызванное тектоническими, магматическими или экзогенными процессами. Деятельность ледников относится к группе экзогенных процессов.
В области Предполесья распространены флювиогляциальные равнины, которые обрамляют с юга пояс крупнейших в Беларуси возвышенностей и гряд. Особенностью этой области является широкое развитие денудированных (выровненных, разрушенных) краевых ледниковых образований (в западной части области) и лессовидных отложений (в ее восточной части). В связи с широким распространением лессовидных отложений и неглубокого залегания меловых горных пород здесь часто встречаются суффозионные и карстовые формы рельефа. В рельефе хорошо выражены долины крупных рек с широкими поймами и надпойменными террасами. Особенностью области является незначительное количество озер. Область подразделяется на 19 геоморфологических районов.
4 Полесская низменность охватывает южную часть Беларуси, протягиваясь от долины Западного Буга (на западе) до долины Сожа (на востоке) примерно на 500 км. Для области характерны абсолютные высоты 120-160 м. В местах дислокации моренных отложений абсолютные отметки превышают 200 м (Мозырская гряда). Волнистая земная поверхность этой области была сформирована днепровским ледником и существенно переработана в последующие ледниковые эпохи в голоцене. Именно поэтому большие пониженные пространства Полесской низменности заняты озерно-аллювиальными равнинами, возникшими на месте древних озер-разливов, а также аллювиальными равнинами древних надпойменных террас Припяти и ее притоков. В этой области насчитывается около 6 тыс. озер, котловины которых имеют различное происхождение (озера-старицы, озера-разливы, карстовые озера и др.).
По структурно-тектоническим особенностям область Полесской низменности подразделяется на 2 подобласти: 1) Белорусское Полесье; 2) Украинское Полесье.
Белорусское Полесье охватывает Брестскую впадину, Полесскую седловину и Припятский прогиб, то есть обширную территорию, характеризующуюся относительно глубоким залеганием кристаллического фундамента.
Украинское Полесье заходит на территорию Беларуси несколькими небольшими участками, для которых характерно высокое положение кровли кристаллического фундамента.
Геоморфологическая область Полесской низменности подразделяется на 22 района.
Класс
Основные свойства минералов:
Блеск и прозрачность (металлический, полуметаллический и неметаллический - алмазный, стеклянный, жирный, восковой, шелковистый, перламутровый и др.) обусловлен количеством отражаемого от поверхности минерала света и зависит от его показателя преломления. По прозрачности минералы разделяются на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких осколках и непрозрачные. Количественное определение светопреломления и светоотражения возможно только под микроскопом. Некоторые непрозрачные минералы сильно отражают свет и имеют металлический блеск. Это характерно для рудных минералов, например, галенита (минерал свинца), халькопирита и борнита (минералы меди), аргентита и акантита (минералы серебра). Большинство минералов поглощают или пропускают значительную часть падающего на них света и обладают неметаллическим блеском. Некоторые минералы имеют блеск, переходный от металлического к неметаллическому, который называется полуметаллическим. Минералы с неметаллическим блеском обычно светлоокрашенные, некоторые из них прозрачны. Часто бывают прозрачными кварц, гипс и светлая слюда. Другие минералы (например, молочно-белый кварц), пропускающие свет, но сквозь которые нельзя четко различить предметы, называют просвечивающими. Минералы, содержащие металлы, отличаются от прочих по светопропусканию. Если свет проходит сквозь минерал, хотя бы в самых тонких краях зерен, то он, как правило, нерудный; если же свет не проходит, то он - рудный (но не всегда). Бывают, впрочем, и исключения: например, светлоокрашенный сфалерит (минерал цинка) или киноварь (минерал ртути) нередко прозрачны или просвечивают. Минералы различаются по качественным характеристикам неметаллического блеска. Глина имеет тусклый землистый блеск. Кварц на гранях кристаллов или на поверхностях излома - стеклянный, тальк, разделяющийся на тонкие листочки по плоскостям спайности - перламутровый. Яркий, сверкающий, как у алмаза, блеск называется алмазным. Когда свет падает на минерал с неметаллическим блеском, то он частично отражается от поверхности минерала, а частично преломляется на этой границе. Каждое вещество характеризуется определенным показателем преломления. Поскольку этот показатель может быть измерен с высокой точностью, он является весьма полезным диагностическим признаком минералов. Характер блеска зависит от показателя преломления, а оба они - от химического состава и кристаллической структуры минерала. В общем случае прозрачные минералы, содержащие атомы тяжелых металлов, отличаются сильным блеском и высоким показателем преломления. К этой группе относятся такие распространенные минералы, как англезит (сульфат свинца), касситерит (оксид олова) и титанит, или сфен (силикат кальция и титана). Минералы, состоящие из относительно легких элементов, также могут иметь сильный блеск и высокий показатель преломления, если их атомы плотно упакованы и удерживаются сильными химическими связями. Ярким примером является алмаз, состоящий только из одного легкого элемента углерода. В меньшей степени это справедливо и для минерала корунда (Al2O3), прозрачные цветные разновидности которого: рубин и сапфиры, являются драгоценными камнями. Хотя корунд состоит из легких атомов алюминия и кислорода, они так крепко связаны между собой, что минерал имеет довольно сильный блеск и относительно высокий показатель преломления. Некоторые блески (жирный, восковой, матовый, шелковистый и др.) зависят от состояния поверхности минерала или от строения минерального агрегата, смоляной блеск характерен для многих аморфных веществ (в том числе минералов, содержащих радиоактивные элементы уран или торий).
Цвет Окраска минералов, одно из важнейших физических свойств минералов, отражающее характер взаимодействия электромагнитного излучения видимого диапазона с электронами атомов, молекул и ионов, входящих в состав кристаллов, а также с электронной системой кристалла в целом. В минералогии окраска - один из главных диагностических признаков природных соединений, имеющий большое значение в геолого-поисковой практике и для определения минералов. Цвет драгоценных и поделочных камней является одной из основных качественных (ювелирных) их характеристик. Различают цвет минерала в кристаллах и штуфах, в прозрачных шлифах (под микроскопом), в полированных аншлифах (в отражённом свете). Исследование цвета драгоценных камней - один из важнейших аспектов, в частности геммологии, поскольку эффект воздействия света на драгоценный камень определяет его красоту. Из всех оптических свойств цвет, пожалуй, имеет наибольшее значение, особенно для непрозрачных камней, а привлекательность прозрачных камней зависит от их "игры", цвета и блеска. Цвет служит важным диагностическим признаком, позволяющим различать драгоценные камни. Однако иногда два совершенно разных минерала имеют одинаковую окраску. До возникновения научной геммологии драгоценные камни распознавали только по цвету - все красные камни считали карбункулами или рубинами, а зеленые обычно относили к изумрудам, невзирая на их происхождение и состав. Природа окраски минералов окончательно не выяснена. Известно, что в ряде случаев цвет обусловлен химическим составом самоцвета или примесями некоторых химических элементов-хромофоров (Cr, Fe, Mn, V, Ti и др.). В последнем случае механизм появления той или иной окраски не всегда ясен, поскольку один и тот же химический элемент окрашивает разные драгоценные камни в различные цвета. Например, примесь хрома делает рубин красным, а изумруд зеленым. На окраску также влияет нарушение (дефекты) атомной структуры минерала под воздействием радиоактивного облучения. Белый цвет образован смешением всех цветов радуги, составляющих спектр. Когда свет падает на прозрачный драгоценный камень, он частично отражается от поверхности, частично поглощается, а частично проходит насквозь. Цвет, воспринимаемый глазом, зависит от того, в какой степени и какие части электромагнитного оптического спектра поглощаются или пропускаются. Камень будет выглядеть черным, если свет полностью поглощается; бесцветный камень пропускает все части спектра. Окрашенный камень поглощает какую-то часть видимого спектра, приобретая при этом цвет, дополнительный к поглощенному (например, изумруд поглощает красные лучи и сам становится зеленым).
Цвет черты - цвет минерала в порошке на белом фоне. Для определения цвета черты используют неглазурованную поверхность фарфора (бисквит). По сравнению с окраской минералов цвет черты является более постоянным, вследствие чего имеет важное диагностическое значение. Минералы с металлическим блеском, как правило, имеют черную черту с разными оттенками, минералы со стеклянным блеском - белую, реже слабоокрашенную. Цвет минерала часто не совпадает с цветом его черты.
Плотность Масса атомов химических элементов меняется от водорода (самый легкий) до урана (самый тяжелый). При прочих равных условиях масса вещества, состоящего из тяжелых атомов, больше, чем у вещества, состоящего из легких атомов. Например, два карбоната - арагонит и церуссит - имеют сходную внутреннюю структуру, но в состав арагонита входят легкие атомы кальция, а в состав церуссита - тяжелые атомы свинца. В результате масса церуссита превышает массу арагонита того же объема. Масса единицы объема минерала зависит также от плотности упаковки атомов. Кальцит, как и арагонит, представляет собой карбонат кальция, но в кальците атомы упакованы менее плотно, потому он имеет меньшую массу единицы объема, чем арагонит. Относительная масса, или плотность, зависит от химического состава и внутренней структуры. Плотность - это отношение массы вещества к массе того же объема воды при 4° С. Так, если масса минерала составляет 4 г, а масса того же объема воды - 1 г, то плотность минерала равна 4. В минералогии принято выражать плотность в г/см3. Плотность - важный диагностический признак минералов, и ее нетрудно измерить. Сначала образец взвешивается в воздушной среде, а затем - в воде. Поскольку на образец, погруженный в воду, действует выталкивающая сила, направленная вверх, его вес там меньше, чем в воздухе. Потеря веса равна весу вытесненной воды. Таким образом, плотность определяется отношением массы образца на воздухе к потере его веса в воде.
Твердость определяется по сопротивлению минерала царапанию. Чем тверже драгоценный камень, тем выше качество его полировки и тем он красивее и долговечнее. У твердых камней электронные связи между атомами более прочные. Твердость - весьма постоянный и надежный показатель, широко используемый для диагностики минералов (но он не всегда применим к драгоценным камням, так как их грани могут быть повреждены при царапании). Обычно твердость драгоценных камней и прочих минералов оценивают по шкале Мооса. Твердость алмаза, самого твердого из всех веществ, оценивается в 10 баллов. Каждый минерал этой шкалы царапает предыдущий минерал и в свою очередь царапается следующим. Кварц с твердостью 7 по шкале Мооса служит границей между твердыми и мягкими ювелирными камнями.
Прочность В отличие от твердости, вязкость минерала определяется сопротивлением раскалыванию. Сочетание твердости и вязкости обусловливает его прочность, которая зависит от сил сцепления, т.е. взаимного электрического притяжения ионов в кристаллической структуре драгоценного камня. Некоторые относительно твердые камни (например, циркон) царапаются с трудом, но очень хрупки и легко растрескиваются или крошатся. Другие, такие, как жад, который не тверже кварца, весьма прочны, и их очень трудно расколоть или разрезать из-за высокой вязкости. Долговечность камня определяется его прочностью и устойчивостью к химическому воздействию.
Спайность Способность минерала расщепляться или раскалываться вдоль одного или нескольких направлений, соответствующих наиболее слабым межатомным связям в структуре, называется спайностью. Плоскости спайности обычно параллельны возможным граням кристалла и часто распознаются по ступенчатым сколам на поверхности или по параллельным трещинам внутри кристалла. Выявление этого свойства облегчает диагностику, и его необходимо учитывать при огранке драгоценного камня. Существует несколько степеней совершенства спайности соответственно характеру ее проявления в кристалле. Например, алмаз и флюорит имеют совершенную спайность по октаэдру. Это означает, что раскалывание происходит параллельно граням октаэдра с образованием спайных выколков октаэдрической формы, ограниченных гладкими ровными плоскостями. Совершенная спайность облегчает огранку алмазов и некоторых других драгоценных камней, которые легко раскалываются по плоскостям спайности. В других случаях (топаз, кунцит) она сильно затрудняет обработку. Отдельностью (или ложной спайностью) называют способность некоторых кристаллов раскалываться в определенных направлениях, часто совпадающих с плоскостями срастания двойников. Поверхности отдельности в кристалле менее совершенны, и интервалы между ними обычно больше. Поверхность раскола, произошедшего не по спайности или отдельности (т.е. не согласно с кристаллической структурой камня), называется изломом. Этот термин применяется при описании поверхности раскалывания всех аморфных драгоценных камней, хотя кристаллические минералы также могут быть охарактеризованы определенным изломом в дополнение к указанию на наличие спайности. В зависимости от внешнего вида поверхности излома различают несколько его типов: раковистый, ступенчатый, неровный, занозистый, крючковатый и др.
Электризация и полярность Некоторые драгоценные камни проявляют электрическую полярность. Она обнаруживается по их способности притягивать или отталкивать легкие предметы (например, кусочки бумаги) после того, как эти камни нагреваются трением или на солнечном свету. Уже в 600 до н.э. было замечено, что янтарь, если его энергично потереть, начинает притягивать тонкие волокна шерсти. Топаз и некоторые другие драгоценные камни также проявляют это свойство в процессе полировки. Турмалин при сжатии или нагревании приобретает положительный или отрицательный заряды, которые возникают одновременно на противоположных концах его кристаллов. Это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. Обратным пьезоэлектрическим эффектом называют изменение объема кристалла под воздействием электрического поля. Кристаллы некоторых минералов, например турмалина и кварца, настолько чувствительны к изменению электрического напряжения, что в электрическом поле начинают вибрировать с высокой и постоянной частотой. На этом основано их использование в радиоэлектронике и в кварцевых часах.
Радиоактивность Многие минералы, содержащие такие элементы как ниобий, тантал, цирконий, редкие земли, уран, торий часто имеют довольно значительную радиоактивность, легко обнаруживаемую даже бытовыми радиометрами, которая может служить важным диагностическим признаком. Для проверки радиоактивности сначала измеряют и записывают величину фона, затем минерал подносят, возможно, ближе к детектору прибора. Увеличение показаний более чем на 10-15% может служить показателем радиоактивности минерала.
Свечение Многие минералы, не светящиеся сами по себе, начинают светиться при некоторых специальных условиях (при нагревании, действии рентгеновскими, ультрафиолетовыми и катодными лучами, при разламывании, царапании и т. д.).
Различают фосфоресценцию, люминесценцию, термолюминесценцию и триболюминесценцию минералов.
Фосфоресценция -способность минерала светиться после воздействия на него теми или другими лучами (виллемит).
Люминесценция - способность светиться в момент облучения (шеелит при облучении ультрафиолетовыми и катодными луча кальцит и др.).
Термолюминесценция - свечение при нагревании (флюорит, апатит).
Триболюминесценция - свечение в момент царапания иглой или раскалывания (слюды, корунд).
Светопреломление Луч, входящий внутрь прозрачного минерала, преломляется, так как скорость его распространения становится меньше, чем в воздухе, причем она уменьшается тем сильнее, чем больше оптическая плотность камня. Показатель преломления минерала (степень отклонения луча света от перпендикулярного направления) измеряется при помощи рефрактометра и математически выражается отношением скоростей распространения света в минерале и в пустоте. Алмаз имеет весьма высокий показатель преломления. Свет, выходящий из камня, тоже преломляется, ведь он покидает оптически более плотную среду и вновь попадает в воздух. Если камни, имеющие высокий показатель преломления, огранены правильно, световые лучи изгибаются таким образом, что в конечном счете преломляются и снова выходят через их верхнюю часть, а не теряются, уходя через нижнюю. Это усиливает блеск ограненного камня. Величина показателя преломления является специфическим признаком каждого минерала (в том числе и драгоценного камня) и способствует его надежной диагностике. Преломление таких минералов, как алмаз, титанит, циркон, гранаты андрадит и демантоид, нельзя измерить на обычном дифрактометре - их блеск слишком сильный и значение показателей преломления находится за пределами его шкалы. При вхождении белого света в драгоценный камень происходит не только его преломление, но и разложение на различные цвета спектра, так как каждый из цветных лучей, из которых слагается белый свет (красный, оранжевый, голубой, зеленый и др.), преломляется по-разному и на выходе из кристалла луч белого цвета "расщепляется" на все цвета радуги. Это явление называется "игрой" камня, "огнем" или дисперсией. У алмаза величина дисперсии примерно такая же, как у демантоида или титанита, но его "огонь" кажется гораздо ярче, так как у бесцветных камней "игра" заметнее. Один поворот бриллианта вызывает целый сноп радужных искр. Все прозрачные минералы (за исключением минералов кубической сингонии и аморфных) разделяют свет на два по-разному отклоняющихся луча. Такое явление называется двойным лучепреломлением, или двупреломлением. При этом, если смотреть сквозь ограненный камень, видно, что ребра задних фасетов как бы раздваиваются. У титанита двупреломление выражено столь сильно, что его можно наблюдать невооруженным глазом, у оливина - хризолита и циркона - с помощью лупы. Для наблюдения этого эффекта у других драгоценных камней требуется микроскоп. Некоторые химические элементы-примеси, присутствующие в составе ювелирного камня, поглощают часть световых лучей и таким образом затемняют отдельные участки светового спектра. Поглощенная часть света может быть определена посредством спектроскопа, в котором части спектра, соответствующие поглощенным лучам, представлены темными вертикальными полосами или линиями. Каждому химическому элементу соответствует характерное расположение и сочетание полос, представляющее его спектр поглощения.
Дихроизм Эффект двуцветности (дихроизма) наблюдается у ряда ювелирных камней, характеризующихся наличием двойного лучепреломления при изменении их ориентировки относительно луча зрения. Перемена цвета становится заметной, если поворачивать кристалл либо рассматривать его то сквозь верхние, то сквозь боковые грани. Это свойство усиливает очарование камня и его привлекательность, например, у турмалина дихроизм настолько силен, что его можно наблюдать без помощи дихроскопа (прибора, усиливающего эффект дихроизма; оба цвета можно видеть в нем рядом, в пределах единого поля зрения). Для некоторых драгоценных камней испытание на дихроизм - один из наиболее наглядных методов диагностики. Например, рубин сразу выделяется среди других красных камней по наличию двух четко выраженных оттен