Реферат - Свойства минералов

Подождите немного. Документ загружается.

Хрупкость. Хрупкие минералы от удара молотком рассыпаются на

куски. При царапаньи их получается тонкий порошок.

Отдельность. Кроме спайности, являющейся результатом внутреннего

строения кристаллов, минералы нередко бывают разбиты еще трещинами

отдельности, являющимися результатом действия внешних причин: давления

или изменений температуры. Морфологически трещины отдельности

отличаются от спайности тем, что 1) не всегда, даже редко, являются строго

плоскими, 2) не вполне параллельны друг другу, 3) не всегда параллельны

(даже приблизительно) какой – либо из граней кристалла, 4) не могут быть

воспроизведены искусственно между двумя соседними трещинами, 5)

нередко одна и та же трещина переходит из одного кристалла или зерна в

соседнее. Иногда же отдельность бывает совершенно точно ориентирована,

как например по пинакоиду у корунда (Al

) .

В отдельности иногда можно, кроме ее направления в кристалле,

различать также и степень ее совершенства. Под последней можно понимать

степень приближения трещин отдельности к плоскости, а также степень их

развития в кристаллах: густоту и протяженность. В этом отношении

отдельности корунда и диаллага могут быть отнесены к самой высшей

категории. Трещины отдельности у них совершенно плоски, взаимно-

параллельны, настолько густы и выдержаны, это при первом знакомстве с

минералами всегда признаются спайнностью, а для диаллага это смешение

понятий и иногда даже встречается в литературе.

Менее совершенны отдельности например у апатита и

актинолита. Трещины обычно довольно густо расположены, ориентированы

в одном направлении, главным образом поперек удлинения кристаллов, но

имеют более или менее извилистый характер. Однако минералы так сильно

разбиты ими, что от удара молотком или даже под пальцами крошатся в

мелкие обломки, что нередко затрудняет испытание твердости,

Руководствуясь этими свойствами отдельности, можно отличать некоторые

минералы, например актинолит от игольчатых разностей эпидота.

Штриховатость также относится к числу морфологических свойств

кристаллов и представляет следующее. Иногда грани кристаллов бывают

неровными, покрытыми мелкими прямолинейными бороздками, как бы

штрихами. Это происходит от трех причин.

Штриховатость комбинационная происходит вследствие того, что на

большой грани кристалла нарастают другие весьма узкие граньки. Например

у эпидота, турмалина; треугольная штриховатость на базопинакоиде корунда.

В других случаях штриховатость является результатом тонкого

полисинтетического двойникового сложения минерала. Это штриховатость

двойниковая, нередко отчетливо наблюдаемая на зернах плагиоклазов.

Иногда штриховатость возникает от пересечения плоскостей спайности

с гранью. Например ромбоэдрическая штриховка на гранях скаленоэдра у

кальцита, октаэдрическая штриховка на гранях куба у флюорита.

У разных минералов штриховатость располагается различно: штрихи

соседних граней или служат продолжением друг друга, как на гранях призмы

кварца или взаимно – перпендикулярны, как на соседних гранях куба пирита

или повторяют очертания грани, на которой наблюдаются, как на квадратном

пинакоиде везувиана, или присутствуют, например на кубах перосквита, в

виде системы пересекающихся штрихов, параллельных ребрам куба.

Свойство это столь постоянно, что служит нередко хорошим признаком для

определения минерала.

Ковкость. Ковкие минералы от удара молотком закругляются в краях и

сплющиваются. При царапаньи их порошка не получается, но остается

блестящий след.

Гибкие минералы способны изгибаться без излома, К числу таких

принадлежат некоторые чешуйчатые, листоватые и волокнистые минералы:

слюды, хлориты, тальк, некоторые разновидности гипса, амфиболовый и

хризотиловый асбесты.

Твердость – сопротивление, которое минерал оказывает при

царапании. Твердость зависит от кристаллической структуры: чем прочнее

связаны между собой атомы в структуре минерала, тем труднее его

поцарапать. Тальк и графит – мягкие пластинчатые минералы, построенные

из слоев атомов, связанных между собой очень слабыми силами. Они

жирные на ощупь: при трении о кожу руки происходит соскальзывание

отдельных тончайших слоев. Самый твердый минерал – алмаз, в котором

атомы углерода так прочно связаны, что его можно поцарапать только

другим алмазом. В начале 19 в. австрийский минералог Ф.Моос расположил

10 минералов в порядке возрастания их твердости. С тех пор они

используются как эталоны относительной твердости минералов, т.н. шкала

Мооса (табл. 1).

Таблица 1. ШКАЛА ТВЕРДОСТИ МООСА

Минерал Относительная

твердость

Тальк

Гипс

Кальцит

Флюорит

Апатит

Ортоклаз

Кварц

Топаз

Корунд

Алмаз

Чтобы определить твердость минерала, необходимо выявить самый

твердый минерал, который он может поцарапать. Твердость исследуемого

минерала будет больше твердости поцарапанного им минерала, но меньше

твердости следующего по шкале Мооса минерала. Силы связи могут

меняться в зависимости от кристаллографического направления, а поскольку

твердость является грубой оценкой этих сил, она может различаться в разных

направлениях. Эта разница обычно невелика, исключение составляет кианит,

у которого твердость 5 в направлении, параллельном длине кристалла, и 7 – в

поперечном направлении. В минералогической практике используется также

измерение абсолютных значений твердости (т.н. микротвердости) при

помощи прибора склерометра, которая выражается в кг/мм

Побежалость - пёстрая или радужная окраска приповерхностного слоя.

Она объясняется появлением тонких поверхностных плёнок за счёт

изменения, например окисления, минералов.

Цвет черты. Минералы, твёрдость которых невелика, оставляют черту

на неглазурованной фарфоровой пластинке. Цвет черты, или цвет минерала в

порошке может отличаться от цвета самого минерала.

Упругостью обладают в той или иной степени все минералы. Нас

интересует грубое проявление этого свойства, когда минерал, будучи изогнут

на значительный угол и будучи после этого предоставлен сам себе,

принимает прежнюю форму. Этим свойством обладают лишенные кальция

слюды, что позволяет отличить их, с одной стороны, от хрупких слюд,

ломающихя, но не гнущихся, существенным компонентом которых является

кальций, а с другой стороны – от хлоритов, таких же чешуйчатых, гибких, но

не упругих.

Из волокнистых некоторые амфиболы и хризотил обладают

способностью «трепаться». При растрепывании они дают тончайшее

эластичное волокно, поддающееся текстильной обработке. Это свойство

вместе с кислотно- и огнеупорностью делает их ценнейшим техническим

продуктом. Эти минералы носят технологическое название асбестов.

Удельный вес минералов в учебниках и справочниках дается в

обычном виде – цифрой; при определении же минералов оценивается

приблизительно взвешиванием в руке. Одно это испытание определяет

принадлежность минерала к определенной группе: легких, средних, тяжелых.

Эти условные понятия следует различать для минералов с

металлическим блеском – рудных и минералов с неметаллическим блеском –

нерудных (чаще). При общем сравнении последние всегда окажутся легкими

и в редких случаях попадут в средние.

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/см

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.

Легкие минералы.

название формула плотность г/см

лед H

O 0.9

кертисит C

O 1.2

мелилит Al

*18H

O 1.6

улексит NaCa(B

(OH)

)*5H

1.9

сера S 2.0

опал Si

O *nH

O 2.1

Тяжелые минералы.

название формула плотность

алмаз С 3,5

флюорит СaF

3,1

барит BaSO

4,5

пирит FeS

5,0

Очень тяжелые минералы.

название формула плотность

галенит PbS 7,4-7,6

медь Сu 8,9

золото Au 15,0-19,3

платина Pt 14-19

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

Хотя химический состав служил основой классификации минералов с

середины 19 в., минералоги не всегда придерживались единого мнения о том,

каким должен быть порядок расположения в ней минералов. Согласно

одному из методов построения классификации, минералы группировали по

одинаковому главному металлу или катиону. При этом минералы железа

попадали в одну группу, минералы свинца – в другую, минералы цинка – в

третью и т.д. Однако по мере развития науки выяснилось, что минералы,

содержащие один и тот же неметалл (анион или анионную группу), имеют

сходные свойства и похожи между собой гораздо больше, чем минералы с

общим металлом. К тому же минералы с общим анионом встречаются в

одинаковой геологической обстановке и имеют близкое происхождение. В

результате в современной систематике (см. табл. 2) минералы объединяются в

классы по признаку общего аниона или анионной группы. Единственное исключение

составляют самородные элементы, которые встречаются в природе сами по себе, не

образуя соединений с другими элементами.

Таблица 2. КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

Класс Минерал

(пример)

Химическая

формула

Самородные

элементы

Золото Au

Карбиды

Муассанит SiC

Сульфиды

и Киноварь HgS

сульфосоли Энаргит Cu

AsS

Оксиды Гематит Fe

Гидроксиды Брусит Mg(OH)

Галогениды Флюорит CaF

Карбонаты Кальцит CaCO

Нитраты Калиевая

селитра

KNO

Бораты Бура Na

(OH)48H

Фосфаты

Апатит Ca

(PO

)

Сульфаты Гипс CaSO



Хроматы Крокоит PbCrO

Вольфраматы

Шеелит CaWO

Силикаты Альбит NaAlSi

Включая нитриды и фосфиды

Включая арсениды, селениды и теллуриды.

Включая арсенаты и ванадаты.

Включая молибдаты.

Химические классы подразделяются на подклассы (по химизму и

структурному мотиву), которые, в свою очередь, разбиваются на семейства и

группы (по структурному типу). Отдельные минеральные виды, входящие в

состав группы, могут образовывать ряды, а один минеральный вид может

иметь несколько разновидностей.

К настоящему времени ок. 4000 минералов признаны

самостоятельными минеральными видами. К этому списку по мере открытия

добавляются новые минералы и исключаются давно известные, но

дискредитированные по мере совершенствования методов минералогических

исследований.

Магнитные свойства.

По магнитным свойствам выделяют магнитные, слабомагнитные и

немагнитные минералы. Первые притягиваются простым (постоянным)

магнитом. Таких минералов лишь несколько – это магнетит, пирротин,

самородное железо, тетраферроплатина, изоферроплатина, железистая

платина, некоторые разновидности ильменита, причем кристаллы и зёрна

магнетита, пирротина, изредка ильменита сами по себе являются

природными постоянными магнитами, имеющими силу и полярность

настоящего магнита. К слабомагнитным относят те минералы, которые не

притягивают простым магнитом, но приобретают магнитное свойство под

действием электрического поля. Таковы, например, разные железистые

силикаты, оксиды и гидроксиды железа, ильменит FeTiO

, железистый

сфалерит. Немагнитно большинство минералов – полевые шпаты, кальцит,

кварц и др. Это разделение минералов на три группы удобно в практической

работе геолога и используется при обогащении и переработке руд, но,

конечно, оно условно, так как определяется уровнем техники изготовления

магнитов и электромагнитов и произвольно принимаемыми граничными

значениями магнитных свойств минералов в этих трёх группах. Степень

магнитности минерала характеризуется удельной магнитной

восприимчивостью אּ (каппа), её размерность см

/г. Значение אּ у

слабомагнитных минералов определяется взвешиванием в магнитном поле

проб известного объёма и массы. Для сильномагнитных минералов

используются другие, более сложные методы. Значения אּ минералов

находятся в пределах приблизительно от +1,0 до – 0,5*10

6

см

/г. За

граничные для группы слабомагнитных минералов приняты значения אּ

около +n*10

4

и n*10

6

см

/г.

Физическая сущность явления намагничивания заключается в том, что

каждый электрон, вращаясь вокруг своей оси, создаёт вокруг себя магнитное

поле силой в один магнетон Бора (0,927*10

23

Дж/Тл). В зависимости от

магнитной структуры (она определяется числом неспаренных электронов, их

взаимной ориентацией в пространстве и общим характером химической

связи) магнитные моменты атомов либо взаимно компенсируются

(полностью или частично), либо этого не происходит. Все вещества, в том

числе и минералы, делят на этой основе на диамагнитные, парамагнитные,

ферромагнитные и антиферромагнитные (скомпенсированные и

некомпенсированные, их ещё называют ферримагнитными). Степень

намагничивания минералов возрастает от начала этого ряда к концу.

Магнетит и пирротин являются некомпенсированными

антиферромагнитными (иначе ферримагнитными) веществами.

Как любое свойство, магнетизм проявляется в пределах одного

кристалла анизотропно. У магнетита, например, наибольшее намагничивание

наблюдается вдоль осей симметрии L

, их называют магнитными осями

кристаллов. В одном кристалле магнетита четыре магнитные оси – по числу

. У пирротина одна магнитная ось, перпендикулярная таблитчатости его

кристаллов.

Кристаллы магнетита и пирротина имеют доменное строение: в

пределах одного кристалла или зерна выделяется множество мельчайших (от

5

до 10

3

см) участков с разными векторами намагниченности. Векторы

соседних доменов обычно компенсируют друг друга, но эта структура может

быть и нескомпенсированной.

Магнитные свойства магнетита, как и других изоморфных смесей,

зависят от химического состава минерала: чем больше в магнетите алюминия

и титана, занимающих структурные позиции Fe

3

, тем слабее его магнитные

свойства.

И, наконец, ещё одна способность магнитных свойств проявляется в

зернистых агрегатах и рудах. Под действием магнитного поля Земли в

течение геологического времени в них иногда происходит параллельная или

близкая к этому ориентация векторов намагниченности отдельных зерен.

Кусок руды превращается в природный магнит, он имеет свои полюса. Если

при определении физических свойств руды, как вы думаете, магнетитовой,

она не притягивает минерал, будьте внимательны: образец магнетитовой