Физические свойства

У минералов форма кристаллов в большинстве случаев развита не столь идеально, чтобы по ней можно было безошибочно отличить один минерал от другого, поэтому здесь нам помогают такие физические свойства минералов, как цвет, блеск, спай­ность, излом, твердость и плотность.

Однако любителю следует помнить, что не все встреченные им минералы удается диагностировать, не прибегнув к специальным химическим и физическим исследова­ниям.

Цвет и черта

Цвет минерала лишь в редких случаях может служить характерным диагностичес­ким признаком, как, например, у синего азурита, зеленого малахита, желтой серы или красной киновари. Большинство же минеральных жидов может иметь различнуюокраску. Например, флюорит бывает бесцветным, желтым, коричневым, розовым, зеленым, синим, фиолетовым и даже почти черным. Химические и механические примеси способны изменить собственную окраску минерала и позволяют выделять его разновидности.

Кроме того, цветовые оттенки минералов могут меняться под воздействием высо­ких температур, ультрафиолетового и радиоактивного облучения, а также просто выцветать на солнечном свету. В ювелирном деле заметную роль играет искусствен­ное окрашивание драгоценных и поделочных камней.

Более надежным диагностическим признаком минералов, чем цвет, является так называемый цвет черты (или, как часто говорят, просто черта). Цвет черты выявля­ется, если уголком испытуемого образца потереть пластинку неглазурованного фар­фора — бисквита. Если минерал окажется твердым, рекомендуется прежде соскрести напильником немного порошка, а потом уже растереть его на пластинке.

Черта отражает собственный цвет минерала, ее окраска более постоянна и в мень­шей мере зависит от цветовых разновидностей минерала. Так, цвет черты черного железного блеска (разновидности гематита) — вишнево-красный, золотисто-желтого пирита — черный с зеленоватым оттенком, а флюорита — независимо от его желтой, зеленой или фиолетовой окраски — всегда белый.

Блеск, прозрачность

Блеск минерала обусловлен тем, как свет отражается от его поверхности. В мине­ралогии различают стеклянный, шелковистый, перламутровый, алмазный, жир­ный, смоляной, восковой, металлический и полуметаллический блеск. Многие мине­ралы вообще лишены блеска, на вид они тусклые, матовые. Металлический блеск бывает не только у самородных металлов, но и сульфидов, а также у некоторых окси­дов. Многие минералы с металлическим блеском обнаруживают цвета побежалости, и в таких случаях у них часто наблюдаются великолепные радужные переливы.

Налеты и поверхностные явления выветривания могут изменять блеск минерала или значительно уменьшать его. Поэтому определение блеска тоже не всегда оказы­вается однозначным.

Минералы бывают прозрачными, просвечивающими, то есть слабо пропуска­ющими свет, или непрозрачными. К числу последних относятся минералы с металли­ческим блеском. Однако почти все минералы, за исключением самородных металлов (кроме золота), прозрачны или просвечивают в очень тонких срезах, называемых шлифами.

Все пропускающие свет минералы, не принадлежащие к кубической сингонии, обнаруживают более или менее сильное двупреломление. Если, к примеру, положить ромбоэдрический кристалл кальцита на страницу с каким-нибудь текстом, то все буквы будут видны сквозь кристалл раздвоенными. Исландский шпат (прозрачная разновидность кальцита) демонстрирует явление двойного лучепреломления осо­бенно отчетливо, и потому этот минерал называют также двупреломляющим шпа­том. Однако у большинства минералов двупреломление света так невелико, что нево­оруженным глазом его не распознать. Причина двойного лучепреломления заклю­чается в том, что световой луч, проходя сквозь кристалл, разлагается на два луча, каждый из которых преломляется по-разному.

У некоторых минералов (преимущественно у драгоценных камней) можно видеть переливы, мерцание и другие световые эффекты (иризацию, опалесценцию). Эти оптические явления возникают вследствие отражения света от тонких пластинок, представляющих собой включения в минерале или непосредственно участвующих в его строении. (Опалесценцию вызывает рассеяние света на слоях из крошечных шариков кремнезема. — Пер.)

Спайность и излом

Многие минералы раскалываются по плоским поверхностям. В таких случаях говорят, что минерал имеет спайность. Спайность зависит от строения кристалличес­кой решетки. В зависимости от легкости, с какой раскалывается минерал, различают весьма совершенную (у слюды), совершенную (у кальцита) и несовершенную (у грана­та) спайность. Все шпаты (полевой шпат, плавиковый, шпат — флюорит, известко­вый шпат — кальцит) отличает хорошая спайность. Но встречаются и такие минера­лы, которые вообще лишены спайности (кварц). В таких случаях отделение друг от друга соприкасающихся индивидов в двойниках срастания называют не спайностью, а отдельностью.

Для минералов, обладающих плохой спайностью или вовсе лишенных ее, важным диагностическим признаком может служить излом — характер поверхности непра­вильных обломков, на-которые кристалл раскалывается при ударе. Различают рако­вистый, занозистый, волокнистый, ровный, неровный, ступенчатый и землистый изломы. Раковистый излом типичен для всех разновидностей кварца и для любых сте­кловатых горных пород.

Твердость

Под твердостью минерала обычно понимают сопротивление, которое оказывает его поверхность при попытке поцарапать ее другим камнем или иным предметом.

Немецкий минералог Фридрих Моос (1773—1839) предложил шкалу, согласно которой минералы группируются в соответствии с их относительной твердостью по десятибалльной шкале, которая называется минералогической шкалой твердости, или шкалой Мооса. Каждый минерал, занимающий определенное место в этой шка­ле, царапает все минералы с меньшим значением твердости, но в то же время сам царапается стоящими выше него более твердыми минералами. Минералы с равными значениями твердости не царапают друг друга.

Путем сравнения с этой шкалой может быть установлена твердость любого мине­рала — твердость по Моосу. -Минералы с твердостью 1 и 2 считаются мягкими, от 3 до 6 — средней твердости, а выше 6 — твердыми. О минералах с твердостью 8—10 говорят, что они обладают твердостью драгоценных камней.

Шкала Мооса — относительная шкала. С ее помощью может быть установлено лишь, какой минерал тверже. О том, насколько увеличивается в количественном выражении твердость от ступени к ступени по шкале Мооса, сказать нельзя. В пред­ставленной здесь таблице эта шкала сопоставлена с абсолютными значениями твер­дости — это твердость шлифования в воде по Розивалю. Сопоставление показы­вает, как скачкообразно возрастает абсолютная твердость. Для неспециалиста опре­деление абсолютной твердости, требующее сложной аппаратуры, практически невоз­можно и царапать на ровных свежих (не затронутых выветриванием) поверхностях. У ребристых образований, листоватых кристаллов, выветрелых с поверхности мине­ралов значения твердости царапанья получаются заниженными. Применение шкалы Мооса к горным породам в общем случае невозможно вследствие их гетерогенности — присутствия разнородных составных частей.

Главное достоинство шкалы Мооса заключается в простоте ее использования. С помощью эталонных образцов и наборов принадлежностей для царапанья твер­дость минералов можно легко определять в поле, во время прогулок и экскурсий. Если даже у вас под рукой нет контрольных образцов, то можно воспользоваться дру­гими простыми вспомогательными средствами. Так, наш ноготь царапает минералы с твердостью до 2, перочинный нож — с твердостью до 5—6, стекло без труда цара­пается кварцем (его твердость по Моосу 7). Конечно, для профессиональной диагно­стики минерала или драгоценного камня определение твердости по Моосу слишком неточно. Кроме того, драгоценные камни при царапанье можно повредить. Поэтому в подобных случаях прибегают к определению так называемой твердости шлифова­ния, которая измеряется количеством минерала, сошлифовываемого с поверхности образца при определенных условиях.

Плотность

Под плотностью понимается масса вещества, отнесенная к массе равного объема воды. Следовательно, минерал с плотностью 2,6 в 2,6 раза тяжелее такого же объема воды. Плотность минералов, горных пород и руд колеблется от 1 до 20. Минералы с плотностью ниже 2 воспринимаются как легкие (янтарь — 1,0), от 2 до 4 — как нор­мальные (кварц — 2,6), выше 4 — как тяжелые (галенит, или свинцовый блеск, — 7,5).

Самые дорогие драгоценные камни, так же как и благородные металлы, имеют более высокую плотность, чем такие породообразующие минералы, как кварц и полевой шпат. По этой причине в текучих водах сначала происходит отложение и накопление тяжелых минералов, а потом уже — кварцевых песков, которые их пере­крывают. Такого рода месторождения полезных минералов называются россыпями.

Прочие свойства

Существуют еще и другие свойства и способы, которые могут помочь при опреде­лении минералов, это поведение их перед паяльной трубкой и в прозрачных шлифах, магнитность, запах, вкус, ощущение на ощупь.

Испытания на плавкость и реакции окрашивания пламени проводятся с помощью паяльной трубки. Это латунная трубка, на одном конце которой имеется деревянный мундштук, а на другом — волосное отверстие. Вдувая воздух через паяльную трубку в пламя (например, горелки Бунзена или даже обыкновенной свечи), можно очень сильно накалить его и лучеобразно направить в нужную точку. Чтобы эффективно пользоваться паяльной трубкой, требуются вспомогательные лабораторные материа­лы, а также определенные химические знания и навыки. Поэтому метод паяльной трубки неспециалисты должны использовать лишь в порядке исключения.

Прозрачные шлифы (срезы толщиной 0,02—0,03 мм) позволяют рассмотреть под микроскопом структуру образца. Наряду с полированными шлифами (аншлифами) они применяются при исследовании руд, но первостепенную роль играют в петрогра­фии, при микроскопическом изучении горных пород.