Физические свойства минералов

Минералы природные неорганические твердые вещества, имеющие определенный химический состав и кристаллическую структуру. Они обладают различными физическими свойствами, которые можно использовать для их идентификации и классификации. Некоторые из общих физических свойств минералов включают в себя:

1. Твердость: Твердость относится к способности минерала сопротивляться царапанью. Шкала твердости Мооса, которая варьируется от 1 (самый мягкий) до 10 (самый твердый), обычно используется для измерения твердости минералов. Например, тальк имеет твердость 1, а алмаз, самый твердый минерал, имеет твердость 10.
2. Цвет: Цвет — одно из самых заметных свойств минералов, но не всегда надежный признак для идентификации. Некоторые минералы могут иметь характерный цвет, в то время как другие могут иметь различные цвета из-за примесей или других факторов.
3. Расщепление и перелом: Расщепление относится к тому, как минерал ломается по плоским поверхностям, тогда как излом относится к тому, как минерал ломается по неровным или неровным поверхностям. Спайность часто описывается с точки зрения количества плоскостей и их углов. Например, маленький имеет идеальную базальную спайность, что означает, что он ломается по одной плоскости, образуя тонкие плоские листы.
4. Блеск: Блеск относится к тому, как минерал отражает свет. Его можно описать как металлический, неметаллический или субметаллический. Минералы, такие как золото и Серебряный проявляют металлический блеск, в то время как минералы, такие как кварц и полевой шпат имеют неметаллический блеск.
5. Полоса: Полоса относится к цвету порошка минерала, когда он царапается по неглазурованной фарфоровой пластине. Он может совпадать или не совпадать с внешним цветом минерала. Например, гематит, который обычно имеет красный цвет, оставляет красную полосу, в то время как пирит, который часто имеет желтый или медный цвет, оставляет зеленовато-черную полосу.
6. Плотность: Плотность - это масса на единицу объема минерала. Он может предоставить информацию о составе и химической структуре минерала. Различные минералы могут иметь существенно разную плотность из-за различий в их химическом составе.
7. Кристалл формы: Кристаллическая форма относится к внешней форме кристаллов минерала. Некоторые минералы имеют отличительные кристаллические формы, которые могут помочь в их идентификации. Например, кварц обычно образует шестиугольные призмы с заостренными концами, а галит образует кубические кристаллы.
8. Магнетизм: Некоторые минералы, такие как магнетит, проявляют магнитные свойства и притягиваются к магнитам. Это свойство можно использовать в качестве диагностического теста для идентификации некоторых минералов.
9. Оптические свойства: Некоторые минералы обладают оптическими свойствами, такими как двойное лучепреломление или флуоресценция, которые можно использовать в качестве диагностических тестов для идентификации.
10. Прозрачность и непрозрачность: Прозрачность относится к способности минерала пропускать свет, а непрозрачность относится к неспособности минерала пропускать свет. Минералы могут быть прозрачными, полупрозрачными или непрозрачными, и это свойство может предоставить ценную информацию для идентификации. Например, кварц часто бывает прозрачным, а гипс обычно полупрозрачный.
11. Удельный вес: Удельный вес — это мера плотности минерала по отношению к плотности воды. Это полезное свойство для идентификации минералов с одинаковой плотностью. Удельный вес можно определить, сравнив вес минерала с весом равного объема воды.
12. Упорство: Прочность относится к сопротивлению минерала разрушению, изгибу или деформации. Минералы могут быть хрупкими (легко ломаются), ковкими (можно сплющить или согнуть, не ломая), сектильными (можно разрезать ножом на тонкую стружку), пластичными (можно вытянуть в проволоку) или гибкими (можно согнуть, а затем вернуться к своей первоначальной форме).
13. Магнетизм: Некоторые минералы обладают магнитными свойствами и могут притягиваться к магнитам. Магнетит является распространенным примером магнитного минерала.
14. Вкус и запах: Некоторые минералы имеют отчетливый вкус или запах, что может помочь в их идентификации. Например, галит (каменная соль) имеет характерный соленый вкус, а сера имеет отчетливый запах тухлых яиц.
15. Реакция на кислоту: Некоторые минералы могут реагировать с кислотами, вызывая шипение или шипение. Это может быть полезным тестом для идентификации минералов, таких как кальцит, который реагирует со слабыми кислотами, такими как соляная кислота.
16. Электрическая проводимость: некоторые минералы могут проводить электричество, что может быть полезно для идентификации. Например, графит, форма углерода, является отличным проводником электричества.
17. Тепловые свойства: Минералы могут проявлять термические свойства, такие как температура плавления, температура кипения и термостойкость, которые могут быть полезны для идентификации или характеристики.
18. Радиоактивность: Некоторые минералы радиоактивны и излучают радиацию, которую можно обнаружить с помощью специального оборудования. Уранинит и урановая смолка являются примерами радиоактивных минералов.
19. Растворимость: Растворимость относится к способности минерала растворяться в жидкости, такой как вода или кислота. Некоторые минералы, такие как галит, хорошо растворяются в воде, а другие, например кварц, нерастворимы. Растворимость может быть полезным свойством для идентификации минералов и может быть определена путем проведения тестов на растворение.
20. Полосы: Исчерченность — это параллельные линии или бороздки на поверхности минерала, часто видимые при увеличении. Они могут дать важные подсказки для идентификации минералов, таких как полевые шпаты, которые часто имеют характерные полосы на поверхности спайности.
21. Фосфоресценция: Фосфоресценция — это способность минерала излучать свет после воздействия ультрафиолетового (УФ) излучения. Некоторые полезные ископаемые, такие как Preset Shop Beauty Editing Pack Lightroom Fashion Presets Master Collection, может проявлять фосфоресценцию, которую можно использовать в качестве диагностического свойства для идентификации.
22. пьезоэлектричество: Пьезоэлектричество — это способность минерала генерировать электрический заряд при воздействии на него механического давления или напряжения. Некоторые минералы, такие как кварц и турмалин, обладают пьезоэлектрическими свойствами и могут генерировать электричество под давлением.
23. Тектосиликатная структура: Тектосиликатная структура относится к расположению кремнекислородных тетраэдров в некоторых минералах, таких как кварц и полевые шпаты. Эта структура может привести к уникальным физическим свойствам, таким как высокая твердость, высокая температура плавления и отсутствие расщепления, которые могут помочь в идентификации.
24. Twinning: Двойникование — это явление, при котором два или более отдельных кристалла минерала срастаются симметрично. Двойникование может создавать отличительные узоры или формы в минералах и может использоваться в качестве идентификационной характеристики.
25. Псевдоморфизм: Псевдоморфизм — это явление, при котором один минерал заменяет другой минерал, сохраняя форму или структуру исходного минерала. Это может привести к уникальным физическим свойствам и может быть использовано для идентификации.

Изотропизм

Изотропизм — это свойство некоторых минералов, при котором они проявляют одинаковые физические свойства во всех направлениях. Другими словами, изотропные минералы обладают однородными физическими свойствами независимо от направления наблюдения. Это отличается от анизотропных минералов, которые проявляют разные физические свойства в зависимости от направления, в котором они наблюдаются.

Изотропизм в первую очередь связан с оптическими свойствами минералов, особенно с их поведением при взаимодействии со светом. Изотропные минералы имеют один показатель преломления, что означает, что свет проходит через них с одинаковой скоростью во всех направлениях, и у них нет двойного лучепреломления. В результате изотропные минералы кажутся одинаковыми при взгляде с любого направления, а их оптические свойства, такие как цвет и прозрачность, неизменны независимо от ориентации образца минерала.

Примеры изотропных минералов включают гранат, шпинель, и магнетит. Эти минералы имеют кубическую кристаллическую структуру, что приводит к изотропному поведению. Другие минералы, такие как кварц и кальцит, анизотропны, потому что они имеют различную кристаллическую структуру, которая заставляет их проявлять разные физические свойства в разных направлениях.

Свойство изотропизма можно определить с помощью различных оптических тестов, таких как поляризационная микроскопия, которая включает использование поляризованного света для наблюдения за поведением минералов при взаимодействии со светом. Изотропизм является важной характеристикой, используемой при идентификации и классификации минералов, поскольку он может помочь отличить изотропные минералы от анизотропных минералов и помочь в минералогическом анализе.

Анизотропный

В монокристалле физические и механические свойства часто различаются в зависимости от ориентации. Из наших моделей кристаллической структуры видно, что атомы должны иметь возможность скользить друг по другу или искажаться по отношению друг к другу легче в одних направлениях, чем в других. Когда свойства материала изменяются в зависимости от различных кристаллографических ориентаций, говорят, что материал анизотропный.

Изотропный

С другой стороны, когда свойства материала одинаковы во всех направлениях, говорят, что материал изотропный. Для многих поликристаллических материалов ориентация зерен является случайной до того, как будет выполнена какая-либо обработка (деформация) материала. Следовательно, даже если отдельные зерна анизотропны, различия свойств имеют тенденцию к усреднению, и в целом материал является изотропным. При формировании материала зерна обычно искривляются и вытягиваются в одном или нескольких направлениях, что делает материал анизотропным. Формирование материала будет обсуждаться позже, но давайте продолжим обсуждение кристаллической структуры на атомном уровне.

Полиморфизм

Физические свойства минералов напрямую связаны с их атомной структурой, силами связи и химическим составом. Силы связи, как электрические силы, существующие между атомами и ионами, связаны с типом элементов и расстоянием между ними в кристаллической структуре. Таким образом, минералы с одинаковым химическим составом могут иметь различную кристаллическую структуру (в зависимости от изменений P и T или того и другого). Итак, кристаллизуясь в разных системах симметрии, они проявляют разные физические свойства, это называется полиморфизмом. Эти минералы называются полиморфными. Они могут быть диморфными, триморфными или полиморфными в зависимости от количества минеральных видов, присутствующих в их группе.

Сплоченность и эластичность

Когезия и эластичность — это два взаимосвязанных понятия, которые описывают поведение материалов в ответ на внешние силы.

когезия: Когезия относится к внутреннему притяжению или соединению между частицами внутри материала, которое удерживает их вместе. Это сила, которая позволяет материалам сопротивляться разрыву или разделению. Когезия отвечает за свойство «липкости» или «липкости» материалов. В минералах сцепление обычно обусловлено химическими связями между атомами или ионами, которые составляют структуру минерала. Минералы с сильным сцеплением более устойчивы к разрушению или крошению.

эластичность: Эластичность относится к способности материала деформироваться под действием приложенной силы, а затем возвращаться к своей первоначальной форме и размеру после прекращения действия силы. Эластичный материал может подвергаться временной деформации, такой как растяжение или изгиб, без необратимого повреждения или изменения своей структуры. Эластичность связана с прочностью и гибкостью материалов. В минералах эластичность обычно связана с расположением и прочностью химических связей между атомами или ионами, а также с общей структурой и расположением минеральных зерен.

Минералы могут проявлять различные когезионные и эластичные свойства в зависимости от их химического состава, кристаллической структуры и других факторов. Некоторые минералы могут иметь сильное сцепление и высокую эластичность, что делает их устойчивыми к разрушению и способными деформироваться под нагрузкой без необратимого повреждения. Другие минералы могут иметь слабую связность и низкую эластичность, что делает их более склонными к разрушению или деформации. На когезионные и упругие свойства минералов также могут влиять внешние факторы, такие как температура, давление и влажность.

Результат сцепления и упругости в минерале выглядит как

• расщепление
• расставание
• перелом
• твердость
• цепкость

Расщепление

Тенденция кристаллического минерала разрушаться в определенных направлениях, образуя более или менее гладкие плоские поверхности. Эти плоскости с наименьшей энергией связи имеют минимальное значение сцепления. Аморфное тело, конечно, не имеет спайности. Плоскости спайности обычно // к кристаллографическим плоскостям. Исключения: кал, грипп.

1. Хороший, отчетливый, совершенный,
2. Справедливый, нечеткий, несовершенный,
3. Бедный, со следами, сложный.

В связи с атомарным строением минерала спайность может идти по нескольким направлениям и в зависимости от силы сцепления одни из них могут быть более развиты, чем другие. Таким образом, они классифицируются в зависимости от их различия и гладкости:

Расставание

Получается при воздействии на минерал внешней силы. Минерал разрушается по плоскостям структурной слабости. Слабость может быть следствием давления, двойникования или экссолекции. Композиционные плоскости спаривания и плоскости скольжения обычно являются направлением легкого разделения. Пробор напоминает декольте. Однако, в отличие от спайности, пробор может проявляться не у всех особей минерального вида. Разделение на кристаллах не сплошное.

Перелом

Если минерал не содержит плоскостей слабости, он будет разрушаться в случайных направлениях, называемых изломом.

1. Конхоидальный: гладкий излом (ква, стекло)
2. Волокнистый и осколочный: остроконечные волокна (асбест, Зигзагообразный),
3. Неровный или нерегулярный: шероховатые и неровные поверхности,
4. Даже: более или менее гладкие поверхности, могут напоминать декольте,
5. Плохо отделанный: неровные изломы с очень острыми краями (мат).

Твердость

Сопротивление, которое гладкая поверхность минерала оказывает царапанью (H). Это косвенная мера прочности связи в минерале. Твердость определяется путем царапания минерала минералом или веществом известной твердости. Относительная шкала твердости Мооса, демонстрируемая некоторыми распространенными минералами, использовалась для получения числового результата. Эти минералы перечислены ниже вместе с твердостью некоторых обычных предметов. В качестве шкалы австрийский минералог Ф. Моос в 10 г. выбрал ряд из 1824 распространенных минералов.

Шкала твердости Мооса

Тальк	1
гипсовый	2
Кальцит	3
Флюорит	4
Апатит	5
ортоклаз	6
Кварц	7
Топаз	8
Корунд	9
Diamond	10

Твердость других обычных объектов

Ноготь	2.5
Медь пенни	3
Стекло	5.5

Упорство

Сопротивление, которое минерал оказывает разрушению, раздавливанию, изгибу, резке, вытягиванию или разрыву, является его прочностью. Это сплоченность минерала.

• ломкий: Минерал, который легко ломается и превращается в порошок (сульфиды, карбонаты, силикаты и оксиды).
• Податливый: Минерал, который можно выковать, не разбивая, на тонкие листы. Они пластиковые (родные металлы)
• Sectile: Минерал, который можно разрезать ножом на тонкую стружку (самородные металлы).
• пластичный: Минерал, из которого можно сделать проволоку (самородные металлы).
• Гибкий Подход: Минерал, который гнется, но сохраняет изогнутую форму. Не восстанавливает первоначальную форму, остаточная деформация (Asb, глинистые минералы, Хл, Таль)
• Эластичный: Минерал, который после изгиба возвращается в исходное положение. (Мус).

Удельный вес

Удельный вес (SG) или относительная плотность – безразмерное число, выражающее отношение массы вещества к массе равного объема воды при 4 градусах (max ρ).
Плотность (п) вес вещества в единице объема = г/см3. Это отличается
чем СГ, и варьируется от одной местности к другой (макс. на полюсах, мин. на
экватор).

диафенити

диафенити это количество света, прошедшего или поглощенного твердым телом. Диафенность обычно используется строго для ручных образцов, также большинство минералов непрозрачны в ручных образцах и прозрачны в тонких срезах.

Прозрачность хорошо виден объект позади него, а также размер образца (более толстые образцы могут стать полупрозрачными)

Полупрозрачный свет пропускается, но объект не виден

Непрозрачные свет полностью поглощается

Цвет

Цвет иногда является исключительно диагностическим свойством минерала, т.к.
пример оливин и эпидот почти всегда имеют зеленый цвет. Но для некоторых
полезных ископаемых, это вовсе не диагностический признак, потому что минералы могут принимать различные
цвета. Эти минералы называются аллохроматическими.

Например, кварц может быть прозрачным, белым, черным, розовым, синим или фиолетовым.

Полоса

Прожилка – это цвет минерала в порошкообразном виде. Штрих показывает истинный цвет минерала. В крупной твердой форме микроэлементы могут изменять цвет минерала, определенным образом отражая свет. Микроэлементы мало влияют на отражение мелких порошкообразных частиц штриха.

Полоса металлических минералов имеет тенденцию казаться темной, потому что мелкие частицы полосы поглощают падающий на них свет. Неметаллические частицы имеют тенденцию отражать большую часть света, поэтому они кажутся более светлыми или почти белыми.

Блеск

Блеск — это термин, используемый для описания того, как свет взаимодействует с поверхностью минерала и как он выглядит с точки зрения его яркости или блеска. Это одно из основных физических свойств минералов, которое может дать важные подсказки для идентификации минералов. Блеск можно наблюдать, исследуя отраженный свет от поверхности образца минерала при обычном освещении или используя источник света, например фонарик, для освещения минерала.

Есть несколько общих терминов, используемых для описания блеска минералов:

1. Металлический: Минералы с металлическим блеском имеют вид полированного металла, например блеск свежей стальной поверхности. Примеры минералов с металлическим блеском включают галенит, пирит и магнетит.
2. субметаллический: Минералы с субметаллическим блеском имеют чуть менее отражающий и более тусклый вид по сравнению с металлическими минералами. Они могут иметь несколько металлический или тусклый металлический блеск. Примеры включают гематит и халькопирит.
3. Неметаллических: Минералы с неметаллическим блеском не имеют отражающего, блестящего внешнего вида металлических минералов. Вместо этого они могут иметь стеклянный, стекловидный, перламутровый, шелковистый, жирный или землистый вид.

• Стекловидный/стекловидный: Минералы со стеклянным или стеклянным блеском имеют блестящий, похожий на стекло вид, похожий на блеск битого стекла. Примеры включают кварц и полевой шпат.
• Жемчужный: Минералы с перламутровым блеском имеют отражающий, переливающийся блеск, напоминающий блеск жемчужный или внутри ракушки. Примеры включают москвич и тальк.
• Шелковистый: Минералы с шелковистым блеском имеют волокнистый или нитевидный вид, с блеском, напоминающим шелковые волокна. Примеры включают асбест и гипс.
• сальный: Минералы с жирным блеском имеют тусклый, маслянистый вид и могут казаться влажными или жирными. Примеры включают нефелин и серпантин.
• землистый: Минералы с землистым блеском имеют тусклый порошкообразный вид, похожий на текстуру почвы или глины. Примеры включают каолинит и лимонит.

Блеск может быть полезным свойством для идентификации минералов, поскольку он дает информацию о том, как свет взаимодействует с поверхностью минерала. Однако важно отметить, что блеск иногда может быть субъективным и может варьироваться в зависимости от условий освещения и качества наблюдаемого образца минерала. Он часто используется в сочетании с другими физическими свойствами для точной идентификации минералов.

Кристаллическая форма и привычка

Кристаллическая форма и габитус — это два взаимосвязанных понятия, которые описывают внешний вид или форму минеральных кристаллов. Это важные характеристики, используемые при идентификации минералов, и они могут предоставить ценную информацию о внутренней структуре и условиях роста минералов.

Кристаллическая форма: Кристаллическая форма относится к геометрической форме минерального кристалла, которая определяется расположением атомов или ионов в кристаллической решетке. Кристаллическая форма является результатом внутренней структуры минерала и условий, при которых он образовался, включая температуру, давление и доступное пространство для роста кристаллов. Кристаллы могут иметь самые разнообразные формы, начиная от простых геометрических форм, таких как кубы, призмы и пирамиды, и заканчивая более сложными и неправильными формами.

Привычка: Привычка относится к характерной общей форме или внешнему виду группы кристаллов или совокупности минералов. Привычка может варьироваться в зависимости от условий роста и среды, в которой образовались кристаллы. Общие минеральные привычки включают в себя:

• табличный: Кристаллы плоские и пластинчатые, прямоугольной или таблитчатой ​​формы. Примеры включают слюду и барит.
• Призматический: Кристаллы длинные и тонкие, призматической формы. Примеры включают кварц и турмалин.
• лопастные: Кристаллы тонкие и лезвиеобразные по форме, напоминающие лезвие ножа. Примеры включают гипс и кианит.
• игольчатый: кристаллы тонкой игольчатой ​​формы. Примеры включают рутил и актинолит.
• древовидный: Кристаллы с разветвлением в виде дерева или папоротника. Примеры включают дендритный кварц и марганец оксидные минералы.
• Зернистый: Кристаллы, которые образуют агрегаты или массы крошечных зерен или кристаллов без какой-либо четкой формы. Примеры включают халцедон и обсидиан.
• Ботриоидный: Кристаллы округлой, шаровидной или виноградоподобной формы. Примеры включают гематит и смитсонит.
• Кубический: кристаллы кубической формы с прямыми краями и прямыми углами, такие как галит и пирит.
• восьмигранный: кристаллы октаэдрической формы с восемью гранями и шестью вершинами, такие как флюорит и магнетит.

Кристаллическая форма и форма минерала могут предоставить важную информацию о его кристаллографии, симметрии и условиях роста, что может помочь в идентификации минерала и понимании его свойств. Однако важно отметить, что кристаллическая форма и габитус могут варьироваться, и некоторые минералы могут проявлять несколько габитусов или форм в зависимости от конкретных условий, в которых они образовались. Поэтому часто необходимо учитывать другие физические и химические свойства в сочетании с формой кристалла и характером для точной идентификации минерала.

Магнетизм

Магнетизм — это физическое свойство, проявляемое некоторыми минералами, которые могут притягивать или отталкивать другие магнитные материалы, такие как железо или сталь. Это вызвано выравниванием магнитных диполей внутри минерала, которые представляют собой крошечные атомные или молекулярные магниты, имеющие северный и южный полюса.

Минералы могут проявлять два основных типа магнетизма:

1. Ферромагнетизм: ферромагнитные минералы сильно притягиваются к магнитам и могут сохранять свои магнитные свойства даже после удаления внешнего магнитного поля. Они также могут намагничивать другие материалы. Примеры ферромагнитных минералов включают магнетит (Fe3O4) и пирротин (Fe1-xS).
2. Парамагнетизм: Парамагнитные минералы слабо притягиваются к магнитам и теряют свои магнитные свойства при удалении внешнего магнитного поля. Примеры парамагнитных минералов включают гематит (Fe2O3), хромит (FeCr2O4) и ильменит (FeTiO3).

В дополнение к ферромагнетизму и парамагнетизму существуют другие типы магнетизма, такие как антиферромагнетизм, когда соседние магнитные диполи выстраиваются в противоположных направлениях, и диамагнетизм, когда минералы слабо отталкиваются магнитами. Однако эти типы магнетизма менее распространены в минералах и обычно имеют более слабые магнитные эффекты.

Магнетизм можно использовать в качестве диагностического свойства при идентификации определенных минералов, поскольку не все минералы являются магнитными. Например, если минерал сильно притягивается к магниту и сохраняет свой магнетизм даже после удаления магнита, это может указывать на присутствие магнетита. С другой стороны, если минерал слабо притягивается к магниту и теряет свой магнетизм, когда магнит удаляется, это может указывать на парамагнитные или диамагнитные свойства.

Важно отметить, что одного присутствия или отсутствия магнетизма не всегда достаточно для идентификации минерала, поскольку следует учитывать и другие факторы, такие как цвет, твердость, прожилки и другие физические и химические свойства. Магнетизм — это лишь одно из многих свойств, которые можно использовать в качестве инструмента для идентификации и характеристики минералов.