8. Кристаллическое и аморфное строение вещества. Изоморфизм, псевдоморфизм, полиморфизм.

Кристаллические тела имеют определенный порядок расположения атомов, который характерен для всего кристалла ( дальний порядок) . Свойства : определенная температура плавления, правильная геометрическая форма, зависимость физических свойств от направления в кристалле ( анизотропия) . Аморфные-- отсутствие дальнего порядка. Свойства подобны свойствам жидкостей -- текучесть, при нагреве постепенно размягчаются, свойства не зависят от направления (изотропия).

Изоморфизм-способность хим элем замещать друг друга в крист структуре не изменяя ее. Влияние изоморфизма: 1)цвет(темный,светлый);2)намагниченность(увелич,уменьш);3)вес(ум,ув); 4)показатель преламленности (блеск);5)ТВ. Факторы изоморфизма:1)св-ва хим эл;2)тип крист структуры минерала;3)физико-химические условия минералообразов

Полиморфизм - способность твердых в-в и жидких кристалловсуществовать в двух или неск. формах с разл. кристаллич. структурой и св-вами при одном и том же хим. составе. Минералы одного и того же состава, но разной структуры - полиморфные модификации (от лат. "поли" - много, "морфо" - форма) - относятся к разным минеральным видам. Каждая модификация устойчива при определенных термодинамических параметрах. С изменением условий происходит переход одной модификации в другую. Различают переходы двух видов: обратимые - энантиотропные и необратимые - монотропные. Если такой переход осуществляется с сохранением формы кристаллов первичного минерала, то образуются псевдоморфозы. Обычно существование полиморфных модификаций определяется физико-химическими условиями, специфическими полями устойчивости, определенных для различных полиморфов. Реакции полиморфных переходов эндотермические – происходят с поглощением энергии в виде тепла. Таким образом, факторами полиморфизма являются температура и давление, в некоторых случаях – степень пересыщения растворов. Часто неустойчивая при данных PT-условиях модификация может быть стабилизирована вхождением в решетку определенных элементов-примесей, которые называются стабилизирующими. Как пример, можно указать стабилизацию арагонита атомами стронция.

Псевдоморфизм, в минералогии - химическое и структурное изменение минерала без изменения его формы. Одним из проявлений псевдоморфизма является замещение, при котором первоначальное вещество вытесняется и заменяется другим. В качестве примера можно привести окаменелое дерево; древесина постепенно была замещена кремнем.

9. Физические свойства минералов. Морфология минеральных агрегатов (конкуренции, секреции, друзы, натеки и др.).

Цвет. Для большинства минералов цвет изменяется в зависимости от различных примесей. Например, кварц бесцветный, но может быть дымчатого, черного цвета, фиолетового, желтого. Значительно меньшее число минералов имеет постоянный цвет, обусловленный его собственной окраской. Например, малахит зеленый, сера желтая, лазурит синий, халькопирит медно-желтый и др. У медьсодержащих минералов в результате различных химических реакций на поверхности часто возникает пестро окрашенная пленка. Это явление связано с интерференцией света и называется побежалостью.

Цвет черты. Это цвет минерала в порошке. Дело в том, что не все минералы в куске и в порошке имеют одинаковый цвет. Для того чтобы получить порошок, достаточно провести минералом по неглазурованной поверхности фарфоровой пластинки. Цвет черты дают только те минералы, твердость которых ниже твердости фарфоровой пластинки. Например, красный, бурый и магнитный железняки в куске могут иметь почти одинаковый цвет, а цвет черты соответственно различный; вишнево-красный, бурый и черный. Медно-желтый халькопирит дает черную черту, черный в штуфе сфалерит имеет коричневую черту и т. д.

Прозрачность. По степени прозрачности, минералы делятся на группы: (прозрачные гипс пластинчатый, мусковит, галит), через которые ясно просматриваются предметы; полупрозрачные (халцедон, опал, киноварь), через которые видны лишь контуры предметов; просвечивающие (полевые шпаты), которые пропускают свет, а контуры предметов неразличимы; непрозрачные (пирит, магнетит, графит), через которые свет не проходит.

Блеск. Блеск минералов связан с различной способностью их поверхности отражать свет. Различают блеск металлический и неметаллический. Металлический блеск свойствен обычно минералам непрозрачным, дающим черную черту на фарфоровой пластинке (пирит, магнетит). Исключениями являются золото, серебро, платина и медь, которые дают цветную черту, хотя и относятся к минералам с металлическим блеском. Неметаллический блеск подразделяется на полуметаллический или металловидный (гематит, черная цинковая обманка); стеклянный (очень распространенный среди прозрачных минералов: кварц, кальцит, гипс, апатит, галит); жирный (кварц на изломе, нефелин); перламутровый (обусловленный отражением света от внутренних поверхностей: слюды, иногда кальцит); шелковистый (характерный для тонковолокнистых минералов: гипс волокнистый, асбест); алмазный (алмаз, галенит, киноварь). Минералы, у которых блеск отсутствует, называют матовыми или тусклыми (пиролюзит, каолин, охра).

Спайность. Под спайностью понимается способность минерала раскалываться в определенных направлениях, образуя при этом ровные или зеркально-ровные блестящие плоскости спайности. Плоскости спайности могут быть в одном, двух, трех, четырех и шести кристаллографических направлениях. Различают несколько видов спайности: весьма совершенная, совершенная, средняя или ясная и несовершенная. Весьма совершенная спайность характеризуется образованием зеркально-блестящих плоскостей в одном направлении. Совершенная спайность может быть в нескольких направлениях. Минерал раскалывается при легком ударе молотком с образованием ровных поверхностей (галит, кальцит, ортоклаз). Средняя спайность характеризуется наличием ровных поверхностей спайности, а также хорошо заметных неровных поверхностей излома (авгит, анортит). Несовершенная спайность характеризуется почти незаметными ровными поверхностями. При раскалывании преобладает поверхность излома (апатит, оливин). Минералы без спайности дают при раскалывании только неровную поверхность излома (кварц, пирит).

Излом - это вид поверхности, образующейся при разламывании минерала. Излом может быть: 1)ровный - чаще всего у минералов с совершенной спайностью (кальцит, галит); 2)неровный - характеризующийся неровной поверхностью без блестящих, спайных участков (апатит); 3)занозистый - характерен для минералов волокнистого сложения (Гипс волокнистый, роговая обманка); 4)зернистый - присущ минералам зернистого строения (оливин); 5)раковистый - очень характерен для минералов окислов кремния (кварц, халцедон, опал); 6) крючковатый (малахит, самородная медь); 7) землистый (каолин, фосфорит).

Твердость. Под твердостью понимается сопротивление, которое оказывает минерал другому минералу или телу, врезающемуся в него. Это важнейший признак, так как является наиболее постоянным. Для оценки относительной твердости пользуются шкалой Мооса, в которой десять минералов расположены по возрастающей твердости от одного до десяти баллов.

1. Тальк; 2. Гипс; 3. Кальцит; 4. Флюорит; 5. Апатит; 6. Ортоклаз. 7. Кварц. 8. Топаз; 9. Корунд; 10. Алмаз.

Плотность. В полевых условиях минералы по плотности делятся на три группы: легкие (до 2,5), средние (2,5 - 4,0) и тяжелые (больше 4). К легким относятся гипс, графит, опал, галит; к средним - кварц, корунд, лимонит, кальцит, магнезит; к тяжелым - пирит, халькопирит, магнезит, золото, серебро. Самой распространенной является группа минералов среднего удельного веса.

Вкус. Это свойство используется при диагностике легко растворимых солей: галит - соленый, сильвин, внешне очень похожий на галит, горько-жгуче-соленый, а мирабилит - горько-соленый.

0птические свойства. Двойным лучепреломлением обладает разновидность кальцита - исландский шпат, лабрадор обладает синим отливом на плоскостях спайности.

Морфология минералов и их агрегатов.

В природе относительно редко встречаются отдельные хорошо ограненные кристаллы, чаще минералы образуют различные скопления – агрегаты. В минералогии их принято подразделять по морфологии: зернистые, плотные, землистые агрегаты; друзы, щетки, секреции, конкреции, оолиты, сферолиты, натечные агрегаты, дендриты, налеты и примазки.

Зернистые агрегаты. Это сплошные массы произвольно сросшихся зерен одного (мономинеральные) или нескольких (полиминеральные) минералов. Каждое зерно – не огранившийся, не оформившийся кристалл, выросший в стесненных условиях. Этот тип агрегатов представлен в земной коре наиболее широко. Характерный пример – полнокристаллические магматические породы (граниты и пр.). По величине слагающих зерен среди них выделяют:

-крупнозернистые – более 5мм в поперечнике;

-среднезернистые – 1-5мм;

-мелкозернистые – менее 1мм.

Натечные агрегаты. Натечные формы минеральных образований возникают за счет коллоидных растворов – гелей. Медленно мигрирующие коллоидные растворы, попадая в пустоты, обволакивают их стенки, постепенно теряют воду и густеют. В результате образуются разные формы агрегатов:

-сталактиты – свисающие под действием силы тяжести с верхних частей пустот;

-сталагмиты - образующиеся в нижних частях пустот за счет падающих капель;

-почковидные агрегаты – наиболее распространенные среди натечных форм, возникают в поверхностных условиях.

Друзы. Под друзами понимают сростки хорошо образованных кристаллов, имеющих общее основание. Они образуются в свободном пространстве - пустотах различного генезиса, трещинах. Зарождение минерала может происходить разными способами:

-в растворе над поверхностью субстрата; в дальнейшем зародыши опускаются на субстрат и ложатся, как правило, на максимально развитые грани, что обуславливает ориентировку кристаллов в друзах;

-затравками для минералов являются кристаллы субстрата.

Взаимодействие между кристаллами в период их дальнейшего роста определяется законом геометрического отбора – из разноориентированных зародышей кристаллов растут те, которые имеют максимальный угол наклона по отношению к субстрату. В результате такого отбора образуются щетки кристаллов.

Секреции. Секреции образуются в результате заполнения не правильной, но чаще круглой формы пустот минеральным веществом. Характерной особенностью многих секреций является последовательное концентрически послойное отложение вещества по направлению от стенок пустоты к центру.

Конкреции. Это шаровидные (иногда как бы сплюснутые, не правильно округленные) агрегаты радиально-лучистого строения. В центре их не редко находится зерно, которое служило затравкой при росте конкреции. Чаще всего они образуются в пористых осадочных породах – песках и глинах. В противоположность секрециям разрастаются вокруг какого-нибудь центра. Размеры этих образований – от миллиметров до десятков сантиметров. Часто встречаются конкреции пирита и фосфоритов.

Оолиты. Это сферические образования размером от миллиметров до нескольких сантиметров, возникающие в водных средах взвешенных посторонних тел – песчинок, обломков органических остатков, пузырьков газа. Характерная особенность оолитов – явно выраженная концентрическая слоистость и иногда скорлуповатость. Наиболее часто в виде оолитов встречаются марганцевые, железные руды и бокситы.

Сферолиты. Представляют собой сферические образования с радиально-лучистым строением. Они часто нарастают на другие минералы и стенки разных пустот. Могут возникать двумя путями:

-при росте одиночного расщепляющегося кристалла;

-подобно конкреции – минерал нарастает на какое-нибудь зерно, а вследствие геометрического отбора или стесненных условий кристаллизации разрастаются, расходясь лучами от центра.

Дендриты. Представляют собой фигуры в виде ветвей дерева, образующиеся благодаря быстрому росту кристаллов по некоторым направлениям. Встречаются на поверхности пород вдоль тонких трещин. Дендриты особенно характерны для окислов марганца.

Налеты и примазки. Встречаются в виде тонких пленок на поверхности минералов. Наиболее часто это бурые пленки гидроксидов железа, черные пленки гидроксидов марганца, примазки медной зелени и сини в горных породах, вмещающих минералы меди.

Землистые массы. Представляют собой мягкие мучнистые скрытозернистые образования. Часто наблюдаются в виде  корок и скоплений, возникающих чаще всего при химическом выветривании горных пород и руд. В зависимости от цвета землистые массы называют сажистыми (черные массы гидроксидов марганца), охристыми (желто-бурые массы гидроксидов железа).

Выцветы. Обычно так называют периодически появляющиеся на поверхности горных пород, руд, сухих почв и в трещинах рыхлые пленки, корочки, рассеянные моховидные и пушистые образования каких-либо солей, чаще всего легкорастворимых водных сульфатов.