1.4. Физические свойства минералов

Физические свойства минералов в их совокупности позволяют определять (диагностировать) минералы, не прибегая к трудоемкому установлению их химического состава. Наибольшее диагностическое значение имеют следующие свойства.

1.4.1. Форма кристаллов. Различают формы:

• изометрические, когда кристаллы развиты по трем направлениям (кубы пирита, галита);

• пластинчатые (полевые шпаты), доходящие до листоватости (слюды);

• вытянутые в одном направлении – столбчатые, волокнистые, игольчатые.

1.4.2. Оптические свойства, к которым относятся цвет, блеск, прозрачность.

Цвет для диагностики минералов имеет ограниченное значение, поскольку он зависит даже от малого содержания примесей. Лишь некоторые минералы отличаются устойчивой окраской: например, хлорит назван от греческого «хлорос» - зеленый. Поэтому по цвету минералы делят на светлые и темные, причем к последним относят темно-серые, темно-зеленые и черные. Иногда при диагностике определяется цвет черты (следа, оставляемого минералом на шероховатой фарфоровой пластинке), который может отличаться от цвета минерала.

Блеск – характер отражения света поверхностью минерала. Различают блеск металлический, полуметаллический, стеклянный, перламутровый, жирный, восковой, тусклый.

По прозрачности различают минералы прозрачные, полупрозрачные (видны лишь очертания предметов) и непрозрачные.

1.4.3. Спайность – способность раскалываться или расщепляться с образованием гладких блестящих плоскостей. Спайность обусловлена строением кристаллической решетки минерала. По степени проявления выделяют следующие виды спайности:

• весьма совершенная: минерал легко расщепляется на тонкие листочки, чешуйки (слюды);

• совершенная: минерал при ударе раскалывается по ровным плоскостям (кальцит, галит);

• несовершенная: на фоне неровного излома с трудом обнаруживаются небольшие плоскости спайности (оливин, апатит);

• спайность отсутствует.

Спайность может проявляться по одному, двум и трем направлениям.

1.4.4. Излом - характер поверхности, появляющейся при раскалывании минерала не по плоскостям спайности. Различают ровные, ступенчатые, неровные, раковистые, занозистые, землистые, зернистые изломы.

1.4.5. Плотность минерала ρ, т/м³ или г/см³. Различают легкие (ρ ≤ 2,5), средние (2,5 < ρ < 4,0) и тяжелые (ρ ≥ 4,0) минералы.

1.4.6. Твердость минерала, т.е. способность противостоять механическому воздействию (вдавливанию, царапанию) другого тела.

Для определения твердости пользуются набором эталонных минералов (шкалой Мооса); при этом последующий минерал царапает предыдущий, т.е. по отношению к нему (и тем более другим предшествующим) обладает большей твердостью. Шкала твердости минералов приведена в табл. 1.2, где указаны также подручные средства – заменители эталонных минералов. Как видно из таблицы, породообразующие минералы имеют твердость до 7.

Таблица 1.2

Шкала твердости

Название минерала-эталона	Балл твердости	Способы оценки твердости минералов	Общая характеристика твердости
Тальк	1	Легко чертится ногтем, на бумаге оставляет черту	Мягкие
Гипс	2	Царапается ногтем
Кальцит	3	Царапается медной латунной монетой	Средней твердости
Флюорит	4	Царапается ножом, не царапает стекло
Апатит	5	На стекле оставляет малозаметную царапину
Полевой шпат	6	Царапает стекло	Твердые
Кварц	7	Не царапается ножом
Топаз	8	Режет стекло	Очень твердые
Корунд	9	Царапают кварц
Алмаз	10

Для некоторых минералов диагностическими признаками являются вкус (соленый у галита и горько-соленый у сильвина), запах – например, глинистые минералы при некотором увлажнении издают землистый запах. Для карбонатов характерно взаимодействие с раствором хлороводорода (соляной кислоты) с выделением углекислого газа, создающим эффект «вскипания».

Следует подчеркнуть, что некоторые из перечисленных физических свойств минералов непосредственно влияют на строительные свойства составленных ими пород; в особенности это относится к окраске, спайности, твердости, плотности, взаимодействию с веществами.

Очевидна взаимосвязь свойств горных пород и составляющих их минералов, отмеченная в обзорной таблице 1.1. Особенно большое значение имеет стойкость минералов к выветриванию во всех его формах, охарактеризованная в табл.1.3.

Таблица 1.3