Внешние признаки минералов

Внешняя форма минералов. Минералы встречаются в виде хорошо образованных кристаллов (рис. 1), рассеянных в породе зерен, плотных зернистых и землистых масс, натеков, налетов, корочек, желваков. Внешняя форма минералов имеет много особенностей, благодаря которым она приобретает для минерала диагностическое значение.

Рис. 1. Группа кристаллов антимонита

Рис. 2. Куб. Кристаллы этого вида дают флюорит, каменная соль и др

Кристаллы могут иметь форму куба, октаэдра, ромбического додекаэдра (рис. 2-4), различных призм, пирамид и др. Иногда форма кристаллов богата гранями и очень сложна, но в то же время и весьма характерна для минерала.

Рис. 3. Октаэдр. Подобные кристаллы известны у магнетита

Рис. 4. Ромбический додекаэдр. Кристаллы этой формы обычны для гранатов

По своим размерам кристаллы могут быть и микроскопическими и гигантскими. Встречались кристаллы кварца и полевого шпата в рост человека. Однажды в месторождении Клей-стон в Дакоте (США) был найден кристалл сподумена 14 м в длину и 1 м в толщину, весом около 90 т, а тончайшая алунитовая пудра из Журавлинского месторождения на Урале состоит из идеально образованных кристаллов размером около 0,01 мм.

Рис. 5 а. Двойник кварца

Рис. 5 б. Крестовидные двойники ставролита

В сравнительно редких случаях кристаллы бывают одиночными. Чаще они срастаются в виде двойников (рис. 5), образуют друзы - своеобразные щетки кристаллов (рис. 6), а также плотные и зернистые массы. Двойники характерны для ортоклаза, альбита, оловянного камня, ставролита, киновари, гипса и др. Нередко хорошо образованные по внешнему виду и как будто одиночные кристаллы в действительности оказываются двойниками. Признаки двойникования иногда можно заметить по характерным двойниковым швам на гранях кристалла (рис. 5а и 7). Кроме двойниковых швов, образующих в некоторых случаях сложный рисунок, на гранях кристалла могут быть штриховка и разнообразные фигуры, возникающие вследствие роста кристалла или его растворения под влиянием природных факторов (рис. 8). Все это создает так называемую скульптуру граней, наличие которой помогает определению минерала.

Рис. 6. Друза кристаллов кварца

Рис. 7. Двойниковые швы на гранях кварца

В минеральных скоплениях - агрегатах - иногда наблюдается своеобразный вид и расположение кристаллов и зерен, благодаря чему различают структуру лучистую (рис. 9), волокнистую (рис. 10), зернистую, оолитовую (рис. 11) и др.

Рис. 8. Скульптуры на гранях кристалла: а - сфалерита, б - пирита

Рис. 9. Сферолиты гидроборацита

Сплошные массы, сложенные микроскопически мелкими кристаллами, называются скрытокристаллическими.

Рис. 10. Волокнистый асбест

Рис. 11. Гороховый камень (арагонит)

На поверхности почвы, на скалах, на стенках пустот минералы образуют выцветы, налеты, корки. В тонких трещинах образуются дендриты (рис. 12) - ветвистые формы, напоминающие растения.

Рис. 12. Дендриты окислов марганца

Цвет минералов. Цвет одного и того же минерала может изменяться в зависимости от примесей. Иногда он различен даже в одном и том же кристалле. Поэтому судить о минерале только по цвету не всегда возможно.

Вместе с тем известны минералы определенного цвета, например: малахит - всегда зеленый, азурит - синий, киноварь - красная, аурипигмент - золотисто-желтый.

Цвет черты. Темные, трудно различимые по цвету минералы нередко обнаруживают значительное различие цвета в измельченном, порошковатом состоянии. Цвет порошка узнается по цвету черты, оставляемой минералом на неглазурованной фарфоровой пластинке. Так различаются минералы, иногда очень похожие друг на друга по другим признакам. Например, хромит дает желтоватую черту, ильменит - черную, гематит - вишнево-красную; между тем по цвету в кусочках они одинаковы (черные).

Блеск минерала зависит от способности минерала преломлять и отражать лучи и от характера самой отражающей поверхности. Различаются минералы с металлическим и неметаллическим блеском. Первые дают черную черту на фарфоровой пластинке и непрозрачны даже в тонких краях. Цвет подобных минералов черный или напоминает цвет таких металлов, как железо, серебро, медь, или различных сплавов - латуни, бронзы, стали и т. д. К минералам с металлическим блеском относятся также самородные золото, серебро, медь, медный колчедан, блеклая руда, хотя их черта на фарфоровой пластинке цветная.

Все прочие минералы обладают неметаллическим блеском. Наиболее частые оттенки неметаллического блеска: полуметаллический (когда минерал имеет блеск металла, но дает черную черту), алмазный, стеклянный, жирный, смолистый, шелковистый (жилковатый гипс), перламутровый. По интенсивности блеск может быть сильный, слабый, тусклый.

Твердость. Для определения твердости служат 10 минералов, составляющих так называемую шкалу Мооса:

Твердость определяется царапанием минералов этой шкалы испытуемым минералом. Если минерал оставляет при царапании нестираемую черту (царапину), например, на кальците и сам царапается кальцитом, то его твердость равна 3. Минерал с твердостью 372 будет царапать кальцит, сам же царапины от него не получает, но царапается флюоритом, и т. д.

Не всегда может быть так, что под руками исследователя находится набор минералов, соответствующих 10 шкале Мооса; тогда для определения твердости минерала можно исходить из следующих признаков.

Если минерал пишет на бумаге, не царапая ее,- твердость его равна 1. Если минерал чертится ногтем, а сам не оставляет царапины на ногте, то твердость минерала 2 или меньше 2. Если ноготь не оставляет царапины на минерале, но стальной нож своим кончиком чертит его без заметного усилия, то твердость 3. Если твердость такова, что для получения царапины при помощи ножа надо применить небольшое усилие,- твердость 4. Если это усилие значительно, то твердость 5; если минерал чертится при крайнем усилии, его твердость можно считать равной 572- Минералы с твердостью 6 сами оставляют царапину на ноже и стекле. Преобладают минералы с твердостью не выше 7. Минералы с большей твердостью встречаются редко.

Твердость порошковатых минералов узнается путем натирания блестящей поверхности эталона (нож, стекло, минералы шкалы Мооса) порошком испытуемого минерала: если поверхность эталона остается блестящей, то твердость порошка меньше твердости эталона и, наоборот, твердость порошка больше твердости эталона, если поверхность последнего становится матовой или покрывается царапинами.

Спайность. Спайностью называется способность минералов раскалываться по зеркально-ровным блестящим поверхностям. Примером минерала с весьма совершенной спайностью может служить слюда. Она легко расщепляется "по спайности" на тонкие листочки. Спайность у нее проходит только в одном направлении. Разломать слюду по другим направлениям трудно. Спайность, подобная слюдяной, называется "весьма совершенной". Кроме весьма совершенной, различается "совершенная", "ясная" и "несовершенная" спайность, в зависимости от легкости, с которой обнаруживаются разломы с ровной блестящей поверхностью. Существуют минералы без спайности, например: кварц, гранат, пирит. Явление Спайности есть следствие структуры минералов - наличия направлений с ослабленным сцеплением частиц, что и обусловливает более легкий разлом в этих направлениях.

Излом. Изломом называется, поверхность раскола, прошедшего в минерале не по спайности. В зависимости от характера этой поверхности изломы бывают ровные, неровные, ступенчатые, занозистые, раковистые.

Ровным называют излом, если его поверхность действительно ровная, хотя и не зеркально-ровная, как на разломе по спайности.

Ступенчатый излом получается, если раскол проходит частично по спайности, частично под некоторым к ней углом. Подобного вида излом наблюдается у минералов с хорошо выраженной спайностью, например у полевого шпата.

Занозистый излом можно видеть на поперечных разломах минералов жилковатого или игольчатого строения; он напоминает излом древесины поперек волокна.

Раковистый излом своей формой поверхности напоминает раковину. Особенно отчетливо он наблюдается у минералов без спайности или со скрытокристаллическим строением - таких, как кварц, опал.

Упругость, гибкость, хрупкость, вязкость и ковкость. Минерал называется упругим, если его тонкие листочки, отщепленные по спайности, или волокна, если минерал волокнистый, допускают некоторое сгибание их, не разламываясь, после чего сами собой выпрямляются. Примером упругого минерала является слюда. Как видно из сказанного, упругие минералы являются в то же время и гибкими, но гибкость у них особая - упругая, в отличие от другого вида гибкости, когда листочек, тонкая пластинка или волокно минерала, хотя бы и слабо 12 согнутые, не выпрямляются сами собой, а сохраняют приданную им форму. Относительно таких минералов говорят, что они гибкие, но не упругие. К их числу относится широко распространенный слюдоподобный хлорит.

Известны хрупкие минералы. Они не выдерживают даже слабой попытки изогнуть их пластинки, листочки или волокна и ломаются. Некоторые из этих минералов (например так называемые хлоритоиды) по внешнему виду и ряду свойств напоминают слюду, однако это свойство хрупкости отличает их от слюды коренным образом. Хрупкими называются минералы, легко распадающиеся на кусочки при слабом ударе молотком или дающие при этом многочисленные трещинки.

Существуют минералы с повышенной хрупкостью. Такова, например, самородная сера, крупные кристаллы которой растрескиваются уже при нагревании в руке.

Противоположным хрупкости свойством является вязкость минералов. Вязкие минералы раскалываются лишь с большим трудом. Вязкость объясняется взаимной тесной переплетенностью микроскопически мелких кристаллов, из которых состоит минерал, в силу чего создается трудно разрываемая масса. Примером может служить нефрит. Под микроскопом при рассматривании его в тонких пластинках (шлифах) оказывается, что он состоит из тончайших перепутанных волокон и, таким образом, представляет собою как бы подобие каменной ткани.

Некоторые вязкие минералы обнаруживают ковкость. К минералам ковким, в полном смысле этого слова, относятся самородные золото, серебро, медь. Однако ковкими называют не только те минералы, которые расплющиваются в пластинку под ударами молотка или при надавливании, но и те, которые хотя бы в слабой степени притупляются при этом в острых краях. Хорошо ковкие минералы режутся и строгаются ножом.

Удельный вес минералов. Различают: легкие минералы - с малым удельным весом, меньше 2,5 (гипс, графит), средние - со средним удельным весом, от 2,5 до 4, (кварц, полевой шпат) и тяжелые - с удельным весом больше 4 (оловянный камень). Особый практический интерес представляют тяжелые минералы, поскольку к ним относятся многие ценные руды тяжелых металлов - олова, свинца, меди и др.

Удельный вес минералов при полевой работе обычно определяется приблизительно взвешиванием на руке. Для этого необходимо, чтобы минерал имелся в значительном количестве, достаточном для того, чтобы ощущать его тяжесть, и был, по возможности, свободен от примеси других минералов.

Точное определение удельного веса производится лабораторными методами.

Магнитность и электрические свойства. Для испытания на магнитность служат обычная магнитная подковка или намагниченный перочинный ножик. К числу магнитных минералов относятся магнетит (магнитный железняк), а также пирротин (магнитный колчедан). Мелкие кусочки и крупинки их легко притягиваются и прилипают к магниту.

Электрические свойства обнаруживаются у некоторых минералов при трении их о шерстяную материю или кожу, после чего они притягивают мелкие кусочки бумаги. Таковы, например, сера и янтарь.

Запах минералов. Некоторые минералы обнаруживают запах во влажном состоянии, при трении, ударе, при обжигании или горении. Общеизвестны запах глины, запах сернистого газа при горении серы или обжигании пирита; куски арсенопирита при разбивании молотком или при высекании из них искр издают резкий чесночный запах.

Горючесть минералов. К горючим минералам относятся самородная сера, янтарь, асфальт - они легко зажигаются от спички и издают при этом характерный запах.

Вкус минералов. Ощущение вкуса дают легко растворимые минералы. Известны минералы соленые на вкус, горькие, вяжущие и др. Минерал галит (хлористый натрий), употребляемый в пищу, как известно, соленого вкуса; природные квасцы - кислые, вяжущие.

Гигроскопичность. Это способность некоторых минералов притягивать влагу. Минералы, обладающие этим свойством, прилипают к языку или влажным губам. В большой степени гигроскопичны каолин, галлуазит, трепел и др.

Кроме описанных внешних признаков, минералы обладают многочисленными оптическими свойствами, обнаружить которые можно лишь с помощью микроскопа, применив специальные методы оптического анализа. Более доступно исследование химического состава минералов. Это исследование можно проводить при помощи довольно простого метода - паяльной трубки.

Рис. 13. Паяльная трубка

Паяльная трубка, изображенная на рис. 13, служит для вдувания воздуха в пламя свечи, спиртовой лампочки или газовой горелки. От этого пламя вытягивается в конус (рис. 14). В этом пламени, обладающем высокой температурой и способностью производить химические реакции окисления и восстановления, проводятся различные испытания минерала путем прокаливания, а также сплавления его с содой, бурой и другими реактивами. При помощи того же пламени, нагревая минерал на угле один или в смеси с реактивами, получают характерные, иногда яркие цветные налеты, которые позволяют судить о содержании в минерале того или другого химического элемента: свинца, сурьмы, мышьяка, висмута и др.

Рис. 14. Пламя паяльной трубки

Существуют специальные определители минералов при помощи паяльной трубки. Усвоить методику работы с определителями такою рода нетрудно, но для этого необходимо обзавестись некоторыми реактивами и приборами и научиться производить несложные опыты.

Нашим определителем пользование паяльной трубкой не учитывается, но оно не исключается для тех, кто этим методом владеет. Произведя дополнительные химические испытания при помощи паяльной трубки, можно проверить правильность сделанного макроскопического определения.

При определении минералов важно располагать сведениями не только об их внешних и других признаках, но и об условиях их на-хождения в природе.

Выше указывалось, что минералы иногда образуют налеты, выцветы, натеки, корочки. Кроме того, минералы встречаются в виде жил или входят в состав жил. В других случаях они слагают горные породы, образуют слои и пласты.

Знание условий нахождения минералов и их генезиса (образования), или, как говорят иногда, "бытия" минералов в природе, может оказать большую помощь в деле поисков полезных ископаемых.

Генезисом минералов называют всю совокупность превращений, которые они испытывают, начиная с момента зарождения и до момента полного разрушения. К сожалению, изучение генезиса, особенно его деталей, представляет большие трудности. Дело в том, что минералообразование обычно происходит в условиях, недоступных непосредственному наблюдению. Минералы и их месторождения мы находим уже в готовом виде, спустя большие промежутки времени после возникновения.

В генетическом отношении минералы разделяются на магматогенные, связанные в своем происхождении с застыванием так называемой магмы, и экзогенные, или минералы поверхностного образования, возникшие вблизи поверхности при участии агентов выветривания - воды, кислорода воздуха, угольной кислоты и др. Третью генетическую группу составляют метаморфические минералы, образовавшиеся на глубине в результате перекристаллизации других минералов.