Механические свойства минералов
Твердость является одним из важнейших диагностических свойств
минералов.
Под твердостью понимается способность минералов противостоять
внешнему механическому воздействию.
В практической минералогии определяется относительная твердость
путем царапания одного минерала другим. Для этих целей используется
шкала твердости Мооса, в которую входят следующие 10 минералов-
эталонов, расположенные в порядке увеличения твердости:
тальк — 1; гипс — 2; кальцит — 3; флюорит — 4; апатит — 5; ортоклаз — 6; кварц — 7; топаз — 8; корунд — 9; алмаз — 10.
Каждый минерал шкалы твердости царапает предыдущие, а последующие
оставляют царапину на нем.
Для определения твердости по свежей поверхности минерала с усилием
проводят острым углом минерала-эталона, а затем стирают с поверхности
минерала порошок, чтобы убедиться в наличии или отсутствии
на ней царапины. Так, если эталоны 1, 2, 3, 4 не царапают минерал,
а эталон 5 оставляет на нем царапину, твердость исследуемого минерала
— 4,5. Минералы с одинаковой твердостью обычно взаимно царапают
друг друга.
Для приблизительной оценки твердости часто используют широко
распространенные предметы: ноготь (твердость 2), стекло (твердость
5), лезвие стального ножа (твердость 6).
По твердости минералы можно разделить на три группы:
мягкие — царапаются ногтем (тальк, гипс, графит);
средней твердости — не царапаются ногтем и не оставляют царапины
на стекле (кальцит, галенит, халькопирит);
твердые — царапают стекло (кварц, полевые шпаты, пирит, магнетит).
Точное определение твердости производится на специальных приборах
— склерометрах, снабженных алмазным или металлическим острием.
Спайность и излом. Спайность — способность минералов раскалываться
или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям
с образованием ровных гладких плоскостей, называемых
плоскостями спайности.
Плоскости спайности ориентированы параллельно действительным
или возможным граням кристаллов. Это свойство всецело зависит от
внутреннего строения минералов и проявляется в тех направлениях, в
которых силы сцепления между материальными частицами кристаллических
решеток наименьшие.
В зависимости от степени совершенства выделяют несколько видов
спайности.
Весьма совершенная — минерал легко расщепляется на отдельные
тонкие пластинки или листочки, расколоть его в другом направлении
очень трудно (слюды, гипс, тальк, хлорит).
Совершенная — минерал сравнительно легко раскалывается преимущественно
по плоскостям спайности, причем отбитые кусочки часто
напоминают отдельные кристаллы (кальцит, галенит, галит, флюорит).
Средняя — при раскалывании образуются как плоскости спайности,
так и неровные изломы по случайным направлениям (пироксены, полевые
шпаты).
Несовершенная — минералы раскалываются по произвольным направлениям
с образованием неровных поверхностей излома, отдельные
плоскости спайности обнаруживаются с трудом (самородная сера, пирит,
апатит, оливин).
У некоторых минералов при раскалывании образуются только неровные
поверхности, в этом случае говорят о весьма несовершенной
спайности или отсутствии ее (кварц).
Спайность может проявляться в одном, двух, трех, редко более направлениях.
Для более детальной характеристики ее указывают направление,
в котором проходит спайность, например по ромбоэдру — у кальцита,
по кубу — у галита и галенита, по октаэдру — у флюорита.
Спайность с уверенностью можно определить только в сравнительно
крупнозернистых минеральных агрегатах.
Плоскости спайности важно уметь отличать от граней кристаллов:
первые обычно обладают более сильным блеском, образуют ряд параллельных
друг другу плоскостей и в отличие от граней кристаллов на
них не наблюдается штриховки.
Кроме спайности, некоторые минералы имеют также и плоскости
отдельности. Отдельность чаще всего связана с включениями других
минералов, расположенных в виде тончайших прокладок вдоль плоскостей
плотпейшей упаковки в кристаллической решетке минерала-
хозяина. Именно по этим ослабленным плоскостям и происходит раскалывание
(корунд).
Спайность тесно связана с изломом, то есть общим видом поверхности
минерала, образующейся при его раскалывании или разламывании.
При наличии у минерала весьма совершенной, совершенной, а иногда
и средней спайности его излом, как правило, ровный пластинчатый
или ступенчатый. Если спайность несовершенная или весьма несовершенная,
излом бывает неровным или раковистым, то есть имеющим
вид вогнутой поверхности, напоминающей раковину. Для минералов
игольчатого и волокнистого строения характерен занозистый излом
(роговая обманка, асбест); для агрегатов с шероховатой неровной поверхностью
— землистый, когда поверхность минерала как бы покрыта
налетом пыли (каолинит, лимонит).
Плотность (удельный вес). Это свойство зависит, в первую очередь,
от химического состава минералов. Естественно, что минералы,
имеющие в своем составе элементы с большим порядковым номером,
обладают и большим удельным весом. Значительную роль
играют также плотность упаковки и структурный мотив кристаллической
решетки.
Плотность минералов изменяется в широких пределах от 600 до
27 ООО кг/м3 (или от 0,6 до 27 г/см3 ) и точно определяется в лабораторных
условиях.
При макроскопическом определении плотность оценивается приблизительно
путем «взвешивания» минерала на руке с оценкой «легкий
», «средний», «тяжелый».
К легким относятся минералы с плотностью до 2500 кг/м3 (2,5 г/
см3 ) — сера, галит, опал.
Средней плотностью (от 2500 до 40 000 кг/м3 ) (2,5-4 г/см3 ) обладает
большинство породообразующих минералов (кварц, кальцит, полевые
шпаты, слюды, апатит, флюорит и др.).
Тяжелыми считаются минералы с плотностью более 4000 кг/м3
(4 г/см3 ) ; чаще всего это рудные минералы (галенит, пирит, халькопирит,
магнетит и др.).
Следует отметить, что определение плотности с уверенностью можно
производить только в мономинеральных образцах, при этом часто
прибегают к сравнению близких по размерам образцов различных минералов.
