Определение и описание минералов

Определение и описание минералов тесно связано между собой: при определении минерала исходят из его описания, а в основе описания минерала лежат признаки, по которым его определяют. Далее мы рассмотрим, как изученные ранее физические свойства минералов используются при идентификации и описании минералов. Многие из этих свойств вы будете использовать на практике для определения минералов. До тех пор пока вы не накопите достаточного опыта по визуальному определению, нужно при знакомстве с каждым новым минералом выписывать из справочной литературы его основные физические свойства: габитус или тип минеральных агрегатов, цвет, твердость, плотность, спайность, особые свойства, например, магнитность, пьезоэффект, способность к люминесценции, и сверять эти свойства с тем, что вы можете непосредственно наблюдать в образце. Далеко не всегда вы будете отчетливо видеть все перечисленные физические свойства в изучаемом минеральном образце, т. к. для этого необходимо иметь крупный более или менее идеальный кристалл типичного габитуса и цвета. Трудность диагностики минералов заключается в том, что идеальных кристаллов с хорошо проявленными типичными свойствами в природе очень мало. Чаще всего минералы из-за стесненных условий роста имеют неправильные формы и мелкие размеры, из-за чего проверить их плотность, твердость, спайность и ее тип бывает затруднительно. Поэтому, просматривая различные образцы одного минерального вида , надо стараться замечать характерные, специфичные черты, которые позволяют отличить данный минерал от похожих на него. Как правило, это одно, два или три характерных физических свойства, которые позволяют определить минералы одного вида, даже несмотря на кажущуюся внешнюю их непохожесть. С течением времени вы научитесь сразу из всего многообразия свойств выбирать те, которые присущи тому или иному минеральному виду. Но для этого требуется опыт, который приобретается путем самостоятельного многократного просмотра минеральных коллекций.

Макроскопическая идентификация минералов

Идентификация минерала при внешнем осмотре образца – в такой же мере искусство, как и наука. В одних случаях распознать минерал можно сразу, а в других это может потребовать тщательных и иногда продолжительных исследований. Прежде всего, это зависит от индивидуальности минерала, качества образца, а также от знаний, опыта и умения исследователя.

Идентификация минералов достаточно проста по сравнению с идентификацией животных и растений. Общее число минеральных видов сравнительно невелико; к тому же из 3500–4000 известных минеральных видов большая часть встречается настолько редко, что их можно встретить лишь в коллекциях. Хотя для студентов начального курса минералогии это представляется довольно сложным. Но это всего лишь психологический барьер, который преодолевается после просмотра большого количества образцов минералов. Происходит узнавание на подсознательном уровне.

Однако на первых порах нужна логическая схема идентификации минералов. Кроме того, внимательный осмотр нескольких различных образцов одного и того же минерального вида позволяет выявить свойства, наиболее ценные для его диагностики. Поэтому для тренировки минералогической памяти необходимо как можно чаще просматривать минералы в коллекциях и в полевых условиях. Приобретенный таким образом опыт позволит выбрать наиболее рациональный путь для определения минерала. Даже если первоначальное ознакомление с образцом не приводит к его идентификации, оно все же ограничивает круг поисков сравнительно небольшим числом минералов, так что для окончательного определения остается прибегнуть к одному или нескольким диагностическим тестам.

Физические свойства минералов

Далее будут приводиться физические свойства, которые используются при идентификации минералов. Желательно начинать изучение каждого нового минерала по физическим свойствам в предлагаемой последовательности, акцентируя свое внимание на наиболее типичных сочетаниях свойств.

Морфология кристаллов

Первое, на что надо обращать внимание при определении минерала, это – морфология (габитус или облик) кристалла или агрегата (т. е. важен общий вид). Морфология кристаллов сильно зависит от индивидуальности минерала – в основном от его кристаллической структуры. По форме кристаллов или их агрегатов часто можно судить о сингонии минерала (например, кубы или пентагондодекаэдры пирита, галита, флюорита или октаэдры шпинели, алмаза, додекаэдры граната сразу и однозначно укажут на принадлежность этих минералов к кубической сингонии; тетрагональные призмы циркона, гексагональные призмы берилла, апатита, бочонковидные кристаллы корунда – на принадлежность к средним сингониям).

Подавляющее большинство волокнистых, чешуйчатых и пластинчатых минералов принадлежат к низшим сингониям (асбест, хлорит, слюды, глинистые минералы). Некоторые минералы или их агрегаты имеют настолько характерную форму (габитус), что одного взгляда на них бывает достаточно, чтобы его определить. Примерами могут служить кубы пирита «пиритоиды», параллельно-волокнистые агрегаты асбеста или гипса-селенита, ромбододекаэдры исландского шпата (кальцита), оолитовые агрегаты боксита, пластинчатые кристаллы слюд, друзы кварца, натечные агрегаты гётита и т. д.

Одним из решающих признаков определения минералов по внешнему виду иногда служит характерное двойникование. Например, двойники гипса в виде ласточкиного хвоста, крестообразные двойники ставролита, коленчатые двойники рутила, двойники ортоклаза. При изучении внешней формы (огранки минерала) следует помнить, что кристалл может искажаться за счет неравномерного роста его граней, что искажает внешнюю симметрию. Кроме того, один и тот же минерал обычно имеет множество характерных (или не очень) типов огранки, которые зависят от физико-химических условий его образования.

Блеск

Блеск – очень ценное диагностическое свойство. Позволяет практически сразу разделить минералы с металлическим (полуметаллическим) и неметаллическим блеском. К первой группе относятся самородные металлы, большинство сульфидов (пирит, халькопирит, галенит, борнит и др.) и некоторые оксиды (гематит, ильменит, хромит, магнетит, куприт и др.). Минералы с неметаллическим блеском чаще всего прозрачны или просвечивают (это в основном силикаты и соли кислородных и бескислородных кислот). Если блеск неметаллический, то важно определить его тип: стеклянный, алмазный, жирный, шелковистый, перламутровый, восковой, матовый, землистый.

Определяя блеск, надо обращать на возможные специфические эффекты, которые возникают у некоторых минералов в отраженном свете: иризация (лабрадорит, беломорит), астеризм (рубин, сапфир), опалесценция (опал), переливы цвета (тигровые, кошачьи и др. глаза). Такие эффекты обычно обусловлены неоднородностью строения минерала, которая вызывается наличием особо расположенных чередующихся пластинок минерала, наличием пластинчатых вростков, волокнистостью, полостями или разрывами сплошности структуры.

Сходный эффект – побежалость – вызывается образованием тонких поверхностных пленок, от которых свет отражается, интерферируя (характерна для измененных сульфидов халькопирита, борнита и др.). По цвету вторичных пленок легко отличить медьсодержащие минералы, например, борнит, халькопирит (зеленые, синие, фиолетовые, красноватые цвета побежалости) от железосодержащих магнетита, пирита (бурые цвета побежалости). Еще пример – ильменит, имеющий характерные синеватые цвета поверхностных пленок; антимонит покрывается синеватой или синевато-черной побежалостью, самородное серебро чернеет, самородная медь чаще имеет зеленые, реже серо-черные, черные налеты вторичных пленок.

Цвет и черта

Важнейшее диагностическое свойство. Хотя в некоторых случаях (особенно это касается ограненных ювелирных камней) определение цвета требует опыта и умения тонко различать его оттенки. Минералы могут обладать характерной собственной окраской и почти всегда иметь эту окраску (правда, ее интенсивность и оттенки могут меняться). Так, например, малахит всегда зеленый, но интенсивность и оттенки зеленого очень различны. Лазурит также имеет фиолетово-синий цвет, оттенки и насыщенность которого могут очень сильно изменяться даже в одном месторождении, от светлого серовато-синего, темно-голубого или синего до фиолетово-синего и насыщенного темно-синего цвета. Окраска обусловлена химическим составом минерала. Эта окраска может изменяться в случае изменения химического состава минерала (например, гранаты могут быть в зависимости от преобладающего элемента-хромофора красными, розовыми, черными, зелеными, коричневыми, оранжевыми, желтыми и др.).

Каждый минерал имеет набор различных характерных для него цветов, а также имеет наиболее типичный цвет (или несколько цветов), наиболее распространенный для данного минерала. Редкие цвета (нетипичные) для того или иного минерала могут указывать на конкретное месторождение, из которого получен данный минерал, и являться как бы визитной карточкой минерала, принадлежащего именно этому месторождению. Например, редкая разновидность очень дорогого ювелирного минерала цоизита необычного фиолетового цвета – танзанита, встречается только в Танзании. Или, черный диопсид с эффектом астеризма (четырехлучевой звездой) встречается только на некоторых месторождениях Индии. Кроме таких собственных цветов минералы могут быть окрашены вростками других минералов.  Например, кальцит может окрашиваться и в розовый, красный, бурый, желтый или черный цвет примесями тонкодисперсного гематита или лимонита и др. минералов. А цвет агата или халцедона может быть весьма причудливых сочетаний из-за примесей чужеродных минералов.

Черта – цвет тонкого порошка минерала – часто помогает различить собственные и примесные окраски. Получают цвет черты, царапая минералом по неглазурованному фарфору. Твердые минералы, твердость которых выше 6,5, на фарфоре черты не дают, т. к. они тверже его. Цвет черты ценное диагностическое свойство для темных непрозрачных минералов, особенно имеющих металлический блеск, т. к. цвет черты более постоянен, чем цвет минерала, который может зависеть от многих факторов, например, от размера зерен.

Твердость

Для диагностики минералов используют условные величины относительной твердости, которую обычно выражают в единицах шкалы Мооса.

Шкала твердости Мооса

Твердость ногтя – 2,5; большинство ножевых лезвий или осколков обычного оконного стекла – 5,5; твердость медной монеты – 3, а высококачественной стали около 6,5. Для идентификации многих минералов достаточно определить, являются ли они мягкими (< 2,5) или имеют среднюю твердость (от 3 до 5,5) или твердыми (> 5,5).

При определении твердости следует учитывать два фактора: 1) твердость данного минерала – это твердость его чистой гладкой поверхности, например, спайности плоскости. Покрытые поверхностной пленкой, выветрелые или измененные минералы могут иметь заниженную твердость. 2) Зернистые агрегаты минералов при царапании могут разрушаться, что создает ложное впечатление об их твердости. Чтобы избежать этого надо царапать испытуемым минералом эталонный и наоборот. После царапанья, надо провести пальцем по царапине, чтобы проверить действительно ли остался след или это след черты эталонного минерала. Следует помнить, также, что твердость некоторых анизотропных минералов сильно различается в зависимости от направления. Характерным примером может служить кианит (дистен).