Обґрунтування і порядок виконання роботи

Головними фізичними властивостями мінералів є:

- густина;

- механічні: твердість, спайність, злам, ковкість;

- оптичні: прозорість, забарвлення, колір риси, блиск;

- магнітність;

- радіоактивність;

- горючість;

- розкладання;

- смак.

Густина

Густина являє собою масу речовини, яка припадає на 1 м³ дистильованої води при t-4^°С. Величина густини мінералів коливається від 800 кг/м³ (озокерит) до 23000 кг/м³ (осмістий іридій).

Визначення густини проводиться зважуванням мінералів “на руці”, тобто визначається його відносна вага.

Для визначення густини мінералів рекомендується користуватись нижчеприведеною шкалою (табл. 2.1).

В природі частіше всього зустрічаються мінерали густиною від 2000 до 5000 кг/м³.

Таблиця 2.1 - Групи відносних густин мінералів і їх характеристика

Група	Густина	Границі густини, кг/м3	Типові мінерали і їх густина
	Дуже легкі	<1000	Озокерит – 800-900, лід- 920
	Легкі	1000-4000	Янтар – 1050 Флюорит – 3250
	Середні	4100-7000	Халькопірит – 4300 Барит – 4700
	Тяжкі	7100-10000	Галеніт – 7600
	Дуже тяжкі	>10000	Золото – 18000

Твердість

Твердість являє собою одну із найважливіших діагностичних ознак мінералів. Під твердістю розуміють ступінь опору мінералів зовнішньому механічному впливу. Для визначення твердості в лабораторних і польових умовах прийнято шкалу Маоса, в котрій в якості еталонів використовуються мінерали з відомою і постійною твердістю. Ці мінерали розташовуються в порядку зростання твердості так, що попередній мінерал подряпується наступним (табл. 2.2).

Для визначення твердості мінералу гострим кінцем уламка мінералу-еталона натискують на мінерал. Якщо еталон залишає подряпину на мінералі, то його твердість вища, а якщо залишає слід еталону у вигляді порошку, то його твердість нижча від твердості досліджуваного мінералу. Підбираючи так еталони, визначають відносну твердість.

На практиці часто застосовують для визначення твердості різні розповсюджені предмети. Так, твердість олівця - 1,

Таблиця 2.2 – Шкала твердості Мооса і основні її показники

Відносна твердість	Найменування мінералу-еталону	Основні показники мінералу - еталону
	Тальк	Залишає сліди на папері, дереві, шкірі
	Гіпс	Подряпується нігтем
	Кальцит	Подряпується мідною голкою
	Флюорит	Подряпується залізною голкою, цвяхом
	Апатит	Слабо подряпується сталевою голкою
	Ортоклаз	Слабо ріже скло під великим натиском
	Кварц	Добре ріже скло під великим натиском
	Топаз	Ріже скло під невеликим натиском
	Корунд	Слабо ріже скло без натиску
	Алмаз	Добре ріже скло

нігтя - 2, бронзової монети - 3,5-4, скла - 5, голки і ножа - 6, напильника - 7. Мінерали з більшою твердістю зустрічаються рідко. В світовій практиці часто використовують металеві стержні з відповідною твердістю.

Спайність

Спайність -це здатність мінералу розколюватися або розщеплюватися по паралельних площинах, які відповідають певним кристалографічним напрямкам, по яких в кристалічній структурі проявляється найменша сила зчеплення атомів, іонів або молекул. В залежності від характеру площин спайності виділяють чотири типи спайності (табл. 2.3).

Для визначення типу спайності мінералу необхідно пам’ятати, що вона в залежності від типу структури може проходити в одному (слюди), двох (амфіболи), трьох (галіт), в чотирьох (флюорит) напрямках. Спайність визначається при подрібненні мінералів. При необхідності тип спайності рекомендується визначати під бінокулярним мікроскопом.

Необхідно вміти відрізнити площини спайності від граней кристалу. Площини спайності мають більш сильний блиск і свіжий вигляд. Крім того, вони утворюють ряд паралельних одна одній поверхонь, які в більшості випадків гладкі або глянцеваті.

Таблиця 2.3 - Спайності мінералів і їх характеристика

Типи спайності	Найменування спайності	Характер площин спайності	Типові мінерали
	Дуже досконала	Мінерал легко розчіплюється на тонкі листи з утворенням дзеркальних площин спайності	Мусковіт, біотит
	Досконала	Мінерал розчіплюється на пластини з утворенням одиноких східців	Гіпс, галіт
	Середня	Мінерал слабо розколюється на пластини. Характерні раковисті сходинки і слабо виражені площини спайності	Мікроклін, магнетит
	Малопомітна	Мінерал не розколюється по певних площинах, а утворює одиничні східці. В цілому поверхня розлому нерівна, пагорбкова	Кварц, олівін, берил

Злам

Злам – це вид поверхні, утвореної при розколюванні мінерального індивіду. Він є важливою діагностичною ознакою для ряду мінералів. Виділяють наступні типи зламів (табл. 2.4). Визначення типу зламу проводиться візуально або під бінокулярним мікроскопом.

Таблиця 2.4 - Основні типи зламів та їх характеристика

Тип зламу	Назва зламу	Характеристика поверхні зламу	Характерні мінерали
	Дзеркально-рівний	Рівна, дзеркальна	Мусковіт, біотит
	Сходинковий	Сходинкова в деяких напрямах	Польові шпати, флюорит, галіт
	Нерівний без дзеркальних поверхонь	Нерівна без дзеркальних площин	Берил, турмалін
	Раковистий	Раковиста без площин спайності	Кварц, халцедон, бурштин
	Скалкоподібний	Скалковидна, гачкувата	Торці волокнистих серпентину, гіпсу

Крихкість

2.5 Крихкість – властивість мінералів подрібнюватися при механічній дії з утворенням тріщин або уламків різної величини і форми.

Пластичність – властивість мінералів деформуватися під зовнішнім механічним впливом без утворення тріщин або уламків.

Обидві властивості тісно взаємопов’язані між собою і мають не тільки діагностичне, але й технологічне значення у визначенні розробки схем видобутку та збагачення корисних копалин.

Крихкість і пластичність визначається двома методами: експериментальним – на склерометрах і відносним – дряпанням мінералу загостреним сталевим предметом. За крихкістю і пластичністю всі мінерали згруповано в п’ять ступенів крихкості (табл. 2.5).

Таблиця 2.5 - Шкала крихкості і пластичної мінералів

Ступінь крих-кості	Характеристика крихкості	Навантаження, при якому утворюються тріщини	Мінерали – еталони
	Дуже крихкі	<20	Гіпс
	Крихкі	20-50	Пірит
	Слабо пластичні	50-100	Кварц
	Пластичні	100-200	Самородне золото
	Дуже пластичні	>200	Самородна мідь

Прозорість

Прозорість – це властивість мінералу пропускати через себе певну кількість світлових променів у видимому спектрі. Прозорість тіснішим чином пов’язана з блиском і визначається коефіцієнтом поглинання світла. В залежності від коефіцієнта поглинання світла всі мінерали умовно можна поділити на три групи: прозорі, напівпрозорі і непрозорі (табл. 2.6).

Таблиця 2.6 - Основні типи прозорості мінеральних індивідів

№ п/п	Типи прозорості	Межі показників заломлення, N, %	Межі показників відбиття, R, %	Характерні мінерали - еталони
	Прозорі	1,3-2,4	3,1-17,2	Гірський кришталь, алмаз, смарагд
	Напівпрозорі	2,4-3,0	17,2-15,0	Кіновар, клейфан, гематит
	Непрозорі	3,0-4,9	25,0-95,0	Антимоніт, молібденіт, срібло

Визначення прозорості мінералів в лабораторних умовах проводиться на спеціальних приладах – рефрактометрах, які дозволяють встановити показник внутрішнього відбиття мінералу в процентах.

В польових умовах визначення типу прозорості рекомендується проводити згідно шкали прозорості, в яку входять: прозорий гірський кришталь, півпрозорий сфалерит (клейофан) і непрозорий пірит. Однак при визначенні прозорості рекомендується проводити в тонких уламках або пластинах за допомогою бінокулярного мікроскопу в проходячому світлі.

Забарвлення

Забарвлення – характер взаємодії електромагнітного випромінювання видимого діапазону світлових хвиль з електронами атомів, іонів або молекул, які входять до складу кристалічної структури мінералів. Встановлено, що видимий спектр електромагнітних хвиль коливається в межах 3800 – 7600А. Їх довжини викликають сім типів забарвлення: фіолетове, синє, блакитне. Зелене, жовте, оранжеве і червоне. Крім хімічного складу мінералу, на його забарвлення часто впливають механічні домішки, дефекти в кристалічних структурах, мікротріщини та ряд інших факторів. Ряд мінералів змінюють своє забарвлення в залежності від кристалографічних напрямків.

Згідно сучасної класифікації, виділяють три групи забарвлення – ідіохроматичне, алохроматичне і псевдохроматичне.

Ідіохроматичне (власне) забарвлення обумовлене певними особливостями хімічних елементів, які входять до його складу (структуротворні, ізоморфні домішки – хромофори), характером електронної, так званої зонної структури мінералів різних дефектів. За здатністю оптичного поглинання, виділяють наступні підтипи ідіохроматичного забарвлення:

а – металовидне забарвлення з максимумом відбиття світлових променів. Це мінерали з металічним і ковалентним типами зв’язку як наслідок міжзонних переходів електронів (пірит, золото) або фундаментальної смуги поглинання (кіновар, ауріпігмент, куприт);

б – забарвлення, обумовлене електронними переходами між різними іонами, а також між різновалентними іонами металів – це мінерали трьохвалентного заліза (О^2- Fe³⁺), мінерали які вміщують різновалентні іони Fe²⁺ і Fe³⁺ (аквамарин, вівіаніт);

в – забарвлення пов’язане з іонами перехідних металів Fe, Co, Ni, Cu, Mn, Cr, Ti, V (ізумруд, рубін, рубеліт, малахіт, родоніт);

г – радіаційне забарвлення, пов’язане з утворенням під дією радіоактивного розпаду радіоактивних елементів електронно-дирчастих центрів забарвлення (синє і фіолетове забарвлення галіту і флюориту, жовте і димчасте забарвлення кальциту і кварцу та ін.).

Найбільш типовими хромофорами (забарвлюючі елементи), які викликають те, чи інше забарвлення, є: титан, ванадій, хром, марганець, залізо, мідь та деякі інші елементи. Так Fe²⁺ - зелені, Ті⁴⁺ - інтенсивні червоно-бурі, Cr³⁺ - зелені, Ni²⁺ - зелені та ін.

Алохроматичне забарвлення мінералів є наслідком включень в них сторонніх домішок у вигляді інших мінералів різного забарвлення, пухирців газів і рідин. Це забарвлення не пов’язане із власне хімічним складом мінералів. Отже воно не постійне. Як приклад можна навести ряд різновидностей кварцу:

- празем-зеленуватий, за рахунок включень актиноліту або хлориту;

- сердолік – оранжево-червоний за рахунок включень гідрооксидів заліза;

- авантюрин – буро-червоний до золотистого за рахунок включень залізної слюди (різновидності гетиту);

- котяче око – зеленуватий за рахунок включень азбесту;

- соколине око – синюватий за рахунок включень волокнистої синьої рогової обманки та ін.

Псевдохроматичне забарвлення зумовлене процесами дифракції та інтерференції світлових променів в кристалічних структурах мінералів, а також розсіюванням, заломленням, повним внутрішнім відбиттям білого світла, з особливостями будови мінеральних індивідів (закономірне повторення фаз різного складу в іризуючих сонячних і місячних різновидностях польових шпатів), глобулярної будови атомів, наявності органічних домішок в перлах, утворення іризуючих плівок на поверхні зерен або кристалів в результаті їх окислення та ін.

Вивчення та визначення забарвлення в лабораторних умовах проводиться шляхом одержання кривих спектрального поглинання, при якому фіксується поглинання відповідних ліній головніших хромофорів з певною довжиною хвиль. Для візуального визначення кольорів мінералів рекомендується користуватися нижче наведеною шкалою забарвлення, яка включає 11 мінералів-еталонів (табл. 2.7).

За характером забарвлення мінеральних індивідів або агрегатів виділяють: однорідне забарвлення (пірит), зональне (малахіт), п’ятнисте (галіт) та ін.

Таблиця 2.7 - Шкала основних кольорів мінералів

№ п/п	Колір	Типовий мінерал
	Водяно-прозорий	Гірський кришталь
	Білий	Каолін
	Свинцево-сірий	Галеніт
	Бурий	Гематит
	Червоний	Кіновар
	Мідно-червоний	Самородна мідь
	Фіолетовий	Флюорит
	Зелений	Малахіт
	Жовтий	Сірка
	Латунно- жовтий	Піротин
	Залізисто- чорний	Магнетит

При визначенні природи забарвлення мінералів у штуфах, кристалах або зернах необхідно відрізняти первинне забарвлення, яке виникає в процесі їх формування і вторинне, яке виникає в процесі вторинної зміни мінералу. Так первинне темно – зелене забарвлення рогової обманки, що обумовлене входженням її в структуру хромофору Fe²⁺ в Fe³⁺ .Визначення забарвлення мінералів проводиться візуально.

Колір риси

Колір риси – являє собою колір мінералу в порошку. Багато мінералів в розтертому стані мають інший колір, ніж у монолітніх зразках. Порошок можна одержати, проводячи куском мінералу по більш шорсткій поверхні фарфорової пластинки при умові, що твердість його менша від твердості фарфору. Якщо твердість мінералу вища твердості фарфору, то мінерал утворює на фарфорі подряпину.

Колір риси – важлива діагностична ознака цілого ряду мінералів. Так гематит, лимоніт і магнетит в зразках мають майже однаковий колір і їх можна розрізнити тільки по іншому кольору риси – відповідно червоному, жовтому або чорному.

Блиск

Блиск також є важливою діагностичною ознакою мінералів. Він залежить від показника заломлення мінералу і його здатності відбивати від своєї поверхні світло. Показник відбиття світла (блиск) в мінералах визначається в процентах і змінюється від 1% в озокериті до 95% в полірованому самородному сріблі. Для визначення типу блиску рекомендується користуватися нижче наведеною шкалою (табл. 2.8).

Для визначення блиску необхідно враховувати характер поверхні мінералу, величину і форму його зерен, оскільки ці фактори призводять до специфічних блисків: жирного – для тонкозернистих світло забарвлених і білих мінералів; смолистого – для темно забарвлених мінералів; матового – для тонко дисперсних мінералів; шовковистого – для волокнистих мінералів; перламутрового – для лускуватих мінералів і інше. Визначення типу блиску проводиться візуально. Характер поверхні мінералу рекомендується продивитись під бінокулярним мікроскопом.

Дата добавления: 2015-11-14