Весьма совершенная спайность. Смотреть что такое «минералы и минералогия» в других словарях

Минералы — природные химические соединения или само-родные элементы, встречающиеся в земной коре. Из минералов состоят горные породы (грунты) и почвы, непосредственно находя-щиеся у нас под ногами. Распространение минералов крайне не-равномерно. Известно около 3000 минералов, широкое распростра-нение среди них имеет всего около 50. Эти минералы названы по-родообразующими. Если рассматривать отдельные геологические провинции, например, центральную часть Русской равнины, то по-родообразующих минералов на поверхности земли здесь еще меньше — около 20 .

В целом химических соединений значительно больше, чем ми-нералов, но они в большинстве представляют собой вещества, по-лучаемые искусственно. В последнее время минералами стали на-зывать дополнительно еще два класса веществ:

• то, что раньше было принято называть минеральными веще-ствами, — неорганические соединения, присутствующие в пи-щевых продуктах, лекарствах, косметике;
• компоненты, образующиеся в процессе изготовления строи-тельных материалов, — кирпича, бетона, керамики и т.д.

Минералы бывают в основном твердыми, значительно реже жидкими (подземные воды) и газообразными (радон, метан). Среди твердых минералов преобладают кристаллические, аморфные и коллоидные (встречаются реже). По внешнему виду минералы очень разнообразны и обладают большим количеством особен-ностей. Одно и то же сочетание химических элементов может крис-таллизоваться в различные структуры и образовывать различные минералы — это явление называется полиморфизмом. Например, модификации углерода (С) дают графит и алмаз; сульфид железа (FS 2) образует два минерала — пирит и марказит, карбонат кальция СаС0 3 — минералы кальцит и арагонит.

Минералы бывают изотропными и анизотропными: изотропные одинаковы по свойствам во всех направлениях, а анизотропные различны в непараллельных направлениях.

По происхождению минералы принято подразделять на эндо-генные (глубинные) и экзогенные (образовавшиеся на поверх-ности; к ним же относятся минералы, образовавшиеся на дне моря). Многие минералы могут иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение. С фактором происхождения не следует объединять фактор присутствия минерала в породе — многие эндогенные ми-нералы далее слагают осадочные (экзогенные) породы или присут-ствуют в них (например, кварц, имеющий магматическое или мета-морфическое происхождение, образует пески или песчаные и пы-леватые фракции и является существенной составной частью осадочных глинистых пород).

Диагностика минералов

Минералы обладают различными свой-ствами, одни из которых могут определяться визуально, другие — при помощи специальной аппаратуры. Свойства, определяемые визуально или с помощью простейших приспособлений (соляной кислоты, лупы, ножа, шкалы твердости), называют внешними, а соответствующую диагностику — макроскопической. Обычно ее вполне достаточно, чтобы определить названия породообразующих минералов и сложенных ими пород и в предварительной, оце-ночной форме судить о свойствах геологической среды.

К внешним свойствам минералов, определяемым макроскопи-чески, относятся: форма выделения, окраска, цвет порошка (черта), блеск, излом, спайность, твердость, удельный вес и некоторые особые свойства.

Форма выделения

Наиболее распространенные формы — крис-таллические, землистые и аморфные массы. Кристаллы называют изометричными, если они примерно одинаково развиты по всем трем направлениям. Вытянутые в одном направлении кристаллы называют столбчатыми, призматическими, игольчатыми, а вытяну-тые в двух направлениях — таблитчатыми, пластинчатыми, листо-ватыми. Прочие формы — это щетки (жеоды), конкреции и секре-ции, псевдоморфозы (окаменелости), оолиты и др..

Один минерал может иметь различные формы выделения, со-храняя при этом"неизменными прочие свойства.

Окраска

Окраска — цвет минерала. В природе имеются минералы, обла-дающие как какой-либо одной окраской, так и различными окрас-ками. Графит всегда темно-серый, а полевой шпат может иметь цвет от белого до черного — розовый, красный, серый, зеленый, коричневатый.

Цвет порошка (черта)

Как правило, цвет минерала имеет более темный оттенок, чем цвет минерала в порошке. Многие цветные минералы имеют белый порошок. Порошок получают посредством черчения образцом по фарфоровой пластинке — отсюда название свойства — черта. При черчении по фарфору получается идеальный порошок, тонким слоем лежащий на белом фоне. Про минералы с твердостью больше, чем у фарфора (> 6,5), говорят, что они черты не дают. Некоторые минералы хорошо диагностируются с по-мощью черты (например, черная роговая обманка имеет темно-зе-леную черту, черный лабрадор (полевой шпат) — белую или светло-серую, темно-серый гематит — вишневую).

Формы выделения минералов (схемы)

а — вытянутые кристаллы; б — плоские; в — изометричные; г — кристаллическая масса (порода); д — окаменелость (псевдоморфоза); е — дендрит; ж — почковидная натечная форма; з — сталактиты; и — сталагмиты; к — конкреция; л — секреция; м,н — оолиты; о — щетка (друза, жеода); п — роза (розетка)

Блеск

Блеск — это свойство минералов, как и всех предметов, отражать, преломлять, поглощать лучи света, а также наше восприятие отра-женного света. Блеск минерала следует определять по тем местам, где он блестит ярче всего — по поверхностям свежего скола (при необходимости скол надо получить). У одного минерала может на-блюдаться различный блеск (например, у пластинчатого гипса — стеклянный и перламутровый; у кварца — жирный на сколах и стек-лянный на выросших гранях). Назовем виды блеска, расположив их в списке по мере убывания интенсивности отраженного света.

• металлический. Минералы похожи на металлические пред-меты;
• полуметаллический, алмазный смоляной. Это яркие виды блеска; минералы, обладающие ими, довольно редки в природе, многие являются ценными полезными ископаемыми, но вряд ли будут встречаться при работах в области природообустройства;
• жирный. Поверхность минерала производит впечатление по-крытой тонким слоем масла. Чаще наблюдается у минералов, имеющих неровную поверхность, например, у кварца и опала;
• перламутровый. Наблюдается на ровных гладких поверх-ностях, дает легкий цветной отлив (примеры: тальк, в меньшей сте-пени гипс, слюды);
• стеклянный. Наблюдается на ровных гранях многих мине-ралов. Блестит одновременно вся поверхность (примеры: кальцит, ангидрит, полевые шпаты);
• шелковистый. Наблюдается у минералов с игольчатым из-ломом, когда поверхность скола напоминает длинные нитки блес-тящей капроновой ткани (примеры: асбест, роговая обманка, во-локнистый гипс);
• . матовый (слабый, тусклый). Поверхность даже на свежем сколе блестит слабо (примеры: кремень, халцедон, фосфорит в кон-крециях);
• минералы без блеска (примеры: фосфорит в землистых массах, монтмориллонит, каолинит).

Излом

Излом — форма поверхности минерала, получающаяся при раз-ламывании образца. Излом одного и того же образца можно оха-рактеризовать несколькими словами, которые без противоречия будут дополнять друг друга. Например, излом лимонита землистый и неровный одновременно, излом сахаровидного гипса зернистый и неровный у всего образца и ступенчатый, если присмотреться к кристаллам. Некоторые виды излома, поддающиеся схематич-ному изображению, представлены ниже.

Некоторые виды излома (схемы)

а — ступенчатый в кристалле; б — ступенчатый в кристаллической массе; в — игольчатый в кристаллической массе; г — крупнозернистый; д — раковистый

Виды излома:

• ступенчатый. Легко определяется у одиночных кристаллов, имеющих плоскости излома, например, у кальцита и слюд. Сложнее бывает увидеть ступенчатый излом у кристаллов внутри кристалли-ческих масс. В таких случаях следует найти кристаллы и обратить внимание на небольшие плоскости у них, в то время как весь об-разец будет производить впечатление неровного или зернистого, как, например, у лабрадора или доломита;
• игольчатый (занозистый, волокнистый). Похож на излом древесины или какого-то волокнистого материала; наблюдается у роговой обманки, асбеста;
• зернистый (сахаровидный). Наблюдается у минералов с мел-кокристаллической формой выделения; кристаллы еще видны, а их излом виден уже плохо (примеры: ангидрит, мелкокристаллический апатит);
• землистый. Наблюдается у минералов с негладкой поверх-ностью, у которых кристаллы не видны из-за малых размеров. Об-разцы похожи на сухую землю, не имеют блеска, часто пачкают руки (примеры: лимонит, фосфорит, глинистые минералы);
• раковистый. Чаще наблюдается у аморфных минералов. По-верхности излома блестящие, выпуклые или вогнутые, гладкие,
  с острыми краями, что использовалось древними людьми при изго-товлении инструмента и оружия (примеры: кремень, халцедон, об-сидиан, кварц);
• неровный. Минерал при раскалывании образует непра-вильные, незакономерные поверхности (примеры: мелкокристал-лический кварц, фосфорит).

Спайность

Спайность — это способность кристаллических минералов рас-калываться по особым направлениям кристаллической решетки. У предметов, окружающих нас в повседневной жизни, это свойство не наблюдается. За счет спайности при раскалывании минералов могут образовываться плоскости, иголки или волокна. Спайностью обладает большинство кристаллических минералов и не могут об-ладать аморфные минералы. Поверхности спайности не следует пу-тать с гранями, образовавшимися при росте кристалла. Спайность хорошо видна в крупных кристаллах (пример: слюда или полевой шпат). В разбитых образцах крупнокристаллических масс спай-ность определяется уже потому, что видны сами кристаллы — каждый дал свою плоскость, отличную от соседней.

Схема спайности

а — крупный кристалл расколется только по трещинам, параллельным граням; б — в кристаллической массе хорошо видны сколы, проходящие по плоскостям спайности

Спайность бывает различной. Она может проявляться очень хорошо, как у слюды, и отсутствовать, как у кристаллов кварца. По степени совершенства выделяется пять видов спайности: весьма совершенная, совершенная, средняя, несовершенная, весьма несо-вершенная (спайности фактически нет). Если спайности нет, часто бывает невозможно понять, где закончился один кристалл и на-чался следующий. Спайность совсем не видна у минералов, пред-ставленных землистыми массами. В этом случае она определяется под микроскопом, а данные публикуются. Вследствие анизотро-пии кристаллов даже внутри одного минерала спайность может проявляться по-разному, например, полевой шпат имеет совер-шенную спайность по двум направлениям и среднюю — по треть-ему. Слюды имеют весьма совершенную спайность в одном направлении и не имеют ее по двум другим.

Кристалл слюды

Спайность в одном направлении, по двум другим направлениям спайности нет, слюда разрывается наподобие листа бумаги. Выросшие грани не учитываются.

Как можно понять из сказанного, спайность довольно тесно свя-зана с изломом. Она имеется у минералов со ступенчатым, игольча-тым и крупнозернистым изломом и отсутствует у минералов с ра-ковистым изломом. О спайности минералов с мелкозернистым, землистым, неровным изломом следует читать в справочниках.

Плотность (удельный вес)

Определяется она на глаз. Боль-шинство минералов имеет плотность 2,5—3,5 г/см 3 . Плотность по-могает узнать легкие породы — трепел, опоку, диатомит, высохшую глину, так как у них плотность менее 2,0 г/см 3 , у тяжелых мине-ралов плотность более 4 г/см 3 .

Твердость

Твердость — сопротивление поверхности материала царапанью, резанию, вдавливанию, истиранию. Это очень удобное свойство для простейшей диагностики минералов. У минералов постоянная твердость. Образец всегда можно попробовать поцарапать ногтем,

ножом, кусочком стекла. Можно также острым углом образца по-царапать другие материалы.

В геологической практике при простейшей диагностике принято сравнивать рассматриваемый образец с минералами-эталонами путем царапанья их друг о друга. В качестве эталона используется шкала немецкого геолога Фридриха Мооса. Шкала в условных еди-ницах имеет размах от 1 до 10.

Твердость минералов

С помощью шкалы Мооса удается измерить твердость мине-ралов с точностью до 0,5 или 1. Полученный результат объявляется, например, так: доломит имеет твердость 3,5.

Особые свойства. Сюда относятся необычные свойства, име-ющиеся лишь у отдельных минералов.

1. Реакция с кислотами. В нее вступают кальцит, доломит и другие карбонаты: СаС0 3 (кальцит) + 2НС1 (соляная кислота) —> СаС1 2 + Н 2 0 + С0 2 .
2. Запах при трении. Его может иметь фосфорит.
3. Соленый вкус имеет галит (NaCl), горький вкус — сильвин (КС1).
4. Восприятие на ощупь. Жирными, скользкими могут быть тальк и каолинит.
5. Иризация — появление красивого синего отблеска на сколах спайности лабрадора.
6. Магнитность. Проверяется по реакции стрелки компаса. Ею обладают некоторые минералы, содержащие железо, кобальт, никель.
7. Двойное лучепреломление. Некоторые прозрачные минералы раздваивают изображение. Хорошо видно, если положить такой об-разец на текст и смотреть сквозь него.

Спайностью называют способность минералов раскалываться и давать при раскалывании ровные поверхности. Спайность характерна для тел, имеющих упорядоченное внутреннее строение, так как её совершенство зависит именно от внутреннего порядка минерала; аморфные тела, например, стекло, спайностью не обладают. Теперь познакомимся подробнее с видами спайности, выделяются:

• весьма совершенная спайность,
• совершенная спайность,
• средняя спайность.
• несовершенная, весьма несовершенная спайность или полное её отсутствие.

Весьма совершенная спайность

Представьте себе стопку бумаг. Вы всегда можете без проблем снять верхний листик или разделить эту стопу бумаг на несколько, но разорвать эту стопку довольно сложно. Это почти идеальный пример минерала с весьма совершенной спайностью, где каждый листик это слой кристаллической решётки. Вспомните слюду, она ведёт себя точно так же: пластинку слюды можно расщеплять на тончайшие листочки, однако разорвать её очень непросто. Подобным образом ведут себя и многие другие слоистые минералы: тальк, графит, молибденит, аурипигмент, гипс etc.

Совершенная спайность

Если весьма совершенная спайность позволяет буквально "расщепить" кристалл, то совершенная спайность позволит кристаллы "раскрошить". Минералы с совершенной спайностью раскалываются не в одном, как в случае с весьма совершенной спайностью, а в нескольких направлениях, при этом все сколы получаются ровными. Увидеть такую спайность можно у разных минералов: галенита, кальцита, доломита, галита, флюорита и других. При этом принято указывать, в каких направлениях существует спайность. То есть, если при раскалывании кальцита получаются ромбоэдры, говорят, что спайность по ромбоэдру, если получаются кубы, как у галита или галенита, указывается, что спайность по кубу.

Средняя спайность

Средняя спайность отличается от совершенной тем, что минералы хоть и раскалываются в нескольких направлениях, ровные сколы получаются только в некоторых из них. Характерна такая спайность для полевых шпатов, пироксенов и амфиболов, топаза и других минералов.

Несовершенная спайность

Обычно несовершенной спайностью объединяют собственно несовершенную спайность, весьма несовершенную спайность, а также отсутствие спайности. Почему? Различить на глаз эти категории спайности практически невозможно. Ровных поверхностей при раскалывании минералов с несовершенной спайностью не получается совсем, напротив, весьма характерен раковистый излом . Если вы когда-нибудь разбивали более-менее крупные кусочки стекла, то обращали внимание, что получается вогнутая или выгнутая поверхность, напоминающая формой створку раковины – это и называется раковистым изломом.

Если ударять по кристаллическому зерну или раздавливать его, зерно расколется. Оно раскалывается вдоль плоских поверхностей, закономерно ориентированных по отношению к кристаллической структуре.

Спайность – это способность кристаллов раскалываться параллельно определенным сеткам пространственной решетки с образованием разных поверхностей скола. Раскол происходит между теми плоскими сетками, где действуют самые слабые силы связи. Это очень характерное, диагностическое свойство минерала, т. к. она позволяет, в частности, судить о симметрии минералов (рис. 14). Лучше всего она проявляется в больших кристаллах.

Рис. 14 Спайность по кубу (а); по октаэдру (б); по ромбододекаэдру (в);

по призме и пинакоиду (г); по ромбоэдру (д); по пинакоиду (е)

(по А. Г. Булаху, 1999).

Для того, чтобы определить спайность указывают степень совершенства и простую форму, по которой кристалл раскалывается. Надо научиться отличать плоскости спайности от граней кристалла, на которых всегда есть какие-то углубления, микрорельеф роста. Качество спайности определяется по следующей условной шкале:

спайность весьма совершенная – минерал легко раскалывается или расщепляется на тонкие пластинки или листы (слюды, тальк, гипс);

спайность совершенная – кристаллы колются на более толстые пластинки, бруски с ровными поверхностями (кальцит, галенит);

спайность средняя (ясная, хорошая) – поверхность скола не всегда ровная и блестящая (флюорит, полевой шпат);

спайность плохая (неясная), или несовершенная (берилл).

В зависимости от простой кристаллографической формы кристалл может раскалываться по одному (биотит), двум (пироксен), трем (галенит) и более (флюорит – четырем, сфалерит – шести) направлениям.

Кристалл колется по следующим направлениям в зависимости от простых кристаллографических форм, по граням которых проходит спайность:

1) спайность по пинакоиду – одно направление (мусковит, биотит, серпентин, тальк);

2) спайность по ромбической или тетрагональной призме – два направления (пироксен, амфибол);

3) спайность по ромбоэдру и кубу – три (галит, галенит, кальцит);

5) спайность по октаэдру – четыре (флюорит),

6) спайность по ромбододекаэдру – шесть (сфалерит).

Говоря о спайности по нескольким направлениям, мы не имеем в виду, что кристалл при ударе должен обязательно расколоться на идеальные многогранники. В зависимости от удара поверхность скола и форма осколков могут быть разными. Минералы с весьма совершенной и совершенной спайностью обычно очень трудно расколоть по другим направлениям (например, тальк, биотит и мусковит). Минералы со средней (ясной) спайностью легко раскалываются по спайности, но их можно расколоть и по другим направлениям (например, полевой шпат). Минералы с плохой (неясной) спайностью раскалываются как по спайности, так и по другим направлениям; в этих случаях спайность трудно обнаружить (например, берилл).

При первом изучении минерала и когда нет его больших кристаллов, ограничиваются неполными наблюдениями, отмечая лишь, есть или нет спайность, каково ее качество, как она проходит (вдоль или поперек кристалла), каков угол спайных выколков. Это важно для диагностики минералов.

Часто в кристаллах спайность проходит по граням не по одной, а двух и более кристаллографических форм. Степень совершенства спайности по ним всегда различна. Например, полевые шпаты раскалываются по двум разным пинакоидам, на одних плоскостях блеск сильный, поверхности ровные, на других – блеск слабый, поверхности менее совершенные.

Спайность является чрезвычайно важным свойством с точки зрения технического использования минерала; нередко его применение в промышленности целиком определяется спайностью. Способность мусковита раскалываться по спайности на очень тонкие слои в сочетании с диэлектрическими свойствами этого минерала позволяет использовать его в электротехнике. Карандаш так хорошо пишет по бумаге благодаря совершенной спайности графита, которая приводит к отслоению тонких чешуек этого минерала и их прилипание к бумаге. Смазывающие свойства графита и талька определяются их мягкостью и той легкостью, с которой они раскалываются вдоль поверхностей спайности.

В тех направлениях, где нет спайности, кристаллы раскалываются по сложным поверхностям. Ведут речь об изломе. Различают ровный, ступенчатый, неровный, занозистый, крючковатый и раковистый изломы. Вид излома иногда является характерной особенностью некоторых минералов (раковистый излом у кварца), что помогает в их диагностике.

Если плоскости скола в кристалле непосредственно не определяются кристаллографической структурой минерала, говорят, что он обладает отдельностью, иногда ее называют «ложной спайностью». Отдельность – это расколы кристаллов по плоскостям их физической (фазовой) неоднородности. Плоскостями отдельности могут быть плоскости срастания двойников, поверхности зон и секторов роста кристаллов, плоскости мельчайших включений других минералов (рис. 15). В отличие от спайности отдельность проявляется по всему кристаллу, расколы в случае отдельности более грубые и четкие. Для некоторых минералов грубые разрывы по отдельности являются характерным диагностическим признаком.

Рис. 15 Базальная отдельность пироксена (а );

ромбоэдрическая отдельность корунда (б ) (по А. Г. Булаху, 1999).

Например, отдельность кристаллов корунда, она проходит по ромбоэдру и пинакоиду и вызвана мельчайшими пластинчатыми включениями слюды (мусковита) и других минералов.