Рис, 49. Коикрснии марказита

Рис. 52. Сталактиты и ста­лагмиты в карстовой пещере

Рис. 50. Оолитовый агрегат боксита

Очень сходными образованиями с конкрециями являются так называемые оолиты. Они представляют собой агрегат округлых образований от долей миллиметра до нескольких сантиметров в диаметре каждое (рис.50). В разрезе шарики имеют концентрическое, иногда скорлуповатое или радиально-лучистое строение. Такие обра­зования часто встречаются в известняках, железных и марганцевых рудах, в бокситах и кремнистых отложени­ях. Среди минералов, имею­щих оолитовое строение, можно назвать арагонит, пиролюзит, гидрогетит (см. рис. 58).

Некоторые минералы да­ют весьма своеобразные формы, имеющие ветвящие­ся, древовидные образова­ния. Их называют дендритами (рис. 51).

Натечные формы. Натечные образования при­сущи аморфный минералам (например, опалу) и скрытокристаллическим минера­лам (кремень, халцедон). Многим знакомы натечные известковые образования, встречающиеся в карстовых пещерах, сталактиты и сталагмиты (рис. 52). Харак­терны почковидные, натечные формы для гематита и халцедона, в частности, для его красивой разновидно­сти — агата (рис. 53).

Изучение натечных агрегатов показывает, что они воз­никли при отложении из последовательных порций раст­воров, часто коллоидного состояния. В приповерхностных условиях часто наблюдается образование минералов в виде корочек, землистых налетов и так называемых «вы­цветов». Такие образования особенно характерны для районов с пустынным или засушливым климатом, где не­редко на поверхности почвы возникают хрупкие легко растворимые корочки раз­личных минералов.

Рис. 53. Натечная форма ага­тового кремни, разновидности халцедона

Рис. 51. Дендриты самородной серы

Псевдоморфозы. В природных условиях встречаются минералы с совершенно не свойственными им кристаллическими формами. Например, гипс, кри­сталлизующийся в моноклинной сингонии и дающий своеобразные кристаллы (см. рис. 4), был встречен в виде кубических форм. Эго объясняется тем, что гипс заполнил при кристаллизации полости, образовавшиеся путем растворения кристаллов галита водой. Такие об­разования получили название псевдоморфоз (греч. «псевдос» — ложь,«морфис» - образование). Псевдо­морфозы могут возникать и путем замещения одного ми­нерала другим с сохранением его внешней формы. Так, наблюдаются псевдоморфозы гидрогётита по пириту с характерной кубической формой. Часто встречаются псевдоморфозы по органическим остаткам, например, опала или пирита по дереву (см. рис. 56), кальцита и фосфорита по раковинам моллюсков и др.

Из сказанного ясно, что для распознавания минера­лов недостаточно ограничиться изучением их внешней формы, необходимо знать другие более надежные свой­ства минералов, позволяющие однозначно определить их.

Твердость. Твердость — одно из важнейших свойств минералов при их диагностике. Твердость — это ветчи­на сопротивления минерала усилию, разъединяющему его частицы. Твердость минералов определяется сопро­тивлением, которое оказывает минерал при его царапа­нии определенными стандартными минералами. Минера­лы, используемые для определения твердости, сведены в так называемую шкалу твердости или шкалу Мооса, наз­ванную так в честь ее составителя. В шкале твердости минералы располагаются в порядке возрастания твердо­сти от 1 до 10. Шкала, таким образом, состоит из 10 стандартных минералов, каждый последующий из кото­рых царапает острым концом все предыдущие и в свою очередь царапается последующими минералами.

Ниже приводится шкала твердости (перед названием каждого минерала стоит цифра, обозначающая относи­тельную твердость соответствующего минерала):

1. Тальк Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂

2. Гипс СаSO₄ ^. 2H₂0

3. Кальцит СаСОз

4. Флюорит СаF₂

5. Апатит Са₅[PO₄]₃ (F, Cl, OH)

6. Ортоклаз К[А1Si₃O₈}

7. Кварц SiO₂

8. Топаз Al₂[SiO₄] (F, OH)

9. КорундА1₂0₃
10. Алмаз С

Определение минералов с помощью шкалы твердости проводится царапанием неизвестного минерала острым концом эталонного, входящего в шкалу твердости. На­пример, если неизвестный минерал царапается ортокла­зом (твердость 6) и не царапается апатитом (твердость 5), то твердость определяемого минерала - 5,5.

V большинства минералов па различных сколах и гранях твердость является величиной более или менее постоянной .Однако в природе встречаются минералы, у которых твердость зависит от направления царапания. Например, у дистена Al₂[SiO₄]O твердость в направле­нии удлинения кристалла на грани (100) составляет 4,5, а в поперечном направлении- 6; на гранях (010) и (110) твердость равна 7. Таких минералов с резко выраженной анизотропией твердости немного. Более точное определе­ние твердости минералов проводят на специальных при­борах, называемых склерометрами или микротвердометрами. Основной частью таких приборов является алмаз­ная игла или пирамидка, но глубине вдавливания кото­рых определяется твердость минерала.

В полевых условиях при отсутствии шкалы твердо­сти используют заменители шкалы твердости: мягкий карандаш- - 1; ноготь — 2,5; «медная» монета (1,2, 3, 5-копсечные монеты) — 3-1; стекло—-5; лезвие бритвы, стального ножа — 5—6; напильник — 7. В практике поле­вого определения твердости минералов они вполне за­меняют шкалу твердости, их достаточно для определения широко распространенных минералов.

Удельный вес (плотность). Удельные веса минералов колеблются в широких пределах —от значений меньше единицы (природные газы, жидкие битумы) до 23 (неко­торые минералы группы осьмистого иридия). В ряде слу­чаев это физическое свойство является хорошим диагно­стическим признаком. Даже взвешивая минералы просто на ладони, можно примерно определить их удельные ве­са. Большинство минералов имеет, удельные веса в пре­делах от 2,5 до 3,5, рудные и самородные минералы — больше 4.

Но удельному весу все минералы можно объединить в три группы: легкие — с удельным весом до 2,5, средние — от 2.5 до 4, тяжелые- более 4. К группе тяжелых ми­нералов относятся рудные минералы. Исключение из этого правила составляет барит ВаБО.], имеющий удель­ный вес 4,5—4,7 (греч. «барис» — тяжелый), не являю­щийся рудным минералом. Большими удельными весами обладают магнетит — 5,5—6; галенит (свинцовый блеск) —7,5; киноварь —8 и др. Самородные элементы имеют в своем большинстве большие удельные веса: медь- 8.9; висмут —9,7; серебро 11; ртуть—13,6; зо­лото—15—19; платина—II -20; иридий и осьмий — 17-23.

Цвет. Цвет минералов в ряде случаев может быть важнейшим диагностическим свойством. Название мно­гих минералов дано но их цвету. Например, лазурит и азурит голубого цвета. Хлорит — зеленого цвета (греч. «хлорос»— зеленый), родонит — розовый (греч. «ро-дон» — роза), рубин — красный (лат. «рубенс» — крас­ный), аурипигмент -золотисто-желтый (аурум — золо­то, пигмент — окраска), гематит — буро-красный (греч. «гематос»--кровь), альбит- - белый (адьбус— белый).

Однако у многих минералов окраска не постоянна. Ряд минералов меняет свой цвет в зависимости от раз­личных примесей и условий образования. Так, широко распространенный минерал кварц может быть бесцвет­ным, прозрачным (горный хрусталь), дымчатым (рау.х-топаз), черным (морион), фиолетовым (аметист), молоч­но-белым и других оттенков. Турмалин встречается чер­ной окраски (шерл), розовой (рубеллит), зеленой и даже бывает многоцветным (полихромным), когда одни крис­талл окрашен розовым, зеленым, бурым и другими цве­тами, концентрически-зонально расположенными в ми­нерале.

Каковы причины окраски минералов? Выяснено, что на окраску минералов влияют: наличие п минералах ионов-красителей, пли хромофоров, валентность ионов, ко­ординационное число, присутствие в составе решетки ми­нералов молекул воды, посторонних включений и ряд других причин. Еще в 1824 г. русский минералог Севергин подразделил окраску минералов на три группы: 1) собственная, 2) зависящая от примесей, 3) случайная. В 1936 г. акад. Л. Е. Ферсман дал этим группам назва­ния: идиохроматическая, аллохроматическая и псевдо­хроматическая.

Идиохроматическая окраска (греч. «иднос» — свой, собственный) обусловлена собственными свойствами ми­нерала. Этот вид окраски зависит от наличия в кристал­лической решетке минералов ионов-красителей, или хромофоров, Хромофорами обычно являются: железо двух и трехвалентное, титан - трех- и четырехвалент­ный, марганец двух-, трех- и семивалентный, хром трех-и шестивалентный, а также медь, никель, кобальт, вана­дий, уран и другие элементы. Например, двухвалентное железо придаст минералам бутылочно-зеленую окраску (оливин), трехвалентное железо — коричневую и темно-бурую— (гетит), марганец двух- и трехвалентный дает розовую окраску (родохрозит, пьемонтит), марганец се-мивалентный — темно-фиолетовую и т. д. Многие мине­ралы могут изменять свою окраску при искусственном воздействии па них. Например, алмаз, будучи облучен в атомном реакторе, приобретает красивую зеленую, бу­рую и голубую окраску. Еще в Древней Руси было из­вестно, что если запечь в русской печке в хлебе дымча­тые топазы, они становится золотистого цвета. В древней Греции и Риме агат, разновидность халцедона, варили и течение нескольких педель с медом, а затем — несколь­ко часов в серной кислоте. Получалась очень красивая полосчатая разновидность агата, называемая ониксом.

Аллохроматическая окраска(греч. «аллос» — посто­ронний) вызывается наличием посторонних механических примесей. Например, кварц с включением тонких чешуек гематита окрашивается в красноватый цвет, а кварц с включением игольчатых выделений или чешуек хлорита имеет зеленоватую окраску и известен под названием празема.

Псевдохроматическая окраска (греч. «псевдос»— ложь, ложный) связана с рассеянием света, отраженно­го от минерала, и интерференцией световых волн в по­верхностных слоях минерала. Псевдохроматическая окраска, наблюдаемая у ряда минералов, обуславливает явления побежалости, или иризации.

Часто на поверхности прозрачных и полупрозрачных минералов можно видеть игру цветов, обусловленную интерференцией света, отражающегося от внутренних граней кристаллов, плоскостей спайности или микроско­пических включений другого минерала. Это — придания. Примером такой ложной окраски может служить иризацня минерала Лабрадора (в зеленовато-синих тонах), слагающего основную массу горной породы лабрадори­та, широко применяемого для облицовки зданий и, в частности. Мавзолея В. И. Ленина и станций метрополи­тена. Аналогичное иризации явление нам хорошо извест­но по эффекту, наблюдаемому на поверхности воды, покрытой радужной пленкой нефти пли бензина. Такого

же типа явление обнаруживается у благородного опала. Для него радужная игра цветов называется опалесценцией.

На поверхности некоторых непрозрачных минералов также образуются радужные пестрые пленки, например у борнита (фиолетово-синие), халькопирита (пестрые малиново-желто-сине-зеленые). антимонита (темно-синие) и др. Это явление у непрозрачных минералов назы­вается побежалостью.

Цвет черты. В ряде случаев для диагностики минера­лов используют свойство минералов давать окрашенную черту па фарфоровой пластинке, имеющей матовую, не глянцевую поверхность. Цвет черты минерала — это цвет минерала в тонком порошке. Часто цвет черты ми­нерала совпадает с цветом, наблюдаемым в природных образованиях самих минералов. Так, цвет черты азури­та — голубой, аурипигмента — желтый, малахита — зе­леный. Иногда цвет черты у некоторых минералов иной, нежели цвет самого минерала в куске. Так, пирит по внешнему виду — соломенно-желтый, бронзово-желтый, а цвет черты — черный. Цвет черты помогает безошибоч­но определять руды на железо: бурый железняк, гема­тит, магнетит. Нередко эти руды бывают очень похожи друг на друга. Цвет черты помогает их легко распознать: у бурого железняка черта желто-бурая, у гематита— вишнево-красная, у магнетита — черная.

Минералы полупрозрачные и прозрачные, как прави­ло, дают бесцветную или светлоокрашенную черту. Ми­нералы с металлическим блеском обычно дают черту не­зависимо от их цвета черную. Следует иметь в виду, что черту на фарфоровой пластинке дают минералы с твер­достью не более 6. так как твердость фарфоровой плас­тинки равна 5,5-6.

Блеск. Интенсивность отраженного света от поверх­ности минерала известна под названием блеска. Блеск зависит от многих причин: показателя преломления мине­рала, характера отражающей поверхности, включений, трещиноватости. Блеск не зависит от твердости и окрас­ки минералов. По блеску вес минералы могут быть под­разделены па три группы: минералы с металлическим блеском, с полиметаллическим (металловидным) н неме­таллическим блеском.

Многие рудные минералы (пирит, галенит, халькопи­рит и др.) характеризуются металлическим блеском. Та­ким же блеском обладают металлы, откуда и произошло это название. Неметаллический блеск широко распрост­ранен среди нерудных н породообразующих минералов. Неметаллический блеск имеют кварц, кальцит, слюда, полевой шпат и многие другие минералы. Полуметалли­ческий блеск является промежуточным видом блеска. В качестве примера минерала с полу металлическим блес­ком можно привести графит.

Среди минералов с неметаллическим блеском выде­ляют несколько характерных видов: 1) алмазный блеск — наиболее интенсивный блеск, свойствен алма­зу, киновари, сере (на гранях); 2) стеклянный блеск широко распространен среди прозрачных мине­ралов. Стеклянный блеск имеют кальцит, флюорит, кварц (на гранях); 3) перламутровый блеск характерен для слюд, талька; 4) шелковистый блеск встре­чается среди волокнистых минералов — гипса, асбеста; 5) жирный блеск — поверхность минерала с жирным блеском как бы смазана жиром: нефелин, кварц, сера (на изломе); 6) матовый блеск — падающий свет рас­сеивается, и поверхность минерала выглядит матовой, как у каолинита, мела; 7) восковой блеск харак­терен для минералов с аморфным или скрытокристаллическим строением, например для опала, кремня.

Спайность и излом. Спайностью называют способ­ность кристаллов и минералов кристаллического строе­ния раскалываться по определенным кристаллографиче­ским направлениям. Спайность зависит от внутреннего строения минерала и не зависит от внешней формы кри­сталлов. Спайность для многих минералов является хо­рошим диагностическим признаком. Недаром многие минералы названы шпатами: исландский шпат, тяже­лый шпат, полевой шпат, плавиковый шпаг и др. При раскалывании минерала по плоскостям спайности возни­кают плоские, зеркальные поверхности, параллельные друг другу. По степени проявления совершенства спай­ности выделяют пять видов:

1) Спайность весьма совершенная - мине­рал очень легко раскалывается на тонкие зеркальные пластинки. Такой спайностью обладают слюды, тальк, хлорит; 2) спайность совершенная (галит, галенит, кальцит и др.) — кристалл раскалывается при лег­ком ударе на мелкие правильные выколки по спайности, напоминающие настоящие кристаллы: например, у каль­цита получаются выколки по ромбоэдру, у галенита — кубики и т. д.; 3) спайность средняя (пироксены, рутил). При расколе минерала наблюдаются как ровные поверхности, так и неровные изломы по случайным на­правлениям; 4) спайность несовершенная (апатит, касситерит, сера) обнаруживается с трудом. Изломы минерала в большинстве своем представляют неровные поверхности; 5) спайность весьма не­совершенная (корунд, магнетит) — плоскости спайности наблюдаются в исключительных случаях. Ми­нералы, как правило, обладают раковистым изломом, иногда (у самородных металлов) — занозистым.

При определении спайности минералов не следует путать ее с гранями кристалла. Необходимо помнить, что поверхности плоскостей спайности обладают более силь­ным блеском, чем грани кристалла. Кроме того, следует находить несколько параллельных направлений (более двух) — ровных плоскостей, ибо при наличии только двух параллельных плоскостей они могут оказаться па­раллельными гранями кристалла. Для более точной ди­агностики кристалла следует определять помимо степени совершенства спайности, количество направлений спай­ности и ориентировку плоскостей спайности в простран­стве (но отношению к координатным осям). Нередко в кристалле наблюдается несколько направлений спайно­сти различной степени совершенства. Например, слюда мусковит обладает совершенной спайностью в одном направлении по {001} и несовершенной — по {110} и {010}. Ортоклаз (полевой шпат) имеет совершенную спайность по {001} и {010} под углом 90°. Кальцит рас­калывается по трем направлениям — по граням ромбоэд­ра. Флюорит обладает совершенной спайностью в четы­рех направлениях по октаэдру.

Для определения некоторых минералов хорошим ди­агностическим признаком является излом — случайное направление раскола минерала. В тех случаях, когда ми­нерал обладает хорошо выраженной спайностью, трудно получить случайное направление, так как минерал рас­калывается по плоскостям спайности. Но и в этом слу­чае иногда говорят об изломе: ровный излом, ступенча­тый излом (при наличии совершенной спайности в двух 90 или более направлениях, как у галита, галенита и др.). По характеру поверхности, образующейся при расколе минерала, выделяют следующие виды излома:

1) раковистый (опал, халцедон) - поверхность раскола напоминает створки раковины; 2) неровный (апатит) характерен для минералов с плохой спайно­стью; 3) занозистый (роговая обманка, волокнистый гипс, актинолит) - присущ минералам с волокнистым или игольчатым строением; 4) землистый (каоли­нит) поверхность излома землистая; 5) зернистый (альбит) — поверхность представлена мелкими зернами (кристаллами), создающими зернистую поверхность; 6) крючковатый (медь самородная,, золото и др.) — поверхность излома имеет мелкие крючочки.

Прозрачность. Способность минералов пропускать свет определяет другое свойство минералов — прозрач­ность. Минералы по-разному пропускают свет. По степе­ни прозрачности все минералы делятся на три группы: прозрачные (горный хрусталь, топаз, исландский шпат), полупрозрачные (халцедон, изумруд, киноварь) — про­свечивают обычно в тонких краях, непрозрачные (пирит, галенит, магнетит).

Особые свойства минералов. Некоторые минералы хо­рошо распознаются по особым свойствам, присущим только определенным минералам: двойному лучепрелом­лению, магнитности, ковкости, хрупкости и др.

Двойное лучепреломление. Естественный свет, проходя сквозь кристалл, распадается на два от­клоняющихся луча, которые распространяются внутри минерала (кроме минералов кубической сингонии) с разными скоростями. Оба световых луча становятся по­ляризованными. Это явление называется двупреломлением или двойным лучепреломлением. Наиболее отчет­ливо оно проявляется у исландского шпата, прозрачной разновидности кальцита. Наблюдать это свойство следу­ет так: положить кристалл исландского пшата на напи­санный текст и сквозь кристалл будет видно удвоение надписи. Чем толще кристалл, тем на большее расстоя­ние надписи будут отстоять друг от друга.

Магнитность. Среди природных минералов встре­чаются образования, обладающие магнитными свойства­ми. Лишь немногие минералы характеризуются сильной магнитностью, благодаря которой они могут притягивать железные опилки, булавки, небольшие гвоздики. Этим свойством обладают магнетит, никелистое железо, ферроплатина. Наиболее отчетливо магнитность наблюдает­ся при взаимодействии с магнитной стрелкой компаса. Слабо магнитные минералы проявляют свое свойство с помощью электромагнита. Таких минералов довольно много. Электромагнит обычно используется при исследо­вании шлихов.

Штриховка на гранях. Некоторые минералы имеют интересные особенности в строении кристаллов — на поверхности граней наблюдается штриховка — систе­ма параллельных или пересекающихся прямолинейных бороздок, возникающая при росте кристаллов. Штрихов­ка характерна для граней иприта (см. рис. 10), причем на каждой грани она располагается перпендикулярно к соседней. Продольная штриховка наблюдается у антимо­нита. Грани кварца часто сопровождаются поперечной штриховкой.

Некоторые минералы легко распознаются по их спо­собности растворяться в воде (каменная соль, мираби­лит) или в разбавленной соляной кислоте (кальцит) с выделением углекислого газа в виде пузырьков, другие не растворяются и в крепких концентрированных кисло­тах (кварц, золото).

Минералы распознаются на вкус: каменная соль — соленая, карналлит —горько-соленый, некоторые хорошо определяются на ощупь (каолинит — жирный, мажущий; тальк — жирный; боксит, мел, трепел — сухие, или «то­щие»).

В природе встречаются минералы, для которых не­плохим диагностическим свойством служит запах. Так. если потереть или резко ударить друг о друга два кусоч­ка арсенопнрнта или других арсснидов. ощущается чес­ночный запах- запах мышьяка.

Некоторые минералы распознаются при механиче­ском воздействии на них: самородные металлы (золото, серебро, медь и др.) - куются, блеклая руда — хрупкая, крошится при царапании ее перочинным ножом, слюды обладают гибкостью, упругостью. Большая группа ми­нералов характеризуется радиоактивностью, которая оп­ределяется с помощью приборов — радиометров. Неко­торые минералы светятся при облучении их ультрафио­летовыми лучами. Это свойство называется люминесценцией (лат. «люмен» — свет, свечение) и на­блюдается в темноте.