Физические свойства минералов имеют существенное значение для их макроскопической диагностики. Свойства минерала зависят от его строения и химического состава. Главнейшими физическими свойствами являются цвет, блеск, плотность, твердость, спайность и т. д.
Цвет – способность минерала отражать или пропускать через себя ту или иную часть видимого спектра.
Цвет минерала может быть обусловлен:
- наличием в его структуре элементов-хромофоров (Cu, Fe, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni и др.);
- дефектами кристаллической решетки;
- примесями, как изоморфными, т. е. входящими в структуру минерала, так и механическими.
Элементы-хромофоры могут окрашивать минералы в разные цвета в зависимости от их валентности, концентрации, присутствия других химических элементов и соединений и пр.
Fe3+ – красно-бурый ( сидерит Fe CO3, лимонит Fe2O3 n H2O, гидрогётит FeOOH n H2O)
Fe2+ – зеленый ( анапаит Ca2Fe2+[PO4]2 4H2O)
Mn3+ – розовый ( родонит Ca Mn4v [Si3O9])
Cr3+ – зеленый ( уваровит Ca3Cr2[SiO4]3) и красный ( рубин Al2O3), в зависимости от содержания окиси хрома
Cr6+ – оранжевый ( крокоит Pb [CrO4])
Cu2+ – зеленый ( малахит Cu2[CO3]2 OH2) и синий ( азурит Cu3[CO3]2 OH2), в зависимости от количества кристаллизационной воды
Co2+ – розовый ( эритрин Co3[AsO4]2 8H2O)
Ni2+ – зеленый и желтый ( гарниерит Ni [Si4O10] (OH)4 4H2O)
V3+ – зеленый ( смарагдит Ca2(Mg, Fe2+)5[Si8O22]OHv2)
Ti4+ – синий ( сапфир Al2O3), в присутствии ионов гидроксила и наличии железа
Дефектами кристаллической структуры обусловлена, например, голубая и синяя окраска галита (NaCl), возникающая в результате радиоактивного облучения K40, Rb87.
Примером окраски минерала механической примесью другого вещества может служить зеленый кварц ( празем ), цвет которого обусловлен мельчайшими включениями чешуек зеленого хлорита или иголочек актинолита. Механическая примесь гематита часто вызывает красную или бурую окраску минералов, например галита и сильвина,агатов .
В отдельных случаях окраска минерала может быть вызвана иризацией и побежалостью.
- Иризация – цветной отлив на гранях или плоскостях спайности некоторых минералов (например, лабрадор), обусловленный наличием тонких включений или трещин, вызывающих интерференцию лучей света.
- Побежалость – цветная пленка на слегка окислившейся поверхности минерала (халькопирит, борнит).
При описании минералов обычно используется физическая шкала цветов в сочетании с бытовой.
- Физическая шкала: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый; дополнительно: белый, серый, черный, пурпурный, коричневый.
- Бытовая шкала объединяет хорошо знакомые всем цвета: вишневый, яблочный, медовый и пр. Эти цвета часто применяют для уточнения оттенка цвета минерала, например вишнево-красный, оловянно-белый , латунно-жёлтый , соломенно-желтый и т.п.
Цвет черты – цвет минерала в порошке на белом фоне. Для определения цвета черты используют неглазурованную поверхность фарфора (бисквит). По сравнению с окраской минералов цвет черты является более постоянным, вследствие чего имеет важное диагностическое значение.
Минералы с металлическим блеском, как правило, имеют черную черту с разными оттенками, минералы со стеклянным блеском – белую, реже слабоокрашенную. Цвет минерала часто не совпадает с цветом его черты.
Пример:
пирит – цвет минерала соломенно-желтый, черта черная
халькопирит – цвет минерала латунно-желтый, черта черная с зеленоватым оттенком
гематит – цвет минерала стально-серый, черта вишнево-красная
магнетит – цвет минерала черный, черта черная
актинолит – цвет минерала зеленый, черта белая
Блеск – способность минерала отражать свет. Интенсивность и характер блеска зависит от показателя преломления (N), отражательной способности (R) и характера поверхности, от которой отражается свет. При условии, что свет отражается от ровной гладкой поверхности (грани, плоскости спайности), выделяют следующие типы блеска по возрастанию яркости:
- стеклянный – характерен для прозрачных и полупрозрачных минералов (N = 1,3–1,9; R < 15 %). Большинство минералов имеют именно этот блеск.
- алмазный – N = 1,9–2,6; R = 15–19 %, встречается значительно реже (алмаз, сфалерит, киноварь);
- полуметаллический – N = 2,6–3,0; R = 19–26 % (магнетит);
- металлический – характерен для непрозрачных минералов, N > 3,0; R > 26 %, например, пирит
Прозрачность – способность минерала пропускать через себя свет. Оценивается на качественном уровне путем просмотра минерала на просвет. По степени прозрачности минералы условно делят на:
- прозрачные – хорошо пропускают свет. Видны внутренние дефекты (трещины, включения);
- полупрозрачные – просвечивают в тонких осколках или шлифах;
- непрозрачные (как правило, минералы с металлическим блеском)
Спайность – способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием гладких параллельных поверхностей, называемыхплоскостями спайности. Спайность обусловлена внутренней структурой минерала и не зависит от внешней формы кристалла или зерна минерала.
Спайность в минерале проходит по направлениям, параллельным плоским сеткам с максимальной ретикулярной плотностью атомов, но наиболее слабо связанным между собой.
