Большая Советская Энциклопедия (МИ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 77

  В основу современной классификации М. положены различия в типах химических соединений и кристаллических решёток (см. таблицу). Состав М. определённого структурного типа, а также закономерные его изменения при изоморфизме определяются строением и кристаллохимическими характеристиками слагающих атомов (ионов), их радиусами, координационными числами и типом химической связи.

  Конституция (состав и структура) М. выражается кристаллохимическими формулами, в которых указываются: а) валентность иона (если присутствуют элементы в различной степени валентности); б) комплексные анионы (в квадратных скобках), например [SiO₄ ]^4- , [АlO₄ ]^5- ; в) изоморфные группы элементов, заключающиеся в круглые скобки и отделяющиеся друг от друга запятыми; при этом элементы, находящиеся в большем количестве, пишутся на первом месте; г) дополнительные анионы OH^- F^- , Cl^- , O^2- и др., помещающиеся после анионного радикала; д) молекулы воды в кристаллогидратах (в конце формулы, соединяются с ней через точку); е) цеолитная или адсорбцыионная вода показывается также в конце формулы, пишется через точку и обозначается n H₂ O; ж) недостаток атомов в дефектных структурах отмечается буквой х; з) если катионы в структуре М. занимают различное положение, то в формуле они показываются раздельно, при этом координацыионное число их обозначается римскими цифрами в показателе и справа от символа элемента. Примеры развёрнутого кристаллохимического написания формул М.: магнетит Fe²⁺ Fe₂³⁺ O₄ ; андалузит Al^VI AI^V [SiO₄ ]O; гипс Ca[SO₄ ]×2H₂ O; пирротин Fe_1-x S, флогопит K[Mg, Fe]₃ [AISi₃ O₁₀ ] (OH,F)₂ ; опал SiO₂ ×nH₂ O.

  Морфология М. определяется их внутренней структурой и условиями образования. Размер отдельных минеральных индивидов широко варьирует: от 1—100 нм (коллоидные М.) до 10 м (например, кристаллы сподумена в пегматитах). В зависимости от кристаллической структуры и условий роста возникают кристаллы М. различного облика (габитуса) — изометрического (например, галит, галенит, сфалерит, оливин и др.), листоватого и чешуйчатого (например, молибденит, слюды, тальк), дощатого (например, барит), столбчатого и игольчатого (рутил, актинолит, турмалин). На некоторых кристаллах М. наблюдается характерная штриховка, а также формы роста и растворения. Детально изучая морфологию М. и скульптуру граней, т. е. проводя кристалломорфологические исследования, можно воссоздать историю образования минеральных индивидов. Наряду с отдельными кристаллами М. в природе образуются также сростки М., как закономерно ориентированные по отношению друг к другу (двойники, параллельные и эпитаксические сростки), так и без взаимной ориентации (минеральные агрегаты). По морфологии агрегатов выделяются друзы (щётки), дендриты, зернистые, плотные и землистые массы, оолиты и сферолиты, секреции и конкреции, различные натёчные агрегаты минералов , особенно характерные для минералов экзогенного происхождения. Изучение морфологии минеральных агрегатов составляет содержание особого раздела минералогии — онтогенического анализа М. Знание морфологических особенностей М. помогает быстро их определять.

  Физические свойства М. обусловлены кристаллической структурой и химическим составом. Вследствие изоморфизма, микронеоднородности, разупорядоченности, наличия дефектов и других особенностей в природных кристаллах М., свойства их обычно не являются строго постоянными. Физические свойства М. подразделяют на скалярные (например, плотность) и векторные, имеющие различную величину в зависимости от кристаллографических направления (например, твёрдость, кристаллооптические свойства и др.). К физическим свойствам М., которые наряду с формами выделений служат основой их диагностики, относятся плотность, механические, оптические, люминесцентные, магнитные, электрические, термические свойства, радиоактивность.

  По плотности М. подразделяются на: лёгкие (до 2500 кг/м³ ), средние (от 2500 до 4000 кг/м³ ) — преобладающая масса М., тяжёлые (от 4000 до 8000 кг/м³ ) и весьма тяжёлые (более 8000 кг/м³ ). Плотность М. зависит от массы атомов или ионов, входящих в кристаллическую структуру, и характера их упаковки, а также от присутствия в М. добавочных анионов (OH^- , F^- и др.) и воды.

  Механические свойства включают твёрдость (см. Твёрдость минералов ), хрупкость, ковкость, спайность (см. Спайность минералов ), отдельность (см. Отдельность минералов ), излом, гибкость, упругость. При диагностике обычно определяется относительная твёрдость М. в соответствии с Мооса шкалой .

  Спайность — весьма совершенная, совершенная, средняя (ясная), несовершенная (неясная) и весьма несовершенная — выражается в способности М. раскалываться по определённым направлениям (параллельным сеткам кристаллической решётки с наибольшей ретикулярной плотностью атомов и наименьшей силой сцепления между ними). Излом (ровный ступенчатый, неровный, занозистый, раковистый и др.) характеризуют поверхности раскола М., произошедшего не по спайности.

  Оптические свойства (см. Кристаллооптика ) — цвет минералов , блеск, степень прозрачности, светопреломление, светоотражение, плеохроизм — могут быть изучены на отдельных участках зёрен М. с помощью оптической микроскопии в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.

  Блеск М. (металлический, полуметаллический и неметаллический — алмазный, стеклянный, жирный, восковой, шелковистый, перламутровый и др.) обусловлен количеством отражаемого от поверхности М. света и зависит от его показателя преломления. По прозрачности М. разделяются на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких осколках и непрозрачные. Количественное определение светопреломления и светоотражения М. возможно только под микроскопом, равно как и определение плеохроизма. Большинство других физических свойств М. (люминесцентные, магнитные, электрические, радиоактивные и др.) рассматривается в специальных статьях (см. Люминесценция , Магнетизм , Пьезоэлектричество , Радиоактивные минералы ). В современной минералогии возникло и успешно развивается особое направление — физика минералов.

  Диагностика М. производится предварительно в полевых условиях главным образом по внешним физическим признакам — форме выделения и их окраске, облику и характеру симметрии кристаллов, цвету черты, блеску, спайности, излому и относительной твёрдости. С помощью магнитной стрелки компаса определяются ферромагнитные минералы (магнетит, пирротин). Карбонаты легко диагностируются по «вскипанию» с HCl. Иногда используются качественные химические реакции. Существуют специальные определители, позволяющие по этим данным относить обнаруженный М. к определённому минеральному виду. Многие М. (например, глинистые) в полевых условиях диагностировать нельзя. В лабораторных условиях элементный состав М. определяют методами классического химического анализа, а также эмиссионного или атомно-адсорбционного спектрохимического анализа. Прозрачные и просвечивающие М. исследуют в проходящем свете с помощью поляризационного микроскопа, непрозрачные М. изучают в отражённом свете на специальных микроскопах. Точная диагностика ряда М. производится с помощью рентгенограмм. Тонкодисперсные М., которые показывают нечёткие линии на рентгеновских порошкограммах (дебаеграммах или дифрактограммах), исследуют электронографическим методом под электронным микроскопом. Для быстрой диагностики некоторых люминесцирующих М. (например, шеелита) применяют специальные приборы — люминоскопы. Для решения вопроса о форме вхождения воды в состав М. используют термический анализ (дифференциальные кривые нагревания, кривые потери веса), инфракрасную спектроскопию, ядерный магнитный резонанс, а для определения формы вхождения элемента-примеси в состав минерала — рентгеновский микроанализатор с электронным зондом, электронный парамагнитный резонанс; в некоторых случаях применяются люминесцентные и радиографический (для U и Th) методы.