Akademia Górniczo – Hutnicza

Sprawozdanie z przedmiotu

Geologia, mineraologia

i petrografia

Cechy fizyczne minerałów

Grzesiuk Rafał

Młynarczyk Marcin

GIG II, kurs A

Studia niestacjonarne, Kraków

Cechy fizyczne minerałów:

• Barwa

• Rysa

• Przeźroczystość

• Połysk

• Pokrój

• Łupliwość

• Przełam

• Twardość

• Gęstość

Barwa minerału – to pierwsza cecha, którą dostrzegamy przy rozpoznawaniu minerału, jest charakterystyczną, lecz nie zawsze wiarygodną cechą diagnostyczną minerałów, bo te same minerały moga występować w wielu różnych barwach.Większa część minerałów posiada jednak stałą, charakterystyczną barwę, dlatego pomaga ona rozpoznawać minerały. Biorąc pod uwagę przyczyny, które decydują o barwach, podzielono minerały na następujące cztery grupy:

• Minerały achromatyczne - to minerały bezbarwne, doskonale przepuszczające światło, nie absorbujące w widzialnej części jego widma.

• Minerały idiochromatyczne - są to minerały o stałej i charakterystycznej dla nich barwie, związanej z obecnością w ich składzie określonych pierwiastków

• Minerały allochromatyczne - to minerały zabarwione, zawdzięczające swe kolory obecności domieszek innych, barwiących substancji, którymi mogą być domieszki innych pierwiastków lub wrosty innych minerałów

• Minerały pseudochromatyczne - minerały zabarwione pozornie, swe barwy zawdzięczją własnościom fizycznym, powodującym rożne efekty optyczne jak: załamanie, odbicie, dyfrakcja, dyspresja, interferencja światła.

Na powierzchni niektórych minerałów mogą pojawiać się barwne naloty, maskujące właściwą barwę minerału. Są to tzw. barwy naleciałe. Często są spotykane na minerałach siarczkowych miedzi, np. bornit pokrywa się niebieskawo-fioletową powłoką produktów utlenienia.

Czynniki wpływające na barwę minerału

• struktura wewnętrzna

• zmienność składu chemicznego

• obecność defektów wewnętrznych: puste kanały, szczeliny, pęknięcia, zrosty,

• inkluzje ciekłe i gazowe

• wrostki stałe

• inne czynniki genetyczne

Rysa - to barwa proszku minerału, jaki powstaje po jego sproszkowaniu. Zamiast sproszkowania łatwiej jest zarysować jego powierzchnię przedmiotem o większej twardości. Jeszcze łatwiejsza metoda polega na pocieraniu minerałem o niepolerowaną, białą płytkę porcelanową. Badanie rysy pozwala odróżnić minerały idiochromatyczne (barwne) od minerałów allochromatycznych (zabarwionych). Rysa minerałów barwnych jest również barwna, natomiast rysa minerałów bezbarwnych i zabarwionych jest bezbarwna – biała lub szara.

Przeźroczystość - cecha fizyczna wynikająca z jonowego charakteru wiązań atomowych budujących strukturę danego minerału. Pod pojęciem przezroczystość rozumie się przepuszczalność światła przez ośrodek. W zależności od zdolności do przepuszczania światła dzielimy minerały na trzy podstawowe grupy:

• Przeźroczyste - np. kwarc (kryształ górski), halit (NaCl), kalcyt (CaCO₃), diament (C).

• Półprzeźroczyste (przeświecające) - np. chalcedon (SiO₂).

• Nieprzeźroczyste - np. grafit (C), piryt (FeS₂), galena (PbS), magnetyt (Fe₃O₄).

Przezroczystość kamieni zmniejsza się wraz z obecnością inkluzji, domieszek innych faz mineralnych czy też defektów strukturalnych.

Połysk - jest zdolnością minerału do odbijania światła od jego powierzchni. Zależy od wielu czynników np. od załamania światła, absorbcji światła, rodzaju powierzchni, nie zależy od barwy minerału.

Intensywność połysku wzrasta wraz ze wzrostem współczynnika załamania światła minerału. Wyróżnia się następujące rodzaje połysku:

• Połysk metaliczny - bardzo intensywny, właściwy dla minerałów o bardzo wysokich współczynnikach załamania światła (n > 3.0), charakterystyczny dla wielu minerałów kruszcowych, jak np. piryt, galena, złoto rodzime.

• Połysk półmetaliczny – występuje u minerałów o umiarkowanie wysokich współczynnikach załamania światła (2.6 - 3.0), np. magnetyt.

• Połysk diamentowy - charakterystyczny dla minerałów o współczynnikach załamania świata od 1.9 do 2.6, np. diament, sfaleryt.

• Połysk szklisty - występuje wśród minerałów o niewielkiej absorpcji światła i umiarkowanych współczynnikach załamania światła (n < l.9), np. kwarc, skalenie, kalcyt.

Przy odbiciu od nierównych powierzchni minerałów, na tzw. przełamie, światło ulega rozproszeniu lub pochłonięciu. Obserwujemy wówczas połysk tłusty (siarka rodzima, kwarc na przełamie), perłowy (gips, muskowit i inne minerały blaszkowe), jedwabisty (azbest i inne minerały włókniste), woskowy, ziemisty lub matowy (kaolinit). Ten ostatni termin w zasadzie oznacza brak połysku.

Łupliwość i przełam

Łupliwość jest zdolnością minerałów do łatwego pękania wzdłuż pewnych kierunków pod wpływem nacisku lub uderzenia. Łupliwość zależy od wewnętrznej budowy kryształów i jest stała dla danego minerału. Kryształy pękają zawsze wzdłuż najsłabiej związanych ze sobą płaszczyzn, czyli takich, wzdłuż których siły wiążące cząsteczki są najsłabsze. Łupliwość najłatwiej zaobserwować uderzając minerał młotkiem.

Zależnie od stopnia gładkości powstajacych płaszczyzn łupliwości wyróżnia się łupliwość:

• doskonałą, np. miki, gips, galena (PbS), halit (NaCl)

• dokładną, np. anhydryt (CaSO₄)

• wyraźną, np. apatyt

• niewyraźną, np. kasyteryt (SnO₂)

• bardzo niewyraźną, np. kwarc (SiO₂)

Minerały nie wykazujące łupliwości pękają wzdłuż nierównych powierzchni tzw. przełamu. Gdy powierzchnia przełamu pokryta jest współśrodkowymi wgłębieniami i wypukłościami, podobnie do powierzchni muszli, to przełam określa się jako muszlowy. Inne rodzaje przełamu określa się terminami: zadziorowaty, haczykowaty, nierówny, włóknisty, ziemisty itp.

Twardość - jest to opór stawiany przez minerał przy próbie rozerwania spójności jego cząstek przez np. zarysowanie powierzchni lub ścieranie. Do oznaczania twardości minerałów stosuje się 10-stopniową skalę Mohsa; szereg 10 minerałów wzorcowych, które są uporządkowane według wzrastającej twardości:

1 talk Mg₃(OH)₂ [Si₄O₁₀]

2 gips CaSO₄·2H₂O

3 kalcyt CaCO₃

4 fluoryt CaF₂

5 apatyt Ca₅(Cl,F,OH)[PO₄]₃

6 ortoklaz K[AlSi₃O₈]

7 kwarc SiO₂

8 topaz Al₂(F,OH)₂[SiO₄]

9 korund Al₂O₃

10 diament C

Do ścisłego, ilościowego określenia stopnia twardości minerałów służą specjalne przyrządy, np. sklerometry lub mikrotwardościomierze.

Gęstość (masa właściwa) - to stosunek masy ciała (minerału) do jego objętości. Wśród minerałów najwyższą gęstość mają metale rodzime, natomiast najlżejsze są substancje organiczne np. bursztyn. Gęstości wybranych minerałów (w g/cm³):

grafit C 2.15

halit NaCl 2.16

gips CaSO₄·2H₂O 2.32

skalenie alkaliczne

(K,Na)[AlSi₃O₈] 2.6

kwarc SiO₂ 2.65

kalcyt CaCO₃ 2.7

anhydryt CaSO₄ 3.0

diament C 3.5

oliwiny (Mg,Fe)₂[SiO₄] 3.2-4.4

granaty

(Fe,Ca,Mg,Mn)₃Al₂[SiO₄]₃ 3.6-4.3

syderyt FeCO₃ 4.0

chalkopiryt CuFeS₂ 4.3

baryt BaSO₄ 4.5

cyrkon Zr[SiO₄] 4.7

piryt FeS₂ 5.0

magnetyt Fe₃O₄ 5.2

kasyteryt SnO₂ 7.0

galena PbS 7.6

srebro rodzime Ag 10.5

złoto rodzime Au 19.3