Страница:
Аморфных камней в природе очень мало. Подавляющее большинство представителей царства минералов имеет кристаллическую структуру, хотя ее не всегда легко определить.
САМОЦВЕТЫ ДЛЯ ГЛИПТИКИ
ДИАГНОСТИКА И СБОР МИНЕРАЛОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНЕРАЛОВ
СБОР МИНЕРАЛОВ
САМОЦВЕТЫ ДЛЯ ГЛИПТИКИ
Глиптика – миниатюрная резьба по камню получила развитие во многих странах.
Из твердых камней, часто многослойных, мастера вырезают изящные рельефы геммы. Геммы с выпуклыми рельефами называются камеями, а с углубленными – инталиями.
Прозрачные кристаллы обычно используются для изготовления ограненых камней, например, бриллианты для обручальных колец. Если их рассмотреть внимательно, можно увидеть, что вся поверхность камня покрыта множеством небольших плоских граней, или фацетов.
Для того, чтобы лучше выявить ценные оптические свойства камня до максимального блеска, применяют определенные виды огранки и выбирают определенные углы взаимного расположения граней.
Однако не из всех прозрачных кристаллов делают граненые камни. Некоторые из их, особенно содержащие замечательные включения, например, тонкие иглы рутила или турмалина, могут быть обработаны в виде пластин плоских или округлых форм, известных как кабошоны.
Если камень непрозначен, его огранка лишается смысла, так как через него не проходит столько света, сколько нужно для появления сверкающих рефлексов, которые так ценятся в ограненных камнях.
Тем красивым камням, которые по этой причине не гранят, придают форму кабашона. Среди них – звездчатые камни – звездчатые рубины и сапфиры: камни с эффектом кошачьего глаза, например хризоберилл; камни, сияющие голубым или серебристым светом, которые называют лунными и др.
Большинство готовых камней получают с помощью указанных видов обработки.
Однако существуют и иные способы, позволяющие изготавливать декоративные изделия из камня. Например, для мозаик, столешниц, инкрустаций и т. п. блоки подходящего камня распиливают на тонкие пластинки, которые затем полируют или по отдельности, или сразу вместе после составления композиции.
Виды работ по камню очень разнообразны. Каждый из них должен применяться для специально подобранного материала.
Из твердых камней, часто многослойных, мастера вырезают изящные рельефы геммы. Геммы с выпуклыми рельефами называются камеями, а с углубленными – инталиями.
Прозрачные кристаллы обычно используются для изготовления ограненых камней, например, бриллианты для обручальных колец. Если их рассмотреть внимательно, можно увидеть, что вся поверхность камня покрыта множеством небольших плоских граней, или фацетов.
Для того, чтобы лучше выявить ценные оптические свойства камня до максимального блеска, применяют определенные виды огранки и выбирают определенные углы взаимного расположения граней.
Однако не из всех прозрачных кристаллов делают граненые камни. Некоторые из их, особенно содержащие замечательные включения, например, тонкие иглы рутила или турмалина, могут быть обработаны в виде пластин плоских или округлых форм, известных как кабошоны.
Если камень непрозначен, его огранка лишается смысла, так как через него не проходит столько света, сколько нужно для появления сверкающих рефлексов, которые так ценятся в ограненных камнях.
Тем красивым камням, которые по этой причине не гранят, придают форму кабашона. Среди них – звездчатые камни – звездчатые рубины и сапфиры: камни с эффектом кошачьего глаза, например хризоберилл; камни, сияющие голубым или серебристым светом, которые называют лунными и др.
Большинство готовых камней получают с помощью указанных видов обработки.
Однако существуют и иные способы, позволяющие изготавливать декоративные изделия из камня. Например, для мозаик, столешниц, инкрустаций и т. п. блоки подходящего камня распиливают на тонкие пластинки, которые затем полируют или по отдельности, или сразу вместе после составления композиции.
Виды работ по камню очень разнообразны. Каждый из них должен применяться для специально подобранного материала.
ДИАГНОСТИКА И СБОР МИНЕРАЛОВ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИНЕРАЛОВ
Для диагностики (определения) минералов их выделяют в специальные группы, например с точки зрения использования в качестве сырья для предприятий, материала для облицовок, различных поделок, для ювелирного дела и т. д. При этом чаще всего используют принципы классификации, которые основаны на закономерностях строения минералов – это химический состав, особенности структуры, текстуры и т. д., которые отражаются во внешних признаках. Внешние признаки это ориентиры, дающие возможность любителю не заблудиться в мире камней.
Существует много инструментов и аналитических способов исследования как отдельных минералов, так и горных пород.
Для любителя первым и, пожалуй, единственным приемом определения является визуальный осмотр. Осматривая, нужно выявить и сформулировать свойства неизвестного минерала, его блеск, цвет, оттенки, твердость, форму, способность раскалываться, прозрачность и другие особенности.
Большинство минералов в природе встречается в кристаллическом состоянии.
Обычно они обладают только им присущей формой кристаллов. Кубики галита, иголочки рутила, ромбоэдры кальцита и т. д. Минералы, как уже известно, могут быть и в некристаллической, аморфной форме, например опал, халцедон, гагат.
Ярко выраженные, отдельные кристаллы находят довольно редко. Обычно находят их скопления – агрегаты.
Агрегаты кристаллов бывают зернистыми, плотными, игольчатыми, призматическими. Для горного хрусталя характерны друзы – сростки красталлов, прикрепленные как в щетке, одним концом к основанию.
Самородная медь и окислы марганца в различных породах и минералах могут находится в виде дентритов – ветвистых, древовидных агрегатов. Некоторые агрегаты, например аметист – фиолетовый кварц – часто встречается в виде конкреций или жеод – полостей или пустот, заполненных минеральным веществом.
В жеодах кристаллы растут от окраин к центру, в конкрециях – от центра к периферии.
Минералы могут встречаться и в виде пленочных налетов, оолитов, которые похожи на слипшиеся шарики. Форма, в которой встречается тот или иной минерал, является одним из его отличительных признаков. Некоторые физические свойства минералов, такие как плотность или магнитность, имеют устойчивый характер.
Другие свойства для одного и того же минерала могут изменяться в зависимости от качества поверхности, как, например, блеск, или маскироваться микрокристаллическим строением, как спайность. Третьи свойства, например, окраска, весьма характерны для для одних минералов, а у других меняются от одного образца к другому. Поэтому для правильной визуальной диагностики нужно не только знать внешние признаки минералов, но и представлять роль каждого признака в диагностике.
Техника определения доступна каждому. Диагностический поиск и опыты по самостоятельному определению увлекательны и служат хорошим средством изучения минералов.
На первых порах достаточно уметь распознавать внешние признаки минералов к которым относятся форма, симметрия кристаллов, характерный вид агрегатов и индивидов, цвет, твердость, блеск и др.
Блеск – это качественная характеристика отражения света поверхностью минерала – важная особенность минералов. Различают блеск металлический, когда поверхность минерала блестит, словно металл (минералы группы самородных элементов, а также большинство зернистых соединений и некоторые окислы); приближающийся к металлическому – металлоидный, как, например, у графита; стеклянный (кварц, кальцит); перламутровый – у талька и некоторых разновидностей слюды; жирный, когда поверхность минерала словно масляная (самородная сера или кварц); шелковый – у минералов с волокнистым строением – асбест, волокнистый гипс, а также стеклянный и алмазный блеск.
Более половины минералов на гранях и изломах кристалов обладают стеклянным блеском: кальцит, топаз, амфиболы, пироксены и другие. Примерами минералов с алмазным блеском являются киноварь, сера, касситерит и др.
При разграничении характера блеска нужно помнить, что степени блеска разраничены условно, на самом деле резких переходов между ними нет. Блочное строение кристалла, микротрещиноватость, включения, разъедание и выветривание поверхности, пленки и чешуйки посторонних минералов – все это снижает блеск и порой делает этот признак ненадежным. В мелкокристаллических агрегатах глаз воспринимает общую картину, а не отдельные индивиды, поэтому блеск минерала может быть иным, чем в крупных кристаллах. Так, хорошо образованные кристаллы гипса имеют стеклянный блеск, а параллельно-волокнистая разновидность гипсаселенит – шелковистый. Подвергнутые ударам или давлению, кристаллы гипса приобретают перламутровый блеск.
Разновидности минерала также могут отличаться блеском. Так, андрадит, как и другие гранаты, имеет стеклянный блеск, но у демантоида он приближается к алмазному. Для оценки блеска рассматривают чистую и сухую поверхность камня.
Цвет, окраска минералов очень разнообразны. Зависят они от разных причин химического состава, включений других веществ, особенностей строения и являются важнейшим диагностическим признаком. Однако часто бывает так, что у одного и того же вида цвет может варьировать в широких пределах. Некоторые минералы меняют цвет в раздробленном, истертом состоянии. Например, пирит в отдельных кристаллах латунно-желтого цвета, а в порошке – черного. По этому свойству он легко узнаваем.
Окраска может быть присуща веществу самого минерала, в частности, обусловлена присутствием в составе минерала так называемых хромофоров – химических элементов хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, титана. Такая окраска называется идиохроматической. Часто цвет обусловлен некоторыми дефектами кристаллических структур, «иризации» – неоднородного преломления и отражения света из-за пластинчатой неоднородности кристалла.
Многие минералы названы по своему цвету. Например, альбит – «белый», аурипигмент – "золотая окраска", гематит – «кровавый», целестин – «небесно-голубой», цитрин – «желтый» и т. д. От одного и того же персидского корня, означающего «синий», произошли названия трех синих минералов – азурита, лазурита, лазулита. Однако в большей части названия цветов существуют на греческом и латинских языках.
Постоянная окраска минерала имеет первостепенное значение. Сера всегда желтая, азурит – синий, малахит – зеленый, родохрозит – розовый и т. д. И в то же время окраска может меняться. Происходить это может из-за присутствия примесей.
Например, кальцит может быть окрашен примесями в голубой, сиреневый, желтый и другие цвета. Примесям хрома обязаны своему цвету красный рубин и пироп, зеленые изуруд и уваровит. Хромосодержащие александрит и кеммерерит имеют зеленый цвет при солнечном освещении, а при электрическом – фиолетовый. Широкое распространение в земной коре железа и хрома объясняет причину распространения бурых, красных и зеленых оттенков в минералах. В противоположность этому синих минералов находят немного.
Под цветом минерала всегда подразумеваются основные цвета, идиохроматические, неоднородные окраски могут служить дополнительными диагностическими признаками.
Цвет минерала необходимо наблюдать на свежей, чистой поверхности грани или излома, когда он не маскируется налетами, окислами, выветриванием, пленками.
Побежалость – это специфическая световая игра или иной дополнительный эффект, а иногда радужная окраска поверхности, свойственная минералам с металлическим блеском. Некоторые халцедоны имеют ярко-голубую окраску, обусловленную рассеянием света в микропористом поверхностном слое. При увлажнении окраска пропадает, а при высыхании появляется вновь.
Цвет черты имеет важное значение в определении минералов. Черта, оставляемая на матовой, неглазурованной поверхности фарфора, состоит из тонкого порошка минерала. Цвет черты не так насыщен, ярок и богат оттенками, как цвет кристаллов, зато это более постоянный признак, которым пользуются при определении непрозрачных густоокрашенных минералов. Светлоокрашенные минералы, как правило, дают одинаковую белую черту. По цвету кристаллов и цвету черты можно иногда установить наличие химических примесей и место минерала в изоморфном ряду. Цвет и черту темных минералов нужно рассматривать при ярком освещении.
Способность одного минерала оставлять царапину на поверхности другого зависит от его твердости. Твердость характеризует сопротивление минерала разрушающему механическому воздействию на его поверхность. Это сопротивление обусловлено структурой кристалла и прочностью химических связей. Твердость понижается при дефектах и неоднородной структуре. Минералы условно разделяют по шкале австрийского минералога Фридриха Мооса на десять групп, расположенных в порядке возрастания твердости.
Порядковый номер или коэффициент, определяется следующим образом: если какой-либо минерал царапает, например кальцит, имеющий твердость 3, то его твердость обозначается коэффициентом 3,5 (или 3–4).
Шкала твердости Мооса
3. Кальцит 8. Топаз
4. Флюорит 9. Корунд
5. Апатит 10. Алмаз
Из всех известных минералов алмаз – самый твердый, а корунд – единственный имеет твердость 9.
В полевой обстановке для определения твердости минералов обыкновенно пользуются имеющимися под рукой предметами. Так, твердость грифеля мягкого карандаша около 1; ногтя – 2–2,5; медной монеты – 3–4; железного гвоздя – 4–4,5; кусочка стекла – 5; лезвия стального ножа – 6; напильника – 7.
По степени прозрачности различают минералы прозрачные – горный хрусталь, алмаз и непрозначные – графит.
Спайность – это способность минерала раскалываться по определенным направлениям. Спайность бывает очень совершенной, совершенной и несовершенной. У кварца спайность отутствует – это также является диагностическим признаком.
Минералы с хорошо выраженной спайностью называют шпатами – от старонемецкого слова, означающего «раскалываться». Например, плавиковый шпат – флюорит, исландский шпат – кальцит и др.
Спайность прозрачных и просвечивающих кристаллов часто обнаруживаетс по наличию спайных трещинок, например в кальците. Это свойство гранильщики учитывают при шлифовке и огранке камней.
Излом минерала также является важной его характеристикой. При наличии спайности излом по направлению спайности получится ровным, при отсутствии спайности – раковистым, похожим на внутреннюю поверхность раковины, как например у опалов, халцедона, вулканического стекла. Раковистый излом характерен также для кальцита, кварца, топаза и многих других минералов. Он позволяет получить острые кромки у обсидиана и кремней, что было крайне важным для изготовления ножей, скребков и других каменных орудий в древние времена.
Излом может быть занозистым, напоминающим поперечный излом древесины. Такой излом часто бывает у минералов волокнистого строения – асбеста, волокнистого гипса, турмалина.
Излом может быть крючковатым, как например у самородной меди и серебра, а также зернистым, как у апатита и др.
Основным признаком минералов, содержащих железо, является магнитность.
Она свойственна немногим минералам – пирротиту, магнетиту, платине, самородному железу. Магнитные минералы притягиваются магнитами и в крупных массах отклоняют стрелку компаса. Испытанию магнитом подвергают маленький кусочек минерала – 2–4 мм.
Вкус важен при определении солей. У галита (поваренной соли) он соленый, у сильвита (калийной соли – горько-соленый).
Запах – отличительная черта некоторых минералов. Пирит, например, пахнет серой, а мышьяковистые минералы – чесноком.
Для того, чтобы научиться определять минералы, нужно уделять знакомству с ними больше времени, стараясь их запомнить, отмечая внешние признаки, характерные формы, сообщества с другими минералами, окружающую обстановку.
Опыт и практические навыки помогут распознавать некоторые минеральные виды в знакомых образцах, затем придет умение различать все большее их число и в более разнообразном виде.
Необходимо принять за правило определять минерал по совокупности признаков, влючая форму выделения, минералы-спутники, тип месторождения, где был найден. Это требует определенной минералогической грамотности, что для любителей и собирателей камней весьма важно. Специлисты-минералоги, опытные коллекционеры рекомендуют освоить испытанные методики хороших определителей минералов и придерживаться их.
Набор характерных признаков позволяет узнавать минералы не только, когда они представлены в виде отдельных минералов, но и в составе горных пород.
Так, кварц и слюду узнают в граните, а кальцит – в мраморе и т. д.
Горные породы слагаются из различных минералов и входят в составы оболочек земной коры. Почему образуются минералы?
Описатели камней – петрографы делят их, горные породы, на три большие группы в зависимости от происхождения.
К первой группе относятся магматические породы. Они родились в самых нижних частях земной коры и верхах мантии. Мантия – это оболочка Земли, расположенная между корой и ядром планеты. Происходящие там процессы радиоактивного распада элементов, энергии перемещения и перераспределения вещества, тепловые потоки, термоядерные и химические реакции, иные, еще не известные силы, расплавляют горные породы. Так в твердой Земле образуются очаги первичной магмы.
В глубинах Земли существуют огромные давления и магма находится там в пластинчатом, близком к твердому состоянию, но как только давление в результате образования различных трещин, расколов, поднятий участков земли и т. п. снижается, вещество горячего вещества переходит в жидкое состояние – собственно магму, родоначальницу магматических пород.
Магматические породы поднимаются по трещинам и каналам ближе к земной поверхности. Если магма находит выход и выливается на поверхность земли в виде лавы, например, при извержении вулкана, из нее образуются вулканические (излившиеся) горные породы, которые являются одной из разновидностей вулканических. Если магма не дойдет до поверхности, застрянет по дороге и извержения не произойдет, то при понижении температуры выкристаллизовываются так называемые интрузивные (внедрившиеся) породы. Интрузивные породы являются другой разновидностью магмы.
Ко второй группе относятся осадочные породы. Их происхождение связано с процессами осаждения в морях, озерах, океанах приносимого реками, ветрами, льдами и другими способами различного материала.
Этот материал выпадает на дно в виде частичек – так образуются глины, пески и т. д. или кристаллизуется из растворов (соли, травертины, доломиты).
Осадочные породы образовываются также и из организмов, скелеты которых построены на извести или кремнеземе. Частицы кораллов, раковин скапливаются на дне водоемов и этот осадок, уплотняясь, и вытесняя воду превращается в горную породу. Существует много разновидностей осадочных пород.
К третьей группе относятся преобразованные породы. Они возникли под влиянием больших температур и давлений в глубинах Земли – это метаморфические породы – мрамор, кристаллические сланцы и др. или путем замещения одних минералов другими при относительно нормальных температурах и давлениях – это метасоматические породы. К метасоматическим породам относят большинство гранитов и другие.
Независимо от происхождения, все породы разделяются в зависимости от содержания в них кремнезема на кислые, средние, основные и ультраосновные. В применении к магматическим породам эта классификация связана с глубиной магматического очага – количество кремнезема уменьшается сверху вниз от поверхности Земли к мантии. На глубине 60 – 100 км кремнезема содержится менее 45 процентов и магма имеет основной, а возможно и ультраосновной состав. В таком составе располагаются первичные очаги таких пород, как перидотиты, базальты и др. Они, как правило, обогащены окислами кальция, железа, магния.
Ближе к поверхности могут возникать кислые и средние расплавы, которые дают диориты, магматические граниты и другие породы, в которых содержание кремнезема повышено.
Вулканических пород, которые возникли из кислых магм очень мало – около 13 процентов всей площади распространения магматических и метасоматических пород.
На долю гранитов приходится приблизительно такое же количество. Однако в отношении гранитов, по мнению некоторых исследователей, существует своеобразная тайна. Состоит гранит из самых распространенных минералов – кварца, полевого шпата, слюды – и знаком многим. Вроде бы тайны никакой нет, и в то же время она существует. Заключается она в том, что до сих пор точно не установлено, где и как родились граниты и их «родственники» – гранитодиориты, гранитогейсы и др.
История эта давняя и началась со второй половины XUIII века, когда началась научная война между «нептунистами», которые объясняли появление всех горных пород выпадением их в осадок из "хаотической жидкости" и «плутонистами», которые утверждали, что все породы – огненного происхождения. Борьба между учеными длилась долгие годы. Надо отметить, что происхождение камня до наших дней вызывает споры, правда, не столь жаркие и упорные. В XX веке они вробы утихли, так как многим стало ясно, что имеются осадочные породы – пески, глины, известняки, и существуют породы магматические – базальты, габбро, граниты. Первые образовались в различных водоемах путем выпадения в осадок, вторые – из огненно-жидких расплавов сложного, преимущественного силикатного состава, насыщенные летучими соединениями – магмы, проплавляют себе путь в горных породах, поднимаются по трещинам и застывают в верхних частях коры или изливаются на поверхность в виде вулканической лавы.
Согласно современным представлениям, глубинное вещество Земли постепенно дегазируется т. е. теряет летучие компоненты. Часть их вместе с магмой переносится к поверхности Земли и выделяется в атмосферу при понижении давления. Другая часть образует на глубине перегретые газовожидкие растворы, которые главным образом состоят из воды и углекислоты. Эти растворы также поднимаются к поверхности, оказывая по пути сильное воздействие на минералы горных пород.
Но вот геофизики при помощи специальных приборов доказали отсутствие у Земли сплошной расплавленной оболочки, имеются лишь отдельные очаги магмы. Эти исследования нанесли трещину в теории магнитогенного происхождения гранитов, потому что гранитов довольно много и заполняют они пространства огромные, а очаги расплава – это, по сути, точки. Полоса гранитов протянулась от Байкала до Охотского моря на многие километры. Нельзя предположить, что на одном-двух участках земля выбросила такую огромную массу гранитной лавы. Такой огромный клин расколол бы планету. Тогда начали собирать факты, говорящие в пользу зарождения большинства гранитов на том самом месте, где их сегодня находят.
Однако в скором времени была потревожена простейшая классификация горных пород на осадочные и магматические. Дело в том, что части земной коры по разным причинам могут прогибаться и опускаться по трещинам отдельными блоками, попадая вместе со слагающими их горными породами в области высоких температур и давлений. Породы там видоизменяются и становятся метаморфическими – преображенными. Метаморфические горные породы гранитного состава практически неотличимы от магматических. Их настолько трудно различить, что придумали специальные названия для средних, как бы промежуточных пород, например, гранитогнейс.
Если это гнейс – метафорфическая, а гранит – магматическая порода, то как представить происхождение гнейсов? Проблема происхождения гранита не решалась и тогда возникла гипотеза метасоматического генезиса гранитов.
Метасоматоз – это процесс замещения одного минерала другим, борьба кристаллов за пространство и растворы. В борьбе между минералами различного состава линия фронта порой тянется на сотни километров. Как правило, победителями оказываются полевой шпат и кварц в союзе, которые вытесняют другие минералы. Процессы замещения идут до тех пор, пока не установится химическое равновесие, и затухают чаще всего в момент образования гранита.
Пока признано, что граниты и прочие породы, которые недавно причисляли к магматическим, могут возникать разными способами, но чаще всего путем метасоматоза.
Как бы то ни было, гранит разных оттенков. от почти черного до розового, является самым естественным камнем, как и многие другие цветные камни, украшающим нашу жизнь.
Есть такие минералы, которые могут возникать в очень широком диапазоне условий и встречаются повсеместно. К таким минералам принадлежат, например, пирит и кварц. Большинство минералов чаще всего встречаются в месторождениях определенных типов. Особые, исключительные условия образования обуславливают редкость таких минералов, как алмаз. Число минеральных видов в общем увеличивается с понижением температуры и давления.
Все геологические процессы, происходящие на Земле, от вулканических извержений до незаметного глазу испарения воды морей и озер, сопровождается перераспрелением вещества и энергии. Разнообразные твердые, жидкие и газообразные вещества при этом разрушаются и взамен возникают новые. То здесь, то там происходит обновление минерального состава земной коры, такое обновление дает возможность образовываться минералам.
Существует много инструментов и аналитических способов исследования как отдельных минералов, так и горных пород.
Для любителя первым и, пожалуй, единственным приемом определения является визуальный осмотр. Осматривая, нужно выявить и сформулировать свойства неизвестного минерала, его блеск, цвет, оттенки, твердость, форму, способность раскалываться, прозрачность и другие особенности.
Большинство минералов в природе встречается в кристаллическом состоянии.
Обычно они обладают только им присущей формой кристаллов. Кубики галита, иголочки рутила, ромбоэдры кальцита и т. д. Минералы, как уже известно, могут быть и в некристаллической, аморфной форме, например опал, халцедон, гагат.
Ярко выраженные, отдельные кристаллы находят довольно редко. Обычно находят их скопления – агрегаты.
Агрегаты кристаллов бывают зернистыми, плотными, игольчатыми, призматическими. Для горного хрусталя характерны друзы – сростки красталлов, прикрепленные как в щетке, одним концом к основанию.
Самородная медь и окислы марганца в различных породах и минералах могут находится в виде дентритов – ветвистых, древовидных агрегатов. Некоторые агрегаты, например аметист – фиолетовый кварц – часто встречается в виде конкреций или жеод – полостей или пустот, заполненных минеральным веществом.
В жеодах кристаллы растут от окраин к центру, в конкрециях – от центра к периферии.
Минералы могут встречаться и в виде пленочных налетов, оолитов, которые похожи на слипшиеся шарики. Форма, в которой встречается тот или иной минерал, является одним из его отличительных признаков. Некоторые физические свойства минералов, такие как плотность или магнитность, имеют устойчивый характер.
Другие свойства для одного и того же минерала могут изменяться в зависимости от качества поверхности, как, например, блеск, или маскироваться микрокристаллическим строением, как спайность. Третьи свойства, например, окраска, весьма характерны для для одних минералов, а у других меняются от одного образца к другому. Поэтому для правильной визуальной диагностики нужно не только знать внешние признаки минералов, но и представлять роль каждого признака в диагностике.
Техника определения доступна каждому. Диагностический поиск и опыты по самостоятельному определению увлекательны и служат хорошим средством изучения минералов.
На первых порах достаточно уметь распознавать внешние признаки минералов к которым относятся форма, симметрия кристаллов, характерный вид агрегатов и индивидов, цвет, твердость, блеск и др.
Блеск – это качественная характеристика отражения света поверхностью минерала – важная особенность минералов. Различают блеск металлический, когда поверхность минерала блестит, словно металл (минералы группы самородных элементов, а также большинство зернистых соединений и некоторые окислы); приближающийся к металлическому – металлоидный, как, например, у графита; стеклянный (кварц, кальцит); перламутровый – у талька и некоторых разновидностей слюды; жирный, когда поверхность минерала словно масляная (самородная сера или кварц); шелковый – у минералов с волокнистым строением – асбест, волокнистый гипс, а также стеклянный и алмазный блеск.
Более половины минералов на гранях и изломах кристалов обладают стеклянным блеском: кальцит, топаз, амфиболы, пироксены и другие. Примерами минералов с алмазным блеском являются киноварь, сера, касситерит и др.
При разграничении характера блеска нужно помнить, что степени блеска разраничены условно, на самом деле резких переходов между ними нет. Блочное строение кристалла, микротрещиноватость, включения, разъедание и выветривание поверхности, пленки и чешуйки посторонних минералов – все это снижает блеск и порой делает этот признак ненадежным. В мелкокристаллических агрегатах глаз воспринимает общую картину, а не отдельные индивиды, поэтому блеск минерала может быть иным, чем в крупных кристаллах. Так, хорошо образованные кристаллы гипса имеют стеклянный блеск, а параллельно-волокнистая разновидность гипсаселенит – шелковистый. Подвергнутые ударам или давлению, кристаллы гипса приобретают перламутровый блеск.
Разновидности минерала также могут отличаться блеском. Так, андрадит, как и другие гранаты, имеет стеклянный блеск, но у демантоида он приближается к алмазному. Для оценки блеска рассматривают чистую и сухую поверхность камня.
Цвет, окраска минералов очень разнообразны. Зависят они от разных причин химического состава, включений других веществ, особенностей строения и являются важнейшим диагностическим признаком. Однако часто бывает так, что у одного и того же вида цвет может варьировать в широких пределах. Некоторые минералы меняют цвет в раздробленном, истертом состоянии. Например, пирит в отдельных кристаллах латунно-желтого цвета, а в порошке – черного. По этому свойству он легко узнаваем.
Окраска может быть присуща веществу самого минерала, в частности, обусловлена присутствием в составе минерала так называемых хромофоров – химических элементов хрома, марганца, железа, кобальта, никеля, меди, титана. Такая окраска называется идиохроматической. Часто цвет обусловлен некоторыми дефектами кристаллических структур, «иризации» – неоднородного преломления и отражения света из-за пластинчатой неоднородности кристалла.
Многие минералы названы по своему цвету. Например, альбит – «белый», аурипигмент – "золотая окраска", гематит – «кровавый», целестин – «небесно-голубой», цитрин – «желтый» и т. д. От одного и того же персидского корня, означающего «синий», произошли названия трех синих минералов – азурита, лазурита, лазулита. Однако в большей части названия цветов существуют на греческом и латинских языках.
Постоянная окраска минерала имеет первостепенное значение. Сера всегда желтая, азурит – синий, малахит – зеленый, родохрозит – розовый и т. д. И в то же время окраска может меняться. Происходить это может из-за присутствия примесей.
Например, кальцит может быть окрашен примесями в голубой, сиреневый, желтый и другие цвета. Примесям хрома обязаны своему цвету красный рубин и пироп, зеленые изуруд и уваровит. Хромосодержащие александрит и кеммерерит имеют зеленый цвет при солнечном освещении, а при электрическом – фиолетовый. Широкое распространение в земной коре железа и хрома объясняет причину распространения бурых, красных и зеленых оттенков в минералах. В противоположность этому синих минералов находят немного.
Под цветом минерала всегда подразумеваются основные цвета, идиохроматические, неоднородные окраски могут служить дополнительными диагностическими признаками.
Цвет минерала необходимо наблюдать на свежей, чистой поверхности грани или излома, когда он не маскируется налетами, окислами, выветриванием, пленками.
Побежалость – это специфическая световая игра или иной дополнительный эффект, а иногда радужная окраска поверхности, свойственная минералам с металлическим блеском. Некоторые халцедоны имеют ярко-голубую окраску, обусловленную рассеянием света в микропористом поверхностном слое. При увлажнении окраска пропадает, а при высыхании появляется вновь.
Цвет черты имеет важное значение в определении минералов. Черта, оставляемая на матовой, неглазурованной поверхности фарфора, состоит из тонкого порошка минерала. Цвет черты не так насыщен, ярок и богат оттенками, как цвет кристаллов, зато это более постоянный признак, которым пользуются при определении непрозрачных густоокрашенных минералов. Светлоокрашенные минералы, как правило, дают одинаковую белую черту. По цвету кристаллов и цвету черты можно иногда установить наличие химических примесей и место минерала в изоморфном ряду. Цвет и черту темных минералов нужно рассматривать при ярком освещении.
Способность одного минерала оставлять царапину на поверхности другого зависит от его твердости. Твердость характеризует сопротивление минерала разрушающему механическому воздействию на его поверхность. Это сопротивление обусловлено структурой кристалла и прочностью химических связей. Твердость понижается при дефектах и неоднородной структуре. Минералы условно разделяют по шкале австрийского минералога Фридриха Мооса на десять групп, расположенных в порядке возрастания твердости.
Порядковый номер или коэффициент, определяется следующим образом: если какой-либо минерал царапает, например кальцит, имеющий твердость 3, то его твердость обозначается коэффициентом 3,5 (или 3–4).
Шкала твердости Мооса
1. Тальк 6. Ортоклаз
2. Гипс 7. Кварц3. Кальцит 8. Топаз
4. Флюорит 9. Корунд
5. Апатит 10. Алмаз
Из всех известных минералов алмаз – самый твердый, а корунд – единственный имеет твердость 9.
В полевой обстановке для определения твердости минералов обыкновенно пользуются имеющимися под рукой предметами. Так, твердость грифеля мягкого карандаша около 1; ногтя – 2–2,5; медной монеты – 3–4; железного гвоздя – 4–4,5; кусочка стекла – 5; лезвия стального ножа – 6; напильника – 7.
По степени прозрачности различают минералы прозрачные – горный хрусталь, алмаз и непрозначные – графит.
Спайность – это способность минерала раскалываться по определенным направлениям. Спайность бывает очень совершенной, совершенной и несовершенной. У кварца спайность отутствует – это также является диагностическим признаком.
Минералы с хорошо выраженной спайностью называют шпатами – от старонемецкого слова, означающего «раскалываться». Например, плавиковый шпат – флюорит, исландский шпат – кальцит и др.
Спайность прозрачных и просвечивающих кристаллов часто обнаруживаетс по наличию спайных трещинок, например в кальците. Это свойство гранильщики учитывают при шлифовке и огранке камней.
Излом минерала также является важной его характеристикой. При наличии спайности излом по направлению спайности получится ровным, при отсутствии спайности – раковистым, похожим на внутреннюю поверхность раковины, как например у опалов, халцедона, вулканического стекла. Раковистый излом характерен также для кальцита, кварца, топаза и многих других минералов. Он позволяет получить острые кромки у обсидиана и кремней, что было крайне важным для изготовления ножей, скребков и других каменных орудий в древние времена.
Излом может быть занозистым, напоминающим поперечный излом древесины. Такой излом часто бывает у минералов волокнистого строения – асбеста, волокнистого гипса, турмалина.
Излом может быть крючковатым, как например у самородной меди и серебра, а также зернистым, как у апатита и др.
Основным признаком минералов, содержащих железо, является магнитность.
Она свойственна немногим минералам – пирротиту, магнетиту, платине, самородному железу. Магнитные минералы притягиваются магнитами и в крупных массах отклоняют стрелку компаса. Испытанию магнитом подвергают маленький кусочек минерала – 2–4 мм.
Вкус важен при определении солей. У галита (поваренной соли) он соленый, у сильвита (калийной соли – горько-соленый).
Запах – отличительная черта некоторых минералов. Пирит, например, пахнет серой, а мышьяковистые минералы – чесноком.
Для того, чтобы научиться определять минералы, нужно уделять знакомству с ними больше времени, стараясь их запомнить, отмечая внешние признаки, характерные формы, сообщества с другими минералами, окружающую обстановку.
Опыт и практические навыки помогут распознавать некоторые минеральные виды в знакомых образцах, затем придет умение различать все большее их число и в более разнообразном виде.
Необходимо принять за правило определять минерал по совокупности признаков, влючая форму выделения, минералы-спутники, тип месторождения, где был найден. Это требует определенной минералогической грамотности, что для любителей и собирателей камней весьма важно. Специлисты-минералоги, опытные коллекционеры рекомендуют освоить испытанные методики хороших определителей минералов и придерживаться их.
Набор характерных признаков позволяет узнавать минералы не только, когда они представлены в виде отдельных минералов, но и в составе горных пород.
Так, кварц и слюду узнают в граните, а кальцит – в мраморе и т. д.
Горные породы слагаются из различных минералов и входят в составы оболочек земной коры. Почему образуются минералы?
Описатели камней – петрографы делят их, горные породы, на три большие группы в зависимости от происхождения.
К первой группе относятся магматические породы. Они родились в самых нижних частях земной коры и верхах мантии. Мантия – это оболочка Земли, расположенная между корой и ядром планеты. Происходящие там процессы радиоактивного распада элементов, энергии перемещения и перераспределения вещества, тепловые потоки, термоядерные и химические реакции, иные, еще не известные силы, расплавляют горные породы. Так в твердой Земле образуются очаги первичной магмы.
В глубинах Земли существуют огромные давления и магма находится там в пластинчатом, близком к твердому состоянию, но как только давление в результате образования различных трещин, расколов, поднятий участков земли и т. п. снижается, вещество горячего вещества переходит в жидкое состояние – собственно магму, родоначальницу магматических пород.
Магматические породы поднимаются по трещинам и каналам ближе к земной поверхности. Если магма находит выход и выливается на поверхность земли в виде лавы, например, при извержении вулкана, из нее образуются вулканические (излившиеся) горные породы, которые являются одной из разновидностей вулканических. Если магма не дойдет до поверхности, застрянет по дороге и извержения не произойдет, то при понижении температуры выкристаллизовываются так называемые интрузивные (внедрившиеся) породы. Интрузивные породы являются другой разновидностью магмы.
Ко второй группе относятся осадочные породы. Их происхождение связано с процессами осаждения в морях, озерах, океанах приносимого реками, ветрами, льдами и другими способами различного материала.
Этот материал выпадает на дно в виде частичек – так образуются глины, пески и т. д. или кристаллизуется из растворов (соли, травертины, доломиты).
Осадочные породы образовываются также и из организмов, скелеты которых построены на извести или кремнеземе. Частицы кораллов, раковин скапливаются на дне водоемов и этот осадок, уплотняясь, и вытесняя воду превращается в горную породу. Существует много разновидностей осадочных пород.
К третьей группе относятся преобразованные породы. Они возникли под влиянием больших температур и давлений в глубинах Земли – это метаморфические породы – мрамор, кристаллические сланцы и др. или путем замещения одних минералов другими при относительно нормальных температурах и давлениях – это метасоматические породы. К метасоматическим породам относят большинство гранитов и другие.
Независимо от происхождения, все породы разделяются в зависимости от содержания в них кремнезема на кислые, средние, основные и ультраосновные. В применении к магматическим породам эта классификация связана с глубиной магматического очага – количество кремнезема уменьшается сверху вниз от поверхности Земли к мантии. На глубине 60 – 100 км кремнезема содержится менее 45 процентов и магма имеет основной, а возможно и ультраосновной состав. В таком составе располагаются первичные очаги таких пород, как перидотиты, базальты и др. Они, как правило, обогащены окислами кальция, железа, магния.
Ближе к поверхности могут возникать кислые и средние расплавы, которые дают диориты, магматические граниты и другие породы, в которых содержание кремнезема повышено.
Вулканических пород, которые возникли из кислых магм очень мало – около 13 процентов всей площади распространения магматических и метасоматических пород.
На долю гранитов приходится приблизительно такое же количество. Однако в отношении гранитов, по мнению некоторых исследователей, существует своеобразная тайна. Состоит гранит из самых распространенных минералов – кварца, полевого шпата, слюды – и знаком многим. Вроде бы тайны никакой нет, и в то же время она существует. Заключается она в том, что до сих пор точно не установлено, где и как родились граниты и их «родственники» – гранитодиориты, гранитогейсы и др.
История эта давняя и началась со второй половины XUIII века, когда началась научная война между «нептунистами», которые объясняли появление всех горных пород выпадением их в осадок из "хаотической жидкости" и «плутонистами», которые утверждали, что все породы – огненного происхождения. Борьба между учеными длилась долгие годы. Надо отметить, что происхождение камня до наших дней вызывает споры, правда, не столь жаркие и упорные. В XX веке они вробы утихли, так как многим стало ясно, что имеются осадочные породы – пески, глины, известняки, и существуют породы магматические – базальты, габбро, граниты. Первые образовались в различных водоемах путем выпадения в осадок, вторые – из огненно-жидких расплавов сложного, преимущественного силикатного состава, насыщенные летучими соединениями – магмы, проплавляют себе путь в горных породах, поднимаются по трещинам и застывают в верхних частях коры или изливаются на поверхность в виде вулканической лавы.
Согласно современным представлениям, глубинное вещество Земли постепенно дегазируется т. е. теряет летучие компоненты. Часть их вместе с магмой переносится к поверхности Земли и выделяется в атмосферу при понижении давления. Другая часть образует на глубине перегретые газовожидкие растворы, которые главным образом состоят из воды и углекислоты. Эти растворы также поднимаются к поверхности, оказывая по пути сильное воздействие на минералы горных пород.
Но вот геофизики при помощи специальных приборов доказали отсутствие у Земли сплошной расплавленной оболочки, имеются лишь отдельные очаги магмы. Эти исследования нанесли трещину в теории магнитогенного происхождения гранитов, потому что гранитов довольно много и заполняют они пространства огромные, а очаги расплава – это, по сути, точки. Полоса гранитов протянулась от Байкала до Охотского моря на многие километры. Нельзя предположить, что на одном-двух участках земля выбросила такую огромную массу гранитной лавы. Такой огромный клин расколол бы планету. Тогда начали собирать факты, говорящие в пользу зарождения большинства гранитов на том самом месте, где их сегодня находят.
Однако в скором времени была потревожена простейшая классификация горных пород на осадочные и магматические. Дело в том, что части земной коры по разным причинам могут прогибаться и опускаться по трещинам отдельными блоками, попадая вместе со слагающими их горными породами в области высоких температур и давлений. Породы там видоизменяются и становятся метаморфическими – преображенными. Метаморфические горные породы гранитного состава практически неотличимы от магматических. Их настолько трудно различить, что придумали специальные названия для средних, как бы промежуточных пород, например, гранитогнейс.
Если это гнейс – метафорфическая, а гранит – магматическая порода, то как представить происхождение гнейсов? Проблема происхождения гранита не решалась и тогда возникла гипотеза метасоматического генезиса гранитов.
Метасоматоз – это процесс замещения одного минерала другим, борьба кристаллов за пространство и растворы. В борьбе между минералами различного состава линия фронта порой тянется на сотни километров. Как правило, победителями оказываются полевой шпат и кварц в союзе, которые вытесняют другие минералы. Процессы замещения идут до тех пор, пока не установится химическое равновесие, и затухают чаще всего в момент образования гранита.
Пока признано, что граниты и прочие породы, которые недавно причисляли к магматическим, могут возникать разными способами, но чаще всего путем метасоматоза.
Как бы то ни было, гранит разных оттенков. от почти черного до розового, является самым естественным камнем, как и многие другие цветные камни, украшающим нашу жизнь.
Есть такие минералы, которые могут возникать в очень широком диапазоне условий и встречаются повсеместно. К таким минералам принадлежат, например, пирит и кварц. Большинство минералов чаще всего встречаются в месторождениях определенных типов. Особые, исключительные условия образования обуславливают редкость таких минералов, как алмаз. Число минеральных видов в общем увеличивается с понижением температуры и давления.
Все геологические процессы, происходящие на Земле, от вулканических извержений до незаметного глазу испарения воды морей и озер, сопровождается перераспрелением вещества и энергии. Разнообразные твердые, жидкие и газообразные вещества при этом разрушаются и взамен возникают новые. То здесь, то там происходит обновление минерального состава земной коры, такое обновление дает возможность образовываться минералам.
СБОР МИНЕРАЛОВ
Приобретать опыт сбора минералов лучше всего в минералогическом кружке, в специально организованных походах. В полевых условиях есть возможность проводить наблюдения и часто бывает, что любители камня обнаруживают местонахождение того или иного минерала.
Собирать камни можно в любое время года. Даже зимой, там, где роют траншею или котлован, можно найти что-нибудь интересное. Интересные камни находят и на дорогах, ведущих к стройке.
И все же самым хорошим временем года для сбора камней является ранняя весна когда только что сошел снег. В эту пору прямо на промытой весенними водами земле могут лежать редкие и интересные камни.
Начиная поиск, нужно установить, какую часть исследуемой территории стоит осмотреть детально. Здесь важно знать, какие минералы могут сопутствовать друг другу и какие сочетания их в природе не встретишь.
Собирать камни можно в любое время года. Даже зимой, там, где роют траншею или котлован, можно найти что-нибудь интересное. Интересные камни находят и на дорогах, ведущих к стройке.
И все же самым хорошим временем года для сбора камней является ранняя весна когда только что сошел снег. В эту пору прямо на промытой весенними водами земле могут лежать редкие и интересные камни.
Начиная поиск, нужно установить, какую часть исследуемой территории стоит осмотреть детально. Здесь важно знать, какие минералы могут сопутствовать друг другу и какие сочетания их в природе не встретишь.