Физические свойства минералов I: кристаллы и спайность

1. Создание группы образцов минералов

1. Включите в список как можно больше следующих веществ: кварц, галит, кальцит, гранат, биотит и/или мусковит. Некоторые из них выбираются из-за особенностей роста кристаллов, а другие — из-за особенностей расщепления кристаллов.

2. Наблюдение и анализ кристаллической формы

1. Поместите образец на поверхность для наблюдения.
2. Поворачивайте для того, чтобы наблюдать за всеми сторонами. Ищите грани кристалла, ребра кристалла (линии, где грани сходятся) и вершины кристалла (точки, где пересекаются ребра).
3. По возможности измерьте межфазные углы с помощью угломера. Это делается путем простого наложения одной стороны угломера на определенную грань кристалла, другой стороны угломера на соседнюю грань, а затем считывание угла.
4. Сравните с набором характерных кристаллических многогранников.
5. Повторите шаги 2.1 – 2.4 для кварца (обратите внимание на гексагональную дипирамидальную форму (Рисунок 1)), кальцита (обратите внимание на форму масштабеноэдра (Рисунок 2)), галита (обратите внимание на кубическую кристаллическую форму (Рисунок 3)), граната (обратите внимание на форму додекаэдра (Рисунок 4)) и биотита (обратите внимание на псевдогексагональную форму (Рисунок 5)).

Рисунок 1. Кварц с гексагональной дипирамидальной формой.

Рисунок 2. Кальцит с отображением формы скальноэдра. Обратите внимание, как несколько граней кристалла пересекаются, образуя ребра кристалла, а комбинация ребер образует точки, известные как «вершины». Симметричные формы роста кристаллов образуются путем повторения фундаментальных атомных структур (элементарных ячеек) внутри кристаллической решетки. В этом случае рост кристаллов кальцита приводит к образованию специфического многогранника, известного как скейленоэдр.

Рисунок 3. Галит с кубической кристаллической формой.

Рисунок 4. Гранат с изображением додекаэдра.

Рисунок 5. Биотит имеет псевдогексагональную форму.

3. Наблюдаем и анализируем спайность

1. Наденьте защитные очки.
2. Положите кусочек кварца на поверхность разрушения.
3. С помощью молотка разломайте кусок кварца пополам.
4. Используя ручную линзу, осмотрите сломанный кусок кварца на предмет поверхностей спайности. Обратите внимание, что у кварца его нет. Кварц демонстрирует конхоидальный излом, но не имеет четко выраженных поверхностей спайности (Рисунок 6). Это является следствием того факта, что элементарные ячейки в кристаллической решетке кварца (группы SiO₄, называемые тетраэдрическими кремнеземами) имеют сравнительно одинаковую прочность связи во всех направлениях. Такая равномерность прочности связи приводит к тому, что кристалл не имеет предпочтительных плоскостей разрушения.
5. Повторите шаги 3.2 – 3.4 для кальцита (должно отображаться ромбоэдрическое расщепление (Рисунок 7)), галита (должно отображаться кубическое расщепление (Рисунок 8)), биотита и/или мусковита (должно быть показано плоское расщепление (Рисунок 9)).
6. Используйте ручную линзу для оценки различных качеств спайности. Расщепление может происходить на самых разных уровнях. Когда существует резкая разница в прочности соединения в определенной ориентации, например, между листами групп_SiO4 в случае слюды, между этими листами создается почти идеальное спайность. Как отмечалось выше, кварц демонстрирует почти полное отсутствие спайности. Между этими крайностями (идеальной спайности и ее отсутствия) находятся минералы, которые имеют хорошую спайность (например, полевой шпат) и плохую спайность (определенные грани на амфиболовых кристаллах).

Рисунок 6. Кварц с конхоидальным изломом, без поверхностей спайности.

Рисунок 7. Кальцит с ромбоэдрической спайностью. Симметричные поверхности разрыва и разрушения образуются зонами относительной слабости атомной связи внутри кристаллической решетки. Расщепление кальцита приводит к образованию специфического многогранника, известного как ромбоэдр.

Рисунок 8. Галит с отображением кубической спайности.

Рисунок 9. Биотит с плоской спайностью.