68	Общая часть

особенности ее нахождения. Установлено, что молекулы воды в этой группе минералов не занимают какого либо строго определенного по ложения в кристаллической структуре, а располагаются лишь в сво бодных полостях в ней (вдоль каналов, в межслоевых пространствах и пр.). Поэтому «растворимость» воды в них существенно ограничена. Интересно, что количество воды в них может меняться без нарушения кристаллической однородности вещества с постепенным изменением физических свойств: степени прозрачности, показателей преломления, удельного веса и др. Это указывает на то, что вода находится как бы в состоянии твердого раствора. При нагревании она выделяется в ин тервале температур 80–400 °С. Любопытно, что обезвоженные осто рожным нагреванием цеолиты вновь способны поглощать воду с вос становлением прежних своих физических свойств.

Коллоидная вода, как показывает само название, распространена

вгидрогелях, где удерживается на поверхности дисперсных фаз очень сла быми силами связи. Она по существу является адсорбированной водой, и ее наличие не зависит от структуры адсорбента (сам адсорбент, конечно, может содержать кристаллохимически связанную воду). Примером может

являться опал (гидрогель кремнезема) — SiO4 . aq (aq — первые две буквы латинского слова aqua — вода). Такое обозначение коллоидной воды, при нимаемое некоторыми авторами, следует признать рациональным.

Гигроскопическая (капиллярная) вода удерживается в тонких трещи нах, порах и порошковатых массах силами поверхностного натяжения. В большей своей части она легко удаляется при нагревании до 100–110 °С. Резкой границы между капиллярной и коллоидной водой провести нельзя.

Кроме того, мы должны иметь в виду механические примеси воды

ввиде мельчайших газово жидких включений, захваченных кристалла ми во время их роста. Они широко распространены во многих минералах.

2.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Уже указывалось, что минералы как физические тела обладают ши роким разнообразием таких свойств, как цвет, твердость, блеск, удель ный вес и др. В зависимости от химического состава и кристаллической структуры эти свойства у различных минералов проявляются по разно му. Каждый минерал характеризуется какими либо особыми признака ми, по которым его можно всегда отличить от других.

Очень многие минералы можно совершенно точно определить по ком плексу характерных физических свойств, не прибегая к более трудоем ким исследованиям, как, например, к химическому анализу, рентгеноана лизу и др. Нужно заметить, что для многих минералов существуют специфические, только каждому из них в отдельности свойственные, тон кие особенности, которые при первом знакомстве нелегко схватить и пе

Глава 2. Конституция и свойства минералов

69

редать словами. Особенно это относится к оттенкам цвета, густоте окрас ки, характеру излома, блеска и пр. Тем не менее уже при некотором опыте глаз настолько привыкает улавливать эти характерные свойства минера лов, что в дальнейшем они служат решающими диагностическими при знаками. Во времена далекого прошлого, когда люди еще не имели ника кого представления ни о химии вообще, ни о химических элементах в частности, эти особые признаки минералов были хорошо известны, и «рудознатцы» по ним безошибочно находили те полезные ископаемые, которые для них в то время представляли ценность.

Нельзя, конечно, думать, что таким путем могут быть определены все встречающиеся в природе минералы. Многие из них для окончательного установления требуют более детальных исследований, в частности, при менения качественных химических реакций, более точного определения удельного веса, оптических, механических и прочих свойств. Тонкозер нистые минеральные массы изучаются в специальных препаратах (шли фах) под микроскопом. Очень часто в случаях установления с помощью спектрального анализа примесей таких ценных металлов, как кобальт, индий, кадмий, литий, цезий и др., имеющих промышленное значение даже в случае незначительного их содержания в минералах, приходится обращаться к химическому анализу. При изучении скрытокристалличе ских минеральных образований необходимо прибегать также к рентгено метрическим исследованиям. Особые методы применяются при изуче нии радиоактивности минералов, пьезоэлектрических эффектов, магнитных свойств и других физических явлений в минералах.

Ниже мы остановимся на разборе главнейших свойств минералов, которые имеют наибольшее диагностическое значение. К этим свойствам относятся следующие: морфологические особенности — облик кристал лов, двойники, штриховатость граней; оптические1 — прозрачность, цвет минералов, цвет черты, блеск; механические — спайность, излом, твердость, хрупкость, ковкость, упругость; а также такие свойства, как удельный вес, магнитность, радиоактивность и др.

Морфологические особенности кристаллов минералов

В природе минералы в главной своей массе распространены в виде не правильной формы зерен, не имеющих кристаллических граней, но обла дающих независимо от своей формы и размеров внутренним кристалли ческим строением. Хорошо образованные кристаллы, т. е. индивиды, ограниченные естественными гранями, встречаются несравнимо реже. На ходки их представляют интерес в том отношении, что в распоряжении

1 За исключением кристаллооптических свойств (светопреломления, двупреломле ния, плеохроизма и др.), детально излагаемых в курсах кристаллографии и кристалло оптики.

70	Общая часть

исследователя оказывается больше признаков, по которым может быть оп ределен минерал. Существуют даже специальные определители минера лов по их кристаллографическим формам.

Морфология кристаллов и учение о симметрии подробно излагают ся в специальных курсах кристаллографии. Мы здесь остановимся лишь на некоторых общих особенностях морфологии кристаллов и их граней, также имеющих некоторое практическое значение при определении ми нералов.

Облик кристаллов. Исходя из того, что любое тело в пространстве имеет три измерения, мы среди разнообразных форм кристаллов и кристалли ческих зерен прежде всего должны выделить следующие основные типы.

1.Изометрические формы, т. е. формы, одинаково развитые во всех трех направлениях в пространстве. Примером их могут служить ромбо додекаэдры граната, октаэдры магнетита, кубы пирита (рис. 11) и др. Изо метрический облик особенно характерен для минералов кубической син гонии, но и кристаллы минералов других сингоний также могут обладать обликом, приближающимся к изометрическому (рис. 12).

2.Формы, вытянутые в одном направлении, т. е. призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые (рис. 13), волосистые кристаллы, во локнистые образования. Например, кристаллы аквамарина, турмалина и др.

Рис. 11. Кристаллы изометрического облика минералов кубической сингонии: а — ромбо додекаэдр граната; б — октаэдр магнетита и в — куб пирита с комбинационной штриховкой

Рис. 12. Кристаллы изометрического облика минералов тетрагональной (а и б) и тригональной (в) сингонии: а — шеелит; б — анатаз и в — шабазит

Глава 2. Конституция и свойства минералов

71

Рис. 13. Кристаллы: а — столбчатого (берилл); б — шестоватого (турмалин)

ив — игольчатого (антимонит) облика

3.Формы, вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего короткого. Сюда следует отнести таблитчатые, пластинчатые, листова тые и чешуйчатые кристаллы Таковы, например, наблюдающиеся крис таллы гематита (Fe2O3), слюд (рис. 14) и др.

Рис. 14. Кристаллы: а — уплощенного (гематит); б — пластинчатого (слюда) и в — таблитчатого (оливин) облика

Широко распространены и переходные между этими основными типами формы. Таковы, например, досковидные кристаллы кианита (Al2SiO5), име ющие промежуточную форму между вторым и третьим типами (уплощенные столбчатые кристаллы); бочонковидные кристаллы корунда (Al2О3) или ска леноэдрические кристаллы кальцита (Са[СО3]) как промежуточные формы между первым и вторым типами; формы, приближающиеся к линзовидным (промежуточным между первым и третьим типами), — уплощенные кристал лы титанита (CaTi[SiO4]O), монацита (Се[РО4]) и др.

Кроме того, существуют сложные и искаженные формы кристаллов, например, блочные (рис. 15), расщепленные (рис. 16) и скрученные кри сталлы (рис. 17), сферокристаллы (рис. 18) и нитевидные кристаллы (усы,

72	Общая часть

Рис. 15. Блочный кристалл пирита	Рис. 16. Плоскорасщепленный кристалл
	барита (а) и объемно расщепленный
	кристалл кварца (б)

Рис. 17. Скрученный мозаично блочный	Рис. 18. Сферокристалл сидерита. Рису
кристалл пирита. Рисунок В. Слетова	нок В. Слетова из II выпуска альбома
и В. Макаренко из III выпуска альбома	«Рисуя минералы...» (рис. 12)
«Рисуя минералы... » (рис. 21)

антолиты) (рис. 19). Преимущественное развитие отдельных элементов огранения кристаллов приводит к отклонениям от выпуклой формы, при этом образуются скелетные кристаллы (реберные формы (рис. 20) и вер шинные ветвящиеся формы — кристаллические дендриты (рис. 21)). Из вестны также кристаллы с антискелетным типом развития (рис. 22).

Помимо облика кристаллических индивидов различают также габи' тус кристаллов, относящийся лишь к хорошо ограненным минералам1. Характеристика габитуса основывается на преобладании тех или иных

1 Нужно заметить, что в литературе нет единства в понимании этих терминов. Мно гие авторы термины «облик» и «габитус» считают синонимами.

Глава 2. Конституция и свойства минералов

73

кристаллографических форм в кри сталлах данного минерала. Напри мер, кристаллы галенита (PbS) обычно встречаются в виде кубов, у которых иногда углы слегка при туплены гранями октаэдра, реже — кубооктаэдров и изредка — октаэд ров, слегка притупленных гранями куба (рис. 23). Общая форма (об лик) для всех них является изомет рической, однако габитус кристал лов различен: у первого преобладают или исключительно развиты грани куба, у третьего, наоборот, преиму щественно развиты грани октаэдра, а у второго — те и другие образова ны примерно в одинаковой степени. По видимому, на образовании того или иного габитуса кристаллов ска зывается влияние особенностей со става среды, в которой происходит минералообразование.

Рис. 19. Гипсовые антолиты — одна из разновидностей нитевидных кристаллов; образуются при кристаллизации на пористой подложке. Рисунок В. Слетова и В. Макаренко из I выпуска альбома «Рисуя минералы...»

(рис. 11)

Рис. 20. Реберные скелетные кристаллы: а — нашатырь; б — галит

Рис. 21. Вершинные скелетные кристаллы: а — медь; б — нашатырь

74	Общая часть

Рис. 22. Антискелетные кристаллы: а — флюорит; б — магнетит

Рис. 23. Кристаллы галенита различного габитуса: а — кубический габитус

сподчиненным развитием октаэдра; б — кубооктаэдрический габитус;

в— октаэдрический габитус с подчиненным кубом

Хотя далеко не все минералы сразу легко узнать по формам их крис таллов, для ряда минералов форма кристаллов настолько характерна, что она является важнейшим диагностическим признаком. Например, приз матические кристаллы кварца, усеченные гранями ромбоэдра и трапецо эдра, всегда легко узнаются независимо от того, в какой цвет они окраше ны. Типичны также кубические или пентагон додекаэдрические кристаллы пирита, октаэдрические кристаллы шпинели, магнетита, ром бододекаэдрические кристаллы граната и др.

Характерные черты форм кристаллов нашли свое отражение в самих названиях ряда минералов. Примеры: актинолит (по гречески — лучис тый камень), гранат (от лат. granum — зерно), лепидолит (от греч. лепис — чешуя), аксинит (от греч. аксине — топор), корундофиллит (от греч. фил' лон — лист), хризотил (по гречески — золотистое волокно) и др.

Приведем названия и международные обозначения 32 видов симмет рии кристаллов (табл. 5).

Двойники и закономерные сростки. Двойником, как известно, называ ют закономерный сросток двух кристаллов одного и того же минерала, в ко тором индивиды могут быть совмещены друг с другом либо поворотом вок руг некоторой оси, не принадлежащей к числу осей симметрии данного кристалла (рис. 24а), либо отражением в плоскости симметрии (рис. 24б), либо путем инверсии. В случаях закономерного срастания трех индивидов

Глава 2. Конституция и свойства минералов

75

Таблица 5

Названия и международные символы 32 видов симметрии (точечных групп) кристаллов

Виды симметрии

Кате-

Сингония

примитивный

центральный

планальный

аксиальный

планаксиальный

инверсионнопримитивный

инверсионнопланальный

гория

Низшая

Триклинная

1

1

Моноклин-

m

2

2/m

ная

Ромбиче-

mm2

222

mmm

ская

Сред-

Тригональ-

3

3m

32

m

3

3

няя

ная

Тетраго-

4

4/m

4mm

422

4/mmm

m

4

42

нальная

Гексаго-

6

6/m

6mm

622

6/mmm

6

62

m

нальная

Высшая

Кубическая

23

m

m

432

3

43

m3m

сростки носят название тройников, четырех индивидов — четверников и т. д. Как показал Н. В. Белов, двойниковая плоскость очень часто совпадает с плоскостью плотнейшей упаковки ионов. Таков, например, шпинелевый за кон срастания кристаллов многих минералов кубической сингонии по (111).

Рис. 24. Двойники: а — по оси третьего порядка (флюорит); б — по плоскости (100) (гипс)

76	Общая часть

В большинстве случаев двойники можно распознать по такому их ха рактерному признаку, как входящие углы на поверхности кристаллов (ха рактерные также и для грубоблочных кристаллов). Однако в ряде случа ев приходится прибегать к искусственному травлению, а наиболее надежные результаты доставляют кристаллооптические исследования в поляризованном свете.

Образование двойников может происходить: 1) путем срастания за родившихся кристалликов в растворе при их соприкосновении во время роста; 2) в связи с механическими воздействиями (при одностороннем внешнем давлении); 3) при полиморфных превращениях кристалличе ского вещества; 4) при нарушении порядка следования слоев в плотно упакованных структурах (ростовые ошибки упаковки).

Для некоторых минералов двойниковые образования являются типич ными и нередко облегчают их диагностику. Таковы, например, коленча тые двойники рутила (TiO2) и касситерита (SnO2), так называемые «лас точкины хвосты» гипса (см. рис. 24б), тройники хризоберилла (ВеАl2О4), крестообразные двойники ставролита (от греч. ставрос — крест) и др.

Закономерные сростки различных минералов также давно описывались в литературе. Закономерная ориентировка срастающихся минералов обус ловлена общностью или близостью строения плотно упакованных плос костей срастания. Наблюдаются разные случаи таких сростков: 1) эпи таксия — образовавшиеся кристаллы одного минерала обрастаются другим (например, кристаллы блеклой руды — Cu3SbS3 — покрываются закономерно ориентированными кристалликами или сплошной «рубаш кой» халькопирита — CuFeS2); 2) эндотаксия — закономерно ориентиро ванные вростки, например, ильменита (FeTiO3) в кристаллических зернах магнетита (FeFe2O4) как продукт распада твердого раствора (устанавлива ются в полированных шлифах под микроскопом); 3) гомоосевой псевдо морфизм — ориентированное замещение с периферии одного минерала другим (например, сфалерита — ZnS халькопиритом — CuFeS2 с сохране нием даже двойникового строения замещаемого минерала) и др.

Скульптура граней кристаллов. Как мы знаем, грани кристаллов, обо значаемые простыми символами, не представляют собой идеальных плос костей. При рассматривании их в отраженном свете (особенно при уве личении) почти всегда можно обнаружить те или иные дефекты: неровности поверхности, вицинали, штриховатость, фигуры травления и пр., обусловленные, по видимому, неравномерной скоростью роста кри сталлов или их частичным растворением в связи с изменением концент рации компонентов в остаточном растворе, колебаниями температуры, иногда механическими нарушениями в кристаллах и др.

Штриховатость для ряда минералов — широко распространенное яв ление, которое может служить важным диагностическим признаком. У одних минералов она проявляется вдоль вытянутости кристаллов, на