О свойствах минералов.
Обычно ограничиваются качественной оценкой степени прозрачности минералов, относя их к одной из трех категорий: прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные; часто между полупрозрачными и непрозрачными включают четвертую категорию — просвечивающие минералы, но многие предпочитают объединять их с полупрозрачными.
Между тем, степень прозрачности допускает в принципе и возможность количественной оценки, хотя на практике в минералогии к ней почти не прибегают. Такая оценка может быть дана в форме коэффицента прозрачности — отношения интенсивности (яркости) света, прошедшего сквозь слой кристаллического вещества толщиной 1 см (/), к первоначальной интенсивности света, измеренной на входе в кристалл (10). Это отношение (F/Io) всегда меньше единицы, но чем оно к ней ближе, тем прозрачнее минерал.
Особо следует сказать о тонко и мелкокристаллических минеральных агрегатах: они, как правило, сильно рассеивают и отражают свет, вследствие чего кажутся непрозрачными или малопрозрачными, даже если состоят из зерен прозрачных в принципе минералов (хороший пример — известняк или мрамор, сложенный беспорядочно ориентированными мелкими зернами кальцита — того самого, крупные кристаллы которого часто бывают так прозрачны). Подобным агрегатам, не поглощающим, а лишь рассеивающим свет, обычно свойственна молочнобелая окраска.
Цвет (окраска) минералов .
Мир минералов восхищает и покоряет наблюдателя не только скульптурным совершенством, стройностью и изяществом форм кристаллов, но и своей живописью, ласкающим глаз многоцветьем, поразительным разнообразием и великолепием красок, широчайшей цветовой гаммой от мрачноватых черных и бурых тонов до радостных всплесков ярких и насыщенных цветов — красных, синих, зеленых, оранжевых, желтых и т.д., или, наоборот, нежных и легких оттенков цвета — голубого, бледнозеленого, розового, желтоватого и др. Откуда же берется все это великолепие? Какие колдовские силы его производят? Причины, вызывающие появление столь роскошной красочной палитры, запечатленной и воплощенной в минералах, многообразны и в целом достаточно сложны; выяснение природы окраски минералов представляет собой непростую проблему, и ее подлинно научная разработка на основе представлений и методов, используемых в физике твердого тела, имеет, в сущности, всегонавсего четвертьвековую историю. Многие конкретные вопросы, связанные с установлением причин окраски отдельных минералов, не выяснены до сих пор.
Часто в учебниках минералогии, равно как и в специальных книгах, посвященных окраске минералов, можно встретить утверждение, что цвет минералов представляет один из их важнейших, самых ценных диагностических признаков. Между тем, к настоящему времени следует считать твердо установленной ошибочность такого мнения; диагностическое значение окраски минералов в целом сильно преувеличивается. Подавляющее большинство минералов может под влиянием различных факторов, преимущественно кристалло и геохимических, приобретать самый разный цвет — буквально в диапазоне от белого (или даже бесцветного) до черного, включая коричневобурые, желтые, красные, оранжевые, зеленые, синие и прочие цветовые тона разной насыщенности, с многочисленными тонкими оттенками и градациями цвета. Следовательно, более правильным и справедливым будет другое утверждение: цвет минералов является не столько диагностическим, сколько одним из важнейших и ценнейших (поскольку прежде всего бросается в глаза) типоморфных признаков: он во многом зависит от условий минералообразования и, следовательно, может способствовать их выяснению.
Окраска минералов, как уже упоминалось выше, представляет собой результат взаимодействия световых волн видимого диапазона (400—740 нм) с электронными оболочками материальных частиц (атомов, ионов и др.), слагающих кристаллическое вещество, и с электронной системой кристалла в целом. Это взаимодействие в общем случае вызывает селективное (избирательное) поглощение какихто интервалов световых волн видимого диапазона. При полном поглощении света минерал приобретает черный цвет; наоборот, полное пропускание или отражение (рассеяние) света соответствует бесцветности или белому цвету минерала. В остальных случаях, когда из солнечного спектра как бы "выхватываются" некоторые участки — широкие области, узкие полосы, отдельные спектральные линии и их серии — минерал окрашивается в цвета, дополнительные к цвету поглощенных световых волн. Селективная абсорбция световых волн может проявляться сильнее или слабее, т.е. волны определенной длины поглощаются в одних случаях практически полностью, в других — лишь частично, иногда в небольшой степени; это определяет интенсивность (густоту, насыщенность) цветового тона минерала. Так, при слабом избирательном поглощении волн красного конца спектра у белого минерала появится голубоватый оттенок, а при сильном поглощении красных лучей минерал окрасится в густосиний цвет.
В минералогии со времен АТ.Вернера (1749—1817), авторитетнейшего европейского минералога конца XVIII — начала XIX века, утвердилась традиция описывать цвет минералов на качественном уровне, путем сравнения его с какимито общеизвестными эталонами, взятыми из мира живой и неживой природы. В качестве примеров описания цвета минералов, введенных еще Вернером и его современниками, но до сих пор широко используемых, можно привести такие, как индиговосиний, карминнокрасный, лавандово синий, вишневокрасный, яблочнозеленый, травянозеле ный, луковозеленый, медовожелтый, лимонножелтый, канареечно (т.е. зеленовато) желтый, кровавокрасный, молочнобелый, шоколаднобурый, кирпичнокрасный и т.п. (как видим, минералоги XVIII—XIX веков всячески изощрялись в придумывании определений цветовых оттенков минералов). Общеупотребительны также сравнения с цветом хорошо всем знакомых минералов: киноварнокрас ный, изумруднозеленый, сапфировосиний, серножелтый и т.д. При описании цвета рудных минералов обычно ссылаются на окраску металлов и сплавов: оловяннобелый (ар сенопирит), стальносерый (блеклые руды), свинцовосе рый (молибденит, галенит), железночерный (магнетит, ильменит), латунножелтый (халькопирит), томпаковобу рый (пирротин), меднокрасный (никелин, самородная медь), золотистожелтый (самородное золото, пирит, аури пигмент), серебристо или серебрянобелый (самородные серебро, платина и платиноиды). Лишь в последние годы, и то не столько в минералогии, сколько в геммологии и ювелирном деле, начинают переходить к объективной количественной (колориметрической) цветовой характеристике минералов. Такой подход дает возможность стандартизации описания цвета минералов, что особенно важно при оценке драгоценных камней: в этом случае цвет является одним из наиболее существенных критериев качества кристалло сырья. Кроме того, возможность количественно (в числовом выражении) представить характеристику цвета минералов способна сослужить хорошую службу при минералогических поисках полезных ископаемых. Ведь ярко окрашенные минералы, сопровождающие труднодиагностируемые рудные минералы (например, белые, без четко выраженных кристаллических форм), зачастую используются как минералыиндикаторы оруденения. А поиски коренных месторождений алмаза (алмазоносных кимберлитовых трубок) ведутся методом пироповой съемки, причем лишь некоторые цветовые разновидности магнезиального граната — пиропа, обладающие вполне определенными спектральными характеристиками, могут служить благоприятным поисковым признаком. При инструментальном (колориметрическом) определении цвета минералов измеряются три цветовых параметра: цветовой тон (длина волны в соответствии с оптическим спектром), его насыщенность (в относительных единицах или баллах) и яркость (в процентах).
В зависимости от причин, обусловливающих цвет минералов, выделяют три основных типа их окрасок: аллохрома тические, идиохроматические и псевдохроматические.
Аллохроматические окраски тесно связаны с микронеоднородным строением минералов и вызываются присутствием в них мельчайших рассеянных включений (вростков) посторонних окрашенных минеральных веществ. Типичные примеры аллохроматических окрасок — розовые до мясо красных у ортоклаза или микроклина, равно как и у сердолика или карнеола, содержащих тонкие пылевидные включения гематита или гётита; зеленая окраска хризопраза, обусловленная адсорбированными на поверхности и в порах соединениями никеля и включениями его гидросиликатов; а также некоторых разновидностей кварца и халцедона — празема и плазмы, связанная с рассеянными включениями тонких чешуек хлорита и гидрослюдки (селадонита) или волоконец актинолита; в краснозеленом гелиотропе присутствуют включения и гематита (или гётита), и хлорита. Вообще среди аллохроматических окрасок резко доминируют бурые, красные, розовые и зеленые тона, а среди включений минералов, обусловливающих такие окраски, — оксиды и гидроксиды железа и марганца, мелкочешуйчатые разновидности хлоритов, слюдок и т.п. Определенную роль в числе факторов, вызывающих аллохроматические окраски минералов, могут играть и присутствующие в них мелкие газовожидкие включения (придающие, например, кварцу молочнобелый цвет). Многие минералы окрашиваются тонкораспыленными частицами органического вещества, углистыми или графитовыми включениями, приобретая темносерый или темнобурый (до черного) цвет. С введением в минералогическую практику поляризационного, а затем и электронного микроскопа причины аллохроматических окрасок расшифровываются довольно легко и быстро, и никаких особых сложностей тут не возникает. Заодно выяснилось, что некоторым минералам аллохромати ческая природа окраски приписывалась напрасно; достаточно сказать что еще в 50х годах аллохроматической считалась окраска таких минералов, как сапфир, аметист и другие цветные разновидности кварца, которая, как теперь установлено, имеет иную природу и ни с какими чужеродными механическими примесями не связана.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> <19> <20> <21> <22> <23> <24> <25> <26> <27>