О свойствах минералов.
Магнитные и электрические свойства.
Магнитные и электрические свойства минералов используются в основном для сепарации (разделения) мине ралов при минералогическом анализе, а также при промышленном обогащении руд и особенно рудных концентратов. Для этого созданы специальные аппараты — сепараторы, электрические, магнитные, электромагнитные, в лабораторном и производственном вариантах; в минералогическом анализе широко применяются также ручные магниты (например, трехполюсный магнит Сочнева). Для того, чтобы облегчить практическое использование электрических и магнитных свойств минералов, проводятся массовые измерения их на прецизионных приборах, при стандартизированных условиях, и составляются систематически пополняемые и корректируемые справочники. Таким образом, числовые значения магаитных и тем более электрических (или электрофизических, как их иногда называют) свойств минералов носят преимущественно справочный характер, а для диагностики по существу никакого значения не имеют. Разве только маг нитность, и то на чисто качественном уровне, может быть использована при определении очень немногих минералов. Поэтому здесь мы затронем весьма сложную (и детально разработанную в физике твердого тела) проблему магнитных и электрических свойств минералов лишь очень кратко, чтобы дать о ней читателям хотя бы самое общее понятие.
Магнитные свойства минералов.
Из почти 4000 ныне известных минеральных видов действительно обнаруживают природный магнетизм, т.е. действуют на магнитную стрелку компаса и/или как природные магниты притягивают к себе железные предметы, лишь очень немногие: магнетит Fe3O4 и более редкий маггемит yFe2O3; самородное железо и железистая платина; в меньшей мере также пирротин (Fe,_xS), особенно его моноклинная модификация, состава Fe7S8. Эти минералы являются ферромагнетиками, т.е. обладают высокими значениями магнитной восприимчивости. Из них только магнетит и маггемит ведут себя как природные магниты. Кроме перечисленных минералов, ферромагнетиком становится гематит aFe2O3 при охлаждении до —15°С; но при комнатной температуре он представляет собой антиферромагнетик (точнее, слабый ферромагнетик, см. ниже). Все прочие минералы по величине магнитной восприимчивости подразделяются на парамагнетики и диамагнетики. Теперь поясним использованные выше термины.
Магнитная восприимчивость — безразмерная величина, характеризующая связь намагниченности вещества (которая для однородно намагниченных тел, какими являются кристаллы, представляет собой магнитный момент М единицы объема) с магнитным полем в этом веществе (характеристикой магнитного поля служит его напряженность). Магнитная восприимчивость минералов численно определяется как отношение намагниченности (магнитного момента) к напряженности магнитного поля: %=М/Н. Если магнитная восприимчивость вещества отрицательна, т.е. вещество намагничено против поля и выталкивает из себя его силовые линии, то оно относится к диамагаетикам; магаит слегка отталкивает от себя диамагнитные минералы. При малой положительной магнитной восприимчивости (п* 10~4—n° 10"6) вещество является парамагнетиком; оно намагничивается по полю. Магнитная восприимчивость диа и парамагнетиков почти не зависит от напряженности магнитного поля (такая зависимость проявлется только при очень больших значениях Н, т.е. в очень сильных полях, и при низких температурах).
А вот в ферромагнетиках значения магнитной восприимчивости достигают десятков, сотен и даже нескольких тысяч единиц и очень сильно зависят от величины Н. Магнетизм ферромагнетиков обусловлен особой ионной магнитной структурой — полностью упорядоченной взаимнопарал лельной ориентацией всех магнитных моментов (диполей), выстраивающихся в одном направлении, которое называют осью легкого намагничивания. Если же ориентация магнитных диполей антипараллельна, т.е. вблизи каждого из них расположен компенсирующий (направленный в противоположную сторону), так что результирующий магнитный момент равен нулю, вещество называется антиферромагнетиком. Но у некоторых антиферромагнетиков все же наблюдается слабый ферромагнетизм, обусловленный нестрогой антипараллельностью магнитных диполей; среди минералов к такого рода слабым ферромагнетикам относятся, например, гематит и родохрозит МпСО3, а также некоторые ильмени ты FeTiO3 со структурами распада твердого раствора ильменит—гематит, т.е. с закономерно ориентированными врос тками гематита. Уже при небольших отрицательных температурах слабые ферромагнетики часто переходят в сильные.
<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>