Оптические свойства

Окраска, или цвет, минерала является важной диагностической характеристикой. Однако этого столь очевидно наблюдаемого свойства минерала, как правило, бывает недостаточно для однозначной идентификации минерала. Минералы имеют разнообразную окраску. О богатстве цветовой гаммы минералов можно судить по ювелирным изделиям, внутренним интерьерам и экспонатам различных музеев, облицовке станций московского метрополитена и т.д.

Некоторые минералы имеют определённый цвет, по которому его можно практически безошибочно определить. Окраска других минералов может широко варьировать даже в пределах одного минерального индивида. Такие минералы называются полихромными (от греч. polys — многочисленный и chroma — цвет, краска).

Кроме того, анизотропные минералы могут обладать плеохроизмом (от греч. pleon — более и chroa — цвет), т. е. обнаруживать разную окраску при рассматривании их в разных направлениях. Цвет минералов зависит от их химического состава, внутренней структуры, механических примесей и, главным образом, от химических примесей элементов-хромофоров: Cr, V, Ti, Mn, Fe, Al, Ni,Со, Cu, U, Мо и некоторых других.

А.Е.Ферсман выделял следующие типы окраски минералов, обусловленные разными причинами:

1. Идиохроматическая (от греч. idios — свой) — собственная окраска, обусловленная особенностями химического состава и кристаллической структуры, присутствием элементов-хромофоров.

2. Аллохроматическая (от греч. alios — другой, чужой) — окраска, связанная с механическим включением яркоокрашенных посторонних минералов.

3. Псевдохроматическая (от греч. pseudos — ложь) — окраска, связанная с рассеянием и отражением света, интерференцией световых волн.

Изменять окраску минерала также может возникающая на его поверхности в результате окисления разноцветная плёнка, так называемая побежалость. Возникновение побежалости особенно характерно для рудных минералов.

Так, например, ион железа с валентностью 3+ придает минералам красно-бурые цвета и оттенки (лимонит, сидерит), а с валентностью 2+ - зеленые цвета и оттенки (анапаит). Хромофоры хрома валентностью 3+ придают минералам зеленый цвет (уваровит) или красный цвет (рубин), а с валентностью 6+ - оранжевый цвет. Медь, чаще всего, придаёт образцам зелёные (малахит) или синие (лазурит) цветовые оттенки.

Хромофоры являются следствием красивых цветов, которыми нередко окрашены природные самоцветы - минералы, образующие драгоценные камни.

По окраске все минералы в целом подразделяют на тёмноцветные и светлоцветные. Характеризуя цвет минерала в диагностических целях, следует стремиться к наиболее точному его описанию.

Для этого часто прибегают к сравнению окраски минерала с цветом общеизвестных предметов или веществ, употребляя сложные определения, например молочно-белый, фисташково-зелёный, свинцово-серый. При образовании сложных прилагательных, таких, как голубовато-зелёный или желтовато-коричневый, необходимо помнить, что в русском языке основным определяющим словом является второе, тогда как в англоязычной литературе основная смысловая нагрузка ложится на первую часть определения.

Если в изучаемом образце или кристалле цвет минерала неоднороден и меняется, то это следует отразить в описании, отметив всю цветовую гамму и характер смены окраски (постепенное или резкое изменение, полосами, пятнами и т.д.).

Цвет минерала в порошке, или цвет черты, является также важной характеристикой, играющей иногда решающую роль в определении минерала. Цвет минерала в порошке может быть таким, как его цвет в отдельном крупном индивиде или кристаллическом агрегате, но может и значительно отличаться. Для тёмноцветных и непрозрачных минералов цвет порошка — важный диагностический признак. Особенно это касается рудных минералов.

У большинства светлоцветных прозрачных и полупрозрачных минералов порошок бесцветный, белый или имеет слабую окраску в тонах, повторяющих цвет самого минерала.

Для определения цвета минерала в порошке или цвета черты минералом проводят, чертят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, очищенной от эмали. Такая пластинка называется бисквитом (от фр. biscuite — непокрытый глазурью фарфор).

Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

Именно на ней и остаётся черта, позволяющая оценить цвет минерала в порошке. Минерал флюорит бывает окрашен в разные цвета и оттенки, но черта на фарфоровом бисквите у него всегда белая. Лимонит (бурый железняк) оставляет на фосфоре коричневую черту, магнетит - чёрную. Однако если твёрдость минерала превышает твёрдость бисквита, получить черту подобным путём невозможно.

Прозрачность — способность минералов пропускать свет без изменения направления его распространения. Прозрачность зависит от кристаллической структуры минерала, интенсивности его окраски, наличия тонкодисперсных включений, газово-жидких включений и прочих особенностей его строения, состава и условий образования. По степени прозрачности минералы делятся на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие по тонкому краю, непрозрачные.

Прозрачные — пропускают свет по всему объёму. Через такие минералы можно видеть, как через оконное стекло. Классическим примером прозрачного минерала является исландский шпат, флюорит, топаз, кальцит, алмаз.

Полупрозрачные — через них видны лишь очертания предметов. Свет проходит сквозь минерал, как через матовое стекло. К полупрозрачным минералам относится, например, халцедон, опал, янтарь, киноварь.

Просвечивающие — пропускают свет по тонкому краю или в тонких пластинках. Гематит, в тонких осколках просвечивает красным; хромит, просвечивает коричневым; золото в тончайших листочках просвечивает зелёным.

Непрозрачные — не пропускают света даже в тонких пластинках. При прочих равных условиях более мелкозернистые агрегаты кажутся менее прозрачными. К непрозрачным минералам относятся многие рудные минералы, например, магнетит, золото, серебро.

Блеск — способность минерала отражать свет. Отражение света от поверхности минерала воспринимается как блеск различной интенсивности. Это свойство также зависит от структуры минерала его отражательной способности и характера отражающей поверхности.

Все минералы по блеску могут быть подразделены на две группы — минералы с металлическим и неметаллическим блеском. Последняя группа более многочисленная.

Металлический блеск — сильный блеск, свойственный самородным металлам и многим рудным минералам. Иногда выделяют полуметаллический блеск, или металловидный, напоминающий блеск потускневшей поверхности металла.

Неметаллический блеск по своей интенсивности и особенностям подразделяется на несколько видов.

Алмазный блеск (самый яркий) характерен для алмаза, некоторых разновидностей сфалерита и серы. Следующим по интенсивности является стеклянный блеск. Он распространён довольно широко и напоминает блеск стекла.

Жирный блеск — блеск, при котором поверхность минерала как будто покрыта плёнкой жира или смазана маслом. Если минерал тёмноцветный или непрозрачный, такой блеск иногда называют смолистым. Жирный блеск возникает за счёт неровностей поверхности излома или грани минерала, а также за счёт гигроскопичности — поглощения воды с образованием водяной плёнки на поверхности.

Восковой блеск в целом похож на жирный, только более слабый, тусклый, напоминающий блеск восковой или парафиновой свечи. Он характерен для скрытокристаллических минеральных агрегатов.

Перламутровый блеск напоминает радужный блеск жемчуга или поверхности перламутровой раковины и обусловлен интерференцией световых волн, отражённых от пластин, слагающих минеральный агрегат, или от внутренних поверхностей минерального индивида.

Шелковистый блеск наблюдается у агрегатов, имеющих волокнистое или игольчатое строение. Он напоминает блеск шёлковой ткани.

Иногда выделяют матовый блеск, которым обладают мелкозернистые агрегаты с неровной землистой поверхностью. Матовый блеск практически означает отсутствие блеска. Следует заметить, что иногда блеск на гранях кристалла, на его сколе и на поверхностях спайности может отличаться. Например, у кварца блеск на гранях может быть стеклянным, тогда как на сколе он практически всегда жирный. Как правило, блеск на поверхностях спайности более яркий и интенсивный, чем на гранях кристалла.