Představte si, že jste venku a najdete minerál. Chceš ho určit, ale nejsi si jistý, jak na to. To je v pořádku! Mineralogové používají různé fyzikální a optické vlastnosti, které jim pomáhají určit minerály bez pomoci speciálního vybavení. Mezi tyto vlastnosti patří barva minerálu, tvar krystalu, tvrdost, štěpnost (způsob, jakým se minerál láme), pruhování, lesk, magnetismus, schopnost propouštět světlo a specifická hmotnost.
Fyzikální vlastnosti
Tvar krystalu
Tvarem krystalu se rozumí společný nebo charakteristický tvar krystalu minerálu nebo shluku krystalů, které jsou ohraničeny soustavou plochých stěn, jež jsou navzájem spojeny symetrií. Některé minerály vykazují rozpoznatelné tvary, jako jsou krychle nebo osmiúhelníky, které jsou užitečné při identifikaci minerálů. Například granáty často tvoří dvanáctistěny (dodekaedry). Většina minerálů má pouze jednu společnou formu, ale existuje několik minerálů, které se mohou vyvinout do více forem. Galenit se běžně vyskytuje jako krychle, ale může tvořit také osmistěnný habitus.
Garnát zobrazující dodekaedrický tvar krystalu.
Dva vzorky galenitu – jeden vykazující krychlový tvar (šestistěnný) a jeden vykazující osmistěnný tvar (osmistěnný)
Následující tabulka uvádí některé nejběžnější krystalové tvary.
| Pyramidály (5 stran) |
síra |
| Krychle (6 stran) |
Galena . |
| Romboedr (6 stran) |
Rhodochrozit – Vzorek pochází z Národní sbírky minerálů Národního přírodovědeckého muzea, Smithsonian Institute – Rhodochrosite-NMNH_147520 https://geogallery.si.edu |
| Oktaedr (8 stran) |
fluorit |
| Dodekaedr (12 stran) |
.
Garnet |
Krystalový habitus
Tendence minerálu opakovaně narůstat do charakteristických tvarů se nazývá krystalový habitus. Na rozdíl od krystalových forem nejsou krystalové habity vázány na krystalové plochy nebo symetrii. Krystalový habitus minerálu lze použít k rozlišení minerálů. Podmínky a chemismus prostředí, v němž minerál vznikl, mohou ovlivnit, který habitus se vyvine. Některé minerály, například pyrit, se mohou tvořit ve více krystalových habitech, včetně kubického (forma a habitus) nebo paprsčitého.
| Krystalický habitus | Popis | Obrázek minerálu | |
| Masivní | minerálu chybí. krystalové plochy |
Síra |
|
| Granulární | krystalová zrna jsou přibližně stejně velká; velikost zrn se pohybuje přibližně od 2 do 10 mm |
Meteorit Pallasit |
|
| Lamelární | složený z vrstev |
Molybdenit |
|
| Melitický | známý také jako listnatý; krystaly, které tvoří listovitou nebo vrstevnatou strukturu; často mohou být rozděleny na tenké listy |
Slídy |
|
| Čepelovité | podlouhlé krystaly, které jsou delší než široké a jejich šířka je větší než hloubka; připomínají rovný meč nebo nůž |
Stibnit |
|
| Vláknité | vyskytují se jako velmi jemná vlákna-.podobné krystalům |
Aktinolit |
|
| Rozpadavé | srostlice krystalů vyrůstají směrem ven ze centrálního bodu |
Thomsonit |
|
| Oolitické | krystalické agregáty, které mají zaoblený tvar a jsou menší než čtyři milimetry velké |
Ooidy |
|
| Pásovité | minerály, které mají úzké vrstvy nebo pásy z různou barvu a/nebo strukturu |
Odolné páskované |
|
| Botryoidní | nazývané také kulovité nebo mamilární; krystalové agregáty, které mají kulovitý nebo zaoblený tvar |
Hematit |
|
| Sloupcovité | dlouhé hranoly s dostatečnou šířkou, pro které se vžil název jehlicovité (jehlicovité) | .podobný) se nepoužívá |
Gypsid |
| Geodické | klastry minerálu tvoří a zaoblenou hmotu krystalizací na vnitřních stěnách dutiny |
Metystová geoda (katedrála) |
|
| Rozeta | trsy tabulkovitých krystalů v radiálním uspořádání, které připomínají růži nebo květ |
Baritová růže |
Tvrdost
Mohsova stupnice tvrdosti minerálů je založena na obtížnosti poškrábání povrchu minerálu. Stupnice, kterou poprvé vytvořil v roce 1812 německý geolog a mineralog Friedrich Mohs, má 10 stupňů a používá se k porovnávání tvrdosti různých materiálů nebo minerálů, aby se zjistilo, který poškrábe jiný. Například pro mastek se nejčastěji používá Mohsova stupnice tvrdosti 1 a pro diamant, který je nejtvrdším minerálem na Zemi, se používá Mohsova stupnice tvrdosti 10. Následující tabulka znázorňuje minerál v jednotlivých stupních tvrdosti a některé běžné materiály, které lze také použít k testování tvrdosti minerálů.
| Číslo stupnice | Název minerálu | Fotografie minerálu | Běžný předmět | ||
| 10 | Diamant |  |
Název minerálu | Fotografie minerálu | Běžný předmět |
| 10 | Diamant | ||||
| 9 | Korund |  |
|||
| 8 | Topaz |  |
Zednický vrták (8.5) |
||
| 7 | křemen |  |
|||
| 6 | ortoklas |  |
Ocelový hřebík (6.5) |
||
| 5 | Apatit |  |
Nůž/skleněná destička (5.5) |
||
| 4 | Fluorit |  |
|||
| 3 | Kalcit |  |
Měděný haléř (3.5) |
||
| 2 | Sádrovec | |
Prst (2.5) |
||
| 1 | Talc |  |
Tabulka zobrazující Mohsovu stupnici tvrdosti minerálů. Obrázky vzorků diamantu, korundu, topazu a ortoklasu pocházejí z Národní sbírky minerálů v Národním muzeu přírodní historie Smithsonova institutu. https://geogallery.si.edu
Kleavage
Když se minerály lámou, mají tendenci se lámat určitým způsobem. Tomu se říká štěpnost. Ke štěpení dochází na rovinách, které závisí na krystalové struktuře minerálu a kde má minerál slabé vazby držící atomy pohromadě. Minerály mají tendenci se lámat v těchto slabých místech. Minerál může mít více štěpných rovin. Když se podíváte na minerál, obvykle je jeho tvar definován štěpnými rovinami. Někdy se jednotlivé krystaly lámou nebo netvoří dobře definované krystaly, takže je obtížné vidět štěpné roviny minerálu.
Slída má jednu štěpnou rovinu, která se označuje jako bazální štěpnost. Při štěpení lze štěpné roviny minerálu „odlepit“ od sebe, podobně jako stránky knihy. Galenit nejčastěji tvoří kubickou štěpnost. Pokud byste rozlomili krychli galenitu, rozpadla by se na menší a menší krychle. Podobně jako kubická štěpnost se mohou minerály jako kalcit, které mají kosočtverečnou štěpnost, rozpadat na menší krystaly kosočtverce, které, jak název napovídá, vypadají jako kosočtverec.
Ilustrace několika běžných vzorů štěpnosti minerálů. V této tabulce jsou uvedeny definice různých štěpných vzorů, tvar minerálu s daným štěpným vzorem a příkladové diagramy a fotografie. Obrázek upraven z obrázku vlastněného společností Pearson Prentice Hall, Inc, 2006.
Štěpení
Některé minerály mají chemické vazby přibližně stejné ve všech směrech a nemá předvídatelné slabé místo. Pokud se minerál neláme podél štěpné roviny, nazývá se zlom. Když se minerál zlomí, většinou vznikne nerovný povrch, který se označuje jako nepravidelný lom.
Obsidián (odrůda křemene) s konchoidálním lomem – diagnostická fyzikální vlastnost křemene. Zdroj: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
Některé minerály, například křemen, se lámou na hladké, zakřivené plochy připomínající rozbité sklo. Tento vzor lomu se nazývá konchoidální lom.
Minerály se mohou lámat i jinak, například vláknitě, tříštivě nebo haklovitě. Vláknitý a tříštivý lom vypadá podobně jako způsob, jakým se láme dřevo. Hackly lom vypadá jako zubaté lomy s ostrými hranami.
Chrysotil vykazující vláknitý habitus. Vzorek pochází z Národní sbírky minerálů v Národním muzeu přírodní historie Smithsonova institutu – Chrysotile-NMNH_107854. https://geogallery.si.edu
Stříbro vykazující haklovitý lom.
Streak
Při určování minerálu si můžete pomoci jeho „pruhem“. Šmouha je barva práškového minerálu, která zůstává na neglazované porcelánové desce. Tato destička se také nazývá šmouha. Šmouhová destička má tvrdost 7 na Mohově stupnici tvrdosti, takže žádný minerál s tvrdostí vyšší než sedm nezanechá šmouhu, například korund s tvrdostí 9. Místo toho zanechá v místě poškrábání destičky bílý prášek. Pokud má minerál nižší tvrdost, lze k jeho identifikaci použít šmouhu. Barva minerálu nemusí vždy odpovídat barvě šmouhy. Proto u minerálů, jako je křemen, které mohou mít různé barvy, zůstává barva šmouhy stejná.
- Minerály s kovovým leskem mají obvykle tmavou šmouhu. Minerály s nekovovým leskem mají tendenci mít světlou šmouhu.
- Hematit má červenou šmouhu
Hematit vytváří při zkoušce na šmouhové destičce červenou šmouhu.
Magnetismus
Většina minerálů není přitahována magnetem. Proto je magnetismus užitečnou vlastností pro identifikaci minerálů, protože magnetických minerálů je málo. Minerály, které nejsou magnetické, se označují jako diamagnetické minerály. Případně těch několik málo minerálů, které jsou magnetické, se nazývá paramagnetické minerály. Nejvíce magneticky aktivní jsou feromagnetické minerály, například magnetit (složený ze železa a kyslíku; Fe3O4.)
Magnetit s přitahovanými železnými hoblinami a hřebíky.
Magnetit s viditelným krystalovým habitem.
Ferromagnetické minerály jsou důležité pro pochopení magnetického pole Země. Tyto minerály zaznamenávají směr zemského magnetického pole, a pomáhají tak geofyzikům rekonstruovat pohyb zemských tektonických desek (kusů zemské kůry a pláště). Geochronologie, která využívá feromagnetické minerály k měření toho, jak se magnetické pole Země měnilo v čase, se zabývá studiem stáří hornin a geologických událostí.
Šumění
Při působení zředěné kyseliny chlorovodíkové na povrch některých minerálů dochází k jejich bublání neboli šumění. Tato reakce je charakteristická pro minerály obsahující uhličitany (CO3). Míra šumění závisí na tom, jak jsou minerály rozpustné. Například kalcit (CaCO3) šumí více než dolomit (CaMg(CO3)2).
Probíhající chemická reakce:
-
- CaCO3 + 2HCl → Ca2+ + H2O + 2Cl + CO2 (plyn)
- Při reakci uhličitanu vápenatého a kyseliny chlorovodíkové vzniká voda a oxid uhličitý (plyn). Při uvolňování oxidu uhličitého probublává voda a zbývající kyselina chlorovodíková na minerálu.
Video demonstrující zkoušku kyselosti kalcitu a dolomitu. Credited to RockTumbler.com on YouTube.
Video demonstrující kyselý test na kalcit a dolomit.
Optické vlastnosti
Barva
Při určování minerálů je důležité nespoléhat se pouze na barvu, protože ta je často proměnlivá. U minerálů, jako je křemen a kalcit, může být barva zavádějící. Nečistoty v křemeni mu mohou dát různé odstíny včetně fialového (ametyst), žlutého (citrín) a černého (záhněda). Zlato má charakteristickou barvu, nicméně pyrit, známý také jako „zlato bláznů“, má podobnou barvu. K identifikaci mezi nimi jsou zapotřebí další optické a fyzikální vlastnosti minerálů.
Zlato. Vzorek pochází z Národní sbírky minerálů Národního muzea přírodní historie Smithsonova institutu – Gold-NMNH_145644. https://geogallery.si.edu
Nativní síra – U nativních prvků je barva minerálu barvou prvku.
Lest
Lest je vzhled světla odraženého od povrchu minerálu. Existují dva typy lesku: kovový a nekovový.
Metalický je lesk leštěného kovu – například vzhled oceli, mědi a zlata. Tento lesk odráží světlo jako kovy a je neprůhledný pro procházející světlo.
Železný meteorit – rozřezaný a vyleštěný meteorit, na kterém je vidět křížový vzor vytvořený různými kovy uvnitř.
Nemetalický lesk vykazují mnohé minerály, které propouštějí světlo. Vzhled nekovového lesku se pohybuje od vysoce leštěného skleněného povrchu až po matný zemitý vzhled. Například živec má nekovový lesk, který je matný a zemitý. Většina minerálů má nekovový lesk a běžně se popisuje přídavnými jmény jako skelný, sklovitý, matný, zemitý, perleťový nebo hedvábný. U nekovových minerálů je lesk často způsoben rozpadem chemických vazeb podél štěpných rovin.
-
- Skelný lesk
Křemen
-
- Skelný lesk
Obsidián (odrůda křemene) s konchoidálním lomem – diagnostická fyzikální vlastnost křemene. Zdroj: https://www.sandatlas.org/conchoidal-fracture/
- Matný lesk
Orthoklas
- Perleťový lesk
Slída
- Hedvábný lesk
Sádrovec
.
- Skelný lesk
Schopnost propouštět světlo
Podržte čirý skleněný pohár a, všimněte si, jak jím prochází světlo. Světlo procházející sklem lze popsat jako neprůhledné, průhledné nebo průsvitné. Schopnost minerálu propouštět světlo se běžně používá při identifikaci minerálů, jako je křemen. Neprůhledné minerály světlo nepropouštějí. Průsvitné minerály propouštějí určité množství světla, ale nepropouštějí jasný obraz. Pokud může minerál propouštět světlo i obraz, označuje se jako průhledný. Velký vzorek muskovitu na první pohled vypadá neprůhledně Když se však vrstvy oddělí podél štěpných rovin, jsou jednotlivé vrstvy průhledné.
Transparentní:
Průsvitný:
Neprůhledný:
Dvojitý lom
Při průchodu světla průhledným minerálem neprochází vždy jako jediný paprsek. Některé minerály, například kalcit, rozdělí obyčejné, nepolarizované světlo na dva paprsky. Když je kousek kalcitu umístěn nad vytištěným textem, tyto rozdělené světelné paprsky způsobí, že se text zobrazí dvakrát. Podívejte se na video níže, kde je ukázka optického kalcitu a toho, co se stane, když je světlo polarizováno filtrem.
Credited to AZ Geology on YouTube.com
Fluorescence a fosforescence
Minerály, jako je sádrovec,se při osvětlení ultrafialovým (UV) světlem, rentgenovým zářením a/nebo elektronovými paprsky jeví jako zářící v živých barvách, které nejsou přítomny při pohledu na minerál běžným světlem. Například kalcit, který ve viditelném světle vypadá jako bílý, může fluoreskovat v různých barvách, jako je červená, modrá, růžová, zelená a oranžová. Fluorescenční barva je ovlivněna stopovými prvky v minerálu.
Kamenivo obsahující willemit a kalcitve viditelném světle.
Kamenivo obsahující willemit a kalcit v ultrafialovém světle. Willemit je zelený minerál a kalcit je oranžový minerál.
Minerály, jako je fluorit, mohou zářit i po odstranění počátečního aktivačního UV světla. Výskyt světla vyzařovaného minerálem po odstranění UV záření se nazývá fosforescence. Podívejte se na video šternberského muzea, kde se dozvíte více o tom, jak a proč minerály září po nasvícení UV světlem.
V epizodě Lekce s Ptarou jsou představeny fluorescenční a fosforeskující minerály. Připojte se k paní Darrah a Spinosaurovi Penny, kteří vám vysvětlí, jak a proč minerály svítí. Připojeno ke Šternberskému muzeu na YouTube.
.