鉱物 定義された化学組成と結晶構造を持つ、天然に存在する無機固体物質です。 これらは、識別および分類に使用できるさまざまな物理的特性を示します。 鉱物の一般的な物理的特性には次のようなものがあります。
- 硬度: 硬度は、鉱物の傷に対する抵抗力を指します。 モース硬度スケールは 1 (最も柔らかい) から 10 (最も硬い) まであり、鉱物の硬度を測定するために一般的に使用されます。 例えば、 タルク 硬度は 1 ですが、 ダイヤモンド最も硬い鉱物であり、硬度は10です。
- Color: 色は鉱物の最も顕著な特性の XNUMX つですが、識別にとって必ずしも信頼できる特性であるとは限りません。 鉱物によっては独特の色を持つものもあれば、不純物やその他の要因によりさまざまな色を呈するものもあります。
- へき開と破壊: 劈開は鉱物が平らな表面に沿って壊れる方法を指しますが、破砕は鉱物が不規則または凹凸のある表面に沿って壊れる方法を指します。 劈開は、多くの場合、面の数とその角度の観点から説明されます。 例えば、 マイカ 完全な基底劈開を持っており、これは XNUMX つの平面に沿って裂けて、薄くて平らなシートを生成することを意味します。
- 光沢: 光沢とは、鉱物が光を反射する様子を指します。 それは、金属、非金属、または亜金属として説明できます。 ミネラルなど ゴールド や 銀 金属光沢を示し、鉱物は 石英 や 長石 非金属の光沢を持っています。
- 条痕: 縞とは、素焼きの磁器板上で鉱物の粉末をこすったときの色のことを指します。 鉱物の外部の色と同じ場合もあれば、異なる場合もあります。 例えば、 ヘマタイトは一般的に赤色ですが、赤い縞が残ります。 黄鉄鉱色は黄色または真鍮色であることが多く、緑がかった黒色の縞模様が残ります。
- 密度: 密度は鉱物の単位体積あたりの質量です。 鉱物の組成と化学構造に関する情報を提供できます。 化学組成の違いにより、鉱物が異なると密度が大幅に異なる場合があります。
- 結晶形: 結晶形とは、鉱物の結晶の外形を指します。 一部の鉱物は、識別に役立つ独特の結晶形を持っています。 たとえば、水晶は通常、先端が尖った六角柱を形成しますが、 岩塩 立方体の結晶を形成します。
- 磁性: いくつかのミネラル、例えば マグネタイト、磁性を示し、磁石に引き寄せられます。 この特性は、特定の鉱物を識別するための診断テストとして使用できます。
- 光学特性: 一部の鉱物は、複屈折や蛍光などの光学特性を示し、識別のための診断テストとして使用できます。
- 透明性と不透明性: 透明とは、鉱物が光を透過する能力を指しますが、不透明とは、鉱物が光を透過できないことを指します。 鉱物には透明、半透明、または不透明があり、この特性により識別のための貴重な情報が得られます。 たとえば、石英は多くの場合透明ですが、 石膏 通常は半透明です。
- 比重: 比重は、水の密度に対する鉱物の密度の尺度です。 これは、同様の密度を持つ鉱物を識別するのに役立つ特性です。 比重は、鉱物の重量と同体積の水の重量を比較することによって決定できます。
- 粘り強さ: 粘りとは、壊れたり、曲がったり、変形したりすることに対する鉱物の抵抗力を指します。 鉱物には、脆い（簡単に壊れる）、展性がある（壊れずに平らにしたり曲げることができる）、鋭利な（ナイフで薄い削りくずに切断できる）、延性がある（ワイヤーに引き抜くことができる）、または柔軟な（曲げて曲げることができる）などの性質があります。元の形状に戻ります）。
- 磁性: 鉱物の中には磁性を示し、磁石に引き寄せられるものもあります。 磁鉄鉱は磁性鉱物の一般的な例です。
- 味や匂い: 鉱物によっては、識別に役立つ独特の味や匂いを持っているものもあります。 例えば、岩塩（岩塩）は塩味が特徴的ですが、 硫黄 腐った卵のような独特の臭いがします。
- 酸に対する反応: ミネラルによっては酸と反応して発泡やシュワシュワ感が生じる場合があります。 これは、次のような鉱物を識別するのに役立つ検査です。 方解石、塩酸などの弱酸と反応します。
- 電気伝導性: 特定の鉱物は電気を通すことができるため、識別に役立つ可能性があります。 例えば、 黒鉛炭素の一種であり、優れた電気伝導体です。
- 熱特性: 鉱物は、融点、沸点、耐熱性などの熱的特性を示す場合があり、これは識別や特性評価に役立ちます。
- 放射能: 一部の鉱物は放射性であり、放射線を放出しますが、これは特殊な機器を使用して検出できます。 閃ウラン鉱 およびピッチブレンドは放射性鉱物の例です。
- : 溶解度は、水や酸などの液体に溶解するミネラルの能力を指します。 岩塩のような一部の鉱物は水によく溶けますが、石英のような他の鉱物は水に溶けません。 溶解度は鉱物を識別するのに役立つ特性であり、溶解試験を実施することで決定できます。
- 縞模様: 縞模様は鉱物の表面にある平行な線または溝であり、拡大するとよく見えます。 これらは、しばしば劈開面に特徴的な縞模様を示す長石などの鉱物を識別するための重要な手がかりを提供します。
- 燐光: 燐光は、紫外線 (UV) 放射線にさらされた後に光を発する鉱物の能力です。 いくつかのミネラル、例えば ホタル石、燐光を示すことがあり、識別のための診断特性として使用できます。
- 圧電性: 圧電性は、機械的な圧力やストレスを受けたときに電荷を生成する鉱物の能力です。 石英や石英などの特定の鉱物 トルマリン、圧電特性を示し、圧力下で電気を発生させることができます。
- テクトケイ酸塩構造: テクトシリケート構造とは、石英や長石などのいくつかの鉱物におけるケイ素と酸素の四面体の配置を指します。 この構造により、高硬度、高融点、劈開の欠如などの独特の物理的特性が得られ、識別に役立ちます。
- ツインニング: 双晶とは、XNUMX つ以上の鉱物の個々の結晶が対称的に相互成長する現象です。 双晶形成により鉱物に独特のパターンや形状が生じ、識別特性として使用できます。
- 擬似写像: 仮像とは、元の鉱物の形状や構造を保持したまま、ある鉱物が別の鉱物に置き換わる現象です。 これにより固有の物理的特性が得られ、識別に使用できます。
等方性
等方性は、一部の鉱物が示す特性であり、すべての方向で同じ物理的特性を示します。 つまり、等方性鉱物はどの方向から観察しても均一な物性を持っています。 これは、観察する方向に応じて異なる物理的特性を示す異方性鉱物とは対照的です。
等方性は主に鉱物の光学特性、特に光と相互作用するときの鉱物の挙動に関連しています。 等方性鉱物は単一の屈折率を持ち、これは光がすべての方向に同じ速度で通過し、複屈折を示さないことを意味します。 その結果、等方性鉱物はどの方向から見ても同じように見え、鉱物標本の向きに関係なく、色や透明度などの光学特性が一定になります。
等方性鉱物の例としては、 ガーネット, スピネル、磁鉄鉱。 これらの鉱物は立方晶系の結晶構造を持っており、その結果等方的な挙動を示します。 石英や方解石などの他の鉱物は、結晶構造が異なるため、異なる方向に異なる物理的特性を示すため、異方性があります。
等方性の特性は、光と相互作用する際の鉱物の挙動を観察するために偏光を使用する偏光顕微鏡など、さまざまな光学テストを通じて決定できます。 等方性は、等方性鉱物と異方性鉱物を区別するのに役立ち、鉱物学的分析に役立つため、鉱物の同定と分類に使用される重要な特性です。
異方性の
単結晶では、物理的および機械的特性が方位によって異なることがよくあります。 結晶構造のモデルを見ると、原子はある方向では他の方向よりも容易に相互に滑り落ちたり、相互に歪んだりできるはずであることがわかります。 材料の特性が結晶方位の違いによって異なる場合、その材料は次のように表現されます。 異方性.
等方性の
あるいは、材料の特性がどの方向でも同じである場合、その材料は 等方性。 多くの多結晶材料では、材料の加工 (変形) が行われる前は粒子の方向がランダムです。 したがって、個々の粒子が異方性であっても、特性の差は平均化される傾向があり、全体として材料は等方性になります。 材料が形成されると、通常、粒子は歪んで XNUMX つまたは複数の方向に伸び、これにより材料は異方性になります。 材料の形成については後で説明しますが、原子レベルでの結晶構造について引き続き説明しましょう。
ポリモーフィズム
鉱物の物性 それらは、原子構造、結合力、化学組成に直接関係しています。 原子とイオンの間に存在する電気力としての結合力は、元素の種類と結晶構造内の元素間の距離に関係します。 したがって、同じ化学組成を有する鉱物でも、(P と T またはその両方の変化の関数として) 異なる結晶構造を示す場合があります。 したがって、異なる対称システムで結晶化されると、異なる物理的特性を示します。これは多形性と呼ばれます。 これらの鉱物は多形であると言われています。 それらは、そのグループに存在する鉱物種の数に応じて、二形性、三形性、または多形性になる可能性があります。
凝集力と弾力性
凝集力と弾性は、外力に応じた材料の挙動を記述する XNUMX つの関連する概念です。
凝集: 凝集力とは、材料内の粒子間の内部引力または結合を指し、粒子を保持します。 これは、材料が引き離されたり分離されたりするのに抵抗できる力です。 凝集力は、材料の「粘着性」または「くっつき」特性に関与します。 鉱物における凝集は、通常、鉱物の構造を構成する原子またはイオン間の化学結合によるものです。 凝集力が強い鉱物は、壊れたり崩れたりしにくくなります。
弾性: 弾性とは、力が加えられると変形し、力が取り除かれると元の形状とサイズに戻る材料の能力を指します。 弾性のある材料は、永久的な損傷や構造の変化を伴うことなく、伸長や曲げなどの一時的な変形を受けることができます。 弾性は材料の強度と柔軟性に関係します。 鉱物では、弾性は通常、原子またはイオン間の化学結合の配置と強度、および鉱物粒子の全体的な構造と配置に関連しています。
鉱物は、化学組成、結晶構造、その他の要因に応じて、さまざまな凝集性および弾性挙動を示すことがあります。 一部の鉱物は強い凝集力と高い弾性を備えているため、破損しにくく、応力下でも永久的な損傷を与えることなく変形できます。 他の鉱物は凝集力が弱く、弾性が低いため、破損したり変形しやすくなります。 鉱物の凝集性と弾性特性は、温度、圧力、湿度などの外部要因にも影響を受ける可能性があります。
鉱物の凝集性と弾力性の結果は次のように表示されます。
- 切断
- 別れ
- 骨折
- 硬度
- 粘り強さ
切断
結晶鉱物は特定の方向に破壊する傾向があり、多かれ少なかれ滑らかな平面が得られます。結合エネルギーが最も低いこれらの面は、最小値の凝集力を持ちます。 アモルファス体には当然劈開はありません。 へき開面は通常 // 結晶面にあります。 例外: カロリー、インフルエンザ。
1. 良い、独特、完璧、
2. 公平、曖昧、不完全、
3. 悪い、痕跡がある、難しい。
鉱物の原子構造に関連して、劈開はいくつかの方向に起こり、凝集力に応じて、そのうちのいくつかが他のものよりも発達する可能性があります。 したがって、それらは区別性と滑らかさに従って分類されます。
別れ
鉱物に外力が加わると発生します。 鉱物は構造的に弱い面に沿って破壊されます。 弱さは、圧力、双晶形成、または分離によって生じる可能性があります。 双晶形成面や滑空面の構成面は通常、分離しやすい方向になります。 分け目は胸の谷間に似ています。 ただし、劈開とは異なり、鉱物種のすべての個体に分割が見られるわけではありません。 結晶上の分割は連続的ではありません。
骨折
鉱物に脆弱な面が含まれていない場合、破壊と呼ばれるランダムな方向に沿って破壊されます。
- 貝殻状の: 滑らかなフラクチャー (Qua、ガラス)
- 繊維状で破片状：鋭く尖った繊維（アスベスト、 ジグザグ),
- 不均一または不規則: 粗くて不規則な表面、
- さらに: 多かれ少なかれ滑らかな表面、へき開に似ている場合があります。
- ザラザラの: 非常に鋭いエッジを持つギザギザの骨折 (マット)。
硬度
鉱物の滑らかな表面が引っ掻きに対する抵抗力 (H) これは、鉱物の結合強度の間接的な尺度です。 硬度は、既知の硬度の鉱物または物質で鉱物を引っ掻くことによって決定されます。 いくつかの一般的な鉱物によって示される硬度のモース相対スケールを使用して、数値結果が得られました。 これらの鉱物は、いくつかの一般的な物の硬度とともに以下にリストされています。 10 年にオーストリアの鉱物学者 F. モースによって、1824 種類の一般的な鉱物のシリーズが尺度として選ばれました。
モース硬度のスケール
その他の一般的なオブジェクトの硬度
| 爪 | 2.5 |
| 銅 ペニー | 3 |
| ガラス | 5.5 |
粘り強さ
鉱物が破壊、粉砕、曲げ、切断、引き抜き、または引裂きに対して提供する抵抗は、その粘り強さです。 それはミネラルの凝集力です。
- 脆い：壊れやすく粉末になりやすい鉱物（硫化物、炭酸塩、珪酸塩、酸化物）
- 柔軟：壊れずに叩き出して薄いシート状にできる鉱物です。 プラスチック（自然金属）です
- 細く裂けました：ナイフで薄く削ることができる鉱物（自然金属）
- 延性：線引き加工が可能な鉱物（自然金属）
- 柔軟性：曲がっても曲がったままの状態を保つ鉱物。 元の形状に戻らない、永久変形 (Asb、 粘土鉱物、クロ、タル）
- エラスティック: 曲げた後、跳ね返り、元の位置に戻るミネラル。 （ムス）。
比重
比重（SG） 相対密度は、物質の重量と 4 度 (最大 ρ) での等体積の水の重量との比を表す単位のない数です。
密度 (p) 体積あたりの物質の重量 = g/cm3。 違います
南東部よりも大きく、地域によって異なります（極で最大、極で最小）
赤道）。
透視性
透視性 透光性は、固体によって透過または吸収される光の量です。透光性は一般に手の標本にのみ使用されます。また、ほとんどの鉱物は手の標本では不透明で、薄い部分では透明です。
トランスペアレント 後ろの物体を通過すると、標本のサイズもはっきりとわかります（厚い標本は半透明になる場合があります）
半透明の 光は透過しますが、物体は見えません
光は完全に吸収されます
Color
色は、鉱物の非常に診断的な特性となる場合があります。
例 かんらん石 や エピドート 色はほとんど常に緑色です。 しかし、一部の人にとっては、
ミネラルはさまざまな症状を呈する可能性があるため、まったく診断にはなりません。
色。 これらの鉱物は他色性であると言われています。
たとえば、石英は透明、白、黒、ピンク、青、紫などの色があります。
条痕
縞は、粉末状の鉱物の色です。 縞模様は鉱物の本当の色を示します。 大きな固体の場合、微量鉱物は特定の方法で光を反射することによって鉱物の色の外観を変えることができます。 微量ミネラルは、縞模様の小さな粉末粒子の反射にはほとんど影響を与えません。
金属鉱物の縞は、縞の小さな粒子が当たる光を吸収するため、暗く見える傾向があります。 非金属粒子は光の大部分を反射する傾向があるため、色が明るくなるか、ほぼ白に見えます。
光沢
光沢とは、光が鉱物の表面と相互作用する方法、およびその明るさまたは光沢の観点からどのように見えるかを説明するために使用される用語です。 鉱物の基本的な物性の一つであり、鉱物を同定する上で重要な手がかりとなります。 光沢は、通常の照明下で鉱物標本の表面からの反射光を調べるか、懐中電灯などの光源を使用して鉱物を照らすことによって観察できます。
鉱物の光沢を説明するために使用される一般的な用語がいくつかあります。
- メタリック：金属光沢のあるミネラルは、新鮮な鋼の表面の輝きのような、磨かれた金属のような外観を持ちます。 金属光沢のある鉱物の例としては、 方鉛鉱、黄鉄鉱、磁鉄鉱。
- 亜金属: 亜金属光沢のある鉱物は、金属鉱物に比べて反射がわずかに少なく、鈍い外観を持っています。 多少金属的な、または鈍い金属光沢がある場合があります。 例としては、ヘマタイトや 黄銅鉱.
- 非金属: 非金属光沢のある鉱物は、金属鉱物のような反射して光沢のある外観を持ちません。 代わりに、ガラス質、ガラス質、真珠質、絹のような、油っぽい、または土のような外観を持つことがあります。
- ガラス質/ガラス質: ガラス質またはガラス質の光沢を持つ鉱物は、割れたガラスの光沢に似た、光沢のあるガラスのような外観を持っています。 例としては、石英や長石などがあります。
- 真珠のような：パール光沢のあるミネラルが反射して虹色の輝きを放ち、真珠の光沢に似ています。 真珠 貝殻の内側とか。 例としては次のものが挙げられます。 白雲母 そしてタルク。
- 絹のような：シルクのような光沢を持つミネラルは、繊維状または糸状の外観を持ち、シルクの繊維に似た光沢を持っています。 例にはアスベストや石膏が含まれます。
- 脂ぎりました: 油っぽい光沢のある鉱物は、鈍くて油っぽい外観を持ち、濡れているように見えたり、油っぽく見えることがあります。 例としては次のものが挙げられます。 霞石 そして蛇紋岩。
- 土の：土っぽい光沢のあるミネラルは、土や粘土の質感に似た、鈍く粉っぽい外観を持ちます。 例としては次のものが挙げられます。 カオリナイト や リモナイト.
光沢は、光が鉱物の表面とどのように相互作用するかに関する情報を提供するため、鉱物を識別するのに役立つ特性です。 ただし、光沢は主観的なものであり、照明条件や観察される鉱物標本の品質によって異なる場合があることに注意することが重要です。 鉱物を正確に識別するために、他の物理的特性と組み合わせて使用されることがよくあります。
結晶の形と癖
結晶の形状と癖は、鉱物結晶の外観や形状を記述する XNUMX つの関連する概念です。 これらは鉱物の同定に使用される重要な特性であり、鉱物の内部構造や成長状態に関する貴重な情報を提供します。
結晶形: 結晶形とは、鉱物結晶の幾何学的形状を指し、結晶格子内の原子またはイオンの配置によって決まります。 結晶の形は、鉱物の内部構造と、温度、圧力、結晶成長に利用できるスペースなど、鉱物が形成される条件の結果です。 結晶は、立方体、角柱、ピラミッドなどの単純な幾何学的形状から、より複雑で不規則な形状まで、幅広い形状を示すことができます。
癖：癖とは、結晶のグループまたは鉱物の集合体の特徴的な全体の形状または外観を指します。 癖は結晶が形成された成長条件や環境によって異なります。 一般的なミネラル習慣には次のようなものがあります。
- 表形式：長方形または板状の平らな板状の結晶。 例としては、マイカや 重晶石.
- プリズムの：細長いプリズム状の結晶です。 例としては、クォーツやトルマリンが挙げられます。
- ブレード付き：ナイフの刃のような、薄くて刃のような形をした結晶です。 例としては、石膏や 藍晶石.
- 針状：細くて針状の結晶です。 例としては次のものが挙げられます。 ルチル そしてアクチノライト。
- 樹木状の：樹木状またはシダ状の枝分かれ模様を示す結晶。 例としては、樹枝状石英や マンガン 酸化鉱物。
- 粒状: 明確な形状を持たない小さな粒子または結晶の集合体または塊を形成する結晶。 例としては次のものが挙げられます。 玉髄 や 黒曜石.
- ボトリノイド：丸い、球状、またはブドウのような形状を形成する結晶。 例としては、ヘマタイトや スミソナイト.
- キュービック：岩塩や黄鉄鉱など、直線的なエッジと直角を持った立方体の形状を示す結晶。
- 八面体：蛍石や磁鉄鉱など、XNUMXつの面とXNUMXつの頂点をもつ八面体の形状を示す結晶。
鉱物の結晶形と癖は、その結晶学、対称性、成長条件に関する重要な情報を提供し、鉱物の同定や鉱物特性の理解に役立ちます。 ただし、結晶の形状や癖はさまざまであり、一部の鉱物は形成された特定の条件に応じて複数の癖や形状を示す場合があることに注意することが重要です。 したがって、鉱物を正確に識別するには、結晶の形状や癖と組み合わせて他の物理的および化学的特性を考慮する必要があることがよくあります。
磁性
磁性は、特定の鉱物が示す物理的特性であり、他の磁性材料を引き付けたり反発したりすることができます。 鉄 または鋼。 これは、鉱物内の磁気双極子の配列によって引き起こされます。磁気双極子は、N 極と S 極を持つ小さな原子または分子の磁石です。
鉱物が示す磁性には主に XNUMX つのタイプがあります。
- 強磁性: 強磁性鉱物は磁石に強く引き付けられ、外部磁場が取り除かれた後でも磁気特性を維持できます。 他の物質を磁化することもできます。 強磁性鉱物の例には、磁鉄鉱 (Fe3O4) および磁硫鉄鉱 (Fe1-xS) が含まれます。
- 常磁性: 常磁性鉱物は磁石に弱く引き付けられ、外部磁場が除去されると磁気特性を失います。 常磁性鉱物の例としては、赤鉄鉱 (Fe2O3)、 クロム鉄鉱 (FeCr2O4)、および イルメナイト (FeTiO3)。
強磁性と常磁性に加えて、隣接する磁気双極子が反対方向に並ぶ反強磁性や、鉱物が磁石によって弱く反発される反磁性など、他の種類の磁気も存在します。 ただし、この種の磁気は鉱物ではあまり一般的ではなく、一般に磁気効果は弱いです。
すべての鉱物が磁性を持っているわけではないため、磁気は特定の鉱物を識別する際の診断特性として使用できます。 たとえば、鉱物が磁石に強く引き付けられ、磁石を取り外した後でもその磁性が保持されている場合、それは磁鉄鉱の存在を示している可能性があります。 一方、鉱物が磁石に弱く引き寄せられるだけで、磁石を外すと磁性を失う場合、その鉱物は常磁性または反磁性の特性を示している可能性があります。
鉱物の識別には磁性の有無だけでは必ずしも十分ではなく、色、硬度、縞、その他の物理的および化学的特性などの他の要素も考慮する必要があることに注意することが重要です。 磁性は、鉱物の同定と特性評価のツールとして使用できる多くの特性のうちの XNUMX つにすぎません。
