Физико-механические свойства камней

Твердость. Под твердостью минерала принято понимать его сопротивляемость механическому воздействию или, точнее, способность одного тела (минерала) царапать другое, менее твердое.

Твердость минералов может быть установлена несколькими способами. Но особенно прочно в минералогию вошел склерометрический, который позволяет определить твердость путем царапания данного минерала острием из другого минерала. Соотношение твердостей по способу царапания различных материалов выражается, например, известной шкалой Мооса.

Только небольшая часть минералов имеет всегда определенный цвет. Эта окраска как бы неотъемлема от данного химического соединения-это его собственная, или так называемая идиохроматическая окраска (от греческих слов «идиос» - собственный, «хрома» - цвет, окраска); таким примером может служить малахит.

В других случаях окраска изменчива и не связана непосредственно с химическим составом минерала. Эта окраска аллохроматическая (от греческого слова «аллос» - иной, чужой). В данном случае окраска вызвана примесями красителями, которые называются хромофорами. К ним относятся в первую очередь железо, хром, медь, никель, титан, ванадий, марганец, кобальт и др. Помимо хромофоров имеются и другие причины окраски камня. А.Е. Ферсман предложил выделять следующие типы окраски минералов.

1. Идиохроматическая, обусловленная хромофорами.

2. Стереохроматическая, зависящая от структурных особенностей кристаллической решетки минерала.

3. Энергохроматическая, связанная с изменением энергетического состояния атомов под влиянием радиоактивного излучения.

4. Аллохроматическая, образуемая посторонними включениями и примесями другого минерала.

5. Псевдохроматическая, обусловленная рассеянием и интерференцией световых волн от поверхности и внутренних неоднородностей бесцветных кристаллов.

По наблюдениям А.Е. Ферсмана, чаще всего встречаются самоцветы зеленые, желтые, красные, реже фиолетовые и синие.

Из цветных камней самыми разнообразными по своей окраске являются яшмы, сочетающие в себе все цвета, кроме синего. Зато лазурит, само название которого происходит от слова «лазурь», как бы вобрал в себя все тона синего и голубого цвета.

Большую роль для восприятия цвета камня играет обработка его поверхности. Этим и объясняется особое значение полирования цветного камня, придающего обработанному изделию не только блеск, но и яркость цвета и рисунка. Часто окраска минерала зависит от освещения. Так называемый «дневной свет» меняет окраску камня.

Характер блеска зависит не только от степени отражения света от поверхности камня, но и от поглощения и преломления света во внутренних областях минерала. Эти свойства зависят также от химического состава и характера его кристаллической структуры. Для непрозрачных камней блеск определяется отражательной способностью. Сложный характер этого явления объясняет разнообразие типов блеска. Различают металлический и неметаллический блеск.

Металлический блеск (коэффициент преломления 2,6-3) характерен для непрозрачных блестящих минералов (гематит).

К неметаллическому блеску относятся:

алмазный блеск, характерный для прозрачных минералов с большим преломлением света (алмаз, фианит, циркон); коэффициент преломления таких минералов обычно 1,9-2,6;

стеклянный блеск, которым обладает группа прозрачных, полупрозрачных и непрозрачных минералов и горных пород со средним преломлением света (яшма и др.); коэффициент преломления 1,3-1,9;

перламутровый блеск (жемчуг);

шелковистый блеск, характерный для материалов с тонковолокнистым строением (селенит).

Различают также жирный, матовый и другие типы блеска.

Иризация (от латинского слова «ирис» - радуга) возникает под влиянием внутренних трещин в кварце или кальците, а также в некоторых разновидностях сероватого халцедона за счет полосчатости, уподобляющейся дифракционной решетке.

Белый луч, преломляясь на трещинах и полосах, разлагается на все цвета радуги, например у радужного агата. Частными случаями иризации является опалесценция опала-голубовато - белое мерцание поверхности камня, вызываемое интерференцией световых волн на мельчайших тонких пластинках натриево-кальциевого полевого шпата, присутствующих в пиритовых в ростках щелочных полевых шпатов.

К популярным цветовым эффектам относится переливчатость или волнистое мерцание. В некоторых случаях они обусловлены ориентированными полыми каналами или игольчатыми образованиями. Аналогичный эффект вызывают и волокнистые агрегаты, как, например, у соколиного глаза серо-синего цвета и коричневато-золотистого камня тигрового глаза. [24, с. 163].