Mineralogie descriptiva indrumar

MINERALOGIE DESCRIPTIV

NDRUMAR DE LUCRRI PRACTICE

Copyright 2005, Editura Universitii din Ploieti Toate drepturile asupra acestei ediii sunt rezervate editurii

Refereni tiinifici: Prof. univ. dr. ing. MIRCEA IONESCU Prof. univ. dr. ing. DUMITRU FRUNZESCU

Director editur: Prof. univ. dr. ing. Iulian Nistor

Redactor: Prof. univ. dr. ing. Neculai Macovei

Tehnoredactare computerizat: ef lucr. drd. ing. Gheorghe Brnoiu

Adresa: Editura Universitii din Ploieti Bd. Bucureti nr. 39, cod 100680 Ploieti, Romnia Tel. 0244-573171, Fax 0244-575847

OCTAVIAN GEORGESCU GHEORGHE BRNOIU

MINERALOGIE

DESCRIPTIV

NDRUMAR DE LUCRRI PRACTICE

EDITURA UNIVERSITII DIN PLOIETI

2005

5

PREFA Cercetrile geologice au, n primul rnd, scopul practic de a descoperi noi resurse de substane minerale utile care s asigure baza material de dezvoltare a societii. Dup cum scrie L. Mrazec n lucrarea sa intitulat Curs general de minerale i roci: este important de a arta, att din punct de vedere tiinific ct i al

utilitii pentru via, care sunt acele minerale i roci

cu rol precumpnitor n constituia scoarei i care sunt

mineralele pe care se sprijin civilizaia n evoluia ei

milenar. n consecin au fost selecionate i prezentate cele mai importante minerale att din punct de vedere al gradului de rspndire i participare la alctuirea scoarei terestre, ct i din punct de vedere economic i tiinific. Lucrarea a fost structurat corespunztor programei analitice cuprinznd noiuni, concepte de baz i fenomene fizico-chimice i geologice caracteristice domeniului mineralogiei i indispensabile pregtirii unor specialiti n domeniul petrolului, geologiei, construciilor, proteciei mediului etc. n lucrare s-au adoptat cele mai noi concepii cu privire la sistematica mineralelor dup modelul propus de I.M.A. (International Mineralogical Association).

6

Descrierea fiecrui mineral este fcut sistematic; astfel, dup ce se arat proveniena numelor mineralelor, se prezint compoziia chimic, sistemul i clasa de simetrie, structura cristalin, proprietile fizice macroscopice, apoi se descrie geneza, parageneza i ocurenele fiecrui mineral, fiecare descriere finalizndu-se cu utilizarea acestora. Cunoaterea asociaiilor de minerale i a legilor de micare i asociere a elementelor chimice n scoara terestr ajut la ndrumarea raional a lucrrilor de prospeciune, explorare i exploatare a zcmintelor de minereuri, minerale i roci utile. Lucrarea este bogat ilustrat cu desene i figuri, dnd posibilitatea studenilor s o foloseasc direct n sala de lucrri practice pentru studiul eantioanelor, pentru nelegerea clar a tuturor aspectelor fizice i chimice ale mineralelor curente. Autorii sunt recunosctori tuturor celor care aduc sugestii pentru mbuntirea formei i calitii lucrrii la o nou ediie.

Octavian Georgescu

Gheorghe Brnoiu

7

CUPRINS INTRODUCERE 11 1. IDENTIFICAREA MINERALELOR PE BAZA PROPRIETILOR MACROSCOPICE 15 1.1. PROPRIETI MORFOLOGICE 15

1.1.1. Forma cristalelor 15 1.1.2. Habitusul cristalelor 16 1.1.3. Dimensiunile cristalelor 17 1.1.4. Agregatele cristaline 21 1.1.5. Macle 22

1.2. PROPRIETI OPTICE 26 1.2.1. Culoarea mineralelor 26 1.2.2. Culoarea urmei 27 1.2.3. Luciul mineralelor 28 1.2.4. Transparena i opacitatea mineralelor 29 1.2.5. Asterismul 30 1.2.6. Luminiscena mineralelor 30

1.3. PROPRIETI MECANICE 31 1.3.1. Duritatea mineralelor 31 1.3.2. Clivajul mineralelor 34 1.3.3. Sprtura mineralelor 35 1.3.4. Coeziunea mineralelor 36

1.4. PROPRIETILE ELECTRICE ALE MINERALELOR 37 1.5. PROPRIETILE MAGNETICE ALE MINERALELOR 39 1.6. PROPRIETILE TERMICE ALE MINERALELOR 41 1.7. TOPIREA MINERALELOR 45 1.8. DENSITATEA MINERALELOR 46 1.9. REACIA CU ACIZII 48 1.10. ALTE PROPRIETI 49 1.11. PIROGNOZIE 49 2. ELEMENTE NATIVE 53 2.1. AUR 54 2.2. ARGINT 56 2.3. CUPRU 58 2.4. PLATINA 60 2.5. SULF 62 2.6. DIAMANT 63 2.7. GRAFIT 66 3. SULFURI I SULFOSRURI 69 3.1. CALCOZINA 69 3.2. BORNIT 72 3.3. GALENA 74 3.4. BLENDA 76 3.5. PIROTINA 78 3.6. PENTLANDIT 79

8

3.7. CALCOPIRITA 81 3.8. ARGENTIT 83 3.9. COVELINA 85 3.10. CINABRU 86 3.11. ALABANDINA 88 3.12. MILLERIT 89 3.13. NICHELINA 90 3.14. REALGAR 91 3.15. STIBINA 92 3.16. BISMUTINA 93 3.17. AURIPIGMENT 95 3.18. PIRITA 96 3.19. MARCASITA 98 3.20. MOLIBDENIT 100 3.21. COBALTINA 102 3.22. MISPICHEL 103 3.23. TETRAEDRIT 104 3.24. TENNANTIT 106 3.25. ENARGIT 107 3.26. PIRARGIRIT 108 3.27. PROUSTIT 109 3.28. HESSIT 111 3.29. PETZIT 112 3.30. NAGYAGIT 113 3.31. SILVANIT 114 3.32. KRENNERIT 115 3.33. CALAVERIT 116 4. OXIZI I HIDROXIZI 117 4.1. APA 118 4.2. PERICLAZ 119 4.3. CORINDON 120 4.4. HEMATIT 122 4.5. ILMENIT 125 4.6. RUTIL 127 4.7. CASITERIT 129 4.8. PIROLUZIT 131 4.9. SPINEL 132 4.10. MAGNETIT 134 4.11. CROMIT 135 4.12. PSILOMELAN 136 4.13. GOETHIT 137 4.14. LIMONIT 139 4.15. DIASPOR 140 4.16. HIDRARGILIT 142 4.17. BRUCIT 143 5. SRURI HALOGENATE 145 5.1. SARE GEM 145 5.2. SILVINA 147 5.3. FLUORINA 148 5.4. CARNALIT 150 5.5. CRIOLIT 152 5.6. KERARGIRIT 153

9

6. CARBONAI 155 6.1. CALCIT 155 6.2. MAGNEZIT 158 6.3. SIDERIT 159 6.4. RODOCROZIT 161 6.5. SMITHSONIT 162 6.6. DOLOMIT 164 6.7. ANKERIT 166 6.8. ARAGONIT 167 6.9. STRONIANIT 168 6.10. WITHERIT 169 6.11. CERUZIT 170 6.12. MALACHIT 172 6.13. AZURIT 173 7. SULFAI 175 7.1. GIPS 175 7.2. ANHIDRIT 177 7.3. BARITINA 179 7.4. CELESTINA 181 7.5. ANGLEZIT 183 8. FOSFAI 185 8.1. APATIT 185 8.2. MONAZIT 188 8.3. XENOTIM 189 9. SILICAI 191 9.1. NEZOSILICAI 191

9.1.1. OLIVINA 192 9.1.2. GRANAI 194 9.1.3. ZIRCON 196 9.1.4. TOPAZ 198 9.1.5. DISTEN 200 9.1.6. ANDALUZIT 201 9.1.7. SILLIMANIT 202 9.1.8. STAUROLIT 203 9.1.9. TITANIT 204

9.2. SOROSILICAI 206 9.2.1. ZOIZIT 206 9.2.2. EPIDOT 207 9.2.3. ALLANIT 208 9.2.4.LOTRIT 209 9.2.5. VEZUVIAN 210

9.3. CICLOSILICAI 211 9.3.1. BERIL 211 9.3.2. CORDIERIT 214 9.3.3. TURMALINA 215

9.4. INOSILICAI 216 9.4.1. PIROXENI ROMBICI 218 9.4.2. DIOPSID 219 9.4.3. HEDENBERGIT 221 9.4.4. SPODUMEN 221

10

9.4.5. EGIRIN 223 9.4.6. JADEIT 224 9.4.7. AUGIT 225 9.4.8. WOLLASTONIT 226 9.4.9. RODONIT 227 9.4.10. ANTOFILIT 229 9.4.11. CUMMINGTONIT 230 9.4.12. TREMOLIT 231 9.4.13. ACTINOT 232 9.4.14. HORNBLENDA 233 9.4.15. GLAUCOFAN 235 9.4.16. RIEBECKIT 236

9.5. FILOSILICAI 237 9.5.1. TALC 237 9.5.2. PIROFILIT 238 9.5.3. ANTIGORIT 239 9.5.4. CAOLINIT 241 9.5.5. HALLOYSIT 243 9.5.6. MONTMORILLONIT 244 9.5.7. BEIDELLIT 246 9.5.8. VERMICULIT 246 9.5.9. MUSCOVIT 248 9.5.10. BIOTIT 250 9.5.11. ILLIT 251 9.5.12. GLAUCONIT 252 9.5.13. GRUPA CLORITELOR 254 9.5.14. CLORITOID 258

9.6. TECTOSILICAI 259 9.6.1. CUAR 259 9.6.2. FELDSPAI ORTOCLAZI 264 9.6.3. FELDSPAI PLAGIOCLAZI 266 9.6.4. NEFELIN 269 9.6.5. LEUCIT 270 9.6.6. SODALIT 271 9.6.7. ZEOLII 272

a. Phillipsit 273 b. Analcim 274 c. Chabasit 275 d. Faujasit 276 e. Natrolit 277 f. Mordenit 278 g. Stilbit 279 h. Heulandit 280 i. Clinoptilolit 281

BIBLIOGRAFIE 283

Introducere

11

INTRODUCERE

Mineralele i rocile joac un rol foarte important n economia unei ri, constituind baza de materii prime pentru industrie, transporturi i agricultur.

Noiunea de mineral deriv de la cuvntul latin minera = bucat de minereu, ceea ce arat c apariia acestui cuvnt este legat de minerit.

ntr-o accepiune general, mineralele pot fi definite ca fiind substane anorganice sau organice, aproape exclusiv cristalizate i numai n mod excepional amorfe sau lichide (apa), omogene din punct de vedere fizic i chimic, formate n scoara terestr ca rezultat al diferitelor procese geologice. De asemenea, pot fi considerate minerale i substanele analoage obinute pe cale artificial.

tiina care se ocup cu studiul mineralelor se numete Mineralogie. Mineralogia descriptiv se ocup cu descrierea mineralelor din punct de vedere al proprietilor fizico-chimice, al genezei i paragenezei, al rspndirii mineralelor n scoara terestr, n scopul utilizrii lor practice.

Recunoaterea mineralelor este important nu numai pentru mineralogi sau geologi n general ci i pentru chimiti, fizicieni, inginerii de foraj, inginerii minieri, inginerii constructori, inginerii metalurgiti, etc.

Mineralogia descriptiv pune la dispoziia cercettorilor compoziia chimic, proprietile fizice, constantele structurale sau optice etc., pe baza crora se pot diagnostica combinaiile chimice naturale sau sintetice. Problema este de a se nva cum s se utilizeze aceste date pentru identificarea mineralelor.

Scopul lucrrilor practice de mineralogie este, pe de o parte, nsuirea metodologiei folosite n cadrul acestei discipline pentru identificarea diferitelor faze, elemente sau combinaii chimice, naturale sau sintetice, iar pe de alt parte, cunoaterea principalelor tipuri de structuri care determin proprietile fizice i comportarea n diferite condiii a substanelor.

Aparatura i materialele necesare efecturii lucrrilor practice sunt: - microscop binocular sau lup pliant; - eantioane de minerale; - zgrietori de oel; - plci de porelan poros; - soluie molar de HCl; - modele de reele cristaline; - modele de cristale. Identificarea mineralelor parcurge mai multe etape folosindu-se, n tot acest

timp, proprietile fizice i chimice: 1. Observarea macroscopic care const n: a. recunoaterea mineralelor pe baza proprietilor fizice: form (habitus),

culoare, culoarea urmei, luciu, clivaj, duritate, sprtur etc.;

Mineralogie descriptiv

12

b. stabilirea prin metode pirognostice (analiz chimic calitativ pe cale uscat) a unuia sau mai multor elemente majore, care intr n compoziia mineralului;

2. Studiul microscopic optic care const n determinarea caracteristicilor optice; 3. Utilizarea unor metode fizice sau fizico-chimice care apeleaz la tehnologii i

aparate complexe: a. analiza spectral stabilirea calitativ sau semicantitativ a elementelor

chimice; b. analiza cristalografic determinarea sistemului, a clasei cristalografice i a

relaiei axiale; c. analiza cu raze X roentgenografic sau difractometric; d. analiza termic studiul comportrii mineralului la nclzire; e. studiul la microscopul electronic aplicat mineralelor cu dimensiuni mici; f. microscopie prin fluorescen de raze X determinarea compoziiei chimice; g. microsonda electronic permite observarea incluziunilor submicronice,

stabilirea compoziiei chimice calitative i cantitative n anumite puncte. Se mai poate apela, de asemenea, la spectroscopia de absorbie, spectroscopia n

infrarou, rezonana electromagnetic de spin (R.E.S.) etc. Pentru identificarea unui mineral se poate recurge la o singur etap sau la mai

multe, dar ntotdeauna respectnd ordinea enunat mai sus. Dac identificarea macroscopic este nesigur, se poate trece la cea microscopic, iar de aici la una sau la mai multe dintre analizele enumerate n cadrul celei de-a treia etape.

O deosebit importan n identificarea mineralelor o reprezint parageneza mineralului = mineralele formate n aceleai condiii termodinamice. Trebuie avut n vedere faptul c nu orice coexisten de minerale constituie o paragenez.

Asociaia de minerale reprezint totalitatea mineralelor care constituie un minereu sau o roc i care s-au format n aceleai condiii de temperatur i presiune sau n condiii diferite.

Geneza mineralelor se refer la modul n care a luat natere o anumit paragenez sau asociaie de minerale. Un sistem de compoziie chimic dependent de procesul geologic care l-a generat va da natere, n anumite condiii termodinamice, unor minerale bine determinate = paragenez. Ca urmare, n identificarea mineralelor se poate folosi i diagnosticul de genez.

Numrul total de minerale depinde de definiia adoptat sau de interpretarea definiiei, dar n general poate fi stabilit n jurul cifrei de 2500, numrul varietilor fiind cam de patru ori mai mare, anual descoperindu-se n jur de 40 minerale noi.

Datorit numrului foarte mare de minerale se impune o clasificare a acestora. Avnd n vedere specificul mineralogiei ntre celelalte tiine ale naturii, o clasificare perfect nu este posibil datorit variabilitii i complexitii reale din natur.

O clasificare modern, bazat pe criterii chimico-structurale, clasificare acceptat de majoritatea cercettorilor moderni, mparte mineralele n opt clase:

1. Elemente native; 2. Sulfuri i sulfosruri; 3. Oxizi i hidroxizi; 4. Halogenuri; 5. Carbonai, nitrai, borai, iodai; 6. Sulfai, cromai, molibdai, wolframai; 7. Fosfai, arseniai, vanadai; 8. Silicai.

Introducere

13

Dac se repartizeaz numrul total de minerale cunoscute pe clase de minerale se vor obine urmtoarele proporii: silicai 25,8%, fosfai 17,5%, sulfuri 13,3%, oxizi i hidroxizi 12,4%, sulfai 8,4%, halogenuri 5,8%, carbonai 4,5%, elemente native 3,3%, borai 2,9%.

n cazul n care se analizeaz repartiia din punct de vedere al gradului de participare la constituia scoarei terestre, situaia se modific semnificativ. Astfel, clark-urile obinute pentru diferitele clase de minerale sunt urmtoarele: silicai 81% (55% feldspai, 11% silice), oxizi i hidroxizi 14%, carbonai 0,7%, fosfai 0,7%, halogenuri 0,5%, sulfuri i sulfai 0,3-0,4% i elemente native 0,1%, putndu-se aprecia c numai aproximativ 100 dintre mineralele cunoscute prezint o rspndire nsemnat n scoara terestr.

Cel care a calculat pentru prima dat compoziia scoarei terestre n procente de greutate a fost cercettorul american F. Clark n 1889. Academicianul rus A.E. Fersman a propus ca cifrele medii care exprim procentajul diferitelor elemente din scoara terestr s fie numite clark-uri.

Din cele 103 elemente chimice care configureaz sistemul periodic al lui Mendeleev, numai foarte puine sunt mai rspndite n scoara terestr i anume: O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, H, Ti, C, Cl, P, S i Mn, celorlalte elemente revenindu-le n greutate numai 0,17%.

Astfel, majoritatea mineralelor scoarei terestre sunt reprezentate de compuii oxigenai ai siliciului, aluminiului, fierului precum i ai metalelor alcalino-pmntoase i alcaline i anume calciu, magneziu, sodiu i potasiu. Dintre acetia se remarc oxizii i srurile oxigenate (silicaii, alumosilicaii etc.) care intr n compoziia diferitelor roci care formeaz scoara terestr.

Metalele care au o mare nsemntate pentru industrie prezint clark-uri care se exprim de cele mai multe prin valori neglijabile. Principalele minerale surs pentru metalele abundente i respectiv rare din scoara terestr sunt redate n tabelul 1.

Tabelul 1 I. Metale abundente din punct de vedere geochimic Fier Magnetit Fe3O4; hematit Fe2O3; goethit HFeO2; siderit FeCO3; pirit FeS2 Aluminiu Hidrargilit Al(OH)3; diaspor i boehmit HAlO2; caolinit Al4Si4O10(OH)4; anortit

CaAl2Si2O8 Crom Cromit FeCr2O4 Titan Rutil TiO2; ilmenit FeTiO3 Mangan Piroluzit MnO2; psilomelan BaMn2+ Mn4+8O16(OH)4; criptomelan KMn8O16;

rodocrozit MnCO3 Magneziu Magnezit MgCO3; dolomit CaMg(CO3)2 Sodiu Sare gem (halit) NaCl Potasiu Silvin KCl II. Metale mai puin abundente (rare) din punct de vedere geochimic A. Metale calcofile (prezint o afinitate puternic pentru sulf) Cupru Covelin CuS; calcozin Cu2S; digenit Cu9S5; calcopirit CuFeS2; bornit Cu5FeS4;

tetraedrit Cu12Sb4S13 Zinc Blenda (sfalerit) ZnS Plumb Galena PbS Nichel Pentlandit (Fe,Ni)9S8; garnierit (Mg,Ni)6[Si4O10](OH)8 Stibiu Stibin Sb2S3 Molibden Molibdenit MoS2 Arsen Mispichel FeAsS; auripigment As2S3; realgar AsS


14

Tabelul 1 (continuare)

A. Metale calcofile (prezint o afinitate puternic pentru sulf) Cadmiu Substituii ale Zn n blend ZnS Cobalt Linnaeit Co3S4; substituii ale Fe n pirit FeS2 Mercur Cinabru HgS Argint Argentit Ag2S; substituii ale Cu i Pb n ocurene comune (vezi cupru i plumb) Bismut Bismutin Bi2S3 B. Metale siderofile (prezint o afinitate puternic pentru fierul metalic) Aur Calaverit AuTe2; krennerit (Au,Ag)Te2; silvanit AuAgTe4; petzit AuAg3Te2 Platin Sperrilit PtAs2; braggit PtS2; cooperit PtS Paladiu Arseno-paladinit Pd3As; michenerit PdBi2; froodit PdBi2 Rhodiu Iridiu Rutheniu Laurit RuS2 Osmiu C. Metale litofile (prezint o afinitate puternic pentru oxigen) Staniu Casiterit SnO2 Wolfram Wolframit FeWO4; scheelit CaWO4 Uraniu Uraninit (pechblend) UO2 Vanadiu Carnotit K2(UO2)2(VO4)23H2O; substituii ale Fe n magnetit Fe3O4 Niobiu Columbit FeNb2O6; piroclor NaCaNb2O6F Tantal Tantalit FeTa2O6 Beriliu Beril Be3Al2[Si6O18]

Identificarea mineralelor pe baza proprietilor macroscopice

15

1

IDENTIFICAREA MINERALELOR PE BAZA PROPRIETILOR MACROSCOPICE

Proprietile macroscopice, pe care le urmrim cu scopul de a diagnostica mineralele, pot fi grupate n proprieti morfologice (forma cristalelor, habitusul cristalelor, aspectul agregatelor cristaline, prezena striaiilor, maclele), proprieti optice (culoarea mineralelor, culoarea urmei, luciul, transparena, asterismul, luminiscena etc.), proprieti mecanice (duritatea mineralelor, clivajul, sprtura, elasticitatea etc.), i alte proprieti specifice cum sunt densitatea mineralelor, magnetismul, maleabilitatea, ductilitatea, reacia la atacul cu diveri reactivi chimici etc.

1.1. PROPRIETI MORFOLOGICE

Proprietile morfologice ale mineralelor sunt legate de aspectul lor exterior i cuprind att observaiile fcute pe cristale izolate, ct i pe agregate cristaline.

1.1.1. Forma cristalelor

Forma (conturul) cristalelor se refer la modul n care sunt mrginite cristalele individuale ale unui mineral. Dup aspectul exterior al acestora se deosebesc:

1. Cristale idiomorfe (gr. idios = propriu, caracteristic; morphos = form) sau euhedrale, mrginite de fee cristalografice (fig. 1.1.a) (ex. pirita FeS2, calcitul CaCO3, cuarul SiO2, granaii +23Me

+32Me [SiO4]3, distenul Al2[SiO4]O, feldspaii plagioclazi

Na[AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8] i ortoclazi (Na,K)[AlSi3O8], muscovitul KAl2[Si3AlO10(OH,F)2], biotitul K(Mg,Fe,Mn)3[AlSi3O10(OH,F)2] etc.);

Fig. 1.1. Forma (conturul) mineralelor: a idiomorf = euhedral; b hipidiomorf = subhedral; c xenomorf = anhedral.


16

2. Cristale hipidiomorfe (gr. ypo = sub, inferior) sau subhedrale, mrginite parial de fee cristalografice (fig. 1.1.b) (ex. feldspaii plagioclazi Na[AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8] etc.);

3. Cristale xenomorfe (gr. xenos = strin), allotriomorfe (gr. allotrios = neobinuit, diferit) sau anhedrale, mrginite de suprafee oarecare (fig. 1.1.c) (ex. cuarul SiO2, unele aliaje etc.).

1.1.2. Habitusul cristalelor

Habitusul cristalelor este proprietatea morfologic care definete modul de dezvoltare al cristalelor dup direciile spaiului. Din acest punct de vedere deosebim urmtoarele tipuri de habitus:

1. Habitusul izometric (gr. isos = acelai, egal) se caracterizeaz printr-o dezvoltare egal a cristalelor dup cele trei direcii ale spaiului (X, Y, Z) i are mai multe subtipuri:

a. Habitus cubic (ex. sarea gem NaCl, galena PbS, pirita FeS2 etc.); b. Habitus octaedric (ex. diamantul C, magnetitul Fe3O4, fluorina CaF2, alaunii

Me+Al[SO4]212H2O etc.); c. Habitus tetraedric (ex. blenda ZnS, tetraedritul (Cu,Fe,Zn)12Sb4S13 etc.); d. Habitus trapezoedric (ex. magnetitul Fe3O4, granaii +23Me

+32Me [SiO4]3 etc.);

e. Habitus dodecaedric romboidal (ex. granaii etc.) i dodecaedric pentagonal (ex. pirita etc.);

f. Habitus romboedric, considerat tot un tip de habitus izometric dei cristalele nu sunt egal dezvoltate dup toate direciile spaiului, romboedrii turtii fiind mai puin dezvoltai dup axul Z, dar egal dezvoltai n plan perpendicular (ex. carbonaii romboedrici calcitul CaCO3, rodocrozitul MnCO3, magnezitul MgCO3 etc.).

2. Habitusul tabular se caracterizeaz printr-o dezvoltare mai accentuat dup dou direcii ale spaiului (de regul X i Y) n raport cu cea de-a treia direcie a spaiului (Z) (ex. baritina BaSO4, gips CaSO42H2O, feldspai Me+[AlSi3O8] etc.);

3. Habitusul lamelar caracterizat de o dezvoltare foarte accentuat dup dou direcii ale spaiului (de regul X i Y) n raport cu cea de-a treia direcie a spaiului (Z) (ex. muscovitul KAl2[Si3AlO10(OH,F)2], biotitul K(Mg,Fe,Mn)3[AlSi3O10(OH,F)2] etc.);

4. Habitusul solzos caracterizat de o dezvoltare redus a cristalelor de forma unor solzi, paiete fine etc. (ex. sericit, grafit, mineralele argiloase etc.).

Fig. 1.2. Habitusul mineralelor: a izometric; b tabular; c prismatic; d dendritic.


17

5. Habitusul prismatic caracterizat printr-o dezvoltare mai accentuat dup o direcie a spaiului (de obicei Z) n raport cu celelalte dou direcii ale spaiului (X i Y) reprezentat prin mai multe subtipuri:

a. Habitus scurt (ex. rutilul TiO2, casiteritul SnO2 etc.); b. Habitus columnar (lung) (ex. berilul Be3Al2[Si6O18], cuarul SiO2, apatitul

Ca5(PO4)3(F, Cl, OH, CO3) etc.); c. Habitus acicular (ex. stibina Sb2S3, bismutina Bi2S3, tremolitul

Ca2Mg5[Si8O22](OH)2, actinotul Ca2(Mg,Fe2+)5[Si8O22](OH)2 etc.); d. Habitus fibros (ex. azbestul Mg6[Si4O10](OH)8, gipsul CaSO42H2O,

calcedonia = cuar fibros, tremolitul Ca2Mg5[Si8O22](OH)2 etc.); e. Habitus scheletic (dendritic) caracterizat de o dezvoltare exagerat ntr-o

singur direcie care determin formarea de cristale dendritice (gr. dendros = arborescent) (cuprul nativ, aurul nativ, argintul nativ, oxizii de mangan etc.), cristale filiforme (aurul nativ, argintul nativ), agregate eflorescente (cloruri i sulfai hidratai).

1.1.3. Dimensiunile cristalelor

Datorit diverselor condiii de formare existente la nivelul scoarei terestre, acelai mineral poate s apar sub form de cristale de dimensiuni foarte variate. n general, cristalele au dimensiuni submilimetrice, milimetrice i chiar centimetrice. Cristalele de mari dimensiuni sunt rare i mai puin perfecte dect cele mici. Ele se formeaz n procesele pegmatitice, hidrotermale, metasomatice de contact sau n zona de oxidaie. n tabelul 2 sunt redate mai multe exemple de cristale cu dimensiuni foarte mari.

Tabelul 2. Cristale de dimensiuni neobinuite (dup J.H. Rsler, 1980, i P. Rickwood, 1981, din I. Murean, 1997, modificat).

Mineralul Mrimea (lungime/lime /nlime), cm

Masa Ocurena Geneza

Kamacit (Fe-Ni) 92x54x23 303 kg Gressk, Minsk Oblast (Rusia)

Meteoritic

Cupru * - 420 t Halbinsel Keweenaw, Michigan (SUA)

Hidrotermal; impregnaie n diabaz

Argint * - 1,35 t Sudul Arizonei (SUA) Zona de cimentaie

Aur * - 153 kg Chile - Aur 30 - Mother Lode, California

(SUA) Hidrotermal

Fier * - 25 t Ovifak, insula Disko (Groenlanda)

n magme bazaltice

Platin * - 11,5 kg Taghil (Uralul de sud, Rusia)

n ultrabazite

Diamantul Cullinan

9 3025,75 carate = 605 g

Mina Premier, lng Kimberley (Africa de Sud)

Lichid magmatic, n kimberlite

Sulf 225x165x11 5,14 kg Mina Perticara, Urbino (Italia)

Exhalativ

Sulf 14x13x4 - Cianciana, Sicilia, Italia Sedimentar Blend ZnS 7 - Trepa (Serbia de sud) Hidrotermal * mineralele cu asterisc sunt agregate


18



Masa Ocurena Geneza

Galen PbS 25 (lungimea muchiei)

118 kg Minele Great Laxey i Foxdale (Marea Britanie)

Hidrotermal

Stibin Sb2S3 60x5x5 6,95 kg Mina Yokohi, Ichinokawa, insula Shikoku, provincia Iyo (Japonia)

Hidrotermal

Stibin 585x57x48 7,41 kg Ichinokawa, insula Shikoku, provincia Iyo (Japonia)

Hidrotermal

Pirit FeS2 50 (lungimea muchiei)

- Crysa lng Xnthe (Macedonia, Grecia)

Pneumatolitic

Tetraedrit Cu12Sb4S13

15 2,6 kg Mina Irazein, Ariege (Frana)

Hidrotermal

Tennantit (Cu,Fe)12As4S13

30 14,7 kg Tsumeb (Namibia) Hidrotermal

Proustit Ag3AsS3 12,7x7,62 - Schneeberg (Germania) Hidrotermal Proustit 8,3x4,5x3,5 - Chanarcillo, Atacama

(Chile) Hidrotermal

Bournonit PbCuSbS3

11,43x2,54 (diametru x grosime)

- Liskeard, Cornwall (Anglia) Pneumatolitic

Bournonit > 10 - Mina Vibora, Machacamarca (Bolivia)

Hidrotermal

Enargit Cu3AsS4 8x3 - Tsumeb (Namibia) Hidrotermal Enargit 7,6x5,1 - La Paz (Bolivia) Hidrotermal Argyrodit Ag8GeS6 18x15x12 20,09 kg Bolivia Hidrotermal Sare gem NaCl 100 (lungimea

muchiei) - Allertal (BRD), Detroit

(SUA) Sedimentar

Fluorin CaF2 213 (lungimea muchiei)

> 16 t Districtul Petaca, New Mexico (SUA)

Pegmatitic

Spinel MgAl2O4 - 26,8 kg Amity, Orange Co. (New York, SUA)

Metamorfic

Corindon Al2O3 61x30 152 kg Transvaal (Africa de Sud) Metamorfic Safir (corindon albastru)

- 200 carate = 240 g

Ratnapura (Sri Lanka) Metamorfic

Hematit Fe2O3 10 (tabular, diametru)

- Rio, Insula Elba (Italia) Contact pneumatolitic

Ilmenit FeTiO3 - 7 kg Kragero (sudul Norvegiei) Pegmatitic Uraninit UO2 11x75x5 1,8 kg Wilberforce, Connecticut

(SUA) Pegmatitic

Brucit Mg(OH)2 14x8x1 270 g Texas, Lancaster County, Pennsylvania (SUA)

Columbit (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6

76x61x0,64 15,4 kg Mina Bob Ingersoll, Dike-ul nr. 1, Black Hills, Dakota de Sud (SUA)

Pegmatitic

Columbit 61,2x51x51 827 kg Mina Bob Ingersoll, Dike-ul nr. 1, Black Hills, Dakota de Sud (SUA)

Pegmatitic

Calcit CaCO3 700x700x200 > 254 t Helgustadir, Reydarfjrdur (Islanda)

n golurile din bazalte

Calcit 600x600x300 > 280 t Helgustadir, Reydarfjrdur (Islanda)

n golurile din bazalte

Dolomit CaMg(CO3)2

15 - Trepa (Serbia de sud) Hidrotermal


19


Mineralul Mrimea (lungime/lime/nlime), cm

Masa Ocurena Geneza

Malachit * CuCO3Cu(OH)2

- cca. 50 t Mednorudjansk lng Ninij Taghil (Ural, Rusia)

Zona de oxidare

Salpetru de Chile NaNO3 17,4 - Tarapaca (Chile) Evaporitic Gerhardtidit Cu2(NO3)(OH)3 0,3x0,15x0,1 0,0153 g Likasi, Shaba (Zair) Evaporitic Kernit Na2B4O74H2O 244x91x91 > 3,8 t Kramer, Kern County,

California (SUA) Metamorfic de contact

Lautarit Ca(IO3)2 1,6 (lungimea muchiei)

200 g Pampas del Pique III, sau Pampas Grove (Chile)

Evaporitic

Schwartzembergit Pb5(IO3)Cl3O3

0,6x0,4x0,2 0,118 g Mina San Rafael, Sierra Corda, Caraoles (Chile)

Pneumatolitic

Baritin BaSO4 - 45 kg Dufton, Westmorland (Anglia)

Hidrotermal

Gips CaSO42H2O 305x43x43 > 1,3 t Mina Braden, El Teniente (Chile)

Hidrotermal

Crocoit PbCrO4 11x1,1x1,1 80 g Mina Adelaide, Dundas, Tasmania (Australia)

Supergen

Wulfenit PbMoO4 8,3x7,5x3 1,27 kg Tsumeb (Namibia) Pneumatolitic Scheelit CaWO4 20x14,5x12 5,855 kg Kramat Pulai, Persk

(Malayezia) Pneumatolitic

Wolframit (Fe,Mn)WO4 20 - Good Luck Claim, Hill City, Dakota de Sud (SUA)

Pneumatolitic

Apatit Ca5(PO4)3(OH,F,Cl) 213x122 (lungime x diametru)

5,443 t Mina Aetna, Quebec (Canada)

Pegmatitic

Monazit CePO4 15x29x28 - Mars Hill, Carolina de Nord (SUA)

Pegmatitic

Ambligonit LiAlPO4(F,OH) 762x244x183 > 102 t Mina Hugo, Keystone, Dakota de Sud (SUA)

Pegmatitic

Triphyllit Li(Fe,Mn)PO4 366x61x61 > 4,8 t Palermo Pegmatit, New Hampshire (SUA)

Pegmatitic

Triphyllit 244x183x122 > 19,5 t Palermo Pegmatit, New Hampshire (SUA)

Pegmatitic

Legrandit Zn3(AsO4)2H2O peste 15 - Mina Ojuela, Mexic Pneumatolitic Mimetit Pb5(AsO4)3Cl 6x2,7 (lungime

x diametru) 274 g Tsumeb (Namibia) Pneumatolitic

Vanadinit Pb5(VO4)3Cl 12x4(diametru) 1,14 kg Abenab, 28 km nord de Grootfonteim (sudul Norvegiei)

Pneumatolitic

Vivianit Fe3(PO4)28H2O 130 - Anloua (Camerun) Zona de oxidare

Novacekit * Mg(UO2AsO4)29H2O

6 - Brumado, Bahia State (Brazilia)

Granat [ ]343223 SiOMeMe ++ - 1 t Sundfjord, Vestland (Norvegia) Pegmatitic


20



Masa Ocurena Geneza

Granat [ ]343223 SiOMeMe ++ 230 (lungimea muchiei) 37,5 t Kristiansand (sudul Norvegiei) Metasomatic Granat 100x70x40 700 kg Gjlanger (vestul

Norvegiei) Metasomatic

Granat 91 (diametru) > 1,5 t Barton Deposit, munii Gore, Adirondacks (SUA)

Metasomatic

Zircon Zr[SiO4] - 7 kg Brudenell, Ontario (Canada)

Pegmatitic

Disten Al2[SiO4]O 50 Prilep (Serbia de sud) Metamorfic Topaz Al2[SiO4](OH,F)2 91x91x91 > 2,6 t Districtul Ribaue-

Alto Ligonha (Mozambic)

Pegmatitic

Topaz - 270 kg Minas Geraes (Brazilia)

Pegmatitic

Epidot Ca2(Al,Fe)3[SiO4/Si2O7/O/OH]

cca. 100 - Knappenwand, n valea prului Untersulz (Austria)

Hidrotermal

Allanit (orthit) (Ca,Ce)2(Al,Fe)5Si3O12(O,OH)

- 150 kg Bearing Hill, Texas (SUA)

Pegmatitic

Allanit (orthit) 114x38 (lungime x diametru)

375 kg Arendal (Norvegia) Pegmatitic

Beril Be3Al2Si6O18 1800x350 (lungime x diametru)

> 379 t Malakialina (Republica Malga)

Pegmatitic

Beril - 200 t Picui (Brazilia) Pegmatitic Smarald (beril verde) 20x20 (lungime

x diametru) - Sverdlovsk (Ural,

Rusia) Metasomatic

Aquamarin (beril albastru deschis)

48,5x42 110,5kg Minas Geraes (Brazilia)

Pegmatitic

Cordierit Mg2Al3[AlSi5O18] 20 - Nverberg (Suedia) Metamorfic Turmalin (Na,Ca,Mn)(Mg,Al,Fe,Li)6 [B3Al3Si6(O,OH,F)30]

270 - Nuevo, California de Sud (SUA)

Pegmatitic

Schrlit (turmalin neagr) 300x100 - stergtland (Suedia) Pegmatitic Diopsid CaMg[Si2O6] 30 - Alpi, valea Ziller

(Austria) Pegmatitic

Spodumen LiAl[Si2O6] 1433x80x80 > 28 t Mina Etta, Dakota de Sud (SUA)

Pegmatitic

Spodumen 1280x183x91 > 66 t Mina Etta, Dakota de Sud (SUA)

Pegmatitic

Kunzit (spodumen violet) LiAlSi2O6

90x30 - Mina Caterina, Los Angeles (SUA)

Pegmatitic

Muscovit KAl2[AlSi3O10](OH)2 300x230x990 - Minele Purdy, Ontario (Canada)

Pegmatitic

Muscovit 457x305 (lungime x diametru)

> 77 t Mina Inikurti, Nellore (India)

Pegmatitic

Biotit K(Fe,Mg)3[AlSi3O10](F,OH)2

700 - Evje (sudul Norvegiei)

Pegmatitic

Biotit 300 - Ross, Iveland (Norvegia)

Pegmatitic


21



Masa Ocurena Geneza

Flogopit KMg3[AlSi3O10](F,OH)2

1006x427 (lungime x diametru)

333,5 t Mina Lacey, Ontario (Canada)

Pegmatitic

Petalit LiAlSi4O10 100 - Varutrsk lng Boliden (Suedia)

Pegmatitic

Cuar SiO2 - 70 t Kasachische (Rusia)

Pegmatitic

Cuar 610x152 39,9 t Mancho Felipe, lng Itapore, Goiaz (Brazilia)

Hidrotermal

Agat * (cuar fibros) 100x500x300 35 t Serra do Mar, Grande do Sul (Brazilia)

Hidrotermal

Opal nobil * SiO2nH2O - 600 g ervenica lng Kosice (Slovacia)

Zona de oxidare

Feldspat ortoclaz K[AlSi3O8] 1000 - Kure, la sud de Mass (Norvegia)

Pegmatitic

Microclin K[AlSi3O8] 4938x3597x1372 15.909 t Mina Devils Hole Beryl, Fremont County, Colorado (SUA)

Pegmatitic

Microclin 427x427x427 > 200 t Frikstad 9 (Steli) Pegmatite, Iveland, Setesdal (sudul Norvegiei)

Pegmatitic

Microclin pertitic K[AlSi3O8] 914x366x213 > 185 t Tveit, districtul Iveland, la nord de Kristainsand (Norvegia)

Pegmatitic

Pertit (dezamestec ortoz-albit) 1067x457x183 > 230 t Mina Hugo, Keystone, Dakota de Sud (SUA)

Pegmatitic

Ortoz K[AlSi3O8] 1000x1000x40 >101,6 t Munii Ural, Rusia Pegmatitic Amazonit K[AlSi3O8] 100 - Mahabo,

Tsaratanana (Madagascar)

Pegmatitic

Scapolit (Na,Ca)4[(Al,Si)Si2O8](Cl,CO3)

4,57x0,76 Gatineau Parkway, la Pinks Lake (Canada)

Magmatic

1.1.4. Agregatele cristaline

Agregatele cristaline sunt reprezentate prin mase cristaline formate din unul sau mai multe minerale, i n funcie de aspectul i forma cristalelor se pot deosebi:

1. Agregate granulare caracteristice, n general, mineralelor cu habitus izometric (ex. granai, spineli, sulfuri, cuar, carbonai etc.);

2. Agregate tabulare caracteristice mineralelor cu habitus tabular (ex. baritin, feldspaii plagioclazi i ortoclazi etc.);

3. Agregate lamelare caracteristice mineralelor cu habitus lamelar (ex. mice, gips etc.);


22

4. Agregate solzoase caracteristice mineralelor cu habitus solzos (ex. caolinit, montmorillonit, illit, vermiculit, clorite etc.);

5. Agregate prismatice cu variantele lor: a. Agregate radiare caracteristice unor minerale cu habitus prismatic, acicular

sau fibros, dispuse radiar (ex. stibin, rutil etc.); b. Agregate columnare caracteristice unor minerale cu habitus columnar

(ex. cuar, beril, apatit etc.); c. Agregate aciculare caracteristice unor minerale cu habitus acicular

(ex. stibin, bismutin, actinot etc.); d. Agregate fibroase caracteristice mineralelor cu habitus fibros (ex. gips,

azbest, tremolit etc.); 6. Agregate concreionare cu variantele lor: a. Eflorescene (sulf, sruri, sulfai etc.); b. Agregate oolitice (ex. oolite feruginoase, bauxite etc.); c. Agregate reniforme (ex. hidroxizi de mangan, geluri limonitice etc.); d. Agregate dendritice (ex. psilomelan BaMn2+Mn84+O16(OH)4, hidroxizi de

mangan etc.); e. Agregate sferoidale concreteri de cristale dispuse radiar sau concentric,

formate de seama unor geluri (ex. marcasita FeS2); Agregatele constituite din cristale foarte mici care nu se pot distinge cu ochiul

liber (microcristaline sau criptocristaline) se constituie n: 1. Mase compacte (ex. magnetitul FeOFe2O3, cromitul FeOCr2O3 etc.); 2. Mase solzoase (ex. grafit C); 3. Mase pmntoase (ex. mineralele argiloase).

1.1.5. Macle

Concreterile de dou sau mai multe monocristale, aparinnd aceleai specii

minerale, i guvernate de anumite legi de simetrie, poart denumirea de macle. Pentru unele minerale (microclin, feldspai plagioclazi etc.), macla este un element diagnostic. Morfologic, maclele se recunosc uneori dup unghiurile intrnde dintre indivizii maclai, sau dup striurile de maclare (feldspai plagioclazi). La unele minerale, maclele pot fi sesizate numai dup aspectul strlucitor sau mat al luciului de pe feele cristalelor.

Suprafaa de asociere (de alipire) reprezint aria de contact a indivizilor maclai. Este numit uneori impropriu plan de asociere, deoarece numai n unele cazuri are form plan, atunci cnd se confund cu planul de macl sau cu o fa a unui individ cristalin. De multe ori ea poate fi o suprafa cu totul neregulat.

Natura relaiei care apare ntre cristalele maclate este exprimat n legea de macl. Pentru a cunoate legea de macl trebuie s se cunoasc operaiile de simetrie impuse de elementele acesteia, care permit deducerea indivizilor maclai unul din cellalt.

Dac un individ este rotit fa de cellalt cu 180 n raport cu un ax de macl, legea de macl este denumit de hemitropie.

Cnd acest ax este perpendicular la planul de asociere, care devine plan de macl, este vorba de hemitropia normal (gips) (fig. 1.3).

Dac axul este cuprins n planul de asociere, care devine plan de macl, este vorba de hemitropie paralel (ortoz) (fig. 1.4). n acest caz, axul de macl este un element fix, spre deosebire de planul de macl care poate fi variabil.


23

Cnd un individ cristalin poate fi dedus din cellalt mai nti printr-o rotire de 180 n raport cu un ax perpendicular pe planul de macl, iar apoi printr-o rotire de 180 n raport cu un ax, cuprins n acelai plan, rezult o hemitropie complex (feldspaii plagioclazi) (fig. 1.5). n aceast situaie, planul de macl este elementul comun al celor dou operaii.

Fig. 1.3. Maclele gipsului: a cristal nemaclat; b macla n coad de rndunic dup faa (100); c, d macla n fier de lance dup faa (101).

a b c d

100

I

I II

II

111

010

111

Fig. 1.4. Maclele ortozei: a macla de Manebach dup faa (001); b macla de Baveno dup faa (021); c macla de Karlsbad.

010

001

110 201

111

001 010

120

001

010

012

011

120

001 010

110

a b c

1' 1 2 2'

Fig. 1.5. Macla complex albit + Karlsbad.


24

Dup numrul de indivizi care se asociaz, maclele pot fi: simple dac se asociaz numai doi indivizi, sau multiple cnd sunt prezente, n relaiile de maclare, mai multe cristale.

Maclele multiple pot fi polisintetice atunci cnd se asociaz mai muli indivizi. Repetarea acestora se poate face dup fee paralele (feldspaii plagioclazi) (fig. 1.6) sau dup fee echivalente i, n acest din urm caz, ele sunt denumite alternante (aragonit) (fig. 1.7).

Cnd maclarea are loc n acelai sens dup plane echivalente, rezult macle ciclice care uneori au simetrie pseudohexagonal (aragonit) (fig. 1.7, 1.8).

n categoria maclelor multiple pot fi citate i maclele mimetice (fig. 1.9), care reprezint asociaii complexe de lamele cu simetrie inferioar, n interiorul unei forme geometrice cu simetrie superioar (leucit K[AlSi2O6], crisoberil BeOAl2O3 etc.). Asemenea cazuri pot fi determinate numai pe cale optic.

Fig. 1.6. Maclele albitului: a simpl dup pinacoidul lateral (010); b macla polisintetic dup (010).

001

110

001

010

110 110

101

010

a b

Fig. 1.7. Maclele aragonitului: a simpl dup faa (110); b polisintetic alternant; c ciclic.

010

010

011

010

011 011

110

011

110 110

010

I II III

a b c


25

Dup prezena sau absena planelor de asociere, maclele pot fi: - macle de alipire (de contact sau de juxtapunere) cnd asocierea se face dup un

plan de asociere, i - macle de ntreptrundere (de penetraie) (fig. 1.10) cnd asocierea se

realizeaz dup o suprafa nedefinit. Att maclele de alipire, ct i cele de ntreptrundere pot fi simple sau multiple.

Fig. 1.9. Macla crisoberilului: a macla din trei indivizi; b, c macle mimetice.

a b c

Fig. 1.10. Maclele staurolitului: a crucea Sf. Andrei; b crucea de Bretagna.

a b

001

001

001

110 110

110

010 010

010

001

110

101

101

011

011

Fig. 1.8. Maclele rutilului: a macla n genunchi dup (101); b macla ciclic.

110

100

a b

111


26

1.2. PROPRIETI OPTICE

1.2.1. Culoarea mineralelor

Culoarea mineralelor este rezultatul efectului de absorbie selectiv, de ctre minerale, a anumitor lungimi de und din spectrul luminii albe, pe de o parte, i al unor cauze de ordin chimic, structural sau mecanic, pe de alt parte. Efectul de absorbie selectiv a luminii albe este determinat de prezena ionilor cromofori (colorani) n compoziia mineralelor: Cr3+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mn4+, Cu+, Cu2+, Pb2+, Ti4+, Hg2+, Co2+, Ni2+, V2+, V3+, W4+, Mo4+, Mo6+, U4+, U6+, TR etc., precum i de modul cum sunt legai ionii n molecula mineralului.

Dup modul n care se produce colorarea mineralului se pot deosebi urmtoarele tipuri de minerale:

1. Minerale idiocromatice (gr. idios = propriu) minerale cu culori proprii care depind de valena ionilor cromofori (ex. Fe2+ coloreaz n negru iar Fe3+ coloreaz n rou, U4+ coloreaz n negru iar U6+ n galben-portocaliu, Cr2O3 d culoarea verde a smaraldului n timp ce ionul (CrO4)2- produce culori galbene, iar cnd este asociat cu cationi puternic polarizani d culoarea roie-portocalie ca la crocoit PbCrO4 etc.). Uneori, culoarea idiocromatic se datoreaz unor schimbri n structura reelei cristaline a mineralului i a schimbrii strii electrostatice a ionilor constitueni (ex. sarea gem NaCl colorat n albastru prin prezena unor atomi neutri de sodiu ieii din legturile reticulare i neutralizai prin adiionare de electroni n nveliul ionic).

2. Minerale alocromatice (gr. allos = diferit, strin) minerale cu culori strine datorate prezenei unor impuriti de natur chimic sau de natur mecanic (ex. corindonul Al2O3 care n stare pur este transparent incolor, n prezena impuritilor de Cr3+ se coloreaz n rou rubin, n prezena impuritilor de Ti4+ se coloreaz n albastru safir, iar n prezena impuritilor de Fe2+ se coloreaz n verde etc.).

De cele mai multe ori, mineralele alocromatice i datoreaz coloraia unor amestecuri mecanice de substane strine care nu au nici o legtur cu compoziia mineralului gazd, cum ar fi oxizii i hidroxizii de fier sau de mangan, sulfuri, carbonai, substane organice etc., i care au fost ncorporate n timpul creterii n diferite stri de dispersie uneori foarte fin, coloidal, alteori mai puin fin, chiar sub form de incluziuni vizibile cu ochiul liber (ex. calcitul rou conine incluziuni de hematit Fe2O3, calcitul negru conine incluziuni fine de sulfuri, iar calcitul brun conine incluziuni crbunoase etc.).

Cuarul este unul din mineralele care prezint o serie ntreag de varieti alocromatice cu caracter de pietre semipreioase. Astfel, cuarul pur este transparent incolor diamant de Maramure; cnd este fin fisurat i conine incluziuni fine gazoase sub forma unor bule mici de aer este alb cuar lptos; dac conine incluziuni fine aciculare de actinot este verde prasen; atunci cnd conine incluziuni fine de oxizi de fier sau de mic devine galben citrin sau rou-brun aventurin. Frecvent, se ntlnesc cristale de cuar colorate n violet ametist, alteori fumurii n nuane cenuii sau brune rauchtopaz sau chiar negre morion.

Majoritatea mineralelor colorate din categoria pietrelor preioase i semipreioase smarald, rubin, safir, topaz, crisoberil, alexandrit, aquamarin, heliodor, turmalina, benitoit, ametist, citrin, morion, crisopraz etc. sunt minerale alocromatice.

3. Minerale pseudocromatice (gr. pseudo = fals) minerale cu culori false (fr nici o legtur cu culoarea natural a mineralului) datorate unor procese de alterare


27

chimic superficial sau unor fenomene de difracie a luminii pe planele de clivaj. Aceste culori false se mai numesc i culori de irizaie i apar sub forma unor jocuri de culori, irizaii n toate culorile curcubeului.

Se pot meniona aici reflexele albstrui-verzui date de incluziunile de ilmenit de pe clivajele labradoritului, irizaiile de pe suprafaa limonitelor colomorfe i a cristalelor de bornit Cu5FeS4, calcopirit CuFeS2, calcozin Cu2S, hematit Fe2O3, stibin Sb2S3 etc.

1.2.2. Culoarea urmei

Culoarea urmei este culoarea mineralului n stare de pulbere. Ea se obine prin trasarea, cu ajutorul mineralului, a unei urme pe o plac de porelan poros, ars. Este evident c numai mineralele cu o duritate mai mic dect cea a porelanului poros vor lsa urm. Pentru mineralele cu duritate mai mare, culoarea urmei se observ prin zgrierea mineralului cu un vrf mai dur numit zgrietor.

Culoarea urmei reprezint un criteriu important utilizat la recunoaterea mineralelor, mai ales n cazul n care culoarea urmei este diferit de culoarea mineralului. Astfel, oxizii i hidroxizii de fier negri sau bruni se identific pe baza culorii urmei, care este neagr la magnetit FeOFe2O3, roie-viinie la hematit Fe2O3 i galben-brun la limonit HFeO2nH2O. Galena PbS cenuie se deosebete uor de blenda cu fier ZnS neagr, prin culoarea urmei care este cenuie n primul caz i brun n al doilea. De asemenea, aurul nativ Au se poate deosebi uor de pirita FeS2 galben-aurie, prin culoarea urmei, aceasta fiind galben strlucitoare n cazul aurului i neagr n cazul piritei.

n cazul mineralelor cu duritate foarte mic, care las urm pe degete sau pe hrtie, cum sunt grafitul C i molibdenitul MoS2, ambele avnd culoarea cenuie i luciu metalic, deosebirea se poate face prin culoarea urmei lsat pe hrtie, care este neagr la grafit i cenuie-verzuie la molibdenit. Alte minerale care las urm pe hrtie sunt oxizii i hidroxizii de mangan: piroluzitul MnO2 cu urm cenuie-negricioas, todorokitul (Mn2+,Mn4+)8(O,OH)162H2O cu urm brun.

Tabelul 3. Culoarea pulberii i urmei la unele minerale asemntoare (din Mastacan Gh., Mastacan Iulia, 1976).

Mineralul Compoziia

chimic Culoarea obinuit a mineralului

Culoarea pulberii mineralului

Urma pe placa de porelan poros

Blend ZnS Galben sau brun-neagr

Alburie Neagr

Galben-brun Gri-negru

Minerale de zinc

Zincit ZnO Rou Galben-portocaliu Portocaliu Piroluzit MnO2 Gri de oel Neagr Brun Hausmannit Mn3O4 Neagr Roie Roie

Minerale de mangan

Braunerit Mn2O3 Neagr Brun Brun Hematit Fe2O3 Rou-brun Roie Roie-brun

viinie Magnetit Fe3O4 Rou-brun Neagr Rou-brun

foarte nchis Limonit Fe2O33H2O Brun-roiatic Galben Galben-brun

Minerale de fier

Pirit FeS2 Galben metalic Gri-negricioas Gri-brun verzuie-neagr


28

1.2.3. Luciul mineralelor

Luciul mineralelor este proprietatea acestora de a reflecta lumina, fiind determinat de puterea de reflexie a suprafeei lor. Luciul depinde, n primul rnd de indicele de refracie n cazul mineralelor transparente, la care se adaug indicele de absorbie, pentru mineralele translucide i mai ales opace. Luciul mai este influenat i de ali factori, cum ar fi calitatea suprafeei pe care are loc reflexia, unghiul de inciden al razelor i de intensitatea luminii incidente.

Gradul de intensitate a luciului mineralelor poate fi exprimat prin puterea de reflexie sau indicele de reflexie R, a crui variaie n raport cu indicele de refracie n este reprezentat prin curba din figura 1.11, n care sunt nscrise calitile luciului.

Luciul, proprietate optic macroscopic important n caracterizarea descriptiv a mineralelor, se apreciaz din punct de vedere calitativ dup cum urmeaz:

1. Luciu sticlos (n = 1,3-1,9) este caracteristic, n general, mineralelor cu legturi ionice n reea (ex. carbonai, silicai, sulfai, sruri halogenate etc.). n anumite situaii, pentru mineralele cu luciu sticlos, se pot utiliza i alte calificative:

a. Luciu sidefos apare ca urmare a reflexiei luminii pe planele de clivaj perfect (ex. muscovitul KAl2[Si3AlO10](OH,F)2, calcitul CaCO3, gipsul CaSO42H2O etc.);

b. Luciu gras caracteristic mineralelor cu sprtur neregulat (ex. nefelinul NaAlSiO4, cordieritul Mg2Al3[AlSi5O18], cuarul SiO2 etc.);

c. Luciu mtsos sau satinat caracteristic mineralelor cu structur lamelar sau fibroas (ex. talcul Mg3[Si4O10](OH)2, sericitul varietate de muscovit, gipsul fibros etc.);

d. Luciu mat sau pmntos este caracteristic mineralelor fin cristalizate sau amorfe, cu aspect pmntos, fr strlucire (ex. caolinitul Al4[Si4O10](OH)8, calcedonia SiO2, creta CaCO3, limonitul HFeO2nH2O etc.);

2. Luciu adamantin (n = 1,9-2,6) este ntlnit la mineralele cu legturi covalente n reea, dar i la unele minerale ale elementelor grele (Pb, Sn, Ti, Zr) cu legturi ionice n reea (ex. diamant C, blend ZnS, casiterit SnO2, rutil TiO2, zircon ZrSiO4 etc.);

Fig. 1.11. Dependena luciului mineralelor, exprimat prin indicele de reflexie R, de indicele de refracie n (din Codarcea, 1965).


29

3. Luciu semimetalic (n = 2,6-3,0) apare la unele minerale cu legturi metalice n reea, dar i la unele minerale cu legturi ionice n reea (ex. cinabru HgS, covelin CuS, alabandin MnS, hematit Fe2O3, cuprit Cu2O etc.);

4. Luciu metalic (n > 3) este caracteristic mineralelor cu legturi metalice n reea, dar i pentru unele minerale cu legturi ionice n reea (ex. metale native, oxizi de Fe, Cr, Mn, sulfuri etc.).

O serie de metale native, cum ar fi: Au, Ag, Cu, al cror indice de refracie n < 1 prezint un indice foarte ridicat de reflexie.

1.2.4. Transparena i opacitatea mineralelor

Mineralele nu sunt strbtute de lumin n aceeai msur. Lumina care cade pe un cristal poate s sufere urmtoarele fenomene (fig. 1.12): o parte poate fi reflectat de suprafaa cristalului, o alt parte poate s ptrund n cristal i s fie parial sau complet absorbit, iar o a treia parte, care nu este nici reflectat nici absorbit, este lsat s strbat cristalul.

ntre lumina reflectat r, cea absorbit de cristal a i cea care trece prin cristal t exist urmtoarea relaie: r + a + t = 1. Dac n aceast relaie a = 0 atunci cristalul este transparent. Dac valoarea lui a este foarte mare (apropiat de unu), cristalul apare opac.

Coeficientul de absorbie a se poate determina prin msurarea pe cale fotometric a intensitii fasciculului de lumin incident I0 i a fasciculului de lumin care iese din mineral sau se reflect de pe mineral, I: a = I/I0 < 1.

Dac lumina trece printr-un mineral, dar prin mprtiere pierde mult din intensitatea ei, astfel nct un obiect aezat n spatele mineralului nu mai poate fi recunoscut, se spune c mineralul este translucid (semitransparent).

Transparena este proprietatea mineralelor de a permite trecerea luminii prin ele. n funcie de modul n care diferite cristale las s treac lumina prin ele, mineralele se mpart n:

Fig. 1.12. Fenomene optice care nsoesc reflexia la suprafaa unui cristal.


30

1. Minerale perfect transparente (ex. cuarul SiO2, calcitul CaCO3, gipsul CaSO42H2O, diamantul C, muscovitul KAl2[Si3AlO10(OH,F)2] etc.);

2. Minerale translucide sau semitransparente cele care las parial lumina s treac prin ele (ex. opalul, agatul, onixul etc.);

3. Minerale opace cele prin care lumina nu trece (ex. metalele native, sulfurile, oxizii i hidroxizii metalelor grele etc.).

1.2.5. Asterismul

Asterismul (gr. aster = astru, stea) este un fenomen optic aparent care const n formarea unei stelue luminoase cu 3, 4, 6 sau mai multe brae, aprut ca urmare al unor reflexii i refracii interne pe incluziuni fine, goluri i canale capilare umplute cu aer, ordonate ntr-o anumit simetrie. Astfel, se poate observa asterismul n form de stelu la safir n direcia axei principale, la biotitele cu sagenit (incluziuni aciculare de rutil) prin transparena unor foie subiri, sau sub form de pupil ochi de tigru, ochi de pisic, ochi de oim la cuaruri cu incluziuni fine de azbest orientate paralel sau de crocidolit Na2Fe4Si8O22(OH)2.

1.2.6. Luminiscena mineralelor

Luminiscena, ca fenomen optic, reprezint n fizica cristalelor, procesul energetic al emisiei de lumin vizibil i invizibil de ctre emitorii moleculari i atomici din masa corpurilor materiale. Acetia primesc energia necesar pentru emiterea de radiaii luminoase prin absorbie i transformarea altor forme de energie: luminoas, termic, mecanic, chimic, electric i actinic. Deoarece n acest proces fizic de emisie luminiscent, dup denumirea dat acestui fenomen de E. Windemann n 1888, nu se produce i o emisie de radiaii termice, fenomenul de luminiscen se mai numete i emisie de lumin rece, ca urmare a transformrii n energie luminoas a altor forme de energie absorbite de emitorii moleculari i atomici din corpurile materiale luminiscente.

Luminiscena are numeroase variante, dup diferitele forme de energie care provoac emisia de lumin rece, i anume:

- fotoluminiscena provocat prin aciunea radiaiilor vizibile i invizibile ale spectrului, din banda luminoas i ultraviolet, i exteriorizat n form de fluorescen (ex. fluorina CaF2) i de fosforescen (ex. baritina BaSO4). Fotoluminiscena mai este ntlnit i la talc Mg3[Si4O10](OH)2, tremolit Ca2Mg5[Si8O22](OH)2, rodocrozit MnCO3, periclaz MgO, serpentin Mg6[Si4O10](OH)4 etc.

- termoluminiscena provocat sau excitat prin nclzire relativ redus (ex. calcitul CaCO3, diamantul C, fluorina CaF2, topazul Al2[SiO4](OH,F)2, fosfaii etc.);

- cristaloluminiscena produs n procesele de cristalizare ale unor substane nsoite de emisie de lumin (ex. sulfatul de potasiu, acidul arsenic etc.);

- triboluminiscena (gr. tribo = a freca) produs prin frecare sau prin alte operaii mecanice, prin zdrobire sau sfrmare (ex. blenda ZnS, cuarul SiO2 i varietatea lui ametistul, lepidolitul K(Li,Al)2[AlSi3O10](OH,F)2, cristalele de zahr C12H22O11);

- electrodoluminiscena produs de descrcri electrice; - catodoluminiscena produs prin aciunea razelor corpusculare catodice (ex.

diamantul C, granaii +23Me+3

2Me [SiO4]3, sulfaii etc.);


31

- chemoluminiscena provocat prin fenomene chimice (ex. oxidarea fosforului de la P2O3 la P2O5 = phosphorus mirabilis).

n laborator, luminiscena mineralelor se determin cu lampa de cuar, emitoare de raze ultraviolete. Acest fenomen poate fi urmrit n ntuneric. Determinarea luminiscenei este important n studiul mineralelor de uraniu, a pietrelor preioase i ornamentale, precum i la alte minerale.

Dintre toate tipurile de luminiscen cea mai important este fotoluminiscena, fcndu-se distincie ntre fluorescen i fosforescen, dup cum efectul luminiscent nceteaz odat cu iradierea sau mai subzist un timp oarecare (uneori cteva fraciuni de secund) dup ncetarea aciunii iradiante.

Fluorescena a fost descoperit la unele varieti de fluorin care dau o lumin verzuie prin transparen i coloraia violet prin reflexie. Prin iradiere cu raze ultraviolete, willemitul Zn2[SiO4] d o lumin galben-verzuie, scheelitul CaWO4 d o lumin albstruie, diamantul C d o lumin albstruie, sodalitul Na8[AlSiO4]6Cl2 emite raze portocalii, smaraldul Be3Al2[Si6O18] lumineaz verzui, topazul Al2[SiO4](OH,F)2 lumineaz portocaliu, calcitul CaCO3 roz-roiatic, torbernitul (mica uranifer) CuUO2(PO4)28H2O verde intens, chihlimbarul d culori frumoase n nuane albastre i violete etc.). Fenomene de fluorescen se ntlnesc i la substanele lichide, cum ar fi petrolul i bitumenele n general, care pot fi uor detectate n rocile sedimentare cu ajutorul unei lmpi de cuar.

Fosforescena se cunoate de foarte mult timp la fosfor P, fenomenul fiind datorat de fapt unei aciuni chimice de oxidare lent. Fosforescena la minerale s-a descoperit mai nti la baritina de Bologna, care, prin nclzire prealabil, emite lumin roie la ntuneric. De altfel, multe minerale luminiscente rmn active un timp ndelungat dup iradiere.

Fenomenul de luminiscen ce apare la blend prin bombardarea cu particule radioactive este folosit la construirea contoarelor optice cu scintilaie care nregistreaz vizual emisiunea de particule produse prin dezintegrare radioactiv.

Pentru studiul mineralelor i produselor sintetice industriale cele mai interesante fenomene de luminiscen sunt cele produse prin aciunea radiaiilor luminoase, radiaiilor ultraviolete, radiaiilor catodice, radiaiilor X i radiaiilor radioactive. Astfel, cu ajutorul fenomenelor de luminiscen, se pot recunoate i determina unele varieti de minerale, unele pietre preioase pot fi deosebite de altele mai puin preioase.

1.3. PROPRIETI MECANICE

1.3.1. Duritatea mineralelor

Duritatea mineralelor este o proprietate legat de coeziunea acestora i se refer la rezistena pe care o opun mineralele la aciunea unor fore exterioare exercitate prin zgriere, penetrare, lefuire, gurire.

n laborator, duritatea mineralelor se poate determina prin diferite metode, care urmresc rezistena la zgriere, apsare, lefuire, gurire etc.

O metod de determinare mai puin pretenioas, rapid i totui destul de concludent, este metoda prin zgriere cu ajutorul unor minerale etalon din scara de duritate relativ a lui Mohs.

Scara de duritate relativ, ntocmit de mineralogul austriac Frederich Mohs nc din 1812 i introdus n practica mineralogic n 1815, este constituit din zece minerale


32

etalon, selecionate dintre cele mai frecvente n scoara terestr sau cu o duritate deosebit de accentuat, nseriate n ordinea crescnd a duritii lor, ncepnd cu mineralul cel mai uor de zgriat (talc) i terminnd cu cel mai dur (diamant):

1. Talc Mg3[Si4O10](OH)2 2. Gips CaSO42H2O 3. Calcit CaCO3 4. Fluorin CaF2 5. Apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH,CO3) 6. Ortoz K[AlSi3O8] 7. Cuar SiO2 8. Topaz Al2[SiO4](OH,F)2 9. Corindon Al2O3 10. Diamant C. Folosind unghia i zgrietorul de oel sau o plac de sticl, mineralele pot fi

mprite n: - minerale moi sau cu duritate mic cele care pot fi zgriate cu unghia (unghia

are duritatea 2,5 n scara lui Mohs) (ex. gipsul CaSO42H2O, grafitul C, talcul Mg3[Si4O10](OH)2, molibdenitul MoS2 etc.);

- minerale cu duritate medie cele care nu pot fi zgriate cu unghia, dar pot fi zgriate cu un vrf de oel (ex. calcitul CaCO3, galena PbS, blenda ZnS, calcopirita CuFeS2 etc.);

- minerale cu duritate mare cele ce nu pot fi zgriate cu un vrf de oel, dar zgrie sticla (sticla are duritate 6,5 n scara Mohs) (ex. cuarul SiO2, magnetitul FeOFe2O3, olivinele (Mg,Fe)2[SiO4], granaii +23Me

+32Me [SiO4]3 etc.);

- minerale cu duritate excepional (ex. corindonul Al2O3, diamantul C etc.). ncercarea duritii se face pe o suprafa de mineral curat i se observ apoi cu

lupa, dac urma lsat este pulberea mineralului zgriat sau a zgrietorului. A. Rosiwall (1896) a propus o metod de determinare a duritii relative prin

lefuire. Se alege o anumit suprafa a mineralului, care se lefuiete cu un abraziv (carborund, corindon), pn cnd abrazivul se tocete i i pierde puterea de lefuire. Se cntrete mineralul de ncercat nainte i dup lefuire i se calculeaz pierderea de greutate suferit, precum i pierderea de volum. Inversul volumului ndeprtat prin lefuire, reprezint duritatea relativ a mineralului. Rosiwall a transpus scara de duritate Mohs n uniti de duritate relativ, atribuind corindonului 1000 de uniti.

O alt metod de determinare a duritii mineralelor este metoda prin gurire (sfredelire) propus de Pfaff-Jggar. Aceast metod const n determinarea numrului de rotaii care se fac cu un burghiu pentru a se obine o gaur de o adncime egal pe diferite fee ale unui mineral sau pe diferite minerale. Vrful burghiului trebuie s fie foarte dur. Rezistena (duritatea) la gurire a mineralului, arat ca i rezistena la lefuire, valori corespunztoare feelor i nu diferitelor direcii ale aceleiai fee.

Metoda Vickers determin duritatea prin ptrunderea (penetraia) n mineral a unei piramide de diamant, sub aciunea unei ncrcri P (fig. 1.13). Duritatea Vickers se definete ca raportul dintre mrimea sarcinii P i suprafaa urmei piramidale rmas n proba de ncercat, dup ndeprtarea penetrometrului. Proba de ncercat este solicitat cu o sarcin P un timp dat (15-30 sec. pn la 1 min.), prin intermediul unui penetrometru de diamant, avnd form de piramid ptratic, cu unghiul la vrf ntre dou fee opuse de 136.


33

Duritatea Vickers = 22 8544,12

136sin2

dP

d

P= , kgf/mm2

sau

Duritatea Vickers = 22 1891,02

136sin2

dP

d

Pk = , N/mm2

unde: P sarcina de ncrcare, n g sau N; d diagonala medie a urmei,

221 ddd += , mm

k constanta 102,080665,9

11 ==g

g acceleraia gravitaional. Valoarea duritii Vickers se determin ca medie aritmetic a mai multor

determinri fcute pe mineral proaspt. Transformarea duritii Vickers n duritate Mohs se poate face cu relaia:

Duritatea Mohs = 0,7 3 VickersDuritatea . Intervalul de duritate dintre corindon i diamant exprimat n uniti de duritate

Vickers este mult mai mare dect intervalul dintre talc i corindon. S-a observat c exist o anumit interdependen ntre duritatea mineralelor

cristalizate i clivajul lor. Astfel, duritatea are cea mai mic valoare pe feele de clivaj i o valoare maxim n direcia perpendicular pe feele de clivaj.

Creterea duritii mineralelor din scara lui Mohs nu reprezint o funcie liniar, deoarece diferenele de duritate nu sunt aceleai ntre diferiii termeni din aceast scar. Astfel, duritatea real a termenilor din scara lui Mohs este de urmtorul ordin de

Fig. 1.13. Imprimarea cu microdurimetrul Vickers (din Murean, 1997).


34

mrime: talc = 1; gips = 41,5; calcit = 148,25; fluorin = 165; apatit = 214,5; ortoz = 1221; cuar = 3960; topaz = 5775; corindon = 33.000 i diamant = 4.620.460. Aceste diferene mari de duritate, de la un grad la cellalt, se observ i la valorile duritii determinate prin metodele Vickers (apsare), Rosiwall (lefuire) i Pfaff-Jggar (gurire) prezentate n tabelul 4.

Tabelul 4. Comparaie ntre diferite scri de duritate ale mineralelor (din I. Murean, 1997, modificat).

Scara Mohs

Duritatea Rosiwall Duritatea Pfaff-Jggar Duritatea Vickers, kgf/mm2

1 Talc 0,03 - 2,4 2 Gips 1,25 0,04 35 3 Calcit 4,5 0,26 109 4 Fluorin 5 0,75 189 5 Apatit 6,5 1,23 536 6 Ortoz 37 25 795 7 Cuar 120 49 1120 8 Topaz 175 152 1427 9 Corindon 1000 1000 2060 10 Diamant 140.000 - 10000

Cunoaterea duritii mineralelor ajut la identificarea lor, la alegerea domeniilor de utilizare i a uneltelor de perforat, forat i de prelucrat minerale i roci.

1.3.2. Clivajul mineralelor

Clivajul mineralelor (fr. cliver = a se despica, a se desface) este proprietatea mineralelor cristalizate de a se desface, sub aciunea unor fore exterioare exercitate prin apsare, lovire sau traciune, dup fee caracteristice, care n reeaua cristalin constituie plane reticulare de densitate mare. Clivajul este determinat de legturi de coeziune slabe la nivelul reelelor cristaline. Calitatea clivajului depinde de aspectul planului de densitate mare i de fora de coeziune dintre aceste plane. S-a constatat c aceast proprietate a mineralelor cristalizate scade cu creterea temperaturii.

Clivajul este o proprietate caracteristic fiecrui mineral i servete la identificarea acestuia. Exist minerale care cliveaz dup o singur fa (ex. muscovitul KAl2[Si3AlO10(OH,F)2] care cliveaz perfect dup faa bazal (001)), alte minerale cliveaz dup dou sau mai multe fee sau direcii neechivalente (ex. feldspaii ortoclazi monoclinici (Na,K)[AlSi3O8] i feldspaii plagioclazi triclinici Na[AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8] cliveaz foarte bine dup faa (001), bine dup faa (010) i imperfect dup faa (110)).

n general, clivajul mineralelor cristalizate depinde de coeziunea din interiorul masei lor, fiind cu att mai uor cu ct minimele de coeziune din masa lor sunt mai accentuate. Dup calitile feelor obinute, se deosebesc mai multe tipuri de clivaje:

1. Clivaj perfect se produce cu uurin, prin apsare sau o lovire uoar cu ciocanul, feele obinute sunt plane, netede i au ntindere mare (ex. muscovitul KAl2[Si3AlO10(OH,F)2], biotitul K(Mg,Fe,Mn)3[AlSi3O10(OH,F)2], gipsul CaSO42H2O, galena PbS, grafitul C, molibdenitul MoS2 etc.);

2. Clivaj foarte bun se produce destul de uor prin lovire cu ciocanul, feele obinute sunt netede, au ntindere mare i prezint uoare asperiti (ex. carbonaii


35

romboedrici calcitul CaCO3, rodocrozitul MnCO3 etc., feldspaii ortoclazi (Na,K)[AlSi3O8] i plagioclazi Na[AlSi3O8] Ca[Al2Si2O8], baritina BaSO4 etc.);

3. Clivaj bun se produce ceva mai greu prin lovire cu ciocanul, feele obinute sunt aproape plane, au ntindere mai mic, luciu ters, prezint rugoziti (ex. fluorina CaF2, amfibolii, piroxenii, carbonaii rombici etc.);

4. Clivaj potrivit se produce foarte greu prin lovire puternic cu ciocanul, feele obinute sunt aproape plane, prezint rugoziti, au ntindere mic, luciu sczut (ex. diamantul dup faa de octaedru (111);

5. Clivaj imperfect (slab) obinut n cazul n care minimul de coeziune este mai puin accentuat i este caracterizat prin fee mai puin plane, cu o suprafa n trepte sau concoidal i cu un luciu gras (ex. apatitul Ca5(PO4)3(OH,F,Cl), berilul Be3Al2[Si6O18], pirita FeS2, calcopirita CuFeS2 etc.).

O serie de minerale cum ar fi olivinele, granaii, spinelii, cuarul i mineralele amorfe nu prezint clivaj.

Clivajul se realizeaz dup una sau mai multe direcii de clivaj. n funcie de numele formei cu care este paralel, clivajul poate fi:

1. Clivaj cubic (100) dup trei direcii (ex. galen PbS, sare gem NaCl etc.); 2. Clivaj romboedric (10 1 1) dup trei direcii (ex. calcitul CaCO3 etc.); 3. Clivaj octaedric (111) dup patru direcii (ex. fluorina CaF2 etc.); 4. Clivaj dodecaedric (110) dup ase direcii (ex. blenda ZnS etc.); 5. Clivaj prismatic (110), (1 1 0) dup dou direcii (ex. piroxenii, amfibolii,

baritina BaSO4 etc.); 6. Clivaj pinacoidal (001), (010), (100), (0001) dup o direcie (ex. mice, clorite,

talc, grafit etc.).

1.3.3. Sprtura mineralelor

Mineralele cristalizate, n masa crora maximele i minimele de coeziune nu sunt prea accentuate, n diferitele direcii din interiorul masei lor, forele de coeziune avnd aproape aceeai valoare, dac sunt solicitate prin lovire cu o for care depete limitele coeziunii lor, se sparg dup o suprafa neregulat i plin de asperiti. Acest fenomen mecanic se numete sprtur sau casur.

Sprtura mineralelor este o proprietate folosit pentru identificarea lor i caracterizeaz att mineralele fr clivaj, ct i mineralele cu clivaj. Sprtura se obine prin lovire rezultnd suprafee neregulate n alte direcii dect cele ale clivajului.

Sprtura, proprietate mecanic a corpurilor cristalizate, este de mai multe feluri, determinate de calitatea suprafeei de sprtur, i anume:

- concoidal cnd ruperea se face dup suprafee curbe (convexe sau concave) (ex. cuar SiO2, bornit Cu5FeS4, blend ZnS etc.);

- subconcoidal (ex. argentit Ag2S, pirotin FeS etc.); - neted; - lamelar (ex. gips CaSO42H2O, calcit CaCO3 etc.); - coluroas (ex. metalele native Ag, Cu etc.); - neregulat (ex. Sb, Bi etc.); - achioas (ex. vezuvianul (Mg,Fe)2(OH)4Al4Ca10Si9O34, jadeit NaAl[Si2O6],

calcedonia SiO2 etc); - fibroas (ex. gipsul CaSO42H2O, azbestul Mg3Si4O10(OH)8, aragonitul CaCO3

etc.);


36

- pmntoas caracteristic mineralelor friabile sau frmicioase (creta CaCO3, caolinitul Al4Si4O10(OH)8, bauxita Al2O3H2O etc.).

1.3.4. Coeziunea mineralelor

Substanele minerale solide sunt constituite din particule care ader energic una fa de alta. Se spune c acestea au o oarecare coeziune, deci sunt coerente. Ele opun o rezisten aciunilor mecanice sau termice exterioare care caut s le modifice forma sau volumul, imprimndu-le anumite deformaii.

Coeziunea dintre moleculele unui corp este mare la solide i aproape nul la gaze. Materia n stare amorf poate s fie compact dac coeziunea este destul de mare. Totui, starea structural de agregare a solidelor amorfe variaz sub influena chiar a unor ocuri slabe sau presiuni mici. Aceste substane minerale sunt considerate friabile. Frecvent, friabilitatea este un indiciu privind lipsa omogenitii substanelor.

Mineralele solide care sunt considerate substane coerente pot fi compacte, friabile sau pulverulente.

Unele agregate minerale moi pot fi plastice (ex. argila). Unele specii minerale lichide (ex. mercurul, petrolul etc.) nu prezint n masa lor nici o variaie a coeziunii.

n cazul corpurilor cristalizate, cu structur reticular, coeziunea variaz cu direcia, fiind mai mare pe direcia irurilor reticulare care au valori parametrale mici, i mai slab pe direciile n care valorile parametrale sunt mari.

Datorit unor cauze mecanice sau termice, cristalele care au de regul o form bine determinat i un volum fix, pot suferi anumite deformaii, adic schimbri de form sau de volum, temporare sau definitive. Dup caracterul deformaiilor putem deosebi: tenacitatea, friabilitatea (= casana), maleabilitatea, ductilitatea, flexibilitatea, elasticitatea.

Tenacitatea este rezistena pe care o opune un mineral la sfrmare, mcinare sau tiere.

Casana sau friabilitatea este proprietatea mineralelor de a se desface n fragmente prin lovire. Mineralele friabile (fragile, sfrmicioase) se sfrm sub aciunea unui oc mic sau a unei presiuni foarte mici.

Maleabilitatea este proprietatea unui material de a putea fi prelucrat n foie subiri, prin lovire repetat (fie la rece, fie la cald), sau dac prin laminare se transform n plci. Gradul de maleabilitate este variat n funcie de mineral. Sunt maleabile mineralele metalice ca: aur, argint, cupru, platin, plumb etc.

Ductilitatea este proprietatea unor minerale cu caracter metalic, de tipul celor maleabile, de a putea fi trase n fire (ex. aurul, argintul, cuprul etc.).

Flexibilitatea este proprietatea mineralelor de a se ndoi de un numr de ori, fr a se rupe (ex. argintul nativ, asbestul amfibolic, cloritele etc.).

Elasticitatea mineralelor

Elasticitatea este, n general, nsuirea i tendina unui corp de a-i recpta forma avut dup ncetarea aciunii forelor deformatoare. Cnd intensitatea acestor fore depete limitele elasticitii unui corp oarecare, acesta sufer o deformaie plastic, iar cnd sunt depite limitele coeziunii sale, corpul cliveaz sau se sparge.


37

Elasticitatea cristalelor este o proprietate fizic care, dei variaz cu direcia, are aceeai valoare n cele dou sensuri ale aceleiai direcii, avnd deci un caracter tensorial.

n limitele elasticitii lor, toate corpurile cristalizate sunt mai mult sau mai puin deformabile temporar. Din acest punct de vedere exist mai multe categorii de mineralele:

1. Minerale elastic flexibile caracterizate prin limite largi de elasticitate (ex. muscovitul KAl2[Si3AlO10(OH,F)2 etc.);

2. Minerale uor flexibile caracterizate de limite mai reduse de elasticitate (ex. aurul Au, gipsul CaSO42H2O, talcul Mg3Si4O10(OH)2 etc.);

3. Minerale ductile i maleabile minerale uor flexibile cu limite de elasticitate reduse i cu coeziune mare, care se pot trage n fire, se pot ntinde, pot fi btute cu ciocanul n foi subiri (ex. metalele native Au, Ag, Cu, Fe etc.);

4. Minerale casante caracterizate prin limite de elasticitate reduse i coeziune redus.

Mineralele uor flexibile au o mare plasticitate care poate fi accentuat prin creterea presiunii i a temperaturii n cursul solicitrii lor (ex. cristalele de sare gem NaCl care, dei la temperatura obinuit sunt casante, nclzite la cteva sute de grade pot fi uor ndoite, dup plac).

n practica mineralogic, numeroase specii de minerale cristalizate sunt caracterizate descriptiv n baza comportrii lor elastice, servind la recunoaterea lor. Astfel, cristalele lamelare de muscovit KAl2[Si3AlO10](OH,F)2 i biotit K(Mg,Fe,Mn)3[AlSi3O10](OH,F)2 sunt foarte elastice prin flexiune; cele de talc Mg3[Si4O10](OH)2 i gips CaSO42H2O sunt destul de flexibile; cristalele de tetraedrit (Cu,Fe,Zn)12Sb4S13, cuar SiO2 i de stibiu metalic Sb sunt fragile; cristalele metalelor native Au, Ag, Cu, de calcozin Cu2S, argentit Ag2S i kerargirit AgCl sunt, unele flexibile i plastice, suferind prin presiune o deformaie permanent, iar altele, maleabile i ductile, cnd coeziunea lor este accentuat. Un mineral fragil, zgriat cu un cuit, nu las prin achiere fragmente aderente la lama cuitului (ex. tetraedritul), pe cnd altul mai plastic sau flexibil, las o pulbere aderent (ex. calcozina).

1.4. PROPRIETILE ELECTRICE ALE MINERALELOR

Mineralele pot s capete proprieti electrice prin procese de friciune, de zdrobire, de nclzire sau de rcire. Prin aceste procese energia mecanic sau termic poate fi transformat n energie electric.

Proprietile electrice ale cristalelor prezint o comportare similar proprietilor optice i termice, dei msurarea lor este mai anevoioas, deoarece uoare variaii de compoziie chimic, n chimismul cristalelor bune conductoare de electricitate, pot provoca diferene mari n valorile mrimilor electrice. Astfel, conductibilitatea i rezistena electric au aceleai valori n orice direcie din interiorul masei unui cristal cubic, care are o comportare electric izotrop, formndu-se suprafee izoelectrice sferice; pe cnd n interiorul cristalelor aparinnd celorlalte sisteme cristalografice care au o comportare electric anizotrop, conductibilitatea i rezistena electric variaz cu direcia, formndu-se suprafee izoelectrice elipsoidale (elipsoid de rotaie la sistemele de simetrie medie i elipsoid cu trei axe la sistemele de simetrie inferioar).


38

Ecuaiile fundamentale ale conductibilitii electrice reprezint o generalizare a

legii lui Ohm: REI = ,

unde I este intensitatea curentului electric, E este tensiunea sau diferena de potenial iar R este rezistena electric.

O msur a conductibilitii electrice este valoarea invers a rezistenei electrice (1/R). Dac notm l = 1/R, legea lui Ohm devine:

I = El, n care I reprezint intensitatea curentului electric ce corespunde unei tensiuni sau diferene de potenial E.

Coeficienii de conductibilitate electric depind de natura substanelor cristalizate i de temperatur.

Relaiile existente ntre fenomenele termice i electrice, desfurate n corpurile cristalizate, sunt concretizate n fenomenul de termoelectricitate, ntre conductibilitatea electric i termoelectric existnd de asemenea o mare analogie.

Din punct de vedere al conductibilitii electrice, mineralele se comport diferit, i se pot deosebi:

- minerale conductoare de electricitate (metalele native); - minerale semiconductoare (sulfurile i oxizii metalelor grele, grafitul C, borul

B, siliciul Si); - minerale izolatoare sau dielectrice (ex. cuarul, muscovitul etc.). Metalele, care sunt minerale bune conductoare de electricitate, pot da natere la

cureni termoelectrici, dac se nclzesc sau se rcesc la punctul de sudur, dup ce au fost legate cu o srm de cupru. S-a stabilit o serie termoelectric, care ncepe cu stibiul Sb la captul pozitiv, continu cu As, Fe, Zn, Au, Cu, Pb, Sn, Ag, Mn, Co, Pd, Pt, Ni i se termin cu bismutul Bi la captul negativ, n care efectul termoelectric (diferena de potenial) este cu att mai puternic cu ct se experimenteaz cu termeni mai deprtai din aceast serie.

O variant a seriei termoelectrice a metalelor este seria termoelectric mixt, ntocmit de Abt (1900), constituit din urmtorii termeni: calcopirita CuFeS2 la captul negativ, apoi piroluzitul MnO2, Bi, Zn, Ni, Cu, Fe, pirotina FeS, Sb, i pirita FeS2 la captul pozitiv. ntre termenii extremi ai acestei serii termoelectrice mixte calcopirit (negativ) i pirit (pozitiv) exist o for termoelectric de 10,8 ori mai mare dect aceea a termoelementului Bi-Sb.

Mineralele izolatoare (dielectrice), cum sunt majoritatea cristalelor transparente, pot fi electrizate prin frecare sau alte solicitri. Ele pot prezenta efectul de piezoelectricitate i de piroelectricitate.

Piezoelectricitatea se observ la mineralele ale cror cristale sunt lipsite de centru de simetrie, cu excepia clasei holoaxe de la sistemul cubic ale crui constante electrice sunt egale cu zero. Acest fenomen a fost studiat la cristalele de cuar care au axe de simetrie polar. Prin aplicarea unei presiuni asupra unei lame de cuar tiat perpendicular pe una din cele trei axe binare (A2), acestea se ncarc cu sarcini electrice egale dar de semne contrare pe cele dou fee ale lamei de cuar. La traciune, semnul sarcinilor electrice aprute pe cele dou fee ale lamei de cuar se schimb.

Efectul piezoelectric este un exemplu de transformare a energiei mecanice n energie electric i invers, a energiei electrice n energie mecanic, cristalul de cuar fiind transformatorul de energie. Pentru a fi piezoelectrice, cristalele de cuar trebuie s


39

fie perfecte, nemaclate i nedeformate. Proprieti piezoelectrice mai prezint turmalina, topazul, blenda, farmacosideritul Fe3[AsO4]2(OH)35H2O, boracitul Mg3(B7O13)Cl etc.

Fenomenul de piezoelectricitate nu se observ la cristalele maclate. Piroelectricitatea se ntlnete, de asemenea, la cristalele cu simetrie polar:

turmalin, blend, boracit etc. Prin nclzire aceste minerale se ncarc la cele dou capete ale axei polare cu electricitate de semn contrar. Piroelectricitatea const n separarea sarcinilor electrice pozitive i negative la cele dou terminaii (poli) ai cristalului, n urma schimbrii uniforme a temperaturii. Fenomenul se produce att pe cristalul ntreg ct i pe fragmente. n cazul rcirii uniforme a cristalului piroelectric de turmalin, fenomenul electric se produce n sens invers, captul pozitiv ncrcndu-se cu electricitate negativ, iar captul negativ cu electricitate pozitiv.

1.5. PROPRIETILE MAGNETICE ALE MINERALELOR

Magnetismul este o proprietate comun tuturor mineralelor. Proprietile magnetice ale mineralelor, determinate de sarcina i micrile electronilor n atomi, ioni sau cristale sunt de trei tipuri: diamagnetice, paramagnetice i feromagnetice. Introducnd mineralele cristalizate ntr-un cmp magnetic neomogen, ntre polii unui electromagnet puternic, ele sunt strbtute de fluxul cmpului magnetic, care dezvolt n ele un cmp magnetic indus.

Dup modul lor de comportare ntr-un cmp magnetic, mineralele cristalizate se grupeaz n:

1. Minerale diamagnetice (respinse de un magnet) care se orienteaz perpendicular pe liniile de for ale cmpului magnetic inductor i sunt respinse de polii magnetului spre regiunea cu densitate minim a liniilor de for (ex. Bi nativ, calcitul CaCO3, topazul Al2[SiO4](OH,F)2 etc.). Proprietile diamagnetice variaz cu temperatura i sunt independente de intensitatea cmpului magnetic.

2. Minerale paramagnetice (atrase de un magnet) care se orienteaz paralel cu liniile de for ale cmpului magnetic inductor, spre regiunea n care liniile de for au densitate maxim i sunt atrase de polii magnetici (ex. magnetitul FeOFe2O3, ilmenitul FeTiO3, Fe, Co, Ni, Cr, sideritul FeCO3, zirconul Zr[SiO4] etc.). Majoritatea mineralelor sunt paramagnetice. Paramagnetismul este independent de intensitatea cmpului magnetic.

3. Mineralele feromagnetice ce se orienteaz paralel cu liniile de for ale cmpului magnetic inductor i sunt atrase de polii magnetici mult mai puternic dect mineralele paramagnetice (ex. magnetitul, pirotina FeS etc.). Feromagnetismul apare numai la substanele solide cristalizate. Proprietile feromagnetice depind, n anumite limite, de intensitatea cmpului magnetic.

Raportul dintre intensitatea de magnetizare (I) a unui corp i intensitatea cmpului magnetic (H) cruia i este supus se numete susceptibilitate magnetic () i

este exprimat prin relaia: = HI . Magnetizarea care ia natere ntr-o substan aezat

ntr-un cmp magnetic este proporional cu intensitatea H a acestui cmp. Intensitatea H a cmpului magnetic (fora de magnetizare) reprezint numrul de linii de for care trec printr-o suprafa de 1 cm2 aezat perpendicular pe direcia forei cmpului.

Susceptibilitatea diamagnetic prezint o valoare negativ i este de ordinul 10-6 uniti c.g.s. Ea este independent de temperatur.


40

Susceptibilitate paramagnetic este pozitiv i ajunge pn la valori de ordinul 10-3-10-4 uniti c.g.s. Ea scade continuu cu creterea temperaturii.

Susceptibilitatea mineralelor feromagnetice este pozitiv i are valori n jur de 106 uniti c.g.s. Ea scade continuu cu creterea temperaturii i la o temperatur caracteristic fiecrui mineral (ex. 360C pentru nichel, 768C pentru fier i 1120C pentru cobalt) numit temperatur Curie (punct Curie) se produce o discontinuitate brusc. Deasupra temperaturii Curie substanele feromagnetice devin paramagnetice, dar rcite sub punctul Curie ele redevin feromagnetice, transformarea fiind reversibil.

Permeabilitatea magnetic () se definete ca raportul dintre fluxul cmpului magnetic printr-un corp i fluxul aceluiai cmp magnetic prin spaiul vid, care ar ocupa

acelai loc n spaiu. Raportul = HB , unde H este intensitatea cmpului magnetic, iar B

este intensitatea cmpului magnetic indus n corp, reprezint permeabilitatea magnetic a corpului pentru liniile de for magnetic n raport cu permeabilitatea aerului, luat ca unitate.

Substanele paramagnetice au permeabilitatea magnetic mai mare ca unu ( > 1) iar substanele diamagnetice au permeabilitatea magnetic mai mic dect unu ( < 1). n cazul substanelor feromagnetice permeabilitatea magnetic este mult mai mare dect cea a celor paramagnetice.

ntre susceptibilitatea i permeabilitatea magnetic exist o legtur direct redat de relaia: = 1 + 4.

Proprietile magnetice ale substanelor cristalizate aparin, din punct de vedere al simetriei lor, marii grupe a proprietilor fizice bivectoriale elipsoidale, adic se comport n mod analog cu proprietile optice, electrice i termice. Astfel, la mineralele cristalizate n sistemul cubic i la mineralele amorfe, intensitatea induciei magnetice nu variaz cu direcia, aceste corpuri avnd o comportare magnetic izotrop (o sfer tiat din masa unui mineral izotrop, paramagnetic sau diamagnetic, suspendat de un fir ntre polii unui electromagnet, st n echilibru n orice poziie).

n cazul mineralelor cristalizate n celelalte sisteme cristalografice, intensitatea induciei magnetice variaz cu direcia, genernd suprafee izomagnetice elipsoidale (elipsoid de rotaie n cazul sistemelor hexagonal, tetragonal i trigonal; elipsoid cu trei axe n cazul sistemelor rombic, monoclinic i triclinic).

Tabelul 5. Susceptibilitatea magnetic a unor minerale caracteristice exprimat n uniti c.g.s. (din Laiu V., 1958, modificat).

Sistemul cubic Mineralul Susceptibilitatea magnetic Magnetit Fe3O4 1,210-1-3,07/cm3 Granat [ ]343223 SiOMeMe ++ 3,7510-4/cm3 Sarea gem NaCl -8,1610-7/cm3 -3,7610-7/g Galena PbS -26,310-7/cm3 -3,5010-7/g Blenda ZnS 2,6410-7/cm3 Pirita FeS2 1,5-0,210-4/cm3 6,6610-7/g Fluorina CaF2 -2010-7/cm3 -6,2710-7/g


41


Sistemele de simetrie medie Mineralul Simetria x z Ilmenit FeTiO3 Trigonal 1,510-3/g Pirotina FeS Hexagonal (3,4-57,5)10-4/cm3 Siderit FeCO3 Trigonal (8,4-14,3)10-5/g Hematit Fe2O3 Trigonal (1,1-11)10-4/cm3 Corindon Al2O3 Trigonal -3,410-7/g Magnezit MgCO3 Trigonal 1510-6/g Calcopirit CuFeS2 Tetragonal 8,510-7/g Beril Be3Al2Si6O18 Hexagonal +8,2710-7/g +3,8610-7/g Zircon Zr[SiO4] Tetragonal -1,7010-7/g +7,3210-7/g Rutil TiO2 Tetragonal +19,610-7/g +20,910-7/g Apatit Ca5[PO4]3(OH,F,Cl) Hexagonal -2,6410-7/g -2,6410-7/g Cuar SiO2 Trigonal -4,6110-7/g -4,6610-7/g Calcit CaCO3 Trigonal -3,6410-7/g -4,0610-7/g Dolomit CaMg(CO3)2 Trigonal +7,8810-7/g +12,110-7/g Sistemele de simetrie inferioar Mineralul Simetria x y z Aragonit CaCO3 Rombic -3,9210-7/g -3,8710-7/g -4,4410-7/g Celestin SrSO4 Rombic -3,4210-7/g -3,1410-7/g -3,5910-7/g Adular K[AlSi3O8] Monoclinic -27,810-7/g -2510-7/g -20,610-7/g Manganit MnOOH Monoclinic 4,910-4/cm3

Cel mai puternic magnetism l prezint magnetitul, apoi pirotina FeS, iar succesiv hematitul Fe2O3 cu un magnetism de 100 ori mai redus dect al magnetitul, apoi ilmenitul FeTiO3, goethitul HFeO2 i limonitul HFeO2nH2O, apoi urmeaz cteva specii de minereuri de fier cu un magnetism de 300-500 ori mai redus dect la magnetitului, cele mai slab magnetice fiind pirita FeS2, sideritul FeCO3 i marcasita FeS2.

Numeroase specii de minerale cu coninut de fier sunt atrase de magnet. Pe aceast proprietate se bazeaz separarea mineralelor ferifere: magnetit, ilmenit, cromit, granai, olivin, piroxeni, amfiboli, mice etc., de cele lipsite de fier: cuar, feldspai, feldspatoizi, muscovit etc.

1.6. PROPRIETILE TERMICE ALE MINERALELOR

Mineralele supuse la aciunea radiaiei termice o conduc, se nclzesc, se dilat, i modific structura i uneori compoziia, emit radiaie termic i i schimb starea de agregare prin topire sau evaporare. Un fascicul de radiaie termic, incident pe suprafaa unui corp cristalizat, sufer aceleai fenomene ca i un fascicul de lumin, adic o parte este reflectat, o alt parte este absorbit, i o a treia parte este transmis.

Conductibilitatea termic este proprietatea corpurilor de a permite propagarea unui flux de cldur prin interiorul i la suprafaa lor, de la regiunea de temperatur ridicat spre cea de temperatur sczut. Prin nclzirea metalelor, electronii i mresc energia cinetic i vor transmite excesul de energie unor atomi reci. n cazul solidelor nemetalice nclzite la un capt, cldura se transmite spre captul rece pn la egalizare, prin micri vibratorii ale atomilor.

Coeficientul de conductibilitate termic k reprezint cantitatea de cldur care trece ntr-o secund prin seciunea unui cub cu muchia de un centimetru, ntre feele


42

cruia, paralele i opuse, exist o diferen de temperatur de 1C. El se exprim n cal/cmsgrad K.

Substanele amorfe i cele cristalizate n sistemul cubic sunt izotrope i conductivitatea termic are aceeai valoare n cele trei direcii ale spaiului (kx = ky = kz), iar suprafeele izoterme sunt sferice i concentrice.

Substanele cristalizate cu excepia celor din sistemul cubic sunt anizotrope; n interiorul lor conductivitatea termic variaz cu direcia i se formeaz suprafee izoterme elipsoidale numite elipsoizi termici.

Mineralele cristalizate n sistemele de simetrie medie (trigonal, tetragonal, hexagonal) au elipsoizi termici cu 2 axe principale (elipsoid de rotaie), deci doi coeficieni diferii de conductivitate termic (kx = ky = ku kz).

Min

Date post:	18-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	andreistan3110
View:	392 times
Download:	11 times

Mineralogie descriptiva indrumar

Documents