Propriétés physiques des minéraux II : analyse polyminéralique

Source : Laboratoire de Alan Lester - Université du Colorado Boulder

Les propriétés physiques des minéraux comprennent divers attributs mesurables et perceptibles, y compris la couleur, la strie, propriétés magnétiques, dureté, forme de croissance cristalline et clivage de cristal. Ces propriétés sont minérales spécifiques, et elles sont fondamentalement liées à d’un minéral particulier composition chimique et structure atomique.

Cette vidéo examine plusieurs propriétés physiques qui sont utiles dans l’identification des minérale échantillons champ et de la main — couleur, lustre, strie, dureté, magnétisme et réaction avec l’acide. Contrairement à la forme cristalline et clivage cristal, ces propriétés sont un peu plus étroitement liées aux minérale composition chimique que de structure atomique, mais les deux ne jouent pas un rôle.

Il est important de reconnaître que les roches sont des regroupements de grains minéraux. La plupart des roches sont polyminérales (plusieurs sortes de grains minéraux), mais certains sont effectivement monominéraliques (composé d’un seul minéral). Contrairement à la forme cristalline et le clivage, qui sont des termes réservés aux spécimens de minéraux, les géologues peuvent se référer à l’occasion à un rocher comme ayant un tri général de couleur, dureté, magnétisme ou avec l’acide. En d’autres termes, les propriétés physiques regardées ici sont potentiellement appropriées pour une utilisation avec les roches et minéraux spécifiques.

Un seul spécimen minéral peut-être présenter des propriétés physiques clées très peu, voire aucune. Pour toute manifestation ou expériences qui portent sur les propriétés physiques, il faut d’abord sélectionner un groupe approprié d’échantillons de minéraux qui affichent en fait les principales caractéristiques ou propriétés incriminés. Ci-dessous, nous abordons les définitions fondamentales, dans le contexte géologique, pour les propriétés physiques — couleur, lustre, strie, dureté, magnétisme et réaction avec l’acide.

Couleur: couleur fait simplement référence à la couleur apparente vue à le œil nu, quand on regarde un minéral. En fin de compte, c’est un résultat de longueurs d’onde de la lumière qui sont préférentiellement réfléchie par un surface du sol minéral. (Figure 1)

Strie— Streak est la couleur d’un échantillon en poudre, c'est-à-dire très fin grain, du minerai. C’est observé par prélèvement d’un échantillon de minéral et en le faisant glisser sur une assiette en porcelaine afin de créer une ligne de poudre. (Figure 1)

Dureté: la dureté est effectivement d’un minéral résistance de surface, ou résistance à la désagrégation, savoir si oui ou non il peut être rayé. Un minéral est censé être plus difficile qu’un autre minéral si elle est capable de rayer la surface des autre minéraux. L’échelle de dureté minérale, allant de 1 à 10, a été développé dans le début du 19^ème siècle par le minéralogiste Friedrich Mohs, mais basée sur la science des matériaux moderne, la balance n’est pas linéaire. (Figure 2)

Magnétisme, magnétisme se réfère à capacité d’un minéral d’influencer un aimant ou un compas. En général, cette propriété est une exclusivité de la magnétite minérale (Figure 3), mais les autres minéraux peut montrer faible magnétisme (surtout après chauffage), tels que l’hématite et la bornite. En fin de compte, magnétisme est le résultat de l’organisation spatiale des directions de spin électronique, ou des moments.

Réaction avec l’acide— géologues tester souvent des roches et des minéraux à l’acide dilué (presque toujours 2-3 % HCl) afin d’évaluer la présence de composés de carbonate. Il existe de nombreux minéraux carbonatés, mais les plus courantes sont la calcite (composante clé du calcaire rock), qui effervesces vigoureusement avec du HCl dilué et dolomite (un élément clé de la dolomite de roche), qui effervesces faiblement.

Lustre: lustre est une mesure subjective de la façon dont une surface minérale tend à refléter la lumière. Il est divisé en deux catégories générales :
-métallique (hautement réfléchissant et brillant), comme on le voit dans minéraux tels que la pyrite (Figure 4) et de la galène (Figure 5)
-non métalliques (plus terne en apparence), comme on le voit dans minéraux tels que feldspath (Figure 6), quartz (Figure 7) et muscovite (Figure 8).

Que luster est une propriété subjective (peut-être mieux appelé une « qualité ») et généralement plus la préoccupation de gemmologues opposés pour les géologues, le reste de la leçon se concentrera plutôt sur les propriétés couleur, strie, dureté, magnétisme et réaction avec l’acide.

Figure 1. Couleur, strie et lustre. L’hématite minéral est un bon exemple de comment la couleur en vrac (dans ce cas, gris-foncé) et la couleur d’une poudre qui s’appelle « ensemencer » (dans ce cas rouge-orange), peuvent être très différentes. L’hématite peut exprimer différentes sortes de lustre, mais ici, il montre un éclat métallique.

Figure 2. Échelle de dureté. L’échelle de dureté est un moyen de comparer des minéraux sur la base de la facilité avec laquelle une surface minérale peut être ventilée, c'est-à-dire rayé. Un minéral qui est « plus difficile » égratigne un minéral « plus souple ».

Figure 3. Échantillon de minéraux magnétite. La magnétite est un oxyde de fer. Bien que le fer est un constituant principal de la planète terre, il n’est plus présente à l’État élémentaire pur dans la région éloignée du noyau de la terre (environ 2 900 km sous la surface). Dans la croûte terrestre et à la surface, le fer est lié avec oxygène et hydroxyle groupes pour former la commune minéraux magnétite, hématite et limonite. La magnétite est le plus magnétique de tous les minéraux naturels sur terre.

Figure 4. Pyrite. Pyrite est également connu sous le nom de l’or des fous à cause de son lustre métallique et la teinte de laiton jaune pâle.

Figure 5. Galène. Galène (parfois appelé plomb clin d’oeil) est un autre exemple d’un minéral avec éclat métallique. C’est le principal minerai de plomb, une source d’argent (parfois contenant jusqu'à 1-2 % d’argent), et a un bas point de fusion.

Figure 6. Feldspath. Feldspaths forment un groupe de cardinaux minéraux qui représentent jusqu'à 60 % de la croûte terrestre. Ils sont un bon exemple d’un minéral qui affiche un éclat non métalliques.

Figure 7. Quartz. Le quartz est un autre bon exemple d’un minéral avec éclat non métalliques. C’est le minéral deuxième plus abondant dans la croûte terrestre après le feldspath.

Figure 8. Muscovite. Communément appelé mica, muscovite est un autre minéral qui affiche un éclat non métalliques.

Préparation

Afin d’observer et d’analyser les propriétés physiques des minéraux, comme cela se fait dans cette vidéo, il y a quelques étapes préparatoires qui doivent être prises. D’abord, rassembler un groupe d’échantillons de minéraux. Échantillons proposés comprennent hématite, magnétite, calcite, dolomite et la galène. Mettre en place une surface pour examiner les spécimens. Un dessus de table propre convient, peut-être avec un morceau de papier blanc sur la surface de la table. Obtenir une plaque de strie de porcelaine, un kit de dureté, aimant et boussole et diluer HCl (2-5 %).

1. observer et d’analyser la couleur

1. Examiner une sélection d’échantillons de minéraux et observer la couleur apparente.
2. Notez s’il y a variation de couleur au sein de l’échantillon lui-même.
3. Notez s’il y a variation de couleur au sein de différents échantillons du même minéral.

2. observer et analyser le Streak

1. Prélever un échantillon de minéral et faites-la glisser sur la plaque de la strie.
2. Comparer la couleur de la majeure partie de l’échantillon de minéral avec la couleur de la strie qui est laissée sur la plaque.
3. Dans la plupart des cas, il y aura peu de différence entre la couleur en vrac et la couleur de la strie, cependant quelques minéraux est sensiblement différente, par exemple de galène, hématite.
   Rayure, c'est-à-dire la couleur des grains microscopiques en poudre, est parfois différente de la couleur en vrac, à cause des effets de la réflectivité du contrôle limité des impuretés sur la couleur à l’échelle de petit-grain.
4. Répétez 2.1 à 2.3 avec d’autres échantillons de minéraux

3. observer et analyser la dureté

1. Dans un premier temps, prendre chaque spécimen minéral et tenter de rayer la plaque de verre avec elle.
2. Séparez ces spécimens en ceux qui raye le verre et ceux qui ne le font pas.
   1. Plaque de verre est près du milieu de l’échelle de Mohs de dureté (dureté 5.5). Ceci sépare le groupe en ce que les géologues appellent généralement durs, par rapport aux minéraux généralement mou.
3. Au sein de chaque test de groupe (minéraux durs, minerais mous) pour voir quelles sont les plus difficiles ou plus doux. Cela se fait en voyant quel minéraux peuvent rayer l’autre.

4. observer et analyser le magnétisme

1. Facilement identifiable et mesurable de magnétisme est limité au groupe magnétique appelé ferromagnétisme (par opposition au paramagnétisme ou diagmagnetism, qui sont très faibles et difficiles à mesurer).
2. Les minéraux avec lequel nous pouvons évaluer magnétisme sont magnétite et pour certains l’hématite mesure et bornite.
3. À l’aide d’un clou de maçonnerie, émietter quelques grains de magnétite dans l’échantillon.
4. Voir si la barre d’aimant (forte ferromagnétique) viendra chercher les grains des minéraux mentionnés ci-dessus, en 4.2.
5. Voir si tout les minéraux ci-dessus mentionnés (4.2) aura une incidence sur une aiguille de la boussole.
   1. Placer l’échantillon de minéral et de la boussole-by-side avec environ 6 pouces d’espace entre eux.
   2. Lentement, diminuer l’espace qui sépare l’échantillon et la boussole en déplaçant les uns vers les autres.
   3. L’aiguille de la boussole devrait commencer à pointer vers l’échantillon, plus en plus alors que l’espace séparant la boussole et l’échantillon est diminuée.

5. observer et d’analyser la réaction avec l’acide

1. Carbonates est des minéraux qui réagissent avec l’acide chlorhydrique dilué. Exemples en calcite — CaCO₃; dolomite — CaMg (CO₃)₂. Ce sont les constituants principaux de roches carbonatées importantes et courantes, de calcaire et de dolomite.
2. Prenez le flacon compte-gouttes de HCl dilué et placer soigneusement une à deux gouttes sur la surface de l’échantillon.
   Remarque : Bien que HCl dilué n’est pas particulièrement dangereux, il est préférable de ne pas obtenir l’acide sur la peau (éruption possible), ou sur ses vêtements (coloration possible) et après avoir testé, c’est une bonne idée de laver l’échantillon.
3. Notez comment calcite effervesces vigoureusement avec du HCl dilué.
4. Prendre l’échantillon de dolomite et en faisant glisser le long de la plaque de porcelaine ou rayer avec l’ongle de maçonnerie, créer quelque poudre/flocons.
5. Répétez l’étape 5.2 mais cette fois mettre l’échantillon de dolomite (pas les poudre/flocons) sur la liste HCl.
6. Notez comment la dolomite réagit à peine avec du HCl dilué.
7. Maintenant placer une partie de la poudre de dolomite/flocons dans la liste HCl et notez la réactivité accrue lorsqu’en poudre.

Historiquement, l’évaluation des propriétés physiques des minéraux est une clé de la première étape dans l’identification des minérale. Parce que les instruments d’analyse microscopique et moderne (p. ex. les microscope pétrographique, diffraction des rayons x, fluorescence x et techniques microsonde électronique) ne sont pas disponibles dans le domaine, la reconnaissance et l’utilisation des propriétés physiques observées peuvent être des outils de diagnostic importants.

Évaluation et en observant les propriétés physiques des minéraux sont un excellent moyen de démontrer comment les caractéristiques macroscopiques de minéraux sont en fait la manifestation extérieure de structure de l’échelle atomique ou de composition chimique. Ce processus donne un aperçu :

1) Comment Compositionchimique influe sur l’interaction de la lumière avec des surfaces réfléchissantes.
2) influence la composition chimique et les forces de liaison atomique résistance du minéral à la désagrégation (Scratch).
3) Comment Compositionchimique et échelle atomique ordonnant influencent les propriétés telles que magnetics (par exemple la présence de substances qui Fe) et de la réaction avec l’acide dilué (par exemple la présence de la CO^{2 -} anion groupe₃).

Il y a également des applications industrielles et techniques nécessitant une certaine connaissance des propriétés physiques discuté dans cette vidéo. Par exemple, les machines qui ont besoin de couper ou moudre peuvent utiliser des substances minérales pour faciliter le processus. En outre, les gemmologues (qui généralement identifient et préparent des minéraux de qualité gemme à vendre) pourraient s’occuper avec des propriétés comme la couleur et le lustre.