建物の改築や建設の際には、多くの物議を醸す問題に対処しなければなりません。 主なものの 1 つは建築材料の選択です。 自分の好みの長所と短所を評価し、類似品と比較して、価値のある決定を下す必要があります。 ミネラルウールは、断熱材や防音材として建築業者の間で非常に人気があります。

壁断熱は、経済的な暖房、真菌の不在、カビや湿気からの救いを意味します。 夏の間は、優れた断熱材が壁の過熱を防ぎ、快適な室温を維持します。

ミネラルウールとは何ですか?

ミネラルウールは、不燃性の天然素材から作られた経済的な断熱材です。 その生成は、玄武岩繊維と冶金スラグを高温にさらすことによって行われます。 優れた消火特性があり、ストーブ暖房を備えた住宅の建設や危険な産業において特に重要です。

適用範囲

ファサードと屋根裏部屋の断熱。

内壁断熱材。

生産中の高温構造物の断熱。

暖房システム、パイプラインの建設中、陸屋根の建設中。

ミネラルウールのさまざまな技術的特徴により、このような幅広い用途が可能になります。 繊維構造の異なるいくつかの種類があります。 それぞれのタイプは、熱伝導率と耐湿性によって区別されます。

ミネラルウールの種類

グラスウール

割れたガラスや小さな結晶質物質から得られます。 グラスファイバーは、0.030 ～ 0.052 W/m・K という良好な熱伝導率を持っています。 繊維の長さは15〜55 mm、厚さは5〜15ミクロンです。 グラスウールの取り扱いには細心の注意が必要です。 特性上チクチクしており、切れた糸が目に刺さり皮膚を傷つける恐れがあります。 したがって、この材料を扱うには手袋、ゴーグル、呼吸用保護具が必要です。 グラスウールは450度まで加熱するのが最適で、60度以下に冷却しないでください。 グラスウールの優れた特性は、優れた強度と弾性、取り付けの容易さ、トリミングの能力です。

スラグ

高炉スラグを原料とした本製品の繊維長は約16mmです。 この原料の吸湿性が高いため、ファサードや暖房本管の断熱材にスラグウールを使用することはできません。 ほとんどの場合、非住宅構造物の断熱に使用されます。 加熱温度は250〜300度。 これらの特性やその他の特性において、他の種類のミネラルウールよりも劣っています。 その主な利点は、低価格、簡単な設置、信頼性の高い遮音性です。

ストーンウール

ミネラルウールの中で最高品質のタイプです。 シートの大きさはスラグ繊維と比べても遜色ありません。 でもチクチクすることもなく、とても使いやすいです。 熱伝導率がかなり高く、この繊維は 1000 ～ 1500 度まで加熱できます。 許容温度を超えて加熱すると、燃焼せず、溶けるだけです。 住宅を断熱するための現代の材料について話すとき、私たちはまさにこのタイプのウールを意味します - それは玄武岩とも呼ばれます。

内壁断熱材

玄武岩ウールの生産と特性

ちょっとした歴史:

ハワイで初めて、火山岩の細い糸が発見されました。 火山の噴火後、科学者たちは興味深い発見に気づきました。 熱い溶岩が舞い上がり、風が岩を細い糸状に引き込み、固まって現代のミネラルウールのような塊になった。

玄武岩断熱材の製造

かなりの高温で熱処理することにより、岩石材料が繊維状材料に変化します。 その後、結合成分を加えて圧力をかけます。 次に、繊維は重合チャンバーに入り、そこで固体製品に変わります。

玄武岩断熱材は高密度にすることができるため、製品の剛性が高まり、耐荷重性が向上します。 多孔質構造により衝撃音を吸収します。 製造過程では、さまざまな構造の綿毛が得られます。 より柔軟なものはパイプラインに使用され、半剛体は住宅の断熱に使用され、生産には剛体構造が不可欠です。

玄武岩ミネラルウールの特性:

防音;

高い断熱性。

安全性;

耐湿性。

耐久性。

絶対に不燃性です。

玄武岩繊維はロールやスラブで製造されます。 とても軽くて切りやすいです。

注記！

最近、ビルダーの間でホイルタイプの製品が非常に人気があります。 フォイルのおかげで、熱の保存レベルが向上します。 あらゆる表面の断熱に適しており、換気や冷凍システムに使用される材料です。

スタンプ

工場の条件では、さまざまな密度の製品を得ることができます。 この特性により、いくつかのブランドのミネラルウールを区別できます。

ブランド P-75

密度は1立方メートルあたり75kgです。 重荷重に耐える必要のない場所には低密度の製品が使用されます。 たとえば、一部の屋根や屋根裏部屋の断熱に使用します。 このブランドのウールは暖房用パイプにも使用されています。

屋根裏断熱方式

ブランド P-125

密度は1立方メートルあたり125kgで、床や内壁の断熱に適しています。 遮音性に優れたミネラルウールです。

ブランド PZh-175

高密度で剛性に優れた素材です。 鉄筋コンクリートや金属の床を断熱する必要がある場合に不可欠です。

ブランド PPZH-200

表示略号が示すように最も高い剛性を持っています。 PZh-175と同様に板金壁の断熱材として使用されます。 ただし、これに加えて、このブランドは火災の危険が高まる可能性がある場所で使用する必要があります。

ファサードミネラルウール

ほとんどの場合、ミネラルウールはファサードの断熱に使用されます。 玄武岩繊維の上記の特性はすべて、同じポリスチレンフォームよりも大幅に優れています。 この材料は熱を保持しにくいだけでなく、空気が壁に浸透するのにも役立ちます。 製品の選択と構造の設置には特に注意を払う必要があります。

ファサード断熱材

重要: 設置が大幅に簡素化される、スラブの形で製品を購入することをお勧めします。 材料の密度は140kg/立方メートル以上である必要があります。 プレート自体の幅は10cmです。

ミネラルウールと健康への害

ミネラルウールの使用が健康に重大な害を及ぼすという悲観的な感情は、過去の世代のミネラルウールの技術的特徴に基づいています。 実際、グラスウールを使った絶え間ない作業は肺にとって非常に危険でした。 現在、これらの製品が使用されることはほとんどありません。 現代の玄武岩繊維は、技術プロセスに細心の注意を払い、高品質の原料を使用して製造されています。 すべての衛生基準に従い、有害物質を結合するフェノールとホルムアルデヒドは、実際にはそのマイナス特性を失います。 環境.

材料の安全性を確保するには、メーカーの選択に注意を払う必要があります。 GOSTや必要な技術的条件を遵守せずに地下組織によってストーンウールが採掘された場合、フェノールの影響が他の人の健康に影響を与えないという保証はありません。

炭酸カルシウム、タルク、シリカなどの鉱物充填剤は、ポリマー業界では非常に一般的です。 これらは多くの場合、1 ポンドあたり 6 ～ 15 セントのコストで、非常に高価なポリマーを置き換え、充填製品の剛性を高め、ポリマーに優れた耐火性を与えます。 プラスチックフィラーの世界市場は、カーボンブラック（カーボンブラック）と炭酸カルシウムが独占しています。 アメリカとヨーロッパの約150億ポンドの充填剤のうち、体積の約半分がエラストマー、3分の1が熱可塑性樹脂、残りが熱硬化性樹脂です。 生産されるプラスチック全体の約 15% にフィラーが含まれています。

複合材料のフィラーとして使用する場合、コストとは別に、鉱物フィラーの次の特性が一般に考慮されます (または考慮される必要があります) (特性は順不同です)。

化学組成;

フォームファクタ;

密度(比重);

粒子サイズ;

粒子の形状;

粒度分布;

粒子表面積;

油を吸収する能力。

耐火性。

複合材料の機械的特性への影響;

溶融粘度への影響;

溶融収縮への影響;

熱特性;

色、光学特性。

ポリマーと複合材料の色あせと耐久性への影響。

健康と安全への影響。

予備的な一般的な説明をいくつか行います。これについては、鉱物 (および混合) フィラーの具体例を使用して以下で詳しく説明します。

鉱物フィラーの一般的特性

化学組成

賦形剤は、無機、有機、または混合物、例えば、上述のＢｉｏｄａｃであり得る。 Biodac は、セルロース繊維、炭酸カルシウム、カオリン (粘土) の粒状混合物です。 典型的な無機充填剤は、正確な化学構造を持つ炭酸カルシウム (CaCO 3 ) や珪灰石 (CaSiO 3 ) などの単純な塩です。 タルク［水和ケイ酸マグネシウム、Ｍｇ ３ Ｓｉ ４ Ｏ １０ （ＯＨ） ２ ］またはカオリン（水和ケイ酸アルミニウム、Ａｌ ２ Ｏ ３ －２ＳｉＯ ２ －２Ｈ ２ Ｏ）などの複合無機材料。 あるいは、雲母、粘土、フライアッシュなど、組成が不確実または変動する化合物である場合もあります。 後者は、他の元素が含まれたケイ酸アルミニウムと考えることができます。

形状係数

これは粒子の長さと直径の比率です。 球形または立方体の粒子の場合、形状係数は 1 に等しくなります。 炭酸カルシウム粒子の場合、形状係数は通常 1 ～ 3 です。 タルクの場合、フォームファクターは通常 5 ～ 20 の範囲にあります。 すりガラス繊維の場合、その範囲は 3 ～ 25 です。マイカの場合 - 10 ～ 70。 珪灰石の場合、その値は 4 ～ 70 です。チョップドグラスファイバーの場合、値は 250 ～ 800 です。セルロースなどの天然繊維の場合、形状係数は 20 ～ 80 から数千まであります。 低フォームファクターは 10 未満です。ただし、記載されている値は、ミキサーおよび/または押出機で処理されていないフィラーに関するものです。 加工後、形状係数は数十、数百から 3 ～ 10 に減少する可能性があります。

密度（比重）

鉱物フィラーの比重は広範囲に異なりますが、WPC で使用される (またはおそらく使用されるべき) フィラーの比重はすべて高く、約 2.1 ～ 2.2 (フライアッシュ) および 2.6 ～ 3.0 g です。 /cm 3 (炭酸カルシウム、タルク、カオリン、マイカ、粘土)。 Biodac は、炭酸カルシウムとカオリンおよびセルロース繊維の粒状混合物であり、比重は 1.58 g/cm 3 です。

表 1 は、木材繊維と比較して、鉱物フィラーが充填ポリマーの密度にどのような影響を与えるかを示しています。

表 1. 充填ポリマーの密度に対する充填剤の比重の影響。 セルロース繊維（木粉、もみ殻）の比重は通常 1.3 g/cm 3 です。 炭酸カルシウムとタルクの密度は通常 2.8 g/cm3 です。

* 充填ポリプロピレンの対応する実験データは次のとおりです。20% セルロース繊維の場合、0.98 ～ 1.00 g/cm3。 40% セルロース繊維、1.08 ～ 1.10 g/cm3。 40% 炭酸カルシウムまたはタルクを含む、1.23 ～ 1.24 g/cm3.

20 ～ 40% の無機充填剤の存在により、セルロース繊維が充填されたポリマーと比較して、充填された HDPE およびポリプロピレンの密度が大幅に増加することがわかります。

注記。これらの計算は、次の例に示すように実行できます。 20% 炭酸カルシウムを充填した HDPE の場合、100 g の充填ポリマーには 20 g の CaCO 3 と 80 g のポリマーが含まれます。 対応する体積分率は、CaCO3 の場合は 20 g/2.8 g/cm 3 = 7.1429 cm 3、HDPE の場合は 80 g/0.96 g/cm 3 = 83.3333 cm 3 です。 充填ポリマーの総体積は、7.1429 cm 3 + 83.3333 cm 3 = 90.4762 cm 3 です。 このサンプルの質量は 100 g であるため、充填ポリマーの比重は 100 g/90.4762 cm 3 = 1.105 g/cm 3 となります。

注記。複合材料の比重を計算しない方法。 よくある間違いは、計算時に体積分率と質量分率を混同することです。 たとえば、上記の場合、20% の炭酸カルシウムが充填された HDPE の場合、結果の比重は不正確になります: 0.2 x 2.8 g/cm 3 + 0.8 x 0.96 g/cm 3 = 1.328 g/cm 3 。 ご存知のとおり、正解は 1.105 g/cm 3 です (上記を参照)。 得られた組成物の体積分率 0.2 と 0.8 を質量分率としたのは間違いでした。

粒子サイズ

この議論の目的のために、フィラーは、粗い粒子（0.1 ～ 0.3 mm 以上、20 ～ 150 メッシュ）、大きなサイズの粒子（約 0.1 mm または 100 μm、150 ～ 200 メッシュ）、中程度のサイズの粒子に分類できます。 （約10μm、250メッシュ）、小さな粒子（約1μm）、微粒子（約0.1μm）、ナノ粒子（層状 - 厚さ1 nmまたは0.001 μm、長さ200 nmまたは0.2 μm、インターカレーション - 厚さ30 nm） 、長さ200nm）。 ナノ粒子は充填剤としてではなく、添加剤として考慮されます。 上記の粒子サイズの例としては、Biodac (大きな粒子)、粉砕炭酸カルシウム (大きな粒子サイズ)、粘土 (中程度の粒子サイズ)、沈降 CaCO 3 (小さな粒子サイズ)、一部の特殊な種類のシリカ (微粒子サイズ)、剥離したシリカなどがあります。多層粒子有機粘土。 これらのフィラーのコストは、大きな粒子から小さな粒子、特にナノ粒子に移行すると、非常に大幅に増加します。 したがって、フィラーがコストの増加に見合った真に有益な特性を複合材料に付与しない限り、樹脂交換のコスト削減につながるのは、粗くて大きなフィラー粒子だけです。

粒子の形状

この特性は、完全ではありませんが、部分的には粒子のアスペクト比に関係しています。 同じアスペクト比 1.0 では、粒子は球形または立方体にすることができ、球形粒子 (カーボン ブラック、二酸化チタン、酸化亜鉛など) は流動性を向上させ、ポリマーの溶融粘度を低下させ、硬化プロファイルでの均一な応力分布を確保します。一方、立方体粒子 (水酸化カルシウム) は優れたプロファイル強化を提供します。 フレーク（カオリン、マイカ、タルク）はポリマーの配向を促進します。 珪灰石、ガラス繊維、セルロース繊維、木粉（繊維）などの伸長粒子は、収縮や熱膨張収縮を軽減し、特にモノリシック材料を強化します。

粒度分布

粒子は単分散であることも、特定のサイズ分布 (広い、狭い、二峰性など) を持つこともあります。 分布は均一ではない場合があり、通常は異なるサイズの粒子が混合しています。 粒子の混合物のこの性質は、粒子の粉砕と選別（ふるい分け）の技術に大きく依存します。 無機充填剤粒子の広範囲な分布または二峰性分布は、マトリックス中の粒子のより良好な充填密度を提供できるため、有益となり得る。 粒度分布は溶融粘度に影響を与える可能性があります。

粒子表面積

これは、表面の「トポグラフィー」とフィラーの多孔性に直接関係します。 これはフィラー 1 グラムあたりの平方メートルで測定され、m 2 /g の分数から数百 m 2 /g まで変化します。 たとえば、ワラストナイトの比表面積は0.4から5 m 2 /g、シリカ - 0.8から3.5 m 2 /g、セルロース繊維 - 約1 m 2 /g、タルク - 2.6から35 m 2です。 /g、炭酸カルシウム - 5〜24 m 2 /g、カオリン - 8〜65 m 2 /g、粘土 - 18〜30 m 2 /g、二酸化チタン - 7〜162 m 2 /g、沈殿二酸化ケイ素 - 12 ～ 800 m 2 /g。 粒子の比表面積は、面積の測定に使用される方法に大きく依存します。 測定に使用される分子が小さいほど、材料 1 グラムあたりに得られる比表面積は大きくなります。 ただし、ポリマー溶融物と混合する場合、鉱物フィラーの分子細孔径が小さいため不適切です。 逆に、大きな開いた細孔は、ポリマー溶融物に接着領域を提供するだけでなく、固化後のフィラーとポリマーの間に追加の物理的相互作用を提供することができます。

これら 2 つの特性は密接に関連しており、フィラーの「吸湿性」とある程度関連しています。 ただし、含水量は通常、特定の状況（乾燥後または乾燥中など）下での充填剤の単位質量あたりの水の質量（パーセンテージ）を反映しますが、吸水容量は多くの場合、達成可能な最大含水量または見かけの平衡後の含水量を指します。周囲条件下で到達しました。 夏の間、もみ殻の大部分の水分含量は重量で約 9.5% になることがあります。 乾燥籾殻の含水率は 0.2 ～ 0.5% になります。 フィラーの水分含有量が高いと、配合および押出プロセス中に蒸気が発生し、その結果、最終的な押出プロファイルの気孔率が高くなる (および密度が低くなる) 可能性があります。 これにより、強度と剛性が低下し、耐用年数中の酸化速度が増加するため、耐久性が低下します。

充填剤中の水分含量の低さは、通常、炭酸カルシウムおよび珪灰石 (0.01 ～ 0.5%)、タルクおよびアルミニウム三水和物、雲母 (0.1 ～ 0.6%) に見られます。 水酸化チタン (最大 1.5%)、粘土 (最大​​ 3%)、カオリン (1 ～ 2%)、および Biodac (2 ～ 3%) には中程度の水分含有量が観察されます。 高い水分含有量は、セルロース繊維 (5 ～ 10%)、木粉 (最大 12%)、およびフライアッシュ (最大 20%) に多く見られます。 Biodac は、過剰な水と直接接触すると、水を最大 120% 吸収します。

油吸収能力

疎水性フィラーはマトリックスと良好な相互作用を示すことができるため、この特性はポリオレフィンなどの疎水性ポリマーに役立ちます。 さらに、疎水性フィラーはマトリックスの粘度、ひいてはそのレオロジーと流動性に非常に大きな影響を与える可能性があります。 フィラーは通常、水に比べてはるかに多量の油を吸収します。 炭酸カルシウムは 13 ～ 21% の油を吸収し、アルミニウム三水和物は 12 ～ 41% の油を吸収し、二酸化チタン 10 ～ 45%、珪灰石 19 ～ 47%、カオリン 27 ～ 48%、タルク 22 ～ 51%、マイカ 65 ～ 72%、木材を吸収します。小麦粉55〜60％。 Biodac は重量で 150% の油を吸収します。

一般に、吸油量が低い場合、フィラーは溶融粘度を大きく変化させません。 このため、吸油試験は、充填ポリマーのレオロジー特性に対する充填剤の影響を特徴付けるためによく使用されます。

耐火性

アルミニウム三水和物や水酸化マグネシウムなどの「活性」難燃剤は、一定温度以上の水を放出して燃焼領域を冷却します。 炭酸カルシウム、タルク、粘土、ガラス繊維などの多くの不活性充填剤は、火炎伝播のための「燃料を除去する」か、熱の放出を遅らせることによってのみ火炎伝播を遅らせることができます。 ただし、発火温度は大きく変わりません。 それらはむしろ、燃料を固体（ポリマー）相に溶解することによって作用する。 炭酸カルシウムは約 825 °C の温度で不活性ガス (二酸化炭素) を放出しますが、この温度は可燃性の気相を溶解するには高すぎるため、この温度よりかなり低い温度で発火します。

複合材料の機械的特性への影響

鉱物フィラーは一般に、充填プラスチックと WPC の曲げ強度と曲げ弾性率の両方を向上させます (表 2)。ただし、向上の程度は強度と曲げ弾性率によって異なります。 曲げ強度に対する影響は、多くの場合 10 ～ 20% にすぎません。 曲げ弾性率への影響は 200 ～ 400% にも及ぶ可能性があり、これは多くの場合、フィラーの粒子サイズとそのアスペクト比によって決まります。 フィラー含有量とアスペクト比が高くなるほど、曲げ弾性率に対するフィラーの影響は大きくなります（ただし、これは特にフィラー含有量に常に当てはまるわけではありません）。

充填ポリマーの強度に対する充填剤の影響に基づいて、充填剤は充填剤と強化充填剤に分類できます。

表2 ポリプロピレン（ホモポリマー）の曲げ強度と曲げ弾性率に及ぼす無機充填剤と木粉の影響

木粉や炭酸カルシウムなどの充填剤は、ほとんど変化しない強度を維持することが多く、通常は充填されていないポリマーの±10%以内です。 高アスペクト比の木繊維やガラス繊維などの強化フィラーを使用すると、充填されたポリマーの強度が常に向上します。

したがって、一部の鉱物フィラーはポリプロピレンの曲げ強度を 30 ～ 45% 増加させますが、木粉は同じポリマーの曲げ強度を 7 ～ 10% 増加させるだけです。 プラスチックの剛性に対するフィラーの効果は非常に顕著で、鉱物フィラーはポリプロピレンの曲げ弾性率を最大 300% 増加させ、木粉は同じポリマーの曲げ弾性率を 150 ～ 250% 増加させます。

純粋なポリプロピレンと充填ポリプロピレンの引張強さはほぼ同じですが、ポリマーに木粉を充填するとわずかに低下します (表 3)。

表 3. ポリプロピレン (ホモポリマー) の強度と引張弾性率に及ぼす無機充填剤と木繊維の影響

グラスファイバーはポリプロピレンの引張強度を最大 15% 増加させます。 タルクはほとんど変化を与えません。 炭酸カルシウムと木粉は、同じポリマーの引張強度を 15 ～ 30% 低下させます。 引張弾性率に関しては、タルク、グラスファイバーでは最大 3.6 倍、木粉、炭酸カルシウムでは最大 1.6 ～ 2.6 倍に増加しました。

潤滑剤の特性と量が干渉する可能性があるため、鉱物フィラーの導入によって曲げ強度と WPC 弾性率がどのような影響を受けるかを定量的に予測することは困難です (表 4)。

テーブル内 4. は、木粉を使用した場合の同じ特性と比較して、タルク含有量が増加すると強度と曲げ弾性率が増加しますが、潤滑剤を使用するとその効果が減少することを示しています。

表 4. タルクの存在下での木粉 - ポリプロピレン複合材料の強度と曲げ弾性率に対するタルクの影響 さまざまな量潤滑剤 (データ提供: Luzenac America)

溶融粘度への影響

それは、フィラーの粒子サイズ、粒子形状、アスペクト比、比重、およびフィラーのその他の特性によって異なります。 次の例は、フィラーのこの「一般的な」特性を示しています。 メルトフローレート 16.5 g/10 分のポリプロピレンに少量の鉱物およびセルロース充填剤を充填した場合、その MFI (g/10 分) は次のとおりです。

40% CaCO 3 15.1;

40% タルク 12.2;

40% グラスファイバー 9.6;

２０％木（松）粉８．６；

木粉４０％ １．９．

どうやら、木粉は無機充填剤と比較して溶融粘度にはるかに大きな影響を与えます。

技術的縮小への影響

それは明らかに、充填剤の含有量（したがってポリマー含有量）と、ポリマーの結晶化を防ぐ充填剤の能力に依存します。 充填ポリマーの微結晶が小さいほど、収縮は少なくなります。 充填複合材内のポリマーが少ないほど、収縮は少なくなります。 同じ含有量であれば、核形成効果のあるフィラーを使用すると技術的な収縮が少なくなります。 たとえば、加工収縮率 1.91% のポリプロピレンに少量の鉱物フィラーとセルロース繊維を充填した場合、その加工収縮率は次のようになります。

40% CaCO 3 1.34%;

木材 20% - 繊維 0.94%;

40% タルク - 0.89%;

40% 木質繊維 - 0.50%;

40% グラスファイバー -0.41%。

すべての充填剤がプロセス収縮を低減することがわかります。木粉は炭酸カルシウムやタルクと比較して良好な結果を示していますが、ガラス繊維と比較すると収縮が大きくなっています。

熱特性

無機フィラーの熱膨張収縮はポリマーに比べて著しく低いです。 したがって、フィラー含有量が高くなるほど、複合材料の膨張圧縮係数は低くなります。 多くの無機非金属フィラーは、複合材料の熱伝導率を低下させます。 たとえば、アルミニウムの熱伝導率 (204 W/deg-K-m) と比較すると、タルクでは 0.02、二酸化チタンでは 0.065、グラスファイバーでは 1、炭酸カルシウムでは 2 ～ 3 です。 したがって、非金属鉱物フィラーは熱伝導体ではなく断熱体です。 フィラーのこの特性は、押出成形中の充填ポリマーおよびポリマーベースの複合材料の流動性に影響します。

色: 光学特性

フィラーの含有量が多い場合、特に明るい色のプロファイルを作成する必要がある場合は、フィラーの色を考慮する必要があります。 ただし、カーボン ブラックなどの非常に濃い色を除いて、複合材料には通常、フィラーによる着色を防ぐのに十分な染料が含まれています。 フィラーは製品に不透明性を与えますが、これは着色複合材料では重要ではない要素です。

ポリマーと複合材料の色あせと耐久性への影響

鉱物フィラーには不純物 (遊離金属など) が含まれることが多く、これらは充填ポリマーの熱酸化および/または光酸化の触媒となります。 このトピックについては、第 15 章で詳しく説明します。ここでは、76 および 80 重量％の CaCO 3 を充填した HDPE とポリプロピレンの退色例を 2 つだけ挙げます。 それぞれフィラー。 マトリックスのメルトフローレートは１ｇ／１０分であった。 (HDPE) および 8 g/10 分。 （ポリプロピレン）。 両方の充填ポリマーを 525 °C で灰化すると、灰分含有量は 76.0 ± 0.1% (HDPE-CaCO 3) および 79.9 ± 0.1% (PP-CaCO 3) でした。 大気室で 250 時間後 (Q-SUN 3000、UV フィルター: 昼光、UV センサー: 340、0.35 W/m2、黒色プレート 63 °C、ASTM G155-97、サイクル 1: ライト 1:42、ライト + スプレー) 0:18) フェージング係数は 83.7 から 84.3 (ΔL = +0.6) [HDPE-CaCO 3 76%]、85.6 から 88.8 (ΔL = +3.2 ) [PP-CaCO 3 80%] に増加しました。 この実験の炭酸カルシウムは同じ起源のものであるため、変色の増加は、表面層の熱酸化および/または光酸化に対するポリプロピレンの感受性が高いことに起因するに違いありません。

WPC の酸化に対する鉱物フィラーの影響 (OI、つまり酸化誘導時間に基づく) を示すもう 1 つの例は、従来の組成物に加えてタルクとマイカを使用して作られた実験用 GeoDeck デッキボードの耐久性です。 酸化防止剤を添加していない GeoDeck の VOI は 0.50 分でした。 3% および 10% のタルクの存在下では、VOI 値はそれぞれ 0.51 分および 0.46 分でした。 12.5% および 28.5% の雲母の存在下では、VOI 値はそれぞれ 0.17 分および 0.15 分でした。 これは、最後の 2 つの例では、雲母が複合材料の耐酸化​​性 (非常に低いとはいえ) を実際に排除したことを意味します。

健康と安全

一部のフィラーは危険物質であり、特別な取り扱いとリサイクルが必要です。 以下に、業界で認められている主なパラメータに従って分類された、複合材料で使用される、または容易に使用できるフィラーの一部を示します。 インデックスは、危険なし、0、を意味します。 わずかな危険、1; 中程度、2; 深刻、3; 極度の危険、4. 保管コード: 一般、オレンジ。 特別な、青。 危ない、赤い。

健康：フライアッシュと木粉、分類されていない。 炭酸カルシウム、カオリン、0; 水酸化アルミニウム、粘土、ガラス繊維、水酸化マグネシウム、マイカ、石英、タルク、珪灰石、１．

可燃性:

反応性:フライアッシュと木粉、分類されていない。 上記以外のすべては 0 です。

ストレージのカラーコード:木粉、分類されていない。 上記以外のすべてはオレンジ色です。

毒性 (mg/kg):上記のすべては機密扱いではありません。 例外 - 水酸化アルミニウム、150。

発がん性:上記のすべては当てはまりません（タルクを除く - アスベストが含まれている場合）。

珪肺症:炭酸カルシウム、粘土、雲母、はい。 上記すべて、いいえ。

加重平均時間(TEL、8 時間の勤務シフトにわたる平均曝露)、mg/m 単位 3 ：タルク、２； マイカ、3; フライアッシュ、炭酸カルシウム、グラスファイバー、カオリン、シリカ、木粉、10; 水酸化アルミニウム、粘土、水酸化マグネシウム、珪灰石、分類されていない。

ご覧のとおり、特に明記されていない限り、リストされている充填剤は一般にかなり安全であると考えられています。

ミネラルは、地殻に含まれる天然の化合物または天然元素です。 私たちの足下の岩石（土壌）や土壌はミネラルによって構成されています。 ミネラルの分布は非常に不均一です。 鉱物は約 3000 種知られていますが、そのうち広く分布しているのは 50 種程度であり、これらの鉱物を造岩鉱物と呼びます。 たとえばロシア平原の中央部など、個々の地質地域を考慮すると、地表にある造岩鉱物はさらに少なく、約20個です。

一般に、鉱物よりもはるかに多くの化合物が存在しますが、そのほとんどは人工的に得られた物質です。 最近、さらに 2 つのクラスの物質がミネラルと呼ばれるようになりました。

• かつてミネラルと呼ばれていたものは、食品、医薬品、化粧品に含まれる無機化合物です。
• レンガ、コンクリート、セラミックなどの建築材料の製造中に形成される部品。

鉱物はほとんどが固体であり、液体 (地下水) や気体 (ラドン、メタン) であることはほとんどありません。 固体鉱物の中では、結晶質、非晶質、およびコロイド状の鉱物が優勢です (これらはあまり一般的ではありません)。 鉱物はその外観が非常に多様であり、多くの特徴を持っています。 化学元素の同じ組み合わせが異なる構造に結晶化し、異なる鉱物を形成することがあります。この現象は多形性と呼ばれます。 たとえば、炭素 (C) を修飾するとグラファイトとダイヤモンドが生成されます。 硫化鉄 (FS 2) は 2 つの鉱物 - 黄鉄鉱と白鉄鉱、炭酸カルシウム CaCO 3 - 鉱物、方解石とアラゴナイトを形成します。

鉱物には等方性または異方性があります。等方性鉱物はすべての方向で同じ特性を持ちますが、異方性鉱物は非平行な方向で異なる特性を持ちます。

鉱物はその起源に基づいて、通常、内因性（深層）と外因性（表層で形成されるもの。海底で形成される鉱物も含まれます）に分類されます。 多くのミネラルは内因性と外因性の両方に由来する可能性があります。 岩石中の鉱物の存在という要因を起源の要因と組み合わせるべきではありません。多くの内生鉱物はさらに堆積（外生）岩を構成するか、その中に存在します（たとえば、火成岩または変成起源を持つ石英、砂、または砂とほこりの多い岩を形成します）。左派の部分であり、堆積性粘土岩の必須成分です）。

ミネラル診断

ミネラルにはさまざまな特性があり、視覚的に判断できるものもあれば、特別な装置を使用して判断できるものもあります。 視覚的に、または最も簡単な装置（塩酸、虫眼鏡、ナイフ、硬度スケール）を使用して決定される特性は外部と呼ばれ、対応する診断は肉眼的と呼ばれます。 通常、造岩鉱物とそれらから構成される岩石の名前を決定し、予備的な評価形式で地質環境の特性を判断するだけで十分です。

巨視的に決定される鉱物の外部特性には、単離の形態、色、粉末の色（線）、光沢、破壊、劈開、硬度、比重、およびいくつかの特殊な特性が含まれます。

選択フォーム

最も一般的な形態は、結晶質、土質、および非晶質の塊です。 結晶が 3 つの方向すべてにほぼ均等に発達している場合、結晶はアイソメトリックと呼ばれます。 一方向に伸びた結晶を柱状、角柱、針状と呼び、二方向に伸びた結晶を板状、層状、葉状と呼びます。 他の形態としては、ブラシ (ジオード)、結石および分泌物、擬似形態 (化石)、オーライトなどがあります。

1 つの鉱物は、他の特性を変えずに、異なる放出形態を持つことができます。

着色

色 - 鉱物の色。 自然界には、単一の色または異なる色の鉱物が存在します。 グラファイトは常に濃い灰色で、長石の色は白から黒、ピンク、赤、灰色、緑、茶色がかった色まであります。

パウダーカラー（特性）

通常、鉱物の色は粉末の鉱物の色よりも暗くなります。 多くの色の鉱物には白い粉末があります。 粉末は磁器のプレート上にサンプルを描くことによって得られます。これがこの特性の名前の由来です。 磁器に絵を描くと、理想的な粉が白い背景の上に薄い層で現れます。 磁器よりも硬度が高い鉱物（> 6.5）は、特徴がないといわれています。 一部の鉱物は、形質を使用して適切に診断できます (たとえば、黒色角閃石には濃い緑色の縞があり、黒色ラブラドライト (長石) には白または明るい灰色の縞があり、濃い灰色のヘマタイトには桜の縞があります)。

ミネラル放出の形態（スキーム）

a - 細長い結晶。 b - フラット。 c - アイソメトリック; g - 結晶塊（岩石）。 d - 化石（仮形態）。 e - 樹状突起。 g - 腎臓形の焼結体; h - 鍾乳石。 そして - 石筍。 k - コンクリート; l - 分泌; m,n - ウーライト; o - ブラシ（ドルーズ、ジオード）; P - ローズ (ロゼット)

輝く

光沢は、すべての物体と同様に、光線を反射、屈折、吸収する鉱物の特性と、反射光に対する私たちの認識です。 鉱物の輝きは、それが最も明るく輝く場所、つまり新鮮なチップの表面によって決定されるべきです（必要に応じて、チップを入手する必要があります）。 1 つの鉱物は異なる光沢を持つ場合があります (たとえば、層状石膏ではガラス質で真珠光沢があり、石英ではチップでは油っぽく、成長した端ではガラス質です)。 反射光の強さが弱くなるにつれて、輝きの種類に名前を付けてリストに並べてみましょう。

• 金属。 ミネラルは金属の物体のようなものです。
• セミメタリック、ダイヤモンドレジン。 これらは明るいタイプのグリッターです。 それらを含む鉱物は自然界では非常にまれであり、多くは貴重な鉱物ですが、環境管理の分野での作業中に遭遇する可能性はほとんどありません。
• 脂っこい。 鉱物の表面は薄い油の層で覆われているような印象を与えます。 石英やオパールなど、表面が凹凸のある鉱物でよく観察されます。
• パール。 平らで滑らかな表面で観察すると、わずかに色がつきます（例：タルク、程度は低いが石膏、雲母）。
• ガラス。 それは多くの鉱物の滑らかな端で観察されます。 表面全体が同時に輝きます（例：方解石、硬石膏、長石）。
• シルキー。 これは、針状の破壊を伴う鉱物で観察され、チップの表面が光沢のあるナイロン生地の長い糸に似ている場合 (例: アスベスト、角閃石、繊維状石膏)。
• 。 マット（弱い、くすんだ）。 表面は、削りたての状態であっても、弱く輝きます (例: フリント、カルセドニー、小結節内のリン鉱石)。
• 光沢のない鉱物（例：土塊中のリン鉱石、モンモリロナイト、カオリナイト）。

キンク

破壊とは、サンプルを破壊したときに生じる鉱物の表面の形状です。 まったく同じサンプルの破壊はいくつかの言葉で説明でき、矛盾することなく相互に補完できます。 例えば、褐鉄鉱の割れ目は土っぽくて不均一ですが、砂糖のような石膏の割れ目は結晶をよく見ると粒状で全体的に不均一で階段状になっています。 概略的に表すことができるいくつかのタイプの骨折を以下に示します。

いくつかの種類の骨折 (スキーム)

a - クリスタルに足を踏み入れた。 b - 結晶塊の中にステップが入っています。 c - 針状の結晶塊。 g - 粗い粒度。 d - コンコイド

骨折の種類:

• 踏み出した。 方解石や雲母など、破面を持つ単結晶の場合は簡単に測定できます。 結晶塊内の結晶の段階的な破壊を見るのはさらに困難です。 このような場合、結晶を見つけてその中の小さな平面に注意を払う必要がありますが、サンプル全体はラブラドライトやドロマイトのように不均一または粒状の印象を与えます。
• 針状（破片、繊維状）。 木材か繊維状の材料が壊れたように見えます。 角閃石、アスベストで観察される。
• 粒状（砂糖状）。 微細な結晶質の沈殿物を伴う鉱物で観察されます。 結晶はまだ見えていますが、その割れ目はすでにほとんど見えなくなっています（例：硬石膏、微結晶アパタイト）。
• 土っぽい。 これは、サイズが小さいために結晶が見えない、表面が滑らかではない鉱物で観察されます。 サンプルは乾燥した土のように見え、光沢がなく、手を汚すことがよくあります (例: 褐鉄鉱、亜リン鉱、粘土鉱物)。
• コンコイド状。 非晶質鉱物でより頻繁に観察されます。 破断面は光沢があり、凸面または凹面で滑らかで、
  古代の人々が道具や武器の製造に使用した鋭いエッジを備えたもの（例：フリント、カルセドニー、黒曜石、石英）。
• 不均等。 鉱物は分裂すると、不規則で不規則な表面を形成します（例：微結晶石英、リン鉱石）。

へき開

劈開とは、結晶格子の特定の方向に沿って結晶鉱物が分裂する能力です。 この性質は、日常生活の中で私たちの周りにある物体には見られません。 劈開により、鉱物が分割されると、平面、針状、または繊維が形成されることがあります。 ほとんどの結晶鉱物には劈開がありますが、非晶質鉱物には劈開がありません。 へき開面を結晶成長中に形成される面と混同しないでください。 大きな結晶 (例: 雲母や長石) では劈開がはっきりと見えます。 粗い結晶塊の壊れたサンプルでは、​​結晶自体が目に見えるため、劈開はすでに決定されています。各結晶は、隣接するものとは異なる独自の平面を持っています。

切断スキーム

a - 大きな結晶は、端に平行な亀裂に沿ってのみ分割されます。 b - 劈開面に沿って走っているチップが結晶塊内ではっきりと見えます。

劈開は様々です。 雲母のように非常によく現れることもあれば、水晶のように見えないこともあります。 谷間の完成度に応じて、非常に完璧、完璧、平均的、不完全、非常に不完全（実際には谷間はありません）の 5 種類があります。 劈開がない場合、ある結晶がどこで終わり、次の結晶がどこで始まったのかを理解できないことがよくあります。 土のような塊で表される鉱物には劈開はまったく見られません。 この場合は顕微鏡で判定し、データを公表します。 結晶の異方性により、同じ鉱物内であっても劈開はさまざまな形で現れることがあります。たとえば、長石は 2 方向に完全な劈開があり、3 番目の方向には平均的な劈開があります。 雲母は一方向に非常に完璧な劈開を持ちますが、他の 2 方向には劈開がありません。

マイカクリスタル

一方向には劈開があり、他の二方向には劈開がなく、雲母は紙のように引き裂かれます。 成長しすぎた顔は考慮されません。

以上のことからわかるように、へき開は破壊と非常に密接な関係にあります。 これは、階段状、針状、粗粒の亀裂を持つ鉱物に存在しますが、貝殻状の亀裂を持つ鉱物には存在しません。 きめの細かい土のような不均一な割れ目を持つ鉱物の劈開については、参考書で読むとよいでしょう。

密度（比重）

それは目で判断されます。 ほとんどの鉱物の密度は 2.5 ～ 3.5 g/cm 3 です。 密度は、トリポリ、オポカ、珪藻土、乾燥粘土などの軽い岩石の密度が 2.0 g/cm 3 未満であるのに対し、重い鉱物の密度は 4 g/cm 3 を超えるため、これらを認識するのに役立ちます。

硬度

硬度は、傷、切断、へこみ、摩耗に対する材料表面の耐性です。 これは、鉱物の簡単な診断に非常に便利な特性です。 鉱物は一定の硬度を持っています。 いつでも爪でサンプルを引っ掻いてみることができます。

ナイフ、ガラス片。 サンプルの鋭い角で他の素材を傷つけることもあります。

地質学の実践では、最も単純な診断では、問題のサンプルを標準鉱物と互いに引っ掻いて比較するのが通例です。 ドイツの地質学者フリードリヒ・モースのスケールが標準として使用されます。 従来の単位のスケールの範囲は 1 ～ 10 です。

鉱物硬度

モーススケール			硬度	モース硬度の代替品
硬度		ミネラル		材料	硬度 交換する ふくらはぎ
関係する- 体	kg/cm2
		タルク	柔らかい	柔らかい鉛筆
		石膏		ネイル	2,0-2,5
		方解石		青銅貨	2,5-4,0
		蛍石		鉄の釘	4,0-4,5
		アパタイト		ガラス
		長石 (微斜層、 正長石、 曹長石、 肛門炎)	固体	普通鋼、かみそりの刃	5,0-6,0
	1120	石英		工具鋼	7,0-7,5
	1427	トパーズ	とても 難しい
	2060	コランダム
	10 060	ダイヤモンド

モース硬度を使用すると、鉱物の硬度を0.5または1の精度で測定できます。たとえば、ドロマイトの硬度は3.5であると次のように得られた結果が発表されています。

特別なプロパティ。これには、特定の鉱物にのみ見られる珍しい特性が含まれます。

1. 酸との反応。 方解石、ドロマイト、その他の炭酸塩が入ります: CaCO 3 (方解石) + 2HCl (塩酸) -> CaCl 2 + H 2 0 + CO 2。
2. 擦ると臭いがする。 フォスフォライトにはそれがあるかもしれない。
3. 塩味は岩塩（NaCl）、苦味はシルビン（KS1）です。
4. 触覚による認識。 タルクとカオリナイトは油っぽくて滑りやすい場合があります。
5. 虹色とは、ラブラドライトの劈開チップに現れる美しい青色の反射の外観です。
6. 磁性。 方位磁針の反応で確認します。 鉄、コバルト、ニッケルを含む一部の鉱物に含まれています。
7. 複屈折。 いくつかの透明な鉱物が画像を分割します。 このようなサンプルをテキストの上に置いて目を通してみると、それがはっきりとわかります。

ミネラルは化合物です（天然元素を除く）。 ただし、これらの鉱物の無色で光学的に透明なサンプルであっても、ほとんどの場合、少量の不純物が含まれています。

鉱物が結晶化する天然の溶液または溶融物は、通常、多くの元素で構成されています。 化合物の形成中に、あまり一般的ではない元素のいくつかの原子が主要元素の原子と置き換わることがあります。 このような置換は非常に一般的であるため、多くの鉱物の化学組成が純粋な化合物の化学組成に近づくことは非常にまれです。

たとえば、一般的な岩石形成鉱物であるカンラン石の組成は、いわゆる 2 つの組成の範囲内で異なります。 シリーズの最終メンバー: フォルステライト (ケイ酸マグネシウム Mg2SiO4) から、ファイヤライト (ケイ酸鉄 Fe2SiO4) まで。 最初の鉱物の Mg:Si:O と 2 番目の鉱物の Fe:Si:O の比は 2:1:4 です。

中間組成のかんらん石では、比率は同じです。 (Mg + Fe):Si:O は 2:1:4 で、式は (Mg,Fe)2SiO4 と書きます。 マグネシウムと鉄の相対量がわかっている場合、これを式 (Mg0.80Fe0.20)2SiO4 に反映できます。この式から、金属原子の 80% がマグネシウムで表され、20% がマグネシウムで表されることがわかります。鉄。

構造。水（氷とは異なり、通常は鉱物として分類されません）と水銀を除くすべての鉱物は、常温では固体です。 しかし、水と水銀が大幅に冷却されると、水は 0 °C、水銀は -39 °C で凝固します。これらの温度では、水分子と水銀原子は特徴的な規則的な三次元結晶構造 (「結晶」という用語) を形成します。この場合、” と “solid”) ” はほぼ同等です)。

したがって、鉱物は結晶質物質であり、その特性は構成原子の幾何学的配置と原子間の化学結合の種類によって決まります。 単位胞 (結晶の最小部分) は、電子結合によって結合された規則的に配置された原子で構成されています。

これらの小さな細胞は、三次元空間で無限に繰り返され、結晶を形成します。 鉱物ごとに単位胞のサイズは異なり、細胞内の原子のサイズ、数、相対的な配置によって異なります。 セルパラメータはオングストロームまたはナノメートル（1 = 10 -8 cm = 0.1 nm）で表されます。

結晶の基本セルは隙間なくしっかりと集まって体積を満たし、結晶格子を形成します。 結晶は、単位胞の対称性に基づいて分割されます。単位胞の対称性は、その端と角の関係によって特徴付けられます。

通常、(対称性の高い順に) 三斜晶系、単斜晶系、菱形系、正方晶系、三方晶系、六角形、立方晶系 (等軸) の 7 つの系があります。 三方晶系と六方晶系は分離されず、六方晶系という名前で一緒に説明される場合もあります。

シンゴニーは、230 の空間群を含む 32 の結晶クラス (対称性のタイプ) に分類されます。 これらのグループは、1890 年にロシアの科学者 E.S. フェドロフによって初めて特定されました。 X 線回折分析を使用すると、鉱物の単位胞の寸法、そのシンゴニー、対称クラス、空間群が決定され、結晶構造が解読されます。 単位胞を構成する原子の 3 次元空間における相対位置。

幾何学的（形態学的）結晶学

平らで滑らかで光沢のあるエッジを持つ結晶は、長い間人々の注目を集めてきました。 科学としての鉱物学の出現以来、結晶学は鉱物の形態と構造の研究の基礎となっています。 結晶の面は対称的な配置をしていることが判明し、これにより結晶を特定の系、場合によってはいずれかのクラス (対称性) に割り当てることができます (上記を参照)。

X線研究は、結晶の外部の対称性が原子の内部の規則的な配置に対応していることを示しました。 鉱物結晶の大きさは、重さ 5 トン（ブラジル産の整った水晶の質量）の巨大なものから、電子顕微鏡でのみ表面が識別できるほど小さいものまで、非常に幅広い範囲に渡ります。

同じ鉱物であっても、サンプルが異なると結晶の形状がわずかに異なる場合があります。 たとえば、水晶の結晶はほぼ等長、針状、または平らです。 しかし、すべての水晶は、大小、尖っていても平坦でも、同じ単位格子の繰り返しによって形成されています。

これらの細胞が特定の方向に配向している場合、結晶は細長い形状になりますが、2 つの方向に配向していて 3 番目の方向が損なわれている場合、結晶の形状は板状になります。 同じ結晶の対応する面間の角度は一定の値を持ち、鉱物の種類ごとに固有であるため、この特徴は必然的に鉱物の特性に含まれます。

個々のよくカットされた結晶で表される鉱物は希少です。 より多くの場合、それらは不規則な粒子または結晶性凝集体の形で発生します。 多くの場合、鉱物は特定のタイプの凝集体によって特徴づけられ、それが診断特徴として役立ちます。 ユニットにはいくつかの種類があります。

樹状分岐凝集体シダの葉や苔に似ていて、例えば軟輝石の特徴を持っています。 密集した平行繊維からなる繊維集合体は、クリソタイルおよび角閃石アスベストに典型的です。

異形凝集体滑らかな丸い表面を持ち、共通の中心から放射状に伸びる繊維から作られています。 大きな丸い塊は乳様突起（マラカイト）であり、小さな塊は腎臓の形（ヘマタイト）またはブドウの形（シロメラン）です。

鱗片状の凝集体小さな板状の結晶からなり、雲母や重晶石の特徴です。

鍾乳石- カルスト洞窟に氷柱、チューブ、円錐形、または「カーテン」の形で垂れ下がったしずくの形成。 これらは石灰岩の亀裂から浸透する鉱化水の蒸発の結果として生じ、多くの場合方解石 (炭酸カルシウム) またはアラゴナイトで構成されます。

ウーライト- 小さな球で構成され、魚卵に似た骨材は、方解石 (卵状石灰岩)、針鉄鉱 (卵状鉄鉱石) およびその他の同様の地層で見つかります。

X線撮影データを蓄積し、結果と比較した後 化学分析鉱物の結晶構造の特徴はその化学組成に依存することが明らかになりました。 こうして、新しい科学、結晶化学の基礎が築かれました。

一見無関係に見える鉱物の特性の多くは、結晶構造と化学組成を考慮することで説明できます。 一部の化学元素（金、銀、銅）は天然に存在します。 純粋な、形。 これらは電気的に中性の原子から作られています（原子が電荷を帯びておりイオンと呼​​ばれるほとんどの鉱物とは異なります）。 電子が不足している原子は正に帯電しており、カチオンと呼ばれます。 過剰な電子を持つ原子はマイナスの電荷を持ち、アニオンと呼ばれます。

逆に荷電したイオン間の引力はイオン結合と呼ばれ、鉱物の主な結合力として機能します。 別のタイプの結合では、外側の電子が共通の軌道で原子核の周りを回転し、原子を互いに接続します。 共有結合は最も強い結合です。

共有結合を持つ鉱物は、通常、硬度と融点が高くなります (ダイヤモンドなど)。 ミネラルにおけるはるかに小さな役割は、電気的に中性の構造単位間に発生する弱いファンデルワールス結合によって演じられます。

このような構造単位 (層または原子グループ) の結合エネルギーは不均一に分布しています。 ファンデルワールス結合は、より大きな構造単位内の逆に帯電した領域間に引力をもたらします。 このタイプの結合は、炭素原子の強い共有結合によって形成されるグラファイト (炭素の天然形態の 1 つ) の層間に観察されます。 層間の結合が弱いため、グラファイトは硬度が低く、層に平行に非常に完全な劈開を示します。 したがって、潤滑剤としてグラファイトが使用されます。

逆に帯電したイオンは、反発力と引力が釣り合う距離まで互いに接近します。 特定のカチオンとアニオンのペアの場合、この臨界距離は 2 つのイオンの「半径」の合計に等しくなります。 異なるイオン間の臨界距離を決定することにより、ほとんどのイオンの半径のサイズ (ナノメートル、nm 単位) を決定することができました。 ほとんどの鉱物はイオン結合によって特徴付けられるため、その構造は接触するボールの形で視覚化できます。

イオン結晶の構造は、主に電荷の大きさと符号、およびイオンの相対的なサイズに依存します。 結晶全体は電気的に中性であるため、イオンの正電荷の合計は負電荷の合計と等しくなければなりません。 塩化ナトリウム (NaCl、鉱物岩塩) では、各ナトリウムイオンは +1 の電荷を持ち、各塩化物イオンは -1 の電荷を持っています (図 1)。 各ナトリウムイオンは 1 つの塩素イオンに対応します。 ただし、蛍石 (フッ化カルシウム、CaF2) では、各カルシウムイオンは +2 の電荷を持ち、各フッ化物イオンは -1 の電荷を持ちます。 したがって、フッ素イオンが全体の電気的中性を保つためには、カルシウムイオンの2倍の量が必要になります（図2）。

特定の結晶構造にそれらが含まれる可能性は、イオンのサイズにも依存します。 イオンが同じサイズで、各イオンが他の 12 個と接触するように詰め込まれている場合、それらは適切に配位しています。

同じサイズの球を充填するには 2 つの方法があります (図 3)。一般に等軸結晶の形成につながる立方最密充填と、六方晶系の結晶を形成する六方最密充填です。 一般に、カチオンはアニオンよりもサイズが小さく、そのサイズはアニオン半径を 1 とした場合の分数で表されます。

通常は、カチオンの半径をアニオンの半径で割ることによって得られる比率が使用されます。 カチオンが結合するアニオンよりわずかに小さい場合、それを取り囲む 8 つのアニオンと接触することができます。または、一般的に言われているように、アニオンに対して 8 配位の関係にあります。いわば、立方体の周囲の頂点にあります。 この配位（立方晶とも呼ばれる）は、イオン半径比が 1 ～ 0.732 の範囲で安定です（図 4a）。

イオン半径比が小さい場合、8 個のアニオンを積み重ねてカチオンに接触させることができません。 このような場合、パッケージングの幾何学形状により、八面体の6つの頂点に位置するアニオンとカチオンの6重配位が可能になり（図4b）、0.732から0.416の半径比で安定します。

カチオンの相対サイズがさらに小さくなると、半径比 0.414 ～ 0.225 で安定な四重配位または四面体配位への遷移が起こり (図 4c)、次に半径比 0.225 ～ 0.155 の範囲内で三重配位への遷移が起こります (図 4c)。 . 4c). d) および double - 半径比が 0.155 未満 (図 4e)。

他の要因も配位多面体のタイプを決定しますが、ほとんどの鉱物では、イオン半径比の原理は次のいずれかになります。 有効な手段結晶構造の予測。

米。 4. 配位多面体は、陰イオンが陽イオンの周りに配置されると形成されます。 可能な配置の種類は、アニオンとカチオンの相対的なサイズによって異なります。 次のタイプの配位が区別されます。 a - 三次配位、または 8 回配位。 b - 八面体、または六重。 c - 四面体、または四面体。 g - 三角形または三重配位; d - 二重配位。

完全に異なる化学組成の鉱物は、同じ配位多面体を使用して説明できる類似の構造を持つことがあります。 たとえば、塩化ナトリウム NaCl では、ナトリウム イオンの半径と塩素イオンの半径の比は 0.535 で、八面体、つまり 6 回の配位を示します。

各カチオンの周囲に 6 つのアニオンが集まっている場合、カチオンとアニオンの比率を 1:1 に維持するには、各アニオンの周囲に 6 つのカチオンが存在する必要があります。 これにより、塩化ナトリウム型構造として知られる立方体構造が生成されます。

鉛と硫黄のイオン半径はナトリウムと塩素のイオン半径とは大きく異なりますが、それらの比も六重配位を決定します。したがって、PbS方鉛鉱は塩化ナトリウム型の構造を持っています。つまり、岩塩と方鉛鉱は等構造です。

鉱物中の不純物は通常、ホスト鉱物のイオンと置き換わるイオンの形で存在します。 このような置換はイオンのサイズに大きな影響を与えます。 2 つのイオンの半径が等しいか、その差が 15% 未満である場合、それらは簡単に置換されます。 この差が 15 ～ 30% である場合、そのような代替は制限されます。 30%を超える差がある場合、代替は事実上不可能です。

同様の化学組成を持ち、その間でイオン置換が起こる同構造鉱物のペアの例は数多くあります。 したがって、炭酸塩の菱鉄鉱 (FeCO3) と菱マンガン鉱 (MnCO3) は類似した構造を持ち、鉄とマンガンは任意の比率で互いに置き換えることができ、いわゆるものを形成します。 固形溶液。 これら 2 つの鉱物の間には連続した一連の固溶体が存在します。 他のミネラルのペアでは、イオンの相互置換の可能性は限られています。

ミネラルは電気的に中性であるため、イオンの電荷も相互置換に影響します。 逆に帯電したイオンによる置換が起こる場合、この構造の一部で 2 番目の置換が起こる必要があり、置換イオンの電荷が最初の置換によって生じた電気的中性の侵害を補います。 このような共役置換は、長石 - 斜長石で観察され、カルシウム (Ca2+) がナトリウム (Na+) を置き換え、連続した一連の固溶体が形成されます。

Na+ イオンの Ca2+ イオンによる置換によって生じる過剰な正電荷は、構造の隣接領域でシリコン (Si4+) がアルミニウム (Al3+) に同時に置換されることによって補償されます。

鉱物の物理的性質

鉱物の主な性質（化学組成や内部結晶構造）は化学分析やX線回折に基づいて確立されますが、それらは間接的に観察や測定が容易な性質に反映されます。 ほとんどの鉱物を診断するには、その光沢、色、へき開、硬度、密度を判断するだけで十分です。

輝く- 鉱物によって反射される光の定性的特徴。 不透明な鉱物の中には光を強く反射し、金属光沢を持つものもあります。 これは方鉛鉱（鉛鉱物）、黄銅鉱、ボルナイト（銅鉱物）、アルゼンタイト、アカンサイト（銀鉱物）などの鉱石鉱物でよく見られます。

ほとんどの鉱物は、そこに当たる光のかなりの部分を吸収または透過し、非金属の光沢を持っています。 一部の鉱物は、金属から非金属に移行する光沢を持ち、これは半金属と呼ばれます。

非金属光沢のある鉱物は通常明るい色で、中には透明なものもあります。 石英、石膏、ライトマイカは透明であることがよくあります。 光は透過しますが、物体を明確に区別できない他の鉱物（乳白色の石英など）は、半透明と呼ばれます。 金属を含む鉱物は光の透過率が他の鉱物とは異なります。

光が鉱物を、少なくとも粒子の最も薄い端を通過する場合、それは原則として非金属です。 光が通らない場合は、それは鉱石です。 ただし、例外もあります。たとえば、明るい色の閃亜鉛鉱 (亜鉛鉱物) や辰砂 (水銀鉱物) は、多くの場合、透明または半透明です。

鉱物は、非金属の光沢の定性的特性が異なります。 粘土には鈍い土のような光沢があります。 結晶の端や破面にある石英はガラス質で、劈開面に沿って薄い葉に分かれたタルクは真珠層です。 ダイヤモンドのように明るく輝くものをダイヤモンドと呼びます。

非金属光沢のある鉱物に光が当たると、光は鉱物の表面で部分的に反射され、この境界で部分的に屈折します。 各物質は特定の屈折率によって特徴付けられます。 高精度に測定できるため、非常に便利な鉱物診断機能です。

光沢の性質は屈折率に依存し、両方とも鉱物の化学組成と結晶構造に依存します。 一般に、重金属原子を含む透明な鉱物は光沢があり、屈折率が高いという特徴があります。 このグループには、アングルサイト (硫酸鉛)、キャシテライト (酸化スズ)、チタナイトまたはスフェン (ケイ酸チタン カルシウム) などの一般的な鉱物が含まれます。

比較的軽い元素で構成される鉱物も、その原子が密に詰め込まれ、強い化学結合によって保持されている場合、高い光沢と高い屈折率を持つことができます。 顕著な例はダイヤモンドであり、これは 1 つの軽元素である炭素のみから構成されています。

程度は低いですが、これは鉱物コランダム (Al2O3) にも当てはまり、その透明な色の品種であるルビーやサファイアは宝石です。 コランダムはアルミニウムの軽い原子と酸素で構成されていますが、それらは非常に強く結合しているため、この鉱物はかなり強い光沢と比較的高い屈折率を持っています。

一部の光沢 (油っぽい、ワックス状、マット、シルキーなど) は、鉱物の表面の状態または鉱物集合体の構造に依存します。 樹脂のような光沢は、多くの非晶質物質（放射性元素ウランまたはトリウムを含む鉱物を含む）の特徴です。

色- シンプルで便利な診断サイン。 例としては、黄銅色の黄鉄鉱 (FeS2)、鉛灰色の方鉛鉱 (PbS)、銀白色の硫黄鉄鉱 (FeAsS2) などがあります。 金属光沢または半金属光沢のある他の鉱石鉱物では、表面の薄い膜の光の作用によって特徴的な色が隠蔽されることがあります (変色)。 これは、ほとんどの銅鉱物、特に、新たに破砕するとすぐに虹色の青緑色に変色するため「孔雀鉱石」と呼ばれる斑銅鉱に共通しています。 ただし、他の銅鉱物は、マラカイト - 緑、アズライト - 青など、よく知られた色で描かれています。

一部の非金属鉱物は、主な化学元素によって決まる色によって間違いなく認識できます (黄色 - 硫黄、黒 - ダークグレー - グラファイトなど)。 多くの非金属鉱物は、特定の色をもたらさない元素で構成されていますが、それらには色の種類があり、その色は、元素の強度とは比較にならない少量の化学元素の不純物の存在によるものです。それらが引き起こす色。 このような要素は発色団と呼ばれます。 それらのイオンは光の選択的吸収を特徴としています。 たとえば、深い紫のアメジストの色は石英に含まれる微量の鉄によるものですが、エメラルドの深い緑色はベリルに含まれる少量のクロムによるものです。

通常は無色の鉱物の色は、結晶構造の欠陥（格子内の原子位置が満たされていない、または外来イオンの取り込みによって引き起こされる）によって生じる場合があり、白色光スペクトル内の特定の波長の選択的吸収を引き起こす可能性があります。 次に、鉱物を追加の色で塗装します。 ルビー、サファイア、アレキサンドライトの色は、まさにこれらの光の効果によるものです。

無色の鉱物は、機械的な内包物によって着色されることがあります。 したがって、ヘマタイトの薄く散乱した散布により、石英には赤色、緑泥石には緑色が与えられます。 ミルキークォーツは気液インクルージョンで曇っています。 鉱物の色は鉱物診断で最も簡単に判断できる特性の 1 つですが、多くの要因に依存するため注意して使用する必要があります。

多くの鉱物の色にはばらつきがありますが、鉱物粉末の色は非常に一定であるため、重要な診断特徴となります。 一般に、鉱物粉末の色は、素焼きの磁器板（ビスケット）の上を通過したときに鉱物が残る線（いわゆる「線色」）によって決まります。 たとえば、蛍石という鉱物にはさまざまな色がありますが、その縞は常に白です。

胸の谷間。鉱物の特徴的な性質は、分裂時の挙動です。 例えば、水晶やトルマリンは破面がガラスチップに似ており、コンコイド破壊を持ちます。 他の鉱物では、その割れ目は粗い、ギザギザ、または裂けていると表現される場合があります。

多くの鉱物の特徴は破壊ではなく劈開です。 これは、結晶構造に直接関係する滑らかな面に沿って劈開することを意味します。 結晶格子の面間の結合力は、結晶方向に応じて変化します。

ある方向で他の方向よりもはるかに大きい場合、鉱物は最も弱い結合を横切って分割されます。 へき開は常に原子面と平行であるため、結晶学的方向を示すことで指定できます。 たとえば、岩塩 (NaCl) には立方体へき開があります。 互いに直交する 3 方向の分割が可能です。

劈開は、現れやすさと、結果として生じる劈開面の品質によっても特徴付けられます。 マイカは一方向に非常に完璧な劈開を持っています。 滑らかな光沢のある表面を持つ非常に薄い葉に簡単に分割できます。 トパーズは一方向に完全な劈開を持っています。

鉱物は、同様に分割しやすい 2、3、4、または 6 つの劈開方向、またはさまざまな程度のいくつかの劈開方向を持つことができます。 鉱物によっては劈開がまったくないものもあります。 鉱物の内部構造の現れとしての劈開は、鉱物の一定の特性であるため、重要な診断特徴として機能します。

硬度- 傷がついたときに鉱物が提供する抵抗。 硬度は結晶構造に依存します。鉱物の構造内の原子が互いに緊密に結合しているほど、傷がつきにくくなります。 タルクとグラファイトは柔らかい板状の鉱物で、非常に弱い力によって結合された原子の層から構成されています。 触ると油っぽいので、手の皮膚をこすると、個々の薄い層が滑り落ちます。 最も硬い鉱物はダイヤモンドであり、炭素原子が非常に強く結合しているため、別のダイヤモンドでしか傷をつけることができません。

19世紀初頭。 オーストリアの鉱物学者 F. ムースは、10 個の鉱物を硬度の高い順に並べました。 それ以来、それらは鉱物の相対的な硬度、いわゆる硬度の基準として使用されてきました。 モーススケール。

MOH硬度スケール

鉱物の硬度を決定するには、傷をつけることができる最も硬い鉱物を特定する必要があります。 検査対象の鉱物の硬度は、引っ掻いた鉱物の硬度よりも大きくなりますが、モース硬度で次の鉱物の硬度よりは低くなります。

ミネラル	相対硬度
オーソクレース

硬度をすばやく判断するには、次のより簡単で実用的なスケールを使用できます。

結合力は結晶方向に応じて変化する可能性があり、硬度はこれらの力の大まかな推定値であるため、方向によって変化する可能性があります。 この差は、通常、結晶の長さに平行な方向の硬度が 5、結晶の横方向の硬度が 7 であるカイヤナイトを除いて、小さいです。 鉱物学の実践では、kg/mm 2 で表される硬化計装置を使用した絶対硬度値（いわゆる微小硬度）の測定も使用されます。

密度。化学元素の原子の質量は、水素 (最も軽い) からウラン (最も重い) まで変化します。 他のすべての条件が等しい場合、重い原子からなる物質の質量は、軽い原子からなる物質の質量よりも大きくなります。 たとえば、アラゴナイトとセルサイトの 2 つの炭酸塩は同様の内部構造を持っていますが、アラゴナイトには軽いカルシウム原子が含まれ、セルサイトには重い鉛原子が含まれています。 その結果、セルサイトの質量は、同じ体積のアラゴナイトの質量を超えます。

鉱物の単位体積あたりの質量原子の充填密度にも依存します。 カルサイトはアラゴナイトと同様に炭酸カルシウムですが、カルサイトでは原子の密度が低いため、アラゴナイトよりも単位体積あたりの質量が小さくなります。 相対質量、つまり密度は、化学組成と内部構造によって異なります。

密度は、物質の質量と、4℃における同体積の水の質量との比です。したがって、鉱物の質量が 4 g、同体積の水の質量が 1 g である場合、鉱物の密度は 4 です。鉱物学では密度を g/cm3 で表すのが通例です。

密度はミネラルの重要な診断特徴であり、測定は難しくありません。 まず、サンプルの重量を空気中で測定し、次に水中で測定します。 水に浸されたサンプルは上向きの浮力を受けるため、その重量は空気中よりも小さくなります。 重量損失は、追い出された水の重量に等しい。 したがって、密度は、空気中のサンプルの質量と水中での重量損失の比によって決まります。

焦電。トルマリンやカラミンなどの一部の鉱物は、加熱または冷却すると帯電します。 この現象は、鉛丹と硫黄の粉末の混合物を冷却鉱物に受粉させることによって観察できます。 この場合、硫黄は鉱物表面の正に帯電した領域を覆い、ミニウムは負に帯電した領域を覆います。

磁性 – これは、一部の鉱物が磁針に作用したり、磁石に引き寄せられたりする性質です。 磁気を測定するには、鋭利な三脚に置かれた磁気針、または磁気シューまたは磁気バーを使用します。 磁気針やナイフを使用するのも非常に便利です。

磁気をテストする場合、次の 3 つのケースが考えられます。

a) 鉱物が自然な形で（「それ自体で」）磁針に作用するとき、

b) 吹管の還元炎中で焼成した後にのみ鉱物が磁性を帯びる場合

c) 還元炎中での焼成の前後で鉱物が磁性を示さない場合。 還元炎で焼成するには、2〜3mmの大きさの小片を用意する必要があります。

輝きます。単独では発光しない多くの鉱物は、特定の特殊な条件下（加熱、X線、紫外線、陰極線にさらされたとき、壊れたり傷がついたときなど）で発光し始めます。

鉱物には燐光、発光、熱ルミネッセンス、摩擦ルミネッセンスがあります。

燐光は、何らかの光線（ウィライト）にさらされた後に輝く鉱物の能力です。

ルミネッセンスとは、光を照射した瞬間に光る性質のことです（紫外線や陰極線を照射した灰重石、方解石など）。

熱ルミネッセンス - 加熱すると発光します (蛍石、アパタイト)。

摩擦発光 - 針で引っ掻いたり、割ったりした瞬間に発光します（マイカ、コランダム）。

放射能。ニオブ、タンタル、ジルコニウム、レアアース、ウラン、トリウムなどの元素を含む多くの鉱物は、非常に重大な放射能を持っていることが多く、家庭用の放射線計でも簡単に検出でき、重要な診断の兆候として役立ちます。 放射能を検査するには、最初にバックグラウンド値が測定および記録され、次に鉱物が、場合によっては装置の検出器に近づけられます。 測定値の 10 ～ 15% 以上の増加は、鉱物の放射能の指標として役立ちます。

電気伝導性。多くの鉱物は大きな電気伝導率を持っているため、同様の鉱物と明確に区​​別できます。 一般的な家庭用テスターで確認可能です。

鉱物の識別

導入

このマニュアルは、工学地質学の短期コースを学習している学生が鉱物の同定に関する自主的な作業を支援することを目的としています。 決定要因は表の形式でまとめられており、学生が決定した一連の特性に対応する鉱物の選択が簡単になります。 鉱物の性質と分類グループの特徴は、特別なセクションに記載されています。

1. 鉱物の輝きの決定。

2. 硬度の測定。

3. 線の色を決定します。

4. ポイント 1、2、3 の特定の特性の縦グラフに従って、適切な鉱物を選択します。

5. 行列式の水平線に沿って他のプロパティを決定することによる識別。

マニュアルの最後には、マニュアルに記載されている 116 種類の鉱物のアルファベット順の索引とその配合が記載されています。

I. 鉱物の性質と起源

鉱物の基本的な性質

ミネラルは比較的特異的でかなり安定した化合物および天然元素であり、厳密に一定の内部構造を特徴とします。 通常、鉱物には、地殻の深部および表面での物理的および化学的プロセスの結果として生じる自然の地層が含まれます。 ただし、これらには、研究所や工場で栽培された宝石、地質学的プロセスをモデル化して得られた鉱物層、養殖として栽培された真珠が含まれます。

現在、最大 4,000 種類の鉱物が知られています。 もちろん、それらにはさまざまな分類があります。 このマニュアルでは、分別化学分類単位のクラス、サブクラス、およびグループの識別に基づく原則を使用しています。 化学組成に基づく分類は、鉱物の診断を可能にする多くの特性を反映しています。 この決定因子は、天然元素の最も典型的な代表である硫化物、硫酸塩、ハロゲン、フッ化物、リン酸塩、炭酸塩、酸化物およびケイ酸塩の基本特性を示します。

基本的な性質はすべての鉱物に固有のものであるため、診断はこれらの性質の違いに基づいて行われます。 さらに、診断は、すべての鉱物、さらには固有の鉱物に固有ではないが、迅速かつ明確に識別できる特定の特性を反映する追加の兆候によって支援されます。 この決定要因では、基本的な要素 (化学、構造、鉱物集合体、硬度、密度、劈開、破壊、色、特徴、光沢、成り立ち) と追加的な要素 (磁気的および電気的特性、吸湿性、匂い、味、可燃性、弾性、展性) の両方が考慮されます。 、放射能）の性質や鉱物の実用化に関する情報を提供します。

鉱物の構造。自然界には、固体、液体、気体の鉱物層が存在します。 固体ミネラルは、 結晶性と非晶質。結晶質のものは、規則正しい空間（結晶）格子を形成する多くの同一の構造要素で構成されています。 格子には、原子、イオン、分子の種類があり、これらを決定します。 異方性結晶の等方性（異なる特性）、等方性（同じ特性）、およびセルフカット能力。 結晶は、天然のものでも人工のものでも、多面体の形状をしています。 それらは等方性または異方性の場合があります。 非晶質鉱物は常に等方性です。 同じ化学組成を持つ物質が異なる形で結晶化する能力を多形性（多形性）といいます。 例: ダイヤモンドとグラファイト、黄鉄鉱と白鉄鉱、方解石とアラゴナイト。 多型品種のさまざまな構造は、それらのさまざまな特性を説明します。 化学組成が異なるいくつかの物質は、同様の結晶学的形態を形成することがあります。 このような物質は、元の成分を異なる割合で含む混合形態を生成する可能性があります。 この現象はと呼ばれます 同型性、混合物は次のように呼ばれます。 同型。一例は、曹長石と灰長石の分子を混合することによって形成される同形の一連の長石です。

で 自然条件ほとんどの場合、完全に規則的ではない結晶形が成長し、いくつかの欠陥がありますが、欠陥があっても、同じ物質の結晶の対応する面間の角度は同じで一定のままです。 これ ファセット角の不変の法則理想的な結晶形状を確立し、最小の鉱物粒子を正確に診断することができます。

結晶の対称性の程度は、結晶の平面、中心軸、対称性のさまざまな組み合わせによって説明されます。 このような組み合わせは 32 通りあり、次のように呼ばれます。 クラス対称性（またはその種類）。 後者は7つに結合されます システム、またはシンゴニー：立方晶、正方晶、六角形、菱形、三方晶、単斜晶、三斜晶。 立方晶系の結晶には、 最高対称性: 最も単純な要素は立方体であり、等方性です。 六方晶系、正方晶系、三方晶系の結晶には次のような特徴があります。 平均対称。 柱状、円柱状、針状、葉状、板状、層状があります。 癖(形状) と、長軸に垂直な 6 面、4 面、および 3 面の断面 (それぞれ)。 異方性は、長軸と短軸に沿った主な特性の違いで表されます。 斜方晶系、単斜晶系、三斜晶系に属する 劣ったシンメトリーグループ。 異方性を持つ非常に多様な形状が特徴です。 斜方晶系結晶は、長軸に垂直な断面がひし形をしています。

天然鉱物の形態（クラスター）。鉱物粒子または結晶の自然な蓄積は、一般に次のように呼ばれます。 鉱物の集合体。彼らはそうすることができます モノミネラルとポリミネラル、それらの。 1つまたは複数のミネラルで構成されています。 鉱物集合体の形状は、その組成と形成条件によって異なります。

共通の基盤上に成長した結晶のグループが形成されます。 ドゥルズ。小さな結晶が融合して一方向に配向したドルーゼンをドルーゼンと呼びます。 ブラシで。これらの形態は、岩石の空隙内の鉱物（石英、方解石、石膏）の結晶化中に形成されます。 同じ起源を持つ 分泌– 空洞を部分的または完全に満たし、周縁部から中心部に向かって成長する鉱物層。 分泌物は、非晶質 (カルセドニー) 鉱物と結晶質 (石英、方解石) の両方の鉱物を形成する可能性があります。 大量の分泌物はと呼ばれます ジオード、 小さい - 扁桃腺。

異質な結晶化中心の周囲に鉱物質が蓄積した結果、古代および現代の貯水池の底にある緩い堆積地層に生じた結節状の地層は、と呼ばれます。 結節。 小結節は中心から周辺に向かって成長し、その構造は放射状または同心円状になります。 それらの形や大きさは大きく異なります。 最も小さな小塊はオーライト（方解石、アラゴナイト、亜リン鉱、フリント、菱鉄鉱、現代の海底のフェロマンガン小塊）です。

洞窟などの空隙では、焼結体が広範囲に存在します。 それらは、さまざまなサイズと組成（方解石、マラカイト、粘土鉱物、氷など）を持つことができます。 まず第一にこれです 鍾乳石、石筍、石筍、腎臓の形とブドウの形をした洞窟の形成。

地下水から降った塩が小さな亀裂や粘土の中で急速に結晶化すると、細い枝分かれした木のような地層が形成されます。 樹状突起。 最も一般的に見られるのは、天然の銅、鉄、マンガン化合物などの樹枝状結晶です。

不規則な粒子と結晶の鉱物集合体は、粗粒 (3 mm 以上)、中粒 (1 ～ 3 mm)、および細粒 (1 mm 未満) に分類されます。 それらの外観は、粒状（結晶性）だけでなく、層状、葉状、柱状、縞状、繊維状、卵状などもあります。 岩石の構造的および組織的特徴を決定するのは、鉱物集合体の性質です。 虫眼鏡で見ても区別できない粒子の集合体を 隠微結晶; 柔らかくて汚れた手、ゆるい土を思わせる - 土っぽい(カオリン、ボーキサイト、褐鉄鉱など)。

それらを構成する物質の真の習性と一致しない偽の形態は、と呼ばれます。 擬似形態。発生に従って、形質転換の仮形態が区別される、または 変態、黄鉄鉱からの褐鉄鉱の形成など。 置換（カルセドニー、方解石上のフリント）、実行（オパール、木材上の褐鉄鉱）。

鉱物の物性硬度、密度、劈開、破壊、色、線、輝きなどの主な特徴を決定します。

硬度、または診断中の耐破壊性は、ある鉱物を別の鉱物で引っ掻くことによって決定されます。 このようにして、どの鉱物がより硬いかを調べます。 相対的な硬さを決定します。 決定は、10 個の鉱物からなる 10 ポイントの F. モース スケールで行われます。このスケールでは、後続の各鉱物は前の鉱物よりも 1 ポイント硬いため、傷がつきます。 以下は、いくつかの実用的な推奨事項を含む F. モース スケールです。

1. タルク (爪でこすり落とします)。

2. 石膏（爪で引っ掻いた）。

3. カルサイト（ナイフで削り取る）。

4. 蛍石（ナイフで傷がつきやすい）。

5.アパタイト（ナイフで傷つきにくい）。

6.オーソクレース（ガラスに傷がつきにくい）。

7. クォーツ、(ガラスによる傷はありません)。

8. トパーズ (ナイフとガラスに傷を残します)。

9. コランダム (ナイフとガラスに傷を残します)。

10. ダイヤモンド（ナイフとガラスに傷が残ります）。

硬さを判断するときは、傷と線を混同しないでください。 ライン上の岩の粉塵を指で跡形もなく拭き取ります。 異方性鉱物は異なる方向に異なる硬度を持ち、隠微結晶、多孔質、粉末状の塊は常によくカットされた結晶（赤鉄鉱黄土色 - 1、赤鉄鉱結晶 - 6）よりも柔らかいことを覚えておく必要があります。

密度（比重）– 鉱物の化学組成と構造を常に反映します。 これは、手のひらにあるミネラルの「重さ」を測定することでおおよそ決まります。 通常、軽質 (3 g/cm3 まで)、中質 (3 ～ 4 g/cm3)、重質 (4 g/cm3 以上) の 3 つの重量カテゴリがあります。 比重は10 g/cmを超え、非常に重い鉱物と言われます。 これらには、自然金、銀、プラチナ、水銀が含まれます。 地球上で知られている最も重い鉱物はオスミックイリジウムで、密度は 23 g/cm 3 です。 地殻を構成する鉱物のほとんどは軽鉱物と中鉱物です。

へき開- これは、劈開面と呼ばれる、平行で滑らかな光沢のある表面に沿って鉱物が割れる（分裂する）能力です。 劈開は結晶鉱物のみに特有の性質です。 劈開面は結晶面に相当する。 次の種類の切断が区別されます。

非常に完璧です - 鉱物は簡単に葉、板（雲母、タルク、層状石膏）に分割されます。

完璧 - ハンマーで叩くと、劈開面 (方解石、岩塩) によって制限された破片が形成されます。

中 - フラグメントは平らな境界と不均一な境界 (正長石、オージャイト) の両方によって制限されます。

不完全 – 劈開面はほとんど見つかりません (アパタイト、かんらん石)。

非常に不完全 - 劈開面は事実上存在しません (石英、黄鉄鉱、磁鉄鉱)。

キンク– へき開面はへき開とは逆の方向を向いています。 破面には、コンコイド（玉髄、フリント、石英）、破片（セレナイト、アスベスト）、粒状（岩石）、土質（ボーキサイト、褐鉄鉱、階段状（オーソクレース、方鉛鉱））、その他の破面があります。

色ミネラルの主な診断徴候とは考えられません。なぜなら、それは変化しやすく、多くの要因に依存するからです。 これらは構造上の特徴であり、染料 (発色団)、機械的不純物、亀裂、空隙の存在です。 色は、温度、湿度などの環境パラメータによっても制御されます。 目による色の認識も明確ではありません。 しかし、多くの鉱物は永久的な色を持っています。 たとえば、方鉛鉱は常に灰色、辰砂は赤色、マラカイトは緑色、ラピスラズリは青色などです。 色や色合いの違いを引き起こす不純物は、多くの場合、化学組成に関する情報を提供します。 たとえば、ガーネットのグループでは、マグネシウム - アルミニウム パイロープは暗赤色、カルシウム - アルミニウム グロシュラーは薄緑色、カルシウム - 鉄アンドラダイトは茶色がかった緑色などです。 （参照：決定要因。「手榴弾」、No. 75）。 鉱物の色を説明するときは、主な色、その深さと色合いを特徴付ける必要があります。 例: 青みがかった濃い灰色 (モリブデナイトの場合)。 鉱物学では、「コチニールレッド」、「ピスタチオ」、「真鍮イエロー」、「ストローイエロー」などの標準外の色特性がよく使用されます。 ただし、そのような定義は比喩的であるにもかかわらず、その使用は最小限に抑える方がよいでしょう。

トレイト（ストレートカラー）- これは、素焼きの磁器の皿（ビスケット）に鉱物で絵を描くと残る跡です。 場合によっては、作品内の鉱物の色（辰砂、磁鉄鉱、マラカイトなど）と一致することもあります。 しかし、多くの鉱物は、線と部分の色の明確な違いによって特徴付けられます（黄鉄鉱、赤鉄鉱）。 特徴は、作品の色よりも永続的な診断特徴です。

色と線は新鮮な骨折で判断する必要があります。

輝く鉱物の内部構造と反射面の性質の両方を反映します。 金属光沢のある鉱物は簡単に見分けられます。 金属的で金属的な光沢のある鉱物には、ほとんどの場合、黒色または非常に暗い縞模様があります（磁鉄鉱、方鉛鉱、黒鉛）。 白や色の縞模様のある鉱物は、通常、非金属の光沢を持っています（石膏、硫黄、辰砂）。 金属光沢のある鉱物のグループでは、自然金、銅、銀、プラチナ、黄銅鉱、色あせた鉱石は例外です。 金属光沢を持ち、色のラインを与えます：金 - 緑がかった、銀 - 銀白、銅 - 銅 - 赤、黄銅鉱 - 緑がかった、ファーロレス - ダークブラウン。 非金属光沢は、ポリメタリック（鉱物は金属光沢を持っていますが、その縞や粉末は色が付いています）、ダイヤモンド、ガラス質、グリース、シルキー、真珠光沢、マットなどに分類されます。