Для диагностики минералов есть определённый набор физических свойств, которые так или иначе можно количественно или полу-количественно определить для любого минерала, однако некоторые минералы характеризуются специфическими уникальными свойствами, которые выделяют их среди прочих.
1. Первое, и самое очевидное свойство - магнитность.
По магнитности минералы разделяют на четыре группы:
- Сильномагнитные (ферримагнетики и ферромагнетики). Обнаруживают магнитные свойства и в отсутствие внешнего магнитного поля. Например - магнетит и самородное железо;
- Умеренно магнитные (парамагнетики). Проявляют магнитные свойства в сильном магнитном поле. Среди них — минералы железа (сидерит и др.) и марганца (пиролюзит и др.);
- Слабомагнитные (антиферромагнетики). Имеют малую магнитную восприимчивость. К ним относятся некоторые сульфиды (пирит, халькопирит), минералы некоторых редкоземельных элементов (турмалин, монацит, ортит и др.);
- Немагнитные (диамагнетики). Обладают отрицательной и очень малой магнитной восприимчивостью, слегка отталкиваются магнитом. Наиболее сильно диамагнитные свойства проявляются у самородного висмута и графита, в меньшей степени — у флюорита, кварца, самородного золота, серебра.
Магнитность является важным диагностическим признаком и позволяет и в поле и при камеральных работах почти со 100% точностью сказать есть ли в породе значительное количество магнетита, или нет. Также именно благодаря этому свойству были открыты месторождения Курской Магнитной Аномалии.
В поиске и разведке применяется метод - магниторазведка, а для сепарации руд содержащих электро-магнитные минералы используется метод магнитной сепарации.
2. Люминесценция - свечение вещества, связанное с преобразованием поглощаемой энергии в световое излучение.
Среди минералов встречаются т.н. люминофоры и в эту категорию попадают, помимо такого очевидного минерала как флюорит ещё целый ряд минералов: циркон, шеелеит, алмаз, кальцит и различные урановые слюды.
Флюорит- типичный пример проявления термолюминесценции. При нагревании в пламени свечи флюорит начинает излучать бело-голубое свечение.
Алмаз, шеелит, циркон и урановые слюды являются типичными примерами фотолюминесценции.
Флуоресценция алмаза обусловлена примесями и дефектами кристаллической решётки. Центрами свечения могут быть атомы азота, бора и алюминия, вакансии, дислокации и другие дефекты.
Большой интерес вызывает связь фотолюминесценции алмаза с одним из его важнейших в практическом отношении свойств - абразивной способностью. По некоторым данным, абразивная способность алмазов с голубой и желтой люминесценцией (в ультрафиолетовых лучах), а также алмазов, не проявляющих в тех же условиях видимой люминесценции, резко различна. Наиболее твердыми оказываются несветящиеся алмазы, а наименее твердыми - алмазы с голубым свечением. Алмазы с желтым свечением занимают промежуточное положение. Как следует из предыдущего абзаца - это напрямую связано с "загрязнённостью" алмаза химическими и механическими примесями, что определяет дефекты кристаллической решётки и прочностные свойства минерала.
Люминесценция часто используется как диагностический признак, а также существенно облегчает, например, процедуру выделения монофракций цирконов или монацитов - просто светят ультрафиолетом и отбирают светящиеся зёрна.
3. Радиоактивность минералов - способность некоторых минералов испускать ионизирующее излучение за счёт содержания в их составе радиоактивных элементов.
Большинство минералов и, как следствие - горных пород не радиоактивны. Самыми радиоактивными являются достаточно редкие минералы урана и тория: уранинит, торианит, монацит, урановые слюдки и др., однако иногда относительно повышенную радиоактивность могут проявлять калиевые полевые шпаты, при высоких содержания K-40. Юными геологами мы проводили исследования радиоактивности гранитов и выяснили (как оказалось - это давно известно) что популярный в Санкт-Петербурге облицовочный камень "гранит Рапакиви" имеет в 3-4 раза более высокий "фон" чем любая другая разновидность гранита, за счёт крупных "овоидов" полевого шпата.
Радиоактивность минералов не самое частое, но очень важное свойство о котором нужно помнить и знать, какие минералы лучше не хранить дома на полке. Также радиоактивность используется при поисках (радиометрическая съёмка) и геолого-геофизических исследованиях скважин (гамма-каротаж).
4. Электрические свойства - характеризуют способность минералов проводить электрический ток (электропроводность), а также эффекты, связанные с электрической поляризацией.
Среди минералов выделяют:
- Проводники - самородные металлы;
- Полупроводники - некоторые рудные минералы (пирит, халькопирит и др.);
- Диэлектрики - подавляющее большинство минералов, однако имеено среди диэлектриков встречаются минералы, которые проявляют удивительные и полезные свойства. К числу таких электрических свойств относят пьезоэлектрический эффект (у кварца), пироэлектрический эффект (у турмалина) и способность электризоваться при трении (у янтаря и некоторых слюд).
При обогащении и сепарации руд широко применяется метод электростатической сепарации для выделения, например - самородных металлов.
5. Оптические свойства:
- Плеохроизм — свойство избирательно поглощать свет в зависимости от кристаллографического направления. Проявляется в изменении цвета минерала при рассматривании в проходящем свете по различным направлениям;
Это важнейший диагностический признак минералов в проходящем свете. Типичными примерами минералов с плеохроизмом являются биотит и турмалин. Они своего род "эталоны" т.к. обладают разной схемой абсорбции: биотитовая и турмалиновая. Для турмалиновой характерно наибольшее поглощение света у луча с колебанием, поперечным к удлинению кристалла, а для биотитовой наоборот.
- Иризация — оптический эффект в виде внутреннего радужного цветового сияния, интенсивность которого зависит от освещения и угла наблюдения;
- Астеризм — появление звёздообразной фигуры из перекрещивающихся лучей при освещении гладкой поверхности некоторых минералов (самый яркий пример - звёздчатый сапфир).
Разумеется, помимо перечисленных свойств есть ещё целый набор отдельных, не рассмотренных в этой статье. Например, галит и сильвин имеют разный и ярко выраженный вкус, некоторые минералы содержащие мышьяк (арсенопирит) при раскалывании вследствие нагрева пахнут чесноком, а вермикулит (гидрослюда) при нагреве увеличивается в объёме в несколько десятков раз.