3.1.1. Proprietățile mineralelor

Intuiție

Un mineral se recunoaște ca o persoană: după formă, după cum se „rupe”, după cât de tare este, după culoare și luciu. Niciuna dintre trăsături nu ajunge singură, dar trei-patru la un loc dau un răspuns sigur, cu un cui, o bucată de sticlă și o picătură de acid.

Mineralele prezintă o serie de proprietăți morfologice, mecanice, optice, chimice, magnetice și electrice, care derivă din compoziția chimică și din structura lor internă. Cunoașterea acestor proprietăți este utilă atât pentru identificarea macroscopică a mineralelor, cât și pentru înțelegerea comportării rocilor în care ele intră.

3.1.1.1. A. Proprietăți morfologice

Proprietățile morfologice se referă la forma exterioară a cristalelor și la modul de asociere a mineralelor.

a.1 Aspectul exterior (gradul de idiomorfism). După gradul în care cristalul și-a dezvoltat fețele proprii, mineralele se clasifică în (Figura 3.3):

1. idiomorfe (euhedrale) – prezintă forme cristalografice complete, cu toate fețele și muchiile bine dezvoltate (Figura 3.1);

2. subidiomorfe (subhedrale, hipidiomorfe) – doar o parte din fețe sunt dezvoltate (Figura 3.2);

3. xenomorfe (anhedrale, alotriomorfe) – nu prezintă fețe cristalografice, forma fiind impusă de mineralele vecine.

Figura 3.1 Cristal idiomorf (euhedral) de halit, Stassfurt, Germania (sursa: Aramgutang, 2005).

Figura 3.2 Cristal subidiomorf (subhedral) de halit (foto: I. Boți).

Cristale de halit (\(\ce{NaCl}\)) cu grade diferite de idiomorfism.

Figura 3.3 Gradul de idiomorfism al cristalelor: idiomorf (fețe complet dezvoltate), subidiomorf (fețe parțial dezvoltate) și xenomorf (fără fețe cristalografice).

a.2 Habitusul. Habitusul descrie modul de dezvoltare spațială a unui cristal, adică raportul dintre dimensiunile lui pe cele trei direcții. Se disting (Figurile 3.5 și 3.6):

1. habitus izometric – cristalul este dezvoltat aproximativ egal pe toate direcțiile (halit, pirită, granați; Figura 3.4);

2. habitus prismatic (alungit) – cristalul este dezvoltat preponderent după o direcție; după raportul lungime/grosime se disting formele prismatică propriu-zisă, columnară, aciculară și fibroasă;

3. habitus tabular (aplatizat) – cristalul este dezvoltat după două direcții, a treia fiind mult mai mică; se disting formele tabulară propriu-zisă, lamelară și foioasă (mice, clorit).

Figura 3.4 Cristal izometric de halit (\(\ce{NaCl}\)). Imagine generată cu asistență AI (OpenAI, 2025) pe baza unei fotografii a autorului (OpenAI, 2025). [DE DECIS: păstrarea imaginilor generate AI într-un manual academic]

Figura 3.5 Habitus izometric și habitus prismatic (alungit): prismatic propriu-zis, columnar, acicular și fibros.

Figura 3.6 Habitus tabular (aplatizat): tabular propriu-zis (plăci), lamelar (lamele subțiri) și foios (foițe foarte fine, flexibile).

a.3 Concreșterile. Termenul descrie modul în care se asociază două sau mai multe cristale ale aceluiași mineral. Se disting concreșteri paralele (cristale prismatice alăturate), radiare (cristale aciculare pornind dintr-un centru comun), scheletice – cu subtipul dendritic, arborescent, întâlnit la oxizii de mangan (piroluzit, \(\ce{MnO2}\)) depuși pe suprafețele de fisurație – și neregulate (agregate granulare).

a.4 Maclele. Macla este o concreștere regulată și simetrică a două sau mai multe cristale ale aceluiași mineral, orientate unul față de celălalt după o lege cristalografică precisă (cristale gemene). Se disting:

1. macle de juxtapunere (de contact) – cristalele se ating după un plan: macla în coadă de rândunică la gips (\(\ce{CaSO4 * 2H2O}\)) și macla japoneză la cuarț (\(\ce{SiO2}\));

2. macle de penetrație – cristalele se întrepătrund: macla în cruce la staurolit (\(\ce{Fe2Al9Si4O23(OH)}\)), maclele cubice la fluorină și la pirită;

3. macle polisintetice – lamele foarte subțiri, repetate, vizibile ca striații fine pe fețele de clivaj; sunt caracteristice feldspaților plagioclazi (macla după legea albitului) și calcitului.

3.1.1.2. B. Proprietăți mecanice

Proprietățile mecanice ale mineralelor prezintă un interes deosebit în lucrările inginerești, deoarece ele determină comportarea mecanică a rocilor și a masivelor de rocă (rezistență, abrazivitate, alterabilitate).

b.1 Duritatea. Duritatea este proprietatea unui mineral de a rezista la zgâriere. Pentru exprimarea ei se folosește scara empirică Mohs (Friedrich Mohs, 1812), care ordonează zece minerale de referință în funcție de capacitatea fiecăruia de a le zgâria pe cele precedente (Tabelul 3.1).

Tabelul 3.1 Scara de duritate Mohs și mineralele de referință.

Duritate Mohs	Mineral etalon	Formula chimică	Reper practic
1	talc	\(\ce{Mg3Si4O10(OH)2}\)	se zgârie cu unghia
2	gips	\(\ce{CaSO4 * 2H2O}\)	se zgârie cu unghia (greu)
3	calcit	\(\ce{CaCO3}\)	se zgârie cu o monedă de cupru
4	fluorină	\(\ce{CaF2}\)	se zgârie ușor cu lama de oțel
5	apatit	\(\ce{Ca5(PO4)3(OH,F,Cl)}\)	se zgârie greu cu lama de oțel
6	ortoclaz	\(\ce{KAlSi3O8}\)	zgârie sticla
7	cuarț	\(\ce{SiO2}\)	zgârie ușor sticla și oțelul
8	topaz	\(\ce{Al2SiO4(F,OH)2}\)	taie sticla
9	corindon	\(\ce{Al2O3}\)
10	diamant	\(\ce{C}\)

Duritatea relativă a două minerale se determină practic prin încercarea de a le zgâria unul cu celălalt. Scara Mohs este ordinală, nu liniară: diferența de duritate absolută dintre corindon (9) și diamant (10) este mult mai mare decât cea dintre talc (1) și gips (2).

Duritatea are aplicații inginerești directe: forarea sau excavarea rocilor bogate în cuarț (cuarțite, gresii cuarțoase, granite) este mult mai lentă și mai costisitoare, cu uzură accentuată a sculelor, decât în roci alcătuite din minerale moi (gips, calcar, marnă). Abrazivitatea rocilor se cuantifică în practică prin indici precum CAI (Cerchar) sau conținutul echivalent de cuarț.

b.2 Clivajul. Clivajul este proprietatea unor minerale de a se desface, la lovire sau apăsare, după suprafețe plane, paralele cu anumite fețe cristalografice, ca urmare a legăturilor mai slabe dintre atomi pe direcțiile respective. După ușurința cu care se produce și după calitatea suprafețelor rezultate, clivajul poate fi:

1. perfect – mineralul se desface în foițe sau lamele cu suprafețe perfect netede (mice, gips, calcit, halit, galenă);

2. foarte bun / bun – suprafețe plane, dar mineralul se sparge și după alte direcții (feldspați, piroxeni, amfiboli);

3. slab – suprafețele de clivaj sunt greu de observat (apatit, sulf);

4. absent – mineralul nu clivează (cuarț, granați, olivină).

Clivajul perfect al micelor și al mineralelor argiloase explică anizotropia și rezistența redusă la forfecare a șisturilor și a argilelor.

b.3 Spărtura. Spărtura descrie aspectul suprafeței rezultate prin ruperea unui mineral după alte direcții decât cele de clivaj. Se disting spărtura geometrică (în trepte, regulată, la mineralele cu clivaj bun), așchioasă sau fibroasă (amfiboli, azbest), neregulată (feldspați, minerale native) și concoidală (suprafețe curbe, striate concentric, ca la sticlă – cuarț, opal, obsidian).

b.4 Alte proprietăți mecanice. Se mai deosebesc tenacitatea (comportarea la lovire, tăiere sau îndoire: minerale casante – cuarț, calcit; maleabile – aur, cupru; flexibile – clorit, talc; elastice – micele) și elasticitatea, cu importanță în comportarea dinamică a rocilor.

3.1.1.3. C. Proprietăți optice

c.1 Culoarea. După originea culorii se disting minerale idiocromatice, cu culoare proprie, constantă, determinată de compoziția chimică (malachit – verde, azurit – albastru, sulf – galben, magnetit – negru), și minerale alocromatice, a căror culoare este dată de impurități sau de defecte de rețea și variază de la un exemplar la altul (cuarț: incolor, roz, violet, fumuriu; calcit; fluorină). După nuanță, în petrografie se folosesc termenii leucocrat (minerale de culoare deschisă: cuarț, feldspați, muscovit) și melanocrat (minerale de culoare închisă: biotit, amfiboli, piroxeni, olivină).

c.2 Culoarea urmei. Urma este culoarea pulberii fine a mineralului, obținută prin frecarea acestuia pe o placă de porțelan nesmălțuit. Ea este mult mai constantă decât culoarea în masă și constituie un criteriu sigur de identificare: hematitul, indiferent de culoarea exemplarului (negru, gri, roșu), lasă întotdeauna o urmă roșie-brună; piritei, galbenă ca aurul, îi corespunde o urmă neagră-verzuie.

c.3 Transparența. După capacitatea de a lăsa lumina să treacă, mineralele pot fi transparente (cuarț, calcit, gips în cristale curate), translucide (lasă lumina să treacă, dar nu permit distingerea obiectelor: opal, calcedonie) sau opace (mineralele metalice, grafitul, magnetitul).

c.4 Luciul. Luciul exprimă modul în care suprafața mineralului reflectă lumina. Se disting luciul metalic (minerale opace, cu suprafață strălucitoare ca metalele: pirită, galenă, aur), semimetalic (hematit, magnetit) și luciurile nemetalice: adamantin (strălucire foarte vie, ca la diamant, datorată indicelui de refracție mare), sticlos (cel mai răspândit: cuarț, feldspați, calcit), gras (suprafața pare unsă: sulf, nefelin), sidefos (irizații ca sideful, pe suprafețele de clivaj perfect: talc, muscovit), mătăsos (la mineralele fibroase: crisotil \(\ce{Mg3Si2O5(OH)4}\), gips fibros) și mat (fără luciu: limonit \(\ce{FeO(OH) * nH2O}\), caolinit).

c.5 Birefringența. Birefringența (dubla refracție) este fenomenul prin care o rază de lumină care traversează un mineral anizotrop se desface în două raze cu direcții și viteze diferite, deoarece indicele de refracție variază cu direcția în cristal. Fenomenul este vizibil cu ochiul liber la calcitul transparent (spatul de Islanda), unde un text privit prin cristal apare dublat, și stă la baza studiului mineralelor la microscopul polarizant.

3.1.1.4. D. Alte proprietăți

d.1 Greutatea specifică (densitatea). Majoritatea mineralelor petrogene au densități între 2,5 și 3,3 g/cm\(^3\) (cuarț 2,65; feldspați 2,55–2,76; calcit 2,71; micele și amfibolii 2,8–3,2). Mineralele care conțin metale grele sunt sensibil mai dense: baritina (\(\ce{BaSO4}\)) 4,5; magnetitul 5,2; galena (\(\ce{PbS}\)) 7,5; stibina (\(\ce{Sb2S3}\)) 4,6; aurul 19,3 g/cm\(^3\). Densitatea mineralelor determină densitatea rocilor, parametru de bază în calculele geotehnice.

d.2 Gustul și solubilitatea. Mineralele solubile în apă pot fi recunoscute după gust: halitul (\(\ce{NaCl}\)) are gust sărat, silvina (\(\ce{KCl}\)) gust sărat-amar, iar sărurile de magneziu gust amar. Solubilitatea ridicată a acestor minerale (și, într-o măsură mai mică, a gipsului și a calcitului) este cauza formării golurilor subterane și a carstului.

d.3 Mirosul. Câteva minerale au miros caracteristic la frecare sau lovire: sulful (miros de pucioasă la ardere), arsenopirita (miros de usturoi la lovire), mineralele argiloase (miros de pământ la umezire).

d.4 Proprietăți magnetice. Magnetitul (\(\ce{Fe3O4}\)) și pirotina sunt atrase de magnet; proprietatea stă la baza prospecțiunii magnetometrice și a separării magnetice a minereurilor.

d.5 Reacția cu acidul clorhidric. Carbonații reacționează cu acidul clorhidric diluat (10 %) cu efervescență (degajare de \(\ce{CO2}\)): calcitul și aragonitul (\(\ce{CaCO3}\)) reacționează energic la rece, dolomitul (\(\ce{CaMg(CO3)2}\)) numai sub formă de pulbere sau la cald. Testul cu \(\ce{HCl}\) este metoda uzuală de teren pentru recunoașterea rocilor carbonatice și pentru deosebirea calcarului de dolomit. Calcitul și aragonitul au aceeași compoziție chimică, dar structuri cristaline diferite (sunt polimorfi ai carbonatului de calciu).

d.6 Proprietăți termice și electrice. Grafitul și metalele native sunt bune conducătoare de căldură și electricitate, în timp ce majoritatea silicaților sunt izolatori. Cuarțul prezintă piezoelectricitate (generează sarcini electrice la deformare), proprietate folosită în traductoare. Conductivitatea electrică a rocilor, determinată în principal de apa din pori și de mineralele argiloase, stă la baza prospecțiunii electrometrice (Capitolul 9).