- •I. 51.01.01 «Геология и разведка месторождений
- •28 Октября 2005 г., протокол №
- •Предисловие
- •Лекция 1
- •Объекты и содержание минералогии
- •Значение минералов для человека
- •История развития минералогии
- •История развития минералогии в России
- •Лекция 2
- •Минералы в строении вселенной Минералы метеоритов
- •Строение земной коры и минералогическая зональность
- •Химическая связь
- •Кристаллическая структура минералов
- •Лекция 3
- •Полиморфизм и полиморфные модификации
- •Псевдоморфозы (ложные кристаллы)
- •Явление изоморфизма
- •Типы изоморфизма
- •Изоструктурные минералы
- •Твердые растворы
- •Лекция 4
- •Химический состав минералов
- •Химические анализы
- •Расчет формул минералов
- •Расчет формулы сфалерит
- •Расчет формулы граната
- •Причины кристаллизации минералов
- •Аморфные и скрытокристаллические минералы
- •Лекция 5
- •Морфология кристаллов Закон постоянства гранных углов
- •Двойниковые сростки кристаллов
- •Микрорельеф поверхности кристаллов
- •Пирамиды и зоны роста кристаллов
- •Расщепленные кристаллы, скелетные кристаллы и дендриты, метасомы, пойкилосомы
- •Включения в кристаллах
- •Облик и габитус кристаллов
- •Морфология кристаллических агрегатов
- •Лекция 6
- •Физические и химические свойства минералов
- •Анизотропия свойств кристаллов
- •Физические свойства изоморфных смесей
- •Оптические свойства
- •Отражение и преломление света
- •Поляризация и двойное лучепреломление
- •Светопроницаемость (прозрачность)
- •Лекция 7
- •Окраска минералов
- •Собственные окраски минералов Окраска за счет избирательного светопоглощения
- •Анизотропия окраски
- •Игра и переливы цвета
- •Чужеродные окраски
- •Лекция 8
- •Цвет черты
- •Люминесценция
- •Плотность
- •Механические свойства
- •Твердость
- •Спайность, излом
- •Лекция 9
- •Прочность минералов
- •Магнитные свойства минералов
- •Электрические свойства
- •Пьезоэлектричество
- •Пироэлектричество
- •Радиоактивность
- •Лекция 10
- •Определение и описание минералов
- •Макроскопическая идентификация минералов
- •Физические свойства минералов
- •Морфология кристаллов
- •Цвет и черта
- •Твердость
- •Плотность и методы ее определения
- •Лекция 11
- •Спайность, отдельность и излом
- •Прочность
- •Специальные физические тесты
- •Люминесценция
- •Магнетизм
- •Электрические свойства
- •Радиоактивность
- •Минеральные ассоциации
- •Химические тесты при изучении минералов
- •Растворимость
- •Вкус и запах
- •Лекция 12
- •Лабораторные методы определения минералов
- •Устройство микроскопа
- •Оптические методы определения минералов
- •Изучение прозрачности
- •Изучение формы зерен
- •Исследование включений
- •Определение оптического класса
- •Определение показателя преломления
- •Изучение окраски минерала и плеохроизма
- •Определение силы двупреломления
- •Угол погасания
- •Изучение минералов в сходящемся свете
- •Лекция 13
- •Основные методы определения ювелирных минералов
- •Рефрактометр. Определение показателя преломления
- •Полярископ
- •Рефлектометр
- •Определение окраски ювелирных камней
- •Цветной фильтр Челси
- •Дихроизм и дихроскоп
- •Спектроскоп
- •Лекция 14
- •Методы исследования структуры минералов
- •Дифракция рентгеновских лучей
- •Виды дифракционных исследований
- •Порошковый метод рентгенографии
- •Монокристалльный метод рентгенографии
- •Дифракция нейтронов
- •Дифракция электронов и электронный микроскоп
- •Методы исследования химического состава минералов
- •Электронно-зондовый микроанализ
- •Рентгеновский флуоресцентный анализ
- •Лекция 15
- •Генетическая минералогия
- •Среды минералообразования
- •Причины и способы минералообразования
- •Типы минеральных месторождений
- •Лекция 16
- •Эндогенное минералообразование
- •Магматический этап минералообразования (магматические минеральные месторождения)
- •Лекция 17
- •Минеральные ассоциации пегматитов
- •Гидротермальное минералообразование
- •Полезные ископаемые гидротермальных образований
- •Контактово-метасоматическое минералообразования
- •Скарны и грейзены
- •Полезные ископаемые скарнов
- •Полезные ископаемые грейзенов
- •Метаморфическое минералообразование
- •Минеральные ассоциации метаморфизованных месторождений
- •Минеральные ассоциации метаморфических месторождений
- •Лекция 18
- •Экзогенное минералообразование Минералы коры выветривания
- •Минералы осадочных пород
- •Обломочные осадочные месторождения
- •Хемогенные осадочные месторождения
- •Биогенные осадочные месторождения
- •Диагенетическое минералообразование
- •Заключение
- •Литература
- •Дополнительная
- •Оглавление
Лекция 9
Прочность минералов. Магнитные свойства. Электрические свойства (пьезоэлектрики, пироэлектрики). Радиоактивные свойства.
Прочность минералов
Прочность, или сопротивляемость разрушению, характеризует сопротивление материала механической деформации или разрушению. Иначе говоря, это сопротивление разрыву связей между атомами или ионами, составляющими материал, при его изгибе, раскалывании, растирании или резании. Наряду с рассмотренными физическими свойствами такими, как спайность, отдельность и излом при описании минералов часто используются такие характеристики их сопротивляемости разрушению, как упругость, пластичность, хрупкость, ковкость, мягкость, гибкость и вязкость. Многие из этих свойств минералов (упругость, т. е. измеряют скорость прохождения упругих волн и др.) используют при геофизических исследованиях, хотя геофизики имеют дело не столько с минералами, столько с горными породами. Особенно хорошо прочностные свойства материалов изучены учеными, занимающимися исследованиями в области металлургии, керамике, физике твердого тела. Поэтому номенклатура этих свойств сильно зависит от области науки. Например, то, что одни называют модулем упругости и несжимаемостью, другие именуют податливостью и жесткостью. Кроме того, для некоторых таких величин разными методами были получены разные значения, поэтому надо быть внимательным при их использовании. Основные прочностные закономерности сводятся к следующему:
1. Упругость материала зависит от силы связей и кристаллической структуры. Как было определено методом прохождения упругих волн в минерале, упругость наиболее высока при ионной связи. Несколько меньшую, но, тем не менее, высокую упругость имеют соединения с ковалентной связью. При металлической связи упругость низкая, а при вандерваальсовой – очень низкая. Упругие свойства, как правило, анизотропны, в том числе и в материалах, относящихся к кубической сингонии.
2. Пластичность в значительной мере обусловлена микросдвигами, параллельными определенным плоскостям решетки.
3. Ковкость свойственна только веществам с металлической связью (металлам). Хрупкость зависит от присутствия микротрещин (т. е. нарушений сплошности, вызванной повышенной концентрацией дефектов в структуре). Под действием нагрузки трещины разрастаются и минерал разрушается.
4. Вязкость, которую можно определить как величину энергии, которую применяют к материалу до его разрушения, обычно выше у кристаллических агрегатов (в том числе и горных пород), чем у отдельных зерен. Так, например, карбонадо, представляющий собой агрегат мелких зерен алмаза, значительно труднее расколоть, чем монокристалл алмаза. А вязкость нефрита (спутанно-волокнистого агрегата амфибола – тремолита или актинолита) вообще уникальна – он в 5 раз прочнее стали, его крупные куски просто невозможно разбить. В то же время отдельные кристаллы тремолита и актинолита обладают низкой прочностью и легко разрушаются.
5. Прочность непосредственно не связана с твердостью. Так, например, алмаз обладает значительно меньшим сопротивлением разрушению (из-за его легкого раскалывания по спайности), чем жадеит (твердость 6) или нефрит (твердость 5–6), которые образуют чрезвычайно вязкие поликристаллические массы.