- •Лекция 1
- •Минералогия как наука, связь минералогии с другими предметами
- •Объекты и содержание минералогии
- •Значение минералов для человека
- •История развития минералогии
- •История развития минералогии в России
- •Рекомендуемая литература по минералогии
- •Лекция 2
- •Минералы в строении вселенной Минералы метеоритов
- •Строение земной коры и минералогическая зональность
- •Химическая связь. Теория кристаллического поля
- •Кристаллическая структура минералов
- •Принцип плотнейшей упаковки атомов и ионов
- •Особенности кристаллических веществ
- •Лекция 3
- •Способы изображения кристаллических структур минералов
- •Аморфные и скрытокристаллические минералы
- •Полиморфизм и полиморфные модификации
- •Изоструктурные минералы
- •Твердые растворы
- •Псевдоморфозы (ложные кристаллы)
- •Явление изоморфизма
- •Типы изоморфизма
- •Лекция 4
- •Химический состав минералов
- •Химические анализы
- •Расчет формул минералов
- •Расчет формулы сфалерит
- •Расчет формулы граната
- •Причины кристаллизации минералов
- •Закон постоянства гранных углов
- •Двойниковые сростки кристаллов
- •Лекция 5
- •Микрорельеф поверхности кристаллов
- •Пирамиды и зоны роста кристаллов
- •Расщепленные кристаллы, скелетные кристаллы и дендриты, метасомы, пойкилосомы
- •Включения в кристаллах
- •Облик и габитус кристаллов (морфология минералов)
- •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
- •Шкала твердости Мооса
- •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
- •Контактово-метасоматическое минералообразования
- •Скарны и грейзены
- •Метаморфическое минералообразование
- •Лекция 18
- •Экзогенное минералообразование Минералы коры выветривания
- •Минералы осадочных пород
- •Обломочные осадочные месторождения
- •Хемогенные осадочные месторождения
- •Биогенные осадочные месторождения
- •Диагенетическое минералообразование
- •Методические указания
- •Приложения
- •Плотность минералов
- •Твердость минералов-эталонов в шкале Мооса
- •Магнитность ряда минералов
- •Минералы магматических пород
- •Минералы пегматитов
Виды дифракционных исследований
Исследования в рентгеновской кристаллографии делятся на два типа: порошковая и монокристалльная рентгенография. Исследование монокристаллов используется в основном для определения симметрии и пространственного расположения атомов в кристаллической структуре. Порошковая рентгенография используется в повседневной практической работе для идентификации минералов, хотя из этих данных можно извлечь информацию о размере и симметрии элементарных ячеек. В некоторых случаях, если минерал обладает высоким классом симметрии, можно определить кристаллическую структуру.
Порошковый метод рентгенографии
При порошковой рентгенографии образец растирается до очень тонкого порошка, чтобы были зерна всех возможных ориентаций. Для этого же пластинку с порошком постоянно вращают во время облучения. Многие современные лаборатории обеспечены компьютиризированными рентгеновскими дифрактометрами, на которых записывают дифрактограммы. Преимущество данного метода заключается в скорости и простоте выполнения анализов.
Интерпретация анализов в современных приборах производится при помощи компьютеров. Для облегчения расшифровки получаемых данных существует обширный и постоянно пополняемый каталог порошковых дифрактограмм кристаллических веществ. Он включает в себя не только минералы, но и важнейшие неорганические и органические соединения. Его база данных поддерживается Объединенным комитетом по стандартам порошковой дифракции и известен как каталог JCPDS.
Монокристалльный метод рентгенографии
Этот метод используется для исследования размеров и симметрии элементарной ячейки и выявления структуры минерала. С его помощью можно определить положения всех атомов в элементарной ячейке. При исследовании используется отдельный кристалл или его фрагмент (обычный размер < 0,5 мм). При этом методе можно фотографировать кристалл, подвергнутый рентгеновскому облучению. Изображение фиксируется на фотопленке в виде набора темных точек. Сначала делают несколько предварительных фотографий, чтобы правильно сориентировать кристалл, чтобы одна из кристаллографических осей оказалась параллельной оси вращения камеры. Существует несколько типов камер для изучения монокристаллов.
Самая ранняя разновидность такого метода – метод Лауэ. Неподвижный кристалл облучается белым излучением, и отражения регистрируются на плоском листе пленки, размещенном позади кристалла.
При прецессионном фотографировании кристалл облучают монохроматическим излучением. Кристалл вращают (вместе с пленкой). Получают изображение симметрии кристалла. Также можно определить параметры элементарной ячейки.
Современные определения структуры кристаллов опираются на данные, полученные с использованием монокристалльных дифрактометров.
Дифракция нейтронов
Так как нейтроны также могут рассеиваться атомными плоскостями кристалла, они могут использоваться для определения кристаллической структуры. Однако в отличие от рентгеновских лучей и электронов, которые рассеиваются электронами, рассеяние нейтронов вызывается ядрами атомов. Дифракция нейтронов позволяет распознавать атомы с близкими атомными номерами, например, такими как Si и Al. Следовательно этот метод можно использовать для определения степени упорядочения решетки в тетраэдрических узлах алюмосиликатов, а также для обнаружения легких элементов, таких, как H и Li, выявить которые традиционными рентгеновскими методами бывает затруднительно. Также этот метод позволяет изучать магнитную упорядоченность в минералах.
Дифракцию нейтронов можно использовать методами порошка и монокристаллов. Но имеются важные ограничения, которые препятствуют их широкому применению в минералогии. Во-первых, пучок нейтронов маломощен (обладает слабым потоком), поэтому требуется большее количество материала (несколько грамм, или кристалл размером в несколько миллиметров). Во-вторых, в большом количестве нейтроны генерируются лишь в ядерных реакторах, поэтому такие исследования могут проводиться только на специальных ядерных установках.