- •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
Лекция 3
Принципы плотнейшей упаковки атомов и ионов. Особенности кристаллических веществ. Основные понятия минералогии: полиморфизм, изоструктурные минералы, твердые растворы, изоморфизм. Типы изоморфизма.
Способы изображения кристаллических структур минералов
Существует три основных способа изображения кристаллических структур минералов на чертежах и в объемных моделях.
Первый способ – в узлах кристаллической решетки размещают шарики, их делают разного цвета или чуть разного размера для атомов разных элементов.
Второй способ – изображение атомов в виде сфер разного диаметра, целиком заполняющие весь объем модели. Размер шаров соответствует в масштабе эффективным радиусам атомов.
Третий способ – структуру изображают с помощью тетраэдров, октаэдров, кубов и других координационных полиэдров. Обычно принимается, что в середине каждого полиэдра «запакован» катион, а их вершины – центры тяжести атомов кислорода, или других анионов.
Аморфные и скрытокристаллические минералы
При определении понятия минерал мы говорили, что это кристаллическое тело. Существует, однако, несколько природных твердых тел, не имеющих кристаллического строения, но представляющих существенный интерес для минералогии. Это метамиктные минералы и некоторые аморфные вещества, например, природные стекла и гидрогели.
Метамиктные минералы можно рассматривать как некристаллическую псевдоморфозу по кристаллическому исходному минералу. Эти минералы первоначально образовывались в кристаллической форме, но их структура затем разрушилась. Свидетельствами их аморфного состояния являются оптическая изотропность и отсутствие дифракции рентгеновских лучей. У метамиктных минералов отсутствует спайность; они по внешнему виду напоминают стекла и, как правило, имеют раковистый излом. При нагревании метамиктные минералы рекристаллизуются; при этом часто выделяется такое количество тепла, что минерал самораскаляется, иногда до красного каления. При рекристаллизации заметно повышается плотность минерала. Метамиктные минералы радиоактивны, т. к. содержат уран и (или) торий, хотя содержания этих элементов могут быть невысокими (1 % или менее).
При переходе в метамиктное состояние разрушается кристаллическая структура минералов под влиянием бомбардировки α-частицами. Испускаемыми при распаде радиоактивных элементов. Однако само по себе присутствие примеси радиоактивных элементов еще недостаточно для того, чтобы вызвать метамиктное состояние. Так, например, торианит (ThO2), по-видимому, никогда не бывает метамиктных, а некоторые другие минералы, например, ортит, циркон, встречаются как в метамиктном, так и в кристаллическом состоянии.
Природные стекла – это аморфные вещества, продукты закалки расплавов.
Гели образуются при коагуляции коллоидальных суспензий. Коллоидальные суспензии представляют собой нечто среднее между истинными растворами и суспензиями. Органические соединения с крупными молекулами часто образуют коллоидальные суспензии; они возникают также в тех случаях, когда неорганические соединения нерастворимы в природных растворителях. Диаметр частиц коллоидальной суспензии может варьировать в пределах от 10-3 до 10-6 мм. Некоторые частицы могут быть кристаллическими, другие – аморфными. Гели образуются, когда коллоидальные суспензии теряют часть содержащейся в них воды (или всю воду); при этом образуются такие твердые гели, как опал. К природным веществам, способным давать коллоидальные суспензии, относятся глинистые минералы, гидроокислы железа (лимонит), марганца (вад), алюминия (боксит) и кремния (халцедоны, кремни). Кроме кристаллических веществ в природе широким распространением пользуются коллоиды. Коллоидами называют разнородные (дисперсные) системы, состоящие из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза представлена мельчайшими частичками какого-либо вещества размером 10–4–10–6 мм, крупнее, чем ионы и молекулы, но настолько малы, что их невозможно увидеть даже под микроскопом. Каждая дисперсная частичка состоит из сотен или тысяч ионов, которые по сути представляют собой мельчайшие фрагменты кристаллов. Среди коллоидных образований различают золи и гели, которые различаются количеством дисперсной фазы. В золях твердой фазы мало, а в гелях их так много, что они слипаются между собой, образуя студенистую массу.
Некоторые минералы, первоначально затвердевшие в виде геля, можно отличить по их характерному внешнему облику; наиболее обычным свидетельством является наличие радиальных волокон, перпендикулярных поверхности исходной массы геля.