- •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 1 4
Минералогия как наука, связь минералогии с другими предметами 4
Объекты и содержание минералогии 5
Значение минералов для человека 6
История развития минералогии 7
История развития минералогии в России 10
Лекция 2 12
Минералы в строении вселенной 12
Минералы метеоритов 12
Строение земной коры и минералогическая зональность 13
Химическая связь. Теория кристаллического поля 14
Кристаллическая структура минералов 16
Принцип плотнейшей упаковки атомов и ионов 18
Особенности кристаллических веществ 19
Лекция 3 19
Способы изображения кристаллических структур минералов 19
Аморфные и скрытокристаллические минералы 20
Полиморфизм и полиморфные модификации 21
Изоструктурные минералы 22
Твердые растворы 22
Псевдоморфозы (ложные кристаллы) 22
Явление изоморфизма 23
Типы изоморфизма 24
Лекция 4 25
Химический состав минералов 25
Химические анализы 25
Расчет формул минералов 26
Причины кристаллизации минералов 28
Закон постоянства гранных углов 29
Двойниковые сростки кристаллов 29
Лекция 5 30
Микрорельеф поверхности кристаллов 30
Пирамиды и зоны роста кристаллов 31
Расщепленные кристаллы, скелетные кристаллы и дендриты, метасомы, пойкилосомы 32
Включения в кристаллах 33
Облик и габитус кристаллов (морфология минералов) 33
Морфология кристаллических агрегатов 34
Лекция 6 36
Физические и химические свойства минералов 36
Анизотропия свойств кристаллов 37
Физические свойства изоморфных смесей 38
Оптические свойства 38
Отражение и преломление света 39
Поляризация и двойное лучепреломление 39
Блеск 40
Светопроницаемость (прозрачность) 42
Лекция 7 42
Окраска минералов 42
Собственные окраски минералов 44
Окраска за счет избирательного светопоглощения 44
Анизотропия окраски 46
Игра и переливы цвета 47
Чужеродные окраски 48
Лекция 8 49
Цвет черты 49
Люминесценция 50
Плотность 50
Механические свойства 51
Твердость 51
Спайность, излом 53
Лекция 9 56
Прочность минералов 56
Магнитные свойства минералов 57
Электрические свойства 58
Пьезоэлектричество 59
Пироэлектричество 60
Радиоактивность 60
Лекция 10 61
Определение и описание минералов 61
Макроскопическая идентификация минералов 61
Физические свойства минералов 62
Морфология кристаллов 62
Блеск 63
Цвет и черта 64
Твердость 64
Плотность и методы ее определения 65
Лекция 11 67
Спайность, отдельность и излом 67
Прочность 68
Специальные физические тесты 69
Люминесценция 69
Магнетизм 70
Электрические свойства 70
Радиоактивность 70
Минеральные ассоциации 70
Химические тесты при изучении минералов 71
Растворимость 71
Вкус и запах 72
Лекция 12 73
Лабораторные методы определения минералов 73
Устройство микроскопа 73
Оптические методы определения минералов 75
Изучение прозрачности 75
Изучение формы зерен 75
Исследование включений 76
Определение оптического класса 76
Определение показателя преломления 76
Изучение окраски минерала и плеохроизма 78
Определение силы двупреломления 79
Угол погасания 80
Изучение минералов в сходящемся свете 80
Лекция 13 80
Основные методы определения ювелирных минералов 81
Рефрактометр. Определение показателя преломления 81
Полярископ 83
Рефлектометр 84
Определение окраски ювелирных камней 85
Цветной фильтр Челси 86
Дихроизм и дихроскоп 86
Спектроскоп 87
Лекция 14 90
Методы исследования структуры минералов 90
Дифракция рентгеновских лучей 90
Виды дифракционных исследований 91
Порошковый метод рентгенографии 92
Монокристалльный метод рентгенографии 92
Дифракция нейтронов 92
Дифракция электронов и электронный микроскоп 93
Методы исследования химического состава минералов 94
Электронно-зондовый микроанализ 94
Рентгеновский флуоресцентный анализ 95
Лекция 15 95
Генетическая минералогия 95
Среды минералообразования 97
Причины и способы минералообразования 99
Типы минеральных месторождений 100
Лекция 16 100
Эндогенное минералообразование 101
Магматический этап минералообразования (магматические минеральные месторождения) 101
Лекция 17 103
Минеральные ассоциации пегматитов 103
Гидротермальное минералообразование 105
Контактово-метасоматическое минералообразования 107
Скарны и грейзены 107
Метаморфическое минералообразование 109
Лекция 18 110
Экзогенное минералообразование 110
Минералы коры выветривания 110
Минералы осадочных пород 112
Обломочные осадочные месторождения 113
Хемогенные осадочные месторождения 114
Биогенные осадочные месторождения 115
Диагенетическое минералообразование 116
Методические указания 117
приложения 118
Плотность минералов 118
Твердость минералов-эталонов в шкале Мооса 119
Магнитность ряда минералов 119
Минералы магматических пород 119
Минералы пегматитов 120
Минералы скарнов 120
Минералы гидротермальных жил 121
Минералы метаморфического генезиса 121
Минералы осадочного генезиса 122
Физические свойства эталонных минералов 122
Лекция 1
Минералогия как наука. Объекты минералогии. Связь минералогии с другими науками. Значение минералогии для человека. История развития минералогии. История развития минералогии в России. История развития минералогии в России..
Минералогия как наука, связь минералогии с другими предметами
Минералогия изучает встречающиеся в природе кристаллические вещества – минералы. Каждый в какой-то степени знаком с минералами, т.к. они встречаются в горных породах, в песке морских пляжей, речной гальке и в почве. Знание минералов и того, как они образуются, является основой современной технологической культуры, т. к. все неорганические предметы торговли если не минералы, то минерального происхождения.
Минералогия – наука о минералах – их кристаллографии, химическом составе, физических свойствах, образовании (генезисе), о способах их определения, а также о классификации.
Минералогия тесно связана с кристаллографией, химией и физикой. По сути, минералы являются частными объектами этих трех наук (представления о внутреннем строении минералов, законах роста и огранения кристаллов, химических реакциях, возможных при минералообразовании, методы исследования свойств и состава минералов).
Минералогия представляет одну из важнейших отраслей наук о Земле, а также представляет значительный интерес для астрономов, специалистов керамической промышленности, медицины и металлургии. Из курса общей геологии известно, что горные породы и руды состоят из минералов. Например, минералы кварц, полевой шпат, биотит являются составными частями гранитов, гематит, магнетит – составными частями некоторых руд.
Развитие техники также способствует изучению минералов и позволяет глубже понять их состав и структуру. Сейчас нам стало намного яснее, как изменяются минералы в соответствии с изменением физических и химических свойств окружающей среды. Сегодня исследования состава, структуры и свойств кристаллов в физике и химии твердого тела и в материаловедении тесно связаны с аналогичными исследованиями в минералогии.
Объекты и содержание минералогии
Основным и прямым объектом минералогии является минерал. Существует много трактовок понятия «минерал». Если упрощенно, то минерал – природное химическое соединение кристаллической структуры. Минерал (по К. Херлбату и К. Клейну) – это встречающееся в природе однородное твердое тело с определенным, но обычно непостоянным, химическим составом и упорядоченным атомным расположением. Он обычно образуется в результате неорганических процессов.
Последовательный разбор этого определения поможет его понять.
Ограничение «встречающееся в природе» отделяет минералы природные и созданные в лабораториях. Последние называют синтетическими, или искусственными минералами. Например, искусственный кварц, рубин, гранаты и др.
Дальнейшее определение утверждает, что минерал – это однородное тело. Это означает, что он состоит из единой твердой субстанции, которую нельзя физически разделить на более простые химические соединения. Однородность определить на глаз трудно, т. к. образец может быть агрегатом, состоящим из мелких зерен минерала, хотя внешне казаться однородным.
Прилагательное твердый исключает газы и жидкости. Так вода – не минерал, а лед – минерал. Исключение – ртуть (минералоид).
Утверждение, что имеет определенный химический состав, означает, что его можно выразить формулой. Однако большинство минералов не имеет точно определенного состава. Например, кварц, как правило, чистый SiO2, а вот доломит CaMg(CO3)2 – это не всегда чистый карбонат Ca и Mg. Он может содержать в качестве примеси Mn и Fe. Поскольку эти количества переменные, говорят, что состав доломита изменяется в определенных пределах и, следовательно, непостоянный.
Упорядоченное расположение атомов указывает, что внутренняя структурная вязь из атомов (или ионов) представляет правильный геометрический узор – минералы кристалличны. Твердые вещества без кристаллической структуры, без упорядоченного расположения атомов, называют аморфными. Например, опал, обсидиан, стекла разного состава, – их называют минералоидами.
В соответствии с традиционным определением, минерал обычно образуется в результате неорганических процессов. Наречие «обычно» в определении позволяет включать в область изучения минералогии некоторые соединения органического происхождения, которые соответствуют всем остальным требованиям понятия минерал. Пример – карбонат кальция раковин и моллюсков, жемчуга, кораллов. Другие примеры – это сера, образованная действием бактерий, и окись железа, осажденная железными бактериями. Также графит, гагат – продукт уплотнения угля (органического происхождения).
Минералов сейчас насчитывают около 3500–4000, и все они являются прямыми объектами минералогии.
Также к прямым, но дополняющим объектам минералогии относятся горные породы, руды, минеральные месторождения и другие геологические объекты, т. к. вне связи с ними минералогия не только лишается смысла, но и теряет начальный источник информации об условиях образования минералов в природе. Все это обязательные объекты минералогии.
В то же время лед (минерал, по нашему определению) является объектом гляциологии и грунтоведения; оксалаты, фосфаты, ураты, слагающие камни в почках человека, – объекты изучения, как в медицине, так и в особой ветви минералогии (биоминералогии), т. е. это общие объекты разных наук.
Еще менее определено положение искусственных кристаллических соединений и продуктов самопроизвольной кристаллизации в естественных условиях различных техногенных продуктов, например, в ходе самопроизвольного возгорания терриконов, химических превращений захороненных отходов производства и др. Большинство исследователей не считают эти процессы геологическими и не относят эти вещества к минералам – это необязательные (спорные) объекты минералогии. «Спорность» здесь, однако, не указывает на ненужность их исследования. Загадка многих природных процессов минералообразования решается при изучении этих объектов, просто они уже находятся в области перекрытия интересов минералогии с другими науками.
Минералогия занимается:
изучением свойств и состава минералов,
выявлением геологических условий и физико-химической обстановки образования минералов,
исследованием минералов как формы концентрации одних и рассеивания других элементов,
выяснением механизма зарождения, роста и разрушения минералов,
разработкой минералогических критериев поиска рудного и нерудного сырья.
Как отмечал В. И. Вернадский, цель и суть минералогии состоит не в статичном описании минеральных фаз как мертвых тел и не в составлении классификаций, явление и процесс – вот главные ее объекты.