Содержание курса | Лабораторные занятия | Литература

Рентгенография минералов.

Геологический факультет МГУ, кафедра кристаллографии и кристаллохимии,

тел. 939-23-30.

Автор - проф. Пущаровский Дмитрий Юрьевич.

Курс читается в 3 семестре для студентов специальности 011300 - геохимия.

Объем курса -72 часа, лекции - 36 часов, лабораторные занятия - 36 часов.

Форма контроля. Проверка домашних заданий, контрольные работы и коллоквиумы по завершенным темам; курс завершается зачетом.

Аннотация. Цель курса - получение студентами теоретических знаний и практических навыков по использованию рентгенографических методик для диагностики минералов, а также для исследования особенностей их состава и структуры. Курс включает следующие основные разделы: - краткие сведения о свойствах рентгеновских лучей; - физические основы дифракции рентгеновских лучей в кристаллах; - методы решения важнейших задач качественного и количественного фазового анализа минералов и используемая с этой целью аппаратура; - применение ретгеновской дифракции для решения современных проблем структурной минералогии: а) кристаллохимическая систематика минералов и характеристика основных её подразделений; б) исследование изоморфизма, полиморфизма и политипии в минералах (на примере представителей глин и полевых шпатов) и их петрогенетическое значение.

Вверх

Содержание курса.

Введение.

Применение современных методов рентгенографии в изучении структуры кристаллов. Краткий обзор проблематики этих исследований.

Физические основы рентгенографии кристаллов.

Открытие и свойства рентгеновских лучей. Сплошной и характеристический спектры. Рентгеновские трубки. Поглощение рентгеновских лучей и выбор рентгеновского излучения. Применение фильтров для монохроматизации рентгеновских лучей. Дифракция рентгеновских лучей в кристаллах. Модель дифракции как отражения рентгеновских лучей от атомных плоскостей. Уравнение Брэгга-Вульфа.

Аппаратура и методы получения рентген-дифракционных спектров.

Дифракционная картина при съемке в камере Дебая-Шерера и расчет рентгендифракционного спектра. Влияние размера частиц на дифракционную картину в камере Дебая-Шерера. Получение рентген-дифракционного спектра в камере Гондольфи. Современные рентгеновские аппараты и дифрактометры. Счетно-регистрирующее устройство в дифрактометре ДРОН-1. Выбор режима съемки. Ограничивающие и приемные щели рентгеновского гониометра. Управляющий комплекс дифрактометра ДРОН-УМ-1. Получение рентген-дифракционных спектров (программы ⌠dron■, ⌠mid■, ⌠spectr■) и определение параметров элементарной ячейки в дифрактометре ДРОН-УМ-1.

Применение рентгенографии для решения задач качественного и количественного анализа кристаллов.

Диагностика мономинеральных фаз и качественный рентгено-фазовый анализ смесей химических соединений и минералов. Определители фаз. Базы рентгеновских данных (программа ⌠minerals■). Индицирование рентгеновских спектров (программы ⌠ind■ и ⌠krist■). Рассеяние рентгеновских лучей атомом и системой атомов. Закономерные погасания дифракционных рефлексов. Определение федоровской группы и типа решетки Бравэ. Количественный фазовый анализ. Факторы, влияющие на соотношение интенсивностей рефлексов в полифазном образце. Определение соотношения фаз в двухкомпонентной смеси. Методы коэффициентов и внутреннего стандарта в количественном анализе. Современные методы рентгеновских исследований структурных превращений минералов при высоких давлениях и температурах. Знакомство с рентгеновской камерой высокого давления. Принципы кристаллохимии высоких давлений.

Применение рентгеновской дифракции для решения современных проблем структурной минералогии.

Для а) кристаллохимической систематики минералов; б) изучения структурных перестроек в глубинных геосферах; в) исследования важнейших явлений в реальной структуре минералов - изоморфизма, полиморфизма, политипии, модуляции и др. Структурные типы простых веществ и самородных металлов. Наиболее распространенные структурные типы металлов. Плотнейшие упаковки в структурах металлов. Природные интерметаллиды. Правила валентно-электронной концентрации. Структуры неметаллов и полуметаллов IV-VII групп. Основные структурные типы галогенидов. Оксиды, гидрооксиды и их структурное подобие с галогенидами. Кристаллохимия минералов железо-марганцовых конкреций. Структурные типы, устойчивые в глубинных оболочках Земли. Основные компоненты SYNROC для поглощения радиоактивных отходов. Кристаллохимическая классификация сульфидов. Сульфиды с тетраэдрическими структурами. Структуры дисульфидов. Кластерные структуры сульфидов. Сульфиды неполновалентных элементов. Сульфосоли с тетраэдрическими структурами и с сульфосолевыми нитями. Структурные принципы силикатов. Главная концепция кристаллохимии силикатов. Основные подразделения структурной систематики силикатов. Рентгенографическая диагностика слоистых силикатов. Особенности ренгено-фазового анализа минералов групп каолинита, слюд, хлорита и монтмориллонита. Рентгенографическая диагностика состава щелочных полевых шпатов и плагиоклазов. Структурное состояние полевых шпатов и рентгеновские методы его определения. Силикаты глубинных геосфер. Генетическая кристаллохимия фосфатов. Сравнительная кристаллохимия силикатов и фосфатов. Кристаллохимическая систематика карбонатов и сульфатов. Смешанные комплексы в их структурах. Кристаллохимия боратов. Структуры с анионными комплексами из В-треугольников, В-тетраэдров и обоими типами BO_n-полиэдров.

Вверх

Лабораторные занятия.

Знакомство с рентгеновской лабораторией и правилами техники безопасности. Приготовление мономинерального образца для съемки в камере Дебая-Шерера и получение рентген-дифракционного спектра. Обработка полученного спектра. Определение эффективного диаметра камеры. Расчет дебаеграммы кристалла кубической сингонии. Выделение a - и b -линий при расчете. Диагностика исследуемой фазы. Индицирование порошковых рентгенограмм и расчет параметров элементарной ячейки. Приготовление образца и получение рентген-дифракционного спектра в дифрактометре ДРОН-УМ-1. Счетно-регистрирующее устройство дифрактометра. Обработка и расчет дифрактограммы. Диагностика минерала средней категории. Приготовление образца с внутренним стандартом для съемки в дифрактометре ДРОН-УМ-1. Получение дифрактограммы полевого шпата. Диагностика двухфазного образца (образец предоставляется преподавателем). Использование метода коэффициентов для количественного анализа двухфазного образца. Рентгеновская диагностика основных групп слоистых силикатов (каолинита, слюды, монтмориллонита и хлорита). Методы рентгеновской диагностики состава полевых шпатов. Индицирование, расчет параметров элементарной ячейки и оценка структурного состояния полевых шпатов по методу Стюарта-Райта.

Вверх

Литература.

Основная:

1. Ковба Л.М., Трунов В.К. Рентгенофазовый анализ. М., МГУ, 1976.
2. Крутова Г.И., Казаков В.И. Методические указания по исследованию глинистых минералов методом дифрактометрии. М., УДН, 1984.
3. Пущаровский Д.Ю., Урусов В.С. Структурные типы минералов. М., МГУ, 1990.
4. Рентгенография основных типов порообразующих минералов. /Ред. В.А.Франк-Каменецкий. Л., Недра, 1983.
5. Руководство по рентгеновскому исследованию минералов. /Ред. А.Франк-Каменецкий. Л., Недра, 1976.

Дополнительная:

1. Васильев Е.К., Нахмансон М.С. Качественный рентгено-фазовый анализ. Новосибирск, Наука, 1986.
2. Липсон Г., Стипл Г. Интерпретация порошковых рентгенограмм. М., Мир, 1972.

Вверх | Содержание курса | Лабораторные занятия | Литература