Содержание курса | Лабораторные занятия | Литература

Минералогия.

Геологический факультет МГУ, кафедра минералогии, тел. 939-39-82.

Автор - член-корр. РАН, проф. Марфунин Арнольд Сергеевич.

Курс читается в 3 и 4 семестрах для студентов специальности 011300 - геохимия.

Объем курса - 228 часов, лекции - 78 часов, лабораторные занятия - 150 часов.

Форма контроля. 8 контрольных работ, 2 реферата; экзамен в 3 и 4 семестрах.

Аннотация. Курс включает 3 раздела: общая часть; описание минералов; природные ассоциации минералов.

В разделе I рассматриваются цели и задачи современной минералогии, ее связь со смежными науками, основные этапы истории ее развития. Рассматриваются химический состав и структура минералов, морфология минералов и минеральных агрегатов, физические, в том числе диагностические свойства минералов, их происхождение и изменение, методы исследования минералов и принципы современной классификации минералов.

В разделе II, составляющем основную часть курса, по принятой классификации характеризуются классы, подклассы, группы минералов, минеральные виды и разновидности с описанием особенностей состава, внутренней структуры, морфологии, свойств, условий образования в природе и использования в народном хозяйстве.

В разделе III анализируются типичные минеральные ассоциации магматического процесса, карбонатитов, пегматитов, скарнов, альбититов и грейзенов, гидротермальные ассоциации, а также ассоциации гипергенного и метаморфического процессов.

Вверх

Содержание курса.

Общая часть.

1. Современная минералогия как наука, ее содержание и задачи. Понятие о минерале. Основные этапы истории развития минералогии. Связь минералогии с другими науками. Основные направления в современной минералогии. Научное и практическое значение современной минералогии.

2. Морфология минералов и минеральных агрегатов. Облик и габитус кристаллов. Двойники и тройники кристаллов. Полисинтетическое двойникование. Скрытокристаллические агрегаты, конкреции, секреции и др. Твердые и газово-жидкие включения в минералах. Псевдоморфозы. Понятие об онтогении минералов.

3. Физические свойства минералов. Цвет, черта, блеск, прозрачность, твердость, спайность, удельный вес, магнитность, электропроводность, люминесценция, радиоактивность и др. Связь физических свойств с составом, структурой и условиями образования минералов (типоморфизм). Природа окраски минералов.

4. Химический состав минералов. Минералы как многокомпонентные системы переменного состава. Типы химической связи в минералах (ионная, ковалентная, металлическая, межмолекулярная). Атомные и ионные радиусы. Координационные числа и координационные многогранники. Изоморфизм. Типы изоморфных замещений. Структурное упорядочение. Твердые растворы и их распад. Полиморфизм. Политипия. Смешанослойные структуры. Метамиктные минералы. Аморфное, стеклообразное и коллоидное состояние вещества. Расчет химических формул минералов. Изображение многокомпонентных систем на плоскости.

5. Происхождение и изменение минералов в природе. Понятие о процессах минералообразования: магматическом: пегматитовом, пневматолитовом, гидротермальном, метаморфическом, метасоматическом, гипергенном. Распространенность минералов в земной коре и мантии. Подразделение минералов на породо- и рудообразующие, акцессорные, редкие и вторичные.

6. Современные методы исследования состава и структуры минералов: методы спектроскопии твердого тела, рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализов, электронной микроскопии высокого разрешения и др. Полевые методы диагностики минералов.

Описание минералов.

Принципы, лежащие в основах современных классификаций минералов. Кристаллохимическая систематика минералов. Минеральные виды и разновидности.

При описании отдельных минералов указывается химический состав (формула и важнейшие примеси), особенности кристаллической структуры, форма выделения, главные физические свойства и диагностические признаки, условия нахождения в природе.

Самородные элементы. Общая характеристика и условия образования в природе. Металлы: медь, серебро, золото, платина, поликсен, самородное железо, камасит, тэнит. Полуметаллы: мышьяк, сурьма, висмут. Неметаллы: алмаз, графит, лонсдейлит, сера.

Сульфиды и их аналоги. Общая характеристика и условия образования в природе. Основы систематики сульфидов и их аналогов. Простые сульфиды и их аналоги: аргентит, акантит, халькозин, галенит, сфалерит, киноварь, пентландит, троилит, пирротин, никелин, антимонит, висмутин, аурипигмент, молибденит, реальгар, шмальтин, хлоантит. Двойные сульфиды: халькопирит, станнин, борнит, ковеллин. Дисульфиды и их аналоги: пирит, кобальтин, марказит, арсенопирит. Сложные сульфиды и их аналоги: блеклые руды, пираргирит, прустит, буланжерит, джемсонит.

Оксиды и гидроксиды. Общая характеристика и условия образования в природе. Основы систематики оксидов и гидроксидов. Простые оксиды: куприт, периклаз, вюстит, корунд, гематит, рутил, брукит, анатаз, касситерит, пиролюзит, уранинит, минералы группы кремнезема (кварц, тридимит, кристобалит, коэсит, стишовит, опал). Сложные оксиды: хризоберилл, минералы группы шпинели (шпинель, герцинит, ганит, магнетит, магнезиоферрит, якобсит, франклинит, титаномагнетит), ильменит, перовскит, минералы группы танталониобатов (пирохлор, колумбит, танталит, самарскит, эшинит). Гидроксиды: брусит, гидраргиллит, диаспор, бемит, гетит, лепидокрокит, манганит, псиломелан; сложные минеральные смеси - лимониты, бокситы, вады.

Галогениды. Общая характеристика и условия образования в природе. Флюорит, криолит, галит, сильвин, кераргирит, карналит.

Карбонаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Карбонаты без дополнительных анионов и кристаллизационной воды: кальцит, родохрозит, сидерит, магнезит, смитсонит, арагонит, стронцианит, витерит, церуссит, доломит, анкерит, кутангорит. Карбонаты с дополнительными анионами: малахит, азурит, бастнезит, паризит, давсонит. Карбонаты с кристаллизационной водой: термонатрит, сода, трона.

Нитраты. Общая характеристика и условия образования в природе. Нитронатрит, нитрокалит.

Сульфаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Сульфаты без дополнительных анионов и кристаллизационной воды: барит, целестин, англезит, ангидрит, тенардит. Сульфаты с дополнительными анионами: алунит, ярозит, брошантит. Сульфаты с кристаллизационной водой: гипс, мирабилит, купоросы (эпсомит, мелантерит, халькантит), калиевые квасцы.

Фосфаты, арсенаты и ванадаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Безводные фосфаты без дополнительных анионов: ксенотим, монацит. Безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты с дополнительными анионами: апатит, пироморфит, миметезит, ванадинит. Водные фосфаты, арсенаты и ванадаты: вивианит, эритрин, аннабергит, скородит, бирюза, минералы группы урановых слюдок (отенит, торбернит, карнотит, тюямунит).

Вольфраматы, молибдаты и хроматы Общая характеристика и условия образования в природе. Шеелит, повеллит, вульфенит, минералы группы вольфрамита (гюбнерит-ферберит), ферримолибдит, крокоит.

Бораты. Общая характеристика и условия образования в природе. Типы анионных группировок и классификация боратов. Общая характеристика и условия образования в природе. Островные бораты: котоит, ашарит, людвигит, иньоит, бура. Цепочечные бораты: колеманит, гидроборацит, улексит, пандермит. Каркасные бораты: борацит.

Силикаты. Современное преставление о структурных типах силикатов. Представление о алюмо-, боро-, берилло-, титано- и цирконосиликатах. Основы современной кристаллохимической классификации силикатов. Островные силикаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Островные силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами без добавочных анионов: фенакит, виллемит, минералы группы оливина (изоморфные ряды форстерит-фаялит-тефроит), минералы группы гранатов (пироп, альмандин, спессартин, гроссуляр, андрадит, уваровит, Ti- и Zr- содержащие гранаты - меланит, шорломит, кимцеит; гидрогранаты), циркон, торит, коффинит. Островные силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами и добавочными анионами: дистен, андалузит, силлиманит, ставролит, топаз, сфен, хлоритоид. Островные силикаты со сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами (диортосиликаты) и добавочными анионами: ильваит, каламин, лампрофиллит. Островные силикаты с изолированными и сдвоенными кремнекислородными тетраэдрами, содержащими добавочные анионы: цоизит, эпидот, ортит, пьемонтит, везувиан. Островные силикаты кольцевого типа: берилл, кордиерит, диоптаз, турмалин, эвдиалит.

Цепочечные силикаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Особенности кристаллических структур пироксенов и пироксеноидов. Вариации химических составов пироксенов; пироксеновая трапеция. Ромбические пироксены: минералы ряда энстатит-ферросилит. Моноклинные пироксены: минералы ряда клиноэнстатит-клиноферросилит, пижонит, фассаит, минералы ряда диопсид-геденбергит, иохансенит, авгит, омфацит, эгирин, жадеит, сподумен. Пироксеноиды: волластонит, родонит.

Ленточные силикаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Подходы к современной классификации амфиболов. Ромбические амфиболы: антофиллит, жедрит. Моноклинные амфиболы: минералы ряда тремолит-актинолит, роговые обманки; амфиболовые асбесты.

Слоистые силикаты и алюмосиликаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Типы сеток в структуре слоистых силикатов; смешанослойные силикаты. Понятие о биопироболах. Силикаты с двухслойным пакетом: каолинит, диккит, накрит, галлуазит, минералы группы серпентина (антигорит, лизардит, хризотил). Силикаты с трехслойным пакетом: тальк, пирофиллит, слюды (мусковит, парагонит, флогопит, биотит, лепидомелан, лепидолит, циннвальдит), хрупкие слюды (маргарит), гидрослюды (гидромусковит, вермикулит, глауконит), монтмориллонит, нонтронит, сапонит. Силикаты с четырехслойным пакетом: минералы группы хлоритов (пеннин, клинохлор, прохлорит, тюрингит, шамозит, кеммерерит, кочубеит). Пренит, апофиллит.

Каркасные силикаты. Общая характеристика и условия образования в природе. Каркасные алюмосиликаты без добавочных анионов: полевые шпаты (калиевые полевые шпаты - ортоклаз, микроклин, адуляр, санидин; плагиоклазы - альбит, олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит; бариевые полевые шпаты - цельзиан, гиалофан), лейцит, поллуцит, нефелин. Каркасные алюмо- и бериллосиликаты с добавочными анионами: минералы группы скаполита (мейонит-мариалит), канкринит, содалит, лазурит, минералы группы гельвина (гельвин, даналит, гентгельвин). Водосодержащие каркасные алюмосиликаты без добавочных анионов (цеолиты): натролит, ломонтит, анальцим, шабазит, стильбит (=десмин), гейландит, клиноптилолит, морденит.

Природные ассоциации минералов.

Современные представления о генезисе минералов. Главные генетические типы минералообразующих процессов - эндогенные (в том числе метаморфические) и экзогенные. Их краткая характеристика и связь с различными зонами земной коры. Биосфера. Роль живого вещества в процессах минералообразования.

Магматические минеральные ассоциации. Понятие о магме, ее состав. Дифференциация магмы при ее остывании. Отделение летучих от магматического расплава. Ликвация и кристаллизационная дифференциация. Последовательность выделения главных силикатных минералов. Общие схемы отделения и концентрации рудных минералов при магматическом процессе. Типичные минеральные ассоциации, связанные с основным и ультраосновным типами магмы. Минеральные ассоциации в месторождениях алмаза, хромита, титаномагнетита, платиноидов, апатита. Минеральные ассоциации магматических сульфидных месторождений. Понятие о карбонатитах и различяные представления об их генезисе. Минеральный состав, геохимические особенности и полезные ископаемые карбонатитов.

Минеральные ассоциации пегматитов. Попятие ⌠пегматит■ и общая характеристика пегматитового процесса. Развитие учения о генезисе пегматитов в работах Ферсмана. Изменени фазового состояния пегматитового расплава при его кристаллизации; понятие о ⌠геофазах■ А.Е. Ферсмана. Роль летучих при образовании пегматитов. Температурная градуировка пегматитового процесса. Изменение состава последовательно кристаллизующихся минералов в пегматитовых образованиях. Роль метасоматических процессов. Минеральный состав гранитных пегматитов. Типы структур и текстур; генетическая характеристика главных зон. Общая схема классификации гранитных пегматитов ⌠чистой линии■ по А.Е. Ферсману. Характерные минеральные ассоциации, структурно-текстурные особенности и отдельные типы гранитных пегматитов ⌠чистой линии■. Пегматиты ⌠линии скрещения■. Щелочные пегматиты - сиенитовые и нефелин-сиенитовые.

Гидротермальные минеральные ассоциации. Связь гидротермальных растворов с магматическими очагами. Способы переноса и отложения вещества в гидротермальных растворах. Роль коллоидов в отложении минералов гидротермальных ассоциаций; признаки, указывающие на отложение минералов из коллоидных систем. Зональность в размещении разных типов гидротермальных месторождений. Типичные минеральные ассоциаци в гидротермальных образованиях. Главнейшие минеральные ассоциациии в сульфидных рудных жилах. Типы минеральных ассоциаций и их связь с глубинностью образования. Главнейшие полезные ископаемые гидротермального генезиса. Минеральные ассоциации безрудных гидротермальных образований (цеолитный процесс).

Контактово-метасоматические процессы. Минеральные ассоциации скарнов. Общая характеристика контактово- метасоматических процессов минералообразования. Роль летучих, надкритических растворов и гидротермальных процессов. Различные типы минеральных образований при метасоматических процессах. Известковые и магнезиальные скарны. Стадийность контактово-метасоматического процесса (по П.П. Пилипенко). Зональность контактово-метасоматических минеральных ассоциаций и связь зональности с подвижностью компонентов (по Д.С. Коржинскому). Образование минералов и минеральных ассоциаций в скарнах и роговиках. Гидротермальные изменения скарновых минералов. Типичные для скарнов ассоциации рудных минералов.

Минеральные ассоциации альбититов и грейзенов. Понятия ⌠альбитит⌠ и ⌠грейзен⌠. Физико-химические условия образования. Геохимическая и минералогическая характерстика. Зональность грейзеновых и связь с гидротермальными ассоциациями. Главнейшие полезные ископаемые в альбититах и грейзенах.

Минеральные ассоциации гипергенных процессов. Общие условия и факторы, опредяляющие характер гипергенных процессов. Условия и закономерности образования минералов при выветривании сульфидных минеральных ассоциаций. Зональность зоны окисления и ее причины. Минеральный парагенезис окисления руд свинцово-цинковых и медных месторождений. Условия и закономерности образования минералов в коре выветривания пород. Стадийное гидрохимическое выветривание минералов. Минералы, образующиеся в коре выветривания и остаточные минералы. Профиль коры выветривания и характеристика минеральных ассоциаций в главных зонах на примере коры выветривания ультраосновных и глиноземистых пород. Латеритный тип выветривания (бокситизация). Механическая и гидрохимическая дифференциация вещества при минералообразовании в осадках. Россыпи и их главнейшие минеральные ассоциации. Условия и порядок выделения минералов. Минералы, образующиеся при биогенных процессах осадконакопления.

Минеральные ассоциации метаморфических образований. Краткая физико-химическая характеристика процессов образования минералов при региональном метаморфизме. Понятие о зонах глубинности. Метаморфогенные фации. Особенности структур и минеральных агрегатов при метаморфизме. Типичные минеральные ассоциации в различных по исходному составу метаморфических породах. Примеры минеральной ассоциации в метаморфических местрождениях: железистые кварциты, силлиманит-дистеновые породы, месторождения наждака, корунда, графита, окисно-силикатных марганцевых руд. ⌠Альпийские■ жилы, месторождения асбеста, талька и других, их генетическая характеристика.

Вверх

Лабораторные занятия.

Общая часть курса.

1. Ознакомление с разнообразием морфологических характеристик минералов — цвет, блеск, габитусные формы кристаллов, виды и типы минеральных агрегатов, псевдоморфоз и т.д. (в том числе на материалах выставок Музея Землеведения МГУ).

2. Простейшие приемы определения главнейших физических свойств минералов, необходимых при их диагностике - цвет, блеск, твердость, спайность, относительный удельный вес, магнитность, растворимость в кислотах и т.д. Методы и приемы работы с определителями (на примере типичных минералов отдельных классов).

3. Ознакомление с современными методами и приборами для изучения состава, структуры и физических свойств минералов. Выполнение задач по расчету кристаллохимических формул минералов.

4. Контрольная работа по вопросам общей части курса.

Систематика и описание минералов.

1. Систематическая работа по ознакомлению с минеральными видами и разновидностями всех классов минералов, их основными морфологическими особенностями, типом кристаллической структуры, химическими формулами, физическими свойствами, условиями образования. Выработка навыков диагностики минеральных видов с помощью определителей.

2. Составление рефератов (докладов, таблиц) на полное описание отдельных минералов или их групп с помощью основной учебной литературы.

3. Контрольные работы по каждому классу минералов.

Природные и генетические ассоциации минералов.

1. Систематическое ознакомление с типичными минеральными ассоциациями, характерными для отдельных главнейших типов генетических процессов: собственно магматогенного, пегматитового, карбонатитов, скарнов и грейзенов, гидротермальных образований, гипергенных и метаморфических. Знакомство с характерными текстурными и структурными особенностями минеральных ассоциаций различного генетического типа, типичными для них минералами и ассоциациями, типоморфными особенностями отдельных минералов, их генераций и минеральных ассоциаций в целом.

2. Домашние задания по составлению таблиц, характеризующих минеральные ассоциаци различных генетических типов минералообразующих процессов с их описанием и характеристикой.

3. Контрольные работы по данному разделу курса - 2.

Вверх

Литература.

Основная:

1. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М., Недра, 1987.
2. Годовиков А.А. Минералогия. М., Недра, 1975.
3. Годовиков А.А. Минералогия. М., Недра, 1983.
4. Костов И. Минералогия. М., Мир, 1971.
5. Лазаренко Е.К. Курс минералогии. М., Высшая школа, 1971.
6. Миловский А.В., Кононов О.В. Минералогия. М., МГУ, 1982.
7. Смольянинов Н.А. Практическое руководство по минералогии. М., Недра, 1972.
8. Станкеев Е.А. Генетическая минералогия. М., Недра, 1966.

Дополнительная:

1. Булах А.Г. Руководство и таблицы для расчета формул минералов. М., Недра, 1967.
2. Годовиков А.А. Введение в минералогию. Новосибирск, Наука, 1973.
3. Марфунин А.С. Введение в физику минералов. М., Недра, 1974.
4. Смирнов В.И. Геология полезных ископаемых. М., Недра, 1976.

Вверх | Содержание курса | Лабораторные занятия | Литература