Содержание курса | Литература

Минералогия.

Геологический факультет МГУ, кафедра минералогии, тел. 939-15-03.

Автор - доц. Кононов Олег Васильевич.

Курс читается во 2 и 3 семестрах для студентов специальности 011100 √ геология.

Объем курса - 120 часов, лекции - 60 часов, лабораторные занятия - 60 часов.

Форма контроля. Прием аудиторных и домашних заданий, контрольные работы, реферат; зачет во 2 семестре, экзамен в 3 семестре.

Аннотация. Курс нацелен на познание студентами теоретических и методических основ минералогии. Во вводной части курса излагается история развития минералогических знаний, современных представлений о природе минералов, целях и задачах минералогических исследований. Общая часть курса, посвященная конституционно-генетическим основам минералогии, включает рассмотрение особенностей и природы изменчивости химического состава, морфологии и физических свойств минералов, изложение методов исследования и диагностики минералов. В систематической части курса характеристика минералов по типам, классам, подклассам и группам дается на основе кристаллохимической классификации. В генетической части курса освещаются проблемы происхождения минералов и дается характеристика важнейших минеральных ассоциаций различных геолого-генетических типов минералообразования. В заключении раскрывается содержание и подчеркивается значение прикладных направлений минералогических исследований в расширении минерально-сырьевых ресурсов, практического использования минерального сырья. Практические занятия включают изучение минералов и минеральных ассоциаций по материалам учебных коллекций и музейных экспозиций.

Вверх

Содержание курса.

Содержание минералогии как науки, ее цели и задачи.

Современные представления о природе минералов. История развития минералогических знаний. Дифференциация наук о минеральном веществе и формирование научных направлений минералогии. Связь минералогии с другими науками. Научное и практическое значение современной минералогии. Информационное обеспечение минералогии.

Конституционно-генетические и методические основы минералогии.Особенности кристаллической структуры минералов.

Энергия и типы химической связи и электронное строение атомов в минералах. Межатомные расстояния, координация атомов в минералах. Главные типы структур минералов. Полиморфизм и полиморфные модификации. Политипия и политипы минералов.

Структурно-химические несовершенства минералов. Типы дефектов и зависимость их концентрации от условий образования. Точечные равновесные и неравновесные, собственные и примесные дефекты. Дислокации в минералах. Поверхность и объемные дефекты минералов. Включения в минералах.

Внешняя морфология и внутреннее строение минералов.

Кристаллографические формы, размеры и габитус минеральных индивидов и агрегатов. Их зависимость от условий образования. Основы онтогении минералов. Зонально-секториальное строение и морфогенетические ряды минералов. Субиндивиды и мозаичное строение кристаллов. Нитевидные и скелетные кристаллы. Расщепленные кристаллы минералов. Сферокристаллы и сферолиты. Закономерные срастания минералов. Параллельные срастания, явления эпитаксии и эндотаксии. Двойники срастания и прорастания.

Морфология минеральных агрегатов. Кристаллически-зернистые агрегаты, их текстурно-структурная характеристика. Секреции, крустификационные и сферолитовые агрегаты. Жеоды, миаролы и миндалины. Закон геометрического отбора. Конкреции, оолиты и стяжения. Землистые агрегаты.

Дисперсные формы минерального вещества. Аморфное, стеклообразное и скрытокристаллическое состояние минерального вещества. Метамиктное состояние и метамиктные минералы.

Особенности химического состава минералов.

Изменчивость химического состава минералов в зависимости от условий образования. Изовалентный и гетеровалентный изоморфизм в минералах. Микроизоморфизм. Собственные (внутренние) и внешние факторы изоморфной смесимости в минералах. Твердые растворы и распад твердых растворов. Изоморфные ряды. Химические разновидности минералов. Изменчивость физических свойств минералов переменного состава. Графические способы отображения данных химического анализа и методы расчета кристаллохимических формул минералов. Практическое значение химического состава минералов.

Свойства минералов.

Систематика свойств минералов. Изменчивость в зависимости от особенностей кристаллической структуры, химического состава и условий образования. Технические свойства и их практическое использование.

Физико-механические свойства. Природа прочности минералов. Твердость и методы ее определения. Упругость и хрупкость. Спайность, отдельность и излом. Ковкость и пластичность. Плотность минералов Методы определения и расчета плотности.

Оптические константы и свойства минералов. Преломление света и показатель преломления. Двойное лучепреломление. Оптическая микроскопия минералов. Блеск и отражательная способность.

Прозрачность и цвет минералов. Оттенки, тон и насыщенность цвета. Оптическая плотность. Окраска и оптические спектры прозрачных и непрозрачных минералов. Собственная (идиохроматическая) окраска. Спектры фундаментального поглощения и переноса зарядов. Природа хромофорно-примесной и радиационной окраски. Окраска минералов с включениями пигментов (аллохроматическая окраска), с явлениями интерференции и дифракции света (псевдохроматическая окраска).

Люминесценция. Виды люминесценции. Флюоресценция и фосфоресценция. Интенсивность, цвет и длительность люминесцентного свечения минералов. Спектры возбуждения и излучения. Термолюминесценция.

Радиоактивность и радиационные свойства минералов. Минералы радиактивных элементов и естественный радиационный фон. Радиометрия, радиография и изотопная геохронология минералов. Метамиктный распад минералов.

Электрические свойства. Минералы - диэлектрики, проводники, и полупроводники. Минералы - пиро- и пьезоэлектрики.

Магнитные свойства. Ферромагнетизм, антиферромагнетизм, ферримагнетизм, диамагнетизм и парамагнетизм минералов. Магнитные домены. Остаточная намагниченность.

Физико-химические свойства. Теплофизические свойства и термохимическая устойчивость минералов. Адсорбционная способность, гидрофобность, гидрофильность и флотируемость минералов.

Методы минералогических исследований.

Методы полевых минералогических исследований. Методы минералогического полевого описания и документации, отбора образцов и подготовки к исследованиям. Минералогическое картирование.

Идентификация минеральных видов и разновидностей. Эталонные коллекции. Минералогические справочники, диагностические таблицы, определители минералов и компьютерные банки данных. Визуально-макроскопические методы диагностики минералов. Диагностические внешние признаки и физические свойства минералов, химические тесты и характерные минеральные ассоциации. Определение минералов по оптическим свойствам и структурным константам.

Инструментальное исследование химического состава, структуры и свойств минералов. Методы химического и спектрального эмиссионного, атомно-адсорбционного, рентгеноспектрального (микрозондового) и рентгено-флюоресцентного, масс-спектроскопического анализов. Методы изучения структуры минералов (рентгенография, электронография, нейтронография, электронная и ионная микроскопия высокого разрешения). Термический анализ и термохимия минералов. Методы электронной (спектроскопия поглощения и излучения света, ЭПР), колебательной (ИК- и КР-спектроскопия) и ядерной (ЯМР, ЯКР, ЯГР) спектроскопии.

Классификация и систематическая характеристика минералов.

Объекты классификации. Минеральные виды и разновидности. Число минеральных видов и их рапространенность. Кристаллохимические принципы классификации минералов. Общая характеристика минералов по типам, классам, подклассам, семействам и группам, с описанием химического состава, кристаллической структуры, форм выделения, физических свойств, диагностических и типоморфных признаков, минеральных ассоциаций, условий образования, практического значения.

Тип - гомоатомные минералы (простые вещества)- классы:

• Самородные металлы ковкие. Группы золота, железа, платины.
• Самородные металлы хрупкие (полуметаллы). Группа мышьяка.
• Самородные неметаллы и неметаллиды. Семейство углерода. Семейство серы. Группы муассанита, когенита, осборнита, шрейберзита.

Тип - халькогениды (сульфиды и их аналоги)- классы:

• Молекулярные полисульфиды. Группы реальгара, антимонита, молибденита, ковеллина.
• Моносульфиды и их аналоги. Группы халькозина, халькопирита, борнита, сфалерита, галенита, пирротина, пентландита.
• Дисульфиды их аналоги. Группы пирита-марказита, кобальтина, арсенопирита, скуттерудита.
• Сульфосоли. Семейство сурьмяно-свинцовых сульфосолей и их аналогов. Группа буланжерита. Семейство блеклых руд.

• Хлориды и их аналоги. Группы галита-сильвина, бишофита-карналлита.
• Фториды. Группа флюорита.
• Фторосоли. Группы авогадрита, криолита.

Тип - оксигениды (кислородные соединения)- классы:

• Оксиды и гидроксиды. Группы периклаза, корунда, гематита. Семейство шпинелидов. Группы перовскита, пирохлора. Группы рутила, касситерита. Семейство пиролюзита. Группы вольфрамита, колумбита-танталита. Группы брусита, гидраргиллита, гетита. Семейство кремнезема.
• Хроматы, молибдаты и вольфраматы. Группы крокоита, вульфенита, повеллита-шеелита, ферримолибдита.
• Фосфаты, арсенаты, ванадаты. Группы монацита, апатита, скородита, вивианита, эритрина. Семейство урановых слюд.
• Сульфаты. Группы барита, ангидрита, гипса, тенардита, мирабилита. эпсомита, халькантита, алунита.
• Карбонаты. Группы кальцита-арагонита, доломита-анкерита, малахита и азурита, давсонита.
• Бораты.Группы людвигита, гидроборацита, борацита.
• Силикаты и их аналоги -подклассы:
• Ортосиликаты. Группы оливина, циркона. Семейство граната.
• Группы топаза, сфена, дистена.
• Диортосиликаты. Группы гемиморфита, лампрофиллита.
• Группы эпидота, везувиана.
• Кольцевые силикаты. Группа берилла. Семейство турмалина.
• Группа аширита.
• Цепочечные и ленточные силикаты. Семейство пироксенов.
• Группы энстатита-гиперстена, диопсида-геденбергита, эгирина-жадеита, сподумена. Семейство пироксеноидов. Группа волластонита-родонита. Семейство амфиболов. Группы антофиллита-жедрита, тремолита-актинолита, роговых обманок, щелочных
• Слоистые силикаты. Семейство серпентина. Группа талька. Семейство слюд. Группы амфиболов. Группа астрофиллита. мусковита, флогопита-биотита, хрупких слюд. Семейство хлоритов. Семейство гидрослюд. Группа вермикулита. Группа глауконита. Группа стильпномелана. Семейство кандитов. Группа каолинита-галлуазита. Семейство смекитов. Группа монтмориллонита. Семейство палыгорскита.
• Каркасные силикаты. Семейство фельдшпатидов. Группы нефелина, канкринита, содалита, лазурита. Семейство фельшпатоидов. Группа лейцита. Семейство полевых шпатов. Группы щелочных полевых шпатов, плагиоклазов, скаполита. Семейство цеолитов. Группы анальцима, натролита, шабазита, десмина.

Минеральные ассоциации и генезис минералов.Современные представления о генезисе минералов.

Геологические условия, среда и механизмы дифференциации природного минерального вещества и процессов космогенного, эндогенного и экзогенного минералообразовния в истории Земли. Цикличность, длительность и стадийность минералообразования. Генерации минералов и парагенетические минеральные ассоциации. Типоморфные минералы и типоморфные особенности минералов.

Геологическая обстановка, физико-химические условия и минеральные ассоциации различных генетические типов минералообразования

Космогенное минералообразование. Минералы метеоритов, Луны и других космических тел. Импактное минералообразование. Космическая пыль.

Магматическое минералообразование. Происхождение магм и процессы магматической дифферециации и минеральные ассоциации изверженных горных пород. Факторы и условия кристаллизационной дифференциации и ликвации магм. Роль флюидов в процессах магматической дифференциации и концентрации металлов. Породообразующие, вторичные и акцессорные минералы изверженных горных пород. Минеральные ассоциации кристаллизации ультраосновных и основных оксидно-силикатных и сульфидно-силикатных, щелочных фосфатно-силикатных магми. Происхождение, строение и минералы алмазоносных кимберлитов и редкометальных карбонатитов. Пегматиты, внутреннее строение, минеральные ассоциации, стадийность, типоморфные минералы.

Геологическая обстановка, физико-химические условия и минеральные ассоциации термофлюидного минералообразования.

Происхождение термофлюидов и их роль в процессах дифференциации минерального вещества. Процессы мобилизации, транспортирвки и локализации рудного вещества в плутоногенных и вулканогенных условиях. Соотношение процессов секреционного и метасоматического образования минералов.Геологическая обстановка, физико-химические условия и факторы контактового метаморфизма, формирования скарнов и апоскарновых метасоматитов, апогранитов, альбититов и грейзенов, высоко-, средне- и низкотемпературных гидротермалитов. Условия и минеральные ассоциации вулканогенного фумарольно-эксгаляционное наземного и субмаринного минералообразования.

Гипергенные процессы минералообразования. Коры выветривания и зоны окисления. Гидрохимическое выщелачивание и минералообразование в карстах. Механические, хемогенные, органические и органогенные процессы седиментации. Диагенез и катагенез.

Содержание и значение прикладных направлений минералогических исследований в расширении минерально-сырьевых ресурсов, практического использования минерального сырья.

Вверх

Литература.

1. Берри Л., Мейсон Б., Дитрих Р. Минералогия. М., Мир, 1987.
2. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М., Недра, 1987.
3. Булах А.Г. Минералогия с основами кристаллографии. М., 1989.
4. Годовиков А.А. Минералогия. М., Недра, 1975, 1983.
5. Егоров-Тисменко Ю.К., Литвинская Г.П., Загальская Ю.Г. Кристаллография. М., МГУ,1993.
6. Лазаренко Е.К.. Курс минералогии. М., Высшая школа, 1971.
7. Миловский А.В., Кононов О.В. Минералогия. М., МГУ, 1982.
8. Смольянинов Н.А. Практическое руководство по минералогии. М., Недра, 1972.
9. Станкеев Е.А. Генетическая минералогия. М., 1986.
10. Успенская М.Е. Пособие к практическим занятиям по минералогии. М., МГУ, 1994.

Вверх | Содержание курса | Литература