- •1.Основные задачи минералогии. Связь минералогии с другими научными дисциплинами
- •2. Определение понятий «минерал». «минеральный вид». Классификация минералов.
- •3. Основные направления исследований и практическое значение современной минералогии
- •4. Структура и химический состав минералов
- •5. Типы химических связей между элементами в минералах
- •6. Понятие об изоморфизме. Типы изоморфизма
- •7. Внешний облик и габитус кристаллов
- •8. Физические свойства минералов (кроме окраски)
- •9. Природа окраски минералов
- •10. Магматические горные породы
- •Классификация магматических горных пород [править]
- •11. Месторождения ликвационного типа
- •13. Грейзены
- •14. Скарны
- •15. Гидротермальные жилы
- •16. Процессы минералообразования в зоне выветривания и осадконакопления
- •17. Россыпи
- •19. Процессы минералообразования в условиях метаморфизма
3. Основные направления исследований и практическое значение современной минералогии
Теоретическая
Топоминералогия (региональная минералогия) – обобщение результатов минералогического изучения определённых территорий и рудных провинций для установления закономерностей распределения минералов и их ассоциаций в связи с историей геологического развития региона.
Биоминералогия - Органическая минералогия - Наноминералогия
Прикладная
Поисковая – Технологическая – Техническая – Материаловедение – Геммология - Археминералогия
Современная минералогия включает ряд основных направлений. Описательная минералогия охватывает весь круг вопросов, относящихся к характеристике отдельных минералов: их конституции, физических свойств, морфологии выделений. Описательная минералогия занимается также вопросами систематики и классификации минералов, устанавливает вариации их химического состава, изучает зависимости между физическими свойствами минералов и особенностями их состава или кристаллической структуры. Генетическая минералогия выясняет условия, процессы и способы образования и изменения минералов в природе. Экспериментальная минералогия примыкает к генетической минералогии и дополняет её лабораторныммоделированием природных процессов минералообразования и изучением физико-химических систем, воспроизводящих (обычно с упрощениями) природные минеральные парагенезисы и обстановку их формирования. Самостоятельный раздел экспериментальной минералогии, близкий к ней в методическом отношении, — синтез и облагораживание минералов, имеющих многообразное применение в ювелирном деле и технике Региональная минералогия и топоминералогия осуществляют минералогическое изучение отдельных участков и территорий Минералогия космических тел (Луны и планет, а также метеоритов) — новая область минералогии, существенно расширяющая сферу её интересов и связывающая минералогию с быстро развивающейся сравнительной планетологией. ) Прикладная минералогия в её современном понимании включает три главных раздела. Поисковая минералогия, Технологическая минералогия, Минералогия новых видов сырья
4. Структура и химический состав минералов
Кристаллическая структура минерала - внутреннее устройство его кристаллов, способ взаимного расположения составляющих их атомов, ионов или молекул. Кристаллическая структура описывается параметрами кристаллической решетки и её дефектов. Она определяет свойства и габитус, внешний облик кристаллов.
Структура. В зависимости от химического состава минералов и физико-химических параметров находится тип химической связи между отдельными элементами и, как следствие, закономерность их пространственного распределения в кристаллической структуре минералов. Значительное изменение состава вызывает морфотропное изменение структуры и переход к веществу с новой структурой, т.е. к другому минералу. Изменение физико-химических параметров может привести к полиморфному переходу типа а-кварц-Я-кварц (повышение температуры), андалузитсиллиманит (повышение температуры) кианит (повышение давления). Обычные отклонения реальной структуры минералов от идеальной — вакансии в отдельных узлах кристаллической решётки, связанные с появлением, например, примесей в междоузлиях, изменением валентности части катионов (анионов). Упорядочение ваканский может приводить к увеличению одного из параметров элементарной ячейки, к появлению сверхструктур, переходу, например, от слоистых структур (талька — пирофиллита) к ленточным (честерит — джимтомпсонит — амфиболы) и т.п. В кристаллохимическом отношении среди минералов преобладают кристаллические структуры с ионным и ковалентным типами химической связи, менее распространены — с металлическими и молекулярными решётками (сера самородная, реальгар, аурипигмент). В результате различных дефектов (вакансий, примесных, радиационных и других дефектов, вхождения посторонних ионов или молекул, например воды в каналы и другие полости решётки, изменения заряда катионов и анионов и т.д.) и дислокаций кристаллы минералов могут приобретать блочное строение. Реальные минералы образуют иногда т.н. упорядочивающиеся серии (например, полевые шпаты), когда распределение различных катионов по структурным позициям в той или иной степени отклоняется от правильного порядка, присущего идеальным кристаллам, и с понижением температуры проявляет тенденцию к упорядочению. Не менее широко распространены явления распада твёрдых растворов (смешанных кристаллов), находящие выражение в специфических структурах минералов. Для минералов со слоистыми кристаллическими решётками (например, слюд, молибденита, сфалерита, глинистых минералов,хлоритов, графита и др.) характерно явление политипии, при котором смежные слои (или пакеты слоев) оказываются несколько повёрнутыми один относительно другого. В результате такого поворота возникают политипные модификации (или политипы), элементарные ячейки которых имеют одинаковые параметры по двум осям и различные — по третьей. Образование политипов объясняется условиями роста кристаллов (в частности, кинетическими факторами и механизмом спирального роста). Политипия может приводить к изменениям симметрии кристаллов минералов, вплоть до перемены их сингонии, но не сопровождается существенной перестройкой кристаллической структуры.
Химический состав минералов может быть выражен химическими формулами – эмпирическими и структурными. Эмпирические формулы показывают количественное соотношение элементов, входящих в состав минерала. Например, эмпирическая формула ортоклаза может иметь вид K2 Al2 Si6O16. Эта формула очень удобна для описания состава, но она не отражает характера взаимодействия связи элементов в структуре минерала. Эту же формулу можно дать в виде молекулярных соединений различных оксидов, что удобно для выражения реакций, в которых участвуют минералы. Такая формула будет называться структурной и ее можно записать в таком виде: K2 ОAl2 О 3 6SiO2
Химический состав минералов различает две основные группы:
1) Постоянного химического состава (например SiO2, FeS2). Эту группу минералов изучать достаточно просто;
2) Минералов, образующие непосредственные соединения, довольно сложные для изучения. К этим соединениям относятся минералы, имеющие различные примеси (газы, растворы, взвешенные частицы и в виде отдельных элементов, входящих в кристаллическую решетку вещества, не нарушая ее формы).
Многие минералы, имея один и тот же химический состав минералов, могут иметь различную структуру и внешний облик кристаллов, текстуру, а значит и различные физические свойства. Такое свойства минералов называется полиморфизмом. Примером полиморфизма может служить углерод. В зависимости от условий кристаллизации он может образовать две полиформных разновидностей – алмаз и графит, имеющие различное расположение атомов углерода в пространстве.
Вода, входящая в химический состав минералов, подразделяется по прочности связи: конституционная (наиболее прочно связана с кристаллической решеткой, кристаллизационная (тоже связанная с кристаллической решеткой, но менее прочно и поэтому может быть удалена при высоких температурах); циолитная (вода как бы растворенная в кристалле). Присоединение конституционной воды означает образование особой формы минерала, а ее удаление разрушает минерал.
Присоединение кристаллизационной воды и ее удаление при высоких температурах заметно отражается на многих физических и химических свойствах минерала. Например, присоединяя кристаллизационную воду, ангидрит переходит в гипс. При этом увеличивается его объем до 60%. Цеолитовую воду минералы могут относительно просто терять и восстанавливать, изменяя при этом некоторые свои свойства (показатель преломления, структуру).