Кристаллография И КРИСТАЛЛОГЕНЕЗИС

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано _____________________________ Руководитель ООП по направлению 130101 профессор

Утверждаю ___________________________ Зав. кафедрой МКП проф.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Кристаллография И КРИСТАЛЛОГЕНЕЗИС

Специальность: 130101 «Прикладная геология»

Специализации: «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Квалификация (степень) выпускника: специалист

Форма обучения: очная

Составитель: профессор

Санкт-Петербург

2012

Цели и задачи дисциплины:

Цель преподавания дисциплины - дать студентам знания о строении кристаллов, их морфологии, составе, свойствах, классификации, особенностях зарождения, роста и преобразования - в соответствии с современным уровнем развития науки о кристаллах и требованиями геологической практики.

Решаемые задачи:

· обучить студентов теоретическим основам кристаллографии как фундаментальной науки, лежащей в основе минералогии, петрографии и кристаллохимии;

· привить студентам умение и навыки характеризовать и анализировать особенности симметрии, морфологии и строения кристаллов; выявлять их генетические особенности и высказывать обоснованные суждения об их образовании;

· ознакомить студентов с основами учения о морфологии и росте кристаллов, прогнозно-поисковом значении кристаллографических данных о минералах.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

С. 2. Математический и естественнонаучный цикл. _________________________

Необходимы знания геометрии, физики и химии в объёме школьной программы, умение их использовать для ясного понимания и усвоения нового материала. Дисциплина является предшествующей для изучения минералогии, кристаллохимии, лабораторных методов изучения минералов, горных пород и руд.

(указывается цикл, к которому относится дисциплина; формулируются требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студента, необходимым для ее изучения; определяются дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей)

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

ОК-1, ОК-3, ОК-9, ОК-10, ОК-11, ОК-12, ПК-2, ПК-3, ПК-4, ПК-8, ПК-12, ПК-21, ПК-23, ПК-24, ПК-25, ПСК-1.5.

(указываются в соответствии с ФГОС ВПО)

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: основные геометрические и физические свойства кристаллов, морфологические особенности кристаллических многогранников и основы учения о симметрии кристаллов, основные законы внутреннего строения кристаллов, зависимость морфологии и физических свойств от особенностей их конституции и условий образования, главнейшие закономерности процесса роста кристаллов.

Уметь: правильно определять и анализировать формы кристаллов, оценивать их симметрию, определять символы граней и направлений, выявлять особенности внутреннего строения кристаллов и высказывать обоснованные суждения об их образовании и практическом использовании.

Владеть: практическими навыками работы с сеткой Вульфа, с программами построения изображений кристаллов и их двойниковых срастаний.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1	2	3	4
Аудиторные занятия (всего)	68		68
В том числе:
Лекции	34		34
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	34		34
Самостоятельная работа (всего)	30		30
В том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы	30		30
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации - дифференцированный зачёт
Общая трудоемкость – 98 час, 3 зач. ед.

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Геометрическая кристаллография	Введение. Предмет и задачи кристаллографии. Понятие о кристалле и кристаллическом веществе. Распространенность кристаллического вещества в природе. Уникальность кристаллов как минерального сырья. Роль кристаллов в технике. Связь кристаллографии с другими науками, ее значение в области геологических наук. Кристаллографические проекции: стереографическая и линейная. Стереографические сетки Болдырева и Вульфа. Применение проекций в кристаллографии и для решения пространственных геологических задач. Симметрия и метрика кристаллов. Пространственная решётка. Понятие о симметрии. Операции и элементы симметрии. Элементы симметрии кристаллических многогранников и периодических структур. Основные теоремы о сочетаниях элементов симметрии. Точечные группы симметрии. Элементарная ячейка. Разбиение кристаллов на сингонии по форме элементарной ячейки и симметрии. Решётки Браве. Пространственные группы симметрии, правильные системы точек и кристаллические структуры. Симметрия геологических структур в плане и в разрезе, в пространстве. Кристаллографические символы. Закон рациональности отношений параметров (закон Гаюи). Символы Миллера для граней и рёбер. Правила установки кристаллов. Основные способы определения символов граней и рёбер. Закон поясов (закон Вейсса) и его применение для определения символов. Простые формы кристаллов. Вывод 47 простых форм. Общие и частные простые формы. Гранные, рёберные и вершинные простые формы. Плоские точечные кристаллографические группы симметрии. 5 групп симметрии рёбер. Разновидности простых форм по симметрии граней. Энантиоморфные разновидности простых форм.
2.	Кристаллофизика.	Физические свойства кристаллов. Принцип Неймана. Принцип Кюри. Предельные группы симметрии. Анизотропия. Оптические свойства минералов; природа их окраски. Блеск минералов и агрегатов. Механические свойства кристаллов. Спайность и отдельность. Упругость и пластичность; твёрдость, хрупкость, ковкость, гибкость. Электрические свойства кристаллов. Классификация направлений в кристаллах по отношению к их физическим свойствам. Пьезо - и пироэлектричество. Сегнетоэлектрики. Понятие о рентгенографии кристаллов. Радиоактивность и метамиктные кристаллы. Основные вопросы технической кристаллографии.
3	Кристаллохимия.	Типы химической связи. Атомные и ионные радиусы. Концепция плотнейших шаровых упаковок, их симметрия. Координационные числа и многогранники. Критерии устойчивости структур с различными координационными числами. Типы кристаллических структур. Связь химического состава, радиусов атомов или ионов и их позиций в плотноупакованных структурах. Изоморфизм, факторы его реализации. Полиморфизм, политипизм. Обзор главнейших типов структур.
4	Реальные кристаллы.	Дефекты в кристаллах. Секториальное и зональное строение кристалла. Принцип Кюри и формы реальных кристаллов. Габитус и облик. Законы Браве, Доннея-Харкера. Особенности форм роста и растворения. Скульптуры на гранях кристаллов. Закономерные срастания кристаллов. Двойники. Эпитаксия.
5	Рост кристаллов.	Пересыщенные растворы. Движущая сила кристаллизации. Гомогенное и гетерогенное зарождение кристаллов. Механизмы роста и кинетика кристаллизации. Влияние примесей на рост кристаллов. Симметрийная статистика минералов.

(Содержание указывается в дидактических единицах. По усмотрению разработчиков материал может излагаться не в форме таблицы)

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6	7	8	…
1.	Минералогия	1	2	3	4	5
2.	Кристаллохимия	1	2	3
3	Лабораторные методы изучения минералов, горных пород и руд.	1	2		4

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Семин	СРС	Все-го час.
1.	Геометрическая кристаллография	20		24		15	59
2.	Кристаллофизика.	4		2			6
3	Кристаллохимия.	4		4			8
4	Реальные кристаллы.	2		4		15	21
5	Рост кристаллов.	4		-			4

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час.)
1.	1	Определение симметрии на моделях кристаллов	4
2.	1	Работа с сеткой Вульфа	2
3	1	Определение простых форм низшей и средней категорий	4
4	1	Определение простых форм высшей категории	4
5	1	Определение символов граней в кристаллах с ортогональными осями координат	2
6	1	Определение символов граней в кристаллах моноклинной и триклинной сингоний	2
7	1	Определение символов граней в кристаллах тригональной и гексагональной сингоний	2
8	1	Определение символов граней в кристаллах всех сингоний	2
9	1	Контрольная работа по определению простых форм и символов граней	2
10	2	Изучение диагностических физических свойств кристаллов	2
11	3	Основные типы кристаллических структур. Определение координационных чисел, многогранников, подсчёт чисда Z	4
12	4	Определение симметрии и простых форм на реальных кристаллах	4

7. Практические занятия (семинары)

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость
.		Не предусмотрены

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)__не предусмотрены________

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

Егоров - Тисменко и кристаллохимия. 20стр.

Сонин макроскопической кристаллофизики. 200стр.

б) дополнительная литература

, . Кристаллография. 19стр.

. Кристаллография. 19стр.

Багдасаров X. С. Высокотемпературная кристаллизация из расплава. 20стр.

Шубников кристаллов. 1947 год. 49 стр. Свои методички

в) программное обеспечение__Shape for Windows – программа черчения кристаллов и их двойниковых срастаний.

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы_

Сайт http://www. *****/book_ph_kristal. html_- учебная и научная литература по кристаллографии

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Коллекции моделей кристаллических многогранников и структур, сетки Вульфа, компьютеры для построения двойников кристаллов.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

(указываются рекомендуемые модули внутри дисциплины или междисциплинарные модули, в состав которых она может входить, образовательные технологии, а также примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации)

Учебная группа при проведении лабораторных работ разбивается на две подгруппы по 10-12 чел. Лабораторные занятия проводятся по трём основным блокам: «Изучение и определение симметрии и простых форм», «Определение символов граней», «Определение симметрии и простых форм на реальных кристаллах». По двум первым блокам предусмотрено проведение контрольных работ. Для самостоятельной работы выдаются 2 РГЗ: «Решение задач на сетке Вульфа» и «Построение двойниковых сростков кристаллов». При проведении всех этих работ используются учебные таблицы простых форм, видов симметрии и методические указания.

Разработчик:

СПГГУ профессор

(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)

Эксперты:

____________________ ___________________ _________________________

(место работы) (занимаемая должность) (инициалы, фамилия)