Робоча навчальна програма

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

_________г е о л о г і ч н и й _________

Факультет / інститут

__кафедра мінералогії, геохімії та петрографії

Назва кафедри

Укладач(і): доктор геолого-мінералогічних наук, професор І.

вчене звання, прізвище та ініціали

_______ГЕНЕТИЧНА МІНЕРАЛОГІЯ_______

назва дисципліни

РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА

для студентів спеціальності ___6.– геологія, спеціалізації – геологія, геохімія

шифр і назва спеціальності

Затверджено

на засіданні кафедри

Протокол № ___

від „___”___________200__р.

Зав. кафедри

Є. ____________

Декан факультету

____________

КИЇВ – 2007

Робоча навчальна програма з дисципліни «Генетична мінералогія».

Назва навчальної дисципліни

Укладач: доктор геолого-мінералогічних наук, Заслужений діяч науки та техніки України, професор Павлишин Володимир Іванович

науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ім’я, по-батькові

Лектор(и): доктор геолого-мінералогічних наук, професор Павлишин Володимир Іванович

Науковий ступінь, вчене звання, прізвище та ініціали

Погоджено

з науково-методичною комісією

«____» ______________ 2007р.

___________________________

Підпис голови НМК факультету/ інституту

Вступ

Дисципліна “Генетична мінералогія” – спецкурс, скерований на поглиблення знань геохіміків (у широкому сенсі) в галузі мінералогії. Дисципліна викладається на ІІ курсі у ІІ семестрі в обсязі 74 години, у тому числі лекцій – 34, лабораторні заняття – 17, консультації – 5, самостійна робота – 7, інші види навчання – 9. Форма підсумкового контролю – диференційований залік у другому семестрі.

Мета викладання дисципліни «Генетична мінералогія» – розширити та поглибити знання студентів у галузі сучасного вчення про генезис мінералів, яке лежить в основі теорії процесів мінерало-породо-рудоутворення. Для досягнення цієї мети висвітлюються такі завдання:

зародження, ріст і перетворення (руйнація) мінеральних індивідів і агрегатів, способи їх утворення, а також геологічні процеси мінералоутворення (перетворення), у яких ці явища реалізуються.

Іншими словами, вчення про генезис мінералів (генетична мінералогія) – це розділ мінералогії, який ретроспективно відтворює життя мінералів, насамперед дає відповіді на питання: коли, де, як і чому утворилися, ледь помітно чи невпізнанно змінилися або зникли мінерали, передусім ті, що нині мають значення корисних копалин.

Отже, генезис мінералів – учення про закони утворення, перетворення чи руйнації мінеральних індивідів і агрегатів. Воно охоплює такі явища: зародження, ріст, перетворення мінералів, способи їх утворення, геологічні процеси мінералоутворення.

Предмет вивчення – мінерали та їх асоціації, точніше ті їхні особливості конституції, морфології, анатомії та фізичних властивостей, які відображають явища онтогенезу та геологічні процеси мінералоутворення.

Після проходження дисципліни «Генетична мінералогія» студенти повинні:

знати:

-  як у природі мінерали зароджуються, ростуть, змінюються і руйнуються;

-  фізико-хімічний механізм генезису – вільна кристалізація, метасоматичне заміщення, перекристалізація, поліморфне перетворення, упорядкування (розупорядкування) атомів у структурі, розпад твердого розчину;

-  геологічні процеси мінералоутворення.

вміти:

-  читати на мінералах природну історію мінералів, викарбовану в особливостях їхньої морфології, анатомії, конституції та фізичних властивостей.

Місце засвоєння дисципліни в структурно-логічній схемі освітньо-професійної програми підготовки бакалавра геології за фахом геохімія й мінералогія.

«Генетична мінералогія» - дисципліна, що формує уявлення, часто на кількісній основі, про фізико-хімічну сутність мінерало-породо-рудоутворення і тому є фундаментом пошукової мінералогії, технологічної мінералогії й геології в цілому. Ця дисципліна є базовою для засвоєння в подальшому таких дисциплін, як "Петрографія" "Геохімія", "Геологія родовищ корисних копалин», «Прикладна мінералогія», дисциплін екологічного спрямування.

Система контролю знань та умови складання заліку (передбачається диференційований залік). Навчальна дисципліна «Генетична мінералогія» оцінюється за модульно-рейтинговою системою. Вона складається з двох модулів.

Результати навчання студентів оцінюються за 100-бальною шкалою.

Форми поточного контролю:

-  домашніх (самостійна письмова робота) – 5 балів;

-  реферат – 5 балів;

-  модульні контрольні роботи (2 контрольні роботи по 25 балів) – 50 балів;

Підсумковий контроль: залік – 40 балів.

За результатами семестру студент отримує підсумкову оцінку за 100-бальною системою, яка розраховується за такою формулою

	Змістовний модуль 1 (ЗМ1)	Змістов- ний модуль 2 (ЗМ2)	Комплексний під- сумковий модуль (КПМ) (залік)	Підсумкова оцінка (ПО)
Вагові коефіцієнти %	30 R1=0.3	30 R=0.3	40 Rзал.=0.4	100
Максимальне число балів	100	100	100	100
Оцінка (бали)	30	30	40	100 (60+40)

Число балів відповідає оцінці:

1 – 34 – «незадовільно» з обов`язковим повторним вивченням дисципліни;

35 – 59 – “незадовільно” з можливістю повторного перескладання;

60 – 64 – “задовільно” (“достатньо”);

65 – 74 – “задовільно”

75 – 84 – “добре”

85 – 89 – “добре (“дуже добре”)

90 – 100 – “відмінно”

Шкала відповідності

За 100-бальною шкалою	За національною шкалою
90-100	5	відмінно
85-89	4	добре
75-84
65-74	3	задовільно
60-64
35-59	2	незадовільно
1-34

Примітка. Якщо за результатами модульно-рейтингового контролю студент отримав середнє арифметичне за два змістовні модулі, яке менше, ніж 60 балів (тобто в сумі менше 36 підсумкових балів), то студент не допускається до заліку, вважається таким, що не виконав всі види робіт, які передбачаються навчальним планом на семестр з дисципліни «Генетична мінералогія».

Навчально-тематичний план лекцій й лабораторних занять

№ лекції	Назва лекції	Число годин
Лекції	Лабор. заняття	Самостійна робота
Змістовний модуль №1 Тема 1 Вступ до генетичної мінералогії й онтогенія мінералів
1	Вступ до вчення про генезис мінералів	2
2	В. І.Вернадський – фундатор сучасної генетичної мінералогії	2
3	Зародження мінералів	2	2
4	Ріст мінералів плоскими шарами	2	2
5	Ріст мінералів спіральними шарами	2		2
6	Механічна зміна мінералів	2	2
7	Фізико-хімічна зміна мінералів	2	6
8	Фізико-хімічний механізм генезису мінералів	2		5
Змістовний модуль №2 Тема 2 Геологічні процеси мінералоутворення
9	Геологічні процеси мінералоутворення. Загальна характеристика. Парагенезис мінералів.	2
10	Магматичний процес	2
11	Пегматитовий процес	2	2
12	Післямагматичний процес. Гідротермальне і пневматолітове мінералоутворення.	2
13	Післямагматичний процес. Метасоматичне мінералоутворення.	2
14	Гіпергенне мінералоутворення (вивітрювання)	2
15	Осадовий процес	2
16	Метаморфічний процес	2
17	Вчення про типоморфізм мінералів	2	3

Загальний обсяг – 74 год., у тому числі:

лекцій – 34 год;

лабораторні заняття – 17 год;

самостійна робота – 7 год;

інші види навчання – 9 год;

Консультації – 5 год;

залік – 2 год

Змістовний модуль 1

Тема 1. Вступ до генетичної мінералогії й онтогенія мінералів.

Висвітлюються важливі поняття генетичної мінералогії й генетична методологія мінералогії, яка базується на об`єктивних фізико-хімічних і морфолого-анатомічних засадах.

Лекція 1.* Вступ до вчення про генезис мінералів. 2 год.

Сучасне вчення про генезис мінералів, фундамент якого закладено реформаторськими працями В. І.Вернадського (1863–1945), - особливий напрям мінералогії. Мінерали, як і складені ними гірські породи, руди, жили, виникли мільйони, а то й мільярди років тому і без... живих свідків.

Сучасна наука стверджує, що єдиним, хоч і німим свідком мінералоутворення, є саме каміння. Його хімічний склад, кристалічна структура, електронна будова, анатомія, форма, розмір та фізичні властивості, тобто всі якості мінералів, за термінологією професора 'єва (1909–2003), спричинені генезисом. І хоч ця залежність різна - хімічний склад і кристалічна структура мінералів безпосередньо визначаються генезисом, їх форма є функцією конституції та генезису, а властивості обумовлюються лише конституцією – генезис так чи інакше (безпосередньо або опосередковано через конституцію) "викарбовується" в сукупності якостей мінералів. Звідси випливає, що "пізнання генезису є пізнання якостей мінералів".

Генетична мінералогія – самостійний розділ мінералогії, який водночас певним чином пов'язаний з регіональною й експериментальною мінералогією, мінералогічною кристалографією, ученням про родовища корисних копалин, петрологією, геохімією. Зв'язок з останньою настільки тісний, що лише умовно можна провести між цими дисциплінами межу. Дійсно, атоми хімічних елементів – об'єкти геохімії, з'єднуючись між собою, утворюють мінерали – об'єкти мінералогії. Для мінералога важливо з'ясувати, звідки й чому з'явилися ці атоми в середовищі, за яких умов відбувалась їх міграція, а за яких кристалізація, за яких умов – розсіяння, а за яких – концентрація. Ці питання настільки ж геохімічні, наскільки мінералогічні.

Генетична мінералогія – цілковито й типово ретроспективне вчення, тому розшифрований генезис мінералів, як влучно прокоментував відомий російський мінералог і геохімік (1918–1997), – це ще не істина, а лише тією чи іншою мірою наближення до істини, адже в переважній більшості випадків дослідники не були присутні при процесах мінералоутворення.

Практично жодна проблема геології, у тому числі з катастрофічними наслідками (землетруси, зсуви, цунамі тощо), не може бути розтлумачена, а отже, й ефективно вирішена без втручання генетичної мінералогії, оскільки двигуном геологічних процесів є фазові переходи або інші зміни мінералів, що знаходяться в центрі уваги генетичної мінералогії.

Лекція 2. В. І.Вернадський – фундатор генетичної мінералогії. 2 год.

Світогляд В. І.Вернадського студента значною мірою формувався під впливом ідей геніального хіміка Д. І.Менделєєва й знаменитого ґрунтознавця єва. Від першого він, зокрема, отримав глибокі знання з хімії, глибоко засвоїв ідеї щодо періодичної зміни властивостей хімічних елементів, які невдовзі успішно використав і концептуально розвинув у вченнях про парагенетичні асоціації елементів, ізоморфізм елементів, концепції про мінералогію як хімію Землі.

Найбільш повно й переконливо свій погляд на мінералогію як хімію земної кори Вернадський виклав у виданій в 1925–1927 рр. "Історії мінералів земної кори". Ця ґрунтовна праця висвітлює питання утворення та перетворення мінералів і базується на динамічній концепції, яка водночас враховує істотну роль живих організмів у генезисі мінералів.

В. І.Вернадський висунув принципово нові завдання мінералогії, залучивши до них і проблему генезису мінералів: "Мінералогія являє собою хімію земної кори. Її завдання – вивчення як продуктів природних хімічних процесів, так і власне процесів" (, 1923). "За цими продуктами та за їх поєднанням він (мінералог – В. П) відновлює хімічний процес і його умови, що привели до утворення цих продуктів та їх поєднання" (, 1959). Особливої ваги Володимир Іванович надавав з'ясуванню закономірностей поєднання мінералів – їх парагенезисів. Він вважав учення про парагенезис мінералів засадничим у мінералогії: "Лише шляхом точного і повного вивчення парагенезису мінералів можна наблизитись до широких узагальнень..." (, 1959). Донині актуальною залишається теза вченого про те, що при визначенні парагенезису, відтворенні історії мінералу або цілого родовища вирішальне значення має з'ясування послідовності виділення генерацій мінералів (за сучасною термінологією – генераційний аналіз): "Послідовність генерацій є дуже міцна закономірна парагенетична ознака..." (, 1959).

Хімічний склад земної кори – параметр, що безперервно змінюється внаслідок безперервної дії хімічних реакцій, які тісно пов'язані між собою й разом створюють складну, змінну в часі систему хімічних рівноваг Землі. У глобальному процесі зміни хімічного складу Землі Володимир Іванович убачав істотну роль живої речовини – сукупності живих організмів. І.Вернадського – живій речовині властива хімічна активність, завдяки якій в природі утворилися численні, деякі значної маси, мінерали, наприклад, унікальні родовища сірки в Передкарпатті, – став, за оцінкою 'єва, керівним у нашій мінералогії.

Отже, Володимир Іванович Вернадський вперше у світовій практиці висунув історію мінералів як провідну тему великої ваги й намагався ретельно відновити хімічні процеси, унаслідок яких мінерали утворювалися, змінювались і зникали.

Лекція 3. Зародження мінералів. 2 год.

Онтогенія будь-якого мінерального індивіда чи агрегату – кристала, гірської породи, жили, масиву тощо – починається з акту зародження мінералів, про яке робимо висновки на підставі даних лабораторних дослідів або спеціальних досліджень природних об'єктів, що вже виросли.

Щоб у метастабільній фазі започаткувалася кристалізація, необхідно затратити роботу на створення зародка. Ця робота, що відповідає енергії активації зародка нової фази, залежить від числа частинок (атомів, іонів, молекул), з яких будується зародок, і обчислюється як різниця значень двох енергій: поверхневої енергії кристала-зародка та його внутрішньої (об'ємної) енергії.

Гомогенне зародження. Воно називається також самовільним зародженням, оскільки здійснюється в первісно однорідному середовищі (рідкому, газоподібному, твердому) унаслідок зміни його фізико-хімічних параметрів, передусім зниження температури. Така або інша зовнішня дія, що зменшує рухливість атомів, іонів, молекул, змушує їх за законами утворення хімічного зв'язку з'єднуватися між собою і вже з перших сотень атомів будувати кристали-зародки. Зародкоутворення – процес динамічний: одні зародки виникають і ростуть, інші виявляються нестійкими й руйнуються.

Виникнення деякого об'єму нової кристалічної фази (v), наприклад у розплаві, спричинює зменшення вільної енергії системи. Водночас цей процес ускладнюється міжфазною взаємодією (γ), яка має протилежну за знаком дію – збільшує вільну енергію:

DGсистеми = - Gv + DGγ = - pr3Gv + 4pr2 γ.

Розмір кристалів-зародків незначний, і тому вони характеризуються великим значенням відношення поверхні до об'єму, а отже, на початку кристалізації головну роль відіграє вільна енергія міжфазної взаємодії DGγ, яку треба подолати, щоб зрушити процес у бік росту (кристалізації) мінералів.

Гетерогенне зародження. Воно називається ще примусовим зародженням, оскільки здійснюється на поверхнях розділу фаз – на частинках сторонньої речовини, на поверхні рідин, на пухирцях газу тощо. Вважається, що цьому зародженню сприяють, образно кажучи, спеціальні "агенти зародкоутворення", які знижують високий бар'єр вільної енергії, властивий гомогенному середовищу. Дійсно, розрахунками та експериментально достеменно з'ясовано, що робота утворення зародку на підкладці менша, ніж робота гомогенного зародження в об'ємі середовища і здійснюється при меншому переохолодженні. При цьому водночас з'ясовано деякі відмінності зародження на різних підкладках: зокрема, зародження на поверхні із зарядженими частинками вигідніше, ніж на нейтральній поверхні; кристалізація започатковується при менших пересиченнях на частинках, які мають хіміко-структурну схожість з речовиною, що кристалізується.

Зародження та генерації мінералів. Термін "зародження" використовується в мінералогії двояко: як процес, описаний вище, і як сукупність кристалів, народжених більш-менш одночасно. Тут використовуватиметься друге значення цього терміна.

Спостереження в природі та експериментальні дослідження свідчать, що зародки в середовищі мінералоутворення можуть з'являтися одночасно (одноактно) або багатократно (багатоактно). Зокрема, у процесі кристалізації вивержених та метаморфічних порід, друзових агрегатів, деяких інших мінеральних утворень зародки одного й того ж мінерального виду з'являються звичайно водночас, тобто всі вони народжуються в певній послідовності, але в межах одного безперервного акту кристалізації й належать до одного зародження. З іншого боку, у пегматитах, гідротермальних жилах, інших утвореннях достеменно встановлені факти багатократної появи мінеральних зародків, тобто має місце утворення різних зароджень або різних генерацій мінералів. У пегматитових жилах, наприклад, розрізняють, правда, не завжди достатньо обґрунтовано, до восьми генерацій кварцу, до шести генерацій турмаліну, п'ять генерацій слюд, три генерації гранатів тощо.

Зародження мінералів – повторне виникнення центрів кристалізації одного мінерального виду на фоні безперервної кристалізації його однієї генерації.

Генерації мінералів – це різні зародження (покоління) одного і того ж мінералу, розділені перервами кристалізації.

Формування будь-яких мінеральних родовищ – тривалий процес, зазвичай декількастадійний. У них один і той же мінерал кристалізується декілька разів у різні стадії мінералоутворення, тобто утворює декілька генерацій, які адекватно віддзеркалюють зміну хімічного складу середовища мінералоутворення, його температуру, тиск. Отже, з певними застереженнями можна сказати так: зародження мінералів відбивають не істотні здебільшого еволюційні зміни середовища, генерації мінералів – істотні (революційні) зміни.

Лабораторна робота 1. Епітаксичне зародження мінералів. 2 год.

Це зародження поширено в природі й базується на кристалохімічній спорідненості кристалів і зародків, на яких вони зароджуються. З`ясовується, чому цей спосіб зародження енергетично вигідний. Усне опитування.

Основна література [1]

Додаткова література [2]

Лекція 4. Ріст мінералів плоскими шарами. 2 год.

Кристал-зародок, сягнувши критичного розміру, набирається сили й росте. На цій стадії життя мінеральний індивід набуває якості корисної копалини. Як ростуть у природі мінерали, ми дізнаємося на підставі аналізу модельного експерименту та даних про анатомію мінеральних індивідів і агрегатів.

Взагалі у природі, як і в умовах експерименту, мінерали ростуть шарами – плоскими або спіральними. Ця найголовніша особливість їх росту розкрила давню таємницю – утворення мінералів у вигляді плоскогранних кристалів із зонально-секторіальною анатомією, прямими ребрами, гострими вершинами.

Ріст плоскими шарами. Цей механізм росту кристалів звичайно тлумачиться в рамках молекулярно-кінетичної теорії Косселя. Згідно з нею плоскі шари зароджуються в найвигіднішій (генеруючій) точці поверхні кристала, а потім поширюються по ній.

Лабораторна робота 2. Морфолого-анатомічні ознаки росту кристалів шарами. 2 год.

Основна мета – ознайомитись з анатомією кристалів, віддекорованою природними шарами росту. З`ясувати, який існує зв`язок, між формою кристалів і гранями, що ростуть (не ростуть) шарами. Усне опитування.

Основна література [1]

Додаткова література [6]

Лекція 5. Ріст мінералів спіральними шарами. 2 год.

1945 р. відкрив спіральну сходинку на грані (0001) карбіду кремнію. Він не виявив зв'язку центрів спіралей з гвинтовими дислокаціями, але прийшов до висновку, що послідовний спіральний ріст грані може призвести до розмаїття надструктур і таким чином започаткував дислокаційну теорію політипізму.

1949 р. Ф. Франк обґрунтував механізм дислокаційного росту кристалів, згодом всебічно підтверджений експериментальними дослідами та дослідженнями мінералів. Спіралі росту виявлено на кристалах багатьох мінералів – діаманту, графіту, гематиту, кварцу, апатиту, бариту, сфалериту, слюд, молібденіту тощо.

Дислокаційний ріст кристалів тлумачиться, згідно з теорією Франка, на засадах розвитку гвинтових дислокацій. Останні, як відомо, є лінійними дефектами, мають неоднакову висоту (амплітуду) і певний напрямок (вектор Бюргерса) у різних місцях поверхні кристала, які закономірно змінюються за гвинтовим законом, створюючи можливість спірального росту за рахунок осадження атомів в енергетично вигідній позиції – у двогранному куті максимальної амплітуди дислокації.

Самостійна робота 1. Форма спіральних шарів росту. 2 год.

Контрольні питання:

1.  Від чого залежить форма спіральних шарів росту?

2.  Як змінюється ця форма, коли спіраль зустрічає на шляху росту перешкоду?

Основна література [1]

Додаткова література [3]

Лекція 6 Механічна зміна мінералів. 2 год.

Мінерали, що виросли в природі, подалі неодмінно змінюються. Це закон. Більше того, мінерали змінюються ще в процесі росту – деформуються, окиснюються, розчиняються. З'ясування сутності та масштабів прояву третьої стадії онтогенезу має велике практичне значення.

Мінерали без деформацій – рідкісні в природі. Існує думка, що в земній корі механічні деформації зіграли роль своєрідних провісників мінералоутворення, оскільки відкривали дорогу для проникнення мінералоутворювальних розчинів, тобто хімічні реакції здійснювалися наче за командою деформуючих сил.

Спостереження геологів за деформаціями порід і пластів, які здавалися на перший погляд лише крихкими, тим не менше з ширшим змістом проникли в нашу науку, особливо ефективно, коли стало зрозуміло, що практично всі породи та індивіди при підвищених РТ-параметрах і впродовж геологічного відрізку часу можуть пластично деформуватися.

Пластично деформуються монокристали та їх зростки, наприклад зернисті агрегати, а також аморфні тіла. Пластичність кристалів значною мірою визначається різницею між руйнуючою напругою й межею текучості, тому істотно залежить від природи взаємодії внутрішньої будови речовин і зовнішніх чинників деформації.

У мінералогії, звичайно, розглядаються три генетично інформативні явища пластичної деформації мінералів: 1) сковзання, 2) двійникування, 3) блокування.

Коли напруга, що виникає в тілі, перевищує межу міцності, то здійснюється його крихка деформація. Остання ділить індивіди, агрегати на окремі частини. Сили крихкої деформації можуть бути зовнішні (наприклад, тектонічна дія на мінерали, яка призводить до утворення тектонічної брекчії) або внутрішні (наприклад, виникнення стільникової тріщинуватості в кристалах кварцу, які зазнали b ® a поліморфного переходу). Розрив і сколювання – два елементарні типи крихких деформацій, комбінація яких створює розмаїття їх прояву в природі.

Найпоширеніша послідовність деформацій природних мінералів така: пружні ® пластичні ® крихкі. Їх діагностика здійснюється за напрацьованими типоморфними ознаками, насамперед морфологічними та структурними.

Лабораторна робота 3. Мінералогічна брекчія. 2 год.

Основна мета – з`ясувати генетичну природу мінералогічної брекчії й з`ясувати її відмінність від тектонічної брекчії. Усне опитування.

Основна література [1]

Додаткова література [4]

Лекція 7. Фізико-хімічна зміна мінералів. 2 год.

Механічні деформації сприяють хімічному перетворенню мінералів. Швидкість хімічної зміни мінералів залежить також від дефектності, розміру, форми, структури мінеральних індивідів в агрегаті, від інших чинників. Донедавна хімічна зміна мінералів обмежувалася тлумаченнями на засадах лише рівнянь хімічних реакцій. Це цікаво, але малоінформативно, з погляду мінералога-генетика. Нині хімічна зміна мінералів вивчається ширше й глибше – з'ясовується механізм надходження й вилучення речовини, кінетика зміни (заміщення), досліджуються всі ознаки хімічного процесу, викарбуваного на (в) мінеральних індивідах і агрегатах.

У природних кристалах дифузія тісно пов'язана з рухом дефектів, можливо, найбільше з міграцією вакансій, якщо йдеться про помітну зміну (а не просто міграцію між структурними позиціями атомів) хімічного складу кристалів.

Дифузійний процес у кристалах особливо інтенсивний, якщо в їх різних ділянках наявні різні концентрації якихось атомів, дефектів, передусім вакансій. Зустрічна дифузія буде підсилюватися, якщо температура підвищуватиметься, а дифундуючі компоненти взаємодіятимуть між собою як ізоморфні речовини й займатимуть енергетично вигідні еквівалентні структурні позиції.

Структурні зміни мінералів укладаються в русло відносно нового наукового напрямку – геохімії твердого тіла, започаткованого (1964) й розвиненого зі співавторами (1997). У центрі уваги геохімії твердого тіла – реальний кристал зі всіма своїми неоднорідностями, дефектами й тісно з ними пов'язаними твердофазовими перетвореннями.

Твердофазові ізохімічні переходи в мінералах – це насамперед поліморфні й з деяким застереженням політипні переходи, упорядкування (розупорядкування) атомів у структурах, розпад твердих розчинів. Кожне з цих перетворень має свою кристалохімічну специфіку, природа якої висвітлюється в кристалохімії мінералів.

Перетворення мінералів під дією випромінювання радіоактивних елементів за своєю фізико-хімічною сутністю різні: змінюється валентний стан іонів, хімічний склад, оптичні властивості й забарвлення мінералів, порушуються хімічні зв'язки між атомами, розупорядковується розташування атомів, частково або цілком руйнується кристалічна структура мінералів (метаміктний розпад) тощо.

Розчинення мінералів – поширене в природі явище, яке можна розглядати як процес, зворотний росту. З цим до певної міри пов'язані труднощі точної діагностики природи наслідків процесу, тобто віднесення скульптур на гранях кристалів до фігур росту чи фігур розчинення. Традиційно розчинення кристалів розглядається двоаспектно – макро - й мікроморфологічно, – оскільки розчинення макрокристала здійснюється інакше, ніж кінетичні процеси, що призводять до утворення фігур розчинення на дислокаціях

Розчинення мінералів – ендотермічний процес, тобто руйнація мінералів здійснюється з поглинанням тепла, величина якого пропорційна енергії відриву частинок від поверхні кристалів. Порівняння затрат енергії на ріст і розчинення показує, що між ними не існує строгої (очікуваної) обернено пропорційної залежності. Факти свідчать, що при розчиненні найлегше будуть відриватися частинки від тригранного кута кристала, потім – від тригранних вершин і ребер. Відповідно до цього досконалі кристали внаслідок розчинення набувають округлої форми.

Псевдоморфози – ще один приклад кардинальної зміни (руйнації) мінералів. У сучасній мінералогії розвивається широке значення терміна, тобто під псевдоморфозою нині розуміють не лише мінерал-кристал, який виник унаслідок зміни хімічного складу чи кристалічної структури (або того й другого) протомінералу, але й зерна-індивіди та їх агрегати будь-якої форми, які замістилися іншими мінералами, а також скам'янілі рештки рослин і тварин геологічного минулого Землі. У зв'язку з цим термін "параморфоза", народжений вкінці ХІХ ст., автоматично набув значення одного з видів ізохімічних псевдоморфоз. У такому ж співвідношенні знаходяться й процеси зміни мінералів – псевдоморфізація та параморфізація мінералів.

Псевдоморфізація – це метасоматичний процес, який в онтогенії мінералів розглядається двояко: а) як процес росту метакристалів чи в ширшому значенні – як метасоматоз; б) як фізико-хімічна зміна протомінералів.

Термін "перекристалізація" використовується при характеристиці щонайменше дванадцяти істотно різних явищ і процесів. Зокрема, цей термін часто використовується з огляду лише на його етимологію – повторну кристалізацію. У цьому розумінні він є фактично терміном вільного використання, наближеним за змістом до поняття "зміна мінералів". Широкого визнання набуває вживання поняття "перекристалізація" у вузькому сенсі, коли ним окреслюють лише одне явище – пересування меж індивідів в агрегаті та пов'язану з ним зміну їх розмірів, форми, анатомії, кількості, але без істотного привносу-виносу речовини, тобто під перекристалізацією будемо розуміти зміну форми, розміру, анатомії мінеральних індивідів без істотного привносу-виносу речовини й без зміни фазового складу системи. Звідси логічно випливає, що перекристалізація окремо взятого індивіда – це ріст одних частин індивіда за рахунок речовини його інших частин і без істотного привнесення речовини.

Загальне поняття "перекристалізація", визначене вище, звичайно, диференціюється на окремі види: перекристалізацію з укрупненням зерен, перекристалізацію зі зменшенням розміру зерен (рекристалізацію), перекристалізацію за принципом Рікке, перекристалізацію за принципом Кюрі, збиральну перекристалізацію.

Лабораторна робота 4. Закономірності перекристалізації мінералів. 6 год.

Перекристалізація мінералів – поширене явище у природі, особливо у метаморфічному процесі, однак існує розбіжність у поглядах вчених на цю проблему. Пропонується на конкретних прикладах розібрати цю проблему, залучивши до неї чотири основні закономірності перекристалізації.

Основна література [1]

Додаткова література [5]

Лекція 8. Фізико-хімічний механізм генезису мінералів. 2 год.

Для розуміння цього питання наводиться табличка, в якій стисло окреслена структурна схема генетичної мінералогії, а друге явище мінералогенезису відповідним чином тлумачиться.

Явища мінералогенезису	Сутність явищ
Власне утворення мінералів	Зародження, ріст, зміна й руйнація мінералів
Спосіб утворення мінералів	Фізико-хімічний механізм генезису – вільна кристалізація, метасоматичне заміщення, перекристалізація, поліморфне перетворення, упорядкування (розупорядкування) атомів у структурі, розпад твердого розчину
Геологічний процес мінералоутворення	Магматичний, пневматолітовий, гідротермальний, осадовий, метаморфічний, імпактний

Самостійна робота 2. Два основні способи утворення мінералів – вільна кристалізація і метасоматичне заміщення. 5 год.

Контрольні питання:

1.  Що таке вільна кристалізація мінералів?

2.  Сучасне визначення метасоматозу.

3.  Критерії відмінності мінералів, що виникли внаслідок прояву цих способів утворення мінералів?

4.  Псевдоморфози мінералів – сучасне уявлення.

Основна література [1]

Додаткова література [3]

Змістовний модуль 2

Тема 2. Геологічні процеси мінералоутворення

Тема висвітлює геологічні процеси мінералоутворення, в яких реалізуються явища онтогенезу мінералів.

Лекція 9. Геологічні процеси мінералоутворення. Загальна характеристика. Парагенезис мінералів. 2 год.

Геологічні процеси, унаслідок прояву яких формуються мінеральні комплекси, розділяються за джерелом енергії й особливостями утворення мінералів на три великі групи: ендогенну, екзогенну й метаморфогенну.

До ендогенної групи (гіпогенної або глибинної) відносять процеси, що пов'язані з внутрішньою енергією Землі, головним чином з енергією радіоактивного розпаду. Вони переважно відбуваються в надрах Землі, їх першоджерелом є різні за складом і умовами формування магми. У цій групі виділяють магматичний, пегматитовий і післямагматичний (пневматолітово-гідротермальний і метасоматичний) процеси.

До екзогенної групи (зовнішньої або поверхневої) належать процеси, що пов'язані з дією різних поверхневих агентів і перш за все з дією атмосфери, гідросфери й біосфери на літосферу під впливом енергії Сонця. Серед цієї групи розрізняють гіпергенний (вивітрювання) й осадовий процеси.

До метаморфогенної групи відносяться процеси, пов'язані з перетвореннями мінералів гірських порід і руд, що виникли внаслідок ендогенних і екзогенних процесів при зміні фізико-хімічних умов. У цій групі виділяються два процеси: власне метаморфічний, викликаний ендогенними факторами й ударно-метаморфічний (або імпактний), зумовлений дією ударних хвиль, що виникали під час падіння на земну поверхню крупних метеоритних тіл. Далі висвітлюється дискусійне, але актуальне питання – парагенезис мінералів.

Лекція 10. Магматичний процес. 2 год.

Магматичне мiнералоутворення є одним з найважливiших i складних серед геологiчних процесiв. Воно вiдбувається шляхом кристалiзацiї мiнералiв з магми в процесi її еволюцiї. Магма (вiд гр. "magma" – тiсто, густа мазь) – це глибинний вогняно-рiдкий переважно силiкатний або суттєво силiкатний розплав багатьох хiмiчних компонентiв, в якому мiстяться газоподiбнi й леткі речовини (флюїди). Рiдко трапляються карбонатнi, сульфiднi та iншi розплави. Магми зароджуються в надрах Землi. Бiльшiсть її осередкiв мають мантiйне походження, виникають вони також i в окремих дiлянках земної кори.

Магматичний процес роздiляється на глибинний (iнтрузивний), продуктами якого є iнтрузивнi гiрськi породи (вони звичайно добре розкристалiзованi й мають зернисту будову), i поверхневий (ефузивний) пiдводний або наземний, який дає початок ефузивним (вулканiчним) гiрським породам (вони звичайно погано розкристалiзованi й нерiдко мiстять скло). Магматичний процес є родоначальним для цiлого ряду ендогенних пiслямагматичних процесiв.

Магма – першоджерело речовини для мiнералiв рiзних типiв вивержених гiрських порiд i руд родовищ корисних копалин як власне магматичного, так i пiслямагматичного генезису. Уявлення про магму й магматичний процес базуються на даних вивчення вулканiчної дiяльностi, експериментальних дослiджень із синтезу мiнералiв i моделювання процесiв рудо - та породоутворення, дослiджень розплавних включень.

Лекція 11 Пегматитовий процес. 2 год.

Пегматити – це дуже своєрідні і в багатьох відношеннях унікальні утворення переважно жильної форми, склад яких близький до складу магматичних комплексів або анатектичних виплавок у метаморфічних товщах. Для них є типовим широкий розвиток мінералів, багатих леткими компонентами – мінералізаторами (H2O, F, Cl, B та ін.) і лугами, а також літофільними рідкісними елементами; неоднорідна, часто зональна внутрішня будова з розвитком специфічних крупнозернистих (нерідко гігантозернистих) структур і текстур, які не зустрічаються в інших геологічних утвореннях. Пегматити, за словами Ф. Хесса, є без сумніву "…найвигадливішою, найсуперечнішою й разом з тим найцікавішою групою з усіх відомих порід".

За складом пегматити поділяються на кислі (гранітні), основні й лужні. Вони утворюються у зв'язку з інтрузіями відповідних типів магм. Найпоширенішими й важливими в практичному відношенні є гранітні пегматити, лужні нефелін-сієнітові й сієнітові, магми яких особливо багаті леткими компонентами й рідкісними елементами. Найкраще вивченими є гранітні пегматити.

З пегматитами пов'язана дуже різноманітна й важлива в практичному відношенні мінералізація. Пегматити є основним джерелом комплексної рідкіснометальної сировини (Li, Rb, Cs, Ta, Nb, Be, Sn, Y, U, TR), у них зосереджені єдині родовища високоякісних кристалів мусковіту. З них добувають велику кількість польового шпату й кварцу, кристали оптичного флюориту, п'єзокварцу, п'єзооптичного турмаліну, ювелірні кристали коштовного й виробного каміння (топазу, аквамарину, турмаліну та ін.).

Незважаючи на достатню вивченість пегматитів, основні погляди на їх генезис різні. Вони розходяться по таких п'яти головних параметрах: 1) роль особливого пегматитоутворювального магматичного розплаву; 2) роль метасоматозу; 3) джерело метасоматичних розчинів; 4) ступінь замкнутості системи; 5) ступінь розчинності летких сполук, у тому числі парів води, у магматичному розплаві. У природі, очевидно, існують пегматити різних типів. В одних чітко фіксуються процеси кристалізаційної диференціації магматичного матеріалу, в інших провідними є процеси заміщення, у третіх маємо прояви мінералоутворення першого й другого типів. Поряд з цим існує ще одна найпізніша метаморфогенна гіпотеза про походження пегматитів, висунута Г. Рам­бергом в 1956 р. Її розвивали в колишньому СРСР інський, , та ін. За їх уявленнями пегматити формуються на регресивному етапі регіонального метаморфізму. В. І.Синяков зазначає, що найбільш поширеними є три моделі генезису пегматитових родовищ: 1) магматична; 2) гідротермально-метасоматична; 3) метаморфічна; деякі дослідники дотримуються так званої комбінованої магматично-гідротермальної моделі. З останнім важко погодитися, бо в більшості випадках, як це буде показано нижче, пегматитовий процес включає як магматичну, так і гідротермально-метасоматичну стадії мінералоутворення.

Лабораторна робота 5. Камерні пегматити як модель магматичного, пневматолітового і гідротермального мінералоутворення. 2 год.

На прикладі кам`яного матеріалу з камерних пегматитів Волині висвітлити, які асоціації мінералів виникли внаслідок прояву зазначених процесів і як це відображено в індивідуальних особливостях мінералів. Усне опитування.

Основна література [1]

Додаткова література [4]

Лекція 12 і лекція 13.

Післямагматичний процес. Гідротермальне, пневматолітове і метасоматичне мінералоутворення.

Тут вони логічно об`єднуються, оскільки охоплюють тісно взаємопов`язані процеси мінералоутворення.

Пневматолітово-гідротермальне й метасоматичне мінералоутворення відноситься переважно до післямагматичного процесу і є в основному прямим продовженням магматичного процесу. З ним пов'язано формування різноманітних за складом мінеральних родовищ (рудних тіл) і метасоматитів. Мінералоутворення відбувається за рахунок гарячих газових розчинів (переважно парів води) – пневматолітовий процес (від гр. "пнеума" – газ, пар) і рідких водних – гідротермальний процес, а також унаслідок взаємодії цих розчинів з раніше існуючими мінералами або породами – метасоматичний процес. Джерелом цих розчинів є магматичний осередок, від якого залежно від умов можуть відділятися газова й рідка фази, нерідко не відокремлені. Післямагматичні розчини виносять з магматичного осередку цілий ряд летких сполук і сполук металів, які рухаються звичайно вверх, у бік найменшого тиску. Розчини рухаються по тріщинах, тектонічно ослаблених зонах, контактах порід або проникають у результаті дифузії.

В умовах великих тисків при температурі близько 400 °С пари води, як основна складова частина розчинів, згущуються в гідротермальні (гарячі водні розчини), отже, пневматолітовий процес звичайно передує гідротермальному. Вони тісно взаємозв'язані між собою й можуть давати однакові мінерали. Крім цього, пневматолітові утворення зустрічаються набагато рідше гідротермальних і дуже рідко формують самостійні (ексгаляційні) мінеральні родовища. Тому у вченні про родовища корисних копалин пневматолітові утворення розглядаються разом з високотемпературними гідротермальними як скарнові чи грейзенові. Деякі вчені взагалі заперечують можливість пневматолізу на великих глибинах.

Післямагматичне мінералоутворення здебільшого відбувається на глибинах від помірних (1–3 км) до великих (порядку 3–5 км і більше). З ним пов'язано формування найбільшої кількості мінеральних родовищ. Зокрема, у гідротермальних утвореннях зосереджено руди кольорових (міді, цинку, свинцю, стибію, ртуті та ін.), благородних (золота, срібла), радіоактивних і деяких рідкісних металів, а також неметалічна сировина (флюорит, барит та ін.). У метасоматитах типу скарнів містяться руди заліза, вольфраму, поліметалів, флогопіту тощо. З грейзенами пов'язані родовища олова, вольфраму молібдену, берилію, літію та інших корисних копалин; альбітити є джерелом різноманітних рідкісних металів – ніобію, танталу, цирконію й гафнію, рідкісних земель тощо.

Лекція 14. Гіпергенне мінералоутворення (вивітрювання). 2 год.

Процеси мінералоутворення в корах вивітрювання гірських порід звичайно поділяються на чотири етапи: 1) незначний хімічний розклад мінералів у лужному середовищі, переважання механічного вивітрювання; 2) утворення в лужних умовах гідрослюд та інших гідросилікатів; 3) хімічні реакції в лужних і кислих середовищах з утворенням мінералів глин (каолініту, монтморилоніту та ін.); 4) повний гідроліз силікатів

Існують дві гіпотези щодо формування кір вивітрювання гірських порід: 1) так звана "синтетична", згідно з якою кора вивітрювання є результатом синтезу вільних солей гідроксидів алюмінію, силіцію й заліза (у ній значна роль належить колоїдно-хімічним процесам); 2) стадійна з формуванням кір вивітрювання гідрослюдистого, каолінового й латеритного профілів.

Розрізняють декілька типів кір вивітрювання, що розвиваються по силікатних породах. Найпоширенішим є латеритне й каолінітове вивітрювання. Найрізноманітнішою є кора вивітрювання латеритного типу, яка розвивається по породах кислого, лужного й ультраосновного складу в лужному середовищі. Латеритне вивітрювання проходить в умовах гарячого та вологого клімату і, що особливо характерно, при чергуванні засушливих і дощових сезонів. Саме ці умови є найсприятливіші для потужного хімічного розкладу первинних магматичних порід. Хімізм процесу латеритизації полягає у виносі кремнекислоти й лужних елементів з утворенням гідратів оксидів алюмінію й заліза. При латеритному вивітрюванні формуються різні руди корисних копалин залишкового генетичного типу, серед яких головними є алюмінієві (бокситові) й силікатно-нікелеві руди. Каолінітове вивітрювання розвивається по кислих породах (гранітах і гнейсах) в умовах помірного клімату і в слабокислому або нейтральному середовищі. З ним пов'язано утворення залишкових каолінових покладів.

Мінеральний склад кір вивітрювання силікатних порід і пов'язаних з ним родовищ досить різноманітний. У них переважають силікати й алюмосилікати алюмінію, заліза, магнію й нікелю шаруватої структури; оксиди й гідроксиди силіцію, алюмінію, заліза й мангану; карбонати кальцію й магнію. У продуктах вивітрювання виділяються дві головні генетичні групи мінералів: новоутворені гіпергенні й реліктові стійкі мінерали первинних порід.

Лекція 15 Осадовий процес. 2 год.

Осадове мінералоутворення посідає провідне місце серед групи екзогенних процесів. З ним пов'язано формування потужних товщ різноманітних гірських порід (вапняків, доломітів, гіпсо-ангідритів, пісковиків, алевролітів, аргілітів та ін.) та низки мінеральних родовищ (кам'яної та калійно-магнезіальної солей, боратів, руд заліза, мангану, алюмінію, міді, урану, рідкісних елементів та ін.), що мають важливе не тільки геологічне, але й господарське значення. Осадовими переважно називають мінеральні утворення, що виникають головним чином на дні різних водоймищ.

У загальному вигляді процес осадового мінералоутворення проходить у такій послідовності: утворення вихідних продуктів унаслідок руйнування первинних (материнських) гірських порід і руд та іншим способом (наприклад, викиди вулканів), перенос осадового матеріалу з частковим осадженням його на шляхах переносу, осадження осадової речовини у водних басейнах, утворення й перетворення осадків та перехід їх в осадові породи та руди.

Утворення осадків, з яких виникають осадові породи та руди, проходить на поверхні землі й у водних басейнах унаслідок різних геологічних процесів. За своєю суттю це процеси фізико-механічні, фізико-хімічні, хімічні й біохімічні. Вони регулюються динамікою й фізико-хімічними умовами середовища осадконакопичення (склад і концентрація розчинів, кислотність і лужність, окисно-відновний потенціал і т. п.).

Осадовий процес є в основному вторинним відносно процесів вивітрювання й утворення кір вивітрювання. Адже значна частина продуктів вивітрювання гірських порід і руд служить основним джерелом для осадового мінералоутворення. Нерозчинні й важкорозчинні частинки мінералів переносяться механічним шляхом у суспензованому стані та волочінням по дну, після чого відкладаються у вигляді механічних осадків. Продукти вивітрювання, що перейшли в розчини, істинні й колоїдні, переносяться в розчинній формі й відкладаються у вигляді хімічних осадків у водних басейнах.

Осадове мінералоутворення є багатостадійним процесом. ­ненко (1984) у формуванні осадових порід виділяє: 1) гіпергенез; 2) седиментогенез; 3) діагенез; 4) катагенез; 5) метагенез. У перші три стадії формуються осадові породи. називає їх стадіями літогенезу. Деякі вчені в поняття літогенезу включають усі стадії утворення осадових порід. характеризує перші дві стадії (гіпергенез і седиментогенез) як седиментогенез, а наступні три стадії – діагенез, катагенез і метагенез – об’єднує в групу післяседиментаційних перетворень осадових порід. Дві останні стадії часто називають епігенетичними процесами.

Лекція 16. Метаморфічний процес. 2 год.

Під метаморфізмом розуміють процес глибинного перетворення гірських порід, який проходить без суттєвого розплавлення чи розчинення (тобто зі збереженням твердого стану) внаслідок зміни фізико-хімічних умов. Назва "метаморфізм" походить від грецького слова "метаморфоз", що означає перетворення. Термін "метаморфізм" гірських порід запровадив у геологічну науку англійський вчений Ч. Лайєль.

Метаморфічним перетворенням піддаються ендогенні й екзогенні утворення (первинні магматичні й осадові породи та пов'язані з ними руди корисних копалин). Відповідно утворюються метаморфічні орто - і парапороди, а також власне метаморфічні й метаморфізовані руди. Мінерали первинних утворень при термодинамічних умовах, відмінних від умов їх утворення, стають нестійкими й вступають у реакції, у результаті яких виникають нові парагенезиси мінералів, стійкі в даних умовах. Мінеральні перетворення, як правило, супроводжуються перекристалізацією й структурними змінами. Для деяких порід можлива тільки одна перекристалізація, наприклад, перетворення вапняку в мармур, кварцового пісковику у кварцит.

У метаморфічному процесі виділяється два етапи: 1) прогресивний метаморфізм (тобто викликаний підвищенням температури й тиску); 2) регресивний метаморфізм (відбувається при пониженні температури й тиску), названий діафторезом. Метаморфічні породи фіксують, як правило, максимальний ступінь прогресивного метаморфізму, а діафторез у помітних масштабах проходить тільки при надходженні нових порцій води ззовні (переважно вздовж ослаблених зон і розломів); його прояви мають локальний розвиток.

Головними факторами, які визначають особливості метаморфічного мінералоутворення, є температура й тиск, склад вихідних порід і порового флюїду в них. Підвищення температури приводить до розкладу багатих водою мінералів і більшої частини карбонатів, тобто до дегідратації й декарбонатизації осадових порід, з утворенням маловодних і відносно малої густини мінералів. Вплив підвищення тиску на дегідратизацію й декарбонатизацію є  складнішим, але у всіх випадках зростання тиску приводить до утворення мінералів і порід з більшою густиною. Підвищення температури й тиску прискорює всі метаморфічні реакції, яким сприяє також поровий флюїд (вода й вуглекислота з підпорядкованим вмістом Н2, вуглеводнів, Cl, F, B, S та інших компонентів), джерелом яких є вихідні породи, частково магми й підкорові глибини. єв зі співавторами зазначає, що "весь фактичний матеріал, нагромаджений в петрології метаморфічних порід, дозволяє стверджувати, що процес метаморфізму завжди проходить у присутності водних розчинів, які мають за своєю густиною рідиноподібний характер". Поряд з водними розчинами важливу роль при метаморфічних перетвореннях відіграє СО2, який при цьому завжди знаходиться в "надлишку".

Теоретично й експериментально встановлено, що температура типового метаморфічного мінералоутворення коливається від 300–400 до 1000 °С, рідко до 1200°С. Верхньою межею метаморфізму є початок плавлення найбільш поширених порід, нижньою – межа стійкості каолініту. Тиск пов'язаний з глибиною і залежить від ваги порід вищележачих товщ та тектонічних факторів, переважно він коливається від 100 до 1600 МПа. У метаморфічному мінералоутворенні важливе значення має орієнтований тиск як фактор мінеральної рівноваги.

Серед головних факторів важливу роль відіграють вихідні породи, первинна природа яких є визначальною, і вона встановлюється за такими ознаками: 1) реліктами первинних текстур і структур; 2) реліктами типово осадових або магматичних мінералів і псевдоморфозами по них метаморфічних мінералів; 3) особливостями найбільш стійких в умовах метаморфізму акцесорних мінералів (особливо циркону); 4) особливостями хімічного складу мінералів (головних компонентів і рідкісних елементів), а також ізотопного складу кисню, сірки, кремнію, вуглецю та інших елементів.

Вихідні породи є, перш за все, основним джерелом мінеральної речовини, у тому числі й рудної, при метаморфічних процесах, які супроводжуються не тільки перекристалізацією, але й мобілізацією, і перерозподілом речовини – метаморфічною диференціацією за Ф. Л.Стіллевелем. Під метаморфічною диференціацією розуміють різні процеси, у результаті яких із початково однорідної породи розвиваються різноманітні мінеральні асоціації звичайно з більш крупним розміром зерен. Прикладом її можуть служити порфіробласти різних мінералів (наприклад, гранату, кордієриту, андалузиту та ін.), плямисті скупчення мінералів, конкреційні й лінзові утворення.

Ріст мінералів при перекристалізації може здійснюватися трьома шляхами: 1) мінерал росте у відкритій тріщині – реакційний ріст; 2) один мінерал росте на місці другого, що раніше займав його місце, при заміщенні іона на іон, або збереженні об'єму, хімічне заміщення, у вузькому розумінні цього слова; 3) один мінерал при своєму рості розштовхує інші, звільняючи собі місце, – конкреційний ріст.

Очевидно, що виникнення нових мінералів при перекристалізації в метаморфічному процесі проходить досить складно, а всі три шляхи росту мінералів (секреційний, розчинення й конкреційний) здійснюються нерідко одночасно.

Серед метаморфічного мінералоутворення залежно від факторів, умов та геологічної позиції можна виділити такі типи: 1) контактово-метаморфічне; 2) регіонально-метаморфічне; 3) мантійно-метаморфічне; 4) ударно(імпакт­но)-метаморфічне. Зруденіння пов'язано переважно з регіонально-метамор­фічними процесами й рідко з ударним метаморфізмом. У межах земної кори найпоширенішими є регіонально-метаморфічні утворення, представлені великим розмаїттям гірських порід і руд. Локальний розвиток мають контактово-метаморфічні породи та ударно-метаморфічні утворення.

Мінеральний склад метаморфічних порід надзвичайно різноманітний. Усі мінерали, що входять до складу цих порід, розділяються на три групи: 1) мінерали, що утворюються тільки в результаті перекристалізації старих мінералів без зміни їх складу; 2) новоутворені мінерали; 3) реліктові мінерали.

Лекція 17. Вчення про типоморфізм мінералів.

Учення про типоморфiзм мiнералiв нині перетворилося в самостiйний роздiл мiнералогiї, спрямований головним чином на дослiдження кiлькiсних параметрiв зв'язку мiж мiнералами й умовами їх утворення. Це пов'язано, насамперед, з можливостями глибшого вивчення мiнералiв сучасними новiтнiми методами фiзики твердого тiла, хiмiї й термодинамiки, успiхами в галузi синтезу мiнералiв i широкими можливостями методики й технiки модельного експерименту в мiнералогiї.

Співвідношення між генезисом мінералів і його основними атрибутами

Нині ще не вироблено єдиних мiркувань щодо основних об'єктiв i понять, якi вiдносяться до вчення про типоморфiзм мiнералiв. Вiдповiдно до наших теоретичних розробок в учення про типоморфiзм мiнералiв включено такі основні поняття.

Типоморфiзм мiнералiв - їх здатнiсть фiксувати умови середовища мiнералоутворення (перетворення), якi вiдображенi в утвореннi окремих мiнералiв, їх асоцiацiй i (або) в iндивiдуальних особливостях мiнералiв.

Типоморфний мiнерал - мiнерал, характерний для пов'язаних генетичною спільністю природних утворень.

Типоморфнi особливостi (або асоцiацiї) мiнералiв - ознаки (або асо­цiацiї) мiнералiв, що виникають у певних умовах кристалiзацiї або перетворення й дозволяють судити про цi умови.

Типоморфологічний аналiз - методи виявлення, оцінки типоморфних мінералів (асоціацій), їх ознак і отримання даних про фізико-хімічні умови утворення (перетворення) мінеральних об'єктів.

Принцип спадковостi типоморфних ознак - успадкування типоморфних ознак мiнералами, що утворюються в процесi розвитку спорiдненого середовища мiнералоутворення.

Два останнi поняття використовуються для отримання узагальненого уявлення про генезис мiнеральних видiв i комплексiв (гiрських порiд, руд та iнших утворень), а також даних про еволюцiю i зв'язок мiнеральних комплексiв у часi й просторi. Суть типоморфологічного аналiзу полягає в розробцi на основi елементарної типоморної iнформацiї (виявленої теоретичними розрахунками, експериментальним моделюванням або порiвнянням дослiджуваних мiнералiв з такими ж з iнших геологiчних утворень вiдомого генезису) гiпотези про утворення мiнерального комплексу, який вивчають. Хiд дослiджень у типоморфологічному аналiзi складається з трьох послiдовних сходинок, а саме: генезису мiнерального iндивiду (1), мiнераль­ного виду (2), мiнерального комплексу (3). Кожна сходинка вiдрiзняється ємністю iнформацiї, яка зростає вiд першої до третьої.

Найважливiше значення з усiх понять мають типоморфнi особливостi мiнералiв, а також типоморфнi мiнерали й мiнеральнi асоцiацiї. Вони можуть використовуватися для встановлення не тiльки генетичної природи мiнералiв i мiнеральних комплексiв, але й для вирішення проблем пошукової й технологiчної мінералогії. Серед типоморфних особливостей мiнералiв видiляються чотири групи: 1) типоморфiзм конституції мiнералiв, який включає типоморфiзм складу й типоморфiзм структури; 2) типоморфiзм включень мiнералiв; 3) типоморфiзм морфологiї мiнералiв; 4) типоморфiзм фiзичних властивостей мiнералiв.

Лабораторна робота 6. Типоморфні ознаки мінералів. 3 год.

Розширити та поглибити знання, які стосуються генетично інформативних ознак мінералів, які вдображені в адекватних особливостях конституції, морфології, анатомії або фізичних властивостей мінералів. Усне опитування.

Основна література [1]

Додаткова література [7,8]

Види навчання, що не потрапили до навчально-тематичного плану (див. вище):

1.  Консультації (5 год) – вони стосуються дискусійних питань генетичної мінералогії: критеріїв виділення генерацій мінералів, походження пегматитів, перекристалізації мінералів тощо.

2.  Інші види навчання (9 год) – екскурсії в мінералогічні музеї Києва.

ПРОБЛЕМНІ ТЕМИ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ

1.  Сучасна структура генетичної мінералогії.

2.  Основні закони генетичної мінералогії

Література [1, 3, 5, 6, 9 тощо]

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО ЗМІСТОВНОГО МОДУЛЯ 1

1.  Які були історичні передумови зародження генетичної мінералогії?

2.  Що таке природна історія мінералів?

3.  Що таке онтогенія і філогенія мінералів?

4.  Відмінність гомогенного і гетерогенного зародження мінералів?

5.  Найголовніші особливості росту мінералів.

6.  Як і чому змінюються мінерали?

7.  Відмінності та ознаки мінералів, що виникли за різними фізико-хімічними механізмами?

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДО ЗМІСТОВНОГО МОДУЛЯ 2

1.  Як диференціюються геологічні процеси мінералоутворення за джерелами енергії?

2.  Що собою являє природна магма?

3.  У яких РТ-параметрах здійснюються магматичний, пегматитовий, післямагматичний, гіпергенний, осадовий та метаморфічний процеси мінералоутворення?

4.  Сучасна концепція типоморфізму міералів.

5.  Як за допомогою типоморфологічного аналізу відтворюються умови утворення мінералів і мінеральних комплексів?

ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ДО ЗАЛІКУ

1.  Генезис мінералів. Сучасне визначення.

2.  Стисла історія генетичної мінералогії.

3.  В. І.Вернадський – фундатор сучасної генетичної мінералогії.

4.  Структура генетичної мінералогії.

5.  Онтогенія мінералів.

6.  Зародження і ріст мінералів.

7.  Зародження і генезис мінералів.

8.  Зміна та руйнація мінералів.

9.  Фізико-хімічна зміна мінералів.

10.  Способи утворення мінералів.

11.  Загальна характеристика геологічних процесів мінералоутворення.

12.  Парагенезис мінералів.

13.  Магматичний процес.

14.  Пегматитовий процес.

15.  Пневматолітовий процес.

16.  Гідротермальний процес.

17.  Метасоматичний процес.

18.  Гіпергенний процес.

19.  Осадовий процес.

20.  Метаморфічний процес.

21.  Типоморфні мінерали, асоціації та ознаки мінералів.

22.  Приклади використання вчення про типоморфізм мінералів для відтворення умов утворення мінералів.

Основна література

1.  І., І., Довгий мінералів. Підручник. Перше видання: К.: ВПЦ “Київський універстите”, 2003. – 672 с.; Друге видання: К.: КНТ, 2007. – 556 с.

Додаткова література

2.  Франк-Каменецкий структурных примесей в минералах. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1964. – 239 с.

3.  , Жабин минералов. Индивиды. – М.: Наука, 1975. – 339 с.

4.  , , Сорокин и генезис камерных пегматитов Волыни. – Львов: Изд-во Львов. ун-та, 1973. – 360 с.

5.  Попов кристалломорфология. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984. – 190 с.

6.  , Парвов и рост кристаллов. – М.: Наука, 1969. – 68 с.

7.  Павлишин кварца, слюд и полевых шпатов в энд огенных образованиях. – К,: Наук. думка, 1983. – 232 с.

8.  Типоморфизм минералов: Справочник. Под ред. . – М.: Недра, 1989., - 560 с.

9.  Юшкин и методы минералогии. – Л.: Наука, 1977. – 291 с.

* Спеціально для курсу «Генетична мінералогія» нами видано підручник «Генезис мінералів» (див. Список літератури), в якому у розширеному варіанті висвітлено всі питання, які стосуються зазначеного курсу. Тому, як обов`язкове джерело знань, цей підручник треба використовувати для засвоєння кожної лекції.