Минералогия и петрография (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ухтинский государственный технический университет

,

МИнералогия и петрография

часть 1. Основы Кристаллографии

Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Минералогия и петрография» для студентов очной формы обучения специальностей 130201 – Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых; 130202 – Геофизические методы исследования скважин

Ухта 2009

УДК 548(075.8)

е80

Ершова, и петрография. В 3 ч. Ч. 1. Основы кристаллографии [Текст] : метод. указания / , . – Ухта: УГТУ, 2009. – 23 с.

Методические указания предназначены для оказания практической помощи студентам специальностей 130201 – Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых; 130202 – Геофизические методы исследования скважин при изучении дисциплины «Минералогия и петрография».

Методические указания содержат основные положения раздела «Кристаллография» и соответствуют требованиям рабочей учебной программы по дисциплине «Минералогия и петрография».

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой МиГГ, протокол № 9 от 01.01.2001 года.

Рецензент: , профессор кафедры МиГГ, к. г.-м. н.

Редактор: , доцент кафедры МиГГ,

В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.

План 2009 г., позиция 136

Подписано в печать ……….. Компьютерный набор.

Объем 23 с., тираж 50 экз. Заказ № 000.

Ó Ухтинский государственный технический университет, 2009

169300, 3.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, 3.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................	4
Основы Кристаллографии...........................................................	5
1	Кристаллическое вещество и его свойства.........................................	5
2	Элементы симметрии кристаллов.......................................................	7
3	Простые формы кристаллов низшей категории.................................	15
4	Простые формы кристаллов средней категории................................	16
5	Простые формы кристаллов кубической сингонии...........................	17
6	Комбинированные формы...................................................................	19
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................	21
Приложение 1............................................................................................	22
Приложение 2............................................................................................	23

Введение

Методические указания предназначены для студентов 1 курса геологоразведочного факультета специальностей 130201 «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых» и 130202 «Геофизические методы исследования скважин», изучающих дисциплину "Минералогия и петрография". Первой частью дисциплины, в соответствии с рабочей программой, является раздел «Основы кристаллографии».

Программа курса "Минералогия и петрография" рассчитана на 80 часов, включая 17 часов лекций и 34 часа лабораторных занятий.

Методические указания полностью соответствуют рабочей программе дисциплины для студентов этого потока, а также плану проведения лабораторных занятий. Указания содержат необходимые сведения по всем вопросам, которые рассматриваются на лабораторных занятиях. Совместно с лекционным материалом они дают ответ на все вопросы программы.

В настоящих указаниях даны основные понятия и определения, используемые при изучении данного раздела: элементы симметрии и их сочетания, сингонии, простые формы кристаллов и их комбинации.

Предлагаемые методические указания, а также зарисовки главных простых форм кристаллов всех сингоний и видов симметрии позволят студентам, изучающим курс, лучше подготовиться к регулярным опросам, проводимым на лабораторных занятиях и к написанию контрольных работ после прохождения соответствующих теоретических и практических разделов дисциплины.

К настоящим указаниям прилагается таблица 32 существующих формул симметрии (Приложение 1), чтобы облегчить студентам работу с кристаллами на рабочем месте. Также прилагаются тренировочные задания (Приложение 2), которые позволят студентам лучше подготовиться зачету в конце семестра.

Методические указания могут быть полезны для самостоятельной работы студентов других специальностей, а также всем, кто интересуется кристаллографией.

Основы кристаллографии

Кристаллография - наука о кристаллах. Она выявляет признаки единства (законы) в этом многообразии; исследует свойства и строение (структуру) одиночных кристаллов и кристаллических агрегатов. Кристаллография изучает протекающие в кристаллах явления, взаимодействие кристалла со средой, изменения, происходящие в кристаллах под влиянием тех или иных воздействий. Таким образом, кристаллография является наукой, всесторонне изучающей кристаллическое вещество.

Современная кристаллография включает следующие основные разделы: морфология кристаллов (геометрическая кристаллография), кристаллохимия (структурная кристаллография), кристаллофизика.

1. Кристаллическое вещество и его свойства

Кристаллическими называются твердые вещества, построенные из материальных частиц - ионов, атомов или молекул, геометрически правильно расположенных в пространстве. В отличие от газообразного и жидкого кристаллическое состояние значительно многообразнее. Одни и те же по составу и форме молекулы могут быть упакованы в кристаллах различными способами. Если взять, например, обычную поваренную соль, то легко увидеть даже без микроскопа отдельные кристаллики. Каждый кристаллик и есть вещество NaCl, будь кристалл большим или малым, кубическим или прямоугольно-параллелепипедальным, т. е. по-разному ограненным.

От способа упаковки зависят физико-химические свойства вещества, то есть одни и те же по химическому составу вещества часто обладают различными физическими свойствами.

Геометрически правильная форма кристаллов обусловливается прежде всего их строго закономерным внутренним строением (решетчатым или ретикулярным - от лат. reticulum - сеточка). При благоприятных условиях они могут самоограняться, образуя правильные геометрические многогранники.

Плоскости кристаллической решетки соответствуют граням реального кристалла, места соединения граней называются рёбрами кристаллов, а точки пересечения ребер - вершинами кристаллов или углами. Грани, рёбра и вершины кристаллов связаны следующей зависимостью - число граней + число вершин = число рёбер + 2.

В большинстве кристаллические вещества не имеют ясно огранённой формы, хотя и обладают закономерным внутренним строением.

Все кристаллы обладают рядом основных специфических свойств, отличающих их от некристаллических аморфных тел:

–  однородность строения - одинаковость узора взаимного расположения атомов во всех частях объема его кристаллической решетки.

–  способность самоограняться – свойство принимать многогранную форму в результате свободного роста в подходящей среде. Кристаллы какого-либо вещества чаще всего имеют грани определенного вида, что нередко позволяет установить природу минерала по внешнему виду его кристаллов. Хотя, например, у кальцита известно более 200 различных типов граней кристаллов.

–  анизотропность - различие физических свойств кристаллов (теплопроводность, твердость, упругость и другие) по параллельным и непараллельным направлениям кристаллической решетки. Свойства одинаковы по параллельным

Рис. 1. Анизотропия твердости кристаллов кианита

направлениям, но неодинаковы по непараллельным направлениям (исключение – оптические свойства кристаллов кубической сингонии и некоторые др.). Анизотропия (рис. 1). хорошо проявляется и во внешней форме многих кристаллов – в их удлиненности или пластинчатости; в механических свойствах, например в спайности – способности некоторых кристаллов легко раскалываться вдоль определенных плоскостей. Деформационные свойства кристаллов также существенно зависят от направления. В противоположность анизотропным, изотропные тела имеют одинаковые свойства во всех направлениях.

¨  симметричность (рис. 2) - это закономерная повторяемость в расположении предметов или их частей на плоскости или в пространстве. Симметрия кристаллов соответствует симметрии их пространственных решеток. Каждый кристалл может быть совмещен сам с собой определенными преобразованиями (поворотами или отражениями), которые называются симметрическими.

Рис. 2. Различные симметричные фигуры

Аморфными называются твердые тела, в которых частицы располагаются в пространстве беспорядочно. Например, стекло, пластмасса, смола и пр. Аморфным минералам свойственна изотропность – тождественность физических свойств в любых направлениях, обусловленная их внутренним строением.