Қазақстан Республикасының Министерство
Білім және ғылым образования и науки
министрлігі Республики Казахстан
Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ
ШҚМТУ им. Д. Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
декан ГМФ
____________
___________________2014г.
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ ЖӘНЕ МИНЕРАЛОГИЯ
5В070600 «Пайдалы казба кенорындарының геологиясы және оларды барлау» мамандығының студенттеріне СӨЖ орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ
Методические указания по проведению СРО по специальности 5В070600 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
Өскемен
Усть-Каменогорск
2014
Настоящие методические указания о выполнению СРО по дисциплине «Кристаллография и минералогия» составлены на основе силлабуса и рабочей программы, разработанной на кафедре «Геология и горное дело», на основе Государственного стандарта ГОСО РК 3.08.332-2006 и типовой программы УМО Министерства образования и науки РК и рабочих планов направлений подготовки специальности «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых».
В методических указаниях приведены темы для выполнения самостоятельной работы студентов.
Каждая из самостоятельных работ изложена в виде развернутых инструктивных указаний, с описанием самородных элементов по группам.
Дана краткая характеристика самородных элементов.
Методические указания предназначены для студентов геологических специальностей для всех форм обучения.
Рассмотрены на заседании кафедры «Геология и горное дело»
Протокол №____ от «___» ____________ 2014 г
И. О./ Зав. кафедрой «ГиГД»
Одобрены методической комиссией горно-металлургического факультета
Протокол №____ от «___» ____________ 2014 г
Председатель
Разработала:
доцент
ютюнькова
Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ
Методические указания по проведению
СРО для студентов специальности 5В070600
«Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
Усть-Каменогорск
2014
УДК 548/549
Кристаллография и минералогия: Методические указания по проведению СРО // , ВКГТУ. - Усть-Каменогорск, 2014. – 10с.
При подготовке данных методических указаний использованы учебно-методические руководства, учебное пособие ч. I, II «Кристаллография и минералогия» для студентов геологических специальностей, научная литература по кристаллографии и минералогии, коллекция минералов по классам.
В методических указаниях приведены задания на СРО. Каждое из заданий представлено в виде развернутых инструктивных указаний, с описанием самородных элементов по группам, их особые свойства, происхождение и практическое значение.
Методические указания рассчитаны для студентов геологических специальностей.
Утверждены методической комиссией горно-металлургического факультета
Протокол №____ от «___» ____________ 2014 г.
© ВКГТУ, 2014
,
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Кристаллография и минералогия» является одной из основных дисциплин, предусмотренных в учебном плане специальности 5В070600 «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых». Изучаемая дисциплина состоит из двух самостоятельных дисциплин: «Кристаллография», и «Минералогия».
Для студентов геологов минералы и горные породы представляют чрезвычайно большой интерес для промышленности. Среди промышленно ценных минералов выделяют самородные элементы, сульфиды и другие минералы с высоким содержанием металлов – меди, серебра, железа и др. горные породы являются вместилищем разнообразных металлических, неметаллических и горючих полезных ископаемых.
Такой широкий спектр использования минералов обусловил необходимость изучения курса «Кристаллография и минералогия» студентами геологами.
Учебный процесс по дисциплине «Кристаллография и минералогия» складывается из лекций, лабораторных занятий, консультаций, выполнения курсовой работы, самостоятельного изучения определенных тем дисциплины. После выполнения лабораторного практикума, студенты защищают курсовую работу по теме ««Самородные элементы и интерметаллические соединения».
В методических указаниях по СРС приводиться характеристика каждой из выделенных шести групп самородных элементов, с учетом минералов характерных для месторождений Восточно-Казахстанского региона. На каждую самостоятельную работу предусмотрено два академических часа.
Цель самостоятельных работ: изучение минералов по классам, пользуясь коллекцией образцов выданных преподавателем, студенту необходимо научиться определять минералы, их название, происхождение, основные месторождения, характерные для нашей области, кристаллические структуры и их практическое значение. Особое внимание студентам необходимо уделить поисковым признакам изучаемых минералов на различные месторождения полезных ископаемых.
Задание на самостоятельную работу: с помощью определителя минералов, визуального изучения физических свойств дать характеристику изучаемому классу самородных элементов.
Форма отчета по самостоятельным работам.
Самостоятельная работа студента предусматривает выполнение курсовой работы по классу «Самородные элементы и интерметаллические соединения». Студенты, по заданной теме, готовят презентацию и реферат. Защита происходит на открытых занятиях, в виде олимпиады на кафедре по расписанию, перед вторым рейтингом. Рекомендуемая литература: [2, 9, 12].
3 Методические указания к выполнению
самостоятельной работы студента
Из твердых простых веществ-минералов, называемых иногда самородными элементами, наиболее обычны самородные металлы, либо сравнительно чистые, либо образующие изоморфные смеси друг с другом, образуя природные сплавы. В такой форме установлено около 18 элементов: Сu, Ag, Аu, Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, As, Sb, Bi, Pb, Sn, Zn.
Способность металлов выделяться в виде простых веществ определяется величиной нормального электродного потенциала, в зависимости от которого их располагают в ряд напряжений: Li, К, Са, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Cd, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Аu. Наиболее обычны в самородном виде элементы, стоящие правее водорода — Cu, Hg, Ag, Pt (и платиноиды), Au. Самородные Fe, Ni (иногда вместе с Со) встречаются редко и чаще имеют космическое происхождение.
Самородные элементы Pb, Sn, Zn чрезвычайно редки и возникают в каких-то особых условиях. Металлы, стоящие левее Zn, в самородном состоянии неизвестны.
Из неметаллов наиболее обычны в самородном состоянии сера и углерод. Селен, известен в основном как изоморфная примесь к сере и лишь изредка выделяется как самостоятельный минерал. Самородный теллур встречается очень редко и в небольших количествах.
По типу простых веществ выделяют два класса:
1) самородные металлы и полуметаллы;
2) неметаллы.
Темы самостоятельных работ:
1) Группа золота
В эту группу входят типичные самородные металлы: медь, серебро, золото и их разновидности по химическому составу. Из указанных элементов золото в природе наблюдается главным образом в самородном виде, изредка в виде теллуридов. Серебро нередко встречается также в виде сернистых и галоидных соединений. Медь в самородном виде распространена значительно реже, чем сернистые, кислородные и другие соединения.
2) Группа железа-платины
В этой группе объединяются самородные металлы VIII группы менделеевской таблицы. Рассматриваемая группа минералов по условиям нахождения в природе и кристаллохимическим данным делится на две подгруппы: а) подгруппа железа и б) подгруппа платины.
Среди минералов подгруппы самородного железа, встречающихся в земной коре, по своему происхождению следует различать: 1) минералы космического происхождения, слагающие железные метеориты, и 2) крайне встречающиеся теллурические (земные) образования.
Минералы, входящие в подгруппу самородной платины, представлены довольно большим числом минеральных видов и их разновидностей, представляющих твердые растворы металлов Pt, Fe, Ir, Pd, Rh, иногда Ni, Cu, изредка Au, Os, Sn (иногда в существенных количествах), а также Pb, Zn, Ag, Co, Mn, Mo (до 0,006%) и Re (до 0,00008-0,002%).
Из всех минеральных видов наибольшим распространением в земной коре пользуются поликсен и палладистая платина.
Характерной особенностью минералов подгруппы самородной платины является то, что в их составе Ru и Os в виде изоморфных примесей не участвуют. Несмотря на то, что все шесть элементов платиновой группы обладают многими общими признаками как в физическом, так и химическом отношении, поведение их в природных условиях все же не совсем одинаково. Элементы с максимальным атомным весом в триадах — Pd и Pt ведут себя резко отлично от Ru и Os. До сих пор не удавалось установить, могут ли эти две крайние пары элементов изоморфно замещать друг друга, хотя минералы, их содержащие, бывают парагенетически тесно связаны, нередко образуя непосредственные срастания. Элементы Rh и Ir, занимающие промежуточное положение, играют двойственную роль: они, с одной стороны, образуют химические соединения переменного состава с элементами Ru и Os, а с другой, — входят в состав твердых растворов с Pd и Pt, нередко вместе с Fe, Ni, Сu и др. Характерно также, что правые и левые пары элементов платиновой группы способны образовывать, правда, редкие, природные химические соединения с S, As, Sb и отчасти с Tе, тогда как для Rh и Ir мы подобных соединений еще не знаем. Не менее показательно то, что минералы, обнимаемые рядом Pd—Pt, как правило, кристаллизуются в кубической сингонии (с кристаллической структурой типа меди), тогда как минералы ряда Ru—Os явно индивидуализированы в виде соединений переменного состава, кристаллизующихся в гексагональной сингонии (в кристаллических структурах типа осмия),
Все это и заставляет разбить на две части минералы, образуемые химическими элементами платиновой группы. Одну часть рационально объединить с группой железа, а другую (осмия — рутения) выделить в самостоятельную группу.
3) Группа осмия – рутения (осмистого иридия)
4) Группа полуметаллов
В эту группу, кроме мышьяка, входят сурьма и висмут, т. е. элементы больших периодов V группы таблицы Менделеева. Все они в природных условиях, хотя и редко, встречаются в самородном состоянии, кристаллизуясь в одной сингонии и образуя однотипные кристаллические структуры. Они не встречаются совместно и не дают в природе ни твердых растворов, ни определенных соединений, за исключением мышьяка и сурьмы, которые при высоких температурах образуют твердые растворы, а при низких температурах – лишь устойчивые интерметаллические соединения AsSb (аллемонтит).
5) Группа серы
Элементы VІ группы таблицы Менделеева: сера, селен и теллур. Из них сера является типичным металлоидом, тогда как селен и, особенно, теллур обладают свойствами полуметаллов. Для самой серы установлено три полиморфных модификации: ромбическая и две – моноклинной сингонии. В природных условиях устойчивой является лишь ромбическая модификация а-сера.
6) Группа углерода
Относящиеся в эту группу минералы также занимают особое положение среди самородных элементов. Эта группа представлена двумя резко различными по физическим свойствам полиморфными модификациями углерода: алмазом и графитом.
Кристаллическая структура алмаза в целом как бы похожа на структуру гранецентрированного куба, но отличается от нее тем, что атомы углерода располагаются не только на гранях кубу, ко также в центрах половинного числа малых кубов, чередующихся с пустыми малыми кубами.
Структура графита весьма существенно отличается от структуры алмаза. Ионы углерода в графите лежат листами, представленными плоскими гексагональными сетками.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основная цель прохождения курса «Кристаллография и минералогия» и выполнения лабораторных работ по изучаемой дисциплине – научить студентов, изучающих технологию переработки минерального сырья получать и использовать количественную информацию минералогических характеристик, влияющих на процессы переработки и использования пород, руд и минеральных продуктов. Также методическое пособие полезно студентам, магистрантам и аспирантам, занимающимся геологией, петрологией, металлургией, горным делом. Будущие специалисты получают навыки поисковой минералогии – это комплекс исследований, направленных на разработку минералогических критериев поиска минеральных месторождений, а также методов и приемов их практического использования в дальнейшей работе в области оценки и переработки минерального сырья
Будущие специалисты получают навыки поисковой минералогии – это комплекс исследований, направленных на разработку минералогических критериев поиска минеральных месторождений, а также методов и приемов их практического использования в дальнейшей работе в области оценки и переработки минерального сырья
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Учебное пособие ч. I «Кристаллография и минералогия» для студентов и магистрантов геологических специальностей (, 2011 – 69c.).
2 Учебное пособие ч. II «Кристаллография и минералогия» для студентов и магистрантов геологических специальностей (, 2011 – 158с.).
3 Курс лекций «Минералогия с основами кристаллографии», на русском и государственном языках (, , 2005)
4 Джонс минералогия. М.: Недра, 1991.-350с.
5 Буллах с основами кристаллографии. М: Недра,
1989.-343с.
6 Бондарев минералогии и кристаллографии. М: Высшая школа, 1978.-189с.
7 Шаскольская . М: Высшая школа, 1976.-369с.
8. , Егоров определитель минералов. М: Недра, 1974.-236с
