Кристаллография и минералогия

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» З. Тунгушбаева

Одобрены методической комиссией горно-металлургического факультета

Протокол №____ от «___» ____________ 2014 г

уршайыкова

Разработала:

доцент

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