Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Херсонський державний університет Кафедра екології та географії Геологія загальна та історична

Методичні рекомендації до лабораторних занять з мінералогії

Для студентів Інституту природознавства

Спеціальності

6.010103. Географія

(для денної та заочної форми навчання)

Давидов О.В.

Херсон - 2011

Геоморфологія

Методичні рекомендації до лабораторних занять

Автор: Давидов О.В. - кандидат географічних наук, завідувач кафедри екології та географії ХДУ

Рецензенти:

Шуйський Ю.Д. - доктор географічних наук, професор, завідувач кафедри фізичної географії та раціонального природокористування ОНУ.

Богадьорова Л.М. - кандидат географічних наук, доцент кафедри соціально-економічної географії.

Теми лабораторних робіт:

№ лабораторної роботи	Тема лабораторної роботи	Кількість годин	Сторінки
Модуль 1. Основи кристалографії та мінералогії
Лабораторна робота № 1.	Морфологія, властивості й елементи симетрії кристалів	2
Лабораторна робота № 2.	Фізичні властивості мінералів, методика їх визначення, форми знаходження	4
	Визначник мінералів
Лабораторна робота № 3.	Головні породоутворюючі мінерали з класів самородних елементів та сульфідів	2
Модуль 2. Головні породоутворюючі мінерали
Лабораторна робота № 4.	Головні породоутворюючі мінерали з класів галоїдних сполук та сульфатів	2
Лабораторна робота № 5.	Головні породоутворюючі мінерали з класу окислів та гідроокисів	2
Лабораторна робота № 6.	Головні породоутворюючі мінерали з класів карбонатів та фосфатів	2
Лабораторна робота № 7.	Головні породоутворюючі мінерали з класу силікати	4

Модуль 1. Основи кристалографії та мінералогії Лабораторна робота № 1

Тема: Морфологія, властивості й елементи симетрії кристалів

Мета роботи: ознайомитися із особливостями кристалічної будови мінералів, визначити морфологічні особливості та елементи симетрії кристалів, навчитися визначати кристалографічні сингонії.

Лабораторне обладнання: колекція кристалів різних мінералів, колекція моделей кристалів.

Хід роботи

Завдання 1.

Ознайомитись з теоретичними основами кристалографії, вивчити елементи геометричної кристалографії та дослідити кристалографічні сингонії.

Морфологічні особливості кристалів

У кожному кристалі можна розрізнити грані, ребра і вершини. Гранями називаються плоскі обмеження кристалів; лінії, що розділяють грані, утворюють ребра; кутова точка, в якій перетинаються кілька граней, представляє вершину кристалу.

При сприятливих умовах припливу однорідної речовини до зростаючого кристалу він розвивається в правильний багатогранник.

У природі такі умови можуть спостерігатися виключно рідко, тому кристали зазвичай мають неправильні форми. Більшість мінералів утворює мікрокристали і зустрічається у вигляді дрібнокристалічних або зернистих мас.

Завдяки тому, що кути між відповідними гранями у кристалів одного і того ж мінералу постійні, вдається встановити справжню форму кристалу, навіть вивчаючи спотворені форми.

породоутворюючий мінерал кристалографія мінералогія

Існує закон сталості граних кутів у кристалах. Цей закон говорить: кристали одного і того ж мінералу можуть мати різну форму, величину і число граней, але кути між відповідними гранями завжди будуть постійними. Кути між гранями кристалів вимірюються за допомогою гоніометру (кутоміра).

Елементи симетрії

У ідеально утворених кристалів спостерігається симетрія. Симетрією кристалу називається закономірне повторення граней, ребер і вершин.

У кристалах спостерігаються наступні елементи симетрії:

1 - Площина симетрії - це уявна плоскість, яка ділить кристал на дві рівні частини, причому одна з частин є як би дзеркальним відображенням іншої. У кристалі може бути кілька площин симетрії. Площина симетрії позначається літерою Р.

2. Вісь симетрії - лінія, при обертанні навколо якої на 360° кристал кілька разів повторює своє початкове положення в просторі. Вісь симетрії позначається літерою L. У кристалі може бути декілька осей симетрії;

а) вісь симетрії другого порядку (L2), коли при обертанні навколо цієї осі на 360° кристал повторює своє початкове положення в просторі два рази;

б) вісь симетрії третього порядку (L3), коли при обертанні навколо цієї осі кристал повторює своє початкове положення в просторі три рази;

в) вісь симетрії четвертого порядку (L4), коли при обертанні навколо цієї осі кристал повторює своє початкове положення в просторі чотири рази;

г) вісь симетрії шостого порядку (L6), коли при обертанні навколо цієї осі кристал повторює своє початкове положення в просторі шість разів.

Вісь симетрії п'ятого порядку в кристалах не спостерігається, а вісь симетрії першого порядку в кристалографії не враховується.

3. Центр симетрії - уявна точка, розташована всередині кристала, в якій перетинаються і діляться навпіл лінії, що з'єднують відповідні точки на поверхні кристала. Центр симетрії позначається літерою С.

Сингонії

Все різноманіття кристалів, що зустрічаються в природі об'єднується в сім сингоній (систем) за наявними в них елементами симетрії: I) кубічна,

2) гексагональна,

3) тетрагональна,

4) тригональна,

5) ромбічна,

6) моноклінна,

7) триклинна. Наведені вище сингонії об’єднуються в три групи: вищі, середні і нижчі.

Вища сингонія

Характерною особливістю вищої сингонії є наявність більше однієї осі симетрії вищого найменування (осями вищого найменування вважаються L⁶, L⁴, L³). До вищої сингонії відноситься кубічна сингонія - найбагатша на елементи симетрії.

Кристали, які відносяться до кубічної сингонії - ізометричні. Кристали кубічної форми утворює кам'яна сіль, у вигляді октаедрів зустрічається магнітний залізняк, ромбічний додекаедр характерний для гранатів і т.д.

Середня сингонія

Кристали пов'язані з середніми сингоніями, мають лише одну вісь симетрії вищого найменування, інші осі симетрії - виключно другого порядку (L²). До середніх сингоній відносяться: гексагональна, тетрагональна, тригональна.

У кристалах, що відносяться до гексагональної сингонії, єдиною віссю симетрії вищого найменування є вісь шостого порядку (L⁶), в кристалах тетрагональної сингонії цієї єдиної віссю симетрії вищого найменування є вісь четвертого порядку (L⁴), а в кристалах тригональної сингонії - вісь третього порядку (L³).

В гексагональній сингонії кристалізується мінерал апатит, в тригональній сингонії кристалізується кальцит, в тетрагональній сингонії - мідний колчедан.

Нижчі сингонії

У кристалів, що відносяться до нижчих сингоній, немає жодної осі симетрії вищого найменування (можуть бути лише осі симетрії другого порядку). До нижчих сингоній відносяться: ромбічна, моноклінна, триклинна.

Кристали ромбічної сингонії мають більше однієї осі симетрії другого порядку (L²). Кристали моноклінної сингонії мають лише одну вісь симетрії другого порядку (L²). Кристали триклинної сингонії не мають жодної осі симетрії. У ромбічну сингонію кристалізується самородна сірка.

Завдання 2.

Розглянути моделі кристалів та визначити в них кількість морфологічних елементів. До морфологічних елементів відносять: грані, ребра, вершини; підрахуйте їх кількість, результати запишіть у зошит.

Завдання 3.

Розгляньте моделі кристалів. Визначте в них елементи симетрії: центр симетрії, площину симетрії та осі симетрії. Для визначення наявності центра симетрії необхідно покласти кристал на рівну поверхню, якщо хоч одна грань кристалу буде не паралельна цій поверхні, то в такому кристалі центра симетрії не існує.

Щоб визначити кількість площин симетрії необхідно кристал уявно поділити на дві дзеркально рівні частини. Площина може проходити тільки через ребра, або через середини граней, або і через ребро та середину грані.

Щоб визначити кількість та порядок осі симетрії необхідно крутити фігуру кристала навколо уявної осі симетрії, кількість суміщень однакових елементів морфології означає порядок осі. Результати дослідження запишіть у зошит.

Завдання 4.

Напишіть формули кристалів. Спочатку пишуть кількість осей симетрії та їх порядок (ось симетрії позначається літерою L), потім пишуть кількість площин симетрії (площа симетрії позначається літерою Р), наприкінці формули літерою С позначається центр симетрії. Наприклад: 3L⁴ 4L³ 6L² 9PC

Завдання 5.

Розгляньте формули кристалів та на основі цього віднесіть їх до тієї чи іншої сингонії (системи). Системи: кубічна, гексагональна, тетрагональна, тригональна, ромбічна, моноклінна, триклинна.

Питання для самоконтролю:

1. Які існують елементи обмеження кристалів?

2. Що називається симетрією в кристалах?

3. Скільки буває в кристалах площин симетрії?

4. Дайте визначення поняттю сингонія.

5. Які існують сингонії?

Завдання для самостійної роботи:

1. Проаналізуйте матеріали з основ кристалографії та опишіть кристали яких мінералів відносяться до відомих сингоній, до кожної сингонії віднесіть не менше трьох мінералів, замалюйте форму кристалів досліджених мінералів.

2. Напишіть реферат на тему: "Чарльз Лайель - видатний геолог".

Література:

1. Павлинов В.Н. и др. Пособие к лабораторным занятиям по курсу общей геологии. - М.: Недра, 1970. - 192 с.

2. Каденская М.И. Руководство к практическим занятиям по минералогии и петрографии. - М.: Просвещение, 1976, - 240 с.

3. Музафаров В.Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей. - М.: Недра, 1979. - 327 с.

4. Миловский А.В. Минералогия и петрография. - М.: Недра, 1985. - 432 с.

5. Сивий М.Я., Свинко Й.М. Геологія. Практикум. - К.: Либідь, 2006. - 248 с.