А ввЕдение

Учебно-методический комплекс (УМК) «Кристаллография, минералогия и петрография» предназначен для учащихся средних профессиональных учебных заведений обучающихся по специальности 1811002 «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ», 1814002 «Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений».

В составе УМК:

1. Рабочая учебная программа по вышеназванным специальностям.

2. Курс лекций.

3. Разработанные практические занятия.

4. Тесты.

Рабочая учебная программа курса «Кристаллография, минералогия и петрография» выполнена в соответствии с требованиями Государственного общеобразовательного стандарта ГОСО РК 2.002-2001 по специальностям

1811002 «Геологическая съемка, поиски и разведка МПИ»

1814002 «Геология и разведка нефтяных и газовых месторождений» и в соответствии с утвержденной МОиН РК типовой учебной программой по данному курсу.

Курс лекций обеспечивает получение учащимися минимума знаний и умений, предусмотренных типовой программой предмета. Резервные часы, предусмотрены типовой программой использованы в разделах I-III как наиболее важных для формирования профессиональных знаний, умений и навыков по специальности.

В основу лекционного материала положены учебники и учебные пособия авторов Бетехтина А.Г. Минералогия, М., Госгео, Техиздат, 1961., Миловского А.В., Минералогия и петрография, М., Недра, 1985г., Белоусова О.И., Михеева В.В., Общий курс петрографии, М., Недра, 1972г., Логвиненко И.В. Петрография осадочных пород, М., Высшая школа, 1971г., Трусова И.Ф. , Чернов В.И. Петрография магматических и метаморфических пород, М., Недра, 1982г. соответствующие требованиям программы.

Материалы практических занятий разработаны в соответствии с требованиями типовой программы и должны подготовить учащихся для изучения последующих дисциплин.

Тесты охватывают материал всего курса, могут быть использованы как проверка и допуск к промежуточной аттестации, так и экзамену за весь курс.

Список литературы приведен в рабочей программе и в конце курса лекций.

При использовании УМК возможны изменения программного материала в объеме 15% к типовой программе по предмету.

Конечно, нужно иметь представление и о том, как «устроены» минералы, каковы их свойства, как они появляются на свет и что происходит с ними дальше. Для этого и служит такая наука, как минералогия.

Курс лекций по кристаллографии, минералогии и петрографии написан в соответствии с государственным образовательным стандартом для учебных профессиональных заведений и предназначен для проведения занятий по предмету «Кристаллография, минералогия и петрография». Он состоит из нескольких разделов: кристаллография, минералогия, петрография, лабораторный практикум по выше перечисленным разделам и тесты.

Необходимость создания данного курса лекций вызвано тем, что в последние годы максимальное внимание уделяется самостоятельной работе обучающихся и отвечает новым требованиям обучения студентов. Курс лекций составлен с учетом действующих программ по «Кристаллографии, минералогии и петрографии» для студентов различных специальностей геологического направления.

При знакомстве с минералами невольно бросается в глаза присущая многим из них способность принимать правильные внешние формы, т.е. образовывать кристаллы, тела ограниченные плоскостями. В связи с чем курс минералогии постоянно пользуется кристаллографическими понятиями. Поэтому первый раздел посвящен изучению начальных понятий кристаллографии, предшествующий знакомству с минералогией.

В данном разделе излагаются основные представления о геометрической и структурной кристаллографии, а также физические свойства кристаллов.

По геометрической кристаллографии достаточно подробно охарактеризовано учение о симметрии, приводится описание законов геометрической кристаллографии и кристаллических многогранников.

По структурной кристаллографии дана характеристика решеток Браве и элементов симметрии пространственных групп симметрии.

При описании физических свойств кристаллов в краткой форме изложены их кристаллооптические свойства.

Следующий раздел курса - минералогия, состоящий из общей части, посвященный рассмотрению химического состава, физических свойств минералов, морфологии, условий образования минералов и части, содержащей описательную характеристику минералов.

Раздел «Петрография» - посвящен изучению горных пород, условиям их образования, несколько расширен вопрос о структурах и текстурах горных пород, сделаны добавления в области петрографии осадочных горных пород, в частности вопроса, касающегося условий их образования и описательной характеристики. Изложены также основные сведения о магматических и метаморфических горных породах.

Раздел лабораторно-практического практикума, отвечает новым требованиям обучения студентов, т.е. их самостоятельной работе.

В нем даются краткие теоретические предпосылки для проведения той или иной лабораторной работы, приводится подробное изложение хода самой работы.

Данный лабораторный практикум позволяет обучающимся овладевать практическими приемами и навыками определения минералов и горных пород, что способствует лучшему освоению методики их макроскопического изучения.

Тесты позволяют закрепить полученный теоретический и практический курс кристаллографии, минералогии и петрографии.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛОГИИ В НАШЕЙ СТРАНЕ

Еще в древности человек был знаком с рудными минералами. Люди выплавляли из руд медь, серебро, железо; обрабатывали гранит, мрамор и другие камни.

В нашей стране с древних пор существовал горный промысел. Развитие горного дела в России способствовало появлению и развитию минералогических знаний. Быстрое развитие горного дела в XVIII в. вызвало необходимость обобщения знаний о различных минералах.

Первым русским ученым, изучавшим минералы, был Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). М.В. Ломоносов заложил фундамент минералогии, геохимии, учения о рудных жилах, учения о полезных ископаемых, экспериментальной минералогии и др.

В 1742г. М.В. Ломоносов написал первый в мире обстоятельный труд по геологии «Первые основания металлургии, или рудных дел», который был опубликован в 1763г. В этой работе дается описание минералов, рассматриваются вопросы их прохождения.

Особенно большую ценность представляет приложение к этой книге, озаглавленное «О слоях земных». В этой части он рассматривает геологические процессы, силы, измеряющие формы земной поверхности, горообразования и медленные колебания отдельных участков земной коры. Исследования М.В. Ломоносова имели огромное значение для развития горнорудной промышленности в нашей стране.

В 1757г. была опубликована его работа под названием «Слово о рождении металлов от трясения земли», в которой высказывалась новая идея о связи процессов минералообразования с тектоническими (горообразовательными) процессами. Образование рудных жил объяснялось выпадением рудных минералов в тектонических трещинах из минеральных растворов и путем осаждения летучих соединений, идущих от подземного жара.

Гениальный ученый показал, что обломочный материал, образующийся в результате разрушения гор текущей водой, отлагается на дне морей, что приводит к образованию толщ осадочных пород. Указывал на то, что рыхлые пески со временем превращаются в сцементированные песчаники, глины – в глинистые сланцы, а также на возможность изменения горных пород под действием высокого давления и высокой температуры (метоморфизм горных пород). Ломоносовым опытным путем была доказана возможность искусственного получения минералов. В XVIII в. минералы считали неизменными. «Для естествоиспытателей рассматриваемого нами мир был чем-то окостенелым, а для большинства чем-то созданным сразу». (Ф. Энгельс). Ломоносов минеральный мир понимал в развитии, в динамике. Он писал: «Твердо помнить должно, что видимые телесные на земле вещи и весь мир не в таком состоянии были с начала от создания, как мы видим, но великие происходили в нем перемены…».

В своих работах Ломоносов показал роль органического мира в образовании минералов и горных пород. Он приписывал органическое происхождение торфу, каменному углю, нефти.

Во второй половине XVIII в. были проведены Академией наук экспедиции по изучению Европейской и Азиатской России. Были изучены Европейская часть нашей территории, Урал, Алтай, Кавказ, Забайкалье, Камчатка. Экспедициями был собран большой минералогический материал, были открыты новые месторождения полезных ископаемых. Это был экспедиционный период развития русской минералогии.

С конца XVIII в. начинается новый период – период изучения собранного минералогического материала и его систематизация. В это время развивалась качественно-описательная минералогия. Известным представителем этого периода является знаменитый русский минералог Василий Михайлович Севергин (1765-1826). До В.М. Севергина не было систематического описания отечественных минералов. Сведения о минералах были разрозненными. Он первый написал крупные сводки по минеральным богатствам нашей страны.

В 1798г. В.М. Севергин опубликовал «Первые основания минералогии, или естественной истории ископаемых тел» в двух томах, в 1801г. «Пробирное искусство, или руководство к химическому испытанию металлических руд», в 1807г. «Пробный словарь минералогический», в 1816г. «Новую систему минералов, основанную на наружных отличительных признаках».

В.М. Севергин в 1809г. издал «Опыт минералогического землеописания Российского Государства» в двух томах. В этом труде он, рассматривая минералы нашей страны, ставит задачу: «Привести их в такой систематический порядок, по коему бы, так сказать, единым взглядом обозреть можно все то, что доселе в разных странах пространной Империи Российской открыто было».

В.М. Севергин намного раньше Брейггаупта обратил внимание на совместное нахождение разных минералов (парагенезис) и назвал это явление русским термином – «смежностью» минералов.

Московский университет и Горный институт сыграли большую роль в развитии минералогии в нашей стране. В 1817г. было основано Минералогическое общество в Петербурге. Члены Общества своими трудами внесли много ценного в отечественную и мировую науку.

Развитие промышленности во второй половине XIX в. постановило перед минералогией новые задачи. Качественно-описательная минералогия не удовлетворяет растущих требований. Наступает период точной описательной минералогии. В это время производились полные химические анализы минералов, давались точные описания физических, химических свойств и кристаллографических форм их. Создателем точной описательной минералогии является академик Николай Николаевич Кокшаров (1818-1892).

Н.И. Кокшаров провел точное изучение и систематизацию минералов, известных в то время на территории нашей страны, и в 11-томном труде «Материалы для минералогии России» дал описание 400 минералов. Академик В.И. Вернадский пишет: «Можно сказать, что только благодаря Кокшарову мы имеем точное познание геометрической формы главных групп минералов…». А. Гумбольдт отметил, что кокшаровские работы «считаются среди лучших и самых точных; их очень ценят в Европе».

90-е годы XIX в. характеризуются значительным подъемом промышленности. Это в свою очередь вызывает увеличение добычи топлива, нефти, руд. Наблюдаются крупнейшие успехи в развитии точных наук, совершенствуется техника. Наступает новый период в развитии минералогии – период точного анализа фактов – аналитический период. Этот период связан с именем Евграфа Степановича Федорова (1853-1919) – создателя точных методов исследования минералов.

В ХХ в. минералы стали рассматривать как продукты естественных химических реакций. Это было диалектическое понимание процессов минералообразования. Изучались минералообразующие процессы и минералообразующая среда. Создавалась генетическая минералогия. Развил генетическую минералогию В.И. Вернадский (1863-1945). Он выступил как новатор и реформатор минералогии. В.И. Вернадский положил в основу минералогии изучение минералогических процессов земной коры, обращая особое внимание на процесс, а не только на исследование продукта процесса (минерала), на динамическое изучение процесса, а не только на статическое изучение его продуктов.

В.И. Вернадский был самым крупным минералогом мира. Он, изучая историю химических элементов, создал геохимию, изучая роль организмов в геологических процессах, происходящих, в земной коре, создал биогеохимию.

Раньше добывалась лишь восемь металлов: железо, марганец, платина, золото, медь, свинец, цинк и ртуть; слабо была развита промышленность цветных металлов: не было своей алюминиевой, магниевой, никелевой промышленности и промышленности редких металлов.

В годы становления и развития государства особое внимание было уделено поискам месторождений цветных и редких металлов. В результате был открыт ряд крупных месторождений этих полезных ископаемых, что дало возможность создать отечественную промышленность цветных и редких металлов.

По выявленным запасам железных руд царская Россия занимала десятое место, Советский Союз занимал первое место в мире. Месторождения марганцевых руд нашей территории в царской России были изучены очень слабо. Работы советских геологов дали возможность открыть крупнейшие в мире месторождения марганцевых руд. По запасам марганцевых руд СССР занимает первое место в мире. В Казахстане был открыт ряд крупных месторождений меди (Коунрад, Бощекуль и др.). В районе Соликамска (Северный Урал) в 1925г. было открыто крупнейшее в мире месторождение калийных и магниевых солей. На базе Соликамского месторождения калийных солей была создана высокоразвитая химическая промышленность.

В 1924г. на Кольском полуострове в Хибинах экспедицией Академии наук СССР, во главе с академиком Александром Евгеньевичем Ферсманом (1883-1945) было открыто самое крупное на земном шаре месторождение апатитов.

Работы А.Е. Ферсмана в области геохимии принесли ему мировую известность. Отечественная промышленность редких металлических ископаемых создавалась при активном участии А.Е. Ферсмана. По указанию С.М. Кирова он провел исследования Хибинских тундр и Монче - Тундры на Кольском полуострове. Работа академика Ферсмана «Полезные ископаемые Кольского полуострова», изданная в 1941г., была удостоена Сталинской премии.

Экспедиция под руководством Ферсмана А.Е. открыла в 1925-1926гг. в Каракуме крупные месторождения серы.

Были открыты новые нефтеносные районы: Второе Баку – между Волгой и Уралом и в Западном Приуралье. Советскими геологами открыты новые крупные месторождения каменных углей: самый крупный в мире Тунгусский угленосный бассейн, Печорский, Ленский, Таймырский, Каннский и др.