- •А ввЕдение
- •Краткая история петрографии
- •Б рабочая программа
- •I. Пояснительная записка.
- •II. Примерный тематический план.
- •III. Содержание предмета
- •Раздел I. Кристаллография.
- •Тема 1.1. Свойства кристаллического вещества, основы его строения и
- •Тема 1.2. Образование кристаллов и их рост.
- •Тема 1.3. Геометрическая кристаллография.
- •Раздел 2. Минералогия.
- •Тема 2.1. Основы геохимии.
- •Тема 2.2. Понятие о минералогии как науке.
- •Тема 2.3. Свойства минералов.
- •Тема 2.4. Морфология минералов и минеральных агрегатов.
- •Тема 2.5. Методы минералогических исследований.
- •Тема 2.6. Генезис и классификация минералов.
- •Тема 2.7. Самородные элементы.
- •Тема 2.8. Сернистые соединения (сульфиды).
- •Тема 2.9. Галогениды.
- •Тема 2.10. Оксиды (окислы).
- •Тема 2.11. Силикаты.
- •Тема 2.12. Бораты, карбонаты, нитраты.
- •Тема 2.13. Фосфаты, арсенаты, ванадаты.
- •Тема 2.14. Сульфаты, вольфраматы и молибдаты.
- •Тема 2.15. Парагенетические ассоциации минералов.
- •Раздел III. Петрография.
- •Тема 3.1. Задачи, содержание петрографии и методы исследования горных пород.
- •Тема 3.2. Магматические горные породы.
- •Тема 3.3. Осадочные и вулканно-осадочные горные породы.
- •Тема 3.4. Метаморфические горные породы.
- •Раздел 4. Современные проблемы минералогии и петрографии.
- •Тема 4.1.Современные проблемы минералогии и петрографии.
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •В конспект лекций
- •Раздел I кристаллография
- •1.1 Свойства кристаллических веществ, основы его строения и методы исследования.
- •Мектамиктный распад
- •Методы изучения строения вещества
- •1.2 Образование и рост кристаллов
- •Геометрическая кристаллография
- •1.3 Симметрия кристаллов
- •Простые формы и комбинации. Обзор простых форм по сингониям
- •Закон рациональных отношений параметров и символы граней
- •Закон постоянства углов. Измерение кристаллов
- •Раздел II минералогия
- •2.1 Основы геохимии
- •Периодическая система элементов д. И. Менделеева и строение атома
- •Изотопы в геохимии
- •Основные сведения о земле
- •Оболочки земли
- •Закономерности распределения химических элементов и их изотопов
- •Распространенность изотопов некоторых химических элементов и их массовые числа
- •Геохимическая классификация элементов
- •Геохимическая классификация элементов, по в. М. Гольдшмидту
- •2.2 Понятие о минералогии как науке
- •Значение минералов в промышленности
- •Химический состав и формулы минералов
- •Типы воды в минералах
- •2.3 Свойства минералов. Изоморфизм и полиморфизм
- •Физические свойства минералов
- •2.4 Формы нахождения минералов в природе (морфология минералов)
- •Процессы изменения минеральных агрегатов
- •Коллоиды и коллоидные минералы
- •2.5 Методы минералогических исследований
- •2.6 Генезис и классификация минералов. Эндогенные процессы минералообразования. А) Минералообразование непосредственно из магмы
- •Б) Минералообразование в области контактов
- •В) Гидротермальное минералообразование
- •Г) Минералообразование в пневматолитовых жилах и пегматитах
- •Д) Минералообразование при вулканической деятельности
Типы воды в минералах
Вода может входить во многие минералы и оказывать существенное влияние на их свойства. Различают воду, находящуюся в минералах в виде ионов гидрооксида (ОН)1-, занимающих определенное положение в кристаллической структуре минерала, и молекулярную воду, находящуюся в минералах в виде отдельных молекул Н2О или отдельных групп, состоящих из молекул Н2О. Молекулярная вода может входить в структуру минерала или быть от нее обособлена, т.е. заполнять пустоту в структуре вещества (ячейки, каналы межслоевые пространства). Определение характера воды в минералах производится методом термического анализа, инфракрасной спектроскопии (ИКС), изучением изменения диэлектрической проницаемости минералов, а также методом ядерно-магнитного резонанса (ЯМР) и др.
Выделяются следующие типы воды в минералах.
1. Конституционная вода представлена в минералах ионами гидрооксида (ОН)1- и в единичных случаях ионами Н1+, располагающихся в узлах кристаллической решетки. Эта вода прочно удерживается минералами и выделяется при нагревании в температурном интервале от 300 до 13000С. Выделение воды сопровождается разрушением кристаллической решетки минерала.
К минералам, содержащим конституционную воду, относятся тальк – Mg3[Si4O10](OH)2, брусит - Mg(OH)2 , гидроксилапатит - Ca5[PO4]3(OH, F), серпентин - Mg6[Si4O10](OH)8 и др.
2. Кристаллизационная, или кристаллогидратная, вода содержится в минералах в виде молекулы Н2О. Она входит в структуру минерала. Выделение воды из минералов происходит при нагревании до 400-5000С, причем отдача воды сопровождается изменением структуры и образованием новой фазы.
Примером минерала с кристаллогидратной водой может служить гипс Ca[SO4]·2H2O, при нагревании которого происходит ступенчатое выделение воды. На первой стадии нагревания образуется ангидрит – Са[SO4]·H2O, содержащий меньшее количество воды, далее в процессе нагревания он переходит в безводный ангидрит - Са[SO4], при этом физические свойства меняются скачкообразно.
3. Структурно свободная вода. К этому типу относится вода (исключительно в виде молекул Н2О), располагающаяся в пустотах, характерных для некоторых структур минералов (например, в каналах кольцевых структур или ячейках каркасных структур). Вода может располагаться в виде единичных молекул или групп молекул Н2О. Удаление воды при нагревании происходит постепенно, в значительном температурном интервале и не вызывает перестройки структуры минерала, но при этом могут произойти изменения некоторых физических свойств минерала – твердости, удельного веса, показателей преломления. Следует отметить, что обезвоженный минерал может вновь легко поглощать воду. Структурно свободная вода содержится в берилле, канкрините, шабазите и др.
4. Адсорбционная (или коллоидная) вода – молекулярная вода, удерживаемая на поверхности дисперсных частичек под влиянием их силового поля. Для этого типа характерно непостоянное содержание воды. Значительная часть ее выделяется при нагревании до 1100С. Примером такой воды может служить вода в опале.
5. Гигроскопическая, или капиллярная, вода располагается в трещинах, капиллярах, а также в порах и удерживается в минерале силами поверхностного натяжения; удаляется при нагревании до температуры 100-1100С.
Иногда в минералах встречается вода, которая носит переходный характер от одного типа к другому. Так, некоторые исследователи выделяют особый тип молекулярной межплоскостной воды в некоторых слоистых силикатах (монтмориллоните и др.). В этом случае молекулы воды располагаются слоями между слоистыми пакетами. Кристалл без изменения структуры разбухает или сжимается при поглощении или отдаче воды. Такая вода ведет себя как структурно свободная, но в то же время рассматривается и как адсорбированная на поверхности слоистых пакетов.