- •§3.1. Понятие о геологических процессах
- •§3.2. Основные понятия минералогии
- •Элементы кристаллографии минералов
- •Свойства минералов
- •§3.3. Породообразующие минералы
- •Полевые шпаты
- •Железисто-магнезиальные силикаты
- •Сульфаты
- •Карбонаты
- •§3.4. Горные породы
- •Изверженные (магматические) породы
- •Осадочные породы
- •Метаморфические породы
- •§3.5 Виды и марки природных каменных материалов
- •Вид обработки
- •Способ изготовления
- •Характер обработки
- •§3.6. Выветривание каменных материалов.
Элементы кристаллографии минералов
Определение: кристаллы – природные или искусственно созданные твердые* тела, обладающие закономерным внутренним строением и ограниченные плоскостями, которые называются гранями (* существуют жидкие кристаллы, которые в курсе СМ не рассматриваются).
Пример: глинистые минералы имеют размер 0,001 мм, а кристалл кварца может достигать в длину 7,5 м иметь массу 70 т.
Кристалл имеет элементы ограничения – грани, ребра и вершины (рис. 3.4а,б). Грани – это плоскости ограничения. На пересечении граней находятся ребра кристалла, а на пересечении ребер – вершины.
Рис. 3.4. Многогранники кристаллов
а, б – элементы кристаллов: Г – грани; Р – ребра; В – вершины; в – постоянный двугранный угол α; г, д – элементы симметрии: С – центр; L – оси; Р – плоскость
Особенности внутреннего строения кристаллов определяет закон постоянства углов между соседними гранями для каждого кристалла (рис. 3.4в) – может изменяться размер кристалла, форма граней, но не угол α.
Для кристаллов минералов характерна симметричность строения, которая определяется тремя элементами:
● центром симметрии – воображаемой точкой С (рис. 3.4г) внутри кристалла, на равном расстоянии от которой вдоль произвольно проведенной прямой находятся точки поверхности кристалла;
● осью симметрии – воображаемой прямой линией Ln (рис. 3.4г) внутри кристалла, при вращении вокруг которой на какой-либо угол кристалл совмещается сам с собой.
Наименьший угол поворота называется элементарным углом α и он определяет порядок* оси симметрии n = 3600/α: второго L2, третьего L3, четвертого L4 или шестого L6 порядка (*в отличие от геометрических фигур, для кристаллов невозможны оси 5-го и выше 6-го порядка, что определяется их строением);
● плоскостью симметрии – воображаемой плоскостью Р (рис. 3.4д) внутри кристалла, разделяющей его на две равные зеркально отображающиеся в плоскости Р части (число плоскостей симметрии в кристалле бывает от 1 до 9).
Пример: для кристалла кубической формы все элементы симметрии можно представить формулой 3L4 4L36L29РC, т.е. в кубе имеется три оси четвертого порядка, четыре – третьего, шесть – второго, девять плоскостей и один центр симметрии.
В XIX веке русский кристаллограф А.В. Гадолин математически доказал, что число комбинаций элементов симметрии для кристаллических многогранников равно 32 и их назвали классами.
По сходным признакам эти 32 класса симметрии кристаллов разделяют на семь сингоний, которые в свою очередь группируют в три категории высшую, среднюю и низшую. Такое подразделение положено в основу классификации кристаллов.
Для пояснения принципов такой классификации приведем на рис. 3.5 кристаллографическую систему координат с осевыми углами α = YZ; β = XZ, γ = XY и соответствующими масштабами – единицами измерения а, b и с по осям X, Y и Z.
Рис. 3.5. Кристаллографическая (правая) система координат
С учетом обозначений рис. 3.5, в табл. 3.1 приведены классификация кристаллов и их отличительные признаки.
Порядок изучения кристаллов:
● определяют все элементы симметрии;
● выявляют сингонию кристалла по табл. 3.1.
Таблица 3.1
Классификация минералов
Категория |
Степеннь эквивалентности координатных направлений |
Угловые характеристики координатных направлений |
Сингония |
Наибольшее число элементов симметрии в сингонии |
Низшая |
а ≠ b ≠ c
|
α ≠ β ≠ γ ≠900 β ≠ α = γ = 900 α = β = γ = 900 |
триклинная моноклинная ромбическая |
С L2PC 3L33PC |
Средняя |
α = b ≠ c α = b ≠ c α = b = c |
α = β = γ = 900 α = β = 900, γ = 1200 α = β = γ |
тетрагональная гексагональная тригональная |
L44L25PC L66L27PC L33L23PC |
Высшая |
α = b = c |
α = β = γ = 900 |
кубическая |
3L44L36L29РC |