- •Лекция 1
- •Минералогия как наука, связь минералогии с другими предметами
- •Объекты и содержание минералогии
- •Значение минералов для человека
- •История развития минералогии
- •История развития минералогии в России
- •Рекомендуемая литература по минералогии
- •Лекция 2
- •Минералы в строении вселенной Минералы метеоритов
- •Строение земной коры и минералогическая зональность
- •Химическая связь. Теория кристаллического поля
- •Кристаллическая структура минералов
- •Принцип плотнейшей упаковки атомов и ионов
- •Особенности кристаллических веществ
- •Лекция 3
- •Способы изображения кристаллических структур минералов
- •Аморфные и скрытокристаллические минералы
- •Полиморфизм и полиморфные модификации
- •Изоструктурные минералы
- •Твердые растворы
- •Псевдоморфозы (ложные кристаллы)
- •Явление изоморфизма
- •Типы изоморфизма
- •Лекция 4
- •Химический состав минералов
- •Химические анализы
- •Расчет формул минералов
- •Расчет формулы сфалерит
- •Расчет формулы граната
- •Причины кристаллизации минералов
- •Закон постоянства гранных углов
- •Двойниковые сростки кристаллов
- •Лекция 5
- •Микрорельеф поверхности кристаллов
- •Пирамиды и зоны роста кристаллов
- •Расщепленные кристаллы, скелетные кристаллы и дендриты, метасомы, пойкилосомы
- •Включения в кристаллах
- •Облик и габитус кристаллов (морфология минералов)
- •Морфология кристаллических агрегатов
- •Лекция 6
- •Физические и химические свойства минералов
- •Анизотропия свойств кристаллов
- •Физические свойства изоморфных смесей
- •Оптические свойства
- •Отражение и преломление света
- •Поляризация и двойное лучепреломление
- •Светопроницаемость (прозрачность)
- •Лекция 7
- •Окраска минералов
- •Собственные окраски минералов Окраска за счет избирательного светопоглощения
- •Анизотропия окраски
- •Игра и переливы цвета
- •Чужеродные окраски
- •Лекция 8
- •Цвет черты
- •Люминесценция
- •Плотность
- •Механические свойства
- •Твердость
- •Спайность, излом
- •Лекция 9
- •Прочность минералов
- •Магнитные свойства минералов
- •Электрические свойства
- •Пьезоэлектричество
- •Пироэлектричество
- •Радиоактивность
- •Лекция 10
- •Определение и описание минералов
- •Макроскопическая идентификация минералов
- •Физические свойства минералов
- •Морфология кристаллов
- •Цвет и черта
- •Твердость
- •Шкала твердости Мооса
- •Плотность и методы ее определения
- •Лекция 11
- •Спайность, отдельность и излом
- •Прочность
- •Специальные физические тесты
- •Люминесценция
- •Магнетизм
- •Электрические свойства
- •Радиоактивность
- •Минеральные ассоциации
- •Химические тесты при изучении минералов
- •Растворимость
- •Вкус и запах
- •Лекция 12
- •Лабораторные методы определения минералов
- •Устройство микроскопа
- •Оптические методы определения минералов
- •Изучение прозрачности
- •Изучение формы зерен
- •Исследование включений
- •Определение оптического класса
- •Определение показателя преломления
- •Изучение окраски минерала и плеохроизма
- •Определение силы двупреломления
- •Угол погасания
- •Изучение минералов в сходящемся свете
- •Лекция 13
- •Основные методы определения ювелирных минералов
- •Рефрактометр. Определение показателя преломления
- •Полярископ
- •Рефлектометр
- •Определение окраски ювелирных камней
- •Цветной фильтр Челси
- •Дихроизм и дихроскоп
- •Спектроскоп
- •Лекция 14
- •Методы исследования структуры минералов
- •Дифракция рентгеновских лучей
- •Виды дифракционных исследований
- •Порошковый метод рентгенографии
- •Монокристалльный метод рентгенографии
- •Дифракция нейтронов
- •Дифракция электронов и электронный микроскоп
- •Методы исследования химического состава минералов
- •Электронно-зондовый микроанализ
- •Рентгеновский флуоресцентный анализ
- •Лекция 15
- •Генетическая минералогия
- •Среды минералообразования
- •Причины и способы минералообразования
- •Типы минеральных месторождений
- •Лекция 16
- •Эндогенное минералообразование
- •Магматический этап минералообразования (магматические минеральные месторождения)
- •Лекция 17
- •Минеральные ассоциации пегматитов
- •Гидротермальное минералообразование
- •Контактово-метасоматическое минералообразования
- •Скарны и грейзены
- •Метаморфическое минералообразование
- •Лекция 18
- •Экзогенное минералообразование Минералы коры выветривания
- •Минералы осадочных пород
- •Обломочные осадочные месторождения
- •Хемогенные осадочные месторождения
- •Биогенные осадочные месторождения
- •Диагенетическое минералообразование
- •Методические указания
- •Приложения
- •Плотность минералов
- •Твердость минералов-эталонов в шкале Мооса
- •Магнитность ряда минералов
- •Минералы магматических пород
- •Минералы пегматитов
Люминесценция
Люминесценцией называется способность минералов светиться под влиянием разного рода излучений за пределами длин волн видимого света. В зависимости от вида излучения различают фотолюминесценцию (ультрафиолетовые лучи), рентгенолюминесценцию, катодолюминесценцию (поток электронов), электролюминисценцию (электрическим полем), термолюминисценцию (нагревание), триболюминесценцию (упругими колебаниями, ударом), флюоресценцию (солнечным светом) и т. д. Наиболее просто люминесценция у минералов наблюдается в ультрафиолетовых лучах в темноте (фотолюминесценция). Нелюминесцирующие минералы остаются черными, у других появляется свечение разного цвета и интенсивности. Иногда свечение продолжается и некоторое время после выключения лампы. Этот вид люминесценции, послесвечение, называется фосфоресценцией.
Принцип появления люминесценции тот же, что и принцип появления окраски в видимых лучах. Возбудителями свечения (люминофорами) чаще всего являются ионы переходных металлов Mn2+, Cr3+, TR2+, TR3+, комплексные катионы (UO2)2+, точечные дефекты, центры переноса заряда и т. д.
Известны минералы с фиолетовым, синим, голубым, зеленым, желтым, оранжевым, красным свечением в ультрафиолетовых лучах. Цвет и интенсивность свечения для одного и того же минерала могут меняться и зависят от особенностей его состава и структуры. Для некоторых минералов люминесценция является важным диагностическим признаком. По яркому голубому или желтому свечению легко определяются в массе дробленой руды алмазы на ленте транспортера (на обогатительных фабриках). По синему и желтому свечению легко отличают рудный минерал вольфрама шеелит от кальцита и кварца (у кальцита чаще бывает розовое свечение, кварц не люминесцирует), по красному свечению рубин отличается от его имитаций. Интересным примером геологического использования явления триболюминесценции является способ отличить доломит от магнезита по цвету триболюминесценции, когда по образцам этих минералов резко чиркают молотком в полной темноте. Этот способ с успехом применяют на руднике Килмар в провинции Квебек.
Плотность
Плотность минералов изменяется в очень широких пределах от 0,8–0,9 (у природных кристаллических углеводородов) до 22,7 г/см3 (у осмистого иридия). Плотность возрастает с ростом компактности структуры минерала и увеличением атомной массы, слагающих его химических элементов.
Полиморфные вещества с разной степенью компактности их структуры имеют разную плотность, например, графит (2,1) и алмаз (3,5 г/см3). Минералы переменного химического состава имеют непостоянную плотность. Поэтому по плотности таких минералов можно приблизительно судить о составе членов изоморфного ряда. Так, например, плотность оливина повышается по мере замещения более легких атомов магния более тяжелыми атомами двухвалентного железа (3,22 г/см3 для форстерита и 4,41 г/см3 для фаялита).
В группах изоструктурных соединений плотность прямо пропорциональна массам входящих в них атомов или ионов. Можно проиллюстрировать это для карбонатов, минералов групп арагонита:
Арагонит CaCO3 – 2,93 (атомный вес катиона – 40,08)
Стронцианит SrCO3 – CaCO3 – 3,78 (атомный вес катиона – 87,63)
Витерит BaCO3 – 4,31 (атомный вес катиона – 137,36)
Церуссит PbCO3 – 6,58 (атомный вес катиона – 207,21)
Методы определения плотности мы рассмотрим позже. Однако сейчас можно сказать, что наиболее точным является метод тяжелых жидкостей.
Другая область применения метода тяжелых жидкостей – выделение отдельных минералов или их групп из полиминеральной смеси. Очень важен этот метод для петрографии, поскольку так называемые тяжелые минералы, плотность которых больше, чем у кварца, полевых шпатов, кальцита и доломита могут дать ценную информацию о происхождении породы, об условиях осадконакопления, о перспективах данной породы на полезные ископаемые (о металлогенической специализации).
Разделение минералов с различными плотностями играет большую роль также в процессе обогащения руд для получения концентратов некоторых ценных минералов. При этом иногда используются тяжелые жидкости, но обычно не те, которые применяются для исследовательских целей (они слишком дорогие). Еще более распространена методика разделения минеральных смесей на различных механических устройствах, например, на вибрационных столах.