Қазақстан Республикасының Министерство Білім және ғылым образования и науки

Қазақстан Республикасының
Білім және ғылым
министрлігі
Министерство
образования и науки
Республики Казахстан
Д. Серикбаев атындағы
ШҚМТУ
ВКГТУ
им. Д. Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета ГМФ
__________А К Адрышев
«_____»____________2008
ПАЙДАЛЫ ҚАЗБАЛАР КЕН ОРЫНДАРЫН ІЗДЕУ ЖӘНЕ БАРЛАУ
050706 – Геология және пайдалы қазба кен орындарын барлау мамандықтары
бойынша бақылау жұмыстарын студенттерге орындауға арналған әдістемелік
нұсқаулар мен тапсырмалар, жұмыс бағдарламалар
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ
Рабочая программа, задания и методические указания по выполнению
контрольной работы для студентов специальности 050706 – Геология и разведка
месторождений полезных ископаемых
Өскемен
Усть-Каменогорск, 2008
Рабочая программа, задания и методические указания по выполнению
контрольной работы для студентов геологических специальностей разработаны на
кафедре «Геология и горное дело» на основании Государственного
образовательного стандарта для специальности 050706 – Геология и разведка
месторождений полезных ископаемых.
Обсуждены на заседании кафедры
Зав. кафедрой
М.А. Мизерная
Протокол № _10_ от «__23_»__12__2008
Одобрены Методическим Советом Горно-металлургического факультета
Председатель
Н.А.Нурбаева
Протокол №______ от ____ ___________2008
Разработал
З.И. Черненко
Нормоконтролер
Е.В. Петрова
3
Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева
З.И. Черненко
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ
Рабочая программа, задания и методические указания по выполнения
контрольной работы для студентов специальности 050706 «Геология и разведка
месторождений полезных ископаемых
4
Усть-Каменогорск, 2008
УДК 548/549
Черненко З.И. Кристаллография и минералогия. Рабочая программа,
задания и методические указания по выполнению контрольной работы для
студентов заочной формы обучения специальности 050706 «Геология и разведка
месторождений полезных ископаемых» / ВКГТУ, Усть-Каменогорск, 2008 – 13с.
Рабочая программа и методические указания содержат необходимый
теоретический материал для выполнения задания по контрольной работе и
варианты заданий для каждого студента.
Предназначены для студентов факультета безотрывной формы обучения и
для других пользователей, желающих расширить свои знания.
Утверждены
на
заседании
металлургического факультета
методической
комиссии
горно-
Протокол № «_____» от «______.2008
©Издательство ВКГТУ, 2008
5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
4
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1 Цель курса
1.2 Задачи изучения курса
1.3 Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для
изучения данного курса
5
5
5
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Наименование тем для самостоятельного изучения
2.2 Тематика аудиторных занятий
6
6
7
3 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ
ДИСЦИПЛИНЫ «КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ»
8
4 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ
РАБОТЫ
4.1 Требования к выполнению контрольной работы
4.2 Контрольная работа и варианты к ней
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ СРЕДСТВ И ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО
МАТЕРИАЛА
5
9
9
10
11
11
6
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина «Кристаллография и минералогия» является одной из
основных дисциплин, предусмотренных в учебном плане специальности 050706
«Геология и разведка месторождений полезных ископаемых». Изучаемая
дисциплина состоит из двух самостоятельных дисциплин: «Кристаллография», и
«Минералогия».
Для студентов геологов минералы и горные породы представляют
чрезвычайно большой интерес для промышленности. Среди промышленно
ценных минералов выделяют самородные элементы, сульфиды и другие
минералы с высоким содержанием металлов – меди, серебра, железа и др. горные
породы являются вместилищем разнообразных металлических, неметаллических
и горючих полезных ископаемых.
Такой широкий спектр использования минералов обусловил необходимость
изучения курса «Кристаллография и минералогия» студентами геологами.
Учебный процесс по дисциплине «Кристаллография и минералогия»
складывается из лекций, лабораторных занятий, консультаций, выполнения одной
контрольной работы, самостоятельного изучения определенных тем дисциплины.
После выполнения лабораторного практикума, контрольных работ студент сдает
экзамен.
7
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1
Цель преподавания
Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентовгеологов с основными минералами земной коры, слагающими горные породы и
руды, законами их формирования и разрушения, возможности концентрации
минералов (т.е. образования месторождений) в той или иной геологической
обстановке. Знание состава, свойств и изменений основных рудных минералов и
горных пород позволит будущим специалистам более грамотно подходить к
решению вопросов по поискам и разведке месторождений полезных ископаемых.
1.2
Задачи изучения курса
В процессе обучения курса «Кристаллография и минералогия» студенты
должны приобрести следующие навыки и умения:
1 По кристаллохимии и физике минералов;
2 Оперативно на основе приобретенных теоретических знаний определять
физические свойства минералов;
3 По изученным физическим свойствам уметь визуально определять
минералы по классам;
4 Уметь визуально определять горные породы (магматические, осадочные и
метаморфические) и знать их минеральный состав;
5 Знать промышленные типы месторождений и практическое применение
изученных минералов и горных пород в промышленности. Уметь оперировать
необходимым минимумом геологической терминологии.
1.3Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо
для изучения курса
По учебному плану изучение дисциплины следует за курсами физической
химии, общей геологии и др.. Особо студентам следует обратить внимание на
следующие разделы:
1 Химия. Знание основ химии, таблицы Менделеева и ее законов, типов
химических связей, иметь понятие о коллоидных и истинных растворах и т.д.
2 Физика. Разделы: «Оптика», «Электричество», «Магнетизм» и т.д.
3 Геометрия. Разделы: «Симметрия», «Стереометрия».
4 Общая геология: «Классификация горных пород и их минеральный
состав»
8
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Наименование тем для самостоятельного изучения
2.1.1 Кристаллография и минералогия как науки. Место кристаллографии и
минералогии и связь ее с другими науками о Земле. Краткая история развития
минералогии. Понятие минерал, руда, порода, парагенезис и генезис.
Использование минералов в народном хозяйстве. Использование минералов в
народном хозяйстве.
А.В. Миловский. 3-12, 69-72.
Кристаллическая структура и химический состав минералов. Идеальные
кристаллы минералов.
А.В. Миловский 56-68, А.Г. Буллах 20-74.
2.1.2 Изоморфизм в минералах. Полиморфизм, полиморфные модификации.
Химический состав и формулы минералов. Типы химических связей в
минералах. Свойства кристаллов.
Физические свойства минералов. Плотность, спайность, твердость, цвет,
побежалость и др. морфология минералов и их агрегатов.
А,В, Миловский. 73-77, 15-22, 77-95.
2.1.3 Процессы минералообразования. Источник вещества и природные
физико-химические среды. Геологические процессы минералообразования.
Классификация процессов минералообразования. Собственно магматический
процесс минералообразования.
А.В. Миловский. 94-95, 255-260.
Пегматитовый процесс. Особый минеральный состав пегматитов.
Зональность пегматитов. Значение в народном хозяйстве. Краткая характеристика
постмагматического
пневматолитового
процесса
минералообразования
(альбитизация, грейзенизация).
А.В. Миловский. 96-98.
Гидротермальный процесс минералообразования. Стадии и парагенезис
гидротермального процесса. Классификация гидротермальных месторождений по
В.И. Смирнову (плутогенные, вулканогенные и стратиформные).
А.В. Миловский. 98-101.
Экзогенные процессы минералообразования. Процессы выветривания.
Физическое и химическое выветривание. Агенты и факторы выветривания, pH
среды. Коры выветривания над ультраосновными и кислыми магматическими
породами. Парагенезисы кор выветривания.
А.В. Миловский. 101-102, 304-313.
Осадочные процессы минералообразования. Механическая и химическая
дифференциация вещества. Осаждение минералов из коллоидных и истинных
растворов. Роль организмов в формировании осадочных пород.
А.В. Миловский. 104-105, 304-310.
9
Метаморфический процесс минералообразования. Типичные минералы
контактного и регионального метаморфического процесса.
А.В. Миловский. 105-107, 351-355.
2.1.4 Описательная минералогия.
Класс «Самородные элементы»
Класс «Сульфиды»
Класс «Окислы и гидроокислы»
Класс «Карбонаты и сульфаты»
Класс «Галоиды, вольфрамиты, арсенаты, фосфаты»
Класс «Силикаты»
А.Г. Буллах. 160-287.
2.2
Тематика аудиторных занятий
2.2.1 Вводная лекция. Кристаллическое строение минералов. Понятие о
кристалле и кристаллическом веществе. Симметрия кристаллов. Структура
кристаллов и пространственная решетка. – 2 часа.
2.2.2 Классификация минералов по классам. Условия образования,
физические свойства минералов – 2 часа.
2.2.3 Морфология и строение минералов. Параметрическое описание
минеральных видов и разновидностей. Минералогия полезных ископаемых – 2
часа.
2.2.4 Класс сульфидов. Минеральные агрегаты, текстуры, структуры,
физические свойства, условия образования. Практическая значимость – 2 часа.
2.2.5 Минералогия ценных компонентов. Руды Восточного Казахстана.
Минералы в месторождениях – 2 часа.
Всего: 8 часов.
Лабораторные работы:
2.2.5 Изучение класса «Сульфиды» – 2 часа.
2.2.6 Изучение класса «Окислы и гидроокислы» - 2 часа.
2.2.7 Изучение класса «Карбонаты» - 2 часа.
2.2.8 Изучение классов «Сульфаты», «Нитраты», «Бораты», «Фториды» - 1
часа.
2.2.9 Изучение класса «Силикаты» - 2 часа.
2.2.10 Изучение класса «Самородные элементы» 1 часа
Всего: 10 часов.
Изучение минералов по классам проводятся по коллекциям каменного
материала, по музейным коллекциям, по методическим указаниям для изучения
минералов по классам, по определителю минералов и др. пособиям по
минералогии.
10
3 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ
ДИСЦИПЛИНЫ «КРИСТАЛЛОГРАФИЯ И МИНЕРАЛОГИЯ»
1) Изучая материал по этому разделу, нужно четко представлять разницу
между кристаллическим веществом и аморфным. Следует твердо уяснить, что с
кристаллическим состоянием твердых тел связаны их основные свойства
(однородность, анизотропность, способность самоограняться и др.). необходимо
научиться определять элементы симметрии на простейших моделях (можно
использовать спичечный коробок и т.д.). Надо твердо знать, что свойства
кристаллических веществ зависят не только от геометрических особенностей
решетки, но и от свойств, слагающих ее структурных единиц (атомов, ионов, или
молекул) и типов связи между ними.
2) Изучая морфологию и физические свойства минералов, особое внимание
должно быть, уделено тому, что все свойства минералов являются отражением их
внутренней структуры и химического состава.
3) Для того, чтобы лучше познать и изучить процессы
минералообразования, необходимо в первую очередь изучить состав минералов,
как конечных продуктов этих процессов. Необходимо уяснить, что химический
состав минералов находится в прямой зависимости от условий их образования.
В этом разделе следует уяснить разницу между экзогенными, эндогенными
и метаморфогенными процессами минералообразования. Необходимо помнить,
что образование минералов, в основном, определяется физико-химическими
условиями их кристаллизации.
4) Исключительно широкое распространение в природе минеральных видов
и их разновидностей затрудняет диагностику минералов. Поэтому студентам
следует ознакомиться с основными методами исследования минералов. В
настоящее
время
применяется
кристаллохимическая
классификация,
опирающаяся на два основных признака – химический состав и структуру
минералов.
При изучении минералов рекомендуется составить конспект в виде
таблицы. В таблице следует дать: а) название минералов, химическую формулу;
б) физические свойства (цвет, блеск, спайность, твердость, плотность); в)
диагностические признаки; г) генетическое происхождение; д) практическое
значение.
11
4 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
4.1Требования к выполнению контрольной работы
По курсу необходимо выполнить одну контрольную работу, в которую
входят 10 вариантов. Номер выполняемого варианта соответствует последней
цифре в номере зачетной книжки. Если эта цифра 0, тогда это соответствует
варианту 10.
Например, № зачетной книжки – 966782, вариант № 2, № зачетной книжки
– 966720, вариант № 10.
Условие каждого вопроса должно быть переписано полностью. Ответы на
поставленные вопросы необходимо взять из рекомендованной литературы.
Минералы необходимо описывать в соответствии с таблицей 1.
Название
минерала
Сингония
Форма
кристаллов
Твердость
Цвет
Цвет черты
Излом
Блеск
Спайность
Генезис
Практическое
применение
Таблица 1 – Определитель минералов
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
В конце выполнения контрольной
использованных литературных источников.
работы
следует
дать
список
12
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Вариант 1
1) Назовите основные промышленные минералы руд железа и дайте их
краткую характеристику. Основные месторождения Восточного Казахстана.
2)
Дайте
краткую
характеристику
магматического
процесса
минералообразования и назовите несколько минералов, образующихся при этом
процессе.
3) Приведите характеристику пород группы диорита-андезита.
4) Кратко опишите карбонатные минералы, различие и диагностику
(кальцит, магнезит, доломит), и их практическое значение. Пример основных
месторождений карбонатного сырья Восточного Казахстана.
Вариант 2
1) Назовите основные промышленные минералы руд марганца и дайте их
краткую характеристику. Пример основных месторождений Восточного
Казахстана.
2) Дайте краткую характеристику пневматолито-гидротермального
процесса и приведите примеры минералов, образующихся при этом процессе.
3)
Кратко охарактеризуйте
происхождение
пирита.
Основные
месторождения и практическое значение.
4) Нарисуйте куб и покажите присущие ему элементы симметрии.
Вариант 3
1) Назовите промышленные минералы руд меди и дайте их краткую
характеристику.
2) Дайте краткую характеристику гидротермального процесса и приведите
примеры минералов, образующихся при этом процессе.
3) Назовите контактово-метасоматическую породу, состоящую из
пироксена, граната, везувиана, эпидота и других кальциевых алюмосиликатов.
4) Нарисуйте тригональную пирамиду и покажите присущие ей элементы
симметрии.
Вариант 4
1) Назовите промышленные минералы руд титана и дайте их краткую
характеристику. Месторождения Восточного Казахстана.
2) Дайте краткую характеристику пегматитового процесса и назовите
основные промышленные минералы, образующиеся при этом процессе.
3) Охарактеризуйте класс сульфидов. Опишите халькопирит, борнит,
ковеллин. Месторождения Восточного Казахстана
4) Нарисуйте тригональную призму и покажите присущие ей элементы
симметрии.
13
Вариант 5
1) Какие минералы образуются в зоне окисления сульфидных руд?
2) Назовите промышленные минералы руд вольфрама и дайте им краткую
характеристику. Пример месторождений.
3) Дайте характеристику классу окислов. Опишите кварц, рутил, халцедон.
Пример месторождений.
4) Нарисуйте тетрагональную призму и покажите присущие ей элементы
симметрии.
Вариант 6
1) Назовите промышленные минералы руд меди и дайте их краткую
характеристику. Пример месторождений.
2) Назовите минералы, образующиеся в результате кристаллизации
истинных растворов.
3) Дайте характеристику физическим свойствам минералов.
4) Нарисуйте гексагональную призму и покажите присущие ей элементы
симметрии.
Вариант 7
1) Назовите промышленные минералы руд свинца и дайте их краткую
характеристику. Пример месторождений.
2) Какие характерные минералы образуются в условиях регионального
метаморфизма?
3) Дайте характеристику классу каркасных силикатов. Опишите полевые
шпаты.
4) Что такое сингония? Дайте характеристику высшей категории.
Вариант 8
1) Назовите промышленные минералы руд алюминия и дайте их краткую
характеристику. Пример месторождений.
2) Какие минералы меди образуются в зоне вторичного сульфидного
обогащения? Пример месторождений.
3) Дайте характеристику классу островных силикатов. Приведите пример
минералов и опишите их.
4) Что такое ось симметрии кристаллов?
Вариант 9
1) Назовите промышленные минералы руд цинка и дайте им краткую
характеристику. Пример месторождений.
2) Назовите минералы, употребляемые в качестве флюсов в металлургии.
3) Дайте характеристику классу карбонатов. Приведите пример минералов
и опишите их. Пример месторождений.
14
4) Для каких горных пород является породообразующим кварц? Опишите
его.
Вариант 10
1) Назовите основные минералы, используемые в качестве химического
сырья, и дайте их краткую характеристику.
2) Что такое изоморфизм?
3) Дайте характеристику средней категории симметрии кристаллов.
Сингонии. Какие минералы в них кристаллизуются?
4) Охарактеризуйте класс галоидных соединений (флюорит, галит, сильвин).
Пример месторождений.
15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Аншелис О.М. Начала кристаллографии. Л., Изд. ЛГУ, 1952.-257с.
1 Бетехнин А.Г. Минералогия. Госгеоихдат, 1956.-518с.
2 Булах А.Г. Минералогия с основами кристаллографии, М., Недра, 1989.
3 Бондарев В.П. Основы минералогии и кристаллографии. М: Высшая школа,
1978 -189с.
4 Гинзбург А.И., Кузьмин В.И., Сидоренко Г.А. Минералогические исследования
в практике геологоразведочных работ. М., Недра, 1981.
5 Миловский А.В. Минералогия и петрография, М., Недра, 1985.
6 Черненко З.И. МП (курс лекций). Минералогия с основами кристаллографии.
Ч 1,2. У-Ка, ВКГТУ, 2006.
7 Черненко З.И. МУ. Минералогия. У-Ка, ВКГТУ, 2006.
8 Черненко З.И. МУ. Минералогия и месторождения полезных ископаемых. У-Ка,
ВКГТУ, 2007.
ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ СРЕДСТВ И ИЛЛЮСТРИРОВАННОГО
МАТЕРИАЛА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
1 Минералогический музей при кафедре «Геология и горное дело» (коллекции
минералов, горных пород и руд по месторождениям полезных ископаемых)
2 Учебные коллекции рудных и нерудных минералов в аудитории 2-306 (кабинет
минералогии)
3 Учебные коллекции горных пород и руд в аудитории 2-309 (кабинет общей
геологии)
4 Плакаты кристаллографических форм минералов
5 Плакаты по текстурам и структурам горных пород
6 Каменный материал, представленный неэкетированными образцами минералов
и горных пород