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