Характеристика простых форм кристаллов касситерита

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………………..3

1. Общие сведения о касситерите..……………………………………………………...5

1.1 Кристаллографическая характеристика топаза…………………………………….5

1.2. Физические свойства………………………………………………………………10

1.3. Происхождение……………………………………………………………………..12

1.4 Продукты изменения………………………………………………………………..15

1.5 Практическое значение………………………………………………………….….17

2. Методика исследований...……………………………………………………………18

2.1. Обзор материалов предыдущих исследований…………………………………...18

2.2 Порядок проведения работы………………………………………………………..19

3. Представление полученного в процессе исследований фактического материала.20

4. Обсуждение фактического материала………………………………………………21

Заключение………………………………………………………………………………22

Список использованной литературы…………………………………………………..23

Аннотация.

.

В качестве объекта исследования были взяты кристаллы касситерита и на их примере осуществлено знакомство с морфологией, что дало возможность предположить к какому типу они относятся.

Всего страниц 16, таблиц 1.

Введение

Данная курсовая работа составлена на основе изучения коллекции касситерита с неизвестного геологического объекта. Кристаллы были предоставлены кафедрой минералогии, кристаллографии и петрографии Горного института. Задача работы - изучить простые формы касситерита и предположить к какому типу относятся данные кристаллы. Исследование проводилось с помощью зеркального фотогониометра.

Исследование морфологии кристаллов очень важно. На их основе представляется возможным делать выводы, касающиеся природных процессов минералообразования. Выявление связи, которая существует между формой минералов и условиями образования, является важной задачей, поставленной перед минералогией практикой геологического дела.

1. Общие сведения о каситерите.

1.1 Кристаллографическая характеристика касситерита.

Химическая формула касситерита SnO₂
. "Касситерос" по-гречески - олово. Название происходит от о. Топазос в Красном море.

Структура и морфология кристалла.
Ромбическая сингония. D
- Pbnm; a₀
=4,65,b₀
=8,80, c₀
=8,40 , а:b:c=0,5286:1:0,9550, Z=4.

Топаз является единственным представителем переходной кристаллической структуры между гексагональным типом плотнейшей упаковки (оливин) и кубическим (дистен). Основа структуры топаза – мотив из Al-октаэдров, в которых Аl окружен четырьмя атомами О и двумя F или (ОН). Октаэдры частью имеют общие вершины (F), частью общее ребро (О-О). Между октаэдрами общие изолированные тетраэдры SiO₄
. Атомы О октаэдров одновременно принадлежат кремнекислородным тетраэдрам; F или ОН связаны только с Al.

Кристаллы призматические, в большей или меньшей степени вытянутые по оси с. Встречаются кристаллы с доминирующими гранями (120), “доматические” c сильно развитыми (021) или (011), кристаллы с хорошо развитым базопинакоидом и без него и т.д. Известны двухконечные кристаллы с различными гранями на обоих концах. Двойники по (101) встречаются исключительно редко. В шлифах у топазов Урала наблюдаются полисинтетические двойники по {110}.

Кристаллы топаза отличаются по форме не только на различных месторождениях, но иногда даже на отдельных их участках. Выделяется несколько типов:

1) мурзинский – почти изометричной формы с сильно развитым пинакоидом {001} и хорошо развитой призмой (120), с другими более редкими и слабо проявленными формами;

2) ильменский – бочонковидные; пинакоид сильно сужен рядами дипирамид (223) и (112), из призм преобладает (110);

3) шерловогорский – с сильно развитыми призмами {110}, {120}, {130}, призмой {011}, часто принимаемой за диэдр, и отсутствием пинакоида;

4) коростенский – с хорошо развитыми призмами {110} и {120} и отсутствием пинакоида.

Рис.1 Кристаллы топаза Символы граней

1.
Волынь (по Леммлейну) b 010 w 041

2. Мурзинка (по Кокшарову) c 001 x 123

3. Ильменские Горы (по Кокшарову) d 101 y 021

4. Шерлова Гора (по Кокшарову)f 011 l 120

5. Мурзинка (по Ферсману)g 011 m 110

6. Мексика (по Гольшмидту)h 130 o 111

i 113

Кристаллы топаза отличаются по форме не только на различных месторождениях, но иногда даже на отдельных их участках.

На гранях призматического пояса [001] обычна вертикальная штриховка. Кристаллы часто бывают разъедены с образованием на их гранях в зависимости от длительности и интенсивности растворения, разнообразных фигур. На гранях (110) и (120) первоначально образовываются углубления с прямоугольными или квадратными основаниями, ограниченные гранями (010), (120), (130), (140), (230), (470), (100), (210), (111) и др. На гранях (011) – треугольники и трапециевидные углубления с гранями (021), (155), (238) и др.

Известны зональные кристаллы, внутренняя часть которых представляет монокристалл, а внешняя состоит из нескольких рядов наросших друг на друга мельчайших кристалликов топаза.

Встречаются ориентированные срастания топаза с разными минералами. В кристаллах топаза из Ильменских Гор наблюдались включения турмалина. Известны ориентированные нарастания кристаллов биксбиита на грани (110) кристаллов топаза из Томас Рейнж (шт. Юта, США). В месторождении Давей в США обнаружены закономерные нарастания топаза на гранате. На разъеденной поверхности кристаллов топаза иногда наблюдаются кристаллики кварца, очень редко –гердерита.

Кристаллы топаза часто содержат жидкие и газовыевключения; иногда их колличество так велико, что топаз становится мутным и непрозрачным молочно-белым (пирофизолит). У топаза с Шерловой горы частог молочнобелыми являются головки кристаллов ( “коневый зуб” ) с многочисленными твердыми и жидкими включениями. Изучения состава жидких включений показано, что в них содержатся K, Na, Ca, Mg, Fe²⁺
, Si, B, Cl, CO₂
, SO₃
. Твердая фаза этих включений бывает представлена кристалликами галита, сильвина, буры, эльпасолита, хлоридов алюминия и цинка, криолита, кварца. Мусковита, флюорита и ряда ближе неопределенных минералов.

В топазе наблюдаются вростки кристалликов турмалина, гематита, биотита, полевого шпата, кварца рутила, магнетита, ильменита, касситерита, ганита, флюорита, мусковита и фенакита; некоторые вростки приурочены к зонам роста (арсенопирит в топазе из Ингодинской рудной зоны в Забайкалье). В трещинах выделений топазов обнаруживается каолинит, гидрогетит, гипс, вивианит, слюда и др.

1.2. Физические свойства.

Спайность
несовершенная, иногда ясная по (100). Излом часто раковистый. Хрупок, твердость
6-7. Удельный вес
6,8-7,0. Цвет:
примесями Fe, Nb, Ta и Mn касситерит обычно окрашен в темно - бурые оттенки до смоляно - черного цвета, причем в тонких шлифах часто наблюдается кристаллически - зональное строение отдельных кристаллов и зерен, обусловленное чередованием зон с различной степенью интенсивности окраски. Совершенно бесцветные разности очень редки. Черта
у темных разностей обычно слабо окрашенная в буроватые оттенки. Блеск
алмазный, в изломе - смоляной, слегка жирный. Грани кристаллов иногда матовые.

Касситерит не магнитен. Черные разности, обогащенные железом, все же обладают электро - магнитными свойствами.

1.3. Происхождение.

Месторождения касситерита генетически связаны с кислыми изверженными породами, преимущественно гранитами.

В самих гранитах касситерит устанавливается очень редко, и то главным образом в грейзенизированных участках, то есть превращенных под влиянием пневматолитовых агентов() в слюдисто - полевошпато - кварцевую породу с топазом, флюоритом, лепидолитом (литиевой слюдой), турмалином и другими минералами. Полагают, что при высоких температурах олово переносится в виде летучих соединений и , которые впоследствии гидролизуются с выпадением . Установлено также, что щелочные растворы, содержащие сероводород, в восстановительной среде весьма активны в отношении переноса олова. Очень неравномерно распространенные скопления касситерит образует в пегметитовых жилах, связанных с оловоносными интрузиями. В парагенезисе с ним присутствуют: кварц, слюды, альбит, турмалин, иногда колумбит, берилл, сподумен и т.д. Касситерит встречается также в некоторых конактово - метасоматических месторождениях в тесной ассоциации с различными сульфидами, что указывает на толожение его в гидротермальную стадию процесса.

Жильные гидротермальные месторождения касситерита являются гораздо более важными в промышленном отношении. Из них главное значение имеют типы жил: 1) кварцево - касситеритовые и 2) сульфидно - касситеритовые. В первом типе, кроме преобладающего кварца и касситерита, обычно присутствуют: турмалин, белая слюда, полевые шпаты, вольфрамит, в небольших количествах арсенопирит, пирит, иногда флюорит, топаз, берилл и другие минералы. Касситерит встречается главным образом вкрапленным в кварцевую массу и в пустотах в виде кристаллов, иногда достигающих крупных размеров. Во втором типе месторождений касситерит ассоциирует преимущественно с сульфидами: в одних случаях главным образом с пирротином и отчасти с сфалеритом, халькопиритом, станнином; в других - преимущественно с сфалеритом и галенитом и , наконец, в третьих - среди разнообразных сульфидов, где видную роль играет висмутин (боливийский тип). Из нерудных минералов, кроме кварца, в существенных количествах встречаются черные турмалины, очень часто железистые хлориты и карбонаты.

1.4. Продукты изменения.

В зонах окисления оловорудных месторождений касситерит исключительно устойчив. Этим объясняется его нахождение в россыпях.

Касситерит экзогенного происхождения, образующийся при разрушении сульфидов олова, в виде пористых и землистых масс встречается в зонах окисления.

1.5. Практическое значение.

Касситеритовые руды представляют собой единственный вид сырья, из которого в промышленных масштабах добывается олово. Последнее имеет следующие применения: 1) для производства белой жести; 2) для легкоплавких, трудноокисляемых сплавов с медью (бронзы), цинком, медью и свинцом (латуни), припоя (со свинцом) и др.; 3) для лужения медной посуды; 4)для изготовления оловянной фольги (станиоля); 5) в керамике (для красок, эмали) и для других целей.

2. Методика исследований.

2.1. Обзор материалов предыдущих исследований.

Кристаллография возникла с появлением гониометрии – первого методологически правильного подхода к научному познанию кристаллов. Измерение углов между гранями кристаллов позволило ввести число в описание их формы, до этого бывшие лишь словесными. Датский натуралист Николаус Стено (1638-1586) применив простейший прием очерчивания контуров граней карандашом, открыл закон постоянства углов на кристаллах. Его открытие было принято лишь спустя 100 лет, после изобретения прикладного гониометра Арнольдом Каранжо. К концу 1912 года открыты законы рациональности отношений параметров граней (Р.Ж. Гаюи, 1743-1822), поясов (Х.С. Вейс, Ф. Моос, 1773-1839; О. Браве, 1811-1863; И.Ф.Х. Гессель, 1796-1872; А.В. Гадолин, 1828-1928), о простых формах кристаллов, о пространственных решетках (О. Браве) и о пространственных группах симметрии (Е.С. Федоров, 1853-1919; Л. Зонке, 1842-1894; А. Шенфлис, 1853-1928), причем все эти законы и понятия базировались по существу лишь на измерении углов между гранями кристаллов.

Заметным шагом вперед в экспериментальном изучении форм кристаллов явилось изобретение в 20-х нашего столетия фотогониометров, позволяющих с наибольшей полнотой характеризовать исследуемый кристалл.

Образец этого прибора имеется на кафедре кристаллографии СПГГИ.

Все узлы прибора смонтированы на оптической скамье 1. Коллиматор или лазер 2 посылает пучок параллельных лучей на кристалл через отверстие в параболическом зеркале 3. Перед отверстием укреплена ирисовая диафрагма и для измерения диаметра пучка в соответствии с размерами кристалла крепится кассета 5, представляющая собой прямоугольную пластину из органического стекла с отверстием на оси зеркала. В узкий зазор между краем зеркала и пластинкой помещается матовый просвечивающийся экран с нанесенной на нем градусной сеткой. Кристаллодержатель 6 состоит из цилиндрического стержня, имеющего возможность перемещаться вдоль оси прибора и вращаться в отверстии кронштейна 7. Подвижные муфты 8 и 9 с помощью винтов могут быть укреплены в любой точке стержня 6. Задняя муфта образует упор при введении кристалла в фокус зеркала, передняя муфта 9 ограничивает перемещение стержня 6 назад. Поглощающая заслонка 10 – это зачерненная тонкостенная трубка с зажимным винтом, надетая на стержень кристаллодержателя свободно. На передний торец стержня, перпендикулярный к оптической оси прибора, устанавливается магнитный кристаллоносец. Такая система крепления кристалла позволяет легко центрировать его на оси прибора.

2.2. Порядок проведения работы

Для изучения простых форм касситерита были отобраны 6 образцов с наибольшим количеством развитых граней, размером от 1 до 3 мм. При исследовании их под бинокулярной лупой было обнаружено, что некоторые образцы представлены сдвойниковыми кристаллами, что затрудняло или делало невозможным изучение граней с помощью фотогониометра.

Работа на фотогониометре сводилась к следующему. Кристалл по возможности точнее укреплялся к с помощью пластины на торце магнитного кристаллоносца и юстировался на нем от руки на глаз. Затем кристаллоносец переносился на передний торец стержня 6. Отводя кристалл до упора 9 и вращая его вокруг оси, нажатием на него добиваюсь того, чтобы рефлексы от одноименных граней проходили по одной линии. Точность юстировки в этом случае тем выше, чем больше расстояние от кристалла до вспомогательного экрана.

После юстировки кристалл вводился в фокус зеркала. Наблюдая на экране световую картину от граней кристалла нужно ввести поглощающую заслонку 10. При этом рефлексы, не испытавшие отражение в зеркале, гаснут в обратном порядке, и это различие служит критерием правильности положения заслонки. В этой позиции заслонка укрепляется зажимным винтом.

Для определения простых форм, я наносила полученные рефлексы от граней на сетку Вульфа, расчитывала углы φ и ρ. Сверяя свои результаты со справочником, находила какие hkl им соответствуют. Если в книге таких углов не оказывалось, то символы граней расчитывала по формулам:

k₁
=sinφ₁₁₁
; k₂
=cosφ₁₁₁
tg_111;
k₃
=0

h=k₂
sinφ; k=k₁
cosφ; l=k₁
k₂
ctgρ

3. Представление полученного в процессе исследований фактического материала

При изучении кристаллов топаза простые формы представилось возможным определить только у пяти. Стороны остальных были сильно протравлены, что делало невозможным определить символы, так как часть рефлексов от граней на экране гониометра была сильно размыта или вообще невидна.

Простые формы кристаллов касситерита

(Табл из excel)

4. Обсуждение фактического материала.

Из полученных результатов можно предположить, что рассмотреные кристаллы касситерита принадлежат к . Так как у испытуемых присутствуют характерные простые формы касситерита

Заключение

Я изучила простые формы кристаллов топаза. Огранение наводит на мысль, что минералы пренадлежат к типу.

Список использованной литературы.

1. Глазов А.И. Методы морфологии кристаллов, - Л.: Недра, 1981

2. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. М.: Гостеолтехиздат,1956

2. Лазаренко Е.К Курс минералогии. Учебник для университетов. М., “Высшая

школа”, 1971

3. Минералы: Справочник. М., “Наука” Т 3, вып. 1

4. Падуров Н.Н. Кристаллохимический анализ и методы геометрической кристаллографии. ГН-ТИ, 1939.