Klasy krystalograficzne mamy 32. Jest kilka reguł które pokazują różne stopnie symetrii i to jest wyrażone we wszystkich klasach.

Są różne nazwy klas (jednościanu, dwuścianu, sfenoidu itd.

Każda z nich ma swoje przedstawienie w postaci projekcji na siatce Wulfa.

Cała optyka odwołuje się zawsze do krystalografii do orientacji w przestrzeni. Wszystko odwołuje się do układów itd. Przestrzenna orientacja jest podstawą rozpoznawania.

W układzie trójskośnym krystalizują plagioklazy- najpopularniejsze na powierzchni Ziemi. Dno oceanu jest zbudowane z bazaltów, a bazalt jest zbudowany z plagioklazów, piroksenów i oliwinów.
zwraca też uwagę cyjanit

Laktoza i zeolit mają układy jednoskośne.
skalenie alkaliczne (potasowe), muskowit, gips, 30# minerałów, realgar to siarczek który ma diamentowy połysk (tak jak sfaleryt, realgar, czerwone rudy srebra), miki

Potem rombowy – znacznie więcej ścian, lepiej reprezentowany na projekcji. Zeolity, topaz, około 20% minerałów, skałotwórczy anhydryt, topaz jest natomiast bardzo charakterystyczny, może mieć różne barwy, tutaj jest rzadka odmiana czerwona, na ogół jest niebieskawy, miodowy, bezbarwny. Związany z pegmatytami. Chryzoberyl to aleksandryt.( Cały czas mamy dwa sposoby zapisu. Jeden w postaci mmm a drugi POC…)

Układ tetragonalny – Ładne rzuty stereograficzne np. podwójna piramida, rzadki wulfenit. Szelit ruda wolframu,

Są trapezoedry,

Kasyteryt, cyrkon, ważne, wezuwian jest kontaktowy, torbernit to wtórny uwodniony minerał fosforan uranu, cyrkon to krzemian cyrkonu bardzo charakterystyczny, kasyteryt jest podstawowa ruda cyny.

Są też czworościany, bardzo różne

Jest skalenoedr – stannin siarczek miedzi i cyny, ale on nie jest głównym minerałem, główna ruda to chalkopiryt główna ruda w LGOM - ie, rzadko tworzy własne kryształy, najczęściej zbite skupienia drobnoziarniste, jest ważnym minerałem.

Najtrudniejsza klasy to układ regularny

W układzie regularnym przykłady projekcji są bardzo ładne. Klas symetrii będziemy mieli więcej. Bardzo wiele klas i bardzo wiele możliwości nazewnictwa tych prostych i skomplikowanych układów

Dwunastościan pentagonalny i rombowy charakterystyczne dla granatu.

Piryt charakterystyczny – dwunastościany pentagonalne i cale mnóstwo możliwości dodatkowych, najczęściej jest sześcianem. Do skomplikowanych pokrojów potrzebuje dużo miejsca

Sperylit ważna ruda – arsenek platyny

Kryształy salmiaku

Formy czworościanu poszóstne miewa diament

Tetraedryt i sfaleryt. Tetraedryt to ruda srebra (siarkosól srebra) oparte na nich średniowiecze. Ma metaliczny połysk.

Ważne są granat, fluoryt, galena, halit i spinele. Spinele są ważną grupą.

Magnetyt bardzo silny idiomorficzny zawsze wymusza własna postać, nawet w małych kryształach

Trygonalny i heksagonalny bardzo trudne. Słupów i rodzajów może być dużo. Romboedr to klasa charakterystyczna dla kalcytu i innych węglanów. Dolomit minerał skałotwórczy w węglanach.

Kwarc- klasa trapezoedru trygonalnego. Trapezoedr obniża symetrię słupa heksagonalnego do układu trygonalnego.

Turmalin – charakterystyczne prążkowanie wzdłuż słupa. Wielobarwność. Prustyt – piragiryt- rudy srebra, siarkosole srebra które nie mają połysku metalicznego- mają półdiamentowy, są przeświecające. Korund przypomina Wenus z Milo. Jest to bardzo charakterystyczna postać, np. z Cejlonu. Beczkowaty kształt charakterystyczny dla korundu z poprzecznym prążkowaniem. Psie zęby – skalenoedru. .Kwarc nie ma takich zakończeń. Ten hematyt nazywa się róża hematytowa -

Apatyt należy do układu heksagonalnego – bardzo wiele postaci, słup , ale także płaski kryształ, apateo znaczy po łacinie oszukuję, kilkanaście różnych barw. Oś sześciokrotna.

Kwarc – odmiany- kwarc pod mikroskopem w świetle spolaryzowanym, czarne i białe, przykład kwarcu zatokowego. Ma jamki związane z krystalizacją.

Bardzo ważna ruda molibdenu – molibdenit

Beryl- charakterystyczny jubilerski minerał, o różnych barwach.

Folie:

• Fig. 1.3 – związki mineralogii z innymi działami – zapożyczenie metod badawczych od różnych działów – geologia, geofizyka, planetologia (meteoryty), fizyka (mineral physics properties), chemia (metoda analityczna), material science (ceramika, metale, betony), biologia (materia organiczna), petrologia, (geochemia), geologia ekonomiczna (złoża)

• Fig. 1.1 – trzech ojców geologii Agricola (XVI w. ), Stensen, Hauy¹ był francuzem

• Table 1.1- Bauer, Stensen, jest powiedziane co odkryli, wielu z nich było chemikami (Rosenbusch, Goldschmidt I i II, ani jednego Polaka nie ma).

• Fig. 4.8 dotyczy krystalografii, ćwiczenie na sześcianie, tutaj osie są wbite, na egzaminie jeden sześcian będzie stał, elementy symetrii geometrycznej (np. pokazać 9 płaszczyzn)

• Fig. 3.5 osie symetrii 3.6 Kryształ halitu. Manecki nie myśli o wydaniu podręcznika bo nie ma sponsora. Ministerstwo nie jest zainteresowane. Wiadomo że to nie są bestsellery.

Metody badań w mineralogii:

Schemat z Kostov (1972) – Ivan Kostov był mineralogiem:

1. Fizjograficzne- ćwiczymy je na ćwiczeniach – barwa, rysa, twardość, luminescencja, magnetyzm, - wszystkie fizyczne i niektóre optyczne własności minerałów

2. Fizyczne

   1. Optyka – powiązania między budową wewnętrzną a własnościami optycznymi, światło przechodzące i odbite. Mamy dwa królestwa dla badania minerałów: nieprzeźroczyste oraz przeźroczyste i przeświecające. Liczy się przezroczystość w płytce cienkiej (thin section, w żargonie szlif). Do badania własności fizycznych minerałów robimy preparaty, pan Magister Jankowiak. Dlatego ważna jest krystalografia. Używamy światła spolaryzowanego. W większości musimy używać takiego światła. Światło niespolaryzowane ma drgania we wszystkich kierunkach, spolaryzowane wygasza wszystkie kierunki i zostawia jeden. W mikroskopie mamy dwa polaryzatory skrzyżowane. Granat między dwoma będzie ciemny. Kwarc w zależności od obrotu stolikiem będzie ciemny lub jasny. To samo dotyczy świtała odbitego, niestety w programie go nie ma. Optyka jest na pierwszym miejscu bo jest najtańsza.

   2. XRD, X to rentgen, D to dyfrakcja. To jest proszkowa analiza dyfrakcyjna (powder dyfraction). Proszkujemy minerał, robimy z niego tabletkę i naświetlamy. Jest to jedna z najlepszych metod. Daje charakterystyczny dla każdego minerału dyfraktogram. Każdy minerał ma swoją charakterystykę związaną z układem krystalograficznym.

   3. EM – ogólnie EM to Electron Microskop – grupa metod związanych z mikroskopią elektronową

      1. SEM – Scanning Electron Microscop

      2. TEM- transmission EM

         1. HRTEM – High Resolution TEM, w Polsce nie mamy, jest piekielnie drogie, ale to super metoda do badania małych krystalitów, np. minerałów ilastych.

Wszystkie minerały które są viskersami (takie które tworzą igiełki, są małe ale niebezpieczne dla zdrowia, np. azbest, który mineralogicznie ma kilka substancji) mogą być rozpoznawane przez HRTEM. To jest ten łącznik z biologią.
Nikt w Polsce się tym nie zajmuje

1. IR – nadają się do minerałów z grupą OH, uwodnionych w jakiś sposób

2. Różne spektrometrie

1. Chemiczne

   1. Podstawowe

      1. Wet chemistry – klasyczna metoda oznaczania składów krzemianów i innych w roztworach.

      2. Rurka Otwarta

      3. Rurka zamknięta

      4. Micro – mikroreakcje

   2. Mikro – probe (mikrosonda elektronowa), badamy w punkcie o średnicy 5 mm, wypolerowany preparat (polished section)

   3. ICP, ICP-MS – coraz częściej są stosowane kombajny – szybka metoda, szybsza od plazmy, to daje całe spektrum pierwiastków

   4. XRF - - fluorescencja rentgenowska, tabletka i badanie w stanie stałym, to daje 58 głównych pierwiastków

   5. SHRIMP – ZR/MS – badanie izotopów Metoda do badania wieku cyrkonów, shrimp to mikrosonda jonowa (Ion-probe), działko jest tlenowe. Sensitiv HR Ion MircoProbe

   6. MS – do kombajnów w bardzo różnych metodach

2. Fizyczno-chemiczne –

   1. polarografia, http://pl.wikipedia.org/wiki/Polarografia

   2. DTA

Spektroskopie: (ryc., której nie mogę znaleźć)

• Mesbauerowska – służy do określania pozycji żelaza w minerałach, także we krwi

• Rentgenowska

• Elektronowa

• Ramanowska – stosuje się do badania inkluzji. Musimy odróżniać syntetyki od naturalnych. Mikroraman jest tą metodą, która świetnie się do tego nadaje. Otrzymujemy widmo na podstawie którego identyfikujemy.

• Oscylacyjna

• Elektronowy rezonans paramagnetyczny

• Rezonans magnetyczny jądrowy

• Kwadrupolowy rezonans jądrowy – u profesora Jurgi.

W mikrosondzie elektronowej są dwie metody (15.1)

• WDS – opiera się na częstości i długości fali – ilościowa (W-wavelenghts)

• EDS – na zasadzie energii, dotyczy intensywności odbitego promienia rentgenowskiego. Z próbki wydzielają się promienienie rentgenowskie i idą do spektrometru. Próbka to speciman to próbka do analizy, a próbka ogólna to sample. Preparat polerowany w który uderzamy napylamy węglem, srebrem, albo złotem, końcówki przykładamy srebro żeby płynął prąd. Spektrometry mają swoje kryształy analityczne. Metoda EDS jest półilościowa półjakościowa. Trzeba się odwoływać do standardów. Musimy mieć set – zestaw standardów do analizowania, inny do węglanów, inny do tlenków, do krzemianów. Odwołujemy się do wzorców. Są to preparaty o znanym składzie chemicznym, przebadanym wcześniej innymi metodami. (Praktyka jest naczelnym kryterium poznania ludzkiego, Marks). Focus ma 5 mikronów jest to zatem analiza w mikroobszarze. Mniejszej wiązki nie możemy zrobić.

Po uderzeniu w preparat tworzy się krater, wypala go. Wiązka daje nam promieniowanie rentgenowskie, światło, elektrony dwóch rodzajów (wsteczne rozproszone i wtórne) i ciepło. Uzyskujemy obraz elektronowy. Takie zresztą mamy w scanningu.

Roentgen – wzór Bragga, zasada Bragga, są techniki filmowe i dyfrakcyjne proszkowe. Możemy rentgenograficznie badać pojedynczy kryształ techniką filmową (DSH, Debya Shere,). Optyka jest tak ustawiona że spełnia prawo Bragga. Jak już dostaniemy wykresy z rentgena musimy się odnieść do wzorców. Żeby zidentyfikować substancje mamy parametry hkl, intensywność i odległość międzypłaszczyznową (fig. 7.15). Jest ponad 150 tys. substancji skatalogowanych dla mineralogii i kilkaset tysięcy dla chemii.

Metody optyczne opuszczamy

DTA – metoda do badania minerałów ilastych i uwodnionych, czyli zeolitów. Cała ceramika, działy związane z budownictwem stosują derywatografy. Otrzymujemy derywatogram. Próbkę grzejemy np. do 1000°. Jednocześnie wzorzec i próbkę. Rejestrujemy kilka krzywych (temperatura, stratę wagi,, różnicową krzywą od wagi i temperatury, stąd nazwa DTA). Otrzymujemy dwa efekty endogeniczne i egzogeniczne, czyli utratę wody lub przejście w inną substancję. Każda substancja zachowuje się w specyficzny sposób. Jest to dobra metoda uzupełniająca do rentgena. Stosuje się zatem jako kombajn.

(nie ma ryciny, zdobyć ‼‼)

Teraz prezentacja Doktor Ciesielczuk z Uniwersytetu Śląskiego z Sosnowca

W wersji skróconej.

Zastosowała różne metody do badania tego co się dzieje jak się palą hałdy powęglowe.

Miejsca: Marcel i Chwałowice koło Rybnika, oraz Wełnowiec kilometr od spodka w Katowicach.

Badania w grudniu – smog, temperatura tuż pod ziemią 85°, w lutym ptaki się grzały, zdjęcie scanningowe, zawsze jest podana skala, to jest zdjęcie elektronowe; coraz większe powiększenia; widać że ta siarka wykrystalizowała szybko i ma rombowy zakres. I od razu jest wykres EDS. Pokazuje intensywność i pierwiastki. Głownie jest siarka, z niewielką domieszką węgla i tlenu. Na powierzchni siarki rośnie gips.

Najlepiej łapać na bandaż, widać igiełki minerałów

Widać siarkę bipiramidową

Zonalność i różne kształty

Widać kulki, gwiazdka oznacza miejsce analizy. Skomplikowanie glinokrzemiany potasu i i siarki.

Szkliste – takie same glinokrzemiany które wyrzuca elektrociepłownia na teren rezerwatu Morasko

Potem wchodzi rentgen – dyfraktogram z minerałów, sproszkowane utarte i zrobione

Dump to jest hałda

Inne miejsce temperatura znacznie wyższa, parę dni później dochodzi do 460°. Widać jakie to tworzy precypitacje, wykrystalizowania.

Znowu scanningowy obraz elektronowy

Hematyty – bardzo szybko krystalizują kulki hematytowe

Białe kryształy to salmiak (sallamoniac) - raz duże raz drobne. Nie wiadomo czemu raz duże, a raz drobne.

Bardzo ładne kryształy

Możemy analizować chlor a inne pierwiastki są za lekkie nie widać ani azotu troszkę węglanu

Kryształy maja niektóre taki dendrytowy związek albo są całkiem dendrytami

Szybka krystalizacja – praktycznie efekt sublimacji z gazu.

Jest ta metoda EDS niezwykle szybka

Z lewej strony mamy potas i chlor. Zrobiono rentgena

Mamy salmiak z jednej strony a z drugiej sylwin

Kryształy są zonalne - bardzo ładnie widać morfologię

Czasami ładne czasami podziurawione

To jest pokryte grafitem stąd zawsze w analizach węgiel

Drugie miejsce – okolice Rybknika

Jak widać temperatura wyższa mamy też efekty

Związki z dużą ilością magnezu, C, O, H₂O

Było ciekawe to co jest. Żeby to określić dokładnie poza analiza EDS trzeba wykonać rentgena. Są to rzadkie uwodnione siarczany. Mają ten minus że po opadach rozpuszczają się i spływają na powierzchnię. Do kanalizacji. Także salmiak.

Bardzo charakterystyczny rentgen z domieszką salmiaku

Ostanie miejsce – tym razem hałda znacznie większa, większa objętość i wyższe temperatury, zebrane próbki pokazują siarczany glinu, one są nisko krystaliczne, miloszewit, woltalit. Dla koniecznego potwierdzenia rentgen. Mamy minerały ałunowe te żółte. Nie zawsze da się dobrze na podstawie chemii powiedzieć co to jest.

Hematyt z domieszkami

I anhydryty

To są wysoko temperaturowe efekty palenia się hałd

Przykład zastosowania geologii do ochrony środowiska

Piękne minerały

Na wierzchu hematyt a w środku ałunit.

Od razu też widać – hematyt ma żelazo w związku z tym jest cięższy i na tych zdjęciach elektronowych jest biały.

Podsumowanie – wszystko zależy od warunków zewnętrznych

Zagadka meteorytu:

Zastosowanie różnych metod do badań meteorytu Morasko. Zielony element to Kosmochlor czyli zielony minera ł z kosmosu, czarne to chromit

Dopiero w 1803 nauka uznała że meteoryty to naturalny element a nie diabeł. W XV wieku biskupi zakładali je w kajdany. Wielu akademików francuskich nie chciało uznać ich kosmicznego pochodzenia.

Pas planetoid między jupiter i mars

Żelazny meteoryt Hoba – 60 ton największy jaki znamy

Barringer – pierwszy rozpoznany krater, to samo zdjęcie do góry nogami

60 miejsc znanych z upadku

Przypomina wybuch elektrowni termojądrowej

Brekcje ze szkliwem, to szare to szkliwo, związane z tym tektyty

Meteoryt Morasko i meteoryt Przyłazy to największe deszcz metorytów żelaznych w Europie.

Rozrzut prawdopodobnie wykracza poza rezerwat

Krzysztof Socha i Andrzej Pilski astronom z Fromborka, razem badania przez trzy lata. Z tylu łopatka bo z przodu daje sygnał. Jeden meteoryt na tysiąc sygnałów. Był tu poligon, jest mnóstwo metalicznych przedmiotów.

Meteoryt 20 tonowy nad którym była płyta. Był 20 cm pod płytą. Największy w Polsce. Tak to wyglądało przed oczyszczeniem ważył 168 kilo obok mniejszy 60 kilo.

Potem oczyszczony. Widać regmaglipty – charakterystyczne zagłębienia, obtapiał się bo był bardzo szybki. Nie zdążył na zewnątrz

Zrobiono odlew, Potem robiono kolejne odlewy. Profesor Stankowski. Cięcie meteorytów to fest zajęcie. Bardzo trudno się tnie. W Poznaniu nie było urządzenia, więc cięto w Szczecinie. Tnie się piłą taśmową. Trawi się meteoryt w kwasie azotowym, charakterystyczne nodule z czarną obwódką grafitu.

Aparat rentgenowski, w środku stolik i goniometr. Optyka jest tak ustawiona żeby spełniać warunek lambda = w sinus teta (Bragga). Potrafimy oczytać odległość międzypłaszczyznową

Serce goniometru, z lewej lampka, potem stolik i licznik do odczytywani intensywności. One się wszystkie ruszają. Tylko preparat stoi. Musimy przetestować wiele płaszczyzn

A teraz mikrosonda elektronowa – pochylone elementy to spektrometry do których wchodzi promieniowanie. Pracuje się na dwie ręce. Jeden ekran jest sterujący, jeden do obrazu a jeden do analizy. Camesca SX 100, wprowadza się preparat do śluzy.

Żeby przyrząd mógł działa trzeba preparat napylić, pyli się w próżni. Pani doktor Jeżak z Warszawy i jedna z magistrantek.

Rezultat. Zawsze u dołu jest pokazana skala oraz obraz (BSE – obraz wtórny, secondary)

Mamy Ałtait PbTe z ołowiem i tellurem, mamy toilit i czarny grafit, bramny jedna z inkluzji

A w świetle odbitym – dj (Jeffersonie). W polerowanym preparacie mamy różne minerały a ten sam obraz elektronowy

Te minerały maja strasznie dziwny skład siarczek z chlorem i z alkaliami w ziemskich warunkach niemożliwe

Eustatyt i krzemionka

Mamy skalenie

W ten sposób włączamy się do dyskusji na temat jak powstają pierwsze krzemiany jądrze metalicznym

Biały chromit i szary kosmochlor

Takich piroksenów z sodem i chlorem nie ma w warunkach ziemskich.

Minerał z lewej to nieprzezroczyste i z prawej przezroczyste

Bardzo rzadkie fosforany których nie ma w ziemskich warunkach.

Zawsze był spór czy był impakt i mocne uderzenie. Problem jest taki że większość udokumentowanych meteorytów w innych częściach świata jest na twardym podłożu. Na Morasku uderzył w miękkie. W jednym ze skorupek widzimy brekcję widać ze kwarc został połamany jakby na miejscu. Magistranci separowali małe fragmenty, które maja do siebie to że wietrzeją.

Mamy sferulki- ze sferulikami,

BSE pokazało że jedne są skomplikowanymi glinokrzemianami żelazo – to jest elektrociepłownia

Drugie mają tylko żelazo i nikiel tak jak jest w meteorytach.

Na Morasku są wkopy, robił je Karczewski z geografii. Okazuje się ze poziomów jest kilka (wybuch czy glacitektonika z ostatniego zlodowacenia), czarny kolor, potem niebieski z mioceńskimi.

Przykład jęzorów z pracy magisterskiej Rafała Gazdowskiego.

Możemy wiek upadku określić pośrednio poprzez analizę osadów z zagłębienia (metody palinogologiczne i C14, wiek 5.500 lat temu.

---

1. Jest taki minerał↩