Bài giảng tinh thể khoáng vật

Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 0 Trờng đại học mỏ địa chất Bộ môn khoáng thạch - khoa địa chất ____________________________ nguyễn khắc giảng BI GIảNG môn học tinh thể-KHOáNG VậT Dùng cho sinh viên ngnh địa chất v nguyên liệu khoáng _________________________________________ H Nội: 6 -2010 Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 1 phần I: tinh thể- Khoáng vật học đại cơng Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 2 mở đầu Một số khái niệm về tinh thể v khoáng vật A.1. các Khái niệm cơ sở về tinh thể v khoáng vật A.1.1. Các khái niệm về tinh thể. A.1.1.1: Khái niệm cơ sở về tinh thể: Trong tự nhiên, vật chất tồn tại dới ba trạng thái cơ bản: rắn, lỏng v khí, ở trạng thái rắn lại tồn tại hai trạng thái: rắn kết tinh còn gọi l tinh thể v rắn vô định hình còn gọi l thuỷ tinh. Ngời ta cũng gọi ba trạng thái trên l ba trạng thái ngng tụ của các hạt vật chất. Hạt ở đây l các ion hoặc các nguyên tử hoặc các phân tử. Hình A.1: Các trạng thái tồn tại của vật chất trong tự nhiên Hình A.1 l sơ đồ hai chiều thể hiện ba trạng thái ngng tụ cơ bản của một chất cấu tạo bởi hai nguyên tố: rắn kết tinh (a), lỏng (b) v khí (c).Trong tự nhiên trạng thái của vật chất luôn thay đổi. Có thể thấy hai khuynh hớng cơ bản: - Khuynh hớng thứ nhất: các hạt vật chất sắp xếp đều đặn theo một quy luật nhất định nhờ các lực tơng tác giữa chúng v tạo nên thể rắn. Đó l trạng thái kết tinh của vật chất hay l những tinh thể. Vật chất sẽ có trạng thái ny trong điều kiện nhiệt độ đủ thấp v áp suất đủ cao. - Khuynh hớng thứ hai: trật tự sắp xếp của các hạt vật chất bị phá vỡ, lực tơng tác giữa các hạt giảm đáng kể, lực hút lẫn nhau giữa các hạt không còn nữa, vật chất chuyển sang trạng thái khí lý tởng trong điều kiện nhiệt độ đủ cao v áp suất đủ thấp. Trong phạm vi bi giảng ny ta chỉ xét đến các tinh thể. Nếu chỉ xét hình dạng bề ngoi của chúng (với quy mô mắt thờng hoặc dùng kính hiển vi thông thờng có thể quan sát đợc) (hình A.2), ta có thể định nghĩa tinh thể nh sau: "Tinh thể l những vật rắn đợc thnh tạo trong tự nhiên hoặc trong phòng thí nghiệm dới dạng những khối đa diện hình học". Hình A.2a Hình A.2b Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 3 Hình A.2c Hình A.2d Hình A.2: Hình dạng một số đơn tinh thể: a-Pyrit, b- Thạch anh, c- Cuprit, d -Granat Trong hình A.2 hình dạng tinh thể của các khoáng vật pyrit (FeS 2 ) có hình lập phơng hay còn gọi l hình sáu mặt (hình 1.2a), thạch anh (SiO 2 ) có hình lăng trụ sáu phơng v tháp đôi sáu phơng (hình A.2b), Cuprit (Cu 2 O) có hình tám mặt (bát diện) (hình A.2c) v granat (garnet) có hình 12 mặt thoi (hình A.2d). Tuy vậy nh đã nói ở trên, ở phạm vi vi mô, tinh thể bao gồm các hạt vật chất sắp xếp một cách có quy luật. Để thể hiện chi tiết hơn đặc tính ny ngời ta dùng khái niệm mạng không gian. A.1.1.2. Mạng không gian: Khi sử dụng tia Rơnghen (tia X) để nghiên cứu tinh thể ngời ta đã phát hiện ra rằng các vật rắn kết tinh (tinh thể) có cấu trúc theo những quy luật nhất định, trong đó các phần tử tạo thnh (ion, nguyên tử hoặc phân tử) chiếm những vị trí cố định trong không gian của tinh thể. Các vị trí ny đợc coi nh l những giao điểm (nút) của một mạng lới. Ton bộ hệ thống các nút mạng ny đợc coi l một mạng không gian. Ví dụ của cấu trúc mạng không gian có thể quan sát đợc trong cấu trúc của các tinh thể halit (NaCl) v calcit (Ca[CaCO 3 ]). Cấu trúc của tinh thể muối ăn đợc thể hiện ở hình A.2 a, cấu trúc của tinh thể calcit đợc thể hiện ở hình A.3. Vì vậy ngời ta có một định nghĩa khác về tinh thể nh sau: tinh thể l những vật rắn đợc thnh tạo bởi những phần tử nhỏ (ion, nguyên tử, phân tử) sắp xếp đều đặn theo một quy luật nhất định giống nh những nút của một mạng không gian. Chúng ta có thể hiểu rằng mạng không gian l vô hạn (mô phỏng ở hình A.4). Còn các tinh thể l những phần nhỏ của các mạng không gian đợc giới hạn bởi các mặt v các cạnh. Mỗi một ion hoặc nguyên tử hoặc phân tử chiếm một vị trí nhất định trong mạng, hai ion (nguyên tử) cạnh nhau xác định một hng (chuỗi) mạng (hình A.4 a). Khoảng cách a giữa hai nút mạng gọi l thông số chuỗi. Các hng mạng (chuỗi mạng) song song với nhau có thông số chuỗi bằng nhau. Hình A.3: cấu trúc tinh thể của calcit Ngời ta thấy rằng những cạnh thật hoặc cạnh có thể có của tinh thể bao giờ cũng ứng với chuỗi mạng có mật độ nút mạng cao (có thông số chuỗi bé). Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 4 a b: Hình A.4: Các chuỗi mạng trong tinh thể (a) v mặt mạng trong tinh thể (b) Qua ba nút mạng không nằm trên cùng một chuỗi mạng xác định một mặt mạng (hình A.4b). Mặt thật hoặc mặt có thể có của tinh thể bao giờ cũng ứng với mặt mạng có mật độ nút mạng cao. Giao tuyến của các mặt gọi l cạnh, giao điểm của các cạnh gọi l đỉnh. Hình A.5: Mô hình biểu diễn các kiểu mặt v cạnh có thể có liên quan đến cấu trúc ô mạng của tinh thể A.1.1.3. Các tính chất cơ bản của tinh thể: Đặc điểm nổi bật của tinh thể l có cấu trúc mạng không gian. Do đó tinh thể có ba tính chất cơ bản: tính đồng nhất v tính dị hớng, tính tự tạo đa diện hình học, tính có nội năng cực tiểu. a. Tính đồng nhất v tính dị biet: Một vật thể có tính đồng nhất khi ở bất kỳ một vị trí no trong vật thể đó tính chất cũng nh nhau. Tinh thể có tính đồng nhất, song theo những phơng song song với nhau thì tính chất giống nhau, còn theo những phơng không song song với nhau có nhiều trờng hợp tính chất không giống nhau. Vì theo những phơng không song song với nhau cấu trúc mạng của chúng khác nhau. Ngời ta nói tinh thể có tính đồng nhất v tính dị hớng. Cấu trúc tinh thể của khoáng vật disten (AL 2 O) [SiO 4 ] đợc thể hiện ở hình A.6, theo phơng vơng góc với phơng kéo di của tinh thể khoáng vật ny có độ cứng cao hơn (7) so với độ cứng theo phơng kéo di (4-5) của tinh thể. Hình A.6 : Tính dị hớng về độ cứng của tinh thể disten Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 5 Ví dụ thứ hai l ứng suất kéo của tinh thể muối ăn (NaCl) có hình lập phơng. Ngời ta lấy 3 thanh muối có độ di, hình dạng v tiết diện giống nhau, nhng theo 3 phơng khác nhau: L4, L2 v L3. Sau đó kéo 3 thanh muối ny thì thấy ứng suất chịu kéo của 3 thanh ny khác nhau (hình A.7). Thanh thứ nhất theo phơng L4 có ứng suất chịu kéo l 570 G/mm 2 (Hình A.7a) Thanh thứ hai theo phơng L2 có ứng suất chịu kéo l 1150 G/mm 2 (Hình A.7b) Thanh thứ ba theo phơng L3 có ứng suất chịu kéo l 2150 G/mm 2 (Hình A.7c ) Đối với chất vô định hình không có cấu trúc mạng không gian nên theo mọi phơng khác nhau tính chất đều nh nhau. Ta nói, chất vô định hình có tính đồng chất (đẳng hớng) (xem đờng nguội của chất kết tinh (A.8a) v đờng nóng của chất kết tinh (A.8b). b) Tính tự tạo các khối đa diện hình học. Đây l tính chất đặc biệt của tinh thể. Chất vô định hình không có đợc tính chất ny. Ta thử lấy một tinh thể muối ăn có hình lập phơng, đem gọt tinh thể ny thnh một hình cầu. Sau đó cho quả cầu muối vo một bình đựng dung dịch muối ăn (NaCl) quá bão ho. Sau một thời gian ta sẽ nhận đợc một tinh thể muối có hình lập phơng nh cũ. Lm thí nghiêm tơng tự với thạch anh cũng cho kết quả tinh thể thạch anh khôi phục lại hình dạng lăng trụ (3 phơng hoặc 6 phơng từ những quả cầu thạch anh nuôi trong dung dịch chứa SiO 2 ). Hình A.7: ứng suất chịu kéo theo các phơng khác nhau của tinh thể halit c) Tính có nội năng cực tiểu: Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng vật chất ở trạng thái kết tinh có nội năng nhỏ nhất. Để chứng minh điều đó ta lm thí nghiệm sau đây: Lấy một chất ở trạng thái lỏng nóng chảy ở nhiệt độ cao (hình A.8a) ta đem lm nguội một cách từ từ. Trong quá trình lm nguội ta luôn theo dõi sự biến thiên nhiệt độ của chất, thoạt đầu ta thấy nhiệt độ giảm khi ta hạ nhiệt độ bên ngoi. Nhng khi nhiệt độ của chất hạ đến giá trị T o a thì dừng lại, mặc dù ta vẫn tiếp tục lm nguội. Chất bắt đầu kết tinh. Trong suốt thời gian vật chất kết tinh (từ T 1 đến T 2 ) nhiệt độ của vật chất đợc giữ nguyên mặc dù ta vẫn lm nguội liên tục. Chỉ đến khi vật chất kết tinh hon ton nhiệt độ của nó mới tiếp tục giảm. Nếu ta lm thí nghiệm ngợc lại (hình A.8b): lấy một tinh thể của chất no đó đem nung nóng lên v theo dõi sự tăng nghiệt độ trong tinh thể. Thoạt đầu ta thấy khi ta nung nóng, nhiệt độ trong tinh thể tăng dần lên. Nhng khi đạt đến giá trị T o a thì nhiệt độ trong tinh thể bắt đầu không tăng nữa, mặc dù ta vẫn tiếp tục nung. Lúc ny tinh thể bắt đầu nóng chẩy v trong suốt thời gian nóng chảy nhiệt độ ton bộ tinh thể không tăng, chỉ sau khi tinh thể nóng chảy hon ton nhiệt độ mới lại tiếp tục tăng. Đồ thị đợc thể hiện ở hình Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 6 A.8a v hình A.8b gọi l đờng nguội v đờng nóng của chất kết tinh. Hiện tợng xảy ra trong hai thí nghiệm trên đợc giải thích nh sau: Thí nghiệm thứ nhất: vật chất ở trạng thái lỏng nóng chảy nhiệt độ T o a, các phần tử nhỏ (ion, nguyên tử, phân tử) chuyển động tự do với vận tốc lớn. Khi nhiệt độ giảm thì vận tốc chuyển động của chúng cũng giảm theo. Khi vận tốc giảm dần đến không (v = 0), có nghĩa l động năng 0 2 2 == mv E (m l khối lợng của ion, nguyên tử hoặc phân tử, v l vận tốc chuyển động của chúng). Nhng ta biết rằng năng lợng của vật chất luôn đợc bảo ton. Do đó khi động năng E = 0 thì nó đã biến thnh nhiệt năng. Nói cách khác khi vật tiếp tục đợc lm nguội m nhiệt độ bên trong chất kết tinh không giảm. ở thí nghiệm thứ hai: Hiện tợng xảy ra ngợc lại khi ta nung, nhiệt độ tinh thể tăng dần. nhng khi tinh thể bắt đầu nóng chảy, mặc dù ta vẫn nung nhng nhiệt độ trong tinh thể ngừng tăng cho đến lúc nó nóng chảy hon ton. Tinh thể ở trạng thái rắn kết tinh các nút mạng có vận tốc chuyển động v = 0. Khi nhiệt độ tăng v 0 v tăng dần. Các nút mạng bứt ra khỏi vị trí của chúng tinh thể nóng chảy. Để có động năng E 0 ta phải cung cho tinh thể một năng lợng dới dạng nhiệt năng. Nói cách khác khi tinh thể nóng chảy, nó thu nhiệt. Đó l lý do mặc dù vẫn nung m nhiệt độ của khối vật chất thí nghiệm không tăng. Lợng nhiệt toả ra khi vật chất kết tinh hoặc thu vo khi tinh thể nóng chảy gọi l ẩn nhiệt hoá lỏng. Hình A.8: Đờng cong nguội lạnh (a) v nóng chảy (b) của vật chất kết tinh Từ thí nghiệm thứ nhất ta thấy vật chất chuyển từ trạng thái lỏng nóng chảy sang trạng thái rắn kết tinh đã mất đi một khối lợng năng lợng (ẩn nhiệt hoá lỏng). Nói cách khác vật chất ở trạng thái rắn kết tinh có nội năng nhỏ nhất. Ngời ta cũng nhận thấy rằng dung dịch quá bão ho chất lỏng quá đông, rắn vô định hình đều l những trạng thái không vững bền của vật chất, chúng có xu hớng trở về trạng thái rắn kết tinh. Ví dụ điển hình l quá trình kết tinh của các keo sắt v mangan trong tự nhiên hoặc của thủy tinh ở cửa kính các nh máy cơ khí (bị rung lắc nhiều) hoặc các cốc thủy tinh để lâu ngy sẽ bị vỡ vụn do hiện tợng tái kết tinh của thủy tinh thnh các tinh thể thạch anh Nh vậy trạng thái có một nội năng cực tiểu l trạng thái vững bền nhất của vật chất. Hay ngời ta vẫn nói chỉ có tinh thể mới l chất rắn thực thụ. A.1.1.4. Định luật bảo ton góc: Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 7 Ta hãy quan sát các tinh thể thạch anh. Trong điều kiện phát triển tốt đẹp một cách lý tởng nó có thể có dạng ở hình A.2b, tiết diện vuông góc với các mặt của hình trụ l một hình sáu cạnh đều. Nhng trong thực tế, sự cung cấp vật chất của môi trờng nuôi cho các mặt của tinh thể không bao giờ đồng đều. Do đó, tiết diện của hình lăng trụ thờng l những hình sáu cạnh không đều (hình A.9). Ngoi ra, tốc độ phát triển của những mặt khác nhau theo sự thay đổi điều kiện hoá lý của môi trờng nuôi. Khi thì ta đợc một tinh thể có các mặt tháp chiếm u thế hơn. Kết quả l hình dạng của tinh thể thạch anh thật l đa dạng. Các tinh thể ở hình A.9a, A.9b v A.9c biểu diễn một số dạng khác nhau của loại tinh thể ny. Tuy nhiên nếu đo góc giữa các mặt của từng tinh thể ta sẽ nhận đợc những giá trị không đổi. Góc giữa các mặt của tinh thể thạch anh không phụ thuộc vo hình dạng, bao giờ cũng đợc bảo ton. Trên các hình A.9 các mặt tơng ứng đợc đánh dấu bằng cùng một chữ, hoặc a, hoặc b, hoặc c. Góc giữa các mặt luôn luôn l một hằng số: Hình A.9: Mô hình phát triển lệch của tinh thể thạch anh do nguồn cung cấp không đều ab = 120 0 00; bc = 130 0 08; ac = 141 0 47 Hng loạt những công trình đo góc cho nhiều loại tinh thể khác nhau của nhiều tác giả đã dẫn đến định luật bảo ton góc sau đây: Góc giữa các mặt thuộc các tinh thể của cùng một biến thể đa hình của cùng một vật chất tức l những tinh thể đã phát triển trong cùng điều kiện hoá lý (nhiệt độ, áp suất, thnh phần tạp chất có trong môi trờng nuôi ), l không đổi. Trong tự nhiên các tinh thể có mặt rất phổ biến trong vỏ trái đất, nhất l trong lớp vỏ rắn (thạch quyển). Đa số các loại đá đợc thnh tạo từ các vật chất rắn có cấu trúc kết tinh (tinh thể), trong đó có thể phân chia thnh những phầ (bộ phận) tơng đối đồng nhất v có đặc trng riêng biệt về mặt thnh phần, cấu trúc v các tính chất cơ lý. Các bộ phận vật chất kết tinh ny có thể đợc phân loại dới một phạm trù riêng biệt dới tên gọi l khoáng vật v khoáng vật học. 1.1.2. Các khái niệm về khoáng vật 1.2.1. Các khái niệm về khoáng vật v khoáng vật học. Nh chúng ta đã biết, phần vỏ cứng bên ngoi của trái đất (có bề dầy từ 15-70Km) đợc tạo thnh từ các loại đá v quặng khác nhau. Các loại Đá v Quặng l những sản phẩm của các quá trình hoá lý trong tự nhiên v thờng bao gồm một hoặc nhiều thnh phần khác nhau, ví dụ: + Đá granit hồng (thờng đợc dùng ốp bề mặt các to nh lớn bao gồm các tổ phần chính sau: - Loại không mầu có thnh phần hóa học l SiO 2 gọi l thạch anh - Loại có mầu hồng thịt, có thnh phần hóa học l: (K, Na, Ca) [AlSi 3 O 8 ] đợc gọi l feldspar. Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 8 - Loại có mầu nâu đen nâu: K(Mg, Fe) 3 (OH) 2 [AlSi 3 O 10 ] Al 2 đợc gọi l mica hoặc biotit. Hình A.10. Mẫu đá granit dùng lm đá ốp lát gồm thạc anh, felspat, mica + Đá Hoa (dùng ốp bên trong hay bên ngoi các to nh, các công trình xây dựng): tổ phần chủ yếu l loại có mu trắng, có thnh phần hóa học l CaCO 3 đợc gọi l canxit (sạch) hoặc có lẫn các Oxyd Fe, Mr, Sét (có các mầu khác nhau) + Quặng đa kim gồm các thnh phần: - Loại mu xám chì ánh kim có thnh phần hoá học l PbS đợc gọi l galen - Loại có mu vng rơm, ánh kim, thnh phần hóa học l FeS 2 đợc gọi l pyrit, - Loại mu nâu nhạt, ánh kim cơng, thnh phần ZnS đợc gọi l sfalerit + Quặng Sn (hình A10) gồm các thnh phần chính sau: - Loại có mu nâu, ánh kim cơng, thnh phần hóa hoc SnO 2 gọi l Casiterit. - Loại mu trắng đục, ánh thủy tinh, có thnh phần l SiO 2 gọi l Thạch anh Hình A10: Quặng thiếc bao gồm 2 khoáng vật thạch anh (trắng trong) v casiterit (nâu) Bi giảng Tinh thể-Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _________________________________________________________________________ _______________________________________________________________ Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 9 Ngời ta dùng khái niệm khoáng vật để chỉ những tổ phần khác biệt nói trên đã tạo nên các loại đá v quặng. Nh vậy khoáng vật l những vật thể rắn đồng nhất riêng biệt v có những đặc trng về hình dạng, các tính chất vật lý v thnh phần hóa học. Đây l sản phẩm của các quá trình hoá lý v quá trình địa chất xảy ra trong tự nhiên. Hiện có nhiều định nghĩa về khoáng vật, khái niệm về khoáng vật thay đổi theo thời gian cùng với sự nhận thức ngy cng rõ hơn của con ngời về khoáng vật. Trong những năm giữa của thế kỷ 20, Bechectin (1956) [ ] quan niệm rằng: "Khoáng vật l những hợp chất hóa học tự nhiên (đôi khi l những nguyên tố tự nhiên), l sản phẩm của các quá trình hoá lý khác nhau xảy ra trong vỏ trái đất. Đa số l những sản phẩm cứng, có những tính chất hóa học v lý học nhất định". Theo Bechechin thì khoáng vật có thể tồn tại ở cả 3 trạng thái rắn lỏng v khí với ví dụ trờng hợp của nớc hoặc lu huỳnh tự sinh. Trong điều kiện bình thờng của vỏ trái đất, ở nhiệt độ dới 0 o C, nớc tồn tại ở trạng thái rắn, trong khoảng nhiệt độ từ 0 o C -100 o C, nớc tồn tại ở trạng thái lỏng. Trong khoảng nhiệt độ từ 0 o C đến 373 o C, nớc ở cả trạng thái lỏng v khí (hơi), còn ở trên 373 o C, nớc tồn tại ở trạng thái hơi. Quan điểm của Bechechin cũng đợc một số ngời khác chia sẻ. Lazarenco (1963) định nghĩa khoáng vật: "Các khoáng vật l những sản phẩm- hợp chất hoá học tự nhiên v ít gặp hơn l các nguyên tố, chúng đợc thnh tạo do các quá trình địa chất trong các giai đoạn phát triển khác nhau của vỏ trái đất. Đặc trng của các khoáng vật l tính đồng nhất một cách tơng đối của chúng. Nó đợc quyết định bởi thnh phần hoá học xác định v sự phân bố một cách có quy luật của các nguyên tử tơng ứng trong cấu trúc"[ ]. Sau đó l Hong Trọng Mai (1974) cũng\đa ra khái niệm về khoáng vật: " Khoáng vật l sản phẩm tự nhiên của các quá trình hóa lý v các tác dụng địa chất xảy ra trong vỏ trái đất, có thnh phần tơng đối đồng nhất v có những tính chất hóa học, vật lý nhất định" [ ]. Do điều kiện lịch sử, các định nghĩa về khoáng vật nêu trên đều cha chặt chẽ v cha hon chỉnh. Khái niệm "hình thnh trong vỏ trái đất" nhanh chóng tỏ ra lạc hậu vì nhiều khoáng vật đã đợc phát hiện trong thnh phần của mặt trăng v các thiên thạch qua các công trình nghiên cứu các mẫu đá mang về từ các tu Apollo (Tu có ngời điều khiển) của Mỹ v Lunakhod (Xe tự hnh) của Liên Xô tr ớc đây trong các chơng trình nghiên cứu mặt trăng. Các bức ảnh truyền về từ các máy thăm dò tự động nghiên cứu sao hoả gần đây đã khẳng định sự tồn tại lớp vỏ cứng (có các khoáng vật) của bề mặt sao Hỏa. Ngoi ra sự tiến bộ của Vật lý thiên văn cho phép phát hiện vô số hệ mặt trời có các hnh tinh tơng tự trái đất trong tơng lai rất gần. Còn trạng thái lỏng của khoáng vật không thể thoả mãn đợc yêu cầu "các tính chất vật lý v thnh phần hóa học xác định". Điều đó đòi hỏi phải có những quan niệm chính xác hơn về khoáng vật. Tóm lại, sự phát triển nh vũ bão của khoa học kỹ thuật trong đó có các khoa học về trái đất đã dẫn đến nhiều thay đổi trong các nhận thức về các vấn đề của địa chất, trong đó có khái niệm về khoáng vật học. Milopxki v Corolev (1982) [ ] cho rằng: "Khoáng vật l khái niệm để chỉ những thể kết tinh đồng nhất về mặt hóa lý đợc hình thnh do kết quả của các quá trình hoá lý trong tự nhiên". Quan niệm ny đợc chia sẻ bởi các nh khoáng vật học ngời Mỹ L.BeRi, B.Mason, R.V. Đitrich (1982) [ ]: "Khoáng vật l một vật thể cứng trong tự nhiên, thờng đợc thnh tạo bằng con đờng vô cơ, có sự phân bố một cách có trật tự nhất định của các nguyên tử tạo thnh chúng. Thnh phần hóa học v các tính chất vật lý của vật thể ny không thay đổi hoặc biến đổi trong phạm vi không đáng kể". [...]... phần tinh thể khoáng vật v các chất kết tinh, các vật thể cứng khác Từ đầu những năm bẩy mơi kính hiển vi điện tử (nhiễu xạ v truyền qua) ra đời đã cho phép phóng đại hng triệu lần cấu trúc nguyên tử của tinh thể khoáng vật, đã cho thấy rõ các khuyết tật hoặc sự hon hảo của cấu trúc mạng tinh thể khoáng vật Ngy nay Tinh thể học v Khoáng vật học bao gồm các nguyên lý của tinh thể học, hóa tinh thể v vật. .. Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 Bi giảng Tinh thể- Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _ Nh vậy một khoáng vật có thể đợc xem nh quặng ở khoáng sng ny nhng lại không đợc coi l quặng ở các khoáng sng khác A.3.2 Quan hệ của tinh thể khoáng vật với các ngnh khoa học khác Tinh thể học v Khoáng vật học... tên khoáng vật mới cũng nh các đặc điểm khoa học của khoáng vật mới đợc phát hiện Từ điển giải thích các loại khoáng vật của Micheal Fleischer xuất bản năm 1992 đã liệt kê khoảng 3600 tên khoáng vật v trong bi giảng ny các khoáng vật sẽ đợc gọi tên theo từ điển ny A.2 Lịch sử phát triển của tinh thể học v khoáng vật học Có thể khẳng định rằng không thể kể hết đợc sự phát triển của tinh thể học v khoáng. .. hoá học, khoáng sng, thạch học Ngoi ra khoáng vật học giúp ích rất nhiều cho các ngnh kinh tế khác nhau nh khai thác chế biến ngnh kinh tế khác nh khai thác chế biến khoáng sản, xây dựng, thuỷ lợi, thổ nhỡng (xem hình A.13, A.14) Tinh thể học Khoáng vật học mô tả Hóa tinh thể Khoáng vật học Khoáng vật học nguồn ố Phân loại Khoáng vật Hình A.14: Khái quát mối quan hệ giữa tinh thể học v khoáng vật học... từ 12 mặt ngũ giác của các tinh thể hạng cao 1.2 Phép định hớng cho tinh thể v hình chiếu tinh thể (xem phần tinh thể học đại cong) 1.3 Phép chiếu tinh thể (xem phân thực tập mẫu) 1.4 Hình học tinh thể vi mô (cấu trúc Mạng không gian) Trong phần trớc, chúng ta đã xem xét tinh thể ở quy mô mắt thờng có thể quan sát đợc (hình học tinh thể vĩ mô) Nhng yêu cầu nghiên cứu về tinh thể trong thực tế nhiều khi... nêu rõ khoáng vật l các thnh tạo tự nhiên v loại bỏ đối tợng có nguồn gốc nhân tạo Giới hạn khoáng vật l những thể kết tinh đã loại bỏ tất cả các chất lỏng v những thể rắn không có cấu trúc kết tinh cho dù các vật rắn đó giống khoáng vật về mặt hóa học v hình dạng Những loại hình giống khoáng vật đó đợc gọi l dạng khoáng vật (mineraloids) có hai kiểu: dạng khoáng vật vô định hình nh opan tuy ở thể cứng... nghiên cứu khoáng vật (theo William, 1994) Hiện có uỷ ban quốc tế về các khoáng vật mới v tên các khoáng vật mới của hội Khoáng vật học quốc tế hiện đang xem xét lại tất cả các bản mô tả khoáng vật mới v _ 12 Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 Bi giảng Tinh thể- Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng ... trụ A.3 ý nghĩa kinh tế của tinh thể - khoáng vật v quan hệ với các ngnh khoa học khác A.3.1 Tầm quan trọng của tinh thể khoáng vật Ngay từ thuở ban đầu, các tinh thể khoáng vật đã đóng vai trò rất quan trọng trong kiểu sống v mức sống của loi ngời Qua mỗi thể kỷ, tầm quan trọng đó lại đợc tăng lên v ngy nay chúng ta không thể tính đợc hết tầm quan trọng của tinh thể khoáng vật Từ xây dựng các nh chọc... các vật liệu hay nguyên liệu khoáng Nền văn minh hiện đại dựa trên nhu cầu sử dụng khối lợng khổng lồ các khoáng vật Một số ít khoáng vật v tinh thể nh thạch anh, canxit, tan, atbet, lu huỳnh đợc sử dụng nguyên dạng đợc khai thác từ lòng đất, nhng đa số các khoáng _ 15 Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 Bi giảng Tinh thể- Khoáng vật. .. _ 18 Nguyễn Khắc Giảng, Bộ môn Khoáng Thạch, Đại học Mỏ-Địa chất, H Nội 2010 Bi giảng Tinh thể- Khoáng vật học cho sinh viên các ngnh Địa chất v Nguyên liệu Khoáng _ Vật lý, hóa học Tinh thể học Kh vật học Nguyên tử, ion, phân tử Tinh th khoáng vật Nông nghiệp Lâm nghiệp Xây dựng, thủy lợi, giao thông Thạch học Sinh khoáng Địa chất cấu tạo, kiến tạo Đá, quặng . biến khoáng sản, xây dựng, thuỷ lợi, thổ nhỡng Khoáng vật học Hóa tinh thể Phân loại Khoáng vật Tinh thể học Khoáng vật học mô tả Khoáng vật học nguồn ố Bi giảng Tinh thể- Khoáng vật. tử của tinh thể khoáng vật, đã cho thấy rõ các khuyết tật hoặc sự hon hảo của cấu trúc mạng tinh thể khoáng vật. Ngy nay Tinh thể học v Khoáng vật học bao gồm các nguyên lý của tinh thể học,. ý nghĩa kinh tế của tinh thể - khoáng vật v quan hệ với các ngnh khoa học khác. A.3.1. Tầm quan trọng của tinh thể khoáng vật. Ngay từ thuở ban đầu, các tinh thể khoáng vật đã đóng vai trò