Структура курса

Общая трудоемкость дисциплины составляет 1 зачетную единицу или 36 часов, из них: лекции - 4 часа, семинары - 10 часов, самостоятельная внеаудиторная работа студентов - 22 часа. Форма текущего контроля – проверка домашних работ (6 домашних работ), устные ответы, построение проекций структур, их описание и проведение сравнительного кристаллохимического анализа на семинарских занятиях; промежуточный контрольный тест: проверка подготовленных по материалам лекций рефератов на заданную тему; итоговый контроль – экзамен, который проводится в устной форме.

Содержание курса
Раздел 1. Вводная часть курса: понятие «фундаментальный строительный блок (FBB)», основные типы блоков-модулей и принципы их выделения в структурах соединений с однородными октаэдрическими каркасами и гетерополиэдрическими комплексами.
Лекция 1. Основные принципы модулярного подхода к описанию структур. Прото- и рекомбинационные структуры. Основные принципы модулярного подхода к описанию структур. Прото- и рекомбинационные структуры. Фундаментальные строительные блоки в оксидах со структурным типом скрутинита б-PbO2, диортосиликатах и ортоборатах. Особенности строения мариинскита. Гетерополиэдрические комплексы в структурах редкоземельных природных карбонатов.
Семинар 1. Сравнительный кристаллохимический анализ простых и сложных оксидов со структурным типом скрутинита б-PbO2 (иксиолит, танталит, W-иксиолит, воджинит, китянлингит и корагоит), диортосиликатов и ортотриборатов (флюоборит, гидроксилборит, джаффеит, паинит) с однородными октаэдрическими каркасами. Особенности катионного распределения в композитоподобной структуре мариинскита. Типы гетерополиэдрических комплексов и способы их конденсации в структурах редкоземельных карбонатов минеевита и тулиокита в сравнении с близкими по составу редкоземельными карбонатами натрия, кальция, стронция, бария – членами политипных серий синчизита и доннейита.
Раздел 2. Принципы строения, свойства и фазовые соотношения в группах силикатных минералов с гетерополиэдрическими каркасами.
Семинар 2. Характеристика (М,Т)-гетерополиэдрического каркаса и свойства минералов со структурами данного типа в сравнении с аналогичными характеристиками минералов с однородными октаэдрическими и тетраэдрическими каркасами. Состав и симметрия фундаментального строительного блока минералов групп ловозерита (казаковит, цирсиналит, ловозерит, тисиналит, литвинскит и капустинит). Механизмы трансформаций, причины разнообразия и структурное родство протофаз и новообразованных минералов. Общие черты строения минералов группы лабунцовита (гьердингенит-Na, гьердингенит-Сa, карупмёллерит-Са). Особенности твердофазных превращений в данной группе, их отличие от трансформаций в ловозеритовой группе. Минералы страховит, тайканит и бельковит как примеры соединений с гетерополиэдрическими каркасами.
Семинар 3. Соединения полиморфного ряда глазерит-арканит-оливин (минералы кальцио-оливин, ларнит, мервинит, бредигит, синтетические ортосиликаты кальция). Особенности структурных соотношений в полиморфном ряду Ca2SiO4, механизмы фазовых переходов и причины структурного родства. Выделение глазеритового модуля как фундаментального строительного блока для данного ряда соединений. Теоретическое моделирование возможных гипотетических фаз в ряду арканит-оливин.
Раздел 3. Гетерофиллосиликаты. Сравнительная кристаллохимия новых силикатных минералов со смешанными слоистыми радикалами.
Лекция 2. Новые силикатные минералы со смешанными слоистыми радикалами (гетерофиллосиликаты). Характеристика трехслойных модулей-блоков: Т-О-Т и Н-О-Н на примерах структур слюд и их титаносиликатных аналогов. Способ объединения О- и Н-слоев в трехслойных пакетах и взаимное расположение соседних пакетов. Роль катионного состава слоя и межпакетного пространства при образовании новых минеральных видов.
Семинар 4. Особенности строения минералов группы бафертисита (перролтит, сурхобит) и астрофиллита. Примеры гибридных структур, производных от бафертиситового и астрофиллитового типа (минералы группы розенбушита, камараит, нафертисит и кариохроит). Гетерофиллосиликаты с псевдокаркасными постройками и микропоровые силикаты с гетерополиэдрическими каркасами. Пириболы и биопириболы. Строение минералов семейства «палысепиолов» как производных от пироксенов и амфиболов. Примеры. Особенности строения интерсилита и его место в ряду родственных структур.
Раздел 4. Особенности строения боратов. Модулярный подход в кристаллохимии природных и синтетических боратов со слоистыми борокислородными радикалами.
Лекция 3. Основные строительные единицы в кристаллических структурах боратов. Наиболее распространенные структурные фрагменты. Классификация боратных минералов. Основные классификационные схемы (Крист и Кларк, Штрунц). Роль воды в структурном разнообразии диборатов с постоянным отношением CaО:В2О3=1:1 и триборатов с CaО:В2О3=2:3. Типология слоев и примеры слоистых структур боратов с различными фундаментальными строительными единицами.
Семинар 5. Филлопентабораты групп бирингучита и витчита. Общие черты строения трех политипных модификаций витчита, волковскита, синтетических (Ca, Sr, Ba)-пентаборатов с дополнительными В-треугольниками и без них. Состав трехслойных пакетов. Особенности симметрийной связи слоев одного пакета и соседних пакетов. Принцип выделения фундаментального строительного блока, его состав и точечная симметрия. Теоретическое моделирование политипов витчитоподобных пентаборатов. Влияние состава, симметрии блоков и способов их объединения в структуре на разнообразие минеральных видов рассмотренных пентаборатов (на примере бирингучита, назинита, говерита)
Раздел 5. Основные принципы анион-центрированной кристаллохимии на примере оксофосфатов висмута и переходных металлов член политипной серии редкоземельных карбонатов натрия, кальция, стронция, бария.
Лекция 4. Особенности строения и основные принципы анион-центрированной кристаллохимии оксидов и оксосолей висмута и переходных элементов. Особенности строения и структурная обусловленность ионно-проводящих и магнитных свойств фосфатов висмута и цветных металлов, синтезированных в гидротермальных условиях. Принципы выделения комплексов из анион-центрированных тетраэдров и треугольников и сравнительный кристаллохимический анализ указанных соединений. Синтетические аналоги природных висмут содержащих оксосолей (намибит, щуровскиит).

Вопросы для подготовки к экзамену (семестр 11).

1. Понятие «фундаментальный строительный блок» и принципы его выделения в структурах.
2. Минералы с однородными октаэдрическими каркасами. Особенности строения, причины видового разнообразия на примере соединений структурных типов скрутинита и флюоборита.
3. Особенности катионного распределения в структуре природного сложного оксида мариинскита.
4. Минералы с гетерополиэдрическими комплексами. Особенности строения на примере редкоземельных карбонатов.
5. Характеристика гетерополиэдрического (смешанного) каркаса. Особенности строения и свойства минералов данного типа, их отличие от минералов с однородными октаэдрическими и тетраэдрическими каркасами.
6. Строение и свойства микропоровых минералов с гетерополиэдрическими каркасами групп ловозерита и лабунцовита.
7. Особенности строения и причины разнообразия минеральных видов групп ловозерита и лабунцовита.
8. Механизмы твердофазных превращений в группах ловозерита и лабунцовита. Общие черты и различия.
9. Особенности структурных соотношений в полиморфном ряду Ca2SiO4.Структурные типы глазерита-арканита-оливина.
10. Механизмы фазовых переходов и причины структурного родства синтетических и природных соединений полиморфного ряда Ca2SiO4.
11. Глазеритовый модуль как фундаментальный строительный блок соединений полиморфного ряда Ca2SiO4. Способы комбинаций блока в структурах, производных от глазеритовой.
12. Характеристика трехслойных модулей-блоков: Т-О-Т и Н-О-Н на примерах структур слюд и их титаносиликатных аналогов.
13. Особенности строения минералов групп бафертисита и астрофиллита. Роль катионного состава и способа объединения трехслойных пакетов при образовании новых минеральных видов.
14. Гибридные структуры, производные от структур бафертиситового и астрофиллитового типов. Примеры.
15. Сходство и различие гетерофиллосиликатов с псевдокаркасными постройками и микропоровых силикатов с гетерополиэдрическими каркасами.
16. Строение минералов семейства «палысепиолов» как производных от пироксенов и амфиболов. Примеры.
17. Особенности строения интерсилита и его место в ряду родственных структур.
18. Основные строительные единицы в кристаллических структурах боратов. Наиболее распространенные структурные фрагменты.
19. Основные классификационные схемы боратных минералов. Примеры структур минералов с однородными борокислородными радикалами.
20. Типология слоев и примеры слоистых структур боратов с различными фундаментальными строительными блоками.
21. Общие черты строения филлопентаборатов групп бирингучита и витчита.
22. Трехслойные пакеты в структурах пентаборатов с полярными борокислородными слоями. Их состав. Особенности симметрийной связи слоев внутри пакета и между отдельными пакетами.
23. Принцип выделения фундаментального строительного блока в группе витчитоподобных пентаборатов, его состав и точечная симметрия.
24. Влияние состава, симметрии фундаментальных строительных блоков и способов их объединения в структурах витчитоподобных политипов на разнообразие минеральных видов. Особенности структур бирингучита, назинита и говерита.
25. Особенности строения триборатов с постоянным отношением CaО:В2О3 = 2:3 и роль воды в структурном разнообразии минералов указанной группы.
26. Основные принципы анион-центрированной кристаллохимии на примере висмут содержащих оксидов и оксосолей. Особенности строения указанных соединений и структурная обусловленность свойств.
27. Принципы выделения комплексов из анион-центрированных тетраэдров и треугольников и сравнительный кристаллохимический анализ синтетических оксофосфатов висмута.

Основная литература

1. Белов Н.В. Очерки по структурной минералогии. – М.: Недра. 1976. 344 с.
2. Бокий Г.Б. Кристаллохимия. – М.: Наука. 1971. 400 с.
3. Воронков А.А., Шумяцкая Н.Г., Пятенко Ю.А. Кристаллохимия минералов циркония и их искусственных аналогов. – М.: Наука. 1978.  182 с.
4. Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия. – М.: Изд-во Книжный дом «Университет». 2005. 592 с.
5. Звягин Б.Б. «Модулярный аспект кристаллических структур» // Кристаллография. 1993. Т.38. №1. С. 104-115.
6. Пятенко Ю.А., Воронков А.А., Пудовкина З.В. Минералогическая кристаллохимия титана. – М.: Наука. 1976. 155 с.
7. Расцветаева Р.К., Аксенов С.М. «Кристаллохимия силикатов с трехслойными ТОТ- и НОН-модулями слоистого, ленточного и смешанного типа» // Кристаллография. 2011. Т.56. №6. С. 975-1000.
8. Урусов В.С., Еремин Н.Н. Кристаллохимия. Краткий курс. Учебник. Изд-во МГУ. 2010. 256 с.
9. Хомяков А.П. Минералогия ультраагпаитовых щелочных пород. – М.: Наука.1990. 196 с.
10. Ямнова Н.А., Егоров-Тисменко Ю.К., Гобечия Е.Р. и др. «Новые данные о полиморфных модификациях безводного двухкальциевого ортосиликата» // В сб. «Новые данные о минералах». Изд-во Минерал. Музея. 2008. №43. стр.54-71.
11. Ямнова Н.А., Аксенов C.М., Еремин Н.Н. «Модулярное строение политипов витчита и родственных пентаборатов» // В сб. «Новые данные о минералах». Изд-во Минерал. Музея. 2014. №48. С.77-91.
12. Christ C.L, Clark R.J. « Ferraris G., Makovicky E., Merlino S. Crystallography of Modular Materials. 2004. Oxford University Press. 370 pp.
13. Ferraris G., Makovicky E., Merlino S. Crystallography of Modular Materials. 2008. Oxford University Press. 384 pp.  
14. Ferraris G., Gul Hawthorne F.C. «Structural hierarchy in VIMxIIITyOz minerals» // Canadian Mineralogist.1986.V.24. P. 625-642.
15. Strunz H., Nickel E.H. Strunz Mineralogical Strunz H. «Classification of borate minerals» // Europe Journal of Mineralogy. 1997. V. 9. P. 225-232.