минералогия (1006435), страница 25
Текст из файла (страница 25)
В ИКспектрах также отражаются размерыи особенности формы минеральных частиц, что позволяет изучать степень дисперсности вещества.Оптическая спектроскопия в видимой области доставляет полезнуюинформацию о природе, концентрации и структурном положении ионовхромофоров, что позволяет более полно изучить характер изоморфныхзамещений.104Общая частьСпектроскопия ЭПР позволяет как устанавливать наличие и положение в структуре атомов с неспаренными электронами (ионы группыжелеза и платины, редкоземельные элементы), так и определять типи концентрацию электроннодырочных центров.Из спектров ЯМР удается извлекать ценнейшие сведения о положении и состоянии протонов в структуре минералов, в то время как рентгеноструктурные методы практически не способны локализовать протон.Мессбауэровские спектры используются для выяснения состоянияатомов железа в структуре (концентрация, валентность и особенностикоординации).Кристаллооптический анализ сводится к определению с помощью микроскопа ряда оптических констант, свойственных изучаемому минералу.Прозрачные минералы горных пород и руд исследуются в тонких шлифах (толщиной около 0,03 мм) или в виде порошков.
К числу оптическихконстант, подлежащих определению в изучаемом минерале, относятся: показатель преломления N (для оптически изотропных минералов) или главные показатели преломления Ng, Nm и Np (для анизотропных минералов),устанавливаемые с помощью специально подобранных иммерсионных жидкостей или более точно на микрорефрактометре, затем двупреломлениеNg–Np, оптический знак (для анизотропных минералов), угол оптическихосей 2V (для анизотропных двуосных минералов) и др.
Метод определенияпрозрачных минералов с помощью поляризационного микроскопа в прохо'дящем свете в последнее время достиг высокой степени совершенства, особенно для плагиоклазов, разработка методики определения которых на универсальном столике Е. С. Федорова (рис. 35) была развита акад.А. Н. Заварицким.
Этим методом могут быть точно определены даже мельРис. 35. Универсальный столик Е. С. ФедороваГлава 3. О методах детальных минералогических исследований105чайшие кристаллические зерна (диаметром в несколько сотых миллиметра), устанавливаемые в тонких прозрачных шлифах в виде включений, в чемзаключается его большое достоинство. Разработаны специальные определители прозрачных минералов под микроскопом в виде таблиц. Они широкоиспользуются петрографами при микроскопическом изучении горных пород. Применение этого метода требует овладения работой на микроскопеи усвоения ряда специальных приемов исследования.Непрозрачные минералы, слагающие главным образом руды месторождений металлических полезных ископаемых, а также встречающиеся в видевключений в горных породах, изучаются в зеркально отполированныхшлифах в отраженном свете под микроскопом с помощью специальногоосветителя, называемого опакиллюминатором.
К числу оптических констант относятся: показатель отражения R (способность минерала отражатьто или иное количество падающего света, измеряемая с помощью микрофотомегрокуляра или фотоэлемента), а для оптически анизотропных двуосных минералов — главные показатели отражения Rg, Rm и Rp, двуотражение Rg–Rp и др. Методика определения оптических констант дляанизотропных, особенно двуосных минералов еще не разработана. Тем неменее определение показателя отражения в комбинации с данными определения прочих свойств изучаемых под микроскопом минералов (твердость, цвет, отношение к реактивам и др.) оказывает большую услугу приизучении руд под микроскопом в отраженном свете (минераграфия).
Этимпутем во многих случаях могут быть определены даже мельчайшие включения рудных минералов размером в тысячные доли миллиметра.Термический анализ, введенный в практику исследований акад.Н. С. Курнаковым, сводится к получению кривых нагревания (или охлаждения) вещества с целью установления эндо и экзотермических эффектов, обусловливаемых физическими и химическими превращениями,происходящими в исследуемом веществе при повышении температуры(выделение воды, окисление, восстановление, переход в новую полиморфную модификацию и др.).В минералогической практике этот метод обычно применяется приисследовании трудно определимых на глаз (или другими способами)скрытокристаллических и тонкодисперсных масс.
Для ряда минеральныхобразований (каолина, гидратов глинозема, гидроокислов железа, карбонатов, хлоритов и др.) получаются характерные кривые нагревания, способствующие определению минеральных видов.Необходимо отметить, что само число минералов, для которых этимметодом удается получить какиелибо характерные данные, имеющиедиагностическое значение, составляет относительно небольшой процентот числа известных в природе минералов.
К ним преимущественно относятся химические соединения, содержащие воду, гидроксил и углекислоту. Затем этим методом удается узнать природу лишь основной массы106Общая частьисследуемого вещества. Механические примеси, которые нас в большинстве случаев интересуют в испытуемых минеральных массах, при содержании их до 5–10 % за некоторыми исключениями не устанавливаются.С другой стороны, в ряде случаев при изучении минеральных веществвозникает необходимость более полного познания их свойств, особеннокогда эти вещества приобретают практическое значение. Бывает важноточно знать, что происходит с данным веществом при нагревании.
Дляэтой цели получение только кривых нагревания является недостаточным.Продукты, получающиеся в результате каждого установленного превращения вещества, требуют химического анализа, изучения оптическихсвойств и рентгенометрических исследований.Важно точно знать температуры, при которых происходят эти превращения. Последнему требованию термограммы, как выяснилось, не всегда удовлетворяют: регистрация этих превращений самопишущими приборами обычно запаздывает, причем разница достигает 60–100 °С ибольше.
В этом отношении для минералов, содержащих воду и гидроксил,гораздо более точные данные можно получить из кривых дегидратации(обезвоживания) минералов при нагревании. Для этой цели испытуемоевещество в количестве 1–2 г или более, предварительно взвешенное вместе с платиновым тиглем, выдерживается в электрической печи последовательно при определенных температурах (с интервалом обычно 50 °С)до тех пор, пока потеря веса по сравнению с предыдущим взвешиваниемне станет меньше 0,03–0,05 %, и только после этого температура печи повышается на следующую ступень. Полученные таким путем кривые потери воды дают ясное представление о том, при каких температурах наступают превращения в веществе.На рисунке 36 приведены две кривыеобезвоживания: каолинита — Al4[Si4O10][OH]8и галлуазита — Al4[Si4O10][OH]8 .
4H2O.В то время как для каолинита (кривая I),не содержащего воды, а только гидроксильные группы ОН, сильные изменения происходят в интервале температур500–550°, в галлуазите (кривая II) молекулы кристаллизационной воды выделяются до 150 °С (первый скачок кривой), а гидроксильные группы — при температуре450–500 °С (второй, высокий скачок кривой вверх). Как установлено рентгенометрическими исследованиями, с потерейгидроксильных ионов кристаллическиеРис. 36. Кривые обезвоживаниярешетки этих минералов разрушаются, покаолинита (I) и галлуазита (II)казатель преломления сильно падает.Глава 3.
О методах детальных минералогических исследований107Химический анализ (классический, или «мокрый», анализ) являетсясравнительно трудоемким и дорогим методом исследования. Поэтому к полным химическим анализам прибегают в тех случаях, когда имеются основания полагать, что будет установлена какаялибо новая разновидность илиновый минерал, по ряду свойств отличающийся от известных минералов;либо когда без данных химического анализа невозможно решить вопрос оразновидности изучаемого минерала, обладающего переменным составом;либо в тех случаях, когда минерал принадлежит к числу редких соединений,для которых известно ограниченное число полных анализов, и т. д.Количество чистого, т. е.
освобожденного от примесей вещества, необходимое для полного химического анализа, должно составлять минимум1–2 г, что не всегда удается набрать, особенно для редко встречающихся ирассеянных в породе или руде мелких кристалликов или зерен минерала.Если исследуемый минерал наблюдается в виде мелких кристаллических друз в пустотках, то его обычно предварительно отбирают какимлибоспособом, например с помощью стальной иглы, всаженной в деревяннуюручку. Полученную таким путем массу тщательно сортируют под бинокулярной лупой с помощью той же иглы, отбирая интересующий нас минерал в необходимом количестве для химического анализа и других видовисследований.
Если минерал наблюдается вкрапленным в породу в значительном количестве, то породу в целом подвергают дроблению и измельчению, отсеивая каждый раз мелочь через сито с отверстиями 0,5, 1,0 ммили крупнее (в зависимости от размеров зерен вкрапленного минерала).Отбор минерала тем же способом производится под бинокулярной лупой.В случае если минерал является акцессорным, т.
е. крайне редко вкрапленным в породу, приходится прибегать к получению концентратов темили иным механическим способом. При этом используется либо разницав удельных весах минералов (гравитационные методы) или в магнитныхсвойствах (методы магнитной сепарации), либо отношение минералов кфлотационным реагентам (методы флотации) или к электричеству (электростатические методы) и т. д.Из многочисленных гравитационных методов обогащения самым простым является разделение зерен минералов в тяжелых или вязких жидкостях (йодистый метилен, бромоформ, жидкость Туле и др.).
В случаебольших масс очень удобными для этой цели являются лабораторныегидравлические классификаторы со спирально восходящей струей водыв стеклянной цилиндрической трубке, а также лабораторные небольшиестолы типа концентрационных столов Вильфли или др. Для работы наэтих приборах измельченный материал должен быть предварительно распределен на соответствующие классы по крупности зерна с помощьюспециально подобранных сит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
