минералогия (1006435), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В этом случае используются приборы с волновыми детекторами излучения; каждое новое элементоопределение при такой схеме работы требует изменения настройки детектора.Энергодисперсионный детектор излучения позволяет определятьпрактически все присутствующие элементы одновременно в течение приблизительно однойдвух минут, однако точность таких определений напорядок ниже, а ухудшение разрешения квантов излучения по энергииможет приводить к перекрыванию пиков спектра и, следовательно, к неразличению некоторых элементов. Оптимальным для серийного анализаявляется прибор, снабженный одним энергодисперсионным и несколькими волновыми детекторами.При микрозондовом анализе возможно не останавливаться в однойточке образца, а применять сканирующий режим, что позволяет оценивать распределение содержания элемента по площади образца.
Применяется также съемка в обратно рассеянных электронах и некоторые другиережимы работы, что доставляет множество ценных сведений об образце.112Общая частьЛюминесцентный анализ. Свечение минералов может происходить подвлиянием различных факторов: при нагревании (например, у флюорита),под влиянием давления, изредка при растворении (а также при кристаллизации некоторых соединений), наконец, при облучении ультрафиолетовыми, катодными и другими коротковолновыми лучами.
Для нас наибольший интерес представляют последние случаи свечения минералов.Явление люминесценции наблюдается в темноте1. Минералы, обладающие этим свойством, под влиянием облучения начинают светиться икажутся окрашенными в те или иные цвета, иногда очень яркие. Природаэтого сложного явления сводится к возбуждению (энергетической накачке) некоторых атомов в кристаллических структурах, восстановлениеисходного состояния таких атомов (релаксация) происходит в несколько ступеней, так что кванты испускаемого при релаксации излучения,соответствующего таким переходам, отвечают большим длинам волн,нежели имеет возбуждающий невидимый коротковолновый свет. Энергия возбуждающего излучения, таким образом, превращается в болеедлинноволновый, видимый свет.
Следует заметить, что в катодных лучахлюминесцирует большее количество минералов, чем в ультрафиолетовых.Этим путем чрезвычайно легко удается установить в породе вкрапления важных минералов, которые не так просто бывает уловить на глаз.К примеру, шеелит (Ca[WO4]) сильно светится под лучами ртутной кварцевой лампы красивыми голубыми (реже зеленоватыми) тонами, легкоотличающими его от других минералов; алмаз флюоресцирует бледноголубым или желтоватозеленым цветом; флюорит CaF2 — яркими синими тонами и др.
Очень эффектны свечения ряда минералов, содержащихуран, битумов различного состава и пр.В то же время этот способ обнаружения искомых минералов нельзяназвать безотказным, так как встречаются иногда разности того же шеелита или алмаза, совершенно не реагирующие на ультрафиолетовые иликатодные лучи. Для ряда минералов установлено, что существенную рольв свечении играют примеси посторонних веществ, присутствующие часто в совершенно ничтожных количествах. В искусственных светящихсясоединениях замечено, что окраска свечения меняется, если в веществеодновременно присутствуют различные по составу примеси. Окраскаиногда гасится (например, свечение, вызванное присутствием меди, гасится висмутом).
Интересно также, что один и тот же минерал, но из разных месторождений, дает неодинаковые окраски свечения (например,карбонат кальция).1Источниками получения ультрафиолетовых лучей служат ртутная кварцевая лампа или искровой разрядник, а катодных лучей — катодные трубки как с горячим, так ис холодным катодом, причем в последнем случае явления люминесценции наблюдаютсяв вакууме.Глава 3.
О методах детальных минералогических исследований113Шлиховой анализ. При процессах выветривания горных пород и рудна земной поверхности в продуктах разрушения остаются химически устойчивые минералы — кварц, магнетит (FeFe2O4), циркон (Zr[SiO4]), турмалин, рутил (TiO2), иногда касситерит (SnO2), золото, платина и др.,которые в результате перемыва текучими водами накапливаются в видероссыпей в отложениях речных долин и вдоль морских берегов. При промывке проб этих рыхлых отложений с помощью простых приборов (лотка, ковша, бутары, вашгерда) получается концентрат наиболее тяжелыхминералов, называемый шлихом.Для диагностики и количественного определения минералов в шлихах средняя проба полученного материала (весом 10–20 г) предварительно разделяется на фракции по крупности зерна при просеивании на стандартных ситах.
Затем из каждой фракции простым подковообразныммагнитом через бумагу оттягивается магнитная фракция. Немагнитныйостаток с помощью электромагнита (при различной силе тока) подвергается делению на ряд фракций с различной магнитной проницаемостью,после чего производится деление минералов по удельному весу в тяжелых жидкостях (бромоформе, жидкости Туле и др.) в специальных делительных или простых химических воронках.Все полученные таким путем фракции минералов просматриваются подбинокуляром с предварительным отделением минералов по внешним признакам (форме зерен, прозрачности, блеску, цвету, твердости и др.),а затем производится определение оптических констант в иммерсионныхжидкостях с соответствующими показателями преломления.
В случае необходимости применяются качественные микрохимические реакции, спектральный, люминесцентный и другие методы исследования. Из непрозрачных рудных минералов особым способом с помощью бакелитового лака илидругих цементирующих веществ изготовляются полированные шлифы, изучение которых производится под микроскопом в отраженном свете.Количественное определение всех минералов, входящих в состав шлиха, представляет собой весьма трудоемкую задачу (для этого необходимовзвешивание как общей, так и всех частичных проб, подсчет объемногопроцента содержания каждого из минералов, определение их удельныхвесов и пр.). Обычно подсчитывается содержание какихлибо главных полезных компонентов, встречающихся в шлихах, например, касситерита —SnO2, шеелита — Ca[WO4] и др.Таким же путем могут быть изучены искусственные шлихи, полученные из измельченных проб массивных горных пород с целью установления наличия в них тех или иных минералов, имеющих значение при поисках месторождений полезных ископаемых.
Эти исследования обычнопроводятся при геологических съемках. Применение подобных методовпозволило В. В. Ляховичу с сотрудниками подробнейшим образом выделить и детально изучить акцессорные минералы многих горных пород на114Общая частьтерритории нашей страны. Изучение ореолов рассеяния полезных компонентов в рыхлых отложениях и коренных горныхпородах, а также путей сноса тяжелых минералов, как показывает практика, имеет важное значение при поисках месторождений.Электронноjмикроскопичеjские исследования. Как известно, предел разрешения микроскопа (различимости мельчайших поразмерам частиц) зависит в значительной мере от длины волнысвета, падающего на объект (чемменьше длина волны света, темболее мелкие детали могут бытьРис.
38. Сканирующий электронныйрассмотрены в микроскоп). Размикроскопрешающая способность обычныхоптических микроскопов сравнительно невелика: при наблюдении в белом свете могут различаться частички размером около 0,5 µ. При микрофотографировании в более коротковолновом ультрафиолетовом свете ипри применении иммерсионных объектов с большой апертурой предел различимости можно снизить до 0,2 µ. Однако при использовании ультракоротковолнового электронного пучка (в электронных микроскопах особогоустройства) разрешающая способность возрастает во много раз (до 0,002 µ).Таким образом, с помощью электронного микроскопа (рис. 38) могут бытьисследованы тонкодисперсные вещества: дым и пыль, осевшие на тонкихметаллических сетках, взвеси глинистых продуктов в воде (для этого капля взвеси высушивается на предметном стекле) и пр.К сожалению, электроны обладают весьма ограниченной способностьюпроникать в вещество (частицы его, прозрачные для световых лучей, в электронном потоке оказываются обычно непрозрачными).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
