- •Оглавление
- •Раздел I.
- •Глава 1. Методы исследования химического состава, кристаллической структуры минералов и особенностей их внутреннего строения ..…….11
- •Раздел II.
- •Глава 3. Минераграфические исследования руд ......................................41
- •Введение
- •Раздел 1. Физические методы лабораторных исследований минералов
- •Глава 1. Методы исследования химического состава, кристаллической структуры минералов и особенностей их внутреннего строения
- •1.1. Лазерный эмиссионный анализ
- •1.2. Электронография
- •1.3. Электронная микроскопия
- •1.4. Электронно-зондовый микроанализ
- •1.5. Рентгеноструктурный анализ
- •1.6. Инфракрасная спектроскопия
- •1.7. Радиоспектроскопические исследования
- •Глава 2. Методы изучения физико-химических превращений минералов при изменении температуры. Исследование состава, температуры и давления минералообразующих растворов
- •2.1. Термический анализ минерального сырья
- •2.2. Методы исследования газово-жидких включений в минералах
- •Раздел II. Лабораторные методы исследования вещественного состава руд и диагностика рудообразующих минералов
- •Глава 3. Минераграфические исследования руд
- •3.1. Минераграфия
- •3.1.1. Цели и задачи минераграфических исследований
- •3.1.2. История возникновения и развития минераграфии
- •3.1.3. Отбор штуфных образцов для минераграфических исследований
- •3.1.4. Изготовление аншлифов и дефекты полировки
- •3.1.5. Рудный микроскоп, главные детали в его устройстве и правила работы с ним
- •3.1.6. Методика изучения рудных минералов в отраженном свете с помощью рудного микроскопа
- •3.1.7. Изучение электрических и магнитных свойств минералов в аншлифах
- •3.1.8. Метод диагностического и структурного травления аншлифов
- •3.1.9. Изучение твёрдости минералов в аншлифах
- •3.2. Оптические явления, наблюдаемые в отраженном поляризованном свете, и их использование для диагностики минералов
- •3.3. Фотометрические исследования
- •3.4. Эллипсометрические исследования
- •3.5. Изучение рудных минералов в отраженном свете
- •3.5.1. Диагностические свойства, наблюдаемые без анализатора
- •3.5.2. Диагностические свойства, наблюдаемые в скрещенных николях в параллельном и в сходящемся свете
- •Глава 4. Руды черных, цветных и благородных металлов. Диагностические свойства главных рудообразующих и сопутствующих им минералов в отраженном свете
- •4.1. Руды железа, титана, марганца, хрома Железные руды
- •Минералы бурых железняков
- •Главные минералы железных руд
- •Марганцевые руды
- •Минералы марганца
- •Руды хрома
- •4.2. Руды ванадия
- •4.3. Руды никеля и кобальта
- •Минералы никеля
- •68Х. Кузнецкий Алатау
- •68Х. Кузнецкий Алатау
- •Минералы кобальта
- •4.4. Руды молибдена и вольфрама Руды молибдена
- •Руды вольфрама
- •4.5. Руды меди, свинца и цинка
- •Минералы меди
- •Руды свинца и цинка
- •Минералы свинца и цинка
- •4.6. Руды висмута
- •4.7. Руды мышьяка, сурьмы и ртути
- •Минералы мышьяка
- •4.8. Руды олова
- •Минералы олова
- •4.9. Руды благородных металлов Руды золота и серебра
- •Теллуриды золота и серебра
- •Минералы серебра
- •Серебряные колчеданы
- •Руды металлов платиновой группы
- •Список литературы
- •Алфавитный список минералов
3.1.7. Изучение электрических и магнитных свойств минералов в аншлифах
Электрические свойства минералов характеризуются электропроводимостью, величиной удельного электросопротивления и термоэлектродвижущей силой.
По величине электропроводимости минералы разделяются на три
класса: проводники, полупроводники и диэлектрики. Большинство сульфидов и многие оксиды являются полупроводниками.
Для измерения электрической проводимости минералов используется четырёхзондовый метод. Все зонды располагаются на плоском участке аншлифа по одной прямой, а через крайние два зонда пропускается электрический ток. Падение напряжения (U) измеряется между средними зондами. Удельная проводимость (σ) измеряется в сименсах на метр и вычисляется по формуле:
σ = I /2πUl,
где I – сила тока (выбирается из расчёта, чтобы не допустить разогрева
минерала),
l – расстояние между зондами (зонды размещаются на одинаковом
расстоянии друг от друга, поскольку сближение зондов сопряжено
с техническими трудностями измерения).
Удельная проводимость зависит от температурного режима. Зависимость удельной проводимости от температуры для конкретных минералов позволяет получить информацию о зонной структуре минералов.
Для характеристики электрических свойств минералов часто используется величина обратная удельной проводимости и называемая удельным сопротивлением.
Минералы-полупроводники при пропускании электрического тока обнаруживают термоэлектрический эффект и эффект Холла [31].
Для проверки магнитности порошок минералов извлекают из аншлифа и подносят к нему магнитную стрелку. Если порошок минерала магнитный, то частицы этого порошка отклоняются за стрелкой при её перемещении, а частицы порошка слабо магнитных минералов пристают к стрелке при сё соприкосновении. Среди рудных минералов хорошо выраженными магнитными свойствами обладает ограниченное число рудных минералов.
Магнитные свойства минералов характеризуются их поведением в магнитном поле. Все минералы делятся на немагнитные, слабомагнитные и магнитные. Для изучения магнитных свойств слабомагнитных минералов применяются магнитостатические методы. Для измерения магнитных характеристик минералов существуют различные по своей конструкции магнитометры, действующие по принципу магнитных весов, баллистического метода и вибрации образца в однородном магнитном поле. Для выявления магнитных минералов в аншлифах можно использовать магнитную эмульсию, которую применяют для звукозаписи.
3.1.8. Метод диагностического и структурного травления аншлифов
Метод травления полированной поверхности рудных минералов был заимствован из металлографии и применялся на ранних этапах минераграфических исследований как ведущий метод диагностики минералов.
Диагностическое травление на ранних этапах минераграфических исследований производилось стандартным набором химических реактивов в качестве которых применяются концентрированные кислоты – соляная и азотная, водные растворы: КОН – 40%-й водный раствор, KCN – 20%-й раствор, HgCl2 – 5%-й раствор, FeCl3 – 20%-й раствор. В настоящее время применение рентгеноструктурного анализа привело к вытеснению метода травления. Этот метод применяется ограниченно. Диагностическое травление необходимо только тогда, когда нет возможности извлечь минеральное зерно из аншлифа для рентгеноструктурного анализа. В качестве реактивов для диагностического травления используются в основном концентрированные азотная и соляная кислоты, царская водка и едкий калий. Метод диагностического травления позволяет различить сходные по цвету и отражательной способности минералы.
Для нанесения реактивов при травлении на исследуемый участок полированного шлифа используются пипетки, платиновые проволочки с загнутой петлёй на конце; можно использовать обычную фильтровальную бумагу, сложенную углом. Время травления, если оно не оговорено, изменяется от 1 до 10 секунд, максимум 60 секунд. Если руда состоит из мелко-тонкозернистого агрегата, травление производится под микроскопом при увеличении 60–80х при этом металлические части объектива покрываются слоем вазелина во избежание порчи.
На результаты травления оказывает влияние качество полировки и неизбежное взаимодействие контактирующих минералов между собой при травлении электролитами. Кроме того, на результаты травления влияет непостоянство химического состава минералов. Такие минералы как, например, карбонаты, борнит оказывают влияние на ход реакций травления ассоциирующих с ними в аншлифе рудообразующих минералов. Некоторые рудные минералы травятся под влиянием сильного освещения. При изучении минералов серебра нельзя при больших увеличениях применять сильное освещение, так как происходит разрушение полированной поверхности в результате светотравления. Быстро подвергаются светотравлению аргентит и стефанит.
Для оценки результатов травления химическими реактивами, время действия каждого реактива должно быть строго ограничено, и после действия Реактива его каплю снимают с аншлифа фильтровальной бумагой, затем промывают протравленный участок водой и протирают аншлиф на сукне. После этого наблюдают под микроскопом с одним николем результаты плавления. Положительными считаются результаты реакции травления, если остаются следы травления в виде осадков, шероховатости полированной поверхности, пятен. Результаты травления считаются отрицательными, если после снятия капли реактива не остаётся никаких явных следов травления.
Структурное травление необходимо для выявления внутренней микроструктуры минеральных агрегатов.
Методы травления дополняют качественные микрохимические реакции зёрен минералов на полированном шлифе или на стекле, методы хроматографии на бумаге и метод отпечатков на фотобумаге [26].
Для диагностики минералов, которые дают в рудах большие концентрации, но не имеют отчётливого набора характерных оптических свойств, позволяющих их уверенно однозначно определить минераграфическим методом, в 50–60 годы прошлого века применяли метод паяльной трубки. Этот метод в полевых условиях в таких случаях можно применять и сейчас; метод детально изложен в Минералогической энциклопедии, изданной под редакцией К. Фрея в США в 80-е годы [17]. А если минералы, не имеющие характерного набора диагностических свойств, не дают больших концентраций в рудах, то их определяют с помощью рентгеноструктурного анализа.