Методы исследования рудных минералов




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Методы исследования рудных минералов

Методы исследования рудных минералов

11.09.2017


Наиболее удобным методом исследования рудных минералов является оптический. Большинство сульфидов непрозрачны в видимой части спектра, и поэтому для их наблюдения необходимо применение отраженного света. В ряде работ достаточно подробно описаны методы изготовления полированных шлифов, измерения оптических констант, определения твердости, а также критерии идентификации рудных минералов.
При наблюдении в отраженном свете возможность регистрации тонких изменений состава минералов обычно меньше, чем в проходящем. Однако применение травления полированных шлифов позволяет выявить даже небольшие вариации состава, например, по зонам роста кристалла. Ho если возможно использование проходящего света, как, например, для сфалерита, то удается получить существенно более детальную информацию о минерале. Некоторые минералы оказываются прозрачными для длин волн невидимой части спектра. Так, в работе методом инфракрасной спектроскопии зафиксированы незначительные изменения состава PbS.
Оптические методы исследования целесообразно комбинировать с рентгеновскими. При обнаружении малых количеств минералов рентгенографический анализ менее чувствителен, чем оптический, но во многих случаях рентгеновская идентификация минералов более достоверна. Рентгеновские исследования в принципе не могут дать информации о характере структурных взаимоотношений минералов; здесь приоритет принадлежит оптическим методам. Однако применение метода монокристальной рентгеновской съемки позволяет получить данные об относительной кристаллографической ориентации минеральных индивидов в сростках.
Оба метода косвенно регистрируют изменения состава и внутренней структуры минералов. Каждый из них в отдельности фиксирует изменение состава только одной переменной. Поэтому подобные измерения могут использоваться для выявления составов только бинарных фаз, таких, как гексагональные пирротины. В тех случаях, когда число переменных компонентов в составе фазы превышает число независимых оптических или рентгеновских измерений, результаты остаются неоднозначными. К сожалению, подобная ситуация достаточно обычна, что вызывает необходимость использования прямых методов анализа.
Электрические свойства сульфидов также косвенным образом связаны с изменениями состава и поэтому заслуживают тщательного изучения. К сожалению, широкому применению этого метода для идентификации фаз и определения их составов препятствует большой разброс значений измеряемых величин. Для целей геотермометрии предполагалось использовать две электрические характеристики, предположительно чувствительные к изменению температуры. Так, Смит допускал, что термоэлектрический потенциал пирита зависит от температуры, влияние которой отражается на количестве дефектов в кристалле. Ho в дальнейшем наблюдения Смита не подтвердились, и поэтому предложенный метод представляется сомнительным. Сато выдвинул идею использования для целей геотермометрии полупроводниковых свойств сульфидов, состав которых несколько отклоняется от строго стехиометрического. Суть метода заключается в следующем. Величина электродвижущей силы электрохимической ячейки, состоящей из двух одновременно отложенных сульфидов и соответствующего электролита, является функцией температуры и должна быть равна нулю при температуре первоначального равновесия этих минералов. Осуществимость таких измерений Сато показал на синтетических препаратах и на природных окислах, но пригодность их для природных сульфидов пока не доказана.
Принципиально другой тип геотермометра предложен Смитом и теоретически обоснован Розенфельдом и Чейсом. Метод базируется на регистрации разницы в термическом расширении минералов или различных по составу зон в одном и том же минерале. По мере изменения температуры после завершения кристаллизации внутри или вокруг твердых включений в кристалле возникают упругие напряжения. В тех случаях, когда последующая термическая история образца не изменила первоначальных соотношений, эти напряжения могут быть зафиксированы по появлению ореолов аномального двупреломления. Тогда, нагревая образец до соответствующей температуры и одновременно наблюдая его оптические характеристики, можно определить ту температуру, при которой эти напряжения исчезают. Насколько нам известно, эта относительно простая методика не применялась еще для рудных минеральных ассоциаций, хотя для сфалерита и флюорита она представляется многообещающей.
Валовой анализ мономинеральных фракций, выделенных из дробленых руд, даже после тщателной сепарации дает только средний состав зональных кристаллов. Однако кристаллы минералов, сохранившие свое зональное строение, наиболее полезны для выяснения процессов рудообразования. В связи с этим анализ зональных зерен минерала непосредственно в препарате снабжает нас информацией, пригодной для интерпретации природных процессов.
Появление рентгеновского электронного микроанализатора в корне изменило характер минералогических исследований. Десятки новых минералов, остававшихся ранее неидентифицируемыми микропримесями, определены благодаря микрозонду. Ho еще более важно то, что детальный анализ состава хорошо известных минералов поразительно расширил возможности нашего понимания природных сред. Возможность одновременного определения изменения составов большого числа компонентов в индивидуальных фазах без их предварительного выделения привела к резкому скачку в точности анализа и быстроте развития экспериментальных исследований полей устойчивости минералов и обеспечила первые значительные успехи в изучении трехкомпонентных сульфидных систем и сульфидных систем с большим количеством компонентов. Тщательные измерения градиентов диффузии в природных и синтетических образцах позволяют определить скорости протекания реакций. В рентгеновском электронном микроанализаторе осуществляется фокусировка электронного пучка в точку диаметром всего 1 мкм. Облучаемые элементы испускают характеристические рентгеновские спектры; последние можно разрешить и измерить их интенсивность. Этот метод не связан с разрушением минерала и пригоден для определения большинства элементов, входящих в сульфиды. При оптимальных условиях может быть достигнута точность не менее 1%.
Другой метод микроанализа — ионное зондирование — имеет более ограниченную область применения и менее разработан, чем метод электронного зонда. Ионное зондирование заключается в том, что исследуемая поверхность бомбардируется фокусированным пучком ускоренных тяжелых ионов, что приводит к выделению с этой поверхности вторичных ионов, которые затем анализируются на масс-спектрометре. Этот метод может в скором времени дать возможность изучения распределения изотопов и даже элементов-примесей прямо вдоль поверхности образца. При ионном микрозондировании, по сравнению с электронным, пространственное разрешение несколько хуже, но при дальнейшем усовершенствовании область ионной бомбардировки, возможно, удастся сократить до 4 мкм.
Заслуживает внимания и еще один новый метод изучения вещества, пока не нашедший широкого применения при исследовании сульфидов. Это лазерный микроанализ, описанный впервые Максвеллом. Узкий лазерный луч высокой интенсивности направляется на полированную поверхность образца и вызывает полное испарение облучаемого материала. Возникающие при этом пары подвергаются стандартному спектральному анализу. Чувствительность этого метода не снижается при анализе элементов с низким атомным весом, что характерно для электронного микрозонда, использующего рентгеновские лучи. Недостатком метода является разрушение анализируемого материала. Более того, образующийся при столкновении лазерного луча с поверхностью минерала кратер захватывает часть вещества внутренних зон образца, что вызывает неопределенность в точной привязке анализируемого материала. Главное преимущество этого метода по сравнению с рентгеновским микроанализом состоит в его гораздо большей чувствительности при очень низких содержаниях элементов и в возможности изучения распределения элементов-примесей непосредственно в образце.
Новым методом исследования является также использование сканирующего электронного микроскопа, в котором на минералы или раздробленный препарат воздействует рассеянный электронный пучок. Метод позволяет проводить электронно-оптическое изучение неполированных поверхностей с высокой степенью разрешения, далеко превосходящей возможности визуальных микроскопических наблюдений. Использование энергетического дисперсивного счетчика позволяет получать количественную характеристику состава поверхности сканирования.
Трансмиссионный электронный микроскоп с большой разрешающей способностью очень удобен для выявления характера сверхструктур и особенностей распределения вакансий в соединениях, структура которых известна.