Химические свойства минералов

Скопления пирита и халькопирита как обособленные, так и совместные имеют неправильную угловатую форму, а вмещающая их кварц - хлоритовая масса содержит крупные зерна и сростки идиоморфного пирита. Скопления, сложенные в основном халькопиритом, имеют среднезернистую структуру. Так же нередко наряду с скоплениями, образовавшимися путем замещения обломков породы, имеются скопления, образованные за счет выполнения пустот. Доказательством такого их происхождения может служить то, что по краям таких скоплений халькопирита и внутри их наблюдаются крупные призматические зерна кварца, наросшие как бы на стенках бывшей полости. Халькопирит, заполнивший полость, часто более крупнозернистый, чем заместивший обломки породы.

В лабораторной практике при диагностике минералов в отражен­ном свете применяются такие химические методы, как диагностическое травление и реакции кристаллохимического и капельного анализа на отдельные элементы. При определении карбонатных минералов боль­шое значение приобрели реакции пленочного анализа, а при диагности­ке минералов в окисленных рудах — фазовый анализ, который проводят с помощью метода отпечатков и капельного анализа.

В последнее время для определения микровключений в рудных и нерудных минералах стали применять микроотпечатки, а при изучении радиоактивных минералов — макро - и микрорадиографические анализы. Вот почему описанию этих методов в данном руководстве уделено такое большое внимание.

ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ТРАВЛЕНИЕ

При полировке шлифов образуется тонкая (толщиной в тысячные доли миллиметра) аморфная пленка из минералов, составляющих шлиф. Таким материалом заполняются тонкие трещинки в минералах. При воздействии на шлиф растворителя вначале растворяется аморфная пленка и обнаруживается структура минералов агрегата; дальнейшее действие растворителя выражается в различной степени разъедания поверхности минерала, уничтожающего выявленную вначале структуру. Кроме того, вслед за растворением могут образоваться различного цвета осадки (иризирующие пленки).

Различные минералы неодинаково растворяются химическими реак­тивами. В свое время это свойство минералов было положено в основу при построении первых определителей для непрозрачных минералов (Ж. Мердок, В. Дэви и С. Фарнгам, М. Шорт и др.).

Реактив, применяемый для определения минерала, должен отвечать следующим требованиям:

1) действовать быстро и сильно;

2) не давать с исследуемым минералом труднорастворимых солей, маскирую­щих результаты реакции;

3) действовать по возможности одинаково на различные кристаллографические плоскости исследуемого минерала;

4) быть химически чистым.

Таким требованиям отвечали следующие шесть реактивов: HNO₃, НСL, KCN, FeCL₃, HgCI₂, КОН или NaOH. Они были использованы при диагностике минералов Мердоком, а затем и другими исследователями при построении определителей. По нашему мнению, наиболее четкие результаты диагностического травления получаются при действии концентрированных кислот HNO₃ и НСL и 20%-ных растворов КСL, FeCI₃,-HgCI₃ и КОН. При специальных минералографических исследованиях некоторые исследователи применяли до 40 реактивов (Ван дер Вин).

На результаты диагностического травления часто оказывает влия­ние плохое качество полировки, которое снижает возможность примене­ния диагностического травления, а иногда делает его невозможным.

Главная масса сульфидов и окислов — превосходные проводники электричества. Поэтому если два соприкасающихся рудных минерала будут подвергаться травлению, то сейчас же, вследствие разности по­тенциалов этих минералов, может возникнуть электрический ток; дей­ствие реактива на один из этих минералов усилится, а на другой— уменьшится. Это необходимо учитывать при проведении реакций. На четкость результатов травления также будет влиять непостоянство состава многих минералов, обусловленное изоморфными примесями различных химических элементов.

Если испытуемый минерал заключен в массе минерала, более лег­ко поддающегося травлению реактивом, то реакция с испытуемым ми­нералом может быть отрицательной.

Все это показывает, что диагностическое травление не может иметь самостоятельного значения. Поэтому нами при диагностике минералов химическое травление использовано только в качестве дополнительного метода. С помощью указанного метода осуществляется диагностик” минералов в пределах определенных диагностических групп таблицы.

Методика проведения диагностического травления заключается в следующем. Тонко оттянутой пипеткой на испытуемый минерал накла­дывают каплю реактива. Пипетки рекомендуется готовить самим из. стеклянных трубочек диаметром 3-4 мм оттягиванием капилляра на огне горелки. Для каждого реактива желательно иметь особую пипетку, причем после каждого пользования следует промывать ее дистилли­рованной водой и слегка просушивать фильтровальной бумагой во из­бежание разбавления реактива. Чтобы не путать пипетки, на каждой из них рекомендуется писать название соответствующего реактива.

Реактив набирают лишь в тонкую часть пипетки, для чего капил­ляр погружают в реактив и набирают его столько, сколько затягивается пипеткой. Предварительно капилляр промывают реактивом.

Перед травлением полированный шлиф следует тщательно вытереть суконкой или замшей, чтобы на его поверхности не осталось пылинок и жировых пятен, мешавших накладыванию капель химического реак­тива (капли скатываются со шлифа).

Травление лучше производить непосредственно под микроскопом, при увеличениях в 60—80 раз. Размер капли не должен превышать - четверти поля зрения (т. е. 0,1—0,2 мм), чтобы работающий мог пол­ностью наблюдать весь ход реакции. Во избежание порчи оправы объ­ектива на него надевают специальные колпачки из каучука или эбонита металлические части объектива можно покрыть также слоем вазелина. Затем, наблюдая в окуляр за кончиком капилляра, осторожно касаются им полированной поверхности шлифа и несколько отгибают каучук пипетки. Небольшое количество вытесненного воздуха выталкивает раствор, который ложится на исследуемый минерал в виде высокой круглой капли.

Придерживаясь указанных приемов, можно травить только испы­туемый минерал, что особенно трудно в случае, когда руда представ­ляет мелкозернистый агрегат. Как уже было отмечено, капля, положен­ная на два или несколько зерен минералов, не дает уверенности в правильности результатов травления. Отсюда понятно, почему не реко­мендуется накладывать каплю без контроля микроскопа. Точность ра­боты приобретается навыком.

Время травления для получения стандартных сравнимых результа­тов должно быть строго ограничено. Нормальное время реакции счи­тается 60 се/с, в течение которых ведется наблюдение под микроскопом за действием на минерал капли реактива и его паров; последние изме­няют часть минерала, не покрытую раствором. Констатируют, идет ли реакция растворения бурно (со вскипанием) или медленно; действуют пары, или минерал с реактивом не реагирует. Затем поднимают тубус микроскопа и осторожно снимают каплю фильтровальной бумагой, ко­торую накладывают на каплю и сверху осторожно прижимают пальцем. После снятия капли результаты реакции изучают под микроскопом и описывают. Затем с целью растворения осадков на место травления наклады­вают каплю воды, которую также осторожно снимают фильтровальной бумагой. После смывания место травления вновь изучают под микро­скопом и записывают результаты наблюдений.

При слабом действии реактива, когда растворяется только аморф­ная пленка, могут выявиться структурные особенности—трещины спайности, двойники и прочее; при этом поверхность и цвет минерала изменяются не сильно — поверхность становится матовой вследствие частичного нарушения полировки растворением, а иногда появляется слабая иризирующая пленка. При сильном действии реактива растворяется, помимо аморфной пленки, и сам минерал; его поверхность под снятой каплей становится грубой, шероховатой, с окраской от серой до черной, вследствие рас­сеивания падающего света.

Иногда наряду с растворением образуются осадки, покрывающие поверхность травленого минерала. Эти осадки под микроскопом наблю­даются в виде иризирующих пленок — желтой, красной, зеленой, синей, коричневой и других окрасок (цвета интерференции тонких пластинок). Окраски изменяются в зависимости от толщины пленки, которая обус­ловлена интенсивностью и продолжительностью реакции. Для некото­рых минералов окраска иризирующей пленки — хороший диагностиче­ский признак. Вообще же окраска иризирующих пленок не является серьезным диагностическим критерием, так как на ход реакции сильно влияют качество полировки, пространственная ориентировка и размеры зерен Интенсивность и продолжительность реакции, как известно, обус­ловливают толщину и окраску пленки.

Положительными считают такие реакции, при которых после снятия капли и промывания водой на полированной поверхности минерала остается какой-нибудь след (структура, шероховатая поверхность, иризирующая пленка); отрицательные — те реакции, при которых следов не остается. Иногда раствор реактива не оказывает никакого действия на минерал, а его пары изменяют, поверхность минерала вокруг капли, и минерал тускнеет. Эта реакция также считается отрицательной.

СТРУКТУРНОЕ ТРАВЛЕНИЕ

К структурному травлению предъявляются совершенно иные требования. Оно перенято из металлографии, где сходство объектов, без сомнения, больше, чем в минераграфии, к тому же изучение в поляризованном свете внедряется медленно. В минераграфию структурное травление было введено Шнейдерхёном в 1921 г., после того как при диагностическом травлении были получены интересные результаты травления.

Шнейдерхён считает желательным предложить для каждого рудного минерала какой-либо реагент, который выявлял бы следующее:

1. Внутреннее строение кристаллического индивида (двойниковые пластинки, зоны, деформации): травление внутреннего строения зерен.

2. Разную затравливаемость в различных кристаллографических направлениях для распознавания положения зерен в агрегате и их формы. Это трудноотделимо от первого требования: травление различных сечений зерен.

3. Границы отдельных зерен однородного кристаллического агрегата — травление границ зерен.

Протравливание внутреннего строения зерен и разных сечений зерен является, естественно, следствием векториально различной затравливаемое кристаллических зерен. Протравливание границ зерен понять труднее; объяснением этого явления может служить ранее высказанное предположение, согласно которому ненасыщенные участки в кристаллической структуре по границам зерен обусловливают более легкую травимость. Маталлографы развили здесь особые, отчасти явно излишние гипотезы о промежуточном слое.

Структурное травление может быть применено в тех случаях, когда необходимо оттенить различия, между мало отличающимися рудными минералами как для целей наблюдения, так особенно для фотографирования. Контрастное травление важно для технических целей, например для подсчета или измерения величины зерен различных компонентов сложного агрегата, особенно для малоопытного глаза.

Автор отмечает, что он не дал себе труда систематически развить прежние данные. Кое-что ему удалось сделать скорее случайно. Когда речь идет не об однородных агрегатах изотропных минералов, он предпочитает пропустить некоторые структурные особенности, чем испортить, может быть, особенно тщательно приготовленный шлиф. Желательно было бы обладать для каждого рудного минерала реагентом, выявляющим структуру. Даже и у анизотропных минералов некоторые детали, например, зональное строение, становятся видимыми только после травления.

Другие способы распознавания структуры агрегатов применялись автором лишь от случая к случаю; в этом вопросе он сам в значительной степени зависит от литературных данных. Некоторые из описанных приемов очень просты, почти тривиальны, другие сложны или методически очень тонки.

Сюда относятся, например, нагрев (однако надо предостеречь при этом от возможности превращений), глубокое протравливание для установления фигур травления с ориентированными рефлексами, метод отпечатков, как его, например, применяли Гаудин, Галопин и Хиллер; в настоящее время имеется метод, при котором определяемый элемент в минерале переводится с помощью циклотрона в радиоактивный изотоп и, таким образом, улавливается фотографически по его излучению.

Ход работы

Зональные автобластиты пирита, зональность роста отражает смену габитусов кондиционных форм в виде ряда: {100}-{100}+{210}-{100}-{100}+{111} (рис. 1).

Рис. 8

Хорошо видно цементацию халькопиритового агрегата, а так же видно, то пирит выше халькопирита (рис. 9). Сплошная медноколчеданная руда, состоящая из угловатых обломков пирита. Эти обломки сцементированы халькопирит-сфалеритовым цементом. Так же присутствует кварц, который представлен обломками угловатой формы(рис. 2).

Рис. 9 Сплошная медноколчеданная руда

Кристалл пирита. Реликт дендрита, т.е. вершины у них быстрее растут чем грани, который подтверждает гидротермальное происхождение Рельеф у сфалерит-галенитового «цемента» на много выше чем у пирит-халькопиритовой массы. Это хорошо видно в протравленном участке. Окварцевание не очень развито. пирит-халькопиритовая масса развивается в межзерновом пространстве сфалерит-галенитового «цемента» (рис. 10).

Рис. 10 Аншлиф сплошной медноколчеданной руды с протравленным участком. Увеличение х9

Аншлиф представлен сплошной медноколчеданной рудой. Окварцевание в широкой степени не развито. Главным минералом в данном шлифе является сфалерит, затем идет галенит. Они как раз таки составляют главную массу рудной залежи и представляют собой так сказать сфалерит-галенитовый «цемент». Обломки эти двух минералов угловатые. Межзерновое пространство заполнено пиритовой массой. Так же в аншлифе видна дыра, которую образовал микроорганизм. какой это был микроорганизм ответить сложно (рис. 11).

Рис. 11 Дыра, которая образована микроорганизмом.

Протравленный участок аншлифа при увеличении х9, где основная масса представлена сфалеритом, с угловатыми обломками галенита. Присутствует микрофасилия.

Рис.12 Протравленный участок

Лабораторная №4