Значение микроскопического исследования минералов

В 60-х годах прошлого столетия наука, занимающаяся микроскопическим изучением рудных минералов и руд в отраженном свете, получила название минералография (minera — руда; grapho — пишу). В настоящее время во многих высших учебных заведениях и научно-исследовательских институтах организованы минералографическис лаборатории.

С целью изучения рудных минералов в отраженном свете применяется рудный поляризационный микроскоп. Различные модели рудных микроскопов детально описаны в ряде руководств. В СССР минераграфические лаборатории были оснащены современными на то время моделями рудных микроскопов МИН-9 фирмы ЛОМО (Ленинградское оптико-механическое объединение) и петрографических микроскопов МИН-8; для научно-исследовательских работ применялась новейшая модель рудного микроскопа Полам Р-312.

Рудный поляризационный микроскоп МИН-9 предназначен для исследований рудообразующих минералок в отраженном поляризованном и проходящем свете. Микроскоп может быть использован для наблюдения прозрачных минералов в проходящем свете при небольших увеличениях. Прилагаемый к микроскопу набор окуляров и объективов позволяет получать увеличения в 33-1425 раз.

Увеличение объектива показывает, в какой степени увеличивается изображение, когда свет проходит через объектив. Численная апертура — мера способности объектива разрешать тонкие детали структуры в шлифе; определяет она глубину фокуса и полезную степень увеличения. К микроскопу прилагается семь объективов-ахроматов. Все объективы закреплены в специальные оправки с центрировочными винтами. С помощью этих оправок объективы вставляются в щипцовое устройство опак-иллюминатора типа ОИ-12.

За последние несколько десятилетий возрос интерес к микроаналитическим методам анализа, позволяющим исследовать свойства минералов, недоступные при работе с рудным поляризационным микроскопом. В многочисленных книгах и статьях дано обстоятельное описание теории, приборов, методики работы и детально рассмотрено применение в минералогии следующих специальных методов: рентгенографического анализа, электронно-зондового микроанализа, лазерного микроанализа, исследования газово-жидких включений в минералах, электронной микроскопии. Первые два метода особенно часто используются в сочетании с рудной микроскопией для более детальной диагностики минералов и уточнения их химического состава и генезиса.

Рентгенографический анализ во многих случаях помогает точно определить минерал по значениям расстояний между слоями атомов в кристаллической структуре, зафиксированных в виде серий линий на фотографической пленке. Этот метод требует очень малых количеств вещества. Небольшие зерна минерала можно извлечь из полированной поверхности шлифа с помощью стальной или алмазной иглы. Порошок минерала закатывается в резиновый клей в виде шарика диаметром в доли миллиметра. Полученный шарик насаживается на конец тонкой стеклянной нити и помещается в камеру Дебая—Шеррера, располагаясь таким образом, чтобы пучок рентгеновских лучей попал на образец, подвергся дифракции и зафиксировал серию линий на фотографической пленке. Положение этих линии можно измерить и полученную информацию выразить в величинах расстояний между слоями атомов в кристаллической структуре.

Элсктронно-зондовый анализ применяется в минералогии, петрографии и рудной микроскопии для определения химического состава минералов в микровключениях, для уточнения химического состава минералов, для исследования явления изоморфизма в минералах, изучения внутренней химической неоднородности минеральных зерен и коллоидного вещества, для изучения микросрастаний минералов, для исследования процессов диффузии элементов на контакте зерен разных минералов. При электронно-зондовом анализе фокусированный пучок электронов падает на полированную поверхность минерала и возбуждает в нем характеристическое рентгеновское излучение.

Лазерный анализ (эмиссионный микроспектральный с лазерным отбором проб) наиболее часто применяется для количественного и качественного определения в минералах и рудах элементов-примесей. Например, лазерный анализ часто применяют при изучении типоморфных элементов-примесей в различных генерациях пирита, пирротина, халькопирита, сфалерита и др. У лазерного микроанализа чувствительность выше электронно-зондового анализа и выражается сотыми и тысячными массовыми долями процентов.

Изучение газово-жидких включений в минерале (гомогенизация, декрипитация и др.) проводится в проходящем свете в специальных шлифах, приготовленных из прозрачных и полупрозрачных рудообразующих минералов. Типичными минералами, в которых наблюдаются газово-жидкие включения, являются сфалерит, касситерит, кварц, карбонаты, флюорит, барит, гипс, ангидрит. Первичные газово-жидкие включения уточняют наши представления о температуре образования минерала или о его перекристаллизации и составе захваченных рудообразующих растворов. Подробное описание этого метода приведено в ряде специальных работ. Газово-жидкие включения имеют размеры от редких макроскопически видимых, длиной более 1 см, до субмикроскопических, большая часть которых составляет около 10 мкм. Включения разделяются на первичные и вторичные.

Включения лучше всего выявляются и изучаются в небольших одиночных кристаллах или их обломках, по спайности, а также в вырезанных пластинках минералов. Большинство прозрачно-полированных шлифов готовят толщиной 1,0— 1,5 мм. Исследование включений проводится в образцах и шлифах, для которых предварительно детально изучены минеральный состав и последовательность отложения минералов.

Результаты изучения газово-жидких включений используются для уточнения последовательности отложения минералов, определения генезиса месторождения и проведения поисковых геологических работ.

Метод электронной микроскопии позволяет изучить тонкодисперсные минералы и микровключения в рудных минералах при увеличениях в 20 — 200 000 раз. С помощью электронного микроскопа можно определять минерал, наблюдать и фотографировать форму, внутреннее строение зерен рудных минералов и форму, размер частиц гелевых и скрытокристаллических глинистых минералов, ярозита, повеллита, ферримолибдита и др. Электронный микроскоп широко применяется при изучении структур распада твердого раствора в рудных минералах.

Раздел о практическом значении микроскопического исследования срастания рудных минералов неполный и может служить лишь указанием на проведенную работу, на возможные пути подхода к данной проблеме, а также на некоторые вспомогательные средства. У автора создалось впечатление, что при его направлении работы он недостаточно компетентен, чтобы дать нечто безупречное или вполне законченное по данному вопросу.

Последний большой раздел, распознавание генетического положения месторождений с помощью минералографических данных, содержит одновременно положения, которые вытекают как результат макро- и микроскопического исследования. Иногда приходится ссылаться на известные и признанные методы исследования в проходящем свете, данные физической химии, геологии и др. Хотя, по убедительным представлениям Ниггли, условия температуры и давления при образовании месторождения недостаточны для их распознавания (естественно, исключая вещественный состав) и для характеристики необходимо знать еще место и температуру отделения рудного раствора, это не ставит под сомнение выдающееся значение «геологических термометров». На другие, необходимые с точки зрения Ниггли, критерии иногда могут дать ответ парагенезис, вмещающие породы и геологическая обстановка.

Вопросы, которые могут возникнуть, слишком многообразны, чтобы сегодня можно было на них ответить, а отчасти даже и чтобы правильно их поставить. Если представить себе, сколько написано об облике, структурах, проявлениях кварца, хотя бы даже для одной группы месторождений (золотокварцевой), нельзя ожидать, что сегодня можно найти ответы на вопросы, касающиеся каждого минерала, каждого парагенезиса, каждой структуры, которые со временем, вероятно, будут возможны. Повторения некоторых моментов, освещенных в этом разделе, в разделе о генетической систематике или в разделе о генетически обусловленных структурах, вполне оправданы.

Генетическая систематика рудных месторождений

За последние 30 лет в систематике рудных месторождений, особенно благодаря классическим работам Гольдшмидта, Линдгрена, Ниггли, Шнейдерхёна и др., выработана определенная простая схема, которая обоснована генетически и почти общепринята. Кроме того, она в значительной мере отвечает физико-химическим условиям.

Генетическое объяснение всех месторождений

Естественно, мы еще далеки от полной ясности и единства в генетическом объяснении всех месторождений; дальнейшие научные исследования приведут к некоторым изменениям родственных отношений и положения в ряду последовательности, к расширениям и сокращениям; в конечном счете, для некоторых переходных типов нахождение их в системе, по существу, произвольно, однако все это не влияет на схему как таковую.

Если в этом направлении и имеется согласованность, то она ни в коем случае не достигнута в вопросе о происхождении металлов, накопившихся, в конце концов, в месторождениях. Поступление «из магмы» или «из батолита» часто совершенно ясно и неоспоримо; но откуда взялся батолит, магма вообще и откуда в последней появились свинец, висмут или уран? Что это — местный, относительно поверхностный круговорот, в силу которого металлы, первоначально заключенные в коре застывания, перемещаются в осадки и здесь выпадают, осадки при складкообразовании снова становятся магмой, которая затем вновь выделяет рудные месторождения и т. д.? Является ли магма гранитной, образованием резургентной (возобновленной) природы, связанной с областями складкообразования, а содержание металлов лишь результатом привноса вещества, направляемого интрузивной деятельностью из воссоздаваемого запаса в глубинных частях земли? Является ли, наконец, гранит, или большая часть его, состоящая из «обычных» элементов, также ювенильным, как и принесенные им тяжелые металлы? Этого мы не знаем.

На эти вопросы трудно ответить, поскольку в каждом отдельном случае может быть иное толкование. Мелкие месторождения часто могут объясняться с позиций одного из высказанных предположений, гигантские проявления каких-то металлов в определенных областях (например, такие геохимические провинции олова, как Юго-Восточная Азия или Боливия) вынуждают дать ответ, исходя из другого предположения. Своеобразные, геохимически регистрируемые лишь как факт, но кристалло-химически или как-либо иначе еще не объясненные ассоциации (например, свинец-f цинк, кобальт + никель + серебро 4-мышьяк + висмут + уран), встречающиеся во многих случаях или весьма редкие (селен-свинец), (серебро + медь + ртуть + палладий), говорят о наличии у некоторых близ поверхностных месторождений глубокого источника, достигающего, может быть, областей, где еще и сейчас рождаются элементы. Мы не можем здесь в большей мере касаться этой проблемы, хотя и следует отметить, что такой вопрос ставится; однако мы должны придерживаться более доступных задач.

Если мы подумаем о том, сколь многообразны по структуре, минеральному составу и общему механизму образования, например лишь эруптивные породы, с которыми генетически связана только одна небольшая часть месторождений нашей систематики, и как много надо было поработать, чтобы по их свойствам судить о возникновении и перемещении вещества, то, конечно, мы не можем ожидать, что с помощью минералографии мы в состоянии сказать так много о месторождениях, как с помощью петрографии, в частности о магматических породах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.