Минералогиялық зертханалық әдістері

Минералдарды дәл және деректі диагностикалау үшін минералогиялық зертханалық зерттеулер әдістері арқылы, олардың морфологиясын, химиялық құрамын, құрылымын және физикалық қасиеттерін аңықтайды. Минералдарды дәл және деректі диагностикалау олардың оптикалық қасиеттерін, тығыздығын, қаттылығын, кристалдық тордың параметрлерін анықтау арқылы жүргізіледі. Зерханалық зерттеулерге көмек ретінде көптеген минералдарды анықтаушы және олардың қасиетіменен құрамы жариаланған анықтамалықтар, анықтама сөздіктер және диаграммалар пайдаланады. Минералдарды аз мөлшерде монокристалдар немесе ұнтақталған агрегаттар түрінде зерттейді.

Минералогиялық зертханалық зерттеулер әдістері:

1) Кристаллографиялық әдіс минералдар кристалдарының пішіннің, жақтарын, сингониясын анықтауына және жақтар арасындағы бұрыштарының тұрақтылығына негізделген. Бұрыштарды ганиометрмен өлшейді, алынған көрсеткіштер анықтамалар арқылы минералды, нақты диагностикалайды.

2) Микроскопиялық немесе кристалоптикалық әдіс минералдарды үйектегіш микроскоппен зерттеуге негізделген. Зерттелетін таужыныстарының үлгітастарынан арнаулы препараттар – мөлдір тілімтастар (шлифтер) жасалады. Минералдардың өзіндік оптикалық қасиеттерін (салыстырмалы сыну көрсеткішін, сөну бұрышын, оптикалық өстерін т.б.) анықтайды. Табылған көрсеткіштер анықтамалықтар арқылы, минералды дәл анықтауына мүмкіндік туғызады.

3) Минералдың ұнтағын микроскоп арқылы иммерсиялық әдіспен зерттеу, ол сыну көрсеткіші белгілі сұйықтарға минералдардың ұнтағын салып тексеру нәтижесінде, оның абсолюттік сыну көрсеткішін табуына әкеледі де нақты минералды анықтайды.

4) Спектірлік әдіс минералдың сандық және сапалық мөлшерін зерттейді, минералдық заттардың аз мөлшерінің (200 мг) ұнтағын спектрограф арқылы тексереді. Бұл әдіспен пайздың мыңнан бір бөлшегін құрайтын химиялық компоненттерді де анықтайды

5) Химиялық әдіс минералдардың немесе таужыныстарының 0,5 тен 5,0 г дейін ұнтағын зерттейді, оның нәтижесінде олардың және кірме қоспалардың химиялық құрамын табады.

6) Хроматтық (боялу) әдісі әртүрлі реактивтер-бояғыштардың әсеріне негізделген, саздардың, карбонаттардың және калишпаттардың боялуы арқылы құрамын зерттеуге пайдаланады.

7) Электронды-зондтық микроанализ минералды құрайтын атомдарының өздеріне тән рентгендік сәулелер шашу қасиетіне негізделген. Бұл сәулелердің энергиясы өте жоғары болғандықтан атомдардың ішкі қабатындағы электрондық қозғалысын туғызады, содан кейінгі электрондардың кеңістікте қайта құрылымдануы рентген сәулелері кванттарының эмиссиялануын қамтамасыз етеді.

8) Атомдық-абсорбциялық анализ. Электрондар сыртқы электрондық орбитадан ішкі орбитаға ауысқан кезде, атомдар шашырататын рентген кванттарының энергиясы аталған екі орбита арасындағы энергияның шамасына тең және сол сәуле шашыратқан элементтің ерекшелігін көрсететін шама. Атомдардың электромагниттік сәулелерді сіңіріп алуы да (абсорбция) кванттық процесс және ол электрондардың ауысуының түрлеріне байланысты.

9) Плазмалық спектроскопия. Атомдар рентген сәулелерінің кванттарын бөлгенде, сол сәулелерге тән энергиялар бөлінеді. Қыздырған кезінде атомдар жай қалыптан қозғалыстық қалыпқа ауысады және бұрынғы қалпына қайтқанда олар электромагниттік жарқырау кванттарын шашыратады. Анализ кезінде үлгі 6000-8500 ºС -ға дейін қыздырылады. Шашыраған (фотондардың) сәулелерден анықталатын элементке тән толқын ұзындығын бөліп, жарқырау қарқындығы фотокөбейткіштер арқылы өлшенеді. Алынған нәтижелер эмиссиялық стандарттармен салыстырылып элемент концентрациясының мөлшері анықталады.

10) Рентгенқұрылымдық әдіс минералдық заттардың кристалдық құрылымын рентгендік сәуле арқылы зерттейді. Талдау жасайтын кеннің өлшемі 3-5 микрон, силикаттар 10 микроннан жоғары болуы керек. Зерттелетін нысанды 300-400 есе үлкейтіп көрсетеді. Кен тарағаны дебаеграмма тәсілі, оны пайдаланғанда арнайлы камерада аз мөлшердегі минералдың ұнтағынан рентгендік сәулелерін өткізеді де фотосуретке-дебаеграммаға түсіреді. Ол кристалдың сингониясын және кристалдар торлардың жақтарының ара қашықтығын көрсетеді.

11) Электрондық микроскопиялық әдіс Электрондық микроскоптың көмегімен минералдардың ұсақ бөлшектерінің морфологиясын, жақтардың беті мен жарықтарының ішкі құрылысын және минералдардың құрылымы зерттеледі. Көп есе үлкейтудің нәтижесінде (10⁴-10⁵ есе) нәзік дисперстік, жасырын кристалдық және минералдардың аморфты агрегаттарын зеттеуге мүмкіндік туғызады (сазбалшықтар және қабатты силикаттар, темірдің, марганецтің, алюми-нийдің сулы тотықтары ж.б.).

Электрондық микроскоптардың бірнеше түрлері бар: сәулеөткізгіш электронды микроскоптар электрондар бөлмейтін жұқа минералдарды анықтауға бағытталған; эмиссионды электронды микроскоптар – электрондық бейнелер зерттелетін объектілер бөліп шығаратын электрондар арқылы жасалады; термоэлектронды эмиссионды микроскоп – үлкен температурада өңделетін металдарды және олардың балқымаларын зерттеуге арналған.

12) Радиометрлік әдіс – радиоактивті элементтердің α, β қарқындылығын және γ сәуле шығаруын анықтауға мүмкіндік етеді. Өлшеу α, β, γ - өлшемдерімен, көп арналы анықтауыш арқылы және басқа аспаптардың көмегімен іске асады.

13) Термикалық әдіс минералдарды қыздырғандағы өзгерістерді зерттейді. Үлгі арнаулы пешке қойылып, оның температурасын біртіндеп көтереді. Термобудың көмегімен температураның өзгерілуі және жарықты өзіне тарту процесін, жылу шығаруын белгілейді. Термалық әдістен қыздырудың қисық сызығын алады, олар заттың өзгеруін көрсетеді. Термалық әдісті құрамы қатпарлы силикатты (мысалы, глина минералдары), сулы тотықты, карбонаттарды, бокситтерді, кейбір темір кендерін және басқа минералдармен, жыныстарды қарастырғанда кеңінен қолданылады.

14) Инфрақызыл спектроскопия әдісі минералдардың инфрақызыл сәулелерін бойына сіңіруіне негізделген. Құрамында су, анионды комплекстер бар минералдардың және сулы тотықтар топтарының құрылымдық әдісі болып табылады.

15) Люминисцентік әдіс минералдық заттарды ультракүлгін, катодты немесе радиоактивті сәулелердің қатысуымен сәуле шашырату немесе қыздырылу қасиетіне негізделген. Люминесценттік сәулелер минералдарға әсер еткенде пайда болатын жарқыраулықтың қарқындылығы және түсі арқылы алмас, шеелит, флюорит, циркон, монацит, урандық слюдалар, апатит және т.б. минералдарды жай көзбен немесе шлифте люминесценттік микроскоптың көмегімен айтарлықтай дәлдікпен анықтауға болады.

16) Термобарометриялық әдіс минералдық заттардың құрамындағы газ-сұйықтық қоспаларын зерттеулер нәтижесінде, олардың жаралуындағы физико-химиялық жағдайларын аңықтауға мүмкіндік береді.

17) Масс-спектрометриялық әдіс. Бұл әдіс масс-спектрометрдің көмегімен химиялық элементтер изотоптарының салыстырмалы мөлшерін табады және минералдардың нақты жасын және таужыныстардың температурасы мен пайда болуын, гидротермалық ерітінділердегі судың табиғатын анықтауға өте көп көмегін тигізеді.

18) Физико-химиялық эксперимент. Минералогиялық зерттеулерде физико-химиялық эксперимент мынадай мақсаттарға арналып жасалады: 1. минерал пайда болу жағдайларының модельдерін жасау; 2. кристалдарды синтездеудің тиімді әдістерін жасау. Минералдардың пайда болу процесі нұсқасын жасау, сол минерал жаралған ортаның химиялық жағдайын, температурасы мен қысымын арнаулы техника және аппаратура көмегімен эксперименттер жүргізу арқылы жүзеге асады.

Физико-химиялық эксперименттерді минералогияда пайдаланудың екінші жолы, ол зергерлік және техникалық монокристалдар өсіру әдістері. Бұл бағытта қол жеткен табыстар мол деп айтуға болады. Қазіргі кезде 40-тан аса минералдар, оның ішінде: алмас, зүбәржат, рубин, сапфир, анартастар және т.б. минералдар жасанды түрде алынып, зергерлік бұйымдар жасауда және техника саласында әртүрлі мақсатта қолданылуда.

Табиғаттағы процестерді моделдеу айтарлықтай қиын, өйткені жоғары температура мен қысым жасау үшін арнаулы аппараттар керек. Минералогия мен петрологияның көп сұрақтарына тек қана эксперимент жауап бере алады. Сондықтан генетикалық минералогиялық зерттеулерде эксперименттің маңызы өте зор, сол үшін эксперименттік жұмыстарды қарқындата өсіру керек. Эксперименттер жүргізу әдістерімен қатар минералогтар математикалық статистика әдістерін де меңгеруі тиіс, өйткені жиналған мол әртүрлі аналитикалық материалдарды дұрыс қорытындылай білу сол материалдарды тиянақты пайдаланудың кепілі.

Қосымша әдебиеттер: [8, c. 140-157, 355-362]; [9, c. 230-239].

Бакылау сүрақтары:

1. Минералдық зерттеулердің нысандары және мақсаттары қандай?

2. Минералдық далалық зерттеулердің мақсаты?

3. Минералдық зерттханалық әдістерінің түрлері және қолдануы қандай?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: