Хімічний і мінеральний склад

До складу магматичних гірських порід входять майже всі хімічні елементи. У найбільшій кількості трапляються 10 елементів -О, Sі, А1, Fе, Са, Мg, К, Nа, Ті, Н. На частку інших елементів припадає менше 1%. Найбільш характерним елементом є кремній. У SіО₂ його кількість коливається від 25 до 85%. В окремих породах багато також Nа й К (у перерахуванні на оксиди - до 20%).

Мінеральний склад магматичних порід характе-ризується більшою розмаїтістю. Кожна порода має свій склад мінералів. Наприклад, граніт складається з кварцу, польових шпатів, слюди й інших мінералів, габро – з польових шпатів, агіту й ін. Якщо підрахувати середній вміст, то в магматичних породах на першому місці будуть польові шпати (60%), далі амфіболи й піроксени (17%), кварц (12%), слюда (4%). У меншій кількості наявні олівін, апатит, корунд, рудні мінерали.

Розділ 7 Методи діагностики й дослідження

Мінеральних тіл

Методи дослідження мінеральних тіл можна розділити на три види:

1) візуальні; 2) оптичні; 3) спеціальні.

Візуальні методи вивчення мінералів, гірських порід і технічних каменів здійснюються дослідником на базі його знань із області основ геології, мінералогії й петрографії. Додатково використовується лупа. Візуально роботи можна проводити як у польових, так і у лабораторних умовах.

Всі геологічні дослідження звичайно починають із польових робіт, де відбувається перше знайомство з мінеральними тілами, огляд оголень гірських порід.

Рельєф місцевості звичайно порізаний долинами рік, ярами, різними вимивинами. Всі ці заглиблення в земній поверхні розкривають товщі гірських порід. Так утворюються природні оголення гірських порід, які показують, які це породи і як вони залягають на даній ділянці земної кори. Для пізнання геології місцевості, визначення порід й їхнього складу роблять опис оголень. Ця робота виконується в такий спосіб. Спочатку роблять загальний попередній огляд оголення. Після цього виконують пошаровий опис порід за такою схемою:

1) назва породи;

2) форма залягання й потужність шару;

3) склад породи;

4) кольори;

5) структура й текстура;

6) включення мінеральні й органічні.

На закінчення з кожного шару відбираються зразки порід для лабораторних досліджень.

При візуальному описі структури гірських порід і технічних каменів визначають характер мінеральної речовини в цілому (аморфний або кристалічний), ступінь кристалічності (окремі кристали або порода вся кристалічна), розмір кристалів (зерен), ступінь різнозернистості. Якщо зерна більші 0,5 мм, то можна визначити їхню форму, взаємозв’язок між собою й розмір за допомогою лінійки. У породі виявляється пористість, орієнтовно встановлюються характер і розмір пор. Для виконання спостережень варто використати також лупу. Саме за допомогою лупи можна вивчити однорідність породи (каменю) за складом мінералів, виявити наявність включень й їх особливості.

Мінерали можуть бути визначені за зовнішнім виглядом, коли вони представлені великими кристалами або їхніми уламками, а також однорідною мінеральною масою. Визначення в таких випадках проводять за зовнішніми ознаками - формою кристала й фізичними властивостями - кольором, кольором риски, блиском, ступенем прозорості, твердістю, спайністю, зламом.

Оптичні методи діагностики й дослідження мінеральних тіл займають важливе місце серед усіх методів досліджень через свою доступність й велику результативності. Здійснюються вони геологічними мікроскопами. Для вивчення мінералів, гірських порід і технічних каменів застосовують різні мікроскопи:

1) бінокулярні;

2) поляризаційні;

3) металографічні.

Диференційно-термічний аналіз (ДТА) застосовують при вивченні різних мінералів і глинистих порід, у яких при нагріванні й охолодженні відбуваються різні перетворення й реакції, що супроводжуються тепловими ефектами (поглинанням або виділенням тепла) і відбуваються у певних температурних інтервалах. Такі ефекти проявляються при поліморфних перетвореннях, розпаді кристалічних ґраток, утворенні нових мінералів, зневоднюванні, дисоціації карбонатів і т.д. Аналізи виконують на спеціальному приладі- дериватографі модифікації ОД-102М, що дозволяє виконувати комплексний термоаналіз.

Досліджуваний зразок поміщають у прилад, нагрівають, і прилад записує диференціальну криву нагрівання, термомасову криву (втрати маси), криву зміни температури зразка й швидкість зміни його маси. Всі ці параметри визначають із одного зразка.

У тому випадку, коли речовина нагрівається, виділяє теплоту (екзотермічний ефект), на кривій нагрівання спостерігається підйом кривої, при поглинанні теплоти (ендотермічний ефект) на кривій виникають піки опускання. Криві зневоднювання (втрати маси) показують, яка є вода в мінералі (Н₂О або ОН, або те й інше разом) і в якій кількості. Для кожного мінералу існують еталонні криві (нагрівання й зневоднювання), за допомогою яких проводять діагностику досліджуваної речовини.

Ґрунтуючись на аналізі термічного ефекту, визначають кількісний вміст мінералу в складі даної породи.

Криві нагрівання й зневоднювання використовують для визначення мінерального складу, як одиничних мінералів, так і у складі складних мінеральних сумішей для виявлення перетворень у досліджуваних мінералах. Термічний аналіз найчастіше застосовують для дослідження глинистих мінералів, мінералів - солей, а також ряду гірських порід, таких, як глини, боксити, мергелі, залізні руди.

Достовірні висновки про характер термоефектів ДТА можна робити тільки в поєднанні з рентгенофазовим аналізом й електронною мікроскопією.

Спектрографічний метод використовують для визначення якісного й кількісного змісту окремих елементів у мінералах. Спектральний аналіз виконують на спеціальних спектрографах. Грунтується він на властивості атомів при порушенні випромінювання лінійних спектрів, характерних для кожного хімічного елемента, даний аналіз найчастіше служить для визначення якості й кількості найбільш рідких хімічних елементів, які визначати хімічним аналізом досить важко.

Люмінесценцією називають здатність ряду мінеральних речовин давати вторинне випромінювання в межах видимої або ультрафіолетової частини спектра під впливом опромінення ультрафіолетовими променями. При люмінесценції збільшення температури речовини, що опромінює, не відбувається. Тому люмінесценцію іноді називають холодним світінням. Розрізняють флуоресценцію - світіння, що виникає безпосередньо при опроміненні й зникає при його припиненні, і фосфоресценцію - світіння, що зберігається й після припинення опромінення досліджуваного об'єкта.

Багато мінералів мають здатність до інтенсивного холодного світіння під впливом короткохвильових променів. Так, кристали алмаза світяться блакитним (холодним) світлом. Це властивість широко використовується при аналізі проб алмазоносних гірських порід.

Як джерело ультрафіолетового випромінювання застосовують ртутні лампи. Для дослідження мінералів у шліфах за допомогою ультрафіолетового світла служить спеціальний мікроскоп (МУФ).

Інфрачервона спектроскопія дозволяє вивчати мінерали за допомогою електромагнітного випромінювання в спеціальних приладах, наприклад типу ІКС-14 або інфрачервоного спектрометра УР-20 й ін.

Для роботи на ІКС виготовляють препарати у вигляді плоскопаралельних пластинок, зрізу мінералу або спресованих порошків. За допомогою ІКС можна:

1) визначати, які це мінерали;

2) установлювати ступінь кристалічності речовини (кристалічне або аморфне, що навіть іноді не під силу рентгенографії);

3) визначати в мінералах форми й типи води (Н₂О, ОН або Н₃О);

4) вивчати характер домішок (ізоморфні або механічні);

5) спостерігати процеси перетворення речовини при нагріванні в різних реакціях.

Перелічені вище методи дослідження мінералів, гірських порід і технічних каменів на цьому не вичерпуються. У практиці науково – дослідних робіт знаходять широке застосування різні хімічні аналізи, а також флуоресцентний аналіз, ядерні методи аналізу та ін.

Візуальний макроскопічний метод визначення мінералів полягає в знаходженні для досліджуваного зразка найбільш виражених діагностичних ознак (габітус, спайність, твердість), які дозволяють установити належність мінералу до певного класу й групи. Назвати мінерал можна, знаючи додаткові (специфічні) діагностичні ознаки (кольори, блиск, реакція із НСl).

Порядок роботи з окремим зразком мінералу:

визначають найбільш характерні діагностичні ознаки (один - два); установлюють твердість мінералу за шкалою Мооса; визначають клас (або групу), до якої належить мінерал; виявляють додаткові ознаки, наприклад, для мінералів із твердістю 3-4 проводять перевірку на реакцію із соляною кислотою; після встановлення точного найменування мінералу визначають точну класифікаційну належність мінералу (клас, група, підгрупа); записують хімічну формулу, указують генезис мінералу і його основні властивості, відзначають, у яких гірських породах найпоширеніший досліджуваний матеріал.

Частина IV

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: