Кроме твердости минералов в свободных зернах, приходится определять также твердость минералов в цементных полирован­ных шлифах. В этом случае пользуются тонкими иглами — стальной и медной и также различают минералы высокой, сред­ней и низкой твердости. Минералы низкой твердости чертятся и стальной и медной иглами; минералы средней твердости чер­тятся только стальной иглой; минералы высокой твердости не чертятся и стальной иглой.

Под бинокуляром проверяют, наконец, результаты взаимо­действия минералов с химическими реактивами: растворение, получение осадков и пленочных реакций.

2. КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ШЛИХОВ И РУДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ

Наряду с качественным изучением вещественного состава шлихов и рудных концентратов производится количественная, оценка составляющих их минералов. При количественной оценке проб точность определений выше в случае равномернозернистого материала. Поэтому исследуемый материал предварительно раз­деляют по крупности на несколько классов,

Шлихи можно подразделить на две группы: шлихи, отмытые на лотке из верхних горизонтов рыхлых отложений при поисковых работах, и шлихи, полученные при разведочных или эксплоатационных работах, большей частью из промышленного пласта, в результате промывки породы на специальных промывальных установках.

На лотке обычно промывается небольшое количество породы (10—25 кг), шлих получается главным образом мелкий. Основ­ная масса такого шлиха состоит из материала, в котором преоб­ладают зерна размером 0,1 — 1,0 мм. Более крупные зерна тяже­лых минералов (размером 1—10 мм и больше) в таких шлихах встречаются в небольшом количестве.

На специальных установках (бутарах, вашгердах и др.) шлихи отмываются из больших количеств рыхлых отложений. Такие шлихи, наряду с мелкой тяжелой фракцией, содержат и значительное количество крупнозернистого тяжелого материала. При обработке этих шлихов оказывается необходимым выде­лять несколько классов по крупности материала.

Наиболее точно количество того или иного минерала в шлихе или рудном концентрате определяется путем выделения его в чистом виде с помощью тяжелых жидкостей, магнитной и электромагнитной сепарации и отбора зерен под бинокуляром. Однако отбор зерен применим только к крупным классам (круп­нее 1 мм): в мелкозернистом материале эта операция становится весьма трудоемкой. Выделение мономинеральных фракций с по­мощью тяжелых жидкостей и магнитной и электромагнитной сепарации возможно лишь при благоприятном минералогическом составе шлиха или рудного концентрата, что бывает редко.

При количественной оценке полиминеральных фракций (маг­нитной, электромагнитной и немагнитной) с размером зерен меньше 1 мм применяют один из следующих методов подсчета зерен.

а) Исследуемую фракцию рассеивают на наборе сит с опре­деленным модулем (например √2). Чем уже классификация, т. е. чем меньше модуль и чем больше сит содержит набор, тем большей точности можно достигнуть, но тем более трудоемким оказывается анализ. Таким образом, из каждой фракции полу­чают несколько классов различной крупности. Затем подсчитывают выход отдельных классов для каждой фракции и анализи­руют каждый класс в отдельности. В связи с тем, что невоз­можно подсчитать зерна во всей массе того или иного класса, из него берут среднюю пробу. Вес средней пробы класса опре­деляется долями грамма (0,1—0,5 г). В такой средней пробе общее количество минеральных зерен должно быть не меньше 1000—1500 при содержании минерала в классе не ниже 10%, чтобы получить определение с точностью до десятых долей про­цента.

Среднюю пробу из класса выделяют следующим образом. Материал высыпают на стекло в один слой в виде дорожки шириной около 10 мм. Из этого слоя з ряде точек через равные расстояния (1—2 см) металлическим совочком с тонкими ост­рыми краями 'берут небольшие порции материала, которые со­единяют и перемешивают. Если полученная проба для 'подсчета зерен велика, ее снова таким же способом разделяют до требуе­мого веса. В средней пробе каждого класса под бинокуляром подсчитывают общее число зерен и количество зерен полезного компонента. Полученное число зерен полезного компонента от­носят к общему числу зерен в средней пробе из данного класса и, таким образом, получают объемный процент полезного компонента в классе. Объемные проценты пересчитывают на весо­вые по общеизвестной формуле:

где x — весовой процент; y — объемный процент; d — удельный вес полезного компонента; d1 — удельный вес всей остальной массы минеральных зерен в средней пробе.

При массовых количественных анализах на один компонент предварительно строят диаграммы по вышеприведенной формуле, чтобы быстрее определить процентное содержание полез­ного компонента в каждом классе. Зная выход классов, можно .вычислить содержание этого компонента и в отдельных фракциях, а зная вес пробы, выход фракций и содержание минерала в каждой фракции, можно то же самое вычислить и для всей пробы.

б) При низких (меньше 1%) содержаниях полезного мине­рала в различных классах подсчет зерен производят непосред­ственно во всем классе, т. е. без выделения из него средней про­бы. В этом случае материал данного класса рассыпают и разравнивают на предметном стекле в тонкий слой, а затем производят подсчет зерен по отдельным полям точечным методом. Предва­рительно в один из окуляров вставляют картонную или бумаж­ную диафрагму с квадратным отверстием. Сторона квадрата должна быть равна примерно 0,6—0,7 диаметра поля зрения окуляра. Диафрагма ограничивает этим квадратом поле зрения, в котором определяют среднее количество зерен. Количество зе
рен подсчитывают по стороне квадрата в 7—10 местах исследуе­мого слоя. Средняя величина из этих подсчетов, возведенная в квадрат, даст среднее число зерен в пределах поля зрения.

После определения среднего числа зерен, видимых в поле зрения, подсчитывают количество зерен полезного минерала в нескольких полях. Полей подсчета должно быть столько, чтобы общее количество зерен полезного минерала соответствовала требуемой точности определения. Суммарное количество зерен полезного минерала относят к числу полей, для которых произ­водились подсчеты, умноженному на среднее количество зерен в одном поле. Полученный результат умножают на 100 и таким образом вычисляют объемный процент содержания полезного минерала. По объемному проценту определяют весовой процент при посредстве диаграммы или таблицы, рассчитанных по выше­указанной формуле.

Как и предыдущий способ подсчета, данный способ применим лишь для хорошо расклассифицированного материала и при крупности не мельче 0,15 мм. Для классов мельче 0,15 мм под­счет минеральных зерен производят в иммерсионных препаратах точечным методом, описанным Глаголевым[2].

в) При менее точном количественном анализе можно применять объемную оценку количества полезного минерала непосред­ственно во фракциях, без предварительного разделения их на классы. Для количественного подсчета этим способом выделяют из общей массы минеральных зерен данной фракции тонкие и
короткие полоски (шириной 1 мм и длиной 5 мм). В этих поло­сках подсчитывают общее количество минеральных зерен и от­дельно количество зерен полезного минерала. Полученное количество зерен полезного минерала относят к общему числу зерен в полоске. Таким образом определяют объемный процент мине­
рала во фракции. Зная вес пробы, выход фракции и содержание
минерала во фракции, можно быстро вычислить и приближен­ное содержание минерала в пробе.

г) Рассев на ситах производится до разделения на фракции, В этом случае нет надобности подвергать рассеву каждую фрак­цию в отдельности. Нет надобности и производить подсчет обще­го числа зерен. Достаточно лишь подсчитать число зерен полез­ного минерала в точно взвешенной навеске (т. е. в средней про­бе) данного класса. Для подсчета содержания минерала в про­бе число его зерен следует умножить на средний вес одного зер­на данного класса. Последнюю величину можно определить либо более точно — эмпирически, путем взвешивания большого числа зерен данного класса (для определенного набора сит и опреде­ленного минерала эта величина, за редкими исключениями, будет изменяться лишь в зависимости от формы зерен в разных месторождениях), либо менее точно — исходя из среднего диа­метра класса, формы куба и удельного веса минерала. Полу­ченный вес минерала в навеске надо умножить на степень со­кращения и отнести к весу пробы. Содержание минерала в пробе получится при этом путем суммирования содержаний по классам.

Для определения требуемого веса навесок по классам сле­дует руководствоваться допустимой степенью их сокращения. Последняя величина обратно пропорциональна третьей степени наибольшего диаметра класса. Размеры навесок определяются однозначно, если самый крупный Класс, содержащий полезный минерал, поступает на анализ без сокращения пробы, т. е. если исходный вес породы, от промывки которой получен шлих, обес­печивает требуемую точность и чувствительность анализа.

Для определения исходного веса породы, необходимого для обеспечения той или иной точности и чувствительности анализа при опробовании россыпей на редкие минералы, предложена формула:

где Q — исходный вес породы в кг;

d — максимальный диаметр полезного минерала в мм;

s — удельный вес полезного минерала;

l — минимальное содержание полезного минерала, которое должен открывать анализ, иначе чувствительность, анализа, в г/т

Δ—допустимое среднее квадратичное относительное откло­нение определения указанного минимального содер­жания в долях от единицы[3].

Взятие средних проб для количественного анализа следует производить только с помощью делителей.

3. ИММЕРСИОННЫЙ МЕТОД

Иммерсионный метод применяют в анализе шлихов как глав­ный метод диагностики прозрачных минералов, не определимых под бинокуляром по внешнему виду.

Иммерсионным методом устанавливают следующие оптиче­ские константы: осность, знак, показатели преломления, двупреломление, удлинение.

Иммерсионный препарат приготовляют следующим способом. Отобранное под бинокуляром зерно, размером не меньше 0,3 мм, помещают на предметное стекло в каплю чистой воды и раздавливают, нажимая плоским основанием стеклянной па­лочки. Толщина препарата должна соответствовать приблизи­тельно толщине петрографического шлифа. Раздавленный мате­риал равномерно размешивают в капле воды палочкой и осто­рожно просушивают на пламени спиртовки, причем осколки зер­на приклеиваются к стеклу солями, содержащимися в воде. После просушивания препарат охлаждают и накрывают покров­ным стеклом размером 5х5 мм. Под покровное стекло осто­рожно подводят иммерсионную жидкость с соответствующим показателем преломления при помощи пробочки, закрывающей флакончик с жидкостью, Пробочкой с каплей жидкости прикасаются к контакту покровного стекла с предметным стеклом. Во избежание засорения жидкости необходимо следить за чистотой краев покровного и предметного стекол.

Закрепление зерна позволяет вести все исследования с одним препаратом, меняя в нем жидкости. Смену жидкости производят следующим образом. К краю покровного стекла осторожно при­кладывают полоску фильтровальной бумаги и одновременно слегка нажимают на покровное стекло иглой: бумажка соприка­сается с жидкостью и вытягивает ее из-под покровного стекла. После удаления жидкости препарат снова наполняют жидкостью с другим показателем преломления.

Обычно наборы иммерсионных жидкостей позволяют опреде­лять показатели преломления не выше 1,786. Минералы с пока­зателями преломления больше 1,786 .определяются с помощью иммерсионных сплавов пиперина с иодидами или селена с серой. Препараты со сплавами приготовляют следующим образом. Берут небольшое количество сплава, смешивают с тонкоизмельченным порошком испытуемого вещества и подогревают на пред­метном стекле до полного размягчения сплава, избегая его пере­грева. Весь препарат затем накрывают покровным стеклом. По­следнее осторожно придавливают стеклянной палочкой, чтобы сплав расплющить в тонкий слой (до сотых долей миллиметра).

Точность определения показателей преломления иммерсион­ным методом без применения монохроматического света не пре­вышает 0,002—0,003 и зависит от диапазона между жидкостями в наборе. Показатели преломления минералов определяются путем сравнения с показателем преломления жидкости по поло­ске Бекке, которая наблюдается на границе минерала и жидко­сти. Для наблюдения полоски Бекке препарат помещают таким образом, чтобы линия раздела исследуемого зерна и жидкости приходилась вблизи центра поля зрения. Точно сфокусировав при выдвинутом анализаторе микроскоп, затем слегка нарушают фокусировку, медленно передвигая тубус вверх и вниз в таких пределах, чтобы исследуемое зерно оставалось заметным. При этом на границе минерала и жидкости устанавливается тонкая светлая полоска (полоска Бекке), которая при поднятии тубуса микроскопа перемещается в сторону минерала, если у него пока­затель преломления больше, чем у жидкости, и в сторону жидко­сти, если показатель преломления у минерала меньше.

Наряду с полоской Бекке, показатели преломления жидкости и минерала сравниваются также по дисперсионному эффекту, особенно в случае малого различия показателей. Дисперсион­ный эффект заключается в том, что у линии раздела среда с меньшим показателем преломления кажется слегка окрашен­ной в золотисто-желтый цвет, а среда с большим показателем преломления — в бледный синевато-зеленый цвет. Наблюдения производят при среднем или сильном увеличении с слегка закры­той диафрагмой.

С помощью иммерсионного метода определяют главные по­казатели преломлення: для одноосного минерала — Ng, Nm или Np, Nт, а для двуосного минерала — Ng, Nm, Nр в главных се­чениях минерала. При этом применяют два способа определе­ния: статистический и в ориентированных сечениях (разрезах). В первом случае производят ряд замеров на нескольких зернах минерала и из полученных замеров выбирают наибольшее и наименьшее значения, которые и принимают за показатели пре­ломления минерала, причем оптическая ориентировка зерен не учитывается. Во втором случае для нахождения главных сече­ний в минеральных зернах иммерсионного препарата пользуются коноскопическимн фигурами, наблюдаемыми в сходящемся свете.

В случае одноосного минерала, как оптически положи­тельного, так и оптически отрицательного, средний показатель преломления Nт определяется в любом сечении в одном из по­ложений угасания. Показатели преломления Ng (у положитель­ных) и Nр (у отрицательных) определяются лишь в разрезах, параллельных оптической оси.

Изотропное сечение одноосного кристалла, перпендикулярное оптической оси, дает в сходящемся свете фигуру темного креста, который остается неподвижным при повороте столика микро­скопа. В этом сечении определяются оптический знак минерала к его показатель преломления Nm. На разрезе, параллельном оптической оси, одновременно определяются оба показателя пре­ломления одноосного минерала: Ng и Np для положительного или Nр и Nт для отрицательного. Эти разрезы, параллельные оптической оси, характеризуются наивысшей интерференционной окраской и также дают в сходящемся свете при определенном положении столика микроскопа фигуру темного креста, который распадается при повороте столика на две быстро выходящие из поля зрения гиперболы или на два гиперболовидных пятна.

Для определения в этом сечении обоих показателей прелом­ления зерно минерала устанавливают в положение угасания. При одном угасании с направлением колебаний поляризатора совмещается ось Nm, при другом погасании —Ng или Nр, в за­висимости от того, является ли минерал оптически положитель­ным или оптически отрицательным. Определение показателя преломления Nm можно проверить на любом сечении, но обяза­тельно ставить зерно минерала на угасание, т. е, ориентировать ось Nт по направлению колебаний поляризатора. Таким обра­зом, определение показателя преломления Nm в одноосном ми­нерале не представляет затруднений.

В двуосном минерале имеется три главных сечения: пер­вое — перпендикулярное острой биссектрисе, второе — тупой бис­сектрисе и третье — оптической нормали или параллельное пло­скости оптических осей. В первом и втором сечениях определяют средний показатель преломления Nm и один из двух других — Ng или Nр, а в третьем сечении определяют Ng и Nр. Имеется еще изотропное сечение, перпендикулярное оптической оси, в плоскости которого определяется только Nт. У оптически поло­жительных минералов в разрезе, перпендикулярном острой бис­сектрисе, определяют Nm и Nр, у отрицательных — Nm и Ng.

Сечение, перпендикулярное острой биссектрисе, в сходящемся свете дает темный четкий крест, который распадается при пово­роте столика микроскопа на две гиперболы, выходящие при большом 2V из поля зрения. При малом 2V крест также распа­дается на две гиперболы, но они лишь слегка расходятся и за­тем опять сходятся.

Сечение, перпендикулярное тупой биссектрисе, дает темный расплывчатый крест, который распадается при повороте столика микроскопа на две гиперболы, исчезающие из поля зрения.

Для определения в двуосном минерале главных показателей преломления Ng, Nm и Nр лучше пользоваться сечением, парал­лельным плоскости оптических осей, в зернах с яркими цветами интерференции и изотропным сечением, так как эти сечения дают в сходящемся свете более ясные и определенные фигуры. В первом случае получаем фигуру широкого расплывчатого креста, при повороте столика распадающегося на две гиперболы, В случае изотропного сечения наблюдается четко одна изогира.

При отсутствии в минеральных зернах главных сечений опре­деляются промежуточные показатели преломления Ng’ и Nр'.

Необходимо учитывать, что при определении минералов им­мерсионным методом количество сечений ограничено. Характер сечений, получаемых при дроблении минеральных зерен, нахо­дится в прямой зависимости от спайности минералов. При нали­чии у минерала хорошо выраженной спайности осколки большей частью ориентированы по спайности. Направление же спайности имеет строго определенную оптическую ориентировку, которую при определении минералов в иммерсионных препаратах необхо­димо знать и учитывать.

4. МЕТОДЫ МИКРОСКОПИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

В ЦЕМЕНТНЫХ ШЛИФАХ В ПРОХОДЯЩЕМ

И ОТРАЖЕННОМ СВЕТЕ

Исследование в иммерсионных жидкостях обычно не дает полной оптической характеристики минералов. Во-первых, в жидкостях исследуются только прозрачные минералы. Во-вто­рых, у минералов с очень резко выраженной спайностью (как слюда, амфиболы) в иммерсионных препаратах осколки могут быть ориентированы лишь по спайности, и других сечений невозможно получить. В связи с этим, при анализе шлихов или концентратов измельченных руд часто необходимо прибегать к мик­роскопическому исследованию цементных шлифов в проходящем и отраженном свете.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18