Диагностика и изучение свойств основных рудных минералов в отраженном свете

Цель: ознакомление с методиками изучения диагностических свойств минералов под микроскопом в отраженном свете.

Специальное оборудование и необходимые материалы: поляризационный микроскоп отраженного света; аншлифы; устройство для запрессовки образца (лабораторный прессик).

Процедура подготовки микроскопа несколько меняется в зависимости от его модели, однако всегда включает следующие стадии:

• 1) помещаем аншлиф на столик, включаем освещение и получаем сигнал лампы на поверхности образца;
• 2) устанавливаем окуляр с минимальным увеличением;
• 3) открываем диафрагму поля, полностью осветив поле зрения, и дефокусируем лампу для получения максимально однородного освещения поля зрения;
• 4) ставим анализатор в положение 90°;
• 5) поворачиваем поляризатор до положения погасания и закрепляем его в этом положении.

При таком положении на шкале поляризатора должен стоять нуль. В противном случае шкалу необходимо сдвинуть таким образом, чтобы нуль встал на свое место; направление колебаний в поляризаторе при этом соответствует направлению «восток — запад».

Ход исследований.

Изучение аншлифов и диагностику минералов производят в три стадии.

• 1) Обычное неполяризованное освещение. При изучении аншлифов их поверхность должна быть перпендикулярной падающему (и отраженному) пучку света—т.е полированная поверхность должна быть параллельна поверхности столика. Этого достигают, «запрессовывая» аншлиф в пластический материал (пластилин) с помощью специального лабораторного прессика. С течением времени под действием факторов окружающей среды образцы наклоняются, поэтому перед наблюдением образец необходимо запрессовывать заново. Если аншлиф кладется полированной поверхностью на столик то данная операция исключается.
• 2) Плоскополяризованное освещение. При введенном поляризаторе и выведенном анализаторе:

такое освещение можно использовать для наблюдения деталей, видимых в обычном свете. Кроме того, можно определить:

• 1) двуотражение, т. е. изменение отражательной способности с изменением ориентировки зерна; оно наблюдается в большинстве сечений анизотропных минералов при вращении столика;
• 2) плеохроизм отражения (изменение цвета с изменением ориентировки) для небольшого числа анизотропных минералов.
• 3) При введенных поляризаторе и анализаторе микроскоп можно использовать для наблюдения:
• 1) погасания (и других изменений при вращении столика) минералов;
• 2) цветов поляризации, появляющихся у некоторых анизотропных минералов в положении просветления;
• 3) внутренних рефлексов, вызываемых трещинами и спайными плоскостями, находящимися под косым углом к полированной поверхности; эти рефлексы имеют вид неоднородных, часто окрашенных ярких фрагментов в минерале, находящемся в положении погасания.

Медно-порфировые месторождения. В отличие от медноколчеданных залежей, представленных массивными рудами, медно-порфировые месторождения содержат лишь 5−10% рудных минералов: халькопирита, пирита, борнита, теннантита, сфалерита, молибденита, рассеянных в горной породе в виде отдельных зерен — «порфировых» выделений и тонких прожилков. Система пересекающихся прожилков рудных минералов образует сетчатую или штокверковую текстуру руды. Рудная минерализация обычно развита в интрузивной породе: граните, диорите, кварцевом порфире, реже в габбро, а также распространяется на боковые вулканогенные и вулканогенно-осадочные породы. Горные породы, вмещающие медно-порфировую минерализацию, в той или иной степени замещены вторичными минералами: хлоритом, серицитом, карбонатом, эпидотом, актинолитом, биотитом. Содержание в рудах полезных металлов составляет (%): меди — 0,3−0,6, цинка — 0,1−0,2, молибдена — 0,1−0,01.

Образование медно-порфировых месторождений происходило в разные этапы развития складчатых областей: как до главных фаз складчатости, в связи с начальным магматизмом (на стадии островных дуг), так и после, в связи с формированием окраинно-континентальных вулкано-плутонических поясов. Приуроченность месторождений этого типа внутри вулкано-плутонических поясов к вулканическим, вулкано-плутоническим и вулкано-тектоническим структурам часто кольцевой и изометричной формы. Прожилково-вкрапленный штокверковый характер минерализации. Пространственная связь оруденения с порфировыми интрузиями преимущественно среднего составакварцевыми монцонит-порфирами и кислогогранодиорит-, гранит-порфирами и кварцевыми порфирами, реже более основнымидиоритовыми порфиритами. Приуроченность минерализации или непосредственно к порфировым интрузиям, или к вмещающим их породам близлежащих экзоконтактовых зон: вулканитам преимущественно жерловой фации, реже интрузивным и метаморфическим. Развитие оруденения в зонах широко проявленных гидротермально измененных пород, представленных серицит-кварцевыми, биотит-калишпатовыми, аргиллизитовыми и пропилитовыми типами метасоматитов. Устойчивый состав главных рудных минералов (пирит, магнетит, халькопирит, молибденит, в ряде месторожденийборнит, энаргит, халькозин) и сопутствующих им нерудных (кварц, серицит, калиевый полевой шпат, биотит, минералы группы каолина и др.).

Главнейшие минералы меди.

Халькопирит: цвет латунно-жёлтый, жёлтый, с зеленоватым оттенком, иногда с тёмно-желтой или пёстрой побежалостью. Блеск металлический. Спайность несовершенная по (101). Непрозрачен. Цвет черты зеленовато-чёрный. Твердость 3,5—4, хрупкий. Плотность 4,1- 4,3. Под п. тр. растрескивается, на угле сплавляется в серо-чёрный магнитный королёк. В HNO3 растворяется с выделением серы.

Халькопирит обычно встречается в сплошных массах и в виде вкрапленных зерен неправильной формы. Он довольно часто окисляется, замещаясь вторичными сульфидами — ковеллином, халькозином и реже борнитом (рис. 1 и 2). Нередко халькопирит в последнюю стадию окисления переходит в лимонит и другие гидроокислы железа. Наблюдается тесная ассоциация халькопирита с пиритом, блеклыми рудами, сфалеритом, галенитом, а также с карбонатами меди и вторичными медными сульфидами. Нередки взаимные прорастания или структуры распада твердого раствора халькопирита с пирротином, сфалеритом станнином, борнитом, при этом халькопирит находится или в виде включений в сфалерите и пирротине, или в нем содержатся включения (микроскопические) станина и борнита. Халькопирит в одинаковой степени распространен в различных типах медных и полиметаллических месторождений.

Рис. 1 Ковеллин (серое) в виде каемки замещает халькопирит (белое), который находится в ассоциации с галенитом (белое с треугольниками выкрашивания).

В халькопиритах различного генезиса содержание рассеянных элементов колеблется в больших пределах. Отмечено, что максимальное содержание в них кадмия достигает 0,12%, индия 0,01%, селена 0,1% и теллура 0,02%. рудный минерал халькопирит тетраэдрит Теннантит, тетраэдрит и энергит распределены преимущественно в полиметаллических рудах. Встречаются в сплошных массах тонкои среднезернистого строения. Тетраэдрит нередко образует правильные кристаллы (тетраэдры). Эти минералы между собой, а также с галенитом, сфалеритом, халькопиритом и другими образуют тесную ассоциацию. Все очень легко окисляются, образуя вторичные сульфиды и карбонаты меди, ассоциирующие с лимонитом. Промышленное значение их в полиметаллических и колчеданных рудах разное.

Рис. 2 Замещение халькопирита (белое) халькозином (серое)

Борнит, халькозин и ковеллин встречаются в зоне цементации или вторичного сульфидного обогащения, но они (особенно борнит) могут быть и первичными при гидротермальных процессах. Часто встречаются в виде пленок и корочек, реже в виде прожилков по первичным сульфидам. Тесно ассоциируют между собой и с пиритом, арсенопиритом, пирротином, сфалеритом, блеклыми рудами. Промышленное значение минералы имеют преимущественно в пластовых, медно-порфировых типах руд и в медистых песчаниках.

Малахит и азурит присутствуют в самой поверхностной зоне в виде землистых или натечных плотных масс. Редко они имеют промышленное значение, так как в большинстве случаев образуют небольшие скопления.

Хризоколла образуется примерно в тех же условиях, что малахит и азурит. В некоторых рудах окисленной зоны месторождений она может иметь практическое значение.

Куприт, тенорит и самородная медь встречаются часто во всех окисленных медьсодержащих рудах, но промышленное значение имеет только куприт.