Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Хлоритоид, ставролит, кордиерит

Химический состав.Хлоритоид (Fe,Mg,Mn)2Al4Si2O10(OH)4, ста­вролит (Fe, Mg, Zn)2Al9(Si, А1)4О22 (ОН)2 и кордиерит (Mg, Fe)2Al4Si5018 представляют собой железомагниевые алюмосилика­ты с переменными количествами Fe и Mg. В хлоритоидах и ставро­литах преобладает железо, а в кордиеритах — магний.

Парагенезис.Все три минерала встречаются в метаморфических горных породах, богатых алюминием, а кордиерит, кроме того, в высокоглиноземистых магматических породах кислого состава. Хлоритоид развит в относительно низкотемпературных породах и ассоциирует с хлоритом, железистым гранатом, андалузитом. Ставролит встречается в парагенезисах с альмандином, мусковитом, биотитом. Кордиерит типичен для высоких ступеней региональ­ного и контактового метаморфизма и появляется вместе с фанатом,


Часть I. Методы петрографических исследований

калиевым полевым шпатом, гиперстеном, силлиманитом. В зави­симости от условий кристаллизации отношение Fe/Mg в кордиери-тах испытывает значительные вариации.

Диагностика. Хлоритоид обычно встречается в метаморфических породах в виде неправильных зерен, переполненных включениями других минералов. Характерны полисинтетические двойники по (001). Типична зеленая окраска и заметный плеохроизм. Нередко зерна хлоритоида окрашены неравномерно с появлением фигуры песочных часов. Это является следствием сильной дисперсии опти­ческих осей (r > v) и дисперсии двупреломления. В результате дис­персии оптических свойств появляются аномальные серовато-си­зые цвета интерференции и неполное угасание некоторых разрезов.

Ставролит образует порфиробласты с ситовидным строением благодаря обильным мелким включениям кварца. Нередки кресто­образные двойники со срастанием призматических индивидов поч­ти под прямым углом по (032), либо под углом 60° по (232). Харак­терны желтый цвет, заметный плеохроизм, прямое угасание, положительное удлинение.

Кордиерит чаще всего образует зерна неправильной формы, бесцветные или голубоватые, с низким положительным рельефом и низким двупреломлением. Интерференционная окраска — бе­лая, изредка до желтой первого порядка. Для кордиерита характер­ны полисинтетические двойники, реже секториальные тройники и шестерники (рис. 2.23). Двойники срастаются по плоскостям (110) и (130). Хорошим отличительным признаком кордиерита яв­ляются плеохроирующие лимонно-желтые ореолы вокруг мелких включений циркона, апатита, дюмортьерита. Кордиерит можно

Рис. 2.23. Ориентировка оптической индикатрисы в кристалле кордиерита:

а — общий вид кристалла; б, в — секториальные двойники; г— продоль­ное сечение


кцессорных минерале

2. Диагностические оптические свойства породообразующих и а,


спутать с кварцем или плагиоклазом. От кварца он отличается на­личием двойников, плеохроичных ореолов, двуосностью, от плаги­оклаза — теми же плеохроичными ореолами, менее совершенной спайностью и резкими окончаниями полисинтетических двойни­ков, которые часто не доходят до краев зерен. Угол оптических осей кордиерита меньше, чем у альбита-олигоклаза, сходного с корди-еритом по показателю преломления и величине пg - пp .

Вторичные изменения.Хлоритоид и ставролит могут замешаться мусковитом, серицитом, хлоритом, а кордиерит — агрегатом пинита, состоящим из войлокоподобной смеси мусковита, хлорита, серпен­тина и оксидов железа. Пинит бесцветен, либо окрашен в зеленова­то-голубоватые и желтые тона. По характеру изменений кордиерит хорошо отличается от похожих на него кварца и плагиоклаза.

Группа граната

Химический состав.Гранаты являются ортосиликатами с общей формулой X3Y2(Si04)3, где X — Са, Fe2+, Mn, Mg; Y - Al, Fe3+, Cr, и образуют несколько рядов твердых растворов. Гранаты, входящие в ряды альмандин [Fe2+3Al2(SiO4)3]-пирoп [Mg3Al2(Si04)3| и спес-сартин [Mn3Al2(Si04)3] объединяются под названием пиральспитов.

Гроссуляр [Ca3Al2(Si04)3], андрадит [Ca3Fe3+2(SiO4)3] и уваровит [Ca3Cr2(Si04)3] образуют другой ряд твердых растворов. Гранаты, от­носящиеся к этому ряду, называются уграндитами. Смесимость пиральспитов и уграндитов ограничена. В твердых растворах одно­го ряда может быть растворено не более 20—25 мол.% компонентов другого ряда. Известны иные разновидности гранатов, но они ред­ки. Все фанаты кристаллизуются в кубической сингонии.

Парагенезис.Гранаты пироп-альмандинового ряда широко рас­пространены в метаморфических породах. Доля пиропового ком­понента в фанатах увеличивается с ростом температуры и давления. В наиболее низкотемпературных условиях формируются фанаты, обогащенные спессартином. Пиральспиты с высокой долей аль­мандина и спессартина кристаллизуются также из кислых магмати­ческих расплавов, пересыщенных глиноземом, и встречаются в фа-нитных пегматитах.

Диагностика.Под микроскопом можно видеть идиоморфные кристаллы фаната, а также изометричные зерна неправильной фор­мы, часто ситовидные с многочисленными включениями других


Часть I. Методы петрографических исследований

минералов. По очень высокому рельефу и резкой шагреневой по­верхности фанаты легко узнаются. Они бесцветны (слабоокраше-ны) и оптически изотропны. Спессартин и некоторые уграндиты иногда обнаруживают слабое двупреломление (пg - пp до 0.003), особенно в толстых шлифах. Такое аномальное двупреломление с появлением серых интерференционных окрасок особенно харак­терно для фанатов из скарнов. В некоторых уфандитах можно ви­деть двойники секториального строения и зональное угасание.

Гранаты разного состава отличаются по цвету, удельному весу, показателю преломления и величине элементарной ячейки кристал­лической решетки. Для точной диагностики необходимо приме­нять специальные лабораторные методы (электронный микрозонд, иммерсионный метод, рентгеноструктурный анализ).

Вторичные изменения. Пироп может замещаться хлоритом, а аль­мандин — хлоритом и эпидотом. Продуктами изменения угранди-тов являются эпидот, хлорит, кальцит, плагиоклаз.

Группа шпинели

Химический состав. Шпинели являются оксидами с общей фор­мулой XY2O4, где X - Mg, Fe2+, Zn, Mn; Y — Al, Fe3+, Cr. В редких минералах этой фуппы позиции X и Y могут быть заняты также дру­гими катионами.

Наиболее распространены следующие крайние члены изоморф­ных рядов: шпинель (Mg—Al), герцинит (Fe—Al), ганит (Zn—Al), маг-незиохромит (Mg—Cr),хромит (Fe—Cr), магнетит (Fe2+—Fe3+). Ред­кими минералами являются кулсонит (Fe—V) и ульвошпинель (TiFe2+,O4). Промежуточная разновидность между собственно шпи­нелью и герцинитом носит название плеонаст (Mg,Fe)Al2O4 а про­межуточная Cr-содержащая разновидность — пикотит (Mg, Fe) (А1, Сг)2О4 Все минералы данной фуппы, кроме магнезиальной шпинели (Mg2Al04) обычно называют шпинелидами.

Парагенезис. Шпинель — типоморфный минерал контактово-метаморфических и метасоматаческих пород, развивающихся по до­ломитам и другим магнезиальным породам. Плеонаст и пикотит по­стоянно встречаются в магматических породах ультраосновного и ультрамафического составов и продуктах их метаморфизма. Шпи-нелиды, близкие по составу к герциниту, характерны для более кремнекислых магматических и метаморфических пород.


2. Диагностические оптические свойства породообразующих и акцессорных минералов

Макроскопический облик. Минералы группы шпинели крис­таллизуются в кубической сингонии и образуют кристаллы октаэ-дрического габитуса.

Диагностика. Шпинель и шпинелиды образуют идиоморфные кристаллы и зерна неправильной формы, цвет которых зависит от химического состава минерала. Все минералы оптически изотроп­ны и обладают высоким рельефом. Минералы с высоким содержа­нием Fe3+ и V3+ (магнетит, хромит, кулсонит, ульвошпинель) непро­зрачны или почти непрозрачны. Герцинит окрашен в зеленые тона, пикотит— в красновато-коричневые. Благородная магнезиальная шпинель бесцветна и прозрачна. Для точного определения химиче­ского состава минералов, который варьирует в широких пределах, необходим локальный микроанализ с применением электронного микрозонда.

Вторичные изменения. Минералы группы шпинели устойчивы к внешним воздействиям и обычно сохраняют первичный состав да­же в тех горных породах, которые испытали существенные измене­ния. Среди вторичных минералов, которые могут частично или полностью заместить шпинель и шпинелиды, следует назвать тальк, серпентин, корунд, диаспор, хлорит.

Акцессорные минералы

2.12.1.Апатит

Химический состав. Апатит — фосфат кальция Ca5(PO4)3(F,Cl,OH). В зависимости от количественных соотноше­ний между F и С1 выделяют фтор- и хлор-апатит, первый встреча­ется чаще. Сингония минерала — гексагональная.

Парагенезис. Апатит — распространенный минерал, который в небольших количествах встречается во всех магматических гор­ных породах. Содержание апатита в породах повышенной основ­ности, обогащенных кальцием, выше, чем в низкокальциевых кислых породах. Максимальные содержания апатита характерны для щелочных пород, в которых он может переходить в разряд главных породообразующих минералов и иногда достигать промы­шленных концентраций, пригодных для добычи фосфатного сы­рья. Акцессорный апатит обнаружен и в метаморфических горных породах.


Часть I. Методы петрографических исследований


Макроскопический облик.Апатит образует шестигранные приз­мы, а также игловидные, столбчатые и таблитчатые формы. Цвет ми­нерала — бледно-зеленый, голубой, белый: блеск — стеклянный.

Рис. 2.24. Форма кристаллов апатита: а, б— общий вид; е — продольное сечение; г — поперечное сечение

Диагностика.Форма кристаллов (рис. 2.24), вы­сокий рельеф, низкое дву-преломление, прямое уга­сание и отрицательное удлинение позволяют от­личать апатит от других светлоокрашенных мине­ралов. Мелкие включения апатита в цветных минера­лах и кордиерите могут быть окружены темными

плеохроичными ореолами. От андалузита и топаза апатит отличается отсутствием спайности и более низкой интерфе­ренционной окраской.

Вторичные изменения.Апатит обычно не подвергается вторич­ным преобразованиям и сохраняется даже в сильно измененных горных породах.

2.12.2. Циркон

Химический состав.Циркон Zr(SiO4) — распространенный ор-тосиликат циркония, содержащий в виде примесей многие химиче­ские элементы, в том числе уран и торий. Циркон, богатый радио­активными элементами и находящийся в метамиктном состоянии, называют малаконом и циртолитом. Сингония тетрагональная.

Парагенезис.Циркон — часто встречающийся акцессорный ми­нерал магматических горных пород. Наиболее высокие содержания его отмечаются в щелочных породах. В метаморфических породах циркон обычно является реликтовым минералом, сохранившимся в процессе метаморфизма. При этом реликтовый циркон может быть представлен обломочными зернами, входившими в состав ис­ходных осадочных пород, т.е. продуктами размыва какого-то еще бо­лее древнего субстрата.

Макроскопический облик.Кристаллы циркона характеризуют­ся сочетаниями четырехгранных призм и дипирамид. Циркон обьгч-


2. Диагностические оптические свойства породообразующих и акцессорных минералов


но окрашен в желтые, оранжевые, красные тона, блеск его стеклян­ный. Форма кристаллов магматогенного циркона зависит от усло­вий кристаллизации: температуры, состава расплава и др. Типо-морфизму акцессорного циркона посвящена обширная литература. Реликтовые и обломочные зерна циркона с признаками окатанно-сти часто отличаются сглаженными ребрами и имеют округлую форму. В горных породах циркон обычно встречается в виде редких мелких (< 0.1 мм) кристаллов. При специальном изучении выделя­ют мономинеральные фракции циркона, которые анализируют под бинокуляром и с помощью тонких лабораторных методов.

Диагностика.Для циркона характерны призматические кристал­лы с пирамидальными окончаниями (рис. 2.25), очень высокий по­ложительный рельеф, высокое двупреломление и прямое угасание. Включения циркона в цветных минералах и кордиерите окружены интенсивно окрашенными и резко плеохроирующими ореолами.

Вторичные изменения.Циркон — очень устойчивый минерал и практически не поддается изменениям, чем и объясняется присут­ствие его в виде реликтовых и обломочных зерен в метаморфичес­ких и осадочных породах. В магматических породах наряду с кри­сталлами циркона, выросшими из расплава, могут сохраняться реликтовые зерна, которые первоначально входили в состав твер­дого субстрата, испытавшего плавление. Поскольку с помощью ионного микроанализатора можно определить абсолютный воз­раст единичных зерен циркона (U-Pb методом), изучение этого акцессорного минерала открывает широкие возможности для рас­шифровки истории формирования гор­ных пород и решения фундаментальных ге­ологических и петро­логических проблем.

Рис. 2.25. Форма кристаллов циркона: а-е - морфологические разновидности кристал­лов; ж — характерное продольное сечение; з — по­перечные сечения

Под влиянием ра­диоактивного излуче­ния атомов урана и тория, входящих в циркон в виде при­меси, может происхо­дить разрушение кри-сталлической решетки минерала


Часть I.Методы петрографических исследований


и переход его в метамиктное состояние с образованием аморфно­го, оптически изотропного стекла и сохранением внешних огра­ничений кристаллов. Минерал становится почти непрозрачным, приобретает зеленую или буровато-зеленую окраску, показатель преломления его снижается до 1.7—1.8, двупреломление резко уменьшается вплоть до полной оптической изотропности.

Сфен (титанит)

Химический состав.Сфен, или титанит, относится к ортосили-катам, имеет химический состав CaTi[SiO4](O,OH,F) и содержит в виде примеси ряд других химических элементов.

Парагенезис.Сфен — распространенный акцессорный мине­рал магматических и метаморфических горных пород. В наиболь­шем количестве он встречается в интрузивных породах, содержащих достаточно много кальция и титана. В гранитоидах повышенной ос­новности и щелочных породах содержание сфена иногда превыша­ет 1-2%.

Макроскопический облик.Сфен кристаллизуется в моноклинной сингонии и чаще всего представлен уплощенными кристаллами с клиновидными сечениями. Кристаллы сфена имеют разнообраз­ную окраску — от желтой до черной; блеск алмазный, жирный.

Рис. 2.26. Характерные сечения кристаллов сфена

Диагностика.Для сфена харак­терны форма кристаллов (рис. 2.26), очень высокий рельеф и высокое двупреломление, даю­щее перламутровые цвета интер­ференции высших порядков. При скрещенных николях неред­ко наблюдается неполное угасание сфена, обусловленное сильной дисперсией (r > v). Иногда видны простые или полисинтетические двойники. В мелких зернах сфен можно спутать с карбонатами, од­нако характерная для карбонатов псевдоабсорбция у сфена отсутствует.

Вторичные изменениядля сфена не характерны, встречаются случаи замещения его лейкоксеном.


2. Диагностические оптические свойства породообразующих и акцессорных минершов

2.12.4. Рутил

Химическийсостав. Рутил — оксид титана (ТiO2). Сингония те­трагональная.

Парагенезис.Рутил — характерный акцессорный минерал мета­морфических горных пород. В интрузивных магматических поро­дах чаще всего появляется как продукт разложения других Ti-содер-жащих минералов. Кроме того, образует тонкие волосовидные включения в кварце. Агрегаты включений рутила в слюдах, имею­щие вид сетки с треугольными ячейками, получили название саге-нитовой решетки. Рутил также входит в состав некоторых метасо-матических пород.

Макроскопический облик.Рутил образует вытянутые игольчатые кристаллы красноватого цвета. Блеск алмазный до металловидно­го. Тонкие иголочки рутила не видны невооруженным глазом. Во­лосовидные включения рутила могут придавать необычную окра­ску минералу-хозяину. Например, полагают, что голубоватая окраска кварца в гнейсах обусловлена микровключениями рутила.

Диагностика.Характерные признаки рутила — вытянутая фор­ма кристаллов, красновато-бурый цвет в сочетании с очень высо­ким рельефом и чрезвычайно большим двупреломлением. В кри­сталлах рутила, поперечник которых близок к толщине шлифа, минерал выглядит одинаково как при одном, так и при скрещен­ных николях. В тонких игольчатых кристаллах с поперечником, меньшим, чем толщина шлифа, видна высокая интерференцион­ная окраска.

Вторичные изменения.Рутил устойчив к внешним воздействиям иизменений обычно не испытывает.

Монацит

Химический состав.Монацит - фосфат редких земель цериевой группы, содержащий значительную (>10 мас.%) примесь тория (Се, La Th)PO4. Сингония моноклинная.

Парагенезис.Монацит - сравнительно редкий акцессорный
минерал, характерный главным образом для лейкократовых гра­
нитов.

Макроскопический облик.Монацит кристаллизуется в виде таб­литчатых уплощенных кристаллов желтоватого, красноватого или бурого цвета с сильным стеклянным или жирным блеском.


Часть 1. Методы петрографических исследований

Диагностика. Монацит узнается по форме кристаллов, желтой или красноватой окраске, высоким цветам интерференции и поч­ти полному отсутствию плеохроизма. От циркона и сфена он отли­чается совершенной спайностью и более низким рельефом.

Вторичные изменения для монацита не характерны.

Непрозрачные минералы

Поляризационные микроскопы проходящего света, применя­емые в петрографии, приспособлены для исследования прозрач­ных минералов. Оптические свойства непрозрачных минералов изучаются в отраженном свете. Наука, основанная на этом мето­де, получила название минераграфия. Объектом ее исследования служат главным образом руды. Вместе с тем непрозрачные мине­ралы, представленные самородными химическими элементами (графит), оксидами (магнетит, ильменит, хромит), сульфидами (пирротин, пирит) и другими химическими соединениями, входят в состав многих горных пород, причем нередко в достаточно боль­шом количестве. При петрографическом описании они обычно объединяются под названием «рудный (непрозрачный) минерал» и специально не изучаются. В лучшем случае указываются их со­держание в породе и структурные соотношения с прозрачными ми­нералами.

Такой подход обедняет петрографические описания, посколь­ку непрозрачные минералы являются важной составной частью горных пород и несут информацию об их происхождении и услови­ях формирования. Рудные минералы могут представлять и практи­ческий интерес. Поэтому микроскопическое исследование про­зрачных шлифов в проходящем свете следует дополнять изучением и точной диагностикой непрозрачных минералов в отраженном свете. Для этого очень удобны прозрачные шлифы, верхняя по­верхность которых не покрыта покровным стеклом, а отполирова­на. Такие прозрачные полированные шлифы можно изучать как в проходящем, так и в отраженном свете. Кроме того, эти шлифы можно использовать для локального микроанализа с помощью эле­ктронного зонда (см. раздел 3.1).


2. Диагностические оптические свойства породообразующих и акцессорных минералов

Дополнительная литература

Дир У.А., Хауи Р.А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. Т. 1-5. М.: Мир, 1965, 1966.

Ларсен Э., Берман Г. Определение прозрачных минералов под микро­скопом. М.: Недра, 1965.

Лодочников В.Н. Главнейшие породообразующие минералы. М.: Недра, 1965.

Мурхауз В. Практическая петрография. М.: Изд-во иностр. лит., 1963.

Трегер В.Е. Таблицы для оптического определения породообразую­щих минералов. М.: Госгеолтехиздат, 1958.

Флейшер М., Уилкокс Р., Матуко Дж. Микроскопическое определе­ние прозрачных минералов. М.: Недра, 1987.


Часть 1. Методы петрографических исследований

ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ

И ГОРНЫХ ПОРОД

Исследование горных пород с помощью поляризационного ми­кроскопа дополняется лабораторными методами, которые позволя­ют получать более точные и разносторонние сведения о составе и строении минералов, минеральных агрегатов и стекол. Кроме оп­ределения содержаний петрогенных химических элементов в вало­вых пробах минералов и пород, широко используется локальный микроанализ с помощью электронных и ионных микрозондов, кото­рый дает возможность установить состав минерала или стекла в выбранной точке. Наряду с изучением распределения петроген­ных элементов широко используются сведения о разнообразных эле­ментах-примесях, содержащихся в породах и минералах в ничтожных количествах. Для этого применяют специальные аналитические ме­тоды; наиболее распространенные из них перечислены в таблице 3.1. Чувствительность и точность этих методов очень высоки и для многих элементов составляют менее одного грамма на тонну. Значи­тельный прогресс достигнут в изучении изотопного состава химиче­ских элементов; данные изотопной геохимии лежат в основе совре­менных моделей происхождения и условий образования горных пород. Наконец, исследование расплавных и флюидных микров­ключений в минеральных фазах позволяет получать прямую инфор­мацию о составе и агрегатном состоянии минералообразующих сред.

Локальный микроанализ

Для локального определении химического состава минеральных фаз используются методы электронного рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) и ионно-ионного микроанализа (SIMS). Физическая сущность этих методов заключается в том, что узкий (1—2 мкм) сфокусированный пучок электронов или ионов, падая на полированную поверхность того или иного твердого вещества, вы­зывает различные виды вторичного излучения. В методе РСМА в качестве аналитического сигнала используют характеристическое рентгеновское излучение из области попадания пучка электронов,


3. Лабораторные меоды исследования минералов и горных пород

 

Таблица 3. /. Химические элементы, определяемые разными аналитически-
    ми методами, по Г. Роллинсону [ RoUinson, 1993]
Эле- РФА ИНАА ААС исп Эле- РФА ИНАА AAC ИСП
п/п мент       -МС п/п мент       -MC
Н         4/ Ag   +   +
Не         Cd       +
Li     + + In        
Be     + + Sn + +    
В       + Sb        
С         Те        
N         I        
O         Xe        
F         Cs +     +
Ne         Ba +   + +
Na +   + + La + +   +
Mg +   + + Ce + +   +
Al +   + + Pr       +
Si +   + + Nd + +   +
P +   + + Pm        
S +       Sm + +   +
Cl +       Eu   +   +
Ar         Gd   +   +
К +   + + Tb   +   +
Ca +   + + Dy   +   +
Sc +     + Ho       +
Ti +   + + Er       +
V +   + + Tm   +   +
Cr + + + + Yb   +   +
Mn +   + + Lu   +    
Fe +   + + Hf   +   +
Co + + + + Та   +   +
Ni + + + + W        
Cu +   + + Re   +    
Zn +   + + 0s   +    
Ga +     + lr   +    
Ge +       Pt   +    
As +     + Au   +    
Se       + Hq        
Br       + TI        
Kr         Pb +   + +
Rb +   + + Bi        
Sr +   + + Po        
Y +     + At                
     

Часть 1. Методы петрографических исследований

Окончание табл. 3. ]

 

Эле- РФА ИНАА AAC ИС11 Эле- РФА ИНАА AAC ИСП
п/п мент       -МС п/п мент       -МС
Zr +     + Rn        
Nb +     + Fr        
Mo       + Ra        
Тс         Ac        
Ru   +   + Th + +   +
Rh       + Pa        
Pd   +   + U + +   +

Примечание. Виды анализа: РФА — рентгено-флуоресцентный, ИНАА — нейтронно-активационный, ААС — атомно-абсорбционный спектрометриче­ский, ИСП-МС — индуктивно связанной плазмы масс-спектрометрический.

в методе SIMS — вторичное ионное излучение. Анализ спектра вто­ричного излучения дает возможность судить о химическом составе данного вещества, а сравнение с эталонами позволяет количествен­но определять содержания химических элементов в той точке, на ко­торую направлен пучок электронов или ионов. С помощью скани­рующих устройств можно выявить распределение химических элементов вдоль линий или в пределах небольших площадей на по­верхности образца.

Метод РСМА является неразрушающим, в то время как локаль­но разрушающий метод SIMS дает дополнительную возможность в определении водорода, получении профиля распределения эле­ментов по глубине, проведении изотопного анализа. Оба этих вза­имодополняющих метода являются исключительно мощным инст­рументом при исследовании минерального вещества.

Микрозондовые исследования РСМА успешно развиваются с 60-ых годов. За это время отработаны аналитические методики для образцов различного состава и происхождения, выработаны требо­вания к характеру подготовки образцов, разработаны стандартные программы математического обеспечения аналитических работ. Традиции метода SIMS имеют более короткую историю, но теоре­тический и практический скачок последних лет вывел его на одно из первых мест среди физических аналитических методов. Широ­кие возможности современных микроанализаторов позволяют про­водить качественный и количественный анализы с локальностью до 1 мкм и чувствительностью до 10-16 г в случае электронного и до 10-19 г в случае ионного зонда.


3. Лабораторные меоды исследования минералов и горных пород

Рис. 3.1. Принципиальная схема рентгеновского микроанализа­тора

С помощью РСМА определяют все химические элементы от бо­га (Z= 4) до урана (Z= 92). Источником электронов служит элек­тронная пуглка состоящая из вольфрамовой нити, которая нагрева-ется до 2400-2500"С, управляющего электрода, на который подается напояжение от 2 до 50 кВ, и анодной пластины (рис. 3.1). Система элетромагнитных линз стягивает электроны в узкий пучок, который

С помощью РСМА определяют все химические элементы от бо­ра (Z= 4) до урана (Z= 92). Источником электронов служит элек­тронная пушка, состоящая из вольфрамовой нити, которая нагрева­ется до 2400—2500 °С, управляющего электрода, на который подается напряжение от 2 до 50 кВ, и анодной пластины (рис. 3.1). Система электромагнитных линз стягивает электроны в узкий пучок, который при ускоряющем напряжении 10—30 кВ возбуждает атомы исследу­емого вещества и вызывает переходы электронов на более глубокие уровни, что сопровождается рентгеновским излучением. Анализ рентгеновских спектров с помощью кристалл-дифракционных или энергетических спектрометров позволяет определять длины волн


Часть 1. Методы петрографических исследований

(энергии) характеристических линий спектра, свойственных тем или иным химическим элементам, а сравнение интенсивности этих линий с эталонами — концентрации этих элементов в образце. При исследовании сложных минералов и стёкол в качестве эталонов используют гомогенные природные или синтетические образцы со средним атомным номером входящих в них элементов, близким к среднему атомному номеру исследуемых объектов.

В систему, управляющую электронным зондом, встроен опти­ческий микроскоп с увеличением 300-400, с помощью которого можно визуально наблюдать объект анализа.

Перемещая образец при неподвижном электронном зонде или, наоборот, перемещая зонд при неподвижном образце, можно осу­ществить линейное сканирование и получить концентрационные кривые, характеризующие распределение химических элементов вдоль определенных линий (рис. 3.2).


Рис. 3.2. Концентрационные профили через зерно граната, полу­ченные с помощью рентгеноспектрального микроанализатора


3. Лабораторные методы исследований минералов и горных пород

Современные приборы представляют собой комбинацию рентге-носпектрального микроанализатора и растрового электронного ми­кроскопа. Они позволяют не только анализировать микрообъекты, но и получать их изображения путем фиксации обратнорассеянных (отраженных), вторичных и поглощенных электронов. Обратное рас­сеяние электронов вызывается упругими столкновениями с атомами мишени, в результате которого часть первичных электронов пучка вы­ходит обратно из образца, образуя зону рассеяния. Ко вторичным от­носят электроны, которые находились в атомах мишени, главным образом на внешних энергетических уровнях, но под воздействием электронного пучка покинули образец. Поглощенные электроны — это те, которые потеряли энергию в процессе ионизации атомов. Эле­ктронный пучок сканирует (обегает) некоторую площадь поверхно­сти образца и синхронно ему сканирует луч электронно-лучевой труб­ки, на катод которой подается сигнал, пропорциональный количеству тех или иных электронов в каждой точке. В результате на экране труб­ки возникает изображение, состоящее из множества точек с разной яр­костью и отражающее вещественную неоднородность объекта.

Если на катод электронно-лучевой трубки подать сигнал со спе­ктрометра, настроенного на аналитическую линию выбранного хи­мического элемента, то на экране получим изображение объекта в характеристическом рентгеновском излучении. Участки с раз­ным содержанием этого элемента выделяются неодинаковой плот­ностью точек на единицу площади. С помощью фотографической камеры можно получить снимки электронно-микроскопических изображений (рис. 3.3).

Для электронно-зондового микроанализа нужны полирован­ные шлифы (прозрачные или непрозрачные) либо аншлифы в ви­де брикетов, которые готовят, заливая зерна исследуемых минера­лов эпоксидной смолой или запрессовывая их в полистирол. Затем верхнюю поверхность брикета полируют. Форма и размер шлифов и брикетов определяется конструкцией держателя прибора. Ми­нералы, не проводящие электричества, перед исследованием покры­вают тонкой пленкой графита или другого проводящего материала, что необходимо для стекания электронов и пре

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-10

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...