Свойства минералов
№ п/п |
Отражение R или Rg-Rp, % |
Двуотраже-ние ΔR отн.,% |
Анизотропия |
Цвет |
Результаты диагности-ческого-травления |
Твердость по шкале Мооса |
Внутренние рефлексы |
Форма кристаллов, зерен, агрегатов |
Название минерала |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Далее следует детальное описание каждого из выявленных в рудной ассоциации минералов, включающее следующие характеристики:
относительное количество минерала (от объема рудных минералов, в процентах);
особенности распределения минерала в руде (равномерное; неравномерное; вкрапленное, характер вкрапленности; по микротрещинам; в виде включений в каком-либо минерале; нахождение в агрегате нерудных минералов и т.д.).
форма, размеры и внутреннее строение зерен (изучая морфологические особенности зерен минерала, следует оценить степень идиоморфизма, а также облик зерен по совокупности форм сечений, зональность, секториальность, характер двойникового строения).
Размер зерен определяется с помощью линейного окуляра. Приступая к этому исследованию предварительно нужно определить цену деления линейного окуляра воспользовавшись объект-микрометром для объективов с разным увеличением. Зерна одного и того же минерала могут иметь различные размеры, поэтому для точной характеристики необходимо установить их минимальный, максимальный и средний размеры.
Важно детально охарактеризовать внутреннее строение зерен. Кроме однородного, возможно выявление зонального или секториального строения. Для некоторых минералов характерно наличие двойников – простых или полисинтетических. Следует выяснить и зафиксировать характер двойникового строения и, по возможности, дать их генетическую интерпретацию (двойники роста, превращения или давления). В ряде случаев может наблюдаться расщепление минеральных индивидов, в результате чего образуются микроагрегаты субпараллельной или радиально-лучистой текстуры.
Взаимоотношение зерен изучаемого минерала с сопутствующими рудными и нерудными минералами. Необходимо проанализировать пространственные и возрастные взаимоотношения минералов. Эти данные являются основополагающими для выделения стадий рудообразования.
Для примера проанализируем пространственно-временные взаимоотношения минералов в одном из аншлифов (Рис. 1).
Рис. 1. Пример взаимоотношения минералов разных этапов и стадий в аншлифе
В халькопирите широко распространены идиоморфные индивиды арсенопирита и пирита, которые образуют или компактные цепочки кристаллов или приурочены к контакту выделений халькопирита и сидерита. В арсенопирите и пирите часто встречаются неправильной формы реликты халькопирита. Цепочечное расположение зерен пирита и арсенопирита, их идиоморфизм, наличие реликтов вмещающего минерала, приуроченность к контактам зерен различных минералов – все это признаки их метасоматического образования. Наличие индукционных граней между индивидами арсенопирита и пирита однозначно свидетельствует об их совместном росте. Эти факты позволяют выделить халькопиритовую и пирит-арсенопиритовую стадии минерализации.
Отдельные зерна золота в аншлифе располагаются на контакте зерен пирита и арсенопирита с вмещающими минералами, что указывает на использование межзерновых границ для проникновения золотоносных растворов, а, следовательно, об образовании золота позднее всех перечисленных минералов.
Борнит и халькозин образуют последовательные оторочки вокруг выделений халькопирита (каемочная структура), что характерно для процессов замещения. Эти минералы возникают метасоматически по халькопириту, что подчеркивается постепенной диффузионной границей между ними и наличием заливов по трещинам в халькопирите. Образование этих минералов связано с формированием зоны вторичного сульфидного обогащения, что позволяет выделить гипергенный этап минералообразования. С этим этапом связано и образование гетита, который развивается по трещинам спайности в сидерите и по контактам сидерита с другими минералами. Данные наблюдения позволяют составить сводную схему минералообразования (таблица 2), в которой штриховыми линиями показано относительное время образования минералов.
Таблица 2
Схема последовательности образования минералов
Минерал |
Этапы минерализации |
|||
Гипогенный |
Гипергенный |
|||
Стадии минерализации |
||||
Жильная |
Сульфидная |
Золоторудная |
||
Сидерит |
--------- |
|
|
|
Халькопирит |
|
------- |
|
|
Арсенопирит |
|
-------- |
|
|
Пирит |
|
-------- |
|
|
Золото |
|
|
--------------- |
|
Борнит |
|
|
|
------ |
Халькозин |
|
|
|
------- |
Гетит |
|
|
|
------------- |
Структурно-текстурные особенности руды должны быть детально изучены в каждом аншлифе и грамотно описаны. Это сложная и трудоемкая задача, которая занимает значительно больше времени, чем диагностика и характеристика минералов. При определении типа структуры целесообразно использовать классификацию, предложенную А.Г. Бетехтиным [2,3].
Следует иметь в виду, что часто в аншлифах, наряду с обособленными индивидами рудных минералов, встречаются микроагрегаты, сложенные многочисленными зернами какого-либо рудного минерала, которые не индивидуализируются при просмотре под микроскопом. Если минерал анизотропный, можно легко выявить структуру, введя анализатор и вращая столик микроскопа. При этом сечения различных зерен, имеющие различную кристаллооптическую ориентировку, в поляризованном свете будут выглядеть по-разному. В этом случае можно однозначно определить форму, размер и внутреннее строение микрозерен, слагающих агрегат, и их взаимоотношения. Такими минералами, благодаря отчетливой анизотропии оптических свойств которых легко выявляется структура их агрегатов, являются, например, пирротин, арсенопирит, леллингит, антимонит, молибденит, саффлорит и др.
В случае если микроагрегат сложен зернами изотропного минерала, возникают определенные трудности для выявления отдельных зерен: при изготовлении аншлифов границы между ними заполировываются и становятся невидимыми при любом увеличении, как без анализатора, так и при введенном анализаторе. Чтобы выявить структуру таких микроагрегатов следует применить метод структурного травления. Реактив для реализации структурного травления выбирается в зависимости от химических свойств минерал, слагающего микроагрегат. Это может быть азотная кислота, «царская водка», соляная кислота, хлорное железо и др. С методикой структурного травления можно детально ознакомиться в учебном пособии [14].
Известно, что для руд, особенно месторождений гидротермального генезиса, характерно чрезвычайное разнообразие и изменчивость структурно-текстурных параметров. В связи с этим, даже в одном аншлифе в ряде случаев можно наблюдать разные типы структур. Поэтому при выполнении структурно-текстурного анализа необходимо исследовать всю поверхность аншлифа.
Не следует стремиться охарактеризовать структуру или текстуру одним термином, особенно включающим генетический аспект, метазернистая, кристаллобластовая, замещения и др. Необходимо помнить, что текстура и структура – понятия чисто геометрические. Структура – это особенности минерального агрегата, обусловленные формой, размером и способом сочетания слагающих его минеральных индивидов. Текстура – это особенности минерального тела, обусловленные формой, размером и способом сочетания слагающих его минеральных агрегатов. Важнее максимально точно охарактеризовать морфологические особенности руд: форму, размеры и способы сочетания минеральных индивидов и агрегатов, а потом дать обоснованную генетическую интерпретацию выявленных структурно-текстурных особенностей. Поскольку многие часто достаточно сложные морфологические особенности словесно охарактеризовать трудно, полезно широко использовать зарисовки или фотографии для адекватной передачи наблюдаемых морфологических характеристик.
Объем данного раздела:12-15 стр.
3.4. Раздел «Сводная характеристика руд, выводы об их генетических особенностях и стадийности минералообразования»
В данном разделе обобщается информация, полученная при изучении отдельных аншлифов. В первую очередь выделяют природные типы руд. Нередко все образцы изучаемой коллекции принадлежат одному природному типу. Но часто оказывается возможным по различиям в минеральном составе или по структурным или текстурным особенностям выделить несколько природных типов. В обоих случаях необходимо привести обоснование выделения природных типов с помощью фактических данных, как микроскопических исследований, так и макроскопического описания образцов.
В сводной характеристике каждого из природных типов руд необходимо привести следующие данные:
сведения о минеральном составе природного типа руды;
обобщенная характеристика каждого из выявленных в данном типе руд минерала: данные о количестве и особенностях распределения минерала в руде, желательно с оценкой степени изменчивости этих параметров; обобщенное описание морфологических особенностей зерен (размер, степень идиоморфизма, внутреннее строение и т.п.);
описание взаимоотношений минералов в руде: способы сочетания зерен рудных минералов, которые в рудах эндогенных месторождениях весьма разнообразны и оцениваются также по частоте встречаемости.
Например:
- зерна, имея округлые или угловатые очертания, непосредственно примыкают друг к другу;
- зерна одного минерала наблюдаются в виде включений в другом без какой-либо закономерной связи между вмещающим зерном и включениями, причем последние оптически различно ориентированы;
- минеральные индивиды тесно срастаются между собой;
- зерна одного минерала окружаются каймами другого и т.д.
Эти описания используются при подготовке выводов о временных взаимоотношениях минералов, но нужно проанализировать и другие признаки.
В частности, о близодновременном образовании может свидетельствовать следующие данные:
минералы отвечают парагенезису, устойчивому при близких термодинамических параметрах рудообразующей системы
;границы между зернами минералов ровные, плавные, без следов коррозии и замещения;
минералы образуют структуру распада твердого раствора;
наличие индукционных граней между минеральными индивидами;
расположение зерен одного минерала по зонам роста, двойниковым швам, границам пирамид нарастания граней другого и т.п.
Признаками разновременного образования являются, например, следующие:
следы коррозии, цементации, залечивания трещин в зернах более раннего минерала;
наличие петельчатых, прожилковых, брекчиевых текстур;
развитие позднего минерала по трещинам в катаклазированных зернах ранее образованного минерала;
замещение зерен раннего минерала с периферии, по трещинам или, напротив, из центра, более поздним минералом;
наличие футляровидных метакристаллов позднего минерала с реликтами ранее образованных минералов;
минералы представляют собой соединения, образующиеся в принципиально различных физико-химических условиях.
Следует отметить, что такой признак, как степень идиоморфизма зерен, уверенно используемый в качестве индикатора определения последовательности кристаллизации минералов магматических горных пород (ряд Розенбуша), далеко не всегда возможно применять для руд эндогенных месторождений. Например, при проявлении процессов метасоматоза и перекристаллизации руд гидротермальных или метаморфогенных месторождениях, метакристаллы поздних минералов могут характеризоваться более высокой степенью идиоморфизма по сравнению с ранее образованными.
Выводы о генетических особенностях руды и стадийности минералообразования. В данном подразделе необходимо дать обоснования о принадлежности руд месторождения к тому или иному генетическому типу, проанализировать особенности эволюции рудообразующей системы (особенно для руд месторождений гидротермального класса). Признаки, которые можно использовать для этого весьма разнообразны. Они изложены в работах А.Г. Бетехтина, Д.С. Коржинского, А.И. Гинзбурга, В.И. Смирнова, В.Д. Никитина, Д.В. Рундквиста, И.Н. Кигая и многих других исследователей. Расшифровка особенностей эволюции рудообразующей системы весьма сложная задача, которая далеко не всегда решается однозначно. В то же время ряд вопросов вполне поддаются расшифровке. В частности:
1. Температурный режим. Относительно надежные данные о температуре рудообразования можно экспериментально получить используя методы термобарохимии, разработанные Н.П. Ермаковым и его последователями – А. Захарченко, А. Пизнюром, В. Калюжным, Ю. Дорошенко и др. Для этого изучаются газово-жидкие включения в прозрачных жильных минералах, входящие в состав рудного парагенезиса. Определив температуру гомогенизации двухфазных или трехфазных первичных включений можно с довольно высокой степенью точности дать количественную оценку температуры рудообразования.
Для оценки температуры образования минерала часто используются данные о температуре его плавления, установленные экспериментально. Обычно такой подход используют при изучении руд магматических месторождений. Но эти данные часто не соответствуют температурам кристаллизации минерала в природных условиях, т.к. невозможно воссоздать все параметры естественной среды существующие в момент образования той или иной ассоциации. Лишь для некоторых минералов точки плавления или перехода в другие полиморфные модификации установлены достаточно точно.
В любом случае, необходимо детально изучить данные об образовании минерала в тех или иных условиях. И оценить возможность существования этих условий при образовании изучаемых руд.
Иногда можно найти признаки изменения температуры в процессе рудообразования. Известно, например, что понижение температуры гидротермальной системы приводит к электролитической диссоциации растворенных газов (H2S, CO2 и др.), увеличивающейся по мере охлаждения рудообразующих растворов. Появляются ионы S2-, CO3-, что приводит к возникновению сульфидов и карбонатов. Поэтому смена силикатной, либо оксидной ассоциации на сульфидную и карбонатную, как правило, протекает на фоне понижения температуры.
Зональное строение минерала может свидетельствовать о том, что при его образовании температуры не были высокими, так как при высоких температурах достигается гомогенизация [13].
Показателем температурных условий образования могут быть точки распада твердых растворов различных минералов. По данным Шумской Н.И. [13], начальная кристаллизация происходила при температурах выше точки распада твердого раствора и все составляющие представляли собой гомогенное соединение, распавшееся при медленном понижении температуры.
По П.М. Татаринову [11], температуры распада, установленные экспериментально при давлении в 1 атм., принимаются как минимальные температуры кристаллизации минералов (таблица 3).
Таблица 3