Раздел II. Лабораторные методы исследования вещественного состава руд и диагностика рудообразующих минералов

Глава 3. Минераграфические исследования руд

3.1. Минераграфия

Минераграфия – это метод изучения руд в отраженном свете с по­мощью поляризационного микроскопа. Термин «минераграфия» был введён Уайтхэдом и происходит от латинского слова «minera» – руда.

Минераграфия возникла как прикладная наука (отрасль металло­графии) в западноевропейских странах. Этому способствовало изобре­тение в 1858 году английским учёным Генри Клифтоном Сорби опак-иллюминатора и усовершенствование поляризационного микроскопа для исследования полированной поверхности металлов и непрозрачных минералов в отраженном свете. Важность открытия Г.К. Сорби была доказана только после его смерти в работах Осмонда, а затем Ле Шате-лье в конце XIX века. В 1871 году Г.Фишер обстоятельно изложил про­грамму микроскопического изучения металлических руд.

Минераграфия является одним из направлений минералогических исследований вещественного состава рудных месторождений и тесно взаимосвязана с минералогией и учением о полезных ископаемых.

3.1.1. Цели и задачи минераграфических исследований

Минераграфические исследования нашли широкое применение в практике геологоразведочных работ (которые в большом объёме про­водились в 30-70 годы прошлого столетия в нашей стране), благодаря работам И.С. Волынского и его учеников.

И.С. Волынский (1966) наметил задачи минераграфических исследований: «Основные элементы минераграфических исследований те же, что и в микроскопии горных пород: определение минерального состава агрегата; характеристика особенностей строения (структуры и текстуры) руды и пространственного распределения различных типов последней в рудном теле; выяснение последовательности минералообразования. Результаты этих исследований в сочетании с полевыми наблюдениями используются для интерпретации процессов формирования рудного тела, а также для геологически обоснованной оценки и промышленной характеристики месторождения в целом...». Одна из главных задач минераграфии – это «определение минерального состава руд, то есть всех слагающих руду минералов, что необходимо для решения генетических вопросов рудообразования и выбора технологических способов их переработки». Ход технологических процессов обогащения зависит от поведения минералов в процессе переработки руд, что определяет теоретически возможные показатели обогащения. Количественные соотношения и минеральный состав рудообразующих минералов, текстурно-структурные особенности рудных агрегатов определяют качество рудных концентратов и извлечение в них ценных компонентов, а содержание вредных примесей в концентратах определяет их сортность.

3.1.2. История возникновения и развития минераграфии

Началом минераграфических исследований следует считать XIX век. В 1806 году Берцелиус в Швеции исследовал в отраженном свете пирротинсодержащие руды. В 1820 году Г.К. Сорби разработал методику изучения сульфидных руд. В 1885 году Баумгауер описал в отраженном свете сульфидные минералы (борнит, халькозин, халькопирит, галенит). В 1900 году У. Кэмпбелл изучил при помощи металлографического мик­роскопа сульфидные руды из района Онтарио и сделал их описание, он в 1906 году опубликовал статью, в которой отметил большую важность для геологов и минералогов метода микроскопического исследования руд в отраженном свете.

Первые систематические минераграфические описания рудных минералов предприняли американские исследователи: Дж. Мердоч в 1916 году, У.М. Дэви и К.М. Фарнхем в 1920 году. Оптические исследования ми­нералов во Франции развивались под влиянием Ж. Орселя.

М. Берек в 1922 году опубликовал работу, в которой дал разъяснения оптических явлений, наблюдаемых в отраженном поляризованном свете.

М.Шорт в 1931 году в Вашингтоне опубликовал работу, где под­робно описал методы диагностического и структурного травления по­лированной поверхности рудных минералов и результаты микрохими­ческих испытаний минералов.

Большой вклад в изучение рудных минералов в отраженном свете внесли учёные западноевропейских стран и американские исследователи: Ван-дер-Вельт (Голландия), Ф. Ринне и М. Берек (Австрия), М.Н. Шорт, Л.К. Грейтон, Е.Е. Фербенкс, Х.И. Мак-Кинстри, В. Линдгрен (США).

Наиболее полные сводные описания рудных минералов были сделаны и опубликованы в середине прошлого века немецкими исследователями: Гансом Шнейдерхёном (Н. Schneiderhohn Erzmikroskopisches Praktikum. – Stuttgart, 1952 г.) и Паулем Рамдором (P. Ramdohr Die Erzmineralien und ihre Verwachsimgen. – Berlin 1960 г., русский перевод: П. Рамдор Рудные минералы и их срастания. – М.: ИЛ, 1962 г.). Эти работы способствовали дальнейшему развитию минераграфических исследований. Теория оптических явлений и основные сведения по рудной микроскопии изложены в работе Р.Галопена и Н. Генри [2], опубликованной в 1972 году в Кембридже и в Москве (на русском языке) в 1975 году.

В России впервые микроскопическое исследование металлов в от­раженном свете начал в 1841 году русский металлург П.П. Амосов. Ос­нователем металлографии как науки в России является Д.К. Чернов, учёный в области металловедения и металлургии.

Первые минераграфические исследования в России стали осущест­вляться в начале XX века. К.И. Висконт в 1918 году опубликовал статью и предложил геологам в России изучать и применять минераграфи-ческий метод. Геолог М.Д. Стратанович изучал руды на пришлифовках, покрытых прозрачным лаком, по инициативе Е.С. Фёдорова, на Урале, в Турьинских рудниках. Н.К. Высоцкий изучал пришлифовки хромитовых и платиновых руд Урала.

Преподавание минераграфии в России было начато в 1922 году в Ленинградском горном институте.

В 1926 году И.Ф. Григорьев опубликовал статью о сущности и зна­чении минераграфии, а в 1928 году он сделал сводку о характерных ми­неральных срастаниях в рудах и классифицировал рудные структуры.

В 1930 году Ф.И. Абрамов опубликовал руководство по микроско­пическому исследованию руд в отраженном свете, где были системати­зированы химические, физические и кристаллографические свойства рудных минералов.

В 1933 году А.Г. Бетехтин и Л.В. Радугина опубликовали руково­дство «Определение рудных минералов под микроскопом», где изложена методика определения минералов в отраженном свете и приведены определители минералов и их подробные описания.

В 1934 году С.А. Юшко опубликовала работу «Методы изучения РУД в отраженном свете», в которой была изложена методика изучения РУД, дополненная микрохимическими исследованиями минералов.

Преподавание минераграфии в высших учебных заведениях Сибири связано с именами П.П. Пилипенко, М.А. Усова, Ф.Н. Шахова, С.А. Ва-хромеева, А.Я. Булынникова.

Ф.Н. Шахов составил подробное руководство «Главнейшие рудообразующие минералы», изданное в Томске Западно-Сибирским геологи­ческим управлением в 1942 году. В этом руководстве большое внимание уделяется минералам висмута, теллура и другим редким минералам, которые встречаются в рудах Сибири.

С.А. Вахромеев опубликовал в 1956 году в Иркутске «Руководство по минераграфии», которому предшествовали его методические работы, написанные для студентов Свердловского горного института и издан­ные в Свердловске в 1937 и 1941 году.

В период 1969–1984 годов было опубликовано 5 изданий учебного пособия Софьи Авраамовны Юшко «Методы лабораторного исследова­ния руд». В период 1971–1982 года опубликованы справочные пособия по диагностике отдельных групп и классов минералов.

В 70–80 годы прошедшего столетия назревал кризис в минерагра­фии; этот метод стал вытесняться более точными методами (рентгеноструктурным анализом и исследованием минералов на микрозонде). В высших учебных заведениях минераграфия как учебная дисциплина была заменена небольшим курсом «Лабораторные исследования веще­ственного состава полезных ископаемых», где минераграфии отводи­лось более чем скромное место.

Выход из создавшегося положения заключается не в «отмене» этого ценного для повседневной практики геологоразведочных работ метода, а переходе от качественных минераграфических наблюдений к количественным фотометрическим определениям спектров отражения и по­глощения рудообразующих минералов в сочетании с измерениями мик­ротвёрдости и другими точными физическими и химическими методами анализа. И поскольку геологоразведочные организации и горные пред­приятия при осуществлении работ испытывают повседневную необхо­димость в диагностике породо- и рудообразующих минералов, то для массового определения пород и руд могут применяться усовершенство­ванные конструкции поляризационных микроскопов.