Бастапқы бітімдер мен құрылымдардың генетикалық топтары

Минералдық агрегаттың, минералдық түйірдің және коллоидтық заттар түзілуі геологиялық және физико-химиялық жағдайларымен байланысты, бастапқы бітімдер мен құрылымдар төрт генетикалық топтарға бөлінеді: I — магманың дифференциация процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар; II — шөгіндінің седиментация және диагенез процестерінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар; III — таужыныстар мен кендердегі ашық қуыстарды толтыру процесінде пайда болған бітімдер мен құрылымдар; IV — таужыныстар мен кендердің метасоматиттік орынбасу процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар.

I — магманың дифференциация процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар Өзіндік магмалық кенорындарының кендер бітімдері мен құрылымдары магманың ликвация және кристалдану процестерінде қалыптасады. Магмада дифференциация қалпы кендердің құрылысы мен кенорындардың генетикалық типін анықтайды. Магмалық кенорындарды жаратылуына қарай ерте магмалық, кеш магмалық және ликвациялықтарға бөлу қабылданған. Магмалық кенорындарға, сонымен бірге кейбір ұшпа компоненттерге бай, қалдықты балқымалардан қалыптасқан пегматиттердің түрлері жатады.

Ерте магмалық кенорындарында магмадан бірінші кенді минералдар (хромит, магнетит, ильменит, сомтума платина және тобының металдары) кристалданады; таужыныс құрастырушы силикаттар (оливин, пироксендер, плагиоклаздар) бірге немесе кейін бөлінеді және ерте минералдарды кеміреді. Кенқұрастырушы минералдар осы кенорындарда идиоморфты, қаңқалы, гипидиоморфты және аллотриоморфты түйірлермен көрінеді, олар бір-бірімен бірігіп өсіп, орта түйірлік және коррозиялық құрылымдар қалыптастырады. Кен минералдардың кристалды түйірлері магмалық балқымаларда сеппелер, шағын ұялар және жолақшалар түрінде оқшауланады, сондықтан ерте магмалық кенорындарда біркелкі сеппелік, таңдақты және жолақша бітімдер типтік боп келеді.

Кеш магмалық және ликвациялық кенорындарда кен минералдары (хромит, сомтума платина, магнетит, ильменит, пирротин, пентландит, халькопирит) аса негізді және негізді магмалық таужыныстардың силикаттарынан (оливиннен, пироксеннен, плагиоклаздардан) кейін кристалданады. Сирек жағдайларда кен минералдар мен силикаттар бір уақытта кристалданады. Силикаттар түйірлері дұрыс кристаллографиялық пішінді және дөңгелек әлпетті болады. Силикаттар кристалдарының араларын және олардағы жарықшақтарын кен минералдардың аллотриоморфты тйірлері толтырады. Осындай бірігіп өскендерге ірі, орта, түйірлік құрылымдар тән (гипидиоморфтытүйірлік, порфирлілеу және аллотриомтытүйірлік). Кейбір кендердің типтерінде (титанмагнетиттік, илъменит-гема-титтік, ильмениттік, пентландит-халькопирит-пирротиндік) кенді минералдар, сидорониттік құрылым қалыптастырып, силликаттардың кристалдарын керіштейді. Магмалық кенорындарда метатүйірлік құрылымдар қосымша рөл ойнайды.

Кенді минералдар, ұшпа компоненттермен байытылған, қалдықты балқымалардан түзіледі. Осындай магмалық ошақта ликвациялық кристалдану және гравитациялық дифференциация процестерінде оқшауланатын кенді магмалар жолақтар, линзалар, қабатшалар, ұялар мен сеппелер құрайды. Силикаттар, соддан кейін кенді балқымалар кристалданғанда жолақты, ілгіштік, линза тәрізді, псевдоқабатты, нодулярлы, таңдақты және сеппелік бітімдер қалыптасады. Аталған бітімдер түрлерінің араларында біртіндеп ауысуы байқалады.

Кейде таужыныс құраушы силикаттар мен кен минералдардың түзілулерінде үзілістер орын алған, олар құыстарды толтыруға сипатты бітімдер (брекчиялық, брекчия тәрізді, ілгектік және желішектік) немесе сипатты метасоматиттік орынбасу бітімдер (реакциялық-жиектік, торлы және жұрнақтық) арқылы кенорындарда анықталады. Мұндай бітімдерде кеш агрегат кенді минералдармен құрастырылған (хромитпен, магнетитпен, пирротинмен және т.б.).

Пегматиттер минералдары, ұшпа компонентер және сирек элементтермен байтылған, қалдықты магмалық балқымадан бір уақытта немесе жуық уақытта кристалданған. Сондықтан пегматиттерде идиоморфтық, орайлы, аллотриоморфтытүйірлік, түйірлік, графикалық немесе жазба құрылымдар кең тараған. Ірі түйірлік агрегаттар, пегматиттерге тән ерекшелік болады. Ірі және зор кварц және дала шпаттар түйірлерінен құралған агрегаттың құрылымы пегматоидтық немесе блоктық деп аталады. Пегматиттерге шомбал, таңдақты, сеппелік, белдемдік және жолақты бітімдер типтік болады. Минералжаралу (пневматолиттік және гидротермалық) кеш сатыларында пегматиттерде қуыстарды толтыру (III топ) және метасоматиттік орынбасу (IV топ) бітімдер мен құрылымдар кен тараған.

II — шөгіндінің седиментация және диагенез процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар. Сулы алаптарда (теңіздерде, шығанақтарда, көлдерде, саз батпақтарда және өзендерде) минералды агрегаттар нақты және коллоидты ерітінділерден шөгеді, сонымен бірге олар сынықты материалдардан құралған. Шөгу процесінде ерітінділерден класты, кристалды, коллоидты, және органикалық түзілімдер шөгеді. Соңғылыры алаптың түбінде жиналады және күрделі диагенетикалық өзгерістерге ұшырайды. Сондықтан, шөгінділерді құрайтын минералды агрегаттар, уақыт өткенд, қайта кристалданады және қайта түзіледі.

Шөгу кенорындарында қабатты (жұқа қабатты және қалын қабатты), линза тәрізді және жолақты типоморфты бітімдер мен құрылымдар болып табылады. Осы бітімдерден басқа шөгінді кенорындарға әр түрлі генетикалық типтеріне белгілі морфологиялық топтар және бітімдер мен құрылымдар тән. Сонымен, мысалы, иілгіш материалдар алаптардың түбінде жиналуынан қалыптасқан механикалық шөгінділерде, кластық бітімдер мен құрылымдар кең тараған.

Нақты және коллоидты ерітінділердің түзілуін көрсететін химиялық шөгінділерде ұзартылған, сауысты, коллоидттық және керіштік бітімдер типоморфты болады. Осы минералды агрегаттарда түйірлері коррозиялық, метатүйірлік және коллоидтық құрылымдарының әр түрлі морфологиялық түрлері байқалады. Органикалық қалдықтардың диагенезде жиналуынан қалыптасқан биохимиялық шөгінділерге органогендік және мұра етілген органогендік бітімдер тән. Осы түзілімдерге түйірлік, коррозиялық, метатүйірлік, коллоидтық және жасырын кристалдық құрылымдар тән.

III — таужыныстар мен кендердің ашық қуыстарын толтыру процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар. Таужыныстар мен кендерде эпигенетикалық минералды агрегаттар әр түрлі пішінді және өлшемді қуыстарды толтырады. Олар магмалық балқымалардан, магмалық жаратылысты газ-сулы ерітінділерден, атмосфералық жаратылысты жерасты сулардан және метаморфталған сулардан пайда болған. Эпигенетикалық кендер құрамы мен құрылысының әр түрлігімен сипатталады. Ашық қуыстарда минералдар мен минералды агрегаттар, ерітінділерден бір уақытта немесе белгілі реттілікпен түзіледі.

Қалындығы 1см жарықшақтарда кенқұраушы минералдар қабырғаларда біртіндеп жолақшалар түрінде өседі, олар бірнеше болуы мүмкін. Жарықшақтардың қабырғаларына жаңасқан жолақшалар – ең ертелері, кеш жолақшалары желінің ортаңғы бөліктерін толтырады. Желінің құрылысы крустификациялық деп аталады. Кенді желілерде симметриялы крустификациялық жолақшалық байқалады, олар жарықшақтың екі қабырғаларын бойлай бір уақытта бір құрамды және құрамы жолақшақ түрінлде түзілген. Желілерде симметриялы емес крустификация жиі байқалады, онда екі жарықшаның қарама-қарсы қабырғаларын бойлай бір-бірінен құрамы мен құрылымы ерекше минералды агрегаттар түзіледі. Крустификацияны, сонымен бірге, минералды агрегаттардың біртіндеп жолақшалар-сақиналар түрінде, сыйыстырушы таужыныстар немесе кендердің сынықтарын айнала түзілгенде, байқауға болады, олар жарықшақтың ішін жартылай толтырады. Сынықтарды айналған сақиналар саны кейде 10-12 жетеді. Осылай кокардық немесе сақиналы бітім қалыптасады. Крустификациялық жолақшаларда орайлы, гипидиоморфтытүйірлік және сирек аллотриоморфты түйірлік құрылымдар дамиды.

Егер сынықтардың аралары минералды керішпен толтырылса, онда кенқұраушы минералдардың заңды таралғаны байқалмайды, сонда брекчиялық, немесе керіштік бітім қалыптасады. Практикада жиі бірінші атауы қолданады.

Уатылған таужыныстар немесе кендерде ашық жарықшақтарды минералдармен толтыру желішектердің пайда болуына әкеледі, кейде ажырап кейде торлама немесе шарбақты минерадардың бірігіп өскендер түрімен, бір-бірімен қиылысады. Егер желішектер параллел жарықшақтар топтамасын толтырса, онда жолақша бітімді кендер қалыптасады. Желішекті бітім ең әдеттегідей болады және желішектердің кеңістіктегі пішініне, өлшемдеріне және орналасуына байланысты, түрін өзгертеді. Толтыру желішектері параллель қабырғаларымен сипатталады. Бірақ жарықшақтардың қабырғалары мүлде cәйкес келуі ылғи байқалмайды, ол олардың айырылым жазықтығында жылжуымен байланысты.

Қалындығы 2 см-ден аз жарықшақтарда, толтыратын минералдар әдетте ретсіз орналасқан және жастық өзара қарым-қатынастары қиын анықталады. Кейде ұсақ желішектер сегменттік құрылысты, онысы желі құраушы минералдар бір-бірімен алмасуымен айқындалады. Осылай, мысалы, қалындығы 0,3-0,5 мм кварц-энаргитті желішектер, кварц және энаргитпен кезектесіп толтырылған. Сегменттерді құрайтын минералдардың шекаралары анық және олар желішектер қабырғаларына нормал бойынша орналасқан. Сегменттік желішектер, сірә, ұсақ жарықшақтарды екі немесе одан көп минералдармен толтырғанда қалыптасады, олардың түйірлері бір-бірімен түйіскенше, ерітінділерден бір уақытта кристалданған. Өте жұқа жарықшактарды бойлай дендриттер деп аталатын жалпақ және бұтақтасқан түйірлі минералды агрегаттар түзілген.

Сеппелі және таңдақты бітімдер кеуектердің кеңістігін, толық немесе кенқұраушы минералдардың ұсақ қуыстарын толтыруында қалыптасады. Егер қуыстар жақсы қалыптасқан кристалдардың щетке пішініндегі минералды агрегаттармен жартылай толтырылса, онда осындай құрылыс друзалық бітім деп аталады. Доңгелек немесе ұзартылған қуыстарды шетінен орталығына қарай минералдардың қабықтарымен жартылай толтырылса, жеодалық және тасшемендік бітімдер қалыптасады.

Қуыстарда кристалданған балқымалар мен ерітінділерден бөлінген минералды агрегаттарда түйірлік және коррозиялық бітімдер байқалады. Кейде кристалдануында түзілген минералды агрегаттарда, метатүйірлік құрылымдар байқалады, олар ерте минералдардың кристалды түйірлерін қалдықты ерітінділер орынбасуында қалыптасады. Осы топтағы метатүйірлік құрылымдар қосымша маңызды болады.

Қуыстарда коллоидты заттар түзілгенде минералдардың белгілі бөліну ретін анықтауға болмайды. Мұндай кендерден, минералдар сфералық және сауысты пішіндер қалыптастырып, бір уақытта және ретсіз түзіледі. Коллоидты түзілімдер оолиттік, бүйрек тәрізді, тасберіштік, колломорфтық, қабықтық, сауысты-қабықшалық, сталактиттік және сталагмиттік бітімдермен сипатталады, олар біртіндеп болмашы қашықтықта бір-біріне өтеді. Коллоидты минералды агрегаттардың құрылымдарынан гелдік, жасырын кристалдық, концентрлік-белдемдік және перлиттік дамыған.

IV – таужыныстар мен кендерді метасоматиттік орынбасуында қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар. Таужыныстарды, кендерді және минералды метасоматиттік орынбасуында, ерітінділерден әр түрлі құрамды эпигенетикалық минералды агрегаттар түзіледі. Қоршаған ортаның температура мен қысымына, орынбасатын ерітінділердің құрамына байланысты, орынбасу процестер әр түрлі қарқындықпен өтеді. Карбонатты таужыныстарда және сульфидті кендерде, орынбасу әсіресе жақсы өтеді. Орынбасу бітімдер мен құрылымдар әр түрлі генетикалық типті кенорындарда байқалады, бірақ олар кейбір пегматиттік, скарндық, гидротермалық-метасоматиттік, мору (мору қыртыстары, телпектер, туынды сульфидтің байытылу белдемдері) және метаморфогендік кенорындарында типоморфты болады. Балқымалар мен ерітінділер кристалдаңғанда (магмалық, желілік, гидротермалық) қалыптасқан кенорындарда бірлік метакристалдар және метатүйірлер кездеседі, олар ерте минералдарды, қалдықты ерітінділер орынбасуында қалыптасады.

Орны басылатын минералға немесе агрегаттқа орынбасу кезінде жіктілік, дербестеме, тақтатастық, қабаттастық жазықтарын бойлай, егіздік шектері сонымен бірге уатылу жарықшақтары бойынша ерітінділер мен газдар еніп кетуі мүмкін. Кіретін жолдарына байланысты мұндай орынбасулар бағытты деп аталады. Кейде ерітінділер немесе газдар минералды агрегатқа, бірнеше бағытпен, капиллярлық құыстарымен, бірдей жылдамдықпен кіреді. Бұл жағдайларда ерітінділер диффузиялық енетін болады. Диффузиялық орынбасуда минералды зат және ерітінді арасында иондар және атомдармен алмасу жүреді, және орынбасар минерал орны басылған минералдың пішінін және ішкі құрылысын мұра етеді. Диффузиялық орынбасу жіктілік, дербестеме, қабаттық, тақтастық, уатылу жарықшақтар, түйірлер шекарасы және мономинералды бөліктерінің жазықтарымен бақылауланады. Табиғи жағдайларда бағытты және диффузиялық орынбасу бір уақытта дамиды.

Пішіні бойынша басты үш орынбасу типін айырып таниды: коррозиялық, немее бағытты, псевдоморфты, немесе мұра етілген, және метакристалды. Әдетте, метасоматиттік кендерде әр түрлі қарқындықпен орынбасулардың барлық түрлері байқалады.

Коррозиялық орынбасуда ерітінділер және газдар жұқа бітімдік-құрылымдық өткізушілер (минералдардағы жіктілік және уату жарықшақтар; егіздік жазықтық, қабаттастық, тақтастық, минералды түйірлердің шекаралары және бөліктері) арқылы енеді және олармен шекаралас минералдардың орнын метасоматиттік басады. Сонымен бірге орынбасар агрегат иерелен, дөңгелек әлпетті және шекаралары тісті жиектер, желішектер және бөліктер қалыптастырады. Орынбасу желішектерде қабырғаларының сәйкестігі байқалмайды.

Бір жағдайларда ерте минералдың микроскопиялық өткізгіштерін бойлай, тек бір кеш минерал орнын басады, басқа жағдайларда ерте минералдың, химиялық құрамы әр түрлі ерітінділерден түзілген бірнеше минералдармен, біртіндеп орны басылады. Бағытты орынбасу процесінде коррозиялық және ұзартылған бітімдер қалыптасады. Орны басылатын минералды агрегатта метатүйірлік, коррозиялық және коллоидтық құрылымдардың әр түрлі морфологиялық түрлері байқалады.

Жаңа минерал немесе минералды агрегат псевдоморфты орынбасуда, орны басылатын агрегаттың пішінін және құрылысын мұра етеді немесе орны басылатын түйірдің, коллоидтық заттың, органикалық қалдықтардың (мысалы, лимониттің пирит бойынша, повеллиттің молибденит бойынша, скородиттің арсенопирит бойынша, гематиттің магнетит бойынша, халькозин, галенит, пирит, марказит, сидериттің ағаш діні бойынша псевдоморфозалары) пішінін және құрылысын мұра етеді. Псевдоморфозалар қалыптастыратын минералдар тізімі едәуір үлкен. Шөгінді таужыныстарда жануарлар және өсімдік организмдер қалдықтары бойынша псевдоморфозалар кен тараған. Псевдоморфозалар мору кенорындарда кең дамыған.

Кенде псевдоморфозалдық орынбасуда, орны басылған таужыныстың бітімі сақталады, мысалы, қабаттық, тақтатастық, керіштік, оолиттік, органогендік және т.б. Мұндай бітімдер мұра етілген немесе жұрнақтық деп аталады. Псевдоморфты орынбасулардың бітімдеріне қос атаулар беру қалыптасқан, мысалы, мұра етілген қабаттастық бітім. Жиі әктастардың кенқұраушы минералдармен (магнетитпен және т.б.), бұрынғы бітімдері сақталмай, орны басылады. Сонымен бірге шомбал бітімді кендер қалыптасады.

Кейде орынбасуда орны басылатын таужыныстардың құрылымы сақталып қалады. Орынбасар минералды агрегатта сирек емес ішкі құрылысының бөлшектері (егіздікті және белдемді) немесе ерте минералға тән (мысалы, галенит бойынша қалыптасқан церусситте ұсақтау және жіктілік ұшбурыштары; молибдениттің барлық жаншылу ерекшеліктерін псевдоморфты повелит қайталайды) сипатты ұсақтау жарықшақтары және фигуралары байқалады.

Орынбасар минералдың немесе минералды агрегаттың псевдоморфты орынбасуда, шекаралары дөнес және тісті болып қалады. Орынбасар минерал массасында орны басылатын минералдың қалдықтары дамиды. Псевдоморфты орынбасу процесте қалыптасқан кендерге осындай бірігіп өскен пішіндер тән, олар ұзартылған, таңдақты, саысты, катакластық, керіштік және органогендік бітімдері бар таужыныстар немесе кендер таңдаулы орынбасуда мұра етілген. Псевдоморфты орынбасуда түзілген агрегаттарда метатүйірлік және коллоидтық құрылымдар дамыған.

Метакристалды орынбасуда орынбасар минерал өзіндік кристаллографиялық пішінін (мысалы, хлоритті-серицитті тақтатаста пирит, әктаста арсенопирит метакристалдары дамиды) дамытады. Метатүйірлік орынбасу кейбір минералдардың қатты ортада кристалдануының үлкен күшімен өсуін түсіндіреді (мысалы, пирит, арсенопирит, кобальтин, магнетит, энаргит, кварц, доломит және т.б.).

Агрегаттар метакристалды орынбасуда, әдетте, мономинералды құрамды болады. Химиялық құрамы бойынша метакристалдар немесе сыйыстырушы таужыныстар мен кендерден (мысалы, Дашкесан кенорынның өзгерген анартас-магнетитті скарнда кобальтин метакристалдары) анық ерекшеленеді, немесе өз құрамдарына орны басылатын минералдардан (мысалы, плагиоклаздарда доломит метакристалдары) алынған химиялық элементтерді кіргізеді. Метакристалды агрегаттар сеппелер, ұя қалыптастырады, реакциялық жиектер және желішектер тәрізді бөліктер түрінде дамиды.

Метакристалдар, әдетте, әр жаққа біркелкі өседі, қарапайым кристаллографиялық пішіні бар және оларды қоршаған минералдармен шекарасы тұра болады. Кейде метакристалдардың гипидиоморфты және қаңқа пішіндері дамыған. Метасоматиттік агрегаттарда әр түрлі өлшемді метакристалдары байқалады.

Метакристалдарға кейде белдемді, секторлы және егіздікті ішкі құрылысы тән. Метакристалдарда метаморфизм кезінде белдемді фигуралар бұзылады және түгел жойылады немесе белдемдік жұрнақтары сақталады.

Метакристалдарда, микроскоппен зерттегенде тастілімде байқалатын, ылғи қатты кірінділер дамиды. Қатты кірінділерді орны басылатын минералдардың қалдықтары, немесе орынбасуға келмейтін және метакристалдармен өсу кезінде иеленіп алынған минералдар көрсетеді.

Метакристалды орынбасу процесінде түзілген кендерде сеппелі, таңдақты, желішек тәрізді және жолақ бітімдер байқалады, құрылымдардан идиоморфты метатүйірлік, радиалды-сәулелі, орайлы және порфирометатүйірлік дамыған.

6 нег. [128-160 б.], 7 нег. [ 23-38 б.], 8 нег. [308-370 б.]; 10 қос. [433 б.]

Бақылау сұрақтары:

1. Бастапқы бітімдер мен құрылымдардың генетикалық топтарын атаңыз.

2. Магманың дифференциациялану процесінде және шөгінділердің седиментация мен диагенез процесінде жаралатын бастапқы бітімдер мен құрылымдардың сипатттамасы.

3. Қуыстарды толтыру процесінде және метасоматикалық орын басу процесінде жаралатын бастапқы бітімдер мен құрылымдардың сипатттамасы.

9 – Лекция. Туынды бітімдер мен құрылымдардың генетикалық топтары

Кендердің туынды бітімдері мен құрылымдары деп бірігіп өскендердің жаңа пішіндерін айтады, олар кендердің уатылу процесі, жаншылуы, шайылуы және қайта кристалдануы нәтижесінде өзгергенінен кейін түзіледі. Туынды бітімдер мен құрылымдар бастапқылар бойынша дамиды және оларды әр түрлі дәрежеде бейнесін өзгертеді. Жағдайларға байланысты минералды агрегатта, минералды түйірде және коллоидты затта өзгеру жүреді, туынды бітімдер және құрылымдар үш генетикалық топтарға бөлінеді: I – таужыныстар мен кендердің диагенез процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар; II – метаморфизм процесте қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар; III – мору процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар.

I — таужыныстар мен кендердің диагенез процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар. Диагенез құбылысы ортаның физико-химиялық жағдайларының өзгеруімен себептенеді, олар кендердің түзілуінен кейін басталған және мору процестермен және метаморфизммен байланысты емес. Диангенез жағдайларда, ең басты минералды түйірдің және коллоидтық заттың, пішіні және құрылысы өзгереді. Біртіндеп температура түскенде ерітінділердің ыдырауы жүреді, тұрақсыз минералдардың тұрақтылуға (мысалы, титаномагнетиттің қатты ерітіндісі магнетит + ильменитке өтеді) өтуімен байланысты және минералдардың бір модификациядан екіншіге өтуінде, параморфты айналуы жүреді (мысалы, 103^○ С температурада, жоғарғы температуралы гексагондық халькозин, төмен температуралы ромбылық халькозинге өтеді).

Минералдардың қайта кристалдануы, заттың кристалдық модификациясының басқаға айналуында және инверсиясында өтеді. Минералдардың инверсиясында кристалдар мен метакристалдардың пішіні және ішкі құрылысы өзгереді. Оларда айналу егіздіктері және жарықшақтық дамиды.

Химиялық құрамы (су мен газдарды жоғалту) өзгеру, сонымен бірге температараның баяу түсуі, гелдердің және жасырын кристалды агрегаттардың қайта кристалдануына келтіреді. Коллоидтардың ескіруінде, оларда жинақты қайта кристалдану өтеді. Гелді массалар кепкенде, көлемі азайғандығымен байланысты, жарылып кетеді. Диагенезде минералды агрегаттардың пішіндері елеулі өзгермейді, бірақ олардың құрылысы өзгереді, ол минералды агрегаттарда кристаллобластық және катакластық құрылымдар қалыптасуымен байланысты. Диагенезде туынды бітімдердің ішінен метаколлоидтық қалыптасады. Жоғары және орта температура жағдайларда түзілген магмалық және магмалықтан кейінгі генезисті кендерге, қатты ерітінділердің ыдырауы және өзіндік кристаллобластық құрылымдары тән. Метаколлоидтық бітімдер мен құрылымдар, және өзіндік кристаллобластық және катакластық құрылымдар мору және шөгінді кенорындарда кең дамиды, және сирек гидротермалық кенорындарда кездеседі.

II — метаморфизм процесте қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар. Осы топта метаморфизмде бағытты қысым және жоғарғы температыралардың әрекетінен, кендердің өзгеру процесінде, қалыптасқан мұндай туынды бітімдер және құрылымдар осы топқа біріктіріледі. Метаморфталған кендерде бітімдер мен құрылымдардың қалыптасуының басты себебін белгілейтін қарқынды бағытты қысым болады. Метаморфизм себепкерлерінің әрекетінен кендер бөлшектенеді, жапырылады және қайта кристалданады. Сонымен бірге минералды агрегаттың, минералды түйірдің және коллоидты заттың пішіні және құрылысы кенеттен өзгереді. Мұндай кендегі өзгерістер кенорындардың бөлімдерінде байқалады, онда тақтатастық және жаншылу, сырғыма, лықсыма және қаусырма белдемдері дамыған. Термалық метаморфизм кендерде жиі кендерден кейінгі дайкалар және интрузиялардың, сонымен бірге ыстық ерітінділердің әсер етуімен, минералданудың кеш сатыларында себептенеді. Кеннің тұрпайы қайта кристалдануы аймақтық метаморфизмде өтеді.

Ерте немесе бастапқы динамометаморфизм сатыларында мортты және қатты минералдар жарықшақты болып қалады, әр түрлі пішінді және өлшемді сынықтарға уатылады, ал жұмсақ және иілмелі минералдар жаншылуға ұшырайды, ол түйірлердің пішіндерінің өзгеруі, жіктілік жарықшақтары және дербестемелер мен егіздік шектері, бағытты орналасуында көрінеді. Табақша жұмсақ минералдар ұсақтау бөлшектерге тарамдалады. Мортты деформациялар пирит, гипс, колумбит, киноварь, арсенопирит, тетраэдрит, теннантит, энаргит, джемсонит, бравоит, касситерит, станнин, пентландит, ильменит, гематит, хромит, кобальтин, глаукодот, шеелит, ульманит және т.б. минералдардың агрегаттарында айқындалады. Иілмелі деформациялар келесі кенқұраушы минералдарда байқалады, сомтума металдар (алтын, күміс, мыс, платина, висмут, сурьма және т.б.), галенитте, аргентитте, молибденитте, халькозинде, борнитте, халькопиритте, сфалеритте, висмутинде, пирротинде, саффлоритте, антимонитте, никелинде, миллеритте, графитте, виттеритте, кальцитте, доломите, сидеритте, родохрозитте, талькте, галитте, сильвинде, карналлитте, флюоритте, хлоритте, серицитте және т.б. минералдарда.

Динамометаморфизмнің жоғарырақ сатыларында кристалды, метасоматитті және класты түйірлер доңгелек және линза тәрізді, және агрегатта бағытты орналасады. Иілімді минералдар кысымның әсерінен аққыш болады және мортты минералдарда жұқа желішектер-кескіндер қалыптастырып, уату жарықшақтарын толтырады. Кристалды және метасоматиттік түйірлерде динамометаморфизмнің әсерінен жартылай немесе толық белдемді құрылыс жойылады және кейбіреулерінде қысымның полисинтетикалық егіздіктері қалыптасады. Минералды коллоидты зат кристалданады. Қатты ерітінділердің ыдырауы жүреді. Жапсарлық және аймақтық метаморфизмнің себепкерлерінің қарқынды әрекеттенуіңде кендерде колллоидтық және метаколлоидтық бітімдер және құрылымдар, сонымен бірге қатты ерітінділердің құрылымдары толығынан өшіріледі.

Аймақтық метаморфизм жағдайларында, түйірлік және кластық агрегаттардың толық қайта кристалдануы өтеді. Белгілі болғандай, қатты қалыптағы диффузияда және кеуектік ерітінділердің қатынасуымен атомды-молекулалық қайта топтасуға байланысты, минералды заттың қайта кристалдануы жүреді.

Кеннің метаморфизмінде құрамы өзгереді, тұрақты және қалыпты минералды түрлер (мысалы, темір сулы тотықтары гематитке және магнетитке айналады және т.б.) қалыптасады. Жаңа минералдар гелді заттың (мысалы, арсенопирит күшәла құрамды гелпириттен қалыптасады) және қатты ерітінділердің ыдырауында (мысалы, темірге бай сфалерит, сфалерит және пирротинге ыдырайды) қалыптасады. Қайта кристалдануда, шөгінді генезисті және мору қыртысында кендер мен таужыныстардың минералдық және химиялық құрамы өте күшті өзгереді (мысалы, тас көмір антрацитке ауысады, фосфорит – апатитке, гетит – мегнетит пен гематитке, псиломелан – якобсит пен браунитке, гипс – ангидритке, опал – кварцқа және т.б.).

Метаморфталған кенорындардың кендерінде туынды бітімдердің келесі морфологиялық түрлері тараған: брекчиялық, брекчия тәрізді, ұнтақтық, метаколлоидтық, жолақты, гнейстік-көзілдірікті және шомбал. Метаморфизмде туынды құрылымдардан катакластық және кристаллобластық кең дамыған. Метаморфталған кендердің және метаморфталған таужыныстардың метасоматиттік орынбасуда қалыптасқан бітімдердің морфологиялық түрлері ұқсас болуы мүмкін (мысалы, жолақты, гнейс тәрізді, линза тәрізді және т.б.). Аталған кендердің генетикалық типтерінің арасындағы айырмашылық белгілері, парагенетикалық ассоциациялар мен кенқұраушы таужыныстардан басқа, агрегаттар құрылымдары және түйірлердің ішкі құрылысы болады. Орынбасу кендерде катакластық құрылымдар болмайды, бірақ метатүйірлік құрылымдар, сонымен бірге белдемді және елеуіштей құрылысты түйірлер тән.

Метаморфталған кендерде кейде бастапқы бітімдер мен қөұрылымдардың жұрнақтары сақталады. Метаморфизм себепкерлерінің әрекетінен, заттың қайта түзілу процесінде қалыптасқан, оларда сирек емес қуыстар толтыру (III топ) және метасоматиттік орынбасу (IV топ) бітімдер мен құрылымдар дамыған.

III — мору процесінде қалыптасқан бітімдер мен құрылымдар. Таужыныстар мен кендер тотығу белдемде, мору себепкерлерінің әсерінен, өздерінің құрамы мен құрылысын өзгертеді. Минералды агрегаттар мен түйірлер уатылуы және шаймалануында, оларда катакластық және қаңқалы бітімдер, және катакластық пен кластық құрылымдар қалыптасады, мору кенорындарына тән (түпкілік кенорындардың телпектері, таужыныстардағы мору қыртыстары, элювиялық және делювиалық шашылымдар). Таужыныстар мен кендер мору себепкерлерінің әсерінен жарылады, уатылады, және сынықты, ұнтақты агрегаттарға айналады. Мұндай агрегаттар кластық түйірлерден және қиын ерігіш минералдардан құралған. Химиялық моруда таужыныстар мен кендер желішектер, жиектер, тор, шарбақ және осы жағдайларға тұрақты гипергенді минералдардың басқа түрлері дамиды (мысалы, темір тотықтарының пирит бойынша жиектері, желішектері және торы; англезит пен церусситтің галенит бойынша жиектері мен шарбағы және т.б.) Гипогенді жеңіл ерігіш минералдардың шаймалдануының нәтижесінде, кендер мен таужыныстарда әр түрлі пішінді және өлшемді қуыстар қалыптасады, желішектер, жиетер, шарбақтар және басқа бөліктерінің арасында орналасқан. Осылай қаңқалы құрылымдар қалыптасады.

Таужыныстар мен кендердің моруында туынды бітімдер және құрылымдардан басқа, бастапқы метасоматиттік орынбасу және қуыс толтыру бітімдер мен құрылымдар қалыптасады. Мұндай бірігіп өсу пішіндері III және IV генетикалық топтарда қарастырылады.

6 нег. [203-213 б.], 7 нег. [38-58 б. ], 8 нег. [308-370 б.]; 10 қос. [433 б.]

Бақылау сұрақтары:

1. Туынды бітімдер мен құрылымдардың генетикалық типтерін атаңыз.

2. Таужыныстары мен рудалардың диагенез процесінде жаралатын туынды бітімдер мен құрылымдардың сипаттамасы.

3. Метаморфизм және мору процесінде жаралатын туынды бітімдер мен құрылымдардың сипаттамасы.

Лекция 10. Минералдардың парагенетикалық ассоциациялары. Минералдану этаптары мен стадиялары. Минералжаралу тізбегінің сұлбасы.

Руда типоморфтық минералдық ассоциациялары мен парагенезистерінің жиынтығынан тұрады. Әрбір минералдық ассоциация арнайы геологиялық және физикалық-химиялық жағдайлардың өнімі болып табылады. Ол минералдану процесінің белгілі бір стадияларында жаралады. Рудада типоморфтық минералдық ассоциация пайдалы қазба кенорындарының рудалық формация типтерін анықтайды.

Рудалық формация термині рудалардың және аралас таужыныстардың ұқсас заттық құрамына ие, кенорындардың генетикалық топтарын атау қабылданған. Рудалық формацияларда белгілі бір сандық қатынаста қалыптасқан, бір немесе бірнеше типоморфтық минералдық ассоциация бөлінуі мүмкін.

Типоморфтық минералдық ассоциация түсінігі жақын геологиялық және физикалық-химиялық жағдайларда бірге жаралған минералдардың заңды әрекеттесуі болып табылады. Минералдық ассоциация құрамына саны бойынша басты, қосымша, сирек және өте сирек типоморфтық минералдар тобы кіреді. Мұндай ассоциация арасында басқа жағдайда жаралған және басқа ассоциацияға жататын реликтілік, метаморфтық және туынды минералдар кездесуі мүмкін.

Геологиялық-минералогиялық зерттеулерде минералдық ассоциация ішінде минералдардың санаулы парагенетикалық топтары не минералдардың парагенезисі бөлінеді. Парагенетикалық минералдық ассоциация тура шекараларымен бітісе жаралатын және тең салмақты жағдайларда біруақытта түзілетін, кейде бір минералдың басқа минералмен шамалы коррозия белгілерімен екі немесе бірнеше минералдың минералдар ассоциациясында заңды түрде бірге кездесіп табылуын көрсетеді.

Сондықтан, минералдық ассоциацияларда минералданудың белгілі бір стадиясында қалыптасуы өтетін, бір немесе бірнеше парагенезисті бөлуге болады. Рудатүзуші минералдарды анықтағанда парагенетикалық ассоциациялардың заттық құрамын ескеріп білу өте қажет, өйткені әрбір минерал, минерал ассоциация тобының сипаттаушы бір бөлігі болып табылады.

Типоморфтық минералдар ассоциациясындағы минералдар тізімі ұқсас кенорындар тобын зерттегенде белгіленеді. Жекелеген кенорындар берілген ассоциацияның минералдар құрамының тек көп немесе аз бөлігін ғана қамтуы мүмкін.

Жоғарыда берілген парагенезис анықтамаларынан бірге жаралған минералдар генетикалық байланыстары тек кеңістікте (бірге кездесуі) ғана емес белгілі бір жас тізбектерімен бөлініп уақыттарын анықтайды. Минералжаралу процестері минерал ассоциацияларының түзілімдерінің кезеңдеріне сәйкес уақыт үзінділеріне бөлінеді: этаптар, стадиялар, стадия бөлікшелері.

Этап, минералдық ассоциация қалыптасуының уақытымен сәйкес келетін ең ұзақ кезең; стадия – минералдардың парагенетикалық ассоциацияларының түзілу уақыты; стадия бөлігі – парагенетикалық ассоциацияларының тең салмақты бөлінуі. Бұл реттілікте олардың арасындағы үзілістердің ұзақтығы және сипаттамасы азаяды. Әрбір парагенетикалық ассоциацияны белгілі бір температура (Т), қысым (Р) және заттардың концентрациясы (С) мәндерінде жүйе ретінде қарастыруға болады.

Бұл факторлар минералдық ассоциациялардың жаралу жағдайын анықтайды, олардың өзгеруі басқа минералдық ассоциациялардың жаралу және жүйенің теңесуінің бұзылуына әкеледі.

Минералдардың парагенетикалық ассоциациялары туралы ілім минералогия, петрография және пайдалы қазба туралы ғылымында үлкен мәнге ие. Минералдардың парагенетикалық ассоциация білімі іздеу жұмыстарын жүргізуге көмектеседі. Мысалы, хромдық рудаларды тек аса негізді таужыныстар таралған жерлерден іздейді. Әктастармен жапсарларында пироксенді және анартасты таужыныстар (скарндар) табылса, оларда осы сияқты таужыныстарында шеелит немесе басқа минералдар бар ма жоқпа соған мұқият қарау қажет. Шлихтарда пироп табылса, алмазды кимберлиттер болу мүмкіндігін көрсетеді; пегматиттерде полихромды турмалиннің кездесуі, литий, бериллий, цезий, тантал және ниобийдің бағалы минералдарын табу мүмкіндігін көрсетеді. .

Минералдық ассоциацияларды жаралуының басты типтері бойынша топтау қабылданған. Тек осылай жаралуы магмалық (қышқыл, негізгі және сілтілі таужыныстары үшін), пегматиттерде (қышқыл және сілтілі), скарндарда, гидротермалық өнім әрекеті, минералдарының ассоциациялары, сонымен қатар теңіздік химиялық шөгінділер, мору, метаморфизм өнімдері, минерал ассоциациялары бөлінеді.

Рудаларда парагенетикалық минералдық ассоциацияларын бақылау мақсатымен рудаларды бітімдік-құрылымдық талдау. Кесек үлгітастарда, өңделген және мөлдір тастілімдерде ең алдымен минералдық парагенезистерге тән рудаға қосылғандарды бақылайды. Рудадағы бітімдердің оларға тән морфологиялық типтерін және әрбір минералдық парагенезистері үшін минералдардың типоморфтық ерекшеліктері мен рудадағы пішінінің (таңдақ, жолақтар, желішіктер) байқалуын анықтайды. Осылайша ары қарай минералдық парагенезистердің өлшемдерін тағайындайды, макро- және микробітімдерін анықтайды (2 мм-ден артық не кем).

Бітімдік-құрылымдық талдау рудадағы минералдық парагенезистерде байқалатын құрылымдарды толық жете зерттеумен басталады. Бұл үшін әр минералдық парагенезистерде поляризациялық жарық көмегімен немесе құрылымдық өңдеу минерал бөліктерінің пішіні (идиоморфты, гипидиоморфты, аллотриоморфты, коллоидты) және олардың ішкі құрылымдарын байқайды. (белдемділік, қосарлану, пластиналы). Бұл минералдық парагенезистерде минералдар тізбегінің бөлінуін көрсететін құрылымдардың морфологиялық типтерін анықтауға мүмкіндік береді. Одан кейін минералдық бөлінудің минералдық парагенезистерде морфогенетикалық ерекшеліктері белгіленеді (кристалдық түйірлер, метатүйірлер, бластотүйірлер, коллоидты пішіндер, кластар) және алғашқы немесе туынды генетикалық топтарға жататындығы құрылымдардың морфологиялық типтері (метатүйірлі, метаколлоидты және т.б.) анықталады.

Құрылымдардың генетикалық топтары құрылымның бекітілген қандай морфогенетикалық бітім тобына (таңдақты – қуыстарды толтыру, жолақты - седиментация және диагенез, желілік – метасоматитті орын басу т.б.) жататындығын көрсетеді. Уатылу, жаншылу, бластикалық сияқты және басқа туынды құрылымдар минералдық парагенезистердің метаморфизм дәрежесін көрсетеді. Қатты ерітінділер шөгуінің туынды құрылымдары геологиялық термометр ретінде қолданылуы мүмкін. Минералдар жаралуының температура реті туралы мөлдір минералдарда температура негізінде сұйық кірмелердің гомогенизациясын айтуға болады.

Әдетте рудалардың бітімдік – құрылымдық талдауын жүргізгенде зерттеуші ең алдымен рудада пайдалы компоненттері бар минералдық парагенезис қалай пайда болғанын және ол рудалық минералдары жоқ минералдық парагенезистерінде қандай байланыста болатынын анықтау қажет. Минералдық парагенезис өнеркәсіптік минералдардан тұратындықтан, бұл минералдық парагенезис сипаттау ретінде алынады. Оның пішіні, өлшемі және басқа минералдық парагенезисін үйлестірушісі болғандықтан рудалардың бітімі (таңдақты, макротекстура, желілік микротекстура, жолақтық немесе цементтік макротекстура және т.б.) морфологиялық типтерін сипаттайды.

Рудалардың құрылымдары минерал жаралу процесінің физикалық-химиялық жағдайын көрсетеді және рудаларда минералдардың бөлінуін анықтау негізін береді. Рудалардың бітімдері минералдық парагенезистердің арасындағы қатынасын көрсетеді. Құрылымдарын және бітімдерін зерттеу рудада минералданудың этаптарын және стадияларын бөлуге мүмкіндік туғызады (әрбір этап және стадия рудаларда өздеріне сәйкес минералдық парагнезистерімен көрсетіледі). Бітімдерді жалпы геологиялық жағдайымен байланыстыра отырып, кенорындарда минералдық парагенезистердің таралу заңдылықтарын айтуға болады.

6 нег.. [128-202 б.]; 9 қос. [511 б.]; 11 қос. [272 б.]

Бақылау сұрақтары:

1. Минералдардың парагенетикалық ассоциациясы және минералдық ассоциация деген ұғымға анықтама беріңіз және олар уақыттың қандай бөлігіне сәйкес келеді.

2. Типоморфтық минералдық ассоциация түсінігіне анықтама беріңіз.

3. Қандай талдама (анализ) рудаларда парагенетикалық минералдық ассоциация және минералдың бөліну тізбегін анықтайды?

11-дәріс. Рудадағы минералдың парагенетикалық арақатынасы

Жүйедегі минералдың парагенетикалық арақатынасы Fe–S–O; Cu–Fe–S; Cu–Fe–S–O;

Минералдың парагенетикалық ассоциациясының дамуы А.Г. Бетехтиннің, Д.С. Коржинскийдің, В.С. Соболевтің, В.А. Жариковтың, А.А. Маракушевтың петрологиялық, физика-химиялық және тәжірибе жұмыстарының нәтижесінде жүрген. Солардың зерттеулерінің арқасында қазіргі кезде парагенетикалық талдаудың тәсілдері жасалып шықты: құрам– парагенезисінің диаграммасы жасалады, химиялық потенциал – парагенезис және басқа. Әртүрлі кенорындарындағы руданы зерттеген кезде, аса маңыздысы парагенетикалық ассоцияцияларды дұрыс бөлу. Мұнда маңызды көмек беретін минералтүзілудің жалпы заңдылығын білу. Мысалға Fe–S–O жүйесі екі компонентті системаның комбинациясын көрсетеді. Fe–S жүйесінде пирит пен пирротин бар. Fe–O жүйесінда магнетит және гематит бар. Элементке байланысты мұнда сәйкес парагенетикалық ассоциация бар: темір – магнетит; магнетит және гематит; немесе темір – пирротин немесе пирротин және пирит. Үш компоненттің қосылысына байланысты келесі бинарлы парагенезис пайда болуы мүмкін: Fe₃O₄+FeS; Fe₃O₄+FeS₂; Fe₂O₃+FeS₂. Үш парагенезис болады: FeS +FeS₂+FeFe₂О₄ немесе FeS₂+ Fe₃O₄+ Fe₂O₃.

Fe–S–O құрам–парагенезис үшбұрышты диаграммасының талдауынен қышқылдың концентрациясы жоғары жағдайында пирротиннің тұрақсыз екенін көруге болады (сурет 2). Мұны көрсету үшін О төбесінен Оα сәулесін жүргіземіз. О төбесіне бағытталған бұл сәуле төрт бинарлы парагенезисті қиып өтеді: 1) FeS +FeS (ауасыз ортада тұрақты), 2) Fe₃O₄+FeS, 3) Fe₃O₄+FeS₂ және 4) Fe₂O₃+FeS₂. Компоненттің арақатынасын көрсететін фигуративті нүкте Fe₃O₄ –FeS₂ линиясын қиып өтіп, үшфазалы үшбұрыштың ауданына кіреді Fe₃O₄ – Fe₂O₃ – FeS₂, пирротин жойылып кетеді. Оның орнын FeS₂ – пирит басады, ол парагенезисте гематитпен бірге кездеседі. Диаграммадан да гематиттің пирротинмен бірдей салмақты ассоцияциада бірге бола алмайтынын көруге болады. Оған біз бинарлы парагенезис линиясын жүргізе алмаймыз Fe₂O₃ – FeS, өйткені ол тұрақты және табиғаттағы кең таралған бинарлы парагенезистің FeS₂ – Fe₃O₄ линиясын қиып кетеді.

2-сурет 3-сурет

Fe – S – O жүйесіндегі минералдардың Fe – S – O - СО жүйесіндегі минералдардың

құрам– парагенезис диаграммасы құрам– парагенезис диаграммасы

Жоғарыда аталған компоненттерге (Fe, S ;және O), СО₂ қоссақ, онда біз диаграмма – тетраэдрмен жұмыс жасаймыз (сурет 3). Оған FeCO₃ жүргізсек және парагенетикалық байланысты минералдыың линиясымен қоссақ, біз екі төртфазалы парагенезисті аламыз, ол тетраэдрда геометриялық бір-біріне жабысқан төртқырлы (сфеноэдр) түрінде болады: 1) Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeCO₃, FeS₂ және 2) FeS₂, FeCO₃, Fe₃O₄ және FeS. Кеңістікте төртқырлының орналасуын қарасақ, ассоциация FeS₂ – Fe₃O₄ – FeCO₃ , Fe₂O₃ немесе FeS парагенезисінде болуы мүмкін. Бұл екі минералдар бірге жаралмайды.

Жоғарыда айтылғандардан, рудажаралау және минералжаралу процесіндегі табиғи химиялық реакцияны түсіну үшін минералдың парагенетикалық арақатынасын зерттеу өте маңызды екндігін білуге болады.

4-ші суретте Cu – Fe – S жүйедесіндегі құрам – парагенезистің толық диаграммасы келтірілген. Мыс пен темірдің сульфидтті парагенетикалық ассоциациясын жүйеге бөлгенде қайтадан қалыптасатуы келтірілген:

4-ші сурет

Cu – Fe – S жүйесіндегі құрам- парагенезистің толық диаграммасы

1) Негізгі мысты сульфидттер (кубанит, халькопирит, борнит және халькозин) парагенезисте пиритпен, пирротинменде кездеседі. Тек сульфид мысына бай ковеллин, эндогенді рудада пиритпен бірге жаралады.

2) Күкірттің төменгі концентрациялы ертіндісінде пайда болатын жоғарғы температурада қатты ерітінді қалыптастыратын, температура төмендегенде ыдырайтын мыс пен темірдің мөлшері аз сұр сульфидттер. Оған мынадай қосылыстар жатады: Cu₂ S + Cu₅ FeS₄, Cu₅ FeS₄ + CuFeS₂, CuFeS₂ + CuFe₂ S₃ ;2 және CuFe₂ S₃ + FeS;

3) пирит+борнит, пирит+халькозин және пирит + ковеллин, минералдың мұндай парагенезисі күкірттің концентрациясы ерітіндіде жоғары болғанда пайда болуы мүмкін.

4) диаграммадағы темір-мысты сульфидтті салыстыра отырып (борнит, халькопирит және кубанит) , олар төртбұрыштың ішінде жатқанын көреміз: CuS – Cu₂S – FeS – FeS₂. бұлардың барлығы ерітіндідегі күкірт концентрациясына байланысты жаралады, ал Cu және Fe өздері сульфид құрайды (күкірттің концентрациясы жоғары болғанда – CuS және FeS₂, ал төмен болғанда – Cu₂S және FeS).

Енді бізге темір оксиді мен мыс сульфидінің парагенетикалық арақатынасын қарастыру қалды. Магнетиттің мыс сульфидімен және темірмен ассоциациясынан бастаймыз. Магнетит халькопирит, пирротин, пирит ассоциациясымен көптеген мыс кенорындарында кең тараған. Магнетитпен сульфидттің арасындағы сандық арақатынас әртүрлі, сульфидтті рудадан бастап мысты магнетитке дейін болады. Жоғарғы температуралы жаралуда халькопиритпен рудада, негізінен қатты ерітіндінің ыдырауынан және сирек жеке минералдар түрінді кубанит кездеседі.

Сульфидттердің оксидпен ауысатын парагенетикалық арақатынасы, оның қалдық ерітіндіде өзгеруімен немесе эпигенетикалық стадияда өзгеруімен сипатталады. Бұл арақатынас руда жаралу кезінде темір мен мыстың геохимиялық ерекшелігін білуге көмектеседі. Минераграфиялық зерттеуден барлық мыс пен темірдің сульфидттерінен ерітіндіде оттегінің концентрациясы жоғары болғанда пирротин ғана тұрақты екенін көруге болады, ол көбіне магнетитпен кездеседі. Негізгі таужыныстарымен генетикалық байланысты пирротинді желілі денеде магнетит желінің жоғарғы бөлігінде көбеюіне байланысты барлық пирротинді масса магнетитпен қосылып кетеді. Темір сульфиді толық жоғалып кетеді, ал халькопирит түріндегі мыс сульфиді тұрақты болғандықтан қалады. Руданың сыртқы түрі қатты өзгеріске ұшырайды, бастапқы магнетитті желі тереңдеген сайын мыс-никель сульфидтті желіге ауысады. Жербетіндегі іздеу жұмыстарында магнетитті желіге онша көңіл аударылмады. Бұдан іздеу-барлау жұмыстары кезінде руда құрамындағы фациалдық өзгерудің өте маңызды екенін көруге болады.

Волковское (Ресей) кенорнындағы габбролы таужыныстарындағы сеппелі мыс-титан-магнетитті рудадағы мыс пен темір минералдарының арақатынасы қызығушылық туғызады. Бұл кенорында темірдің сульфиді жоқ. Оның орнына магнетит және титан-магнетит кездеседі. Мыстың сульфидіне халькопириттің тығыз ассоциациясы және түйірлі түрде кездесетін эндогенді борнит тән. Магнетит жиналған жерлерде борнит қана кездеседі. Мыс сульфидінде темірдің аз болуы ерітіндіде темірдің концентрациясы төмен болғандықтан, элемент кислородпен магнетит түрінде жеңіл байланысады. Бірақта кислород концентрациясы руда жаралған кезде жоғары болған. Магнетит, халькопирит және борниттің арақатынасы олардың бірге жаралғанын көрсетеді. Магнетит-борниттің кей жерлерінде эндогенді халькозин кездеседі, яғни құрамында темірі жоқ мыс сульфиді.

Гематитте магнетит сияқты мыс және темір ассоциациясында байқалады. Мұнда кубанит кездеспедй, өйткені ол пирротин сияқты гематитпен бірге жарала алмайды. Гематит магнетитке қарағанда мыс сульфидінің ассоциациясында аз кездеседі.

Аса көңіл аударатын минералдар ассоциациясы онда гематиттің болуы, мыстың темірлі сульфидінің әсерінен ортаның қышқылдығының өзгеруі.

Осыған байланысты минералдың парагенетикалық ассоциациясын зерттеу Cu – Fe– S–O жүйесінда келесі негізгі қорытындыға келтіреді: 1) қышқылды реакция жағдайында мыссульфидтті руда кенорындағы өнімде темір мысқа қарағанда белгілері анық кислородпен, күкіртке қарағанда; 2) темір мен мыстың сульфиді мен оксидінен әртүрлі минералдың парагенетикалық арақатынасын байқауға болады,

Қосымша әдебиеттер 8[350-368 б]

Бақылау сұрақтары:

1. Fe–S–O жүйесінде қандай парагенетикалық минералдар ассоциациясы болады?

2. Cu – Fe– S жүйесінда қандай қосылыс пен парагенезис болады; олардың пайда болу жағдайы.

3. Cu – Fe– S–O жүйесіндегі парагенетикалық арақатынасы.

12 – дәріс. Минералдың типоморфизмі және минералдың генерациясы

Минералдың типоморфизмі – бұл жаралудың жағдайын, уақытын, әдісін белгілейтін минералдың қасиеті, сондықтан өзінің типоморфтық ерекшелігіне байланысты генезисін көрсетеді.

Минералдың генетикалық белгілері көп, бірақта олардың кейбіреуі минералдың қандай геологиялық процеске жататынын, қандай процестің стадиасы немесе парагенетикалық ассоциациясы және жаралу температурасы қандай екенін дәл көрсетеді. Бұл белгілер типоморфизм деп аталады, ал белгілі бір минералжаралудың геологиялық процесіне тән минералдар – тиморфты минералдар деп аталады. Типоморфты минералдарға мысал ретінде пегматиттің соңғы даму стадиасында жаралған поллуцитті айтуға болады. Минералдың типоморфизімін оқудағы негізгі түсінік типоморфты минералдар және минералдың типоморфты ерекшелігі болып табылады.

Типоморфты минералдар – бұл белгілі бір уақытта, белгілі бір жағдайда жаралған минералдар.

Сол сияқты минералдар ассоциациясының типоморфизмі туралы айтуға болады, минералжаралу процесінің белгілі бір стадиасына тән. Мұндай жағдайда минералдың өзара байланысты типоморфты ерекшелігі зерттеледі, мысалға, гранат және пироксен, скарндағы плагиоклаз және скаполит.

Минералдың типоморфтық ерекшелігі – бұл пішіннің, құрамның, құрылымның және индивидттерінің қасиетерінің ерекшелігі. Егер бір минералдар, минералдар денесінде бірнеше әртүрлі жасты агрегатта кездессе, онда типоморфтық ерекшелігімен ерекшеленетін осы минералдың генерациясын бөледі.

Минералдың физикалық қасиетін, кристадық құрылымын, химиялық құрамын, пішінінің типоморфизімін бөледі. Соған сәйкес минералдың морфологиялық, химиялық, құрылымдық және физикалық типоморфтық ерекшелігін бөледі.

Морфологиялық типоморфтық ерекшелігі:

1) минерал индивидттерінің пішіні және қыры, минералжаралудың әртүрлі жағдайында сыртқы симметриясының төмендеуі немесе жоғарылауы, төбесі мен қырының пайда болуы, қаңқалы және жіптәрізді кристалдар;

2) қырының микроморфологиясы (скульптура) – штрихтары және өрнектері, өсу фигурасы, еруі, регенерациясы;

3) минерал индивидттерінің ішкі құрылысы (анатомия) – макро- және микробіртекті емес (белдемді, блокты, мозаикалы), газды-сұйық және басқа қосылыстардың сипаттамасы;

4) қосарлана және эпитакты тұтасуың сипаттамасы;

5) минералр агрегатының жаралу сипаттамасы;

морфологиялық ерекшелігі жете зерттелген минералдар: кварц, кальцит, флюорит, касситерит, циркон және басқа.

Химиялық типоморфты ерекшеліктері:

1) стехиометрдің химиялық құрамының сәйкестілігі (мысалға пиритте), әртүрлі координацияда болатын катион мен анионның вариация құрамы;

2) минералдарда изоморфизм және микроқосылым ретінде кездесетін қосымша элементтердің құрамы (касситерит пен вольфрамиттегі ниобий және тантал, бериллдегі сілтілер, апатит және флюориттегі сирек металдар),

3) минералдардағы мынадай элементтердің изотоптағы құрамы: күкірт, көміртегі, оттегі, сутегі, қорғасын, уран;

4) минералдың гидратация деңгейі.

Құрылымды типоморфты ерекшелігі

1) құрылымның ерекшелігі, мысалға элементарлық ұяшықтың параметрі және құрылымдық тығыздығы – құрылымның компактілі коэффициенті (кварцта, гранатта);

2) полиморфизм (кремнезем, сульфид қатарының, көптеген силикаттардың) және политипизм (слюданы, молибдениттің);

3) құрылымдық деңгейі – рентгенді триклиндігі, құрылымды–оптикалық қасиеті (дала шпатында, каолинитте);

4) құрылымның дефектілігі – дислокацияның тығыздығы, вакансияның сипаттамасы,

5) метамикті ыдыраудың деңгейі (циркон, ортит, пирохлор).

Физикалық типоморфты ерекшелігі

1) минералдың түсі, сызығының түсі, жылтырлығы, микроқаттылығы, тығыздығы және минералдың кейбір диагностикалық қасиеттері; бериллдің, топаздың, турмалиннің, апатиттің, гранаттың, кварцтың флюориттің, слюданың, титаниттің және дала шпаттың типоморфтық ерекшеліктері болып түсі саналады.

2) минералдың арнайы физикалық қасиеттері (физика-химиялық) – люминеценттік (шеелит, цирконда), термолюминеценттік (кварцта, флюоритте), электрлік, электрөткізгіштік, термо-электрқозғағыштық күш (кварцта, турмалинде, бериллда, пиритте), магнитті (Кюри нүктесі, меншікті магниттілігі, туынды магнитті – магнетитте, ильменитте), термикалық, жұтылу спектрі тән (оптикалы, электронды парамагнитті резонанс, ядерлі гамма-резонанс, ядерлі квадрупольді резонанс, ядерлі магнитті резонанс), суспензияның сулы көрсеткіші;

3) минералдың кристаллооптикалық қасиеті – сыну, қосарланасыну, шағылысу қасиеті, оптикалық осьтің бұрышы, плеохроизм. Бериллдің жаралу жағдайын оның сыну көрсеткішіне қарап анықтауға болады.

Минералдың типоморфизмдерін зерттегенде аса мән беретін жағдай, әртүрлі жағдайда жаралған, табиғатта типоморфтық ерекшелігі ұқсас минералдың болуы.

11 қос. [272 б.]

Бақылау сұрақтары:

1. Қандай минералдар типоморфты деп аталады?

2. Минералдың типоморфты ерекшелігін атап шығыңыз.

3. Минералдың типоморфизімін зерттегенде «сквозных» минералдың маңызы?

13 – Лекция. Минералдарды зерттеудің талдау әдістері және олардың қолданылуы

Иммерсиялық әдіс. Бұл тәсілмен минералдың абсолюттік сыну көрсеткіштерін микроскоп арқылы анықтайды. Ол үшін минералды ретімен сыну көрсеткіштері әртүрлі сұйықтарға кезекпе-кезек салып, сыну көрсеткіштері тең болатын сұйықты табу керек. Олардың сыну көрсеткіштерінің теңдігін минералдың сұйықта рельефі мен шегрен бетінің көрінбеуінен байқайды.

Минералдың сыну көрсеткіштерін анықтау үшін 98 сұйықтан тұратын жинақ пайдаланылады. Олардың сыну көрсеткіштері 1,408-1,780 аралығында. Егер сыну көрсеткіштері бұдан жоғары болса, онда арнайы иммерсиялық қорытпалар қолданылады: күкіртті мышьяктан дайындалған (n= 1,785-2,05), немесе галогенидтті таллийдің балқымасы (n= 2,25-2,78). Иммерсиялық ортада сыну көрсеткішін анықтау арнайы аспап-рефрактометрда жүргізіледі. Рефрактометрдің кең тараған типі ИРФ-22 және ИРФ-23. Біріншісі иммерсиялық сұйықта сыну көрсеткішін 1,3-1,7 аралығында көрстеді, ал екіншісі 1,33-1,780 аралығында.

Қазіргі кездегі МРФ типті микрорефрактометр сыну көрсеткішін микроскоптың астында үлкен диапазонда (1,00-2,2) көрсетеді.

МРФ типті неғұрлым жаңа қазіргі заманғы микрорефрактометр микроскоппен кең диапазонды (1,00-2,2) шамадағы сұйықтықтың сыну көрсеткішін өлшеуге болады. Зерттеу объектілері минералдардың жеке ұсақ түйірлері, қопсық жаралымдар болып табылады.

Спектральдық талдау эмиссиондық спектрлі талдау саласындағы толқын ұзындығын 2000-нан 9000 А арналған дифракциондық спектрографтарда орындалады. Шамамен алғанда сандық және жартылай сандық спектральдық талдаулар бір уақытта 40-50 элементке дейін анықтайды.

Спектральды талдаудың көмегімен минералды идентификациялау және олардың құрамының ерекшеліктерін анықтау жеңілдетіледі. Спектральды талдау минералдардағы элементтердің қосынды құрамын анықтауда басқа әдістерге қарағанда артықшылығы мол.

Спектрге жарық көздерінің шашырауы, таралуы спектральды аппараттардың көмегімен жүргізіледі. Аппараттың негізгі элементі болып сәуле сындыру призмасы, дифракциондық тор немесе интерференциялық қондырғы жатады.

Осы жабдықтар мен аспаптардың негізгі параметрлері және олардың жіктелуі анықталады,

Спектрограммамен қарауға және спектральды сызықтардың екпінін өлшеуге арнайы аспаптар спектропроекторлар пайдаланылады.

Анықталатын злементтер жинағы қойылған тапсырмаларға байланысты таңдалады. Спектральды талдау минералдағы әртүрлі қоспа-элементтерді тағайындауда басқа әдістер алдында белгілі мәнге ие болады.

Минералдық шикізаттарда көптеп талдама өткізу үшін аспаптар анықтау мәселелеріне байланысты әртүрлі спектрографтар типтері, олардың ішіндегі ең бастысы кварцтық және дифракциялық ИСП және ДФС типті спектрографтар болып табылады. Спектрограмманы тексеру үшін және спектрлік сызықтардың қарқындылығын өлшеу үшін арнайы аспап спектропроекторлар қолданылады. Сынама – ұнтақ – ілмек 10-150 мг.

Жергілікті (Локальды) спектрлік талдама элементтер қоспасының концентрациясы 0,001 % тен жоғары жағдайда минералдарда, рудаларда және тау жыныстарында анықтауда қолданылады.

Лазер сәулесінің таралу диаметрі шамамен 100 мкм қондырғы микроскоптан және көтерілетін кварцтік спектрографтың үстелінен тұрады. Қондырғы көтерілме үстелшесі бар микроскоптан және кварцтық спектрографтан тұрады. Эталон ретінде сандық анықтау үшін белгілі қоспа мөлшері бар минералдар қолданылады. Талдау анықтап отырған элементтердің және зерттеліп отырған минералдың элементтерінің салыстырмалы сызық қарқындылығы бойынша жүргізіледі: мысалы, галенит минералының қоспа элементтерін анықтағанда қорғасынның, ал сфалеритте - мырыштың қарқындылық сызығы алынады.

Сынамаларды минералогиялық зерттеулерге дайындау лабораториялық жұмыстардағы маңызды этап болып табылады,себебі сынамаларды дайындау алынатын нәтижелердің дұрыстығын және барлық мүмкіндіктерді талдау әдістеріне қолдануды анықтайды.

Дезинтеграциялау әдісі.

Минералогиялық зерттеуде көп стадиялы схема бойынша сынаманы дезинтеграциялау, жүйелі принціппен алынады, ірілігіне байланысты қосқанда (100 ден 10 мм дейін) және орташа (10 нан 1 мм дейін) ұсақтағанда және майдалағанда (1мм және одан төмен).

Ірі бөлшектеу үшін тісті (щековые) үгіткіш қолданылады, материалды екі металдық тістерінің арасында қысу арқылы. Орташа бөлшектеу валкалы үгіткіште бір-біріне қарай айналып тұрған цилиндрлі валкаларда жүреді.

Руданы және таужыныстарын сепарациялау әдісі таужыныстарын, руданы, борпылдақ шөгінділерді фракцияларға сепарациялау (бөлу) минералогиялық және геохимиялық зерттеуде қолданылады.

Қазіргі кезде минералогиялық практикада минералдың әртүрлі физикалық және физика-химиялық қасиетіне негізделген сепарация әдісін қолданады: тығыздығы гравитациялық), магниттілігі (магнитті және электромагнитті сепарация), электрлік қасиеті (электрлік және диэлектрлік сепарация) және жоғарғы бөлігінің физика-химиялық қасиеті (флотация).

Минералды гравитациялық бөлу тығыздығының (ρ) айырмашылығына негізделген. Тығыздықтан басқа сепарация нәтижесіне бір бөлігінің өлшемі әсерін тигізеді. Минералогиялық зерттеуде негізінен ауыр сұйықта бөлінуін және суда гравитациялық байытылуын қолданылады: концентрациялық үстелде, винтті сепараторда және басқа аппараттарда.

Ауыр сұйықтықта минералды бөлу кезінде тығыздығына қарай айырмашылығы бар аралас минералдардады сұйықтыққа салады, тығыздығы жоғары минералдар сұйықтықтың астына батады, ал жеңілі бетіне шығады. Минералогиялық практикада ауыр сұйықтықтың екі тобын қолданады: 1) органикалық сұйықтықтар (бромоформ – CHBr₃, тетрабромэтан – С₂Н₂Br₂, иодтты метилен – CHІ₂, Клерчи сұйықтығы –CH₂ (СООТ1₂ ; НСООТ1); 2) ауыр металдардың тұзды ерітіндісі (Туле сұйықтығы – HgI₂+KI, Рорбаха сұйықтығы BaI₂ + HgI₂). Бұл аталған сұйықтықтар зиянды болғандықтан олармен жұмыс істеу арнайы шкафта жүргізіледі. Ауыр сұйықтықта бөлу арнайы воронка, стакандарда тұндыру әдісімен жүреді. Тұндыру әдісімен минералогиялық талдауде кластикалық таужыныстарының ауыр фракциясын бөледі (өлшемі құм сияқты) және шашыранды; осы әдіспен шлихтарғада минералогиялық талдау жүргізеді. Оны сол сияқты ұсақталған орта және ірі түйірлі таужыныстарына, рудаға және бейрудалы пайдалы қазбаларға қолданады. Түйір неғұрлым кіші блоған сайын соғұрлым уақытты алады. Егер түйірдің өлшемі 0,01 мм болса, онда ол бір тәулік тұрады, бұл тиімсіз, сондықтан ондай кезде центрифигуривание әдісі қолданылады.

Сулы ортада гравитациялық байыту. Минералогиялық зерттеуге сулы ортада гравитациялық байыту концентрациялы үстелде, винтті сепараторда, шлюзда, сепараторда жүреді. Концентрациялық үстелде байыту, бір жағына қарай аздап көлбеу орналсқан деке бетімен жүретін судың жұқа қабытында болады. Деканың бетінде қорап орналасқан, осы арқылы байытылатын материал сумен бірге декаға түседі. Осы жерде ауырлық күшінің, инерция күшінің әсерінен минералдар бөліткрі бөліне бастайды. Деканың беткі жағында ұсақ ауыр бөліктер, одан жоғаоы ірі ауыр бөліктер, одан кейін ұсақ жеңіл бөліктер, ең бетінде ірі жеңіл бөліктер орналасады. Минералогиялық мақсатқа зертханалық концентрациялық үстелдердің аз габариттісін қолданады, мысалға 30Б-КЦ үстелде деканың ұзындығы 460х360х990 мм , ол ірілігі 0,5 мм және салмағы 1 кг-нан аспайтын сынаманы байытуға есептеліп жасалған. Салмағы аз 100г-дық сынамаға МОЛМ концентрациялық үстелін қолданады, декасының ұзындығы 150х340 мм, ол 0,5 мм және 0,25 мм ден ұсақ материалды өңдеуге арналған.

Минералдың магнитті және электромагнитті сепарациясы, магнитті қабылдауы әртүрлі болуына негізделген, тұрақты магниттілік немесе электормагниттіліктен болатын біртекті емес магнитті аймақта жүреді. Минералогиялық практикада магниттілігіне байланысты минералды бөлуге: 1) кәдімгі магнит; 2) электромагниттер және электромагнитті сепараторлар. Кәдімгі магниттен күшті магнитті минералды бөлу үшін ыңғайлы магнит РМЧ магниті, домалақ МРК магниті және магнитті дискілі СМД сепаратор. Түйірлі материалды бөлу үшін, соның ішінде шлихтарды, 4-5 фракцияға мынадай магниттер арналған: универсалды магнит Сочнева С-5 және магнит МРМ-1. магнитті қабылдау фракциясына байланысты минералды бөлуде, мономинералдыға дейін электромагнитті (УЭМ-1) және электромагнитті сепаратор (СИМ-1) қолданады.

Сепарацияның электрлік әдістері. Электрөткізгіштігіне байланысты минералдар сепарациясы электр аймағында болады. Минералдар электросепаратор аймағында 3 топқа бөлінген: 1) жақсы өткізгіш; 2) орта және нашар өткізгіш; 3) өткізбейтін. Рудалық минералдар бірінші және екінші топқа да кіреді. Жақсы өткізгіш болып саф элементтерден басқа көптген сульфидттер және металдардың сульфатұздары, мысалға галенит, пирит, арсенопирит, кобальтин, тетраэдрит, сол сияқты металдардың оксиді – гематит, магнетит, танталит, колумбит, рутил, орташа және нашар өткізгіш болып сульфиттерден стибнит, антимонит, висмутин, киноварь, станнин, сфалерит, касситерит, вольфрамит, тунгсит және басқалары. Өткізбейтіндерге барлық таужынысқұраушы және бейрудалық минералдар жатады, ал рудалы минералдардан клейофан, ксенотим, циркон, шеелит. Минералогиялық практикада электрлік сепаратордың әртүрлі модификациялары қолданылады.

Электр сепараторында ірілігі 2 мм және ірілігі минимальды 0,02 мм материал өңделеді. Сепарацияға түскен материал жақсы кептірілген болу керек, өйткені беткі жағының ылғалдылығы минералдың өткізгіштігіне әсерін тигізеді. Электрлік сепарацияны минералогиялық практикада қолдану минералдар бөлудің ммүкіндігін кеңейтеді. Тығыздығы, магниттік қасиеті бір-біріне ұқсас минералдар бір концентратқа түскенде, электрлік сепарацияның көмегімен бөлінеді.

Сепарацияның флотациялық әдісі. Флотация деп – физика-химиялық қасиетін қолданып затты бөлу әдісін айтады. Мысалға, сульфидтті металдардың бір бөлігі гидрофобтар суды жұқтырмайды. Сондықтан суға салған ұсақ таужыныстары құрамында аз ғана метал сульфиді болсада, силикатты таужынысы бар бөлігі суға батады, ал метал сульфиді бар бөлігі батпайды. Егер қатты көпіршектендірсек, байытылған минералдар суспензиясының бөлігі судың бетіне жиналып, минералды көпішік түзеді. Флотация ұсақ қатты затты сумен ғана емес, маймен, арнайы реагенттерменде де жүреді.

Флотация әдісімен полиметалл рудаларының минералдарын жеке бөлуге, вольфрамды, оловянды, титанды және басқа концентраттарды байытуға, бір-бірінен сульфидтті және қышқылданған свинец, цинк, мыс, молибден және басқа рудаларды бөледі. Флотациялық әдіспен бейорганикалық тұздарды және органикалық қосылыстарды бөлудің маңызы зор.

Минералды флотациялық бөлу оның жоғарғы бетін сулауға негізделген. Флотация процесі ауаның көпіршіктері бар сулы ортада жүреді. Бұл ортада беткі жағы нашар суланатын бір минералдың бөлігі (гидрофобт) ауа көпіршіктеріне жабысады да көпіршіктенеді. Ал басқа суланатын минералдың беткі жағы (гидрофильді) ауаның көпіршіктеріне жабыспайды, сондықтан батып кетеді.

Қалыпты жағдайда минералдар сумен сулануына байланысты бөлінеді. Гидрофильді болып таужынысқұраушы минералдың басым бөлігі саналады – кварц, кальцит, дала шпаты, пироксендер, амфиболдар, карбонаттар және басқа; гидрофобты болып – металл сульфиді (галенит, халькопирит, пирит, сфалерит), саф металдар, сол сияқты графит, тальк, күкірт.

Тұрақты және сенімді нәтиже алу үшін флотация арқылы минералды бөлу кезінде минералдар бетінің гидрофобтылығын және гидрофильділігін флотациялық рагент арқылы өзгертуге болады. Сульфидтті минералды флотациялауға калидің және натрийдің ксантогенаты қолданады (көбік түзуші – шырша майымен). Сульфитті емес минералды флотациялауға тура сондай мақсатта майлы қышқыл реагенті қолданылады.флотацияның селективтілігі арттыру үшін әртүрлі реагент-активаторлар, депрессорлар және ортаның рН регулятор қолданылады. Флотацияның негізін анықтайтын негізгі фактор – реагентті режим.

Көбікті флотация флотационды машинада жүреді. Машинаның негізгі бөлігі – айналатын импеллеры бар флотациялы камера.

Зертханалық флотациялық машиналар ФМ-1 және ФМ-2, ФМ-1 машина камерасының сыйымдылығы 0,5тен 3 л дейін; ФМ-2 машинасының сыйымдылығы 0,075 тен 0,25 л. Флотация әдісімен минералдар бөліктерін 0,02 ден 0,3 мм дейінгі ұзындықта бөледі.

Гранулометриялық талдау. Гранулометриялық талдаубен рудадағы, таужыныстарындағы және шөгіндідегі минералды сандық анықтау. Гранулометриялық талдау әдісін негізгі үш топқа бөлуге болады: гидравликалық әдіс, оптикалық және телевизиялық – оптикалық әдіс.

Минералогиялық талдау екі белгіге негізделген: диагностикалық жағынан толық болуына және сынамада минералдар мөлшерінің нақты толық болуы. Қолданылатын жерлері әртүрлі. Әдіске кейбір қасиеттеріне байланысты сынама материалын фракциялау кіреді, көзбен анықтауға негізделген немесе нақты әдістермен минералды сапалы (диагностикасын) анықтау және санын білу. Зерттеу объектісі – табиғи немесе минералдың техногендік қоспасы. Нәтижесі геологиялық барлау жұмыстарының әртүрлі стадиаларында жүреді.

Негізінен минералогиялық талдауге құрамында ауыр металдар бар (шлихтар) гравитациялық концентраттар ұшырайды. Минералогиялық талдау минералдар сынамасының сандық қатынасына әсерін тигізеді. Минералогиялық талдаудың негізгі міндеттері: 1) шашыранды кенорындарын тікелей іздеу және түбірлік кенорындарды; 2) аймақты жобалап бағалау пайдалы компоненттерді ореолдар бойынша, сондай-ақ серіктес-минералдар немесе минералдық ассоциациялар бойынша; 3) тауарлы концентраттарды сынамалау және минералдық шикізаттардың белгілі түрлерін бағалау; 4) руданың байытылуын зерттегенде, байыту үлгісін даярлауда және т.б.

Минералогиялық талдаудың классикалық үлгісі (базалық үлгісі) төмендегідей:

1) сынамаларды техникалық таразыда тіркеу және өлшеу;

2) елеуіште 1 мм сеппелер, екі кластада өлшеу;

3) ұсақ класты сусымаларды өлшеу (жекелеген жағдайларда төмен түсуі мүмкін);

4) сусымалардағы бөлінулер немесе екі класта бромпішінде;

5) ауыр фракцияларда магнитті минералдарды бөлу (қол магниттерімен);

6) электромагнитте бірнеше фракциялардың бөлінуімен магнитті емес бөліктерін бөлу (күштіэлектромагнитті, әлсізэлектромагнитті және электромагнитті емес);

7) барлық фракцияларды бинокулярлы лупада қарап шығу, барлық минералдарды анықтау және олардың әрбір фракциядағы мөлшерін көзбен бағалау ( % -н);

8) ауыр фракцияларда, шлихтарда, сынамаларда мөлшерін қайта санау

( % немесе г/т);

9) талдау нәтижесінің кестесін құрастыру.

12 қос. [ 15-78 б.]; 12 қос. [178-213 б.]

Бақылау сұрақтары:

1. Спектральды, локальды талдамаларды қолдану.

2. Рудаларды және таужыныстарды сепарациялау әдістері. Минералдарды гравитациялық бөлу қайда негізделген. Магнитті, электромагнитті, электрлік сепарация әдістерінің минералдары қалай бөлінеді? Сепарацияның флотациялық әдісі.

3. Гранулометриялық талдау әдістері. Минералогиялық талдаманың базалық үлгісі.

14 – Лекция. Минералогиялық зерттеулердің қазіргі заманғы әдістері (электрондық микроскоп)

Қазіргі уақытта техникалық прогрестің дамуы жылдан-жылға өсіп келе жатқан кезінде, жаңадан физикалық және физика-химиялық зерттеу әдістері және қазіргі заманғы электронды аппараттар шығарылып жатыр. Электрондық микроскоп – заттың наноөлшемді бөлігін зерттейтін негізі құрал.

Растрлық және жарық түсіруші электрондық микроскоп, микродифракция

Электрондық микроскоп заттың микроқұрылымын зерттеуде ғылымда, техникада, медицинада кең қолданылатын әдістің бірі. Электрондық микроскоп негізінен өзінің мөлшері бойынша оптикалық жарығы шегінен артық заттарды зерттеуге арналған. Зерттеудің осы түрі ғана микробөлшектің пішінін (фотаға түсіруге), өлшемін, құрылымын (морфологиялық құрылымын) көруге мүмкіндік береді. Микродифракциялық зерттеу арқылы зерттелетін затқа кристаллографиялық идентификация (элементарлық ұяшықтың параметрін анықтауға) жүргізуге болады. Бұл әдістің тиімділігі техниканың жылдан-жылға жаңа түрі шығуына байланысты. Микроскоптың негізгі бөлігі: көрсетуі (екі нүктені бөлек бақылауға болатын арақашықтығының кіші болуы) және нысанның үлкейтуі қысқа болуы. Орташа сипаттамасы бар электрондық микроскоп 100 кВ жұмыс жұмыс істегенде 7 А болады, үлкейтуі – 250000 есе.

Анықтама үшін: 1 м = 10² см = 10³ мм= 10⁶ мк= 10⁹ нм= 10¹⁰ А

Ал 100000 в болса, қазіргі электрондық микроскопқа, толқынның ұзындығы λ барлығы 0,037 А болады, яғни болжаммен толқынның ұзындығы 150000 есе қысқа.

Шамамен арақашықығының формуласы d = 0,61λ

n∙sinα

мұнда d – нысанның екі нүктесінің арасындағы арақашықтық, n – объект пен объективтің арасындағы сыну көрсеткіші, α – апертуралық бұрыш, λ – жарықтың толқын ұзындығы,

Практикада техникалық себептерге байланысты электрондық микроскопта үлкейтіп көрсету 100-400 есе ғана болады, жарықты оптикалық аспапта ол 10-нан 2 А.

Электрондық микроскоп көпбағытта қолданатын стационарлы зертханалық аспап болып саналады. Жұқа, мөлдір үлгілерді зерттеуге жарықтық (ЖЭМ) электондық микроскоп қолданылады. Ал «массивті» (3 см дейін) объектіні зерттеуге шағылыстыратын растрлық электрондық микроскоп қолданылады. Жарықтық (ЖЭМ) электрондық микроскоп өткен және шашыранды электрондарды зерттеуге арналған.

Жарықтық электрондық микроскоп

ЖЭМ-нің объектісі болып жеке (диспесті) бөліктері (ұнтақ, бактериялар, бактериофактар, түтін, ірі молекула), және тұтас орта (пленка) болады. ЖЭ-нің көмегімен шешілетін минералогиялық келесі тапсырмаларды шешуге болады: 1) пішінін, өлшемін, қалыңдығын, минералдың біртекті еместігін, минералдар индивидтерінің құрылымдық және морфологиялық ерекшелігін зерттеу; 2) сирек кездесетін және шашыранды элементтерді және басқа бағалы микроқосылымдарды минера тасушыларда жке фаза ретінде болуын қарау.

Электрондық микроскоптың оптикалық схемасы (сурет 5) жарықты проекциялық микроскоппен ұқсас. Бірақта электрондық микроскопта барлық оптикалық элементі сәйкес электромагниттімен ауыстырылған. Жарық көзі электр тоғымен қыздырылатын вольфрамды сым. Пушкадан ұшып шыққан электорндар конденсорлы линзаға түседі. Диаметрі 1,5 мк болғанша қысылады, арнайы дайындалған зерттелетін объектіге түседі. Үлгінің әртүрлі бөліктері тығыздығы мен қалыңдығына байланысты өзіне құлаған электрондарды әртүрлі өткізеді және шашыратады. РЭМ (сурет 6) блогі жарықтық электоронды микроскоппен бірдей: жарықтандырғыш, оптикалық жүйе, реттегіш құрал.

Препаратқа қойылатын негізгі талап, оны дайындау

Үлгінің беті жылы электрді өткізетін болу керек.

Жарықтық электорнды микроскопта зерттеу үшін – объект мөлдір болуы қажет.

Барлық жұқа диспесрті минералдар (тальк, сазды т.б.) агрегаттары сұйықтықта диспергацияда пішіні бұзылмай жіктілігіна қарай бөлінеді, сол сияқты талшықты және жапырақ тәрізді заттар (асбестер, слюдалар, молибденит) пленканың бетіне шөккен бөлігінен зерттеуге болады.

Суспензия әдісіне келесі негізгі операциялар кіреді: 1–пленканы дайындау; 2-үлгілерді диспергациялау (соның ішінде ультрадыбысты); 3-препаратты дайындау. Дайындалған суспензия пленка-подложкаға шөгеді, ары қарай микроскоппен зерттеуге болады.

Бірақта, мысал келтіріп және гидромусковит және каолинит пластинкаларының псевдогексагонды морфологиясын салыстырсақ, препаратта гидромусковит жұқа бөлік түрінде болады, ал қалған қасиеттірінің барлығы ұқсас. Сондықтан, электрондық микроскопта мономинералды үлгіні зерттегенде,басқа әдістермен де жақсы зерттелген (химиялық, термикалық, рентгенді), сондықтан алынған пішін сол минералдарға жататады деп айта аламыз.

Бірақ сондай әлі зерттелмеген бөліктің пішіні үлгіде байқалса, онда кері қорытынды жасауға болмайды, яғни минералды диагностикалау бір ғана морфологиялық ұқсастыққа негізделген. Бұл жағдайда микродифракциялы зерттеу қажет.

7-ші сурет. Суспензия: а – гидромусковит; в – каолинит.

Құрғақ булау әдісі

Сұйықтық барлық кезде инертті орта болмайды, ал электрондық микроскопта жұқа дисперсті минералдармен жұмыс жасауға тура келгендіктен, оларға әртүрлі ерітіндінің әсері көп есе өседі, нәтижесінде зерттелген бөлікте туынды морфологиялық белгілер пайда болуы мүмкін (контурдың өзгеруі, еру пішіні). Құрғақ булаудың басты маңызы диспергирлі сұйықтықты қолданбай диспергирленген заттан тез және оңай, сапасы жақсы препарат алуда. Бұл үшін зерттелетін үлгіні сәл ғана қысады, содан кейін кисточкамен ірі кристалды NaCl тұзын бетіне жағады. Бетіне жұқа көміртекті пленканы жабады, микрокоппен зерттеледі.

Реплик әдісі

Егер шомбал, «мөлдір емес», минералдармен немесе жұқа дисперсті минерал агрегаттарымен жұмыс істейтін болсақ, онда реплик әдісін қолданамыз. Реплик әдісімен үлгінің ерекшеліктері туралы тез және дәл мәлімет алуға болады. Мысалға микрорельефтің бетінде ақауы барма, түйірлердің шекарасы, пішіні, индивидттердің үлкендігі және бірге кездесуі, минерал агрегаттары, бір минералдың орнын басқа минералдың алмастыруын зерттейді.

Реплик әдісімен дайындау 2 кезеңнен тұрады: бетіне көмірлі пленканы жабу және алынған көмірлі таңбаны алу – реплик.

8-сурет. Реплик

Ультражұқа кесу әдісі

Мұнда үлгілер алдын-ала өңдеуден өтеді, арнайы ерітнділермен құрылымы бірқалыпқа келтіріледі немесе қатыру арқылы. Содан кейін объектіні микротомның көмегімен кеседі. Ал кәдімгі жағдайда ультражұқа кесу қиын. Алынған үлгі қалың, тұтас емес, бұжыр болады. Бірақта кескен жерде электрондық микрокопта зерттеуге жарайтын жерлері болады.

Микродифракциялық зерттеу

Микродифракция әдісі бір жағынан құрылымдық тапсырмаларды шешуге, екінші жағынан - өте күшті электрондық микроскопқа қосымша құрал болып табылады. Микродифракциялық зерттеудің бастапқы стадиасы дифракциялық картина алу. Нақты мәлімен алу үшін Вульфа-Брэггтың формуласын қолданады:

d_hkl = 2Lλ

D

мұнда d_hkl – зерттелетін үлгінің кристалдық торының арақашықтығы,

2Lλ – көптеген факторларға байланысты, эталонды заттың электронограммасымен анықталатын тұрақты аспап, D – рефлекстердің арасындағы өлшенген арақашықтық. Алныған параметрлер мәлімен базасы ASTM тіркеледі.

Электронограммадағы дақтың орналасуы монокристалға байланысты, электрондық микроскопта кристалдың атомдық торының бағытына байланысты. Егер үлгі монокристалды болса, одан алынған электронограмма қарапайы анық дақтан тұрады, егер үлгі поликристалды болса, сақиналы рефлекстен болады.

Қосымша әдебиеттер 11 [382-403б]

Бақылау сұрақтары:

1. Электрондық микроскоппен қандай өлшемдегі заттарды зерттеуге болады?

2. Жарықтық және растрлық электрондық микроскоппен қандай ақпарат алуға болады?

3. Электронды микроскопта булау әдісі ?