Учебно-методический комплекс дисциплины «Лабораторные методы исследования полезных ископаемых» для студентов специальности/ образовательной программы

Текстурно-структурный анализ руд с целью выявления в руде парагенетических минеральных ассоциаций

жүктеу 1,43 Mb.

бет	33/47
Дата	20.11.2023
өлшемі	1,43 Mb.
	#44385
түрі	Учебно-методический комплекс

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 47

УМКД нов ЛАБ методы 2019

Текстурно-структурный анализ руд с целью выявления в руде парагенетических минеральных ассоциаций. В штуфных образцах, полированных и прозрачных шлифах выявляют прежде всего все слагающие руду характерные минеральные парагенезисы. Определяют формы их проявления в руде (пятна, полосы, прожилки), соответствующие им морфологические типы текстур и ти-поморфные особенности минералов для каждого минерального парагенезиса. Далее устанавливают размеры минеральных парагенезисов, определяют макро и микротекстуры (более или менее 2 мм).
Текстурно-структурный анализ начинается с детального изучения структур выявленных в руде минеральных парагенезисов. Для этого в каждом минеральном парагенезисе с помощью поляризованного света или структурного травления выявляют прежде всего формы минеральных выделений (идиоморфная, гипидиоморфная, аллотриоморфная, коллоидная) и их внутреннюю структуру (зональная, двойниковая, пластинчатая). Это позволяет определить морфологические типы структур, которые указывают на последовательность выделения минералов в минеральных парагенезисах. Затем устанавливают морфогенетические особенности минеральных выделений (кристаллические зерна, метазерна, бластозерна, коллоидные формы, класты) в минеральных парагенезисах и определяют, к какой из первичных или вторичных генетических групп относятся выявленные морфологические типы структур (метазернистая, метаколлоидная и т.д.).
Генетические группы структур указывают, к какой из морфогенетических групп текстур относятся установленные морфологические виды текстур (пятнистые - заполнения пустот, полосчатые - седиментации и диагенеза, прожил-ковые - метасоматического замещения и т.д.). Наличие таких вторичных структур в минеральных парагенезисах, как структуры дробления, смятия, бластические и другие, указывает на степень метаморфизма минеральных парагенези сов. Вторичные структуры распада твердого раствора могут быть использованы качестве геологических термометров. О порядке температур образования минералов можно судить также на основании температур гомогенизации жидких включений в прозрачных минералах.
Обычно при проведении текстурно-структурного анализа руд исследователь прежде всего должен выяснить, как образуется и проявляется в руде минеральный парагенезис, содержащий полезные компоненты, и в каких сочетаниях он находится с минеральным парагенезисом или минеральными парагенезисами, не содержащими рудных минералов. Поскольку наибольший интерес представляет минеральный парагенезис с промышленными минералами, то этот минеральный парагенезис и берется в качестве характерного. Его форма, размер и способы сочетания с другими минеральными парагенезисами в руде будут характеризовать морфологический тип текстуры руды (пятнистая макротекстура, прожилковая микротекстура, полосчатая или цементная макротекстура и т. д.).
Если минеральные выделения, слагающие характерный минеральный парагенезис, представляют собой кристаллические зерна, образовавшиеся в процессе кристаллизации расплава и обособившиеся в массе породы благодаря действию процессов сегрегации и ликвации, то установленная текстура относится к первой генетической группе - пятнистая макро текстура магматической ликвации и кристаллизации; полосчатая микротекстура магматической ликвации и кристаллизации; прожилковая миркотекстура магматической ликвации и т.д. Если характерный минеральный парагенезис состоит из минеральных выделений, представляющих собой коллоидное вещество, образование которого происходило при коагуляции коллоидов (на что указывает развитие коллоидных и метаколлоидных структур), то все перечисленные выше морфологические виды структур будут относиться к генетической группе седиментации и диагенеза - пятнистая микротекстура седиментации и диагенеза и т.д.
При проведении текстурно-структурного анализа часто имеют дело не с одним характерным минеральным парагенезисом, а с несколькими, так как каждому новому процессу минералообразования в руде (этапу и стадии) будет соответствовать определенная типичная для него парагенетическая ассоциация минералов. Такая руда будет характеризоваться наличием нескольких морфологических видов текстур, которые будут обусловлены формой, размерами, пространственной ориентировкой всех минеральных парагенезисов в рудах и типами их сочетаний. Определяя условия образования типичных минеральных парагенезисов, устанавливают, к каким генетическим группа относятся выявленные морфологические виды текстур (например, кокардовая текстура заполнения пустот, прожилковая метасоматического замещения, каемочная и каркасная выветривания и т.д.). Все выделенные в результате текстурно-структурного анализа структуры руды важны, так как они указывают на проявления в ней определенных процессов минералообразования, однако количественное проявление этих процессов в руде неодинаково. Текстурами, определяющими генетический тип руды, являются те, которые проявились в руде наиболее широко. Они широко выявляются даже при макроскопическом изучении руды (макротекстура).
Структуры руд указывают на характер физико-химических условий процесса минералообразования и дают основание для определения последователь-ности выделения минералов в рудах. Текстуры указывают на взаимоотношения между минеральными парагенезисами в руде. Изучение их позволяет выделить руде этапы и стадии минерализации (каждый этап и стадия в руде представ-лены соответствующим минеральным парагенезисом). Увязывая текстуры с общей геологической обстановкой, можно установить закономерности распределения в месторождениях тех или иных минеральных парагенезисов.

осн. [с, 128-202]; 9 доп. [511 с.]; 11 доп. [272 с.]

Контрольные вопросы:

Дайте определение понятиям парагенетическая ассоциации минералов и минеральная ассоциация и каким отрезкам времени они соответствуют.
Дайте определение понятию типоморфная минеральная ассоциация.
Какой анализ выявляет в руде парагенетические минеральные ассоциа-ции и последовательность выделения минералов?

ТЕМА 11. Парагенетические соотношения минералов в рудах.
План лекционного занятия
1. Какие парагенетические ассоциации возможны в системе Fe – S – O
2.Парагенетические соотношения в системе Cu – Fe – S – O

Развитию учения о парагенетических ассоциаций минералов способство-вали петрологические, физико-химические и экспериментальные работы А.Г. Бетехтина, Д.С. Коржинского, В.С. Соболева, В.А. Жарикова, А.А. Маракушева и других ученых. Благодаря их исследованиям в настоящее время разработаны методы парагенетического анализа: строятся диаграммы состав - парагенезис, химический потенциал - парагенезис и другие, которые позволяют установить парагенетические ассоциации и выяснить, какие из них могут быть встречены и какие являются «запрещенными», т.е. не могут быть встречены. Чрезвычайно важно при изучении руд различных месторождений правильно выделить те или иные парагенетические ассоциации и последовательность их отложения в об-щем процессе рудообразования. Значительную помощь в этом оказывает зна-ние общих закономерностей минералоотложения на основе анализа парагене-тических диаграмм для различных систем. Например система Fe – S – O пред-ставляет собой комбинацию двух двухкомпонентных систем. В системе Fe – S существует пирит и пирротин. В системе Fe – O – магнетит и гематит. Причем, зависимости от соотложения элементов здесь возможны соответствующие парагенетические ассоциации: самородное железо – магнетит; магнетит и гема-тит; или самородное железо - пирротин или пирротин и пирит. С участием трех компонентов могут возникнуть следующие бинарные парагенезисы: Fe₃O₄ + FeS; Fe₃O₄ + FeS₂; Fe₂O₃ + FeS₂. Наконец возможны тройные парагенезисы:

FeS + FeS₂ + FeFe₂O₄ или FeS₂ + Fe₃O₄ + Fe₂O₃. соответствии с рисунком 1 анализ треугольной диаграммы состав-парагенезис Fe – S – O, говорит о неустойчивости пирротина в условиях повы-шенной концентрации кислорода. Для того, чтобы показать это, проведем из вершины О луч Оα. Этот луч по направлению к вершине О, т.е. по мере увели-чения концентрации кислорода в нашей системе, пересечет четыре бинарных парагенезиса: 1) Fe + FeS (устойчивый в безкислородной среде), 2) Fe₃O₄ + FeS, Fe₃O₄ + FeS₂ и 4) Fe₂O₃ + FeS₂. Как только фигуративная точка, выражающая соотношения компонентов, пересечет линию Fe₃O₄ – FeS₂ и войдет в площадь трехфазового треугольника Fe₃O₄ – Fe₂O₃ – FeS₂, существование пирротина становится невозможным. В этих условиях его место займет более устойчивое соединение – FeS₂ – пирит, который действительно встречается в парагенезисе гематитом. Из диаграммы нетрудно видеть и то, что гематит не может нахо-диться в равновесной ассоциации с пирротином. На ней мы не можем провести линию бинарного парагенезиса Fe₂O₃ – FeS, так как она пересекла бы линию устойчивого и широко распространенного в природе бинарного парагенезиса FeS₂ – Fe₃O₄. На рисунке 2, если к числу компонентов, о которых шла речь (Fe, S и O), присоединим CO₂, тогда мы будем иметь дело с пространственной диаграммой тетраэдром. Нанеся на ней состав FeCO₃ и соединив линиями составы параге-нетически связанных минералов, мы получим два четырех фазовых парагенезиса, которые геометрически выразятся в тетраэдре в виде двух примыкающих друг к другу четырехгранников (сфеноэдров) с вершинами: 1) Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeCO₃, FeS₂ и 2) FeS₂, FeCO₃, Fe₃O₄ и FeS.

Рисунок 1 - Диаграмма состав – Рисунок 2 - Диаграмма состав -

парагенезис минералов парагенезис минералов системы
системы Fe – S – O. Fe – S – O – CO₂.

Из рассмотрения пространственного положения этих четырехгранников вытекает, что ассоциация FeS₂ – Fe₃O₄ – FeCO₃ (грань, являющаяся общей для обоих сфеноэдров) может находиться в парагенезисе либо с Fe₂O₃, либо с FeS. Оба эти минерала совместно образоваться не могут. На рисунке 3 сплошные линии проходят на плоскостях тетраэдра, обращенных к наблюда телю. Линии, показанные черточками, лежат на нижних плоскостях тетраэдра.

Все, что было сказано выше, достаточно для того, чтобы понять, насколько важное значение имеет изучение парагенетических соотношений минералов для понимания природных химических реакций, происходящих при процессах рудообразования и минералообразования вообще.

Рисунок 3 - Полная диаграмма состав – парагенезис в системе Cu – Fe – S

На рисунке 3 показана полная диаграмма состав - парагенезис в системе Cu – Fe – S. Систематический разбор парагенетических ассоциаций сульфидов меди и железа, возникающих в восстановительных условиях показывает следующее:

Главные медьсодержащие сульфиды (кубанит, халькопирит, борнит халькозин) встречаются в парагенезисе как с пиритом, так и пирротином. Лишь ковеллин, как наиболее богатый серой сульфид меди, может образоваться в эндогенных рудах в ассоциации только с пиритом;
Относительно бедные серой сульфиды меди и железа, возникающие в условиях низкой концентрации серы в растворах, способны образовать при высоких температурах твердые растворы, распадающиеся при понижении температуры. Таковы следующие пары соединений: Cu₂S + Cu₅FeS₄, Cu₅FeS₄ + CuFeS₂, CuFeS₂ + CuFe₂S₃ и CuFe₂S₃ + FeS;
Такие парагенезисы минералов, как пирит + борнит, пирит + халькозин и пирит + ковеллин, могут возникать лишь в условиях повышенной и высокой концентрации серы в растворах;
Сравнивая на диаграмме положение железомедных сульфидов (борнита, халькопирита и кубанита), видим, что они занимают положение внутри четырехугольника: CuS – Cu₂S – FeS – FeS₂. Все они образуются при каких-то промежуточных значениях концентрации серы в растворах, тогда как при крайних значениях этого фактора Cu и Fe образуют самостоятельные сульфиды (при высокой концентрации серы – CuS и FeS₂, а при очень низкой Cu₂S и FeS).
Остается рассмотреть наиболее интересный вопрос о парагенетических соотношениях оксидов железа с сульфидами меди. Начнем с ассоциации магнетита с сульфидами меди и железа. Магнетит в ассоциации с халькопиритом, пирротином и пиритом чрезвычайно широко распространен во многих медных месторождениях. Количественные соотношения между магнетитом и сульфидами могут быть самыми различными, начиная от существенно сульфидных руд и кончая так называемыми медистыми магнетитами. В высокотемпературных образованиях наряду с халькопиритом в рудах встречается также кубанит, главным образом в виде продукта распада твердого раствора и изредка в виде самостоятельного минерала.
Парагенетические соотношения, которые выражаются в смене сульфидов оксидами, свидетельствуют о различии режима кислорода или его изменении в остаточных растворах или в эпигенетические стадии. Эти соотношения позволяют выявить характерные геохимические особенности поведения железа и меди при процессах рудообразования. Минераграфические исследования показывают, что из всех сульфидов меди и железа наименее устойчивым при повышении концентрации кислорода в растворах является пирротин, который большей частью непосредственно замещается магнетитом. Так в частности, в слепых пирротиновых жильных телах, генетически связанных с основными породами, количество магнетита в верхних участках жил настолько увеличилось, что в местах выклинивания жил вся пирротиновая масса оказывалась сплошь замещенной магнетитом. Сульфид железа исчез полностью, а сульфиды меди в виде халькопирита и частью кубанита как новообразования оказались устойчивыми. По внешнему виду руда настолько изменилась, что вначале трудно было представить себе, что эти маломощные магнетитовые жилы, встречающиеся при проходке разведочных подземных выработок, с глубиной могли перейти в настоящие медноникелевые сульфидные жилы. Неудивительно, что при поверхностных поисковых работах выходам этих магнетитовых жилок с медной зеленью первое время не придавалось серьезного значения. Все это показывает, насколько важно для поисково-разведочных работ знание закономерностей фациальных изменений в составе руд.
Необычайный интерес представляют соотношения минералов меди и железа во вкрапленных меднотитаномагнетитовых рудах в габбровых породах из месторождения Волковское (Россия). В этом месторождении сульфиды железа практически отсутствуют полностью. Они заменены магнетитом и титаномагнетитом. Для сульфидов меди характерна тесная ассоциация халькопирита и эндогенного борнита как в виде зернистых срастаний, так и в виде продуктов распада твердого раствора. Местами среди магнетитовых скоплений присутствует один лишь борнит. Наличие бедного железом сульфида меди (борнита) говорит не о том, что концентрация железа в растворах была низкой, а о том, что этот элемент легче связывается с кислородом в виде магнетита. Очевидно, концентрация кислорода в момент образования руд была повышенной. Все соотношения между магнетитом, халькопиритом и борнитом указывают на совместное их образование. Кроме того, местами в магнетитоборнитовых рудах присутствует эндогенный халькозин, т.е. сульфид меди несодержащий железа. Эта ассоциация могла возникнуть в условиях еще более повышенной концентрации кислорода в растворах.
Что касается гематита, то он наблюдается почти в тех же ассоциациях сульфидов меди и железа, как и магнетит. Исключением является лишь кубанит, который, так же как и пирротин не может образоваться совместно с гематитом. Следует отметить, что гематит в ассоциации с сульфидами меди встречается гораздо реже, чем магнетит. В случаях наложенной сульфидной минерализации на гематитовые руды часто наблюдаются явления мущкетовитизации и замещения гематита сульфидами железа и меди.
Особого внимания заслуживают ассоциации минералов с участием в них гематита, возникающие за счет железистых сульфидов меди в условиях более резких изменений окислительной способности среды. Так установлено, что в медных рудах, в эндогенных условиях в местах воздействия окислительных агентов на халькопирит возникает вместо него более бедный железом борнит в парагенетической ассоциации с гематитом. Это означает, что часть железа, входившего в состав халькопирита, в условиях резко окислительной обстановки обособляется в виде окиси железа. Наблюдались также факты разложения борнита с образованием вместо него халькозина и гематита. В этом случае уже все железо связывается в виде окиси, а медь остается еще в виде сульфида. Таким образом, выявляется та же картина поведения меди и железа при изменении режима кислорода, какая уже отмечалась выше в медно-магнетитовых месторождениях, с той лишь разницей, что вместо магнетита образуется высший оксид железа – гематит.
Таким образом, исследования парагенетических ассоциаций минералов в системе Cu – Fe – S –O приводят к следующим важным выводам: 1) в условиях окислительно-восстановительных реакций, продукты которых устанавливаются месторождениях медносульфидных руд, железо по сравнению с медью обнаруживает явно выраженные признаки большего сродства с кислородом, чем с серой; 2) для сульфидов и оксидов железа и меди можно наблюдать самые раз-личные парагенетические соотношения минералов, указывающие на самые раз-личные условия режима серы и кислорода в растворах, начиная от ассоциаций сульфидов меди с сульфидами железа (пирротином и пиритом) и кончая ассоциациями тех же сульфидов меди с оксидами железа.

доп. [272 с.]

Контрольные вопросы:

1.Какие парагенетические ассоциации возможны в системе Fe – S – O?
2.Какие пары соединений и парагенезисы возможны в системе Cu – Fe – S; условия их возникновения.
3.Парагенетические соотношения в системе Cu – Fe – S – O.

ТЕМА 12. Типоморфизм минералов и генерации минералов.

План лекционного занятия

Типоморфизм минералов
Морфологические типоморфные особенности:

жүктеу 1,43 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 29 30 31 32 33 34 35 36 ... 47