Минераграфическое изучение бурых железняков

При изучении минералогического состава бурых железняков обычно применяют сложные методы термического и даже рентгеноструктурного анализа. Наиболее доступный минераграфический метод изучения еще не имеет широкого применения. Исследуя полированный шлиф под микроскопом, наблюдатель, обычно встречает множество минеральных разностей, отличающихся по цвету, отражательной способности, твердости и пр. Нередко число наблюдаемых, таким образом, минеральных форм значительно превышает число известных минералов группы гидроокислов железа, и создается впечатление, что наблюдаются новые, еще не изученные минералы, определение которых требует дополнительных исследований.

В настоящей статье излагается разработанная автором методика минераграфического изучения бурых железняков, устраняющая эти затруднения. Трудность изучения минералов этой группы заключается в их скрытокристаллическом и коллоидальном строении. В их состав входят адсорбированная вода и различные примеси, что сильно изменяет не только наружный вид, физические свойства, но и характер этих минералов при изучении их под микроскопом в отраженном свете.

Применявшееся в последние годы термическое и рентгенометрическое исследование минералов водных окислов железа в значительной мере объяснило их строение. Прежде минералы, входящие в состав бурых железняков, классифицировали по предполагаемому содержанию в них молекул воды.

Гетит и лепидокрокит — полнокристаллические формы моногидрата окиси железа. Количество адсорбированной воды, содержащейся в этих минералах, увеличивается пропорционально увеличению удельной поверхности кристаллов в единице объема. Скрытокристаллические разности этих минералов, содержащие значительное количество адсорбированной воды, названы гидрогетитом и гидролепидокрокитом, а скрытокристаллическая разность гематита, содержащая некоторое количество адсорбированной воды, — гидрогематитом. Рыхлые разности гидрогетита — бурые и желтые охры, а также рыхлая разность гидрогематита — красная охра, как показывают термические исследования, представляют собой тонкую смесь этих минералов и глинистого вещества.

Основная масса бурых железняков представлена различным сочетанием перечисленных минералов группы гидроокислов железа, среди которых обычно содержатся в виде включений минералы других групп. В связи с этим при изучении минералогического состава бурых железняков перед исследователем, прежде всего, встает задача определить такие включения. К надежным признакам, позволяющим отличить под микроскопом гидроокислы железа от прочих минералов, относятся:

1)            отражательная способность минералов,

2)            строение минералов, обусловленное их генезисом,

3)            цвета внутренних рефлексов,

4)            отношение к травлению стандартными реактивами.

Отражательная способность минералов определяется коэффициентом отражательной способности R. Прозрачные минералы обладают наиболее низкой отражательной способностью (R<0,14). У непрозрачных минералов (обычно рудных) отражательная способность всегда высокая (R > 0,2). Полупрозрачные минералы занимают промежуточное положение, вследствие чего значение Я колеблется для них в пределах 0,15-0,2. К числу таких минералов относятся минералы группы водной окиси железа.

По отражательной способности можно отличить от гидроокислов железа большинство существующих минералов, исключая сравнительно небольшую группу полупрозрачных минералов, отражательная способность которых близка к отражательной способности минералов группы водной окиси железа. Ряд полупрозрачных минералов (рутил, сфалерит и др.) обладает хорошей кристаллической огранкой, иногда двойниками и пр., что позволяет отличать их от минералов с колломорфной структурой, к числу которых относятся все гидроокислы железа гипергенного происхождения. Среди полупрозрачных минералов гипергенного происхождения оранжевыми, бурыми и желтыми цветами внутренних рефлексов обладают: гидроокислы железа; гидроокислы марганца; гидроокислы и окислы редких земель. Таким образом, число минералов, похожих в полировке на гидроокислы железа, сокращается до указанного перечня.

Минералы гидроокислов железа не поддаются травлению ни одним стандартным реактивом, что отличает их от гидроокислов марганца, которые травятся азотной кислотой и реагируют со вскипанием при воздействии перекиси водорода. Более сложные исследования требуются в тех случаях, когда гидроокислы железа встречаются с гидроокислами и окислами редких земель. Из изложенного видно, что минераграфическое изучение бурых железняков, за указанным исключением, позволяет выделить все содержащиеся в них минеральные включения; дальнейшее изучение этих включений проводится методами, описанными в ряде минераграфических руководств. Значительно сложнее изучать минералогический состав основной массы бурого железняка, представленной минералами гидроокислов железа. Основное затруднение состоит в наблюдаемой в отраженном свете множественности минеральных разностей. Изучая бурые железняки Кривого Рога, автор установил, что наблюдаемое множество минеральных форм только кажущееся, так как «новые» минералы всегда оказывались гидрогетитом, содержащим различные количества адсорбированной воды. Чтобы убедиться в этом, необходимо обратиться к оптической характеристике гетита, скрытокристаллической разностью которого является гидрогетит.

Гетит характеризуется:

5)            сильной абсорбцией коротковолновых цветных лучей спектра, вследствие чего проходящие сквозь него полихроматические лучи, теряя свою коротковолновую часть, приобретают оранжево-красную окраску (оранжевые внутренние рефлексы);

6)            полупрозрачностью, обусловленной небольшой величиной коэффициента поглощения;

7)            сильной дисперсией показателей отражения и нормальной схемой этой дисперсии (более высокий показатель отражения для коротковолновых цветных лучей). В связи с этим отражательная способность для фиолетовых и голубых лучей спектра выше, чем для желтых и красных, что придает полированной поверхности гетита голубоватую окраску.

Гидрогетит обладает этими же оптическими свойствами, но вследствие небольшого коэффициента поглощения и малых размеров слагающих кристаллов, при освещении их полировки прямопадающими лучами, последние могут проникнуть в срезанные полировкой кристаллы, достичь их дна и, отразившись от граней нижних кристаллов, возвратиться в объектив микроскопа, смешиваясь с той частью лучей, которая была отражена полированной поверхностью минерала.

Таким образом окраска гидрогетита в отраженном свете обусловливается сочетанием двух слагаемых:

1) голубых лучей, отраженных от его полированной поверхности;

2) оранжевых лучей его внутренних рефлексов.

Чем мельче кристаллические зерна, слагающие гидрогетит, тем меньше расстояние между полированной поверхностью наружного слоя кристаллических зерен и гранями нижних кристаллов, следовательно, тем короче путь, проходимый в минерале световыми полихроматическими лучами, отраженными от граней нижних кристаллов, и тем несовершенное поглощение их коротковолновой части. В связи с этим цвет внутренних рефлексов гидрогетита изменяется в зависимости от его строения: чем более скрытокристаллическим строением обладает гидрогетит, тем интенсивнее и желтее цвета его внутренних рефлексов и тем более желтоватый оттенок в отраженном свете принимает окраска полированной поверхности гидрогетита. Наряду с этим изменяются и такие диагностические признаки гидрогетита, как твердость и отражательная способность, которые снижаются при уменьшении микрокристаллических зерен, слагающих этот минерал.

Это и вызывает кажущуюся множественность минеральных видов бурых железняков при их изучении в отраженном свете.

Рассмотрим диагностические признаки различия между минералами группы водных окислов железа. К числу таких признаков относятся:

8)            интенсивность проявления внутренних рефлексов и изменение их цвета;

9)            характер колломорфной структуры минералов, наличие и интенсивность эффекта анизотропии;

10)          цвет полированной поверхности в отраженном свете, отражательная способность и пр.

Внутренние рефлексы у минералов бурых железняков наблюдаются либо в косых лучах (гидрогетит), либо только в иммерсии, в местах трещинок, каверн и пр. (гетит, лепидокрокит, эренвертит, гидрогематит).

Оптической особенностью гидрогетита является проявление цветов внутренних рефлексов даже при освещении его в воздушной среде прямопадающими лучами, однако в этом случае внутренние рефлексы маскируются лучами, отраженными непосредственно от полированной поверхности минерала. Если же изучить эту поверхность в косых лучах, то в объектив микроскопа будут попадать только оранжевые и желтые лучи внутренних рефлексов, отраженные от граней нижних кристаллов. Интенсивность этого проявления внутренних рефлексов будет тем больше, а цвет желтее, чем меньше микрокристаллы гидрогетита.

Гирдогетит, у которого большинство диагностических признаков изменчиво отличается от других минералов наличием интенсивных желто-бурых внутренних рефлексов, наблюдающихся в косых лучах, освещающих всю полированную поверхность минерала.

Турьиты, представляющие собой механическую смесь гидрогематита и гидрогетита, обладают такими же свойствами. Присутствие гидрогематита обусловливает красно-бурый цвет их внутренних рефлексов, по которому турьит нетрудно отличить от гидрогетита.

. Определение турьита следует проверять путем его изучения при больших увеличениях в иммерсии, где обнаруживаются белые включения гидрогематита в сером, слабо отражающем гидрогетите.

По наличию и силе эффекта анизотропии остальные минералы резко делятся на две группы:

1. Минералы, у которых эффект анизотропии не наблюдается:

гидрогематит — цвет белый, цвета внутренних рефлексов — красные, R > 0,25, твердость б;

эренвертит — цвет желтовато-серый, цвета внутренних рефлексов желтовато-бурые, R<0,2, твердость 6.

Определение эренвертита можно проверить изучением в проходящем свете, так как из всех гидроокислов железа только эренвертит изотропен. Окраска его в тонком шлифе светложелтая (у других гидроокислов железа она желто-бурая, оранжевая, красная).

2. Кристаллические минералы игольчатого габитуса, образующие радиально лучистые агрегаты с отчетливо наблюдающимся эффектом анизотропии (гематит, гетит, лепидокрокит).

Гематит легко отличить от гетита и лепидокрокита по высокой отражательной способности й белому цвету. Лепидокрокит имеет пониженную отражательную способность, серый цвет в отраженном свете, близкий к цвету прозрачных минералов; кроме того лепидокрокит отличается пониженной твердостью (стальная игла оставляет царапины) и своеобразным плеохроизмом в прозрачных шли­фах.

Такова общая схема минераграфического определения минералов группы водных окислов железа.

В заключение следует кратко остановиться на наиболее характерных внешних особенностях бурожелезняковых минералов, которые по внешнему виду можно разделить на три группы:

11)          Минералы кристаллического строения, встречающиеся в виде натечных форм и образующие радиально лучистые агрегаты.

Обязательное условие их образования — наличие пустот, в которых могла бы идти их кристаллизация из железистых растворов. Поэтому эти минералы заполняют трещины, пустоты в породах и рудах; они нарастают в полостях жеод, в особенности на их верхнем своде. Минералы скрытокристаллического строения, встречающиеся в виде сплошных плотных или рыхлых охристых масс. Красно-бурая окраска характерна для турьита, хотя встречаются и черные турьиты (чернотал), содержащие примесь окислов марганца, красная окраска указывает на гидрогематит. Цвет гидрогетита изменяется от темно-серого с фиолетовым оттенком до коричневого и желто-бурого. Твердость может быть самой различной. Излом неровный.

 

 

 

Записи горного дела