Методические указания к лабораторным занятиям и самостоятельной работе студентов по дисциплине «Рудная петрография» Для студентов геолого-географического факультета специальности 011100 «Геология»
| Вид материала | Методические указания |
- Методические указания к лабораторным занятиям для студентов Vкурса специальности «Агрономия», 1655.23kb.
- Методические указания по лабораторным занятиям По дисциплине Базы данных Для специальности, 364.77kb.
- Методические указания к практическим занятиям по курсу "Геоэкологический мониторинг", 993.71kb.
- Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов Омск-2009, 848.08kb.
- Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине "Автоматизированный бухучет, 580kb.
- Методические указания для выполнения курсовой работы по структурной геологии для студентов, 199.85kb.
- Методические указания к изучению темы «Системы таксономических единиц» по курсу «Физико-географическое, 192.23kb.
- Методические указания по выполнению курсовой работы Для студентов высших учебных заведений, 822.07kb.
- Утверждаю, 257.32kb.
- Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине "Зоогигиена, 540.11kb.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторным занятиям и самостоятельной работе студентов
по дисциплине «Рудная петрография»
Для студентов геолого-географического факультета
специальности 011100 – «Геология»
специализации «Геологическая съёмка и поиски»
Ростов-на-Дону
2006
Методические указания разработаны кандидатом геолого-минералогических наук, доцентом кафедры месторождений полезных ископаемых Н.В.Грановской.
Ответственный редактор доктор геол.-мин.наук, профессор В.Н.Труфанов
Печатается в соответствии с решением кафедры месторождений полезных ископаемых геолого-географического факультета РГУ, протокол № 5 от 28 марта 2006 г.
ВВЕДЕНИЕ
«Рудная петрография» - является важным методом исследования минерального сырья, применяемым для решения ряда научных и практических вопросов. Знания, полученные студентами по данной дисциплине, необходимы квалифицированному специалисту – геологу, занимающемуся поисками месторождений и специализированными исследованиями рудных полезных ископаемых.
«Рудная петрография» относится к специальной дисциплине для студентов геолого-географического факультета, специальности «Геология», специализации «Геологическая съёмка и поиски». Она изучается студентами 4 курса и дополняет знания о рудных месторождениях, полученные при изучении дисциплин «Геология полезных ископаемых», «Промышленные типы рудных месторождений».
Цель преподавания дисциплины - получение сведений о микроскопических исследованиях рудных минералов и рудных ассоциаций.
Задачи изучения дисциплины:
- изучение диагностических свойств рудных минералов и структурных взаимоотношений между ними;
- овладение важнейшими приёмами парагенетического анализа руд;
- изучение типовых ассоциаций рудных минералов.
Учебно-тематический план по данной дисциплине предусматривает лекции, лабораторные и самостоятельные занятия студентов. В настоящей методической разработке приведены глоссарий (сводка основных понятий, используемых в рудной микроскопии), темы лабораторных и самостоятельных занятий с методическими указаниями, литературой, контрольными вопросами и справочными материалами.
1 ГЛОССАРИй
Рудная петрография – это метод микроскопического изучения в отраженном свете полированных образцов рудных минералов и их агрегатов. С помощью этого метода производится диагностика непрозрачных минералов, а также исследуются ассоциации рудных минералов – их состав, срастания и взаимоотношения, последовательность образования в рудах различных генетических типов.
Минераграфический микроскоп в отличие от петрографического имеет опак-иллюминатор – прибор для получения отраженного вертикально падающего света и также снабжен поляризационными приспособлениями (поляризатором, анализатором).
Препарат для микроскопического исследования в отраженном свете называется поляризованным шлифом или аншлифом. Изготовление аншлифов включает подготовку руды, шлифовку, доводку и полировку.
В минераграфии определение рудных минералов производится с помощью следующих диагностических признаков: отражательной способности и двуотражения, цвета, отношения к поляризованному свету, внутренних рефлексов, твердости, магнитности, электропроводности, микрохимических испытаний, морфоструктурных особенностей.
Отражение минералов является мерой его яркости при качественном наблюдении под микроскопом и может быть измерено количественно с помощью микрофотометров. При качественном изучении свойства оценка отражения производится путем сравнения с эталонными минералами (пиритом, галенитом, пирротином, гематитом, сфалеритом, кварцем).
Цвет минералов характеризует дисперсию отражательной способности. Качественное определение цвета зависит от источника света, степени полировки минерала, окружения исследуемого минерала другими цветными минералами, химического состава минерала, условий наблюдения под микроскопом, индивидуальных особенностей восприятия цвета исследователем. По цвету рудные минерала делятся на бесцветные (с белыми, серыми оттенками) и окрашенные (желтоватые, розоватые, кремовые, коричневатые, буроватые, редко с синими, сиреневыми оттенками). Цвет наиболее надежно определяется в сравнении с эталонными бесцветными минералами (галенитом, сфалеритом).
Поляризационные свойства наблюдаются с помощью одного поляризатора (двуотражение) или в скрещенных николях т. е. с поляризатором и анализатором (анизотропия). Эти свойства проявляются в изменении отражения (яркости) минералов при вращении столика микроскопа. Изотропные минералы не меняют яркости при вращении столика, а в скрещенных николях – почти черные (темно-серые). Двуотражающие минералы характеризуются сильной анизотропией. Они относятся к минералам не кубической сингонии. Плеохроизм – это изменение цвета при вращении столика микроскопа.
К эталонным изотропным минералам относятся: сфалерит, магнетит (хорошо погасающие), пирит, галенит (не полно погасающие).
К сильно двуотражающим минералам относятся: графит, молибденит, антимонит, ковеллин. Сильно анизотропные минералы – молибденит, графит, антимонит, марказит, ковеллин, пирротин (эффект анизотропии заметен в монокристаллах при вращении столика микроскопа). Отчетливо анизотропные минералы – пирротин, кальцит, гематит, арсенопирит, киноварь, вольфрамит (эффект анизотропии более отчетливо наблюдается в агрегате разноориентированных зерен). Слабо анизотропные минералы - халькопирит, бурнонит (эффект анизотропии наблюдается только в агрегате разноориентированных зерен при хорошем освещении, особенно в иммерсии).
Внутренние рефлексы – это явление, обусловленное проникновением на некоторую глубину падающего на минерал света и отражением его от внутренних частей минерала. Они вызываются трещинами спайности, выбоинами, ямками и включениями в минерале. Наблюдаются по всей поверхности полупрозрачных минералов в виде пятнышек, точек разного цвета и интенсивности. Цвет рефлексов соответствует цвету минерала в порошке.
Твердость разделяется на три типа: твердость полировки, твердость царапания, твердость микровдавливания. При минераграфических исследованиях чаще всего изучают твердость полировки (рельеф полировки). Определения сводится к наблюдению световой полоски на границе минералов с разным рельефом в аншлифе. При поднятии тубуса микроскопа световая полоска перемещается в сторону более мягкого минерала. В соответствии с твердостью полировки (по И.С.Волынскому) рудные минералы делятся на 7 групп.
Кристалломорфные особенности рудных минералов включают: форму кристаллов, спайность, двойникование, твердые включения. В виде хорошо образованных (эвгедральных) кристаллов часто встречаются следующие минералы: пирит, арсенопирит, магнетит, гематит, вольфрамит, антимонит, молибденит, марказит. Ангедральные (неправильные) формы характерны для халькопирита, борнита, пирротина, галенита, сфалерита и др.
Спайность в одном направлении характерна для антимонита, молибденита. Проявление спайности в трёх направлениях являются треугольники выкрашивания, например, в галените. Двойники лучше наблюдаются для анизотропных минералов в скрещенных николях. Они характерны для антимонита, молибденита.
К твердым включения, имеющим важное значение для диагностики минералов относится эмульсионная вкрапленность (например, халькопирита в сфалерите).
Магнитность определяется с помощью магнитной стрелки, магнитного порошка. К сильно магнитным минералам относятся: самородное железо, магнетит, пирротин, кубанит. Умеренно магнитные минералы: железистая платина, железистые хромшпинелиды, якобсит, франклинит, ферберит, вольфрамит, маггемит, мельниковит.
Текстура руды определяется формой, размерами и сочетанием агрегатов минералов. Среди текстур выделяются: массивная, вкрапленная, полосчатая, пятнистая, друзовая, жильная крустификационная кокардовая, колломорфная, брекчиевая, брекчиевидная, корковая, пористая, ячеистая, почковидная, конкреционная, петельчатая, каркасная, органогенная, слоистая, линзовидная, конгломератовая, обломочная, сланцеватая, реликтовая, плойчатая.
Структура руды определяется формой, размерами и соотношением зерен минералов.
Среди структур выделяются: идиоморфнозернистая, гипидиоморфнозернистая, аллотриоморфнозернистая, сидеронитовая, порфировидная, пойкилитовая, скрытокристаллическая, петельчатая, пластинчатая, эмульсионная метаколлоидная, радиально-лучистая, замещения (коррозионная, решетчатая, скелетная)цементная, катакластическая (дробления), перекристаллизации.
Первичные структуры рудных агрегатов, образованных из расплавов. Рудные минералы при отсутствии препятствий роста имеют идиоморфные, гипидиоморфные кристаллические зерна (хромит, ильменит, платиновые минералы). Позднемагматические руды (с магнетитом, ильменитом) часто образуют сидеронитовые структуры.
Первичные структуры и текстуры, обусловленные отложением в открытом пространстве. При отложении из гидротермальных растворов в открытых трещинах образуются прожилковые, гребенчатые, друзовые, крустификационные, брекчиевые, кокардовые текстуры. Характерными структурными особенностями являются идиоморфные и гипидиоморфные зерна, кристаллы с зональностью роста, лучистые, волокнистые, щетковидные, радиально-лучистые, колломорфные выделения.
Вторичные структуры, возникающие при замещении – коррозионная, ячеистая, решетчатая, скелетная, графическая, метазернистая. Замещение одного минерала другим может возникать в результате следующих процессов: 1)растворения и последующего повторного отложения, 2) окисления, 3) диффузии в твердом состоянии. Замещение зависит от трёх свойств замещаемого минерала: трещин спайности и границы зёрен, кристаллической структуры, химического состава.
Замещение вдоль границ зёрен или внутренних каналов проявляется в образовании метазерен, метакристаллов замещающего минерала в минерале-хозяине, а также в виде тонких концентрических оболочек, грубо параллельных выдвинутому вперёд фронту замещения. На ранних стадиях замещения первичный минерал сохраняется в виде «островков», расположенных в основной массе вторичных минералов. Причем эти реликтовые зерна островков могут быть оптически одинаково ориентированы. Коррозионная структура характеризуется неровными зазубренными краями зерен с бухтообразными проникновениями вторичного минерала в разъедаемый минерал. Полное замещение одного минерала другим можно установить по реликтовым признакам, например типичной морфологии замещенного минерала (псевдоморфозы гётита по кубическим кристаллам пирита, пластинчатые кристаллы пирротина, замещенные пиритом). После замещения по трещинам границы новообразованной жилы по обеим сторонам трещины различны, тогда как после выполнения они совпадают.
Если замещение контролирует кристаллическая структура первичного минерала, то новообразованные минералы могут локализоваться вдоль некоторых кристаллографических направлений. Например, окисление магнетита обычно приводит к замещению его гематитом вдоль плоскостей {111}. При контролирующей роли химического состава руды наблюдается селективное замещение. Например, борнит откладывается из богатого медью флюида избирательно – только вокруг раннего пирита.
Вторичные структуры, образующиеся при охлаждении. Наиболее характерны - структуры распада твердых растворов. Многие рудные минералы претерпевают превращения своего состава и структуры как приспособление по мере их охлаждения от температур первоначальной кристаллизации. При распаде один минерал выделяется из другого в виде характерного узора. Форма распада (пластинки, пламенообразные выделения, решетчатые узоры, сетки, округлые включения, звёзды, кресты, мермекитовые выделения) зависит от минералов, их количественных соотношений, истории охлаждения руды после её отложения. Например, пластинки пентландита в пирротине, кубанита в халькопирите, ильменита в магнетите, гематита в ильмените, эмульсионная вкрапленность пирротина в сфалерите, сетка халькозина в борните.
Вторичные структуры, возникающие при деформации характеризуются двойниками деформации, изгибом или смещением линейных образований, брекчированием, катаклазом. Двойники деформации встречаются в виде пластинок одинаковой ширины, часто сопровождающихся изгибами, дроблением и частичной перекристаллизацией (участки более мелких изометричных зерен), пластинки нередко проходят через соседние зерна. О деформациях часто свидетельствует изгиб или смещение отдельных граней кристаллов, спайности, трещин в минералах, двойников, пластинок распада твердых растворов, треугольников выкрашивания, первичной зональности или прожилков в минералах. При деформациях твердых и хрупких минералов образуются структуры дробления (катакластические), брекчиевые. Это характерно для пирита, хромита, магнетита.
Парагенетический анализ минералов позволяет установить последовательность образования ассоциирующих минералов во времени и оценить генетические особенности минералообразования. При одновременной и близко одновременной кристаллизации минералов часто образуются аллотриоморфнозернистые и гипидиоморфнозернистые структуры. При выявлении порядка образования минералов в рудном агрегате используют следующие морфологические признаки – обрастание, пересечение, цементация, замещение. Для определения возрастной последовательности необходимы изучение морфологии кристаллических зерен и взаимоотношения их общих границ, колломорфной полосчатости и зональности роста, взаимоотношения пересечений, установление минералов, находящихся в виде остроугольных обломков и цементирующей массы, а также выявление вторичных минералов замещения. Важнейшим признаком последовательного роста минералов является следующее правило. Прожилок или иной минеральный агрегат, секущий другой агрегат моложе пересекаемого агрегата (за исключением случая, когда ранняя фаза подвергалась замещению или когда оба минерала возникли при метаморфической ремобилизации).
Ассоциации рудных минералов помогают их диагностике, позволяют выявить генетические и технологические особенности руд.
Рудно-петрографические исследования проводятся в следующем порядке:
- производится определение минералов по физическим признакам;
- замеряются поперечники рудных зерен;
- определяется количество рудных минералов в процентах;
- устанавливаются текстуры и структуры руды;
- описываются взаимоотношения минералов между собой (срастания, включения, секущие жилки, каймы обрастания и прочие);
- делаются выводы о последовательности выделения минералов;
- изучаются явления вторичных изменений и метаморфизма в рудах, выражающиеся в дроблении, смятии и перекристаллизации минералов;
- выбираются характерные участки для микрофотографирования или зарисовки; результаты исследований оформляются в виде письменного отчета.
2 ТЕМЫ лабораторныХ занятиЙ
2.1 Минераграфический микроскоп
Изучение оптической системы рудного микроскопа (разрешающая способность, увеличение микроскопа, методы освещения непрозрачных объектов, поляризационные приспособления, светофильтры). Устройство рудного микроскопа. Приемы наблюдения при микроскопических исследованиях: вспомогательные принадлежности, установка объекта, приспособление для протирания шлифа, регулировка освещения, центрировка микроскопа, уход за микроскопом.
Литература: [1, с.17-21]; [2 с. 13-39], [4, с.8-19]
Примечания: 1 В квадратных скобках – литературные источники, которые указаны в списке литературы, и страницы в этих источниках.
2 Жирным шрифтом показана основная литература.
2.2 Отражательная способность и цвет минералов
Практическое изучение отражения эталонных минералов: халькопирита, пирита, арсенопирита, пирротина, сфалерита, галенита, гематита, магнетита, магнетита халькозина, борнита, ковеллина, кварца, кальцита.
Литература: [1, с.374 – 380]; [4, с.100-106]
Практическое изучение цвета минералов: золота, халькопирита, пирита, арсенопирита, пирротина, сфалерита, галенита, гематита, магнетита, халькозина, борнита, ковеллина, кварца, карбонатов.
Литература: [1, с.58-60]; [4, с.48 – 52]
2.3 Поляризационные свойства и внутренние рефлексы минералов
Практическое изучение анизотропных минералов: графита, молибденита, антимонита, гематита, марказита, арсенопирита, ковеллина, висмутина, титаномагнетита, кальцита, пирротина.
Литература: [1, с.60 – 62]; [4, с.56 – 62]
Практическое изучение минералов с внутренними рефлексами: сидерита, кальцита, киновари, клейофана, реальгара, аурипигмента, малахита, гематита, красных серебряных солей, куприта, вольфрамита, оливина, хромита.
Литература: [1, 62 -63], [4, с.54 – 55]
2.4 Твердость, магнитность минералов
Диагностика минералов по физическим свойствам: магнетита, гематита, пирита, арсенопирита, галенита, золота, серебра, молибденита, антимонита, вольфрамита, халькопирита, сфалерита, пирротина, халькозина, кварца, карбонатов, никелина, пентландита, ильменита.
Литература: [2, с.176 – 218, 225 – 231]; [4, с.63- 75]
2.5 Структурно-морфологические особенности минералов
Практическое изучение формы минеральных зерен, спайности, двойникования, элементов выкрашивания, эмульсионной вкрапленности на эталонных примерах (пирита, магнетита, гематита, марказита, арсенопирита, молибденита, антимонита, молибденита, кварца, кальцита, сидерита, сфалерита, галенита, самородного висмута, гётита).
Литература: [1, с.79 – 91]; [2, с.218 – 222]
2.6 Контрольное описание аншлифа
Название рудного агрегата, текстура и структура руды, диагностика минералов, количественные соотношения минералов, описания минералов (форма и величина мономинеральных выделений, внутреннее строение зерен, характер срастания с другими минералами, характерные диагностические свойства), последовательность образования минералов.
Литература: [1, с. 121, 130 - 137]; [4, с.173 - 184]
3 Самостоятельная работа студентов
Для закрепления знаний, полученных на лабораторных занятиях, предусматривается самостоятельная работа студентов по следующим темам.
3.1 Диагностика минералов по отражательной способности цвету
Материалы, оборудование: рудный микроскоп МИН-9, учебная коллекция 2, справочные таблицы 2, 3, 4.
Контрольные вопросы и задания:
- Как различаются рудные и нерудные минералы по отражению?
- Какие минералы обладают наибольшей отражательной способностью?
- В чем заключается сравнительная оценка отражения минералов?
- Запомнить показатель отражения пирита, арсенопирита, пирротина, халькопирита, гематита, магнетита, галенита, сфалернита, кальцита, кварца.
- Какие минералы используют для характеристики эталонных цветов?
- Научиться отличать окрашенные минералы от неокрашенных минералов.
- Запомнить оттенки цвета пирита, пирротина, халькопирита, арсенопирита, сфалерита, галенита, борнита, халькозина, ковеллина, магнетита, гематита, кальцита, кварца.
- Определить минералы в коллекции, используя справочные таблицы.
Литература: [1, с.374 – 380]; [4, с. 50 – 52, 98-106]
3.2 Диагностика минералов по цвету, отражению, анизотропии и двуотражению
Материалы, оборудование: рудный микроскоп МИН-9, учебная коллекция 3, справочные таблицы 2, 3, 4, 7.
Контрольные вопросы и задания:
- Какие минералы относятся к изотропным?
- Какие минералы относятся анизотропным?
- На примере пирита, халькопирита, пирротина сравнить цвет, отражение и поляризационные свойства.
- Используя признаки анизотропии научиться отличать галенит, арсенопирит, антимонит.
- Запомнить минералы с сильными анизотропными свойствами.
- Определить минералы в коллекции, используя справочные таблицы.
Литература: [4, с.56 - 62]
Тема 3. Диагностика минералов по цвету, отражению, анизотропии, и твердости
Материалы, оборудование: рудный микроскоп МИН-9, учебные коллекции 2, 3, справочные таблицы 2, 3, 4, 5, 7.
Контрольные вопросы и задания:
- Какие минералы имеют высокую твердость?
- Какие минералы имеют среднюю твердость?
- Какие минералы относятся к мягким?
- Запомнить к каким группам твердости по И.С.Волынскому относятся пирит, арсенопирит, магнетит, гематит, пирротин, сфалерит, халькопирит, галенит, халькозин.
- Научиться отличать по твердости полировки в аншлифе галенит и арсенопирит, халькопирит и пирит, магнетит и сфалерит.
- Определить минералы в коллекции, используя справочные таблицы.
Литература: [1, 145 – 173], [4, с.63- 75]
3.4 Диагностика минералов по внутренним рефлексам, морфологии зерен и структурным признакам
Материалы, оборудование: рудный микроскоп МИН-9, учебные коллекции 4, 5, справочные таблицы 2, 3, 4, 6, 9.
Контрольные вопросы и задания:
- Какие минералы имеют внутренние рефлексы и чем определяется их цвет внутренних рефлексов?
- Научиться определять в аншлифах реальгар, аурипигмент, киноварь, сидерит, гётит, гематит, прустит и пираргирит.
- Научиться отличать в аншлифах по форме кристаллов пирит, арсенопирит, марказит, антимонит, молибденит, кварц, гематит, магнетит.
- Найти в аншлифах сфалерит с эмульсионной вкрапленностью халькопирита.
- Найти в аншлифах галенит по треугольникам выкрашивания.
- Изучить двойники в кристаллах антимонита, молибденита.
- Определить минералы в коллекции, используя справочные таблицы.
Литература: [2, с.218 – 222], [4, с.53 – 55], [5, с.53 - 55]
3.5 Изучение текстур и структур руд
Материалы, оборудование: рудный микроскоп МИН-9, учебная коллекция 1, 7, 8 , справочные таблицы 11-12.
Контрольные задания:
- Найти в коллекционных образцах руды с массивной, вкрапленной, прожилковой, брекчиевой, пятнистой, полосчатой, оолитовой, конкреционной, порошковой, колломорфной текстурами
- Изучить аншлифы с примерами распространенных структур руд: гипидиоморфнозернистой, аллотриоморфнозернистой, метазернистой, радиально-лучистой, катакластической, эмульсионной, сферолитовой.
- Научиться определять последовательность образования минералов по морфологическим признакам (пересечению, замещению, цементации)
Литература: [4, с.138 - 163]
3.6 Замеры и подсчеты рудных зерен под микроскопом
Материалы, оборудование: рудный микроскоп МИН-9, окуляр-микрометр, объект-микрометр, набор объективов, контрольная коллекция 10, справочный рисунок 1.
Контрольные задания:
- Определить цену деления окуляр-микрометра для объективов 9х, 3х, 20х с помощью объект-микрометра
- Определить размер зерен минералов в контрольном аншлифе
- Изучить особенности планиметрического, линейного, точечного методов определения количественных соотношений рудных минералов.
- С помощью метода сравнения по эталонным кружкам определить процентное содержание минералов в контрольном аншлифе.
Литература: [4, с.173 – 186]
4 СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ