Критерії і методи визначення температури утворення руд
Відео: Методи визначення теплоємності
Мінералогічні методи Знання температур утворення мінералів, гірських порід і руд має велике значення для вирішення ряду геологічних проблем і визначення умов утворення родовищ корисних копалин.
Відомі численні методи і критерії визначення температур утворення мінералів і руд (Інгерсон, 1958). Розглянемо деякі з цих методів.
Точка плавлення. Досліди по плавлення деяких мінералів дозволяють встановити максимальну температуру, при якій ці мінерали можуть кристалізуватися. Наприклад, температура плавлення самородного вісмуту 271оС, сурьмяного блиску 546 ° С, реальгару 314 ° С. Природно, що руди, що складаються з самородної вісмуту, не можуть утворитися при температурі вище 271оС, або руда, представлена реальгаром, не може утворитися при температурі вище 314 ° С.
Температури перетворень. При нагріванні деяких мінералів при певній температурі спостерігається перехід від однієї кристалографічної модифікації до іншої. Наприклад, існує дві модифікації кварцу: альфа-кварц і бета-кварц, точка переходу для яких 575 ° С. Кристали альфа-кварцу утворюються при температурі вище 575 ° С вони мають форму гексагональної біпіраміди. Кристали бета-кварцу утворюються при температурі нижче 575 ° С, вони відносяться до тригональной сингонії і являють собою комбінацію подовженою призми з двома ромбоедрі.
Халькозін має також дві модифікації - гексагональну, що утворюється при температурі понад 103 ° С, і ромбічну, що утворюється при температурі менше 103 ° С.
Розпад твердих розчинів. Визначенню температури рудоутворення допомагають спостереження закономірних зрощень мінералів, які утворюються в результаті розпаду твердих розчинів. До них відносяться, наприклад, гратчасті структури магнетиту і ільменіту, для яких температура розпаду встановлена в 700 ° С. Розпад гематиту і ільменіту відбувається при 675 ° С.
Пластинчасті зрощення кубаніта з халькопіритом утворюються при температурі 450 ° С емульсійна структура сфалериту-хальnot-копіріта - при температурі близько 350 ° С. Температура розпаду гратчастої структури борніту-халькопирита (А. А. Філімоnot-нова, 1952 г.) -270 ° С. Ці температури розпаду твердих раствоnot-рів, встановлені експериментальним шляхом, не є строго постійними, вони коливаються в деяких межах залежно від складу руди.
Зміна фізичних властивостей мінералів. Відомі мінерали, які при певних температурах змінюють свої фізичні властивості. Наприклад, плеохроічние кільця в слюди пропадають при 480 ° С. При нагріванні флюоритів відбувається їх знебарвлення при наступних температурах: зеленого 250 ° С, димчастого 290 ° С, світло-блакитного 320 ° С, фіолетового 400 ° С. Знебарвлення жовтого кальциту відбувається при 200 ° С, блакитного кальциту при 315 ° С, димчастого кварцу при 240 ° С і т. Д.
Наведені дані вказують граничну температуру, при якій може існувати мінерал відповідного забарвлення.
Асоціації мінералів в рудах. Залежно від температури освіти характерних мінералів - геологічних термометрів - можна розділити руди постмагматических родовищ на три групи.
Високотемпературні мінерали (вище 300 ° С): магнетит, гематит, молибденит, вісмутовий блиск, пирротин, пентландит, вольфрамит, Кубань, каситерит, гранат, піроксен, амфібол, топаз.
Середньотемпературні мінерали (300-200 ° С): халькопіріт- сфалерит, галеніт, мінерал, тетраедра, кварц, хлорит, серицит, барит, кальцит, доломіт.
Низькотемпературні мінерали (нижче 200 ° С): стибніт, реальгар, аурипігмент, кіновар, теллуріди, срібло, селеніди, аргентит, прустит, Стефанія, піраргірит, марказіт, Мельникова, адуляр, халцедон, опал.
Слід зауважити, що одного мінералу недостатньо для судження про температуру освіти руди, але парагенетічеськая асоціація декількох мінералів є вже досить переконливою. За допомогою мінералогічних методів можна лише приблизно визначити температуру освіти руд. Для більш точної температурної градуювання процесів рудоутворення велике значення має вивчення газово-рідких включень в мінералах.
Використання газово-рідких включень в мінералах Вивчаючи рідкі і газові включення в мінералах з урахуванням геологічних даних, можна визначити температуру і тиск, при яких відбувалося утворення мінералів, хімічний склад і деякі фізичні властивості мінералообразующих розчинів, їх агрегатний стан, послідовність циркуляції розчинів і взагалі отримати цінні дані щодо генезису родовищ. Однак не слід переоцінювати значення методу, так як рідини, що збереглися в мінералах в. вигляді включень, не уявляють вихідних материнських розчинів, а є лише залишковими, кінцевими розчинами. Це не справжня середу минералообразования, як зазначає А. Г. Бетехтін.
Визначення температури по газово-рідким включенням проводиться таким чином. Випилюється і відполірувати тонка пластинка з мінералу, що містить рідкі включення. Платівка, вкладена в особливий прилад (термокамера), поміщається на столик мікроскопа або бінокулярної лупи і піддається повільному нагріванню до моменту зникнення газових бульбашок. Температура, при якій відбудеться гомогенізація включення, т. Е. Зникнення газових бульбашок в рідких включеннях, і повинна відповідати температурі освіти даного мінералу.
За Н. П. Єрмакову (1950), найбільш ймовірний процес утворення газових бульбашок і причини їх зникнення наступні. Обсяг маточного гидротермального розчину, яка заповнила утворені в процесі кристалізації пори, при охолодженні повинен скоротитися більше, ніж обсяг самих пір. Внаслідок різниці в обсягах крапельки рідини і вміщає пори в твердому мінералі при охолодженні створюється вакуум, швидко заповнюється парами рідини, що утворює бульбашку. Чим більше була нагріта рідина, тим сильніше скоротиться її об`єм і тим більші розміри повинен мати бульбашка газу (пара) в порі.
Штучне нагрівання кристала приводить до збільшення його обсягу і обсягу перебувають в ньому пір. Однак маткова рідина в порах збільшується в об`ємі незрівнянно більше, ніж самі пори. Це викликає поступове зменшення розмірів газових бульбашок, збільшення в них тиску і конденсації пари. Коли обсяг крапельки рідини і обсяг вміщає її пори стануть рівними, бульбашка газу зникне, і цей момент гомогенізації включення фіксує температуру маточного розчину, захопленого мінералом
Температура гомогенізації газово-рідких включень приймається як мінімальна температура кристалізації мінералу. Для родовищ малих і середніх глибин, в яких початкове зовнішній тиск істотно не перевищує внутрішній тиск розчину, отримані дані близькі до істинної темпераnot-турі кристалізації мінералу. Для родовищ великих глибин, в яких зовнішній тиск велике, для визначення дійсної температури мінералоутворення доводиться вводити поправку на тиск і концентрацію розчину.
Температура гомогенізації, отримана експериментально, завжди трохи нижче дійсної внаслідок впливу високих концентрацій легкорозчинних солей і значних тисків, що існували на глибині. Так, наприклад, для високотемпературних кварців Паміру, рідкі включення яких у момент гомогенізації містили 25-45% солей, температура гомогенності зації, виміряна А. І. Захарченко (1955), 380-420 ° С. Потім він ввів поправку по кривим Е. Інгерсона і встановив, що темпе ратура формування високотемпературних кварців 400-550СС.
Описаний вище метод дозволяє визначати температур кристалізації гідротермальних мінералів, але не верхній тим температурних межа освіти руди тверда речовина. Це зазвичай кристалики Галіт, карбонатів, Сільвіна, гематиту, альбіта і інших мінералів.
