WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Васильева за проведение спектроскопических исследований касситерита и интерпретацию полученных результатов, ведущего эксперта-геммолога ФГУП «Центркварц» В.С. Чернавцева за предоставленную для изучения коллекцию касситеритов и консультацию по оловорудным месторождениям. Автор выражает признательность генеральному директору ООО «Лита» А.М.

Натариусу за оказанную помощь в сборе фактического материала и предоставленную для изучения коллекцию изделий из аммонитов и септарий.

Особую благодарность автор выражает научному руководителю, профессору Ю.П. Солодовой, чьей помощью и поддержкой он пользовался на протяжении всего времени работы над диссертацией.

- 7 Первое защищаемое положение Касситерит ювелирного качества встречается преимущественно в месторождениях кварцевого типа редкометалльно-вольфрам-оловянной формации. В чёрных непрозрачных кристаллах касситерита часто присутствуют ограночные зоны. Качество ювелирного касситерита обусловлено количеством включений, основные из которых – жидкие и газово-жидкие, и цветом, определяющимся комплексом факторов, связанных с отклонением от стехиометрического состава, зонами роста кристалла и концентрацией в них микровключений.

В рудах касситерит содержится преимущественно в виде мелких (менее мм) кристаллов чёрного цвета. Прозрачные бледноокрашенные кристаллы, используемые в огранке достаточно редки, что позволило ряду авторов (Солодова, 1986, Синкенкес, 1989) отнести касситерит к нетрадиционной группе ювелирных разновидностей минералов.

К коллекционным образцам относятся кристаллы касситерита размером более 10 мм по длинной оси с хорошими кристаллографическими формами (Методические указания, 1987). Кристаллы указанных размеров могут использоваться и как ограночный материал, даже если они непрозрачные и имеют характерный чёрный цвет. В общей сложности было изучено образцов с крупным касситеритом из 49 месторождений РФ. Для определения наиболее перспективных типов месторождений с коллекционным и ювелирным касситеритом была принята классификация А.Б. Павловского (2003).

Наибольший интерес для поиска коллекционных и ювелирных кристаллов касситерита представляет кварцевый промышленный тип редкометалльно-вольфрам-оловянной формации (табл. 1). Касситерит ювелирного качества установлен на 30 месторождениях олова в РФ. На месторождении Иультин (Чукотка) отдельные кристаллы призматическипирамидальной формы с алмазным блеском граней достигают размера 110х80х65 мм и веса 2700 г (рис. 1 а). Многие кристаллы содержат прозрачные зоны, пригодные для огранки. Из других месторождений с крупным касситеритом (более 50 мм) можно назвать Мерек и Ипатовское (Хабаровский край), Ононское (Забайкалье). Наиболее крупные (> 50 мм) кристаллы связаны только с жильным типом рудных тел (Иультин, Светлое, Мерек).

Геммологические характеристики касситерита изучены на примере крупных кристаллов коллекционного и ограночного качества месторождения Мерек. В тонких полировках (рис. 1 б) и шлифах видно, что кристаллы касситерита имеют зонально-секториальное строение, обусловленное различной интенсивностью окрашивания. Окрашенные участки кристалла часто состоят из серии очень узких последовательно параллельных зон роста, которые в сумме могут полностью поглощать свет. Между окрашенными зонами роста заключены бесцветные участки, часто значительного объёма.

- 8 Таблица Формационная принадлежность коллекционных и ювелирных касситеритов РФ по А.Б. Павловскому (2003) с дополнениями автора Максималь- МаксимальПромышленный Число Оловорудная ный размер ная масса тип месторожформация касситерита, касситерита, месторождения дений мм г Редкометалльные 3 75 пегматиты * Грейзеновый 2 12 2,РедкометалльноКварцевый 30 110 вольфрам Апоскарновый 3 53 оловянная Риолитовый * (деревянистое 4 60 олово) Железисто- Силикатный 5 40 полиметалльноСульфидный 2 10 1,оловянная * – тип, имеющий ограниченную роль в оловодобыче Рис. 1. Кристалл касситерита (110х80х65 мм) месторождения Иультин (музей «Самоцветы») (а) и тонкая пластина (1 мм) касситерита с зональным распределением окраски по линиям роста (б).

Включения в касситерите, определяющие качество ограночного сырья, представлены минералами, жидкими (однофазные), газово-жидкими (двухфазные) и содержащими все три фазы (трёхфазные). Группы ориентированных включений формируются, прежде всего, в микротрещинах и зонах роста касситерита. Размер отдельных включений в таких образованиях варьирует от точечных (первые мкм) до 1 мм, а форма от изометричной до игольчатой. Основное количество включений составляют жидкие и газовожидкие, в том числе и с твёрдой фазой (рис. 2 а), что подтверждается - 9 микрозондовыми исследованиями. При 250 кратном увеличении на поверхности пластин касситерита не были выявлены включения других минералов, при этом фиксировались многочисленные пустоты (рис. 2 б), связанные с газово-жидкими включениями.

Рис. 2. Трёхфазное включение сложной формы (Т) (а) и поверхность пластины касситерита в обратнорассеянных электронах с многочисленными пустотами (чёрные точки) (б).

По данным исследований на растровом электронном микроскопе касситерит представляет хорошо раскристаллизованный монокристалл с характерным концентрическим ребристо-ступенчатым изломом, в пределах которого наблюдаются зоны поперечной пластинчатости (рис. 3 а). Такие зоны широко распространены в кристалле касситерита и представляют собой участки сопряжения микроблоков, являясь выражением зон роста кристалла. Можно выделить пластинчатую и таблитчатую морфо-структуры.

Рис. 3. Таблитчатая морфо-структура зоны сочленения микроблоков (а) и две зоны тонкопластинчатого касситерита (П) и их микродифракционная картина (б).

- 10 Исследования на просвечивающем электронном микроскопе позволили детализировать особенности внутреннего строения касситерита. Отдельные пластины в поперечных зонах имеют ширину 1-4 мкм, толщина их составляет десятые доли микрона (рис. 3 б). Толщина пластин сопоставима с длиной волны света, что может оказывать существенное влияние на его прохождение в кристалле.

Проведённые электронно-микроскопические исследования методом микродифракции на электронном микроскопе позволили выявить ряд минеральных фаз и определить тенденции в их распределении. К ним относятся:

тапиолит, гематит (рис. 4), графит и графитизированное углеродистое вещество, аморфное углеродистое вещество, слоистые алюмосиликаты, ильменорутил, ваэсит (рис. 5). Микровключения расположены преимущественно в зонах сочленения микроблоков с поперечной пластинчатостью.

Рис. 4. Микровключения гематита (Г) и его микродифракционная картина.

Рис. 5. Микровключения аморфного углеродистого вещества (У), слоистых алюмосиликатов (С), ваэсита (В) и графита (Г) на границе блоков.

Микродифракционные картины слоистых алюмосиликатов (а), ваэсита (б) и графита (в).

- 11 Для изучения причин окраски касситерита ювелирного качества были детально изучены крупные (более 10 мм) кристаллы месторождений Мерк, Иультин, Тенкергин и Пыркакай. Все месторождения относятся к кварцевому промышленному типу редкометалльно-вольфрам-оловянной формации, являющемуся наиболее перспективным на касситерит ювелирного качества.

Изменение окраски касситерита изучалось при термообработке от 300о до 1200о в окислительной и восстановительной средах, а также при гамма облучении. Изменения окраски в процессе термообработки для различных месторождений оказались достаточно близкими. В интервале 300-400о визуальных изменений не наблюдалось. В интервале 500-700о происходит осветление кристаллов. В интервале 600-1000о наблюдается окрашивание прозрачных светлых зон кристаллов, при этом остаются и тёмные непрозрачные участки во всех исследованных образцах. Окрашивание начинается с появления жёлтого цвета. При дальнейшем повышении температуры образуются зоны оранжевого цвета, а затем и красного, увеличивается их насыщенность.

Оранжевый и красный цвета локализуются преимущественно в узких зонах роста кристаллов. Дальнейшее нагревание до 1200о приводит к разрушению кристаллов.

При термообработке касситерита в восстановительной среде (активированный уголь) при температурах 700-800о образуется металлическое олово на поверхности пластин, в микротрещинах кристаллов и на стенках тигля.

Изменение цвета не происходит. Облучение пластины касситерита интенсивностью 6 МРад к изменению цвета не привело. Термообработка этой пластины в окислительной среде при 1000о привела к появлению в периферийной зоне характерной жёлтой окраски.

По результатам локального рентгеноспектрального анализа (ЛРА) в касситерите выявлены повышенные содержания Ti, Fe и Ta. Содержания элементов составляют преимущественно десятые доли процента или оказываются ниже чувствительности метода. Устойчивых различий содержаний элементов в разноокрашенных зонах и разноориентированных пластинах не наблюдается. Связи интенсивности катодолюминесценции и различной контрастности изображения в обратнорассеянных электронах с разноокрашенными зонами касситерита не устанавливается.

Спектральный количественный анализ порошковых проб показал, что содержания железа (десятые доли процента) в оранжевой зоне почти в 3 раза выше, чем в чёрной и локализуются по данным ЛРА в узких зонах роста кристалла. При термообработке касситерита железо из микровключений, сконцентрированных преимущественно в зонах роста, может переходить в структуру касситерита, а также выпадает в виде тонкодисперсной оксидной формы, окрашивая узкие участки в оранжевый и красный цвета.

Проведённые исследования, включающие спектры оптического поглощения, показали, что для касситерита характерно большое поглощение в фиолетовой области, которое плавно уменьшается к красной. Степень поглощения в светлых зонах в 6-10 раз меньше, чем в тёмных, а поглощение - 12 обыкновенного луча меньше, чем необыкновенного (рис. 6 а). Все кривые являются суперпозицией широких размытых полос. Такой характер поглощения типичен для радиационных центров окраски, разрушаемых при нагреве. В нашем случае, обесцвечивание и появление жёлтой окраски происходит при температуре 700о.

Особенности окраски термообработанных касситеритов в окислительной среде отражаются и в поляризованных спектрах поглощения центральных и периферийных участков (рис. 6 б). Центральная часть окрашивается в нейтрально-серый цвет и поглощение в этой зоне очень поляризовано. Это можно объяснить кислородными вакансиями, т.е. дефицитом кислорода в центральных областях кристалла. Периферийные зоны окрашиваются в жёлтооранжевые цвета и немного мутнеют. Поглощение обыкновенного и необыкновенного лучей для этих зон мало отличаются. Установленный факт можно объяснить избытком структурного кислорода. Такая цветовая, зональная и спектральная зависимость наблюдается и для других рассмотренных месторождений.

Рис. 6. Спектры поглощения обыкновенного (О) и необыкновенного (Е) луча в тёмной (1) и светлой (2) зонах касситерита месторождения Мерек (а) и в серой (1) и оранжевой (2) зонах касситерита месторождения Иультин (б).

Проведённые исследования показали, что цвет касситерита определяется комплексом факторов. Чёрная и серая окраски касситерита связаны с дефицитом кислорода в кристаллической структуре, а жёлтая – с избытком, т.е. нарушением стехиометрии. Жёлтая окраска проявлена только в периферийных частях кристаллов. Различное окрашивание центральных и периферийных частей кристаллов касситерита в процессе термообработки может указывать на их структурные различия. Коричневый цвет обусловлен радиационными центрами окраски. Тёмная окраска зон роста может быть связана с микровключениями, и в первую очередь, аморфного и графитизированного углеродистого вещества.

Ориентированные микрокристаллы гематита и тапиолита определяют плеохроизм, характерный для касситерита. Красным цветом окрашены только - 13 узкие зоны роста периферийных частей кристаллов. Красный цвет может определяться как изоморфным железом в структуре кристалла, так и тонкодисперсными выделениями оксида железа. Оптические эффекты могут создавать впечатление широких красных и оранжевых цветных зон.

Термообработка касситерита позволяет улучшить его декоративные качества.

На основе изучения геммологических характеристик касситерита рекомендованы технология его обработки и виды огранки (рис. 7).

Рис. 7. Основные виды огранки кристаллов касситерита: а – бриллиантовая, б – кабошон, в – в виде пластины, г – с сохранением естественных граней.

Второе защищаемое положение Качество ювелирно-поделочного сырья из аммонитов обусловлено сложным зональным строением, полиминеральным составом и большим количеством микровключений. В отличие от аммонитов, кальцит септарий характеризуется однородным строением и небольшим количеством микровключений. Цвет и прозрачность кальцита аммонитов и септарий определяются размером, формой, ориентировкой кристаллов, количеством пор и содержаниями элементов-примесей Fe и Mn.

Изучение геммологических характеристик и определяющих их факторов проведены для аммонитов юрских отложений Рязанской области и готеривских отложений раннего мела Ульяновской области. В Ульяновской области сбор ювелирно-поделочного сырья проводится на правом берегу р. Волга в окрестностях г. Ульяновска, а в Рязанской – на карьере ОАО «Михайловцемент».

Раковины аммонитов Рязанской и Ульяновской областей имеют сложное зональное строение и минеральный состав, характеризуются разнообразием форм, текстур и цветовых оттенков. Аммониты Рязанской области по данным рентгенографического анализа состоят преимущественно из пирита (до 95%) с присутствием арагонита и кальцита. В отдельных образцах фиксируются бассанит, ссомольнокит, марказит, апатит, кварц, дисперсный графит. По результатам исследования на электронно-зондовом комплексе и просвечивающем электронном микроскопе установлены микровключения гипса, ферроксигита, органического вещества, сульфатов железа, микроклина, слоистых алюмосиликатов, оксидов редких земель, микрочастицы с высокими содержаниями Pt, Se, Ag, Cu, Ni и Pd.

- 14 Основными минералами, выполняющими раковины аммонитов готеривских отложений Ульяновской области, являются кальцит, пирит и в небольшом количестве арагонит. Из других минералов присутствуют в отдельных образцах доломит, гематит, кварц, шабазит, органическое вещество, Установлены микровключения альгодонита, оксида урана, графита, пиролюзита, гётита, гидрогётита, апатита, ферригидрита, вернадита, магнетита, тодорокита, монацита и галлуазита (рис. 8).

В раковинах аммонитов Рязанской и Ульяновской областей установлены бактерии, замещённые оксидом железа, игравшие важную роль в разрушении пирита и кальцита и образовании новых минеральных фаз (рис. 8 а).

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»