Магнитная сепарация может также представить большие трудности. Следует помнить, что иногда один и тот же минерал то более, то менее магнитен (как это, например, имеет место у платины, франклинита, хромита и редко гематита); в этом случае могут помочь только эксперименты.
Особое внимание необходимо обратить на минеральные парагенезисы, в которых легко пропустить магнитные рудные минералы, встречающиеся наряду с ожидаемыми немагнитными. Известен описанный Швартцем пример, когда высокие содержания меди уходили в магнитную часть и там терялись, до тех пор пока не было установлено, что носителем меди, помимо немагнитного халькопирита, был тесно сросшийся с ним сильно магнитный кубанит. Удивительно изменчивые результаты при магнитной сепарации магнетитовых руд могут быть основаны на различной степени мартитизации. В работе Кука приводятся интересные примеры. Было установлено, что ильменит в одном из крупных месторождений иногда характеризовался высокой магнитностью, а в других случаях этим свойством он не обладал. Оказалось, что магнитный ильменит частично содержал в себе пластинки магнетита, а в местах, подвергшихся тектоническому воздействию, в нем были обнаружены новообразования магнетита в виде крестовидных двойников. Крупнозернистые медно-никелевые сульфидные руды типа Садбери могут быть разделены магнитным способом и ничего не стоящие пирротин и магнетит отделены от ценных минералов — пентландитаи халькопирита. Рудный микроскоп показывает, что разделение никогда не может быть полным (не говоря о неизбежном, второстепенном по количеству промежуточном продукте со сростками), поскольку в пирротине всегда заключен «пламеневидный» пентландит. Во многих случаях сложные концентраты касситерита и вольфрамита разделяются магнитным способом, так как касситерит не магнитен, а вольфрамит магнитен. Там, где разделение не удается, иногда устанавливается очень тонкое запыление касситерита магнетитом (например, некоторые пробы из Нигерии); касситерит может стать магнитным благодаря содержанию в нем колумбита в форме продуктов распада, в то же время касситерит практически аналогичного состава, но без продуктов распада, ведет себя нормально.
Различные носители одного и того же металла могут иметь весьма различные удельные веса, а тонкие закономерные прорастания могут обусловить промежуточные удельные веса. Цогхилл, Ховес и Кук описывают случай, когда два марганецсодержащих минерала железа, сначала показавшихся очень похожими друг на друга, при испытаниях давали различные результаты. Микроскопическое определение минерального состава показало, что иначе и быть не могло.
Минералы сложного состава могут при обогащении представлять особые трудности. Так, например, содержание серебра в галените большей частью обусловлено минералогически вполне определенными «носителями серебра», часто блеклой рудой, а также пруститом — пираргиритом, андоритом, аргентитом, полибазитом; в других же случаях серебро находится в изоморфной примеси, в частности в виде AgBiS2.
Применение флотации
В последнем случае серебро, как и содержание висмута, микроскопически не может быть установлено, оно распределено в галените равномерно, в то время, как еще из опыта древних рудокопов известно, что содержание серебра может быть весьма различным в различных по зернистости агрегатах галенита. В Верхнем Гарце, например, крупнозернистые концентраты отсадочных машин обладали высокими, более тонкие — более низкими, самые тонкие, ранее часто терявшиеся шламмы — самыми высокими содержаниями серебра в свинцовой части. Объясняется это наличием мелких зернышек, блеклой руды, приуроченных к краям зерен галенита, особенно на границе с халькопиритом или со сфалеритом, жильными и др. При умеренном измельчении эти зерна остаются в галените, в то время как при дальнейшем измельчении они все более и более истираются и попадают в самую тонкую муть. В других месторождениях происходит то же самое с пруститом — пираргиритом. Поскольку эти минералы располагаются особенно часто по трещинкам спайности, при возрастающем измельчении они все в больших количествах уходят в тонкоперетертый материал. Применение флотации сократило потери в виде тончайших шламмов, однако периферическое положение зерен блеклой руды и теперь часто загрязняет промежуточные продукты. «Сульфосоли», которые уступают по количеству, но являются носителями серебра, висмута, сурьмы, мышьяка, а также золота и ртути, в ходе обогащения не могут учитываться как таковые. На одном из свинцовых рудников, где выход металла был сносным, не мог быть получен концентрат с содержанием свинца выше 68—70% (РЬ). Микроскопическое исследование показало, что существенная часть свинца была связана здесь с иорданитом. Если бы при флотации он улавливался, то извлечение было бы хорошим; вообще же извлекался только галенит, концентрат был исключительным, но, в общем, терялось около 50% свинца. Поскольку сульфосоли при селективной флотации идут частично с галенитом, частично с халькопиритом, а в некоторых случаях также со сфалеритом, содержащиеся в них благородные металлы могут распределяться в различных концентратах.
Шлаки многократно и успешно изучались под микроскопом в отраженном свете (Люкен, Фабер и Тройер); металлургические шлаки, в частности, изучены были Эдвардсом. При этом удалось установить, насколько материал проплавляется, какие новые компоненты возникают, насколько они в своих срастаниях способны к восстановлению, превращаются ли побочные составные части (марганец) в силикаты или окислы и т. д.
Аналогичные объяснения, как и для рудных минералов, может дать в этом случае микроскоп, часто также в проходящем свете, для «жильных» и «неценных» сульфидных и окисных рудных минералов. При этом часто выясняется, что могут быть использованы «неценные» отходы, например пирит-f пирротин или флюорит, барит, сидерит и иногда даже кварц или кальцит. Во многих золотосеребряных месторождениях «субвулканического типа» часто развиты в качестве жильных минералов в значительных количествах родохрозит и силикаты марганца (в основном родонит).
Срастания в «нерудных» полезных ископаемых
При благоприятном срастании, о котором дает представление соответствующее изучение, они могут добываться в таких количествах и такой степени чистоты, которые обеспечивают не только их рентабельное использование, но и при определенных обстоятельствах решают промышленное значение горного предприятия.
Для срастаний в «нерудных» полезных ископаемых микроскопическое изучение играло решающую роль, в частности для переработки апатитнефелинов Кольского полуострова, где наряду с апатитом добывается также нефелиновый концентрат. Эгирин и другие железосодержащие минералы могут быть удалены магнитным способом, аналогично случаю используемых для керамических нужд нефелиновых сиенитов, описанному Швартцем. Естественно, для подобного рода нерудных полезных ископаемых, идущих на продажу, предел себестоимости снижается.
Удаление вредных примесей, например, носителей фосфора и серы в железных рудах, мышьяка и вольфрама в оловянных рудах, висмута в свинцовых рудах, составляет иногда задачу, которая может представить большие трудности. Многократно упоминавшаяся работа Кука указывает возможности удалять малые примеси фосфатов из очень ценных железных руд, чтобы получить руды для бессемерования. Швартц приводит пример, когда высокие содержания серы в железной руде не могли быть отделены, поскольку они были связаны не с сульфидами, а вследствие полного их окисления — с сульфатами в виде ярозита, который микроскопически легко мог быть пропущен.
Минералы, свойства которых сильно мешают определенным методам обогащения, могут быть отделены и тем самым уменьшены непроизводительные расходы. Например, каолин, тальк и серицит могут мешать флотации, халькозин почти исключает цианидное выщелачивание и т. д.
Структурно-текстурные взаимоотношения.
Размеры зерен и взаимные срастания рудных и жильных минералов, естественно, представляют первую задачу всякого обогащения. Излишнее тонкое измельчение означает расход, которого можно избежать, всякое недостаточное измельчение вызывает плохое отделение или слишком высокий выход промежуточных продуктов. Вероятно, каждому, кто занимается подобными вопросами, известны всевозможные примеры. Выход значительных количеств промежуточных продуктов может привести к переизмельчению. Оптимальные размеры определяются как с точки зрения экономичности, так и с точки зрения полного использования заключенных в месторождении ценных полезных примесей; для этого необходимы весьма тщательные исследования, постановка ряда опытов, часто длящихся месяцы, и микроскопический контроль; последний должен охватывать как исходную руду, так и концентраты и отходы, включая статистические подсчеты и изучение срастаний, естественно наряду с текущим химическим исследованием. Большая работа Хида, Крауфорда и др. может служить примером такого основательно проведенного контроля обогащения на предприятии компании Юта-Коппер.
Пористость и трещиноватость
Аналогичные исследования были проведены с рудами Раммельсберга, но опубликованы они не полностью. Возможная обработка очень бедных, но мощных и протяженных рудопроявлений, как, например, бедных вкрапленных железных руд Миннесоты, должна быть основана на очень тщательной микроскопической оценке многих сотен образцов буровых скважин, как это излагает Швартц. То же самое относится и к медно-порфировым рудам и медным рудам типа Северной Родезии и др.
Пористость и трещиноватость имеют очень большое значение для процесса измельчения; самое близкое отношение к этому имеет отклоняющееся поведение цемента зерен в руде. Оно может быть обусловлено в нормально рыхлом материале окварцеванием, кальцитизацией и т. п. и, наоборот, в обычной плотной руде — высвобождением цемента. В некоторых случаях горная практика сразу же распознает подобные особенности, часто, однако, причины бывают, не ясны; в менее отчетливых случаях важные указания дает микроскоп.
О важном значении пор и трещин для растворов, добавляемых при флотации, выщелачивании и других способах обогащения, уже было сказано выше.
Количественные данные по возможности должны даваться во всех случаях, даже если они могут быть получены лишь после весьма скучных и отнимающих много времени измерений. Они особенно важны там, где на основании этих данных корректируются выводы, которые основываются только на химических анализах, в частности, когда пересчет анализа оставляет открытым вопрос о форме нахождения ценного или бесполезного компонента в сырье. Так, потери железа при обогащении часто обусловлены тем, что железо находится не только в виде магнетита или гематита, а частично входит в состав силикатов. Для цинковых руд особенно важно, заключено железо в самом сфалерите или в пирротине, магнетите и др.
Относительное поведение рудных и жильных минералов важно особенно там, где сульфиды являются не объектом добычи, а только носителями ценного вещества, особенно золота. Здесь анализы большей частью дают только содержание благородных металлов. Однако в этом случае совсем не безразлично, имеют ли руды, содержащие 20 г/m Ап, 1%, 5% или 20% пирита, арсенопирита и др. и в каких относительных количествах содержатся эти минералы, даже если золото само по себе находится в одинаковой форме, например в виде относительно крупнозернистого самородного золота.
Швартц не без основания указывает на особые трудности изучения благородных металлов из-за их малых количеств, так как вероятность встречи их зерен, если они равномерно распределены, очень мала. Тем не менее, это удается довольно хорошо при наличии достаточно большого сравнительного материала, как показала работа научного центра золотого рудника Ленкшор, хотя золото здесь находится на 80% в виде очень тонких чешуек, а остальное — в форме калаверита.
Отклонения вычисленных значений от химических анализов
Несмотря на это, весь путь золота и увеличение его содержания могли быть прослежены количественно по отношению к спутникам, начиная от загрузки в дробилки и кончая получением концентратов.
Сложные руды, особенно некоторые медные руды с разнообразным минеральным составом, должны исследоваться количественно, так как отдельные компоненты могут вести себя в процессе обогащения весьма различно; поэтому с самого начала должно быть ясно, куда пойдет медь в отдельных фракциях. Иногда можно вообще пренебречь какой-то фракцией, содержащей медь, а иногда, наоборот, становится необходимым дальнейшее разделение.
Если при просеивании могут быть получены столь одинаковые зерна, что возможен их подсчет (предполагается в этом случае критическое рассмотрение всех источников ошибок, таких, как спайность, склонность к скалыванию в виде столбиков, табличек или вогнутых осколков и др.), то при знании химического состава всех минералов в отдельности может быть установлен химический состав общего продукта. Конечно, не обойдется без ошибок, так как, например, в одной и той же общей массе может встретиться более ранний богатый железом и более поздний бедный железом сфалерит, халькопирит с включениями валлериита и кубанита, блеклые руды различного состава, магнетит с зонарно распределенными примесями; это лишь некоторые тривиальные примеры, но они все-таки указывают путь, как проследить поведение определенного элемента, в частности при возрастающем измельчении. Неожиданные отклонения вычисленных значений от химических анализов указывают иногда на присутствие непредвиденных минералов или на наличие твердых растворов.
При этом иногда встречаются трудности особого рода. В одном концентрате было обнаружено резкое несоответствие между химическим анализом и вычисленным составом. Оказалось, что около предполагаемого сфалерита в действительности было анатазом.
Количественный подсчет размеров зерен каждого компонента исходной руды позволяет установить наиболее благоприятные условия измельчения. Часто, даже, как правило, носители определенных металлов, например, золота, значительно более тонкозернисты (а иногда и более крупнозернисты), чем сопровождающие минералы.
Работа Кука
Нужно очень тщательно взвешивать, на какие компоненты можно рассчитывать, и какой компромисс следует избрать. Само собой разумеется, что надо иметь в виду наличие определенного количества промежуточного продукта и принимать во внимание некоторую неоднородность размера зерен; однако иногда не совсем ясны последствия неудовлетворительного измельчения или переизмельчения, а также классификации зерен. Нельзя дать рецепта, пригодного на все случаи. Разделение главных компонентов, например, галенита, сфалерита, халькопирита, может быть вполне достаточным при определенной величине зерна, однако важные минералы-спутники, такие, как носители серебра, при этом могут не подвергаться обогащению. Для железных руд интересные указания на этот счет даются в работе Кука.
Очень сильное переизмельчение, помимо больших расходов, может быть неблагоприятным для главных компонентов и т. д.
Даже при кажущемся весьма удачно прошедшем разделении минералов при обогащении в каждом продукте будут находиться обильные сростки зерен. Количественный подсчет дает возможность решить, является ли желательным дальнейшее измельчение (всей массы или какой-то части). При довольно неудачных результатах обогащения количественный подсчет числа и величины сростков может показать, возможно, ли вообще улучшение продукта при данном ходе процесса обогащения.
Часто возможны заключения о поведении парагенезисов и количества рудного минерала в месторождении с возрастанием глубины. Присутствие значительных масс лимонита в контактовых месторождениях магнетита в виде псевдоморфоз по пириту, пирротину, халькопириту позволяет сделать заключение о наличии значительных масс сульфидов на глубине; псевдоморфозы по силикатам железа позволяют ожидать значительных потерь при обогащении первичных руд. В медных месторождениях возможны аналогичные предсказания, так как некоторые типы месторождений обладают весьма близкими «первичными» различиями с глубиной. Предвидение на основе парагенезиса зоны окисления первичных парагенезисов на глубине настолько тривиально, что нет необходимости углубляться в этот вопрос.
Пояснения к расположению материала в описательной части
Хотя «описательная часть» является в основном подсобной для работы минераграфа, касающейся вопросов геохимии, генезиса месторождения полезного ископаемого или вопросов техники, автор стремился составить ее с максимальной полнотой и посвятил ей многие годы своей жизни. Автор использовал, вероятно, непревзойденный по своей полноте детально проработанный материал, собранный им в течение более 35 лет; он считал это долгом ученого.
Обработка материала в таком виде, который удовлетворил бы многих товарищей по профессии, нелегка. Составить справочник, регистрирующий определенные факты, было бы проще, даже если его безгранично расширить. Необходимый критический подход, который, естественно, в одинаковой мере должен охватить как собственные наблюдения, так и литературные данные, требует строгого схематического расположения материала. Последнее проведено здесь резче, чем в «Учебнике», но в значительной мере следует тому же плану. Ранее высказанное положение, предполагавшее большую ценность книги, подтвердилось. Пожелание другим авторам применять эту же схему для аналогичных описаний частично выполнялось. Это пожелание здесь вновь повторяется. Бессистемность, которой страдают многие работы, делает почти невозможным использовать сведенный материал. Бессистемность приводит часто к пропускам. Так, например, во многих работах утверждается наличие какого-либо известного, но трудноопределимого минерала, но при этом отсутствуют данные об установленных диагностических признаках. Многие данные не могут быть проверены и поэтому справедливо нередко ставятся под сомнение. Естественно, что часто совершенно невозможно привести все данные, так как многое выявляется лишь на более обширном материале.
Схема разделов охватывает все, что казалось необходимым для наших нужд. Некоторые новые методы исследования, находящиеся еще в стадии развития, как например, получение значений с помощью астигматического тубусанализатора Берека или аналогичного приспособления Тернера и др., здесь опущены. Они определены для очень немногих минералов и так сильно зависят от подготовки шлифа (полировки и др.), что не имеют ценности для диагностики и будут ее иметь лишь после оценки новейших работ Берека. Метод отпечатков («methode des empreintes»), также очень перспективный в некоторых случаях, еще слишком слабо развит, как и попытки Гаудина обнаружить элементы в полированных шлифах путем установления и фотографического доказательства их радиоактивных изотопов.
Не может здесь рассматриваться развитый Кастайнгтом, а также некоторыми русскими учеными весьма пригодный для минераграфических целей рентгеновский флуоресцентный анализ с возбуждением электронным лучом, позволяющий в идеальном случае получить количественный анализ объекта размером 2ц в поперечнике.
Хотя схема описания по возможности строго выдерживается, часто некоторые пункты пропускаются, поскольку о них еще нет никаких данных.
Вообще во всех разделах приводятся только твердо установленные данные; в разделе V и при объяснении структур, по правде говоря, многое гипотетично, поскольку эти положения еще нельзя проверить экспериментально.
Название
В качестве заглавного названия ставится старое немецкое название, если оно однозначно и интернационально понятно; оно предшествует так называемому интернациональному названию. «Цинковая обманка», «пестрая медная руда», «железный блеск» гораздо понятнее, красочнее, чем «сфалерит», «борнит», «спекулярит». В большинстве случаев, однако, приходится употреблять неудачные названия современной минералогии. Иногда приводятся также английские, французские, испанские, русские обозначения, если они сильно различаются. В некоторых случаях указываются ошибочные или неоднозначные наименования.
Химический состав
Здесь дается наиболее вероятная, согласно новейшим исследованиям, формула 2. Указаны достаточно широко распространенные изоморфные замещения с учетом того, что некоторые «изоморфные примеси» являются механическими, более или менее случайными загрязнениями, другие — продуктами разложения, образовавшимися на высокотемпературных стадиях.
Кристаллографические данные в той мере, в какой они относятся к форме, приводятся лишь в виде короткой характеристики (например, «длинные иглы», «зернистые агрегаты»); в то же время пространственная группа, число элементарных ячеек, параметры приведены до некоторой степени полно, но без указания положения точек, координационных чисел, таких кристаллохимических данных, как слоистая, ионная кристаллическая структура и т. д.
II. Поведение при полировании
Под этим заголовком должны, прежде всего, быть даны все свойства каждого рудного минерала, которые наблюдаются при шлифовании и полировании.
Из долгой практики и из знакомства с литературой известно, что поведение различных рудных минералов, как и агрегатов, при полировальном процессе так неодинаково, что не имеется универсального способа изготовления полированных шлифов. Лучше всего работает машина Грейтона — Вандервельта, а также основанная на аналогичных принципах, но значительно улучшенная конструкция Ревальда. К сожалению, последнее достижение автор смог применить лишь к относительно малому числу шлифов (около 1500). Конструкция Ревальда в противоположность таковой Грейтона—Вандервельта может давать шлифы со значительно большей поверхностью, что, конечно, имеет исключительное значение при изучении минеральных срастаний. Во многих случаях (кроме некоторых вообще легко обрабатываемых минералов средней твердости) исключительные результаты дает также метод Тройера — полирование на липовом деревянном круге. «Классическое» полирование на биллиардном сукне дает, особенно при сильно различающейся твердости минералов, рельеф, невыносимый для работника, привыкшего к машинным шлифам. Несмотря на это, для некоторых объектов, например, сильно покрытых царапинами агрегатов халькопирита, сфалерита, блеклой руды рядом с жильным карбонатом, но в отсутствие твердых спутников, его можно предпочесть ранее названному способу.
Качество шлифов
Тонкая шлифовка (доводка) и полирование вручную на смоляном или резиновом диске (Рамдор, Ван дер Веен) исключительно хороши, но отнимают недопустимо много времени. Во всех случаях имеет огромное значение хороший препаратор.
Значительное улучшение в самое последнее время качества шлифов определяется использованием взамен прежних проварочных цементирующих средств новых искусственных материалов («шнейдерхёновской массы», канадского бальзама, коллолита, ваксы-корнуба, бакелита, зубного цемента и др.). Эти новые материалы при добавке «ускорителя» быстро (при умеренном нагревании, а частично уже при комнатной температуре) «связывают» (в противоположность большинству бакелитов) без дополнительной «работы». Они имеют весьма необычайные преимущества; вначале они очень жидкие, одинаково цементируют рудные и нерудные минералы; после цементировки не поддаются действию ни масел, применяемых при шлифовании, ни иммерсионного масла, ни применяемого для очистки бензина или бензола. При изготовлении шлифов из концентратов эти искусственные средства наряду с использованием машины Ревальда дают результаты, которые прежде считались совершенно невозможными.
При прежней технике изготовление шлифа размером более чем 2×2 см требовало очень много времени (или необходимо было мириться с умеренным качеством); новые методы разрешают получать шлифы 6×6 сл и более. Ревальд монтирует все шлифы в круглых бакелитовых формах в искусственном материале; это освобождает от «окантовки» и позволяет не делать столь обременительного для маленьких образцов закругления краев. Оба эти момента являются достижением.
Необходимость «индивидуальной» обработки шлифов проявляется в каждом методе, особенно в длительности шлифовки с самым тонким абразивом, в длительности полировки и в выборе наилучшего полировального материала. Во всяком случае, выявилось, что «субъективное» поведение менее заметно, если (как это всегда рекомендуется) шлифы разрезаются алмазной пилой и если шлифовальные и полировальные порошки особенно тщательно отмучены.
Шлифовке и полировке можно обучиться, используя работу Шнейдер- хёна и основные рабогы Ревальда. Благодаря многократным указаниям на бесполезность плохих фотографий в последние годы рисунки в книгах стали несколько лучше. Однако исследователи все еще пытаются «обойтись» шлифами умеренного качества. Следует настойчиво предостерегать от этого; плохой шлиф из-за возможности ошибочного определения опаснее, чем отсутствие шлифа.
При полировании сразу же становятся заметными два свойства, важные как диагностические признаки; твердость шлифования и спайность шлифования.
Твердость шлифования
Твердость шлифования вовсе не должна соответствовать твердости царапания. Она проявляется (иногда больше, чем этого нам хотелось бы) в рельефе полированных шлифов. Тончайшие различия в твердости могут быть установлены в практически непрозрачных минералах с помощью применявшейся Шнейдерхёном сначала в качестве диагностического признака световой линии, при поднятии тубуса бегущей на более мягкий минерал, объяснение которой дал Кальб. Если же один из соприкасающихся минералов прозрачен, то наблюдение световой линии не всегда однозначно.
Спайность шлифования — важный диагностический признак, который, однако, особенно при его отсутствии, должен восприниматься критически. Далеко не всякая спайность, макроскопически распознающаяся как хорошая или даже совершенная, может быть видна в полированном шлифе. Спайность обычно наблюдается в крупнозернистых агрегатах, но может отсутствовать в тонкозернистых. Очень большие отклонения между макроскопически и микроскопически видимой спайностью частично объясняются способностью поверхности шлифа замазываться при полировании.
Замазывание поверхности «пленкой полирования», «слоем Бейльби» у некоторых минералов очень мешает, особенно у минералов низкой твердости с сильной способностью к трансляциям. Эта пленка в какой-то мере всегда имеется и является, видимо, необходимым условием хорошей полировки. При появлении слишком толстой пленки полирования становятся слабее эффекты анизотропии, а в скрещенных николях появляются многочисленные царапины шлифования. Замазывание поверхности может значительно изменить некоторые оптические эффекты, как это, например, показано в работе Тернера и др.
Монтировка шлифов, в общем, не описывается. Автор монтирует свои шлифы пластилином на надписанном и нумерованном предметном стекле, в то время как другие предпочитают хранить их полированной поверхностью вниз, в отдельных коробочках, на бархатной или суконной подстилке, которая, конечно, должна быть защищена от пыли. Оба способа имеют преимущества и недостатки. Во всяком случае, некоторые трудные минералы не переносят монтировки обычным пластилином (халькозин, медь, штромейерит и др.) и должны монтироваться на пчелином воске. Некоторые рудные или жильные минералы, образовавшиеся из коллоидных растворов, а также такие, например, как пиролюзит, вбирают в себя из пластилина масло. Пластилин быстро становится хрупким и не может удерживать шлиф. В этом случае шлиф также необходимо монтировать на воске. Лучше всего делать шлифы небольших размеров, помещая их в искусственные материалы. Я применяю аральдит, причем для каждого нового шлифа необходима новая бакелитовая форма или жидкая смола Р5 («Palatal»), при наличии которой форма сохраняется. В первом случае нумерацию и пр. можно наносить непосредственно на форму, во втором случае с обратной стороны шлифа закладывать в жидкую смолу этикетки, написанные даже карандашом.
Изменения поверхности готового шлифа
Стандартные формы из бакелита, в которые закладывается шлиф, очень приятны внешне, но монтирование в них требует довольно высокого разогрева (свыше 150°) и очень сильного давления, что полностью разрушает некоторые минералы.
Изменения поверхности готового шлифа наблюдаются во многих случаях. Необходимо знать их формы проявления и условия образования, чтобы предохранить себя от грубых ошибок при изучении. Имеются все переходы от совсем слабого изменения окраски, как у пирита или халькопирита, до появления побежалости, как у борнита, или идущего в глубину разложения поверхностной пленки (например, самородный мышьяк). Изменения могут появиться почти сразу после полирования, например у свинца, или обнаруживаются в течение часов, дней, месяцев; небольшие изменения устанавливаются почти у всех минералов, так что бесполезно вновь изучать шлифы, даже кажущиеся совсем безупречными, после годичного срока их изготовления, без переполирования. Даже у минералов, которые характеризуются большой устойчивостью (галенит, магнетит), особое физико-химическое состояние поверхностной полировальной пленки вызывает ее изменение. Во многих случаях значительную роль играет при процессах изменения влажность воздуха: она может обусловить для некоторых рудных минералов (штернбергит, мельниковит-пирит, бравоит, выветрелый пирротин, рыхлый марказит) в довольно короткое время разрушение шлифа. Для таких минералов рекомендуется особенно основательное высушивание шлифов после изготовления, и затем хранение в эксикаторе над P2Os. Легкое лакирование поверхности шлифа особым лаком (Zaponlack) во многих случаях оправдывает себя. Слой лака должен быть, конечно, удален перед повторным исследованием.
Твердость по Талмейджу дает значения твердости царапанием в буквенных обозначениях по шкале, имеющей семь делений; шкалу эту он получил с помощью своего рода склерометра, знаки + или — показывают, что твердость немного выше или ниже среднего значения шкалы. В общем, эти данные, за редким исключением, хорошо соответствуют тем различиям твердости, которые обнаруживаются непосредственно по царапинам. Предлагались и другие шкалы, однако они не оправдали себя.
Поведение в отраженном свете
«Цвет и отражательная способность» обычно отмечались как первое качественное впечатление о данном минерале в полированном шлифе, которое возникало при сравнении его с обычными минералами- спутниками. «Мы его всегда приводили, хотя часто оно было ложным». Говорилось это с полным основанием, поскольку первое впечатление может обусловить предубеждение, от которого трудно потом освободиться. Такой рудный минерал средней яркости, как, например, галенит, может иногда, в частности рядом с серебром, золотом или висмутом, показаться совсем тусклым, светло-серым, однако рядом со сфалеритом, урановой смолкой или среди нерудных минералов он будет казаться ярким, белым. Умеренно окрашенный минерал пентландит (или даже халькопирит) может рядом с сильно окрашенными минералами показаться почти белым, но рядом с совершенно белыми — очень ясно окрашенным и т. д. В шлифе самый светлый и самый ярко окрашенный минерал обусловливает общее впечатление и невольно с ним сопоставляются все остальные минералы; халькопирит (отражательная способность 38%) рядом с золотом (90%) выглядит почти так же, как сфалерит (16%). Даже самый острый глаз и большой практический навык не предохраняют от ошибок. Несмотря на все сказанное, этому разделу в настоящем издании не дано того самостоятельного значения, какое он имел раньше. Трудности, которые здесь имеются, столь известны и сами собой разумеются, что общих указаний в большинстве случаев вполне достаточно. Замечания такого рода, поэтому так резко не отделены от общих данных о поведении в отраженном свете.
Далее следует таблица, в которой даются истинная отражательная способность и цвет. И то и другое приводится раздельно для наблюдений в воздухе и в иммерсии (подразумевается всегда кедровое масло с показателем преломления — 1,51), так как различие этих данных может быть необычайно характерным. Прежде всего, указываются яркость и цвет по сравнению с определенными, почти всегда встречающимися, стандартными минералами, которые сами мало меняются, такими, как галенит, сфалерит, халькопирит. Но, кроме того, дается и соотношение с особыми характерными спутниками, встречающимися в данном парагенезисе. Окончательное сравнение цвета и отражательной способности можно получить только с помощью сравнительного микроскопа (двойного микроскопа с сравнительным окуляром). Использование последнего особенно настойчиво рекомендуется при нахождении минерала в чуждой для него ассоциации. К нему часто будут прибегать начинающие и, само собой разумеется, каждый, кто не различает достаточно хорошо цвета, тем более что очень нежные и трудноопределимые оттенки рудных минералов не распознаются. Автором предпринята попытка описать словами различные оттенки каждого минерала как можно яснее, но полностью это недостижимо. Применение цветовых таблиц (в частности, Оствальда) по моему опыту не оправдывает себя; судя по литературным данным, русские исследователи имеют большой опыт в этом отношении.
Количественное обозначение оптических явлений
Количественное обозначение оптических явлений при отражении представляет большие трудности, частью теоретического порядка, частью связанные с техникой измерений и качеством полирования. Отражательная способность изотропных сильно адсорбирующих минералов зависит от них, которые для каждой длины волны имеют различные и независимо варьирующие величины. Измерение отражательной способности может быть произведено без учета п и х, которые известны лишь для очень немногих непрозрачных рудных минералов путем вычисления процентного отношения отраженного и падающего света. Различие для отдельных длин волн выражается кривой дисперсии отражательной способности, которая обусловливает субъективное восприятие цвета. В обычном случае умеренное повышение величины отражательной способности от красного к синему дает цвет минерала белый до голубовато-белого; при наивысшем значении в красном свете, с понижением к синему, цвет становится красноватым, при максимуме в желтом — желтый или желтовато-белый. Однако может возникнуть тот же цвет даже при сложной форме кривой дисперсии. Следует отметить также, что впечатление самой светлой окраски в желтом свете субъективно и не всегда выявляется отчетливо путем измерений. У анизотропных минералов п и х для различных направлений различны. Случайные сечения дают средние значения. Само собой разумеется, при определении должны быть учтены все положения и всегда следует работать с поляризатором. Более детально основы оптики отраженного света приводились неоднократно, но даже в самых серьезных литературных источниках содержатся некоторые основательные ошибки. Принципиально для количественного измерения отражательной способности могут быть предложены три метода: 1. Фотометрирование со стандартным минералом, сравнительным окуляром и серым клином. 2. Измерение со щелевым фотометрокуляром Берека. 3. Применение фотоэлементов различного рода.
Первый метод с полированными шлифами еще систематически не проработан. Щелевой фотометр был применен для измерений в различных, несколько видоизмененных конструкциях Фриком и Циссарцем по инициативе Шнейдерхёна. Значения, полученные с красным, оранжевым и зеленым фильтрами, отвечающими спектральным линиям С, D, Е, даны везде для измерений в воздухе и в иммерсии, а иногда для различных направлений. Надо заметить, что некоторые, весьма значительно двуотражающие минералы еще систематически не измерялись в различных сечениях. Значения отражательной способности пересчитывались по чистой платине, которая в свою очередь рассчитывалась по чистому кварцу в воздухе (отражательная способность для него может быть вычислена с любой точностью).
Полировальные пленки
Измерение с фотоэлементом, впервые примененное Орселем в 1927 г., с того времени было развито дальше им и его учениками в ряде работ. Эренберг применил тогда в институте, возглавляемом автором, вместо измерения с щелочным элементом измерение с фото элементом с замкнутым слоем, который в малоизмененном виде был перенят Мозесом и Фолинсби, а в последнее время также Бови.
Хотя со времени первых исследований техника измерений с фотоэлементом развилась очень широко, последними работами не были достигнуты существенно более точные результаты. Измерения с щелевым микрофотометром позволили исправить лишь в некоторых случаях грубые ошибки, но, к сожалению, не были продолжены дальше. Существенному повышению точности измерений мешает следующее: 1) недостатки в полировке; 2) пленки, возникающие при полировании (слой Бейльби); 3) недостатки эталонов.
Недостатки полировки сказываются на понижении отражательной способности. При измерениях с щелевым фотометром эта ошибка до некоторой степени субъективно может быть исключена, а при объективном измерении с фотоэлементом достигнуть этого невозможно.
Полировальные пленки обычно снижают отражательную способность (иногда значительно); вызываемая этими пленками изотропизация, так же как и обусловленное ими частичное окисление, только снижают, а замазывание выравнивает различия.
Наиболее благоприятными эталонами могли бы быть благородные белые металлы, такие, как серебро, платина, радий. Но они не полируются без значительных недостатков, каким-либо другим способом полученные «зеркала» из этих металлов имеют обычно пониженные значения отражательной способности в сравнении с теоретическими. Идеально полирующиеся вещества с легко вычисляемыми показателями преломления — кварц, алмаз для целей сравнения не подходят, так как обладают слишком низкой отражательной способностью, что усугубляет каждую ошибку. Применявшийся Циссарцем и Шнейдерхёном галенит недостаточно постоянен и т. д.
Сравнение отражательной способности в воздухе и в иммерсии оказалось для диагностики исключительно интересным. Что касается яркости и цвета, то изменения их могут быть весьма характерны как при качественном субъективном впечатлении, так и при количественном измерении.
Каждый, кто избегает применения иммерсионных объективов, лишает себя важнейшего диагностического средства и пройдет мимо многочисленных подробностей, которые сообщены в этой книге.
«Плеохроизм отражения», или, как того требует приоритет, — «двуотражение», с помощью вышеприведенных методов часто может быть измерено количественно. Но даже без такого измерения оно является одним из самых характерных диагностических свойств, которое во многих случаях позволяет также распознать все структурные особенности. Для установления тонких различий в яркости и цвете всякое слишком резкое освещение излишне, особенно важна его равномерность. Употребление здесь (и почти во всей минераграфической литературе) термина «плеохроизм отражения» обусловлено внешним большим сходством двуотражения с плеохроизмом прозрачных кристаллов.