View
4
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Analitičke metode u geologiji mineralnih ležišta
Rudna mikroskopija
• Mikroskopija u reflektiranom svjetlu
• izvor svjetlosti ja iznad preparata za razliku od izvora svjetlosti kod uobičajenog petrografskog mikroskopa (ispod preparata)
• tijelo mikroskopa• rotirajući stolić s podjelom u stupnjevima• objektne leće s različitim povećanjima• okulari• svjetlosti sistem • polarizator i analizator• fotometar (mjerenje reflektancije minerala)
Priprema uzoraka za rudnu mikroskopiju
1. Piljenje 2. Lijepljenje (Mounting) 3. Brušenje
4. Poliranje
Polirane površine zadovoljavajuće kvalitete
Koloformni pirit, Trepča, Kosovo
Hidrotermalna parageneza, Trepča
Py
Py
Carb
Identifikacija minerala – kvalitativna optička svojstva
• morfologija (habitus i oblik kristala, sraslaci, deformacije, zonalni rast)• kohezivna svojstva (kalavost, pukotine, tvrdoća (Kalb svjetlosna linija), plastičnost (eng. tenacity; duktilno/krto)• eksolucije, kemijska svojstva, izjedine (eng. etching)
Svojstva promatrana u polariziranoj svjetlosti• boja• reflektancija• bireflektancija ili refleksijski pleokroizam
Svojstva promatrana s uključenim analizatorom• izotropija/anizotropija• anizotropne boje• unutarnji refleksi
Habitus
Py
Kalb svjetlosna linija
EksolucijeHalkopirit u sfaleritu
SphCpy
Hidrotermalna parageneza, Trepča, Kosovo
Pirit
H = 6 – 6½
Galenit
H = 2½
boja
Gn
Cpy
Py
Carb
Eksolucije halkopirita u sfalerituIli bolest halkopirita u sfaleritu
𝑅𝑒𝑓𝑙𝑒𝑘𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑗𝑎 (𝑅 %) =𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑧𝑖𝑡𝑒𝑡 𝑟𝑒𝑓𝑙𝑒𝑘𝑡𝑖𝑟𝑎𝑛𝑒 𝑠𝑣𝑗𝑒𝑡𝑙𝑜𝑠𝑡𝑖
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑧𝑖𝑡𝑒𝑡 𝑢𝑝𝑎𝑑𝑛𝑒 𝑠𝑣𝑗𝑒𝑡𝑙𝑜𝑠𝑡𝑖(𝑥 100)
Vrlo jaka reflektancija (R>50%)Ag, Au, Cu, Pt, Bi, pirit, arsenopirit, markazit
Jaka reflektancija (R=35-50%)galenit, stibnit, halkopirit, pirhotit
Umjerena reflektancija (R=20-35%)proustit, realgar, cinabarit, hematit, halkozit, magnetit
Slaba reflektancija (R<20%)sfalerit, siderit, grafit, wolframit
Bireflektancija
stibnit, Bo Thong, Tailand
Izotropni minerali
pirit, Trepča, Kosovo
Izotropni minerali
Anizotropni minerali
arsenopirit, Trepča, Kosovo
Anizotropni minerali
markazit, Trepča, Kosovo
Anizotropni minerali
Anizotropni minerali
Unutarnji refleksi
skarnska parageneza, Trepča, Kosovo
Py
Mrc
Sph
Unutarnji refleksi
Fluidne inkluzije – fluidi
zarobljeni u mineralima
Fluidi u geološkim procesima
• aktivni sistemi (npr. geotermalna polja, crni dimljivci)
• rekonstrukcije kroz produkte hidrotermalnih alteracija
• fluidne inkluzije
Waiotapu geotermalno polje, Novi Zeland
White Island (aktivni vulkan), Novi Zeland
Fluidne inkluzije
Fluidne inkluzije su mjehurići tekućine i plina zarobljene u kristalu tijekom njihovog rasta. Minerali često
kristaliziraju iz vodenih otopina, te kapljice tih fluida mogu ostati zarobljene unutar kristala (ako je rast
kristala poremećen kristalografskim defektom) ili u zacijeljenim pukotinama unutar kristala. Inkluzije
pogodne za geokemijska istraživanja variraju u veličini u rasponu od <1 mm do 1 mm, i uobičajeno su
detaljno vidljive isključivo mikroskopom.
Henry Clifton SORBY (1826. – 1908.)
On the Microscopical Structure of Crystals (1858)
1984.
Klasifikacija fluidnih inkluzija prema vremenu nastanka
• primarne
• sekundarne
• pseudosekundarne
Fazna klasifikacija fluidnih inkluzija
polifazne (L+V+S, L1+L2+V)
monofazne (L, V, S) dvofazne(L + V)
S
S
LV
V – plinovita faza
L – tekuća faza
S – čvrsta faza
Osnovne pretpostavke
• Kemijski sastav fluidne inkluzije se nije mijenjao od trenutka kad su zarobljene
• Volumen fluidnih inkluzija se nije mijenjao otkad su zarobljene
• Sadržaj fluidnih inkluzija je zarobljen kao jednofazni (homogeni) fluid (osim ključajućih fluida!)
cooling
• mikrotermometrija
• UV mikroskopija
• IR mikroskopija
• Ramanova spektroskopija
• ionska kromatografija
• plinska kromatografija
• SEM (skenirajući elektronski mikroskop)
• LA-ICP-MS (laserska ablacija-induktivno
spregnuta plazma-masena spektroskopija)
Analitičke metode u istraživanju fluidnih inkluzija
- fluidne inkluzije u mineralima slijede izohorne-izopletne putove kroz P-
T uvjete, kako u prirodi tako i tijekom eksperimenata mikrotermometrije
(eng. isochoric-isoplethic paths through P-T space)
- stolić s hlađenjem i zagrijavanjem (-180 do +600°C)
- fazni prijelazi pri kontroliranim temperaturnim promjenama
• MIKROTERMOMETRIJA
hlađenje zagrijavanje
Početno
otapanje Završno
otapanje
Homogenizacija
Eutektičke temperature u raznim vodenim sistemima
Slanost (tež.% NaCl) nasuprot konačnoj temperaturi otapanja
Fazni dijagram za NaCl-H2O sistem
• nedestruktivne metode
• IR mikroskopija – fluidne inkluzije se istražuju u opaki mineralima
• UV mikroskopija – ugljikovodici
IR i UV mikroskopija
Fig. 1. IR mikrofotografija fluidne
inkluzije u stibnitu
Fig. 2 Fluidne inkluzije koje sadržavaju CH4
a) u VIS; b) u UV spektru
• nedestruktivna metoda
• uzorak je obasjan monokromatskom
laserskom zrakom
• volatili (H2O, CO2, CH4, N2,…)
• Hidrati soli (hydrohalite, NaCl·2H2O;
antarcticite, CaCl2·6H2O,…)
• čvrste faze (kalcit, dolomit, barit, pirit,
halkopirit,…)
Ramanova spektrosopija
• destruktivna metoda
• koncentracija kationa (Na+, Ca2+, Mg2+, Li+, K+,…) i aniona (Cl-, SO42-, CO3
2-,
Br-, I-,…)
• cjelokupni sastav
Ionska kromatografija
Probe mineral Li (ppm) Na (ppm) K (ppm) Mg (ppm) Ca (ppm) F (ppm) Cl (ppm) Br (ppm) I (ppm) NO3 (ppm) SO4 (ppm)
PR-LJ-1 Siderite 101 12534 544 6535 6337 145 30458 192 0,9 321 206
PR-LJ-2 Galena 4 5869 352 571 8487 126 10701 26 0,1 168 409
PR-LJ-3 Dark limestone 62 3775 5269 2197 19779 227 6620 36 10,8 308 1358
PR-LJ-4 Siderite 188 8812 1844 5275 16245 62 20489 231 0,6 196 3527
PR-LJ-5 Quartz 67 14884 856 741 1995 56 26356 114 1,7 820 0
PR-LJ-6 Barite 16 4943 319 616 14378 0 9658 50 0,8 118 3965
PR-LJ-7 Barite 3 3877 325 682 22685 46 8630 34 0,6 174 20654
PR-LJ-8 Dark limestone 26 3032 436 1507 25951 121 4744 68 6,9 177 19065
PR-LJ-9 Siderite 417 10468 458 7720 12683 43 25633 338 0,7 196 1129
• destruktivna metoda
• kemijski i izotopni sastav volatila (N2, CH4, kompleksni ugljikovodici, itd)
• cjelokupni sastav
Plinska kromatografija
• destruktivna metoda
• kemijski sastav ne-volatilnih elemenata
• kemijski sastav pojedinačnih fluidnih inkluzija
SEM/EDS
LA-ICP-MS
LA-ICP-MS signali za pojedinačnu fluidnu inkluziju u kremenu LA-ICP-MS signali inkluzija taljevine u
plagioklasu
Rentgenska difrakcija na prahu (XRPD) – mineralogija alteracija
• Rentgenska difrakcija na prahu (XRPD) je analitička metoda primarno korištena za
faznu analizu kristaliziranog materijala - daje informacije o kristalnoj stukturi minerala.
Pogodna je za sitnozrnate uzorke (produkte hidrotermalnih alteracija, minerale glina,
marinske sedimente, potočne sedimente, uzorke tla…)
Hidrotermalno alterirani (izmjenjeni) trahiandezit, Trepča, Kosovo
Recommended