Общие положения. На протяжении последних 15—20 лет в такой старейшей и фундамен­тальной науке, какой является минералогия

На протяжении последних 15—20 лет в такой старейшей и фундамен­тальной науке, какой является минералогия, произошли существенные изме­нения, вызванные современными достижениями физики твердого тела, кри­сталлохимии и развитием новых физических методов исследования, которые позволили поднять изучение минералов, пород и руд на принципиально новый уровень. Появились возможности не только изучать структуры минералов, но и благо­даря развитию спектроскопических методов (ИК-спектроскопия, оптическая, люминесцентная, магнитная, ядерно-гамма-резонансная, мессбауэровская, рамановская спектроскопия и др.) сравнительно просто разбираться в тех сложнейших процессах, которые протекают в самих кристаллических решет­ках минералов между составляющими ее элементарными частицами — атомами, ионами или молекулами. Дальнейшее развитие высокоразрешающей электронной микроскопии и электронного микрозондирования позволило изучать строение минералов при увеличениях, близких к размерам молекул.

В минералогии в настоящее время происходит такой же качественный скачок какой наблюдался в прошлом веке, когда для изучения минералов стали широко применять микроскопические методы исследования. Реальностью стало изучение минералов на новом атомно-электронном уровне. В результате сменились коренные представления, на которых базировалась вся минералогия начиная с того, что следует считать минералом. В отличие от химически чистых соединений, преобладающее большинство минералов представляет собой; сложно построенные неоднородные микросистемы, состоящие из матрицы, имеющей определенный состав, и включенных в нее многочисленных микро- фаз, возникающих в результате различных сингенетических с самой матрицей и более поздних эпигенетических процессов.

Кристаллическая решетка такой матрицы минерала способна до некоторой степени изменяться под воздействием внешних физико-химических условий. Она может быть в разной степени разупорядочена, в ней могут возникать различного рода дефекты, появляться электронно-дырочные и примесные центры, представленные как катионами, так и анионными радикалами. Да­леко не всегда наблюдаются в ней точные стехиометрические соотношения между катионами и анионами. Нестехиометричность состава уравновешивается появлением соответствующих вакансий-дефектов. Отдельные слои кристаллической решетки могут быть сдвинуты друг по отношению к другу (явления политипии), а также разбиваться на блоки и приобретать в связи с этим мозаичное строение.

Вся сложная микросистема, представляющая сам минерал, легко может перестраиваться на электронно-ядерном уровне, тонко реагируя на изменение внешних физико-химических условий, при этом внешняя форма кристалла минерала не нарушается, а изменение некоторых физических свойств удается выявить только при применении прецизионных измерений и использовании современных спектроскопических методов исследований. Из нового подхода кминералам и появившейся возможности их изучения на атомно-электронном уровне следуют весьма важные для практики выводы.

В настоящее время в природе известно около 3000 минеральных видов, из которых в промышленности используется не более 20%; считается, что ос­тальные 80% не представляют практической ценности. Между тем, деталь­ные исследования свойств минералов, содержаний в них различных элемен­тов-примесей, распространенности в природе показывают, что с каждым го­дом резко увеличивается количество полезных минеральных видов.

Только за последнее десятилетие в мире установлено практическое значение многих минералов. Вовлечение в промышленное использование новых видов сырья по свое­му экономическому эффекту сравнимо с открытием новых крупных место­рождений полезных ископаемых. Многие из проблем применения новых ми­неральных видов связаны с комплексностью использования сырья и с разра­боткой прогрессивных технологических схем. Целеустремленное изыскание но­вых областей применения минералов на основе детального всестороннего изучения их свойств и состава является одной из важнейших задач минера­логических исследований, и работы в этом направлении должны быть рас­ширены.

Исторический аспект и современная практика изучения минерального вещества позволяют сформулировать три основные группы задач, решаемых с использованием результатов исследования лабораторными методами минералов, пород и руд:

I) Изучение вещественного состава минералов, пород и руд для их диагностики, определения областей применения и возможностей использования.

2) Выявление типоморфных особенностей минералов, слагающих породы и руды, для конкретизации поисков полезных ископаемых, оценки их технологических свойств, установления генезиса,

3) Установление физико-химических параметров процессов минерало- и рудообразования, для прогнозирования скрытого оруденения и синтеза минералов.

В соответствии с поставленными задачами методы лабораторных исследований минерального вещества можно также разделить (условно) на три большие группы:

- методы определения основных свойств, фазового и химического состава вещества;

- методы выявления типоморфных признаков минералов, тонких особенностей их структуры;

- методы реставрации термобарогеохимических условий (ТРХ- параметров) образования минералов, пород и руд.

Большинство из лабораторных методов имеют широкий диапазон применения и позволяют комплексно решать несколько задач. Отдельные методы являются узкоспециальными и служат для глубокого и целенаправленного исследования одного из свойств минерального вещества.

Результаты лабораторных исследований минералов пород и руд часто используются для определения количественных (подсчет запасов) и экономических (цена, стоимость добычи) показателей минеральных веществ, как полезного ископаемого. Это накладывает особую ответственность на качество (достоверность) предоставляемой лабораторными методами информации.

Качество результатов, в немалой степени, зависит от правильного и аккуратного ведения документации и соблюдения общих принципов учета и регистрации данных.

Выполнение лабораторных исследований минерального вещества, прежде всего, связано с корректным отбором соответствующих проб и образцов, принципы которого изложены выше, каждая проба должна

сопровождаться этикеткой содержащей следующие сведения:

1.Порядковый номер образца.

2.Привязку образца к общей сети опробования (профиль, разрезу, интервалу скважины, обнажение, маршруту). При наличии топоосновы или зарисовки обнажения, положение образца отмечается точкой и номером.

3.Полевое определение породы, руды, минерала, Дата отбора образца, при необходимости время.

4.Предполагаемые виды лабораторных исследований, на которые будет направлена проба,

5. Условия хранения, способы подготовки (дробление, обогащение). Указываются при необходимости.

6. Фамилия и должность отобравшего образец.

При поступлении проб в лабораторию эти сведения заносятся в соответствующие журналы под лабораторной нумерацией.

Проведение конкретных лабораторных исследований состоит из трех этапов:

1.Монтаж, (при необходимости) и подготовка, лабораторного оборудования к работе.

2.Проведение лабораторного анализа, включая ведение рабочей документации.

3.Обработка, и анализ результатов измерений.

При подготовке оборудования необходимо принять все меры техники безопасности, ее требования могут заставить изменить метод и средства проведения анализов,

После уточнения порядка проведения анализа, подготавливается необходимая документация: журналы для записей наблюдений, бланки

таблицы экспериментальных данных, координатные сетки для построения черновых графиков и т.д.

В лабораторном журнале записываются; дата, время, название анализа, схема и метод измерений, условия их проведения и те величины, которые определяют точность результата. В журнал также вносятся и другие сведения необходимые для воспроизводимости анализа.

Отсчеты и записи показаний приборов должны вестись в соответствии с их классом точности и вноситься в рабочие журналы с должным количеством знаков, учитывая цены деления шкал приборов.

Ошибочные записи, промахи и сомнительные показания приборов зачеркиваются так, чтобы можно было их прочитать.

Обработку и анализ результатов эксперимента нельзя откладывать надолго, часть вычислений нужно производить в процессе анализа и изображать в виде черновых графиков, для суждения о правильном ходе эксперимента иначе возможны искажения конечного результата.

Окончательная обработка данных должна, проводится планомерно, с обязательной проверкой вычислений. Для определения ошибок применяются математические методы обработки данных.

Заказчику результаты предоставляются в принятой табличной или графической форме, на соответствующих носителях (бумажных или магнитных) с указанием исходных данных из лабораторного журнала и номером, на каждое лабораторное определение. Результаты приводятся с указанием масштаба и системы единиц измерения.

В заключение стоит отметить, что универсальных указаний по планированию и выполнению лабораторных исследований нет и быть не может. Назначение приводимых указаний в предупреждении начинающих

экспериментаторов о возможных типовых ошибках, часто связанных с оформлением и ведением документации. Результаты лабораторных исследований это - факты, дальнейшая интерпретация которых пользователем, возможна только при полной уверенности в их адекватности.