1. No category

KAZALO
1. MIKROSKOP ZA RAZISKAVO V ODSEVNI SVETLOBI ......................................................5
1.1. Opakiluminator ................................................................................................................... 5
1.1.1. Opakiluminator s ploščico - opazovanje z večjimi povečavami ............................. 6
1.1.2. Opakiluminator s prizmo - opazovanje z manjšimi povečavami ............................. 7
1.1.3. Berekova kompenzacijska prizma:................................................................................ 8
1.2. Objektiv ............................................................................................................................... 8
1.2.1. Akromatični objektivi: ...................................................................................................... 8
1.2.2. Apokromatski objektivi: ................................................................................................... 9
1.2.3. Fluoritni objektivi: .............................................................................................................. 9
1.2.4. Planobjektivi: ..................................................................................................................... 9
1.2.5. Suhi objektivi - imerzijski objektivi.................................................................................... 9
1.2.6. Numerična apertura (A, NA) ........................................................................................ 10
1.2.7. Objektivi za opazovanje mineralov v temnem polju ............................................... 11
1.3. Okular ................................................................................................................................ 12
1.3.1. Primerjalni okular - primerjalni mikroskop .................................................................... 14
1.4. Celotna povečava mikroskopa ...................................................................................... 14
1.5. Tubusne leče in tubusni nastavki..................................................................................... 14
1.6. Amici - Bertrandova leča................................................................................................. 14
2. NAPRAVE ZA POLARIZIRANJE SVETLOBE .....................................................................16
2.1. Nicolova prizma................................................................................................................ 16
2.2. Polarizator: ......................................................................................................................... 17
2.3. Analizator........................................................................................................................... 17
3. OSVETLJAVA..................................................................................................................19
3.1. Monokromatska svetloba ................................................................................................ 21
4. KRIŽNA MIZICA..............................................................................................................23
5. MERJENJE DOLŽIN.........................................................................................................24
5.1. Okularni mikrometer:........................................................................................................ 24
5.2. Vijačni mikrometer - vijačni okularni mikrometer: ........................................................ 25
6. DOLOČANJE KVANTITATIVNE SESTAVE RUD IN PRODUKTOV BOGATENJA ..............26
6.1. Teoretske osnove .............................................................................................................. 28
7. FOTOGRAFIRANJE IN PROJICIRANJE OBRUSKOV TER NJIHOVO PRIKAZOVANJE S
POMOČJO TELEVIZIJE.......................................................................................................30
8. DOLOČANJE OPTIČNIH LASTNOSTI MINERALOV V ODSEVNI SVETLOBI....................31
8.1. Absorbcija: ........................................................................................................................ 31
8.2. Odsevna sposobnost ........................................................................................................ 33
8.2.1. Enoosni prozorni mineral................................................................................................ 34
8.2.2. Rombični, monoklinski in triklinski minerali................................................................... 36
8.2.3. Schneiderhöhn-ova klasifikacija: ................................................................................. 37
8.2.4. Določanje odsevne sposobnosti ................................................................................. 38
8.2.5. Berekov mikrofotometer z režo .................................................................................... 39
8.2.6. Fotometrični okular OKF - 1 (Volynskij) ........................................................................ 40
8.2.7. Fotometer - objektivna metoda .................................................................................. 41
8.3. Odsevni pleohroizem ....................................................................................................... 41
8.3.1. Zakaj nastane? ............................................................................................................... 42
8.4. Barva .................................................................................................................................. 43
8.4.1. Problem določanja barve: ........................................................................................... 44
8.4.2. Določanje barv pod mikroskopom ............................................................................. 45
8.5. Efekti anizotropnosti.......................................................................................................... 45
8.5.1. Izotropni minerali ............................................................................................................ 45
8.5.2. Anizotropni minerali:....................................................................................................... 46
8.5.3. Anizotropen presek enoosnega neprozornega minerala: ...................................... 46
8.6. Konoskopsko opazovanje rudnih mineralov ................................................................. 49
8.7. Notranji refleksi.................................................................................................................. 51
8.7.1. Pogoj, da lahko nastanejo notranji refleksi: ............................................................... 51
8.7.2. Najbolj pogoste barve notranjih refleksov: ................................................................ 51
9. PODROBNO OPAZOVANJE POSAMEZNIH ZRN ...........................................................53
9.1. Kristalna oblika.................................................................................................................. 53
9.2. Habitus ............................................................................................................................... 54
9.3. Conarnost .......................................................................................................................... 54
9.4. Dvojčki ............................................................................................................................... 55
10. DOLOČANJE FIZIKALNIH LAStNoSTI ...........................................................................56
10.1. Trdota ............................................................................................................................... 56
10.1.1. Določanje trdote po izgledu polirane površine ...................................................... 57
10.1.2. Določanje trdote po polirni trdoti in psevdobekejevi črti...................................... 57
10.1.3. Psevdobekejeva črta .................................................................................................. 57
10.1.4. Določanje trdote po razah, ki sečejo polirane površine in po odporu pri razenju
s kovinskimi iglami ..................................................................................................................... 58
10.1.5. Določanje trdote s Talmageovim sklerometrom..................................................... 59
10.1.6. Določanje trdote z vtiskavanjem diamantne piramide - metoda določanja
mikrotrdote. ............................................................................................................................... 59
10.2. Razkolnost........................................................................................................................ 60
10.3. Magnetičnost .................................................................................................................. 61
10.4. Jedkanje poliranih površin rudnih mineralov............................................................... 61
10.4.1. Razpoznavno jedkanje................................................................................................ 62
10.4.2. Strukturno jedkanje ...................................................................................................... 64
10.4.3. Elektrolitsko jedkanje:................................................................................................... 65
11. DOLOČANJE PRVIN ....................................................................................................66
11.1. Določanje prvin z mikrokemičnimi reakcijami ............................................................ 67
11.2. Določanje prvin s kontaktnim odtisom ......................................................................... 67
11.3. Določanje prvin z mikrosondo....................................................................................... 68
11.4. Določanje prvin z elektronskim mikroskopom (SEM) in energijsko disperzijsko
spektroskopijo (EDS) ................................................................................................................ 68
11.5. Mikroradigrafska analiza ............................................................................................... 69
12. OPIS SLIK IZ NASLOVNIC POGLAVIJ..........................................................................70
POGLAVJE 1
1. MIKROSKOP ZA RAZISKAVO V ODSEVNI SVETLOBI
Optični deli
opakiluminator
okular
tubusne leče
Amici-Bertrandova leča
nikoli
objektiv
Mehanski deli
noga
mizica
tubus
nosilec tubusa
1.1. Opakiluminator
1858 izdela prototip opakiluminatorja angleški geolog Sorby.
POGLAVJE 1
6
1.1.1. Opakiluminator s ploščico - opazovanje z večjimi povečavami
Slika 1. Opakiluminator s ploščico
•
•
•
apertura objektiva je v celoti izkoriščena
velika razločevalna sposobnost
temnejša slika predmeta - izguba svetlobe pri prehodu skozi ploščico
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
7
1.1.2. Opakiluminator s prizmo - opazovanje z manjšimi povečavami
Slika 2. Opakiluminator s prizmo
•
•
•
apertura objektiva je le polovično izkoriščena
manjša razločevalna sposobnost
svetlejša slika predmeta - manjša izguba svetlobe
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
8
1.1.3. Berekova kompenzacijska prizma:
n = √3 = 1.73
Odpravlja napako trikotne
polarizirane svetlobe.
prizme
-
nehomogenost
Linearno polarizirana svetloba pretrpi pri totalnem odsevu s
trikotne prizme določen fazni premik. Pri izstopu iz takšne
prizme je namreč del svetlobe bolj ali manj eliptično
polariziran.
Slika 3. Berekova prizma
1.2. Objektiv
Je zelo natančno izdelan optični sistem. Od njegove kvalitete zavisi v veliki meri razločevalna
sposobnost mikroskopa in tudi kvaliteta slike. (Tovarne, ki proizvajajo optične mikroskope:
Opton, Zeiss, Leitz, Reichert...)
Ločimo štiri skupine objektivov:
1. akromatični objektivi
2. apoktomatični objektivi
3. fluoritni objektivi
4. planobjektivi
1.2.1. Akromatični objektivi:
So najbolj enostavni, vendar dajejo dovolj dobre slike ter so sorazmerno poceni.
Uporaba:
• za slabše in srednje močne povečave
• lastna povečava:
2,5 × do 60 ×
• numerična apertura:
0,05 do 0,80
Kromatična aberacija je korigirana za modro in rdečo
barvo (to dosežemo z uporabo različnih vrst stekel,
oblike posameznih leč in zaslonk). Navadno gre za
kombinacijo leč iz kronskega in flintnega ali
kremenovega stekla. Preostalo kromatično aberacijo
odklonijo s kompenzacijskimi okularji, pri fotografiranju
pa si pomagamo z ustreznimi barvnimi filtri, ki
absorbirajo določene barve. Večja lastna povečava krajša goriščna razdalja.
Slika 4. Prerez akromatičnega objektiva
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
9
1.2.2. Apokromatski objektivi:
So popolnejši in vsebujejo različne leče. Z njimi
opazujemo najmanjše detajle in so izredno primerni za
fotografiranje v barvah. So tudi najdražji. Kromatična
aberacija je korigirana za tri barve: modro, rdečo in
zeleno. V veliki meri so pri teh objektivih, zlasti za večje
povečave, odstranjene tudi druge napake kot, so sferična
aberacija, ukrivljenost slike ter vejičnost ali koma.
Uporaba:
• za srednje in močne povečave
• večje povečave kot so značilne za akromatične
objektive
• večja numerična apertura so značilne
za akromatične objektive
Slika 5. Prerez apokromatičnega
objektiva
1.2.3. Fluoritni objektivi:
So bolj enostavni in cenejši, vendar se po
kvaliteti
približujejo
apokromatskim
objektivom, zato so pogosto v rabi.
1.2.4. Planobjektivi:
Pri teh objektivih je v veliki meri korigirana
ukrivljenost slike.
Planokromati - vizualno opazovanje, črno belo
fotografiranje
Planapokromati - barvna fotografija
Slika 6. Prerez fluoritnega objektiva
1.2.5. Suhi objektivi - imerzijski objektivi
Vsi navedeni objektivi so takoimenovani SUHI OBJEKTIVI. Med njihovo čelno lečo in
površino obruska je le zrak (n = 1). Pri raziskavah pod rudnim mikroskopom pa uporabljamo
pogosto tudi IMERZIJSKE OBJEKTIVE, katerih mora biti čelna leča v neki tekočini
(cedrovo olje: n = 1.515, voda: n = 1.333; pri valovni dolžini svetlobe λ - 589 nm), če hočemo
dobiti ostro sliko.
oznaka 10/0.32 – lastna povečava =10; numerična apertura = 0.32
oznaka 100/1.3 Öel - lastna povečava =100; numerična apertura = 1.3
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
10
Slika 7. Imerzijski objektiv Nikon
Slika 8. Imerzijski objektiv Berrel
1.2.6. Numerična apertura (A, NA)
Numerična apertura je pomembna karakteristika vsakega objektiva in je podana z enačbo:
A = n × sinα
Slika 9. Primer numerične aperture
A = numerična apertura
n = lomni količnik sredstva med čelno lečo objektiva in obruskom
α = kot žarka, ki še vstopa v objektiv
SUHI OBJEKTIVI (a)
n = 1.0 - zrak
α = 90°
A = 1.00 (teoretično)
α = 72°
sin 72° = 0.951
A = 0.95 (dejansko)
oznake: 10/0.32
Slika 10. Suhi objektiv
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
11
IMERZIJSKI OBJEKTIVI (b)
voda
A = 1.20
cedrovo olje A = 1.40
oznake: 100/1.3 Öel
Razločevalna sposobnost mikroskopa ni odvisna le od
njegove celotne povečave, temveč v precejšni meri
prav od numerične aperture: pri določeni valovni
dolžini svetlobe, bo razločevalna sposobnost objektiva
tem večja, čim večja bo njegova numerična apertura.
Slika 11. Imerzijski objektiv
Primer: valovna dolžina svetlobe: λ = 550 nm
numerična apertura: A = 1.40. Razločevalna sposobnost objektiva:
L=
λ
A
=
550
= 390nm = 0.39 µm
1.40
numerična apertura: A = 0.1. Razločevalna sposobnost objektiva
L=
λ
A
=
550
= 5500nm = 5.5µm
0.10
1.2.7. Objektivi za opazovanje mineralov v temnem polju
Uporabljamo jih za:
•
•
opazovanje notranjih refleksov nekaterih mineralov
opazovanje zgradbe mineralov (jalovinski minerali, minerali z majhnim koeficientom
absorbcije)
Objektivi in okularji ne smejo povzročiti nikakršne polarizacije svetlobe. Mehanske
poškodbe, pritiski → leče → dvolom, polarizacija svetlobe.
Slika 12. Skica mikroskopa pri opazovanju
mineralov v temnem polju
Slika 13. Zrcalo z neprosojno ploščico za
opazovanje v temnem polju
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
12
Slika 14. Objektiv za opazovanje mineralov v
temnem polju
Slika 15. Slika minerala lapisa s sulfidi pri
opazovanju v temnem polju
1.3. Okular
Namen okularja je da poveča realno, obrnjeno in deloma že povečano sliko predmeta, katero
da objektiv. Kvaliteta okularja ne vpliva v toliki meri na razločevalno sposobnost
mikroskopa, kolikor na končno oblikovanje slike: čim kvalitetnejši je okular, tem bolj jasna,
razločna in kontrastna bo slika opazovanega detajla polirane površine.
Mikroskopi za opazovanje v odsevni svetlobi imajo navadno Huygensove okularje.
Povečave: 4×, 6×, 8×, 10×, 12×, 12.5×, 16×, 20×, 25×.
Okularji, katere uporabljamo skupaj z apokromatskimi in fluoritnimi objektivi imajo bolj
zapleteno zgradbo: kolektivno (KL) ali leča vidnega polja in očesno lečo (OL) predstavlja v
bistvu lečje – sistem leč. Uporabljamo lahko dve vrsti okularjev: Huygensove oziroma
Ramsdenove okularje, ki se med seboj po zgradbi nekoliko ločijo (Slika 16 in Slika 17).
Funkcija kolektivne leče (leča vidnega polja) je, da zbere žarke, ki prihajajo iz objektiva
nekoliko za sprednjo razdaljo očesne leče.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
13
Slika 16. Huygensov okular
Slika 17. Ramsdenov okular
V ravnini realne slike je obroč, ki omejuje vidno polje okularja. Vanj vstavimo ploščice z
raznimi znaki.
• nitni križ
• različne števne mrežice
• mikrometerske ploščice
Pri Hugensovih okularjih je ta obroč v okularju samem, pri Ramsdenovih pa se nahaja v
tubusu mikroskopa.
Uporabljamo lahko tudi:
•
•
•
•
kompenzacijske okularje - odpravljajo nekatere napake objektivov
planokularje - uravnavajo ukrivljenost slike središčnih delih vidnega polja
periplanokularje - uravnavajo ukrivljenost slike tudi v perifernih delih vidnega polja
širokokotne okularje - dajejo zelo veliko vidno polje
Slika 18. Grafični prikaz virtualne slike
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
14
1.3.1. Primerjalni okular - primerjalni mikroskop
Pri mikroskopiranju rud si lahko pomagamo tudi z
primerjalnim okularjem, ki predstavlja v bistvu neke vrste
primerjalni mikroskop (Slika 19).
Uporaba:
• določanje odsevne sposobnosti mineralov
• določanje barv
• določanje nekaterih drugih optičnih lastnosti
1.4. Celotna povečava mikroskopa
Slika 19. Primerjalni okular -
V kolikor mikroskop nima tubusnih leč in drugih
mikroskop
nastavkov, s katerimi se skrajša ali podaljša pot žarkov,
izračunamo njegovo celotno povečavo tako, da pomnožimo lastno povečavo objektiva in
povečavo okularja.
povečava objektiva = 16.5×
povečava okularja = 10×
celotna povečava mikroskopa = 16.5 × 10 = 165×
Isto povečavo lahko dobimo s kombinacijo močnega objektiva in slabega okularja ali pa
obratno. Vendar bo razločevalna sposobnost mikroskopa pri kombinaciji objektiv 25× in
okular 10× večja, kot pri kombinaciji objektiv 10× in okular 25×. Objektiv s 25 kratno
povečavo ima namreč večjo numerično aperturo (A = 0.65 - firma Opton), kot objektiv s
povečavo 10× (A = 0.32):
objektiv 25× okular 10×
objektiv 10× okular 25×
povečava = 250×
1.5. Tubusne leče in tubusni nastavki
Standardna tubusna dolžina mikroskopa je 160 mm ali 170 mm. Mikroskopi, ki nimajo
standardne dolžine jo korigirajo z ustreznimi tubusnimi lečami ali tubusnimi nastavki. Pri
takšnih mikroskopih moramo pri računanju celotne povečave mikroskopa upoštevati tudi
povečavo tubusnih leč in tubusnih nastavkov. Celotno povečavo takega mikroskopa je tako:
Pobjek. × Pokularja × Ptubus. nast. = celotna povečava mikroskopa (Pcelotna)
Primer:
Pobjektiva = 10; Pokularja = 10; P tubusni nastavki = 0.63
Pcelotna = 10 × 10 × 0,63 = 63×
1.6. Amici - Bertrandova leča
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 1
15
Vsi mikroskopi za opazovanje mineralov v polarizirani svetlobi imajo vgrajeno AmiciBertrandovo lečo. Leča je pričvrščena v določeni višini tubusa - vselej pod okularjem. Z njo
spremenimo okular v neke vrste mikroskop manjše povečave, tako da lahko opazujemo
zadnjo goriščno ravnino objektiva. Uporabljamo jo, kadar opazujemo rudne minerale v
konvergentni svetlobi. (Konoskopsko opazovanje rudnih mineralov).
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 2
2. NAPRAVE ZA POLARIZIRANJE SVETLOBE
Vsi polarizacijski mikroskopi imajo dve napravi za polariziranje svetlobe: polarizator in
analizator. Pri boljših mikroskopih sta to nikolovi prizmi – nikola; slabši mikroskopi pa za to
uporabljaj polarizacijske filtre – polaroide (najbolj je znan filter herapatit).
2.1. Nicolova prizma
Slika 20. Grafični prikaz svetlobe pri prehodu skozi nikolovo prizmo
POGLAVJE 2
17
2.2. Polarizator:
Polarizator služi za to, da polarizira svetlobo. Praviloma je vselej vključen. Polarizator
naravnamo na 0° in ga premikamo le v izrednih primerih. Pri nekaterih mikroskopih ga
moremo vrteti okrog osnovnega položaja za ∀45° ali kar za 360°.
Slika 21. Primer polarizirane svetlobe
2.3. Analizator
Kot ime samo pove, služi analizator za analiziranje svetlobe, ki prihaja s površine minerala.
tudi ta je vg mikroskopu navadno vključen, vendar tako, da je njegova nihajna ravnina
vzporedna z nihajno ravnino polarizatorja. To je položaj 0° - nihajna ravnina analizatorja je
vzporedna z nihajno ravnino polarizatorja. V položaju 90° pa je nihajna ravnina analizatorja
pravokotna na nihajno ravnino polarizatorja. V tem primeru pravimo, da opazujemo pri
navzkižnih nikolih (Slika 22).
Pri mikroskopiranju rud se bomo srečali ne samo z linearno polarizirano svetlobo, ampak tudi
z eliptično in krožno polarizirano svetlobo.
•
•
•
linearno polarizirana svetloba: je rezultanta dveh linearno polariziranih žarkov, ki
nihata v ravninah, ki sta druga na drugo pravokotni in imata različni amplitudi ter sta v
fazi. Podobno dobimo linearno polarizirano svetlobo tudi v primerih, ko je fazna
razlika 180° ali mnogokratnik tega števila.
eliptično polarizirana svetloba: je rezultanta dveh linearno polariziranih žarkov, ki
nihata v ravninah pravokotnih druga na drugo in imata različni amplitudi ter razlika v
fazi 45°. Podobno dobimo eliptično polarizirano svetlobo tudi v primerih, če obstaja
fazna razlika, ki ni enaka 180° ali mnogokratniku tega števila (Slika 23)
krožno polarizirana svetloba: je rezultanta dveh linearno polariziranih žarkov, ki
nihata v ravninah pravokotnih druga na drugo z enako velikima amplitudama ter fazno
razliko 90° (Slika 23).
Z eliptičnim kompenzatorjem lahko dobimo tako iz eliptično kot krožno polariziranega žarka
linearno polariziran žarek.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 2
18
Slika 22. Primer polarizatorja in analizatorja v različnem položaju
Slika 23. Krožno (A) in eliptično (B) polarizirana svetloba
Vse tri vrste polarizirane svetlobe lahko najenostavneje ugotovimo z nikolom:
•
linearna polarizirana svetloba: z vrtenjem nikola dosežemo v določenem položaju
popolno temo. v tem položaju je nihajna ravnina nikola pravokotna na nihajno ravnino
polariziranega žarka
•
eliptično polarizirana svetloba: z vrtenjem nikola ne dosežemo popolne teme,
temveč imamo dva položaja z najmočnejšo in najslabšo potemnitvijo. Najmočnejša
potemnitev bo takrat, ko bo velika os elipse pravokotna na nihajni ravnini nikola,
najslabša pa takrat, ko bo na ravnino nikola pravokotna manjša os.
•
krožno polarizirana svetloba: z vrtenjem nikola ne dosežemo spremembe jakosti
svetlobe. Svetloba, ki jo prepušča nikol je vselej enaka.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 3
3. OSVETLJAVA
Dovolj močno in enakomerno osvetljena površina
preparata je osnovni pogoj, da so kvalitativne in še
posebej kvantitativne določitve rudnih mineralov
dovolj natančne.
•
opazovanje zbruskov: zadostuje dnevna
svetloba
•
opazovanje obruskov: vselej uporabljamo
umetno svetlobo
•
vključen polarizator: zadostuje slabša
svetloba
Slika 24. Izvor svetlobe
POGLAVJE 3
20
•
navzkrižni nikoli: pri opazovanju pri navkrižnih nikolih prihaja v naše oko včasih
komaj1/1000 ali celo manj svetlobe, kot pri opazovanju le s polarizatorjem. Zato
rabimo v teh primerih močan izvor svetlobe, katerega jakost lahko spreminjamo.
•
objektivi manjših povečav: zadostuje slabša svetloba
•
objektivi večjih povečav: potrebujemo močnejšo svetlobo
Najbolj pogosto uporabljamo nizkovoltne žarnice, ki jih priključimo na omrežje preko
ustreznega transformatorja.
žarnice:
6V - 15W (2.5A)
6V - 30W (5A)
12V - 60W (5A)
12V - 100W (8A)*
transformator: 2 do 9 amperjev
Slika 25. Različni tipi volframovih in halogenskih žarnic
S transformatorjem spreminjamo jakost toka in s tem tudi spektralno sestavo svetlobe.
slabša jakost svetlobe:
spekter svetlobe je bogatejši z žarki večje valovne
dolžine.
beli rudni minerali (galenit): rahlo motno rumeni ali
oranžni→ temnejši
močnejša svetloba:
spekter svetlobe je bogatejši z žarki manjše valovne
dolžine.
beli rudni minerali: rahlo modrikasti → svetlejši
Kot vir močnejše svetlobe uporabljamo: obločnico, ksenonsko in cirkonsko luč
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 3
21
Slika 26. Valovne dolžine ultravijolične, vidne in infrardeče svetlobe
Za opazovanje brez analizatorja moramo uporabiti filtre - zmanjšujejo jakost svetlobe in s tem
preprečujejo možne poškodbe oči.
Za fluorescenčno vzbujanje uporabljamo živosrebrova visokonapetostno luč (njen
spekter je bogat z ultravijoličnimi žarki).
Slika 27. Spekter živosrebrove žarnice
Slika 28. Spekter ksenonske žarnice
3.1. Monokromatska svetloba
Pri kvantitativnem določanju odsevne sposobnosti potrebujemo monokromatsko svetlobo.
Daje jo monokromator, pri katerem lahko izbiramo ustrezno valovno dolžino, ali pa je ozek
del spektra. V kolikor nimamo na razpolago monokromatorja uporabljamo monokromatske
filtre, ki dajejo pri določeni jakosti toka ustrezno valovno dolžino svetlobe.
Kje se nahaja izvor svetlobe?
•
v ohišju opakiluminatorja (med žarnico in kondenzorsko lečo je toplotni
filter, ki v določeni meri absorbira toploto)
•
v stativu (centriranje žarnice)
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 3
22
Slika 29. Različna ohišja izvora svetlobe
VAŽNO!
- pravilno naravnana svetloba:
- enakomerno osvetljena površina
- pravilno centrirana žarnica
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 4
4. KRIŽNA MIZICA
Uporabljamo jo tako pri raziskavah rudnih kot petrografskih preparatov. V njo vpnemo
predmetno steklo ali kovinsko ploščico na kateri je pritrjen obrusek, ki ga lahko premikamo v
dveh, druga na drugo pravokotnih smereh (v smeri križa). Tako lahko vselej odčitamo
koordinate detajla v zbrusku, ki ga raziskujemo in ga želimo pozneje ponovno pregledati.
Slika 30. Shema križne mizice
POGLAVJE 5
5. MERJENJE DOLŽIN
Dolžine zrn podajamo na dva načina:
1. v mikrometrih (mikronih) - µm (µ) [80µm]
2. v milimetrih [0,08 mm]
Dimenzije rudnih mineralov so zelo pomembne, kadar raziskujemo rudo za
potrebe tehnološke raziskave.
5.1. Okularni mikrometer:
To je okular, ki ima vloženo ploščico z vgravirano razdelbo, ki jo vidimo v sredini vidnega
polja. Ploščica leži v tistem delu okularja, kjer se pokaže tudi izostrena realna slika predmeta,
ki jo da objektiv.
razdelba:
50 črtic
100 črtic
Enota razdelbe ima pri vsakem objektivu različno vrednost!!
POGLAVJE 5
25
Umeritev za vsak objektiv!!
Pri umeritvi si pomagamo z objektnim mikrometrom - kovinsko ploščico, ki ima v kovinskem
krogu v sredini vgravirano razdelbo 1mm razdeljenega na 100 delov.
manjša povečava
1 mm...80 enot
× mm...1 enota
1 enota = 0,0125mm = 12,5µm
večja povečava
0,5 mm...100 enot
× mm...1 enota
1 enota = 0,005 mm =5µm
5.2. Vijačni mikrometer - vijačni okularni mikrometer:
Meritve so še natančnejše.
•
•
•
•
premični nitni križ
premikamo ga z vijakom, povezanim z vrtljivim bobnom, ki ima vgravirano razdelbo
0 - 50 - 100
nonij ali zareza na nepremičnem ohišju okularja
usmeritev!!! Radij vidnega polja.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 6
6. DOLOČANJE KVANTITATIVNE SESTAVE RUD IN PRODUKTOV
BOGATENJA
Točnost določevanja je odvisna od velikosti zrn ter od homogenosti rude, oziroma produkta
bogatenja.
1. debelozrnata ruda:
o več obruskov
o opazovanje
več
površin
poliranih
2. srednjezrnata in drobnozrnata ruda:
o manjše število obruskov
3. nehomogena ruda:
o več preparatov
4. homogena ruda:
o manj preparatov
POGLAVJE 6
27
kvantitativna sestava rude
kvantitativna sestava produktov bogatenja
↓
kemična analiza
↓
kvantitativna mineralna
sestava
↓
v nekaterih primerih to ni mogoče,
oziroma težko dobimo pravilen rezultat
↓
V takšnih primerih določamo kvantitativno sestavo najenostavneje pod rudnim mikroskopom.
• ruda, koncentrat:
o pirotin (Fe1-xS), pirit (FeS2), halkopirit (CuFeS2), halkozin (Cu2S), digenit
(Cu9S5), covellin (CuS), bornit (Cu5FeS4)
(koncentrat) - več frakcij različnih zrnavosti: iz vsake frakcije najmanj en obrusek
↓
•
•
•
štetje zrn posameznih rudnih in po potrebi tudi jalovinskih mineralov
↓
števna mrežica
pri rutinskih raziskavah preštejemo 1000 - 2000 zrn
točnost analize zavisi tudi od števila preštetih zrn
pri produktih bogatenja bo napaka odvisna predvsem od homogenizacije vzorca
o manj homogenizirani vzorci
ƒ več obruskov
ƒ debelejši obrusek, ki ga postopoma brusimo in poliramo (sproti
proučujemo).
1. Frakcija - koncentrat bakra (1000 zrnc) covellin - 200, pirit - 300, kremen - 500
mineral
št. zrn
sp. teža
minerala
sp. teža
×
št. zrn
utež %
% Cu v
mineralu
% Cu v
koncent.
covellin
200
4.7
940
24.6
66.4
16.3
pirit
300
5.1
1.530
40.0
-
-
kremen
500
2.7
1.350
35.4
-
-
SKUPAJ
1000
3.820
100%
16.3
Pri določanju kvantitativne sestave homogenih srednjezrnatih in drobnozrnatih rud si
pomagamo z integracijsko mizico in točkovnim števcem.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 6
28
6.1. Teoretske osnove
Achille Ernest Oscar Joseph DELESSE
1817-1881
August ROSIWAL
1860-1923
komponenta A, B, C, Č
FA1 = PA1 FA1 × dz = VA1
n
VA = ∑ FAi × dz
i =1
FA min FA max
Famin × z
FA max × z
FA × z : FB × z : FC × z : FČ × z
FA : FB : FC : FČ
komponenta A, B, C, Č
Ay = d
Ay × d× = P Ay × dx × dz = V
VA = Ay × x × z
VA:VB:VC:VČ = Ay × z : By × z : Cy × z : Č y ×
z
VA:VB:VC:VČ = Ay:By:Cy:Čy
L = Ay +By +Cy + Čy
VA% = Ay/L × 100; VB% = By/L × 100;
VC% = Cy/L × 100....
Kvantitativno sestavo rude lahko izračunamo, če v enakih razdaljah določimo vzdolž
namišljenih črt dolžine, ki ustrezajo posameznim komponentam ter ugotovimo razmerje med
njimi. Pri izračunu moramo nato upoštevati tudi specifično težo vsake posamezne
komponente. Čim bolj homogena bo sestava rude in čim daljša bo skupna merjena dolžina,
tem bolj točen bo rezultat naše analize.
RUDA:
Integracijska mizica Zeiss - 6 vijakov
galenit
sfalerit
halkopirit
pirit
1
2
3
4
arzenopirit, smithsonit, cerusit, kalcit, kremen
6
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
pirotin
5
POGLAVJE 6
29
Tabela 1.
1. vijak
2. vijak
3. vijak
4. vijak
5. vijak
-
galerit
sfalerit
halkopirit
pirit
pirotin
arzenopirit, smithsonit
6. vijak cerusit, kalcit, kremen
celotna dolžina
Tabela 2.
1. vijak 2. vijak 3. vijak 4. vijak 5. vijak celotna dolžina
arzenopirit
smithsonit
cerusit
kalcit
kremen
dolžina
mm
35
25
10
40
5
dolžinski
%
13.0
9.3
3.7
14.8
1.8
155
57.4
270
100.0
dolžina
mm
10
5
5
72
63
155
dolžinski
%
6.4
3.2
3.2
46.5
40.7
100.0
Upoštevajoč podatke tabele 1 in 2:
mineral
galenit
sfalerit
halkopirit
pirit
pirotin
arzenopirit
dol% = prost.%
13.0
9.3
3.7
14.8
1.8
3.7
mineral
smithsonit
cerusit
kalcit
kremen
dol% = prost.%
1.8
1.8
26.7
23.4
∑
100.0%
Da dobimo utežno sestavo rude, moramo v nadaljnem izračunu upoštevati specifične teže
mineralov.
Integracijski okular - majhna integracijska mizica, povezana z okularnim mikrometrom.
Premikamo nitni križ - večja natančnost.
Točkovni števec -"point counter"
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 7
7. FOTOGRAFIRANJE IN PROJICIRANJE OBRUSKOV TER NJIHOVO
PRIKAZOVANJE S POMOČJO TELEVIZIJE
•
Rudni mikroskop
o lomljen tubus
o vertikalni nastavek
•
Planobjektivi, planokularji (za fotografijo periplan okularji)
o čas osvetlitve (fotometer, fotocelica)
•
Projekcijski nastavki (za prikazovanje poliranih površin
•
Vertikalni nastavki za TV kamero
POGLAVJE 8
8. DOLOČANJE OPTIČNIH LASTNOSTI MINERALOV V ODSEVNI
SVETLOBI
8.1. Absorbcija:
zbruski
25-35mm
presevna svetloba
obruski
odsevna svetloba
popolnoma prozorni minerali: svetloba vseh valovnih dolžin gre skozi
te minerale nemoteno. Njihov koeficient absorbcije K = 0.
manj prozorni in polprozorni minerali: pride do določene absorbcije
svetlobe, ki se stopnjuje z dolžino poti. Če je absorbcija za različne
valovne dolžine različna, je mineral obarvan.
neprozorni (rudni) minerali: imajo bistveno močnejšo absorbcijo kot
prozorni in polprozorni in zato svetlobe ne prepuščajo.
Jakost svetlobe se pri prehodu skozi polprozorne in predvsem skozi neprozorne minerale
zmanjšuje. Zmanjšanje je odvisno od dolžine poti, ki jo je napravila svetloba, od "gostote"
POGLAVJE 8
32
minerala, torej od koeficienta absorbcije, ter od valovne dolžine svetlobe. Istočasno se
zmanjšuje tudi amplituda. Zmanjšanje jakosti svetlobe in njene amplitude podajata enačbi:
J = J0 × e
−
A = A0 × e
−
4πd
λ0
4πd
λ0
Jo - jakost svetlobe pred vstopom v mineral
Ao - amplituda svetlobe pred vstopom v mineral
J - jakost svetlobe po poti d
A - amplituda svetlobe po poti
d - valovna dolžina svetlobe v brezzračnem prostoru
k - koeficient absorbcije
k
k
Pri prozornih mineralih so odvisne optične lastnosti predvsem od lomnega količnika n, pri
neprozornih pa tudi od koeficienta absorbcije k.
n
k
sfalerit
2.38
0.01
galenit
4.30
1.70
antimon
3.00
5.01
prozorni minerali:
k ∼ 1.10-4
neprozorni minerali:
k ∼ 0.01 do 5.01
Enako, kakor lomni količnik je tudi koeficient absorbcije odvisen od valovne dolžine svetlobe
in pri anizotropnih mineralih predvsem tudi od smeri, v kateri se širi žarek.
antimonit
n
k
a
4.44
0.62
b
5.17
0.37
Vektorji koeficienta absorbcije se po absolutni velikosti približujejo vektorjem lomnega
količnika, ali pa so celo večji. Zato imamo v neprozornih mineralih dve indikatrisi:
•
•
indikatriso lomnega količnika
indikatriso koeficienta absorbcije
Obe indikatrisi dasta skupno, tako imenovano kompleksno indikatriso. Takšna kompleksna
indikatrisa ima eno indikatriso (n-indikatriso), ki ustreza lomnemu količniku ter drugo
indikatriso (k-indikatriso), ki ustreza koeficientu absorbcije. Vsi vektorji so komplicirane
funkcije lomnega količnika in koeficienta absorbcije ter kota med smermi glavnih osi.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
33
rombični bipiramidalni
mineral
kubični mineral
monoklinski mineral
8.2. Odsevna sposobnost
Rudni minerali se razlikujejo po tem, da različno močno odsevajo vpadlo svetlobo. Pravimo,
da imajo različno odsevno sposobnost. Ker jo lahko točno izmerimo, predstavlja eno izmed
najpomembnejših lastnosti rudnih mineralov in nam bistveno pomaga pri njihovem
določevanju pod mikroskopom.
Razmerje med jakostjo odsevne svetlobe Io in jakostjo vpadle svetlobe Iv je vedno manjše od
1. Prav to razmerje imenujemo odsevna sposobnost R - (reflection; feflectivity).
R=
I0 I0
= × 100% = R(%)
Iv Iv
Upoštevajoč lomni količnik minerala ter lomni količnik imerzijskega sredstva, podajamo
odsevno sposobnost prozornih izotropnih mineralov s Fresnelovo enačbo:
R=
(n1 − n0 ) 2
× 100%
(n1 + n0 ) 2
n1 - lomni količnik minerala
no - lomni količnik imerzijskega sredstva
R=
(n1 − 1) 2
× 100% (brez imerzijskega sredstva - zrak)
(n1 + 1) 2
Odsevna sposobnost prozornega izotropnega minerala je tem večja, čim večji je limni
količnik minerala in čim manjši je lomni količnik imerzijskega sredstva.
primer:
diamant
λ= 589 nm
n = 24
opazovanje v zraku:
R=
(2.4 − 1) 2
× 100% = 16.9%
(2.4 + 1) 2
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
34
cedrovo olje 1.51 ima majhno disperzijo lomnega količnika:
R=
(2.4 − 1.51) 2
× 100% = 5.2%
(2.4 + 1.51) 2
Pri izračunu odsevne sposobnosti izotropnih neprozornih mineralov moramo upoštevati poleg
lomnega količnika minerala in lomnega količnika imerzijskega sredstva tudi koeficient
absorbcije minerala.
(n1 − n0 ) 2 + k 2
R=
× 100%
(n1 + n0 ) 2 + k 2
primer:
galenit
R=
λ= 589 nm
(4.3 − 1) 2 + 1.7 2
× 100% = 44%
(4.3 + 1) 2 + 1.7 2
(n1 − 1) 2 + k 2
R=
× 100%
(n1 + 1) 2 + k 2
n = 4.3
R=
k = 1.7
(4.3 − 1.51) 2 + 1.7 2
× 100% = 29.3%
(4.3 + 1.51) 2 + 1.7 2
Za razliko od izotropnih mineralov zavisi odsevna sposobnost pri anizotropnih mineralih tudi
od kristalografske orientacije preseka, ki ga opazujemo pod mikroskopom.
8.2.1. Enoosni prozorni mineral
(nr − n0 ) 2
(nr − 1) 2
R
×
100
%
=
× 100%
r
(nr + n0 ) 2
(nr + 1) 2
(nihalna ravnina žarka, ki vpada na polirano površino je vzporedna z nihalno ravnino
njegovega rednega žarka).
(n − n0 ) 2
(ni − 1) 2
Ri = i
=
R
×
100
%
× 100%
i
(ni + n0 ) 2
(ni + 1) 2
(nihalna ravnina vpadlega žarka je vzporedna z nihalno ravnino njegovega izrednega žarka.
Obrusek smo zavrteli točno za 90° v eno ali drugo smer).
Rr =
nr ≠ ni
→
Rr ≠ Ri
primer:
kalcit
nr = 1.66
Rr =
(1.66 − 1) 2
× 100% = 6.4%
(1.66 + 1) 2
ni = 1.48
Ri =
(1.48 − 1) 2
× 100% = 3.6%
(1.48 + 1) 2
Zasuk mizice za 360° → kalcit bo 4× svetlejši in 4× temnejši
Pojav, da mineral pri vrtenju mizice spreminja odsevno sposobnost (ali v nekaterih primerih
tudi barvo, oziroma barvne odtenke), imenujemo odsevni pleohroizem.
Vrednost odsevne sposobnosti bo enaka za vsako orientacijo preseka minerala, kjer bo nihal
redni žared vzporedno z vpadnim žarkom. Spreminjala pa se bo odsevna sposobnost
izrednega žarka v odvistnosti od orientacije preseka minerala.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
35
Izotropen presek (⊥ na optično os minerala): pleohroizma ne opazimo. Splošni primer, kadar
ne vemo kakšna je orientacija preseka
prozorni minerali (izredni žarek i′):
Ri′ =
(ni ′ − n0 ) 2
× 100%
(ni ′ + n0 ) 2
Ri′ =
(ni ′ − 1) 2
× 100%
(ni ′ + 1) 2
neprozorni minerali (zrak):
2
Rr =
(nr − 1) 2 + kr
× 100%
2
(nr + 1) 2 + kr
Ri′ =
2
(ni ′ − 1) 2 + ki ′
× 100%
2
(ni ′ + 1) 2 + ki ′
presek minerala vzporeden z optično osjo:
2
(n − 1) 2 + ki
× 100%
Ri = i
2
(ni + 1) 2 + ki
primer: covellin
Rr =
λ= 589nm
nr = 1.40
ni = 2.62
(1.40 − 1) 2 + 0.302
× 100% = 4.2%
(1.40 + 1) 2 + 0.302
Ri =
kr = 0.30
ki = 0.55
(2.62 − 1) 2 + 0.552
× 100% = 22%
(2.62 + 1) 2 + 0.552
∆R = Ri - Rr > 0 mineral je optično pozitiven
Kadar nihajni ravnini minerala ne sovpadata z nihajno ravnino vpadnega žarka, omenjene
enačbe ne bodo več ustrezale. V takšnih primerih moramo namreč upoštevati tudi azimuta ϕr
in ϕi nihajnih ravnin v mineralu glede na ravnino polarizatorja. Če gre za pravokoten vpad
žarkov, izračunamo odsevno sposobnost po enačbi:
2
 (nr − n0 ) 2 + kr 2

(ni − n0 ) 2 + ki
⋅ cos ϕ r +
⋅ cos ϕi  × 100%
R=
2
2
2
2
(nr + n0 ) + ki
 (nr + n0 ) + kr

Rr = stalno število
Ri = spremenljivo število
zrno
1
2
3
4
manjše vrednosti R
25.1
25.1
25.1
25.1
(Rr)
∆R = Ri - Rr > 0
večje vrednosti
29.3
32.0
27.5
28.7
(Ri)
mineral je optično pozitiven
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
36
8.2.2. Rombični, monoklinski in triklinski minerali
Ti minerali imajo tri glavne sestavine lomne količnike in tri glavne koeficinte absorbcije.
Toda smeri glavnih lomnih količnikov navadno ne sovpadejo s smermi glavnih koeficientov
absorbcije.
Odsevno sposobnost pri takih mineralih izračunamo tako, da upoštevamo lomne količnike in
koeficiente absorbcije.
nα
nβ
nγ
kα
kβ
kγ
Pri računanju odsevne sposobnosti glavnih presekov npr. prozornega rombičnega minerala
moramo upoštevati sledeče enačbe:
- za ravnino v kateri ležita 2. in 3. kristalografska os:
(nβ − 1) 2
Rβ =
× 100%
(nβ + 1) 2
(nγ − 1) 2
Rγ =
× 100%
(nλ + 1) 2
- za ravnino v kateri ležita 1. in 3. kristalografska os:
(nα − 1) 2
Rα =
× 100%
(nα + 1) 2
(nγ − 1) 2
Rγ =
× 100%
(nλ + 1) 2
- za ravnino v kateri ležita 1. in 2. kristalografska os:
Rα =
(nα − 1) 2
× 100%
(nα + 1) 2
Rβ =
(nβ − 1) 2
× 100%
(nβ + 1) 2
Ker je razlika Rα - Rγ večja od razlik Rα - Rβ in Rβ - Rγ, bo močnejši odsevni pleohroizem
opazen takrat, ko bo mineral presekan tako, da bosta v ravnini ležali 1. in 3. kristalografska
os.
Računanje odsevne sposobnosti neprozornih mineralov rombičnega, monoklinskega in
triklinskega sistema je precej bolj zapleteno.
Enačbe, ki smo jih navedli, povedo, da zavisi odsevna sposobnost predvsem od lomnega
količnika in koeficienta absorbcije, pri mineralih, ki ne pripadajo kubičnemu sistemu pa tudi
od orientacije preseka, oziroma polirane površine, ki jo pod mikroskopom opazujemo.
Prozorni jalovinski minerali:
kremen, fluorit, karbonati, silikati
n = 1.4 do 1.8
temno sivi
Rudni karbonati:
smithosonit, siderit, malahit
n > 1.8 (eden od lomnih količnikov)
svetlejši
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
37
Polprozorni oksidi:
kasiterit, kuprit
(nr = 1.997; ni = 2.093)
Nekateri sulfidi:
sfalerit
(n = 2.849) svetlo sivi
(n = 2.38)
Sulfidi in sulfosoli
n > k > svetli do zelo svetli
Kovine
n >> (antimon 3.0) k>> najbolj svetle
8.2.3. Schneiderhöhn-ova klasifikacija:
skupina
1
2
3
4
5
6
7
65%
17%
18%
odsevna sposobnost
zelo slaba
slaba
srednje močna
močna
visoka
zelo visoka
izredno visoka
rudnih mineralov
rudnih mineralov
rudnih mineralov
R%
< 10
10 - 20
20 - 30
30 - 35
35 - 50
50 - 60
> 60
značilni minerali
kremen, fluorit, kalcit, granat
kasiterit, volframit, sfalerit
magnetit, hematit, cinabarit
miargirit, tetraedrit, lorandit
pirotin, halkopirit, galenit
pirit, nikelin, kobaltin
Bi, Au, Ag, Sb
R% = 20 do 50%
R% = < 20%
R% = > 50%
Ker sta velikost lomnega količnika in koeficienta absorbcije odvisna od valovne dolžine
uporabljene svetlobe, zavisi od nje tudi odsevna sposobnost.
Ag
Au
zelena
95.5
47.0
oranžna
94.0
82.5
rdeča
93.0
86.0
(R%)
Navadno so največje vrednosti tiste, dobljene v zeleni svetlobi, manjše, tiste, dobljene v
oranžni in najmanjše tiste, ki smo jih dobili pri merjenju v rdeči svetlobi (izjeme Au, FeS2...)
Ker je največja občutljivost človeškega očesa za valovne dolžine okrog 550nm, navajajo
številni avtorji kot srednjo vrednost odsevne sposobnosti tisto, ki predstavlja aritmetično
sredino meritev v zeleni (λ = 527 nm) in oranžni (λ= 589 nm).
Rsrednja =
Rzelena + Roranžna
2
Mednarodna komisija: 470, 546, 589, 650 nm
Odsevna sposobnost, upoštevajoč celoten
spekter (400 do 700 nm)
→
krivulje disperzije odsevne
sposobnosti (imerzija, brez
imerzije)
Imerzijsko sredstvo: cedrovo olje; n = 1.515
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
38
Čim večja je odsevna sposobnost minerala, tem manjša je razlika med merjenji brez imerzije
in merjenji z imerzijo
H - halkopirit
_____ brez imerzije
------- z imerzijo
G - galenit
S - sfalerit
C - covellin
8.2.4. Določanje odsevne sposobnosti
Približno določanje:
•
primerjamo jakost svetlobe, ki odseva z neznanega minerala z jakostjo svetlobe, ki
odseva z znanega minerala.
primerjalni minerali → etaloni
kremen
4
(R%)
sfalerit
18.5
hematit
25.5
halkozin(r)
30
vizuelno; napaka
± 5 - 10%
pirotin
galenit
pirit
antimon
37
44
54
63
27%
33%
30
(R%)
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
39
Natančnejše določanje:
•
•
subjektivne metode
o določanje odsevne sposobnosti s primerjalnim mikroskopom
o Berekov mikrofotometer
o fotometrični okular (Volynskij)
objektivne metode
o fotometer
o fotocelica
Primerjalni mikroskop:
1. etalon - mineral > R% kot neznani mineral
2. platina (Pt) 70%
Rm = RPt
sin 2 α m
sin 2 α m
=
R
= 70 ⋅ sin 2 α m %
Pt
2
2
o
sin α Pt
sin 90
Rm - odsevna sposobnost neznanega minerala
RPt - odsevna sposobnost platine
αPt - kot zasuka analizatorja pri katerem ima Pt 70% (R) = 90°
αm - kot zasuka analizatorja, pri katerem je R% (Pt) izenačena z običajno 5 meritev,
natančnost 1%.
8.2.5. Berekov mikrofotometer z režo
•
•
•
•
pričvrstimo ga na ležišče okularja in
objektiva, oziroma na opakiluminator
z vrtenjem N2 dosežemo, da prihaja
na drugo polovico polja okularja prav
toliko svetlobe, kolikor jo odseva s
polirane površine minerala, katerega
odsevno sposobnost želimo določiti.
kalibracija!!
standardi!!
slepica z režo (R) pred vstopom
svetlobe v mikrofotometer
Izotropen mineral, slabo anizotropen:
•
(R%) v katerem koli delu polirane
površine. (P) v diagonalni položaj
∠ 45°
o meritve so najbolj točne, kadar
tvori nihajna ravnina P ∠ 45°
s
simetrijsko
ravnino
opakiluminatorja
Slika 31. Berekov mikrofotometer z režo
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
40
Anizotropni minerali:
•
•
•
določimo nihajni ravnini žarkov + N
izmerimo kot zasuka N2 (za Rr in Ri)
90° obrusek
Srednja odsevna sposobnost preseka:
•
•
•
•
eno nihajno ravnino minerala privedemo v smer ═ z nihajno ravnino polarizatorja
(P)
zasuk polarizatorja tako, da tvori z ravnino simetrije opakiluminatorja kot 45°
izmerimo zasučni kot nikola N2 (5×)
obrusek zasučemo za 90° in vso operacijo ponovimo
Odsevno sposobnost izračunamo po enačbi:
Rm =
(sin α m ) 2
⋅ Rs
(sin α s ) 2
Rm - odsevna sposobnost neznanega minerala
Rs - odsevna sposobnost standarda
αm - kot zasuka pri določanju odsevne sposobnosti minerala
αs - kot zasuka pri kalibriranju s pomočjo standarda
barvni filtri
natančnost
± 1%; ± 0.1% do 0,2%
8.2.6. Fotometrični okular OKF - 1 (Volynskij)
Tudi v tem primeru določamo odsevno sposobnost po principu izravnavanja odsevne
sposobnosti neznanega minerala z odsevno sposobnostjo znanega minerala.
Odsevno sposobnost (R%) neznanega minerala (M2) izračunamo po enačbi:
R2 = T×R1
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
41
T- vrednost, ki jo dobimo v tabeli na osnovi podatka skale
R1 - odsevna sposobnost znanega minerala M1
R2 - odsevna sposobnost neznanega minerala M2
monokromatični filtri
napaka določanja ∼ 10%
8.2.7. Fotometer - objektivna metoda
Rm =
Standardi:
R = 0 - 10% NGL
R = 10 - 30% SiC
R = 30 - 60% WC
Im
R0
I0
NGL ∼ 4% zrak (z)
SiC ∼ 20% (z) ∼ 7.4% (i)
WC ∼ 45% (z) ∼ 28.5% (i)
Slika 32. Splošen prikaz razporeditve komponent za mikroskopsko fotometrijo
- minifotometer
- fotometer + računalnik + integracijska mizica
8.3. Odsevni pleohroizem
Pri vrtenju mizice mikroskopa opazimo, da spreminjajo nekateri minerali odsevno
sposobnost, torej so v določenem položaju nekoliko svetlejši in v drugem nekoliko temnejši,
ali pa se nekoliko spremenijo njihove barve. Pojav je sličen pleohroizmu, ki ga opazujemo v
presevni svetlobi pri biotitu, turmalinu in rogovači.
Berek: dvojni odsev
Ramdohr: odsevni pleohroizem
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
42
8.3.1. Zakaj nastane?
Odsevni pleohroizem nastane zato, ker je odsevna sposobnost različnih presekov anizotropnih
mineralov različna.
Najlažje ga ugotovimo takrat, ko opazujemo pri vrtenju mizice po mikroskopom meje med
zrni istega minerala.
Pri opazovanju rudnih mineralov imamo v splošnem sledeče možnosti:
1. pri vrtenju mizice za 360° zrno ne kaže spremembe odsevne sposobnosti ali barve
• poljuben presek izotropnega minerala
• presek enoosnega minerala ⊥ na optično os
• presek rombičnega, monoklinskega ali triklinskega minerala, ki je pravokoten
ali skoraj pravokoten na eni izmed vijačnih osi
• poljuben presek anizotropnega minerala, ki ima tako slabo razvit pleohroizem,
da ga oko ne more zaznati
2. pri vrtenju mizice za 360° kaže zrno odsevni pleohroizem, torej spremembe barve ali
odsevne sposobnosti
• presek enoosnega minerala, ki ni pravokoten na optično os
• presek rombičnega, monoklinskega ali triklinskega minerala, ki ni pravokoten
na nobeni vijačni osi
V vsakem preseku, kjer opazujemo odsevni pleohroizem dosežejo spremembe odsevne
sposobnosti ali barve dvakrat največje in dvakrat najmanjše vrednosti. Schneiderhohn je ločil
pet stopenj odsevnega pleohroizma:
1. zelo močan odsevni pleohroizem
• neksagonalni minerali s plastovito rešetko: grafit, covellin, molibdenit
• nekateri tetragonalni minerali: mackinawit
• primer: grafit - Rr% = 23.5
Ri% = 5
oranžna svetloba
2. močan odsevni pleohroizem
• antimonit, nikelin, breithauptit, delafossit, piroluzit
• primer: antimonit - Rc% = 38
Rb% = 25
oranžna svetloba
3. odsevni pleohroizem je razločno opazen
• brez težav ga opazimo kadar gre za skupino zrn določenega minerala. Toda
težje ga ugotovimo, če gre le za eno zrno.
• bizmutinit, boulangerit, cinabarit, cerusit, dolomit, enargit, jamesonit, kalcit,
luzonit, markazit, millerit, pirotin, siderit
• primer: enargit - Rα% = 23.1
Rβ% = 24.7 Rγ% = 25.9
• V tej skupini razlike v odsevni sposobnosti posameznih mineralov ne presežejo
5%.
4. odsevni pleohroizem je zelo slab
• na robovih zrn ga komaj še prepoznamo.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
•
43
arzenopirit, bournonit,
realgar, volframit.
bizmut,
hematit,
ilmenit,
lollngit,
rammeisbergit,
5. anizotropni minerali, ki pa ne kažejo odsevnega pleohroizma
• anglezit, argentit, bornit, halkopirit, halkozin
• Odsevni pleohroizem je odvisen tudi od sredstva, ki se nahaja med mineralom in
objektivom. merzija: pojav je močnejši in bolj izrazit
8.4. Barva
Poleg odsevne sposobnosti in odsevnega pleohroizma opazimo v obrusku tudi različne barve
mineralov.
beli minerali: galenit
bolj ali manj rumeni minerali:
halkopirit, pirit, zlato
modri minerali:
covellin, digenit
sivi minerali:
sfalerit, magnetit
Številni minerali imajo poleg osnovne barve
tudi odtenek ali odtenke drugih barv, kar še
posebej otežuje opis barve, ki jo ima določen
mineral. (primerjava)
temno sivi minerali:
anglezit, kremen
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
44
8.4.1. Problem določanja barve:
•
•
•
oko: različni barvni odtenki
manjkajo ustrezni primerjalni minerali (galenit)
galenit - bela barva- najboljši mineral za primerjavo
Literaturni podatki o barvi mineralov se med seboj nekoliko razlikujejo.
Ker je določanje barv mineralov pod rudnim mikroskopom precej subjektivno, predlagajo
nekateri raziskovalci, da si začetnik zapomni najprej vtis barve, kakršno dojame njegovo oko
(piritova, bornitova...). Pozneje pa poskušamo "to" barvo izraziti z ustreznimi opisi in jo
primerjati, zaradi kontrole, z navedbami iz literature.
Polikromatska svetloba: barva minerala nastane zaradi razlike v odsevni sposobnosti za žarke
različnih valovnih dolžin.
Mineral kaže tisto barvo, ki je v največji meri odbita. Odvistnost barve mineralov od odsevne
sposobnosti žarkov različnih valovnih dolžin kažejo krivulje disperzije odsevne sposobnosti.
•
•
krivulja disperzije mineralov z belo in sivo barvo ∼ premica
o (valentinit V)
o magnetit (M), sfalerit (S), galenit (G)
minerali z močno barvo imajo nagel vzpon krivulje v določenem delu spektra
o zlato (Z), pirit (P), halkopirit (H): 450 - 600 nm
Disperzija odsevne sposobnosti je normalna, anomalna in mešana.
• stanin - olivnozelenkast
• germanit - sivo rožnat z vijoličnim odtenkom
Barva rudnih mineralov v odsevni svetlobi je
odvisna tudi od drugih činiteljev:
1. svetlobnega izvora
• slabo svetleča žarnica: rumeni
odtenki
• močno svetleča žarnica: modrikasti
odtenki
• uporabljati moramo filter dnevne
svetlobe
2. kakovost polirane površine
• bolj kvalitetno spoliran
svetlejša barva
mineral
-
3. oksidiranost polirane površine
• nastanek tankih filmov - sprememba
barve
• primer:
o srebro - belo → oksidacija: rumeno, rdeče, modro...
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
45
o galenit - bel → oksidacija - lanarkit Pb2 [O|SO4]
- siv odtenek
- odsevna sposobnost se zmanjša za 10%
4. kontrastnega vpliva sosednjih mineralov
• primer:
o halkopirit v sfaleritu = razločno rumen
o halkopirit ob zlatu = razločno motno rumen z zelenkastim odtenkom
o galenit - sfalerit = bel
o galenit - antimonit = modrikast odtenek
5. imerzijskega sredstva
• pri opazovanju v imerzijskem sredstvu se odsevna sposobnost sicer zmanjša,
vendar so barve temnejše in izrazitejše.
8.4.2. Določanje barv pod mikroskopom
Primerjalni mikroskop
• primerjamo barvo neznanega minerala z barvo galenita in skušamo nato to barvo čim
natančneje opisati. Pomagamo si z že znanimi minerali iz zbirke obruskov.
Van der Veen - barvo mineralov naj bi primerjali z barvo srebra
Vahromejev - ploščica platine
Lovibond - Nelsonov mikrometer
• prevladujoča valovna dolžina minerala; - koordinati x y
• zasičenost z določeno barvo; - odsevna sposobnost
8.5. Efekti anizotropnosti
Z izrazom efekti anizotropnosti označujemo pojav, da kažejo rudni minerali pri vrtenju mizice
mikroskopa spreminjanje jakosti svetlobe in celo barve, seveda pod pogojem, da je vključen
poleg polarizatorja tudi analizator.
•
zasuk mizice za 360°
1. vsakih 90° - potemnitev
2. potemnitev: 0°, 90°, 180°, 270°
3. največje razsvetlitve: 45°, 135°, 225°, 315°
4. najbolj izrazite barve: 45°, 135°, 225°, 315°
8.5.1. Izotropni minerali
slaba in srednje močna absorbcija
temni; povsem črni
magnetit, tetraedrit, galenit
zelo slaba absorbcija
raznobarvni notranji refleksi
sfalerit, granati, fluorit
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
46
so nekoliko osvetljeni, vendar ostane svetloba
pri vrtenju mizice nespremenjena;
močna absorbacija
vzrok: eliptično polarizirana svetloba, ki odseva iz njihovih površin.
zlato (k = 2.82), srebro (k = 3.65), baker (k = 3.22)
8.5.2. Anizotropni minerali:
presek, pravokoten na optično os
heksagonalni, tetragonalni minerali
presek, pravokoten na eno izmed vijačnih osi
rombični, monoklinski, triklinski minerali
Ti preseki so bolj ali manj anizotropni.
preseki, ki niso pravokotni na optično
oziroma vijačno os
Največja anizotropnost:
• enoosni minerali: preseki, ki so
vzporedni z optično osjo;
• rombični, monoklinski, triklinski
minerali: preseki, ki so vzporedni s
prvo in tretjo kristalografsko osjo.
Ti preseki so 4× temni oziroma črni in sicer
vselej takrat, kadat sta nihajni ravnini, npr.
rednega in izrednega žarka, vzporedni z
nihajnima ravninama polarizatorja in
analizatorja. Svetloba in barve - najmočnejše
45°.
Pri prozornih mineralih je odvisna jakost svetlobe, ki se pojavi le od lomnih količnikov. Pri
neprozornih mineralih pa je odvisna jakost pojava svetlobe in barv v glavnem od eliptične
polarizacije.
• polarizacijske barve
• interferenčne barve (v presevni svetlobi)
8.5.3. Anizotropen presek enoosnega neprozornega minerala:
Količina svetlobe določene valovne dolžine, ki prehaja skozi analizator zavisi od:
• absolutne vrednosti Rr in Ri in od velikosti amplitude rezultirajočega eliptičnega
nihanja,
• odnosa obeh odsevnih sposobnosti, ki vpliva na azimut elipse,
• fazne razlike med obema odsevnima žarkoma, ki prav tako vpliva na azimut elipse
Čim večje so te tri vrednosti za določeno valovno dolžino, tem več svetlobe prehaja skozi
analizator.
Primer: bela svetloba
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
•
•
•
47
Rr, Ri - za različne valovne dolžine različne
odnos med Rr, Ri in fazna razlika med obema žarkoma - za različne valovne dolžine
različna.
Elipse žarkov različnih valovnih dolžin bodo različno zasukane glede na prvotno
nihajno ravnino vpadle linearno polarizirane svetlobe.
Mineral bo imel tisto barvo, ki jo bo analizator v največji meri prepuščal.
P - polarizator, A - analizator
OE - smer nihanja vpadnega žarka
Or - daljša os od elipse odsevne rdeče svetlobe
Om - daljša os od elipse odsevne modre svetlobe
Pri opazovanju izotropnih in anizotropnih mineralov pri navzkrižnih nikolih imamo naslednje
možnosti:
1. Opazovana površina ostane pri vrtenju mizice za 360° enakomerno temna:
• optično izotropen mineral z majhnim k in majhno odsevno sposobnostjo,
• optično enoosni mineral z majhnim k v preseku, ki je pravokoten na optično os,
• rombični, monoklinski ali triklinski mineral z majhnim k, katerega površina je
pravokotna na eno izmed vijačnih osi.
2. Mineral je nekoliko osvetljen. Pri vrtenju mizice za 360° ostane slaba svetloba
nespremenjena:
• optično izotropen mineral z velikim k in veliko odsevno sposobnostjo,
• optično enoosen rudni mineral z velikim k v preseku, ki je pravokoten na optično
os,
• rombični, monoklinski ali triklinski mineral z velikim k, katerega površina je bolj
ali manj pravokonta na vijačno os.
3. Če opazovana površina pri vrtenju mizice za 360° štirikrat potemni in se štirikrat bolj
ali manj zasveti, je mineral zanesljivo anizotropen:
• položaj popolne potemnitve: površine so skoraj črne (odsevni žarki so linearno
polarizirani)
o enoosen mineral z majhnim k,
o rombični, monoklinski ali triklinski mineral z majhnim k, vendar je
opazovana površina pravokotna na eno izmed glavnih optičnih ravnin.
•
popolne potemnitve ne dobimo (odsevni žarki so eliptično polarizirani)
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
48
o optično enoosen mineral z velikim k,
o rombični, monoklinski ali triklinski mineral z zelo velikim k, katerega
površina je pravokotna na eno izmed glavnih optičnih ravnin,
o rombični, monoklinski ali triklinski mineral s poljubnim k, toda presekom,
ki ni pravokoten niti na vijačno os, niti na katero izmed glavnih optičnih
ravnin.
Po Schneiderhohnu ločimo pet stopenj efektov anizotropnosti:
1. Zelo močni efekti anizotropnosti:
o grafit, covellin, molibdenit, mackinavit, umangit
2. Močni efekti anizotropnosti:
o pirotin, arzenopirit, millerit, nikelin, cinabarit, kubanit, enargit, jamesonit,
rammelsbergit
3. Razločno opazni efekti anizotropnosti:
o hematit, rutil, bizmut, boulangerit, piroluzit, volframit
4. Slabi efekti anizotropnosti:
o bournonit, rombični halkozin, polibazit
5. Zelo slabi efekti anizotropnosti:
o halkopirit, braunit, wurzit
Pri prvih dveh skupinah opazimo v diagonalnem položaju različne barve, pri zadnjih treh pa
se pojavijo le nerazločne barve, oziroma medla svetloba. Pri anizotropnih mineralih so barve
odvisne tudi od preseka.
Efekti anizotropnosti so za številne rudne minerale značilna lastnost!
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
49
BARVA
MINERAL
v zraku
v imerziji
oranžno do bakrovo
rjava
podobna, le
nekoliko
svetlejša
covellin (levo od sredine)
svetlo rumena z
zelenim
odtenkom do svetlo
sivo
modrikasta
zeleno rumena do
oranžno rdeča
nikelin
Za pravilno določevanje efektov anizotropnosti moramo upoštevati sledeče:
1. dovolj močan izvor svetlobe - določnica ali ksenonska luč
2. uporaba enobarvnih svetlobnih filtrov
o za čim točnejšo določitev maksimalne potemnitve
3. obruski ⊥ na glavno optično os mikroskopa
o izognemo se lažnim efektom anizotropnosti
4. kvaliteta polirane površine
5. nihajni ravnini polarizatorja in analizatorja morata biti ⊥
6. velikost opazovanega minerala; prisotnost drugih lahko moti.
8.6. Konoskopsko opazovanje rudnih mineralov
Konoskopsko opazovanje rudnih mineralov omogoča hitro ločitev izotropnih presekov od
anizotropnih in s tem tudi ločitev izotropnih mineralov od anizotropnih. Zato rudne minerale
pogosto raziskujemo konoskopsko.
Da bi mogli opazovati rudne minerale konoskopsko, moramo vključiti Amici - Bertrandovo
lečo. Z njo spremenimo, kot smo že omenili, okular v neke vrste mikroskop, s katerim
opazujemo ravnino zadnje goriščne razdalje objektiva.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
50
Uporabljamo objektive z močnejšimi ali zelo močnimi lastnimi povečavami, ki imajo kot
vemo večjo numerično aperturo. To pa pomeni, da vpadajo žarki na površino minerala ne
samo pravokotno, temveč tudi poševno. Močnejši je objektiv, večja je njegova numerična
apertura, več je poševno vpadlih žarkov. Pravimo, da vpadajo žariki konvergentno,
opazovanje pa imenujemo konoskopsko. Pri konoskopskem opazovanju neprozornih
izotropnih mineralov vidimo temen križ in svetla polja. Križ ostane na svojem mestu, če
vrtimo mizico mikroskopa za 360°.
Pri raziskavi neprozornih enoosnih mineralov v konvergentni svetlobi opazimo pri vrtenju
mizice mikroskopa za 360° štirikrat temen križ in to vselej, kadar sta nihajni ravnini minerala
vzporedni z nihajnima ravninama polarizatorja in analizatorja. Pri nadaljnem vrtenju razpade
križ v dve izogiri, ki sta v nasprotnih kvadratih.
Enoosni mineral - presek ⊥ na optično os: situacija podobna kot pri izotropnem mineralu.
Pri mineralih drugih sistemov (rombični, monoklinski, triklinski), ugotovimo pri konoskopski
raziskavi podobne slike kot pri enoosnih mineralih.
Slika 33. Interferenčne slike enoosnega minerala pri različni legi optične osi
Slika 34. Interferenčna slika optično dvoosnega minerala z izohromatskimi krivuljami – lemniskatami; a
– pod kotom 90°, b – zasuk mizice za 45°
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
51
8.7. Notranji refleksi
Pojav notranjih refleksov je povezan s svetlobo, ki se na polirani površini lomi in prehaja v
mineral. Zaradi nehomogene zgradbe mineralov pretrpi lomljena svetloba večkrat ponovni
lom in totalni odsev, pri tem pa se lahko tudi difuzno razprši.
Vzrok tem pojavom so predvsem razkolne razpoke, pore, razpoke in razni vključki, pa tudi
meje med posameznimi zrni.
Slika 35. Primer notranjih refleksov v sfaleritu. Levo je primer homogenega sfalerita pod polarizirano
svetlobo, desno pa isti primer pod navzkrižnimi nikoli, z notranjimi refleksi različnih intenzitet.
Vse to ima za posledico, da se del svetlobe usmeri nazaj proti polirani površini in skozi njo v
objektiv - mineral kaže notranje reflekse.
8.7.1. Pogoj, da lahko nastanejo notranji refleksi:
•
•
•
•
•
mineral ne sme imeti absorbcije, oziroma mora biti le-ta zelo slaba
jakost pojava je obratno sorazmerna k in R
minerali z R > 40% ne kažejo notranjih refleksov
minerali z 20 < R < 40% imajo dokaj lepe notranje reflekse
minerali z R < 20% praviloma vselej kažejo notranje reflekse
Minerali z R > 20% so v odsevni svetlobi pretežno sivi in temno sivi, zato jih težje ločimo.
Prav z določanjem notranjih refleksov pa številni med njimi, npr. malahit, azurit, volframit...
zlahka prepoznamo.
8.7.2. Najbolj pogoste barve notranjih refleksov:
•
•
•
•
•
krvavo do karminsko rdeča: cinabarit, pirargirit, proustit, hematit, kuprit, manganit,
kermesit, lorandit, polibazit, cinkenit, franklinit
pretežno rumenkasto rdeča do rjavo rdeča: realgar, cinkit, kolumbit, kromit, volframit,
goethit
pretežno rumena: žveplo, auripigment, kasiterit, lepidokrokit
zelena: malahit, alabandin
modra: azurit
Če primerjamo barvo notranjih refleksov z barvami mineralov, vidimo, da kažejo praviloma
lastno barvo mineralov. Prav zato nam služijo kot pomemben razpoznaven znak.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 8
52
Sledne prvine vplivajo na barvo notranjih refleksov:
• sfalerit: rumene, rjave, rdeče in drugačne notranje reflekse
• Fe >> notranjih refleksov ni
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 9
9. PODROBNO OPAZOVANJE POSAMEZNIH ZRN
Preden pristopimo k določanju fizikalnih lastnosti rudnih mineralov, predvsem pa k jedkanju,
ki uniči vsaj del, če ne že vse polirane površine, nadrobno pregledamo posamezna zrnca
rudnih mineralov. Zanima nas predvsem: kristalna oblika, habitus, ter conarna in dvojčična
zgradba.
9.1. Kristalna oblika
•
•
•
večja odsevna sposobnost in večja trdota
o večja sposobnost kristalizacije v pravilnih
o oblikah: pirit, arzenopirit, löllingit, kobaltin,
o kasiterit, magnetit, hematit, ilmenit
izjeme so tudi nekateri minerali z manjšo trdoto in nekateri mehki minerali
o covellin, molibdenit, cinabarit, galenit
ostali minerali so navadno nepravilnih oblik - ksenomorfn
POGLAVJE 9
54
Pirit:
• kocka - preseki:
o pravokotniki, trikotniki, kvadrat,
o pentagondodekaeder - preseki:
o šesterokotni, peterokotni, trikotni, kvadratni, pravokotni
Arzenopirit:
• monoklinski - triklinski: zaradi dvojčičenja je izrazito psevdorombičen - preseki:
o rombasti, pravokotni
Magmatogena hidrotermalna rudišča:
metasomatski procesi:
regionalna metamorfoza:
nezadostno dovajanje snovi:
zbirnarna kristalizacija ali razpad trdne
raztopine:
variabilnost hidrotermalnih raztopin
↓
Eh, pH, sestava, T
↓
variabilnost kristalnih oblik
nastanek metakristalov
nastanek idioblastov
nastanek skeletastih tvorb
nastanek skeletastih tvorb
9.2. Habitus
Z njim označujemo relativno dolžino in širino ter razvoj ploskev. Je za številne minerale
značilen. Zavisi od fizikalno - kemičnih pogojev nastanka, predvsem pa od T in p. Določimo
ga šele potem, ko ugotovimo značilne oblike na podlagi opazovanih presekov. (Heksaederski,
oktaederski, prizmatski, bipiramidalni, pinakoidalni....)
9.3. Conarnost
Nekateri minerali kažejo conarno zgradbo že pri opazovanju brez analizatorja, drugi šele pri
navzkrižnih nikolih ali po strukturnem jedkanju. Gre za posamezne, navadno različno debele
cone, ki so bolj ali manj pravilno razvrščene okrog kristalovega jedra. Njihov nastanek so
pogojili različni vzroki:
1. Pri mineralih, ki so se izločili iz trdnih raztopin pride do nastanka conarne zgradbe
zaradi različnih pogojev kristalizacije v sistemu:
• primer: bravoit: (Fe, Ni, Co) S2 FeS2(pirit) - NiS2(vaesit) - CoS2(cattierit)
o pirit - svetlo rumen; Ni > svetlo rožnato rjav; Co > rdečkasto vijoličen
2. Sprememba sestave raztopine
3. Presledki v kristalizaciji - impulzi rudonosnih raztopin
4. Izmenična kristalizacija rudnih mineralov
5. Različna poroznost posameznih con
Minerali, ki večkrat kažejo conarno zgradbo:
• pirit, sfalerit, galenit, arzenopirit
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 9
•
•
55
Izotropni minerali - jedkanje
Anizotropni minerali - conarno zgradbo opazimo že pri + N
9.4. Dvojčki
Pri rudnih mineralih so bolj razširjeni kot conarnost.
•
•
•
močno anizotropni minerali:
o dvojčično zgradbo vidimo že zaradi odsevnega pleohroizma
slabo anizotropni minerali:
o navzkrižni nikoli
zelo slabo anizotropni in izotropni minerali:
o dvojčično zgradbo prepoznamo zaradi različne trdote dvojčičnih lamel, ali pa
zato, ker smo mineral strukturno jekdali.
Dvojčična zgradba lahko nastane pri rasti minerala, lahko je njen vzrok v spremembi
temperature, ali pa je posledica pritiskov.
1. Dvojčki, nastali pri rasti
So najbolj pogosti in sestoje zvečine iz 2 - 5 med seboj vzporednih lamel (markazirit,
volframit, ramenelsbergit)
• polisintetski dvojčki:
o zgrajeni so iz številnih bolj ali manj enako debelih lamel, ki so med seboj
vzporedne. (luzonit, stibioluzonit, hausmanit)
• komplicirani dvojčki:
o več sistemov dvojčičnih lamel, ki se sečejo pod različnimi koti
2. Dvojčične lamele, ki so nastale zaradi spremembe temperature
višjetemperaturna
modifikacija
•
•
→
nižjetemperaturna
modifikacija
dvojčične lamele imajo različne oblike in se pogosto sečejo (halkopirit, stromejerit,
bizmut)
"geološki termometri" akantit in argentit:
o 177°C < Ag2S - argentit
(kubičen)
> 177°
o 177°C > Ag2S -akantit
(monoklinski) < 177°
3. Dvojčki, nastali pri pritiskih
Ti dvojčki imajo pogosto široke dvojčične lamele, ki so zelo podobne lamelam, kakršne
nastanejo pri rasti. Vendar so lamele, nastale zaradi pritiskov pogosto povite in deloma
zdrobljene, mineral pa kaže različne stopnje rekristalizacije in katalaze.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
10. DOLOČANJE FIZIKALNIH LASTNOSTI
Izmed fizikalnih lastnosti, ki nam prav tako pomagajo pri identifikaciji rudnih mineralov, so
pomembne tudi trdota, razkolnost in magnetičnost.
10.1. Trdota
Je ena izmed najvažnejših lastnosti rudnih mineralov. Njeno relativno vrednost moremo
določiti že na zelo preproste načine. Za točno določevanje pa uporabljamo posebne naprave.
Pri raziskavah z rudnim mikroskopom določamo trdoto na sledeče načine:
• po izgledu polirane površine
• po polirni trdoti in psevdobekejevi črti
• s pomočjo raz, ki sečejo polirane površine in po odporu pri razenju s kovinskimi
iglami
• s pomočjo Talmageovega mikroslderometra
• z vtiskavanjem diamantne piramide
POGLAVJE 10
57
Ker je trdota vektorska lastnost, imajo različni preseki istega minerala lahko tudi zaznavne
razlike v trdoti.
10.1.1. Določanje trdote po izgledu polirane površine
•
•
•
•
relativna trdota:
o polirane površine različnih mineralov niso enake
minerali srednje trdote
o se najbolj polirajo (halkopirit, sfalerit...)
mehki minerali
o imajo površine s številnimi razami (molibdenit, Bi, Ag)
trdi minerali
o drobno luknjičava površina (pirit, hematit, arzenopirit..)
10.1.2. Določanje trdote po polirni trdoti in psevdobekejevi črti
•
relief
o trdota minerala, način poliranja
Meje med trdimi in mehkimi minerali so poševne, včasih ravne, včasih nekoliko ukrivljene.
Žarki, ki padajo nanje, odsevajo vstran, tako, da po odsevu ne vstopajo v objektiv. Zato
obdaja trše minerale, to je minerale s pozitivnim reliefom črni rob. Ta je tembolj izrazit, čim
večja je razlika v reliefu. Prav ta razlika nam pomaga pri določanju relativne trdote rudnih
mineralov.
10.1.3. Psevdobekejeva črta
Omogoča nam, da zanesljivo določimo relativno trdoto dveh sosednjih mineralov. Če je
trdota enega minerala znana, lahko na ta način ugotovimo, ali je drugi mineral mehkejši ali
trši.
Pri večanju razdalje med objektivom in površino minerala potuje psevdobekejeva črta na
stran mehkejšega minerala, pri zmanjšanju te razdalje pa na stran tršega minerala ( Slika 36).
- opazujemo z objektivi vseh povečav
Schneiderhohn, Volynskii, Cameron in Uytenbogardt so podali vsak svojo razvrstitev
rudnih mineralov po polirni svetlobi:
Tabela Volynskega:
1. skupina:
polirna trdota je manjša od galenitove
2. skupina:
polirna trdota je med galenitovo in bornitovo
3. skupina:
polirna trdota je med bornitovo in tetraedritovo
4. skupina:
polirna trdota je med tetraedritovo in trdoto platine
5. skupina:
polirna trdota je med sfaleritovo in pirotinovo
6. skupina:
polirna trdota je med saffloritovo in arzeonopiritovo
7. skupina:
polirna trdota je večja od trdote arzenopirita
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
58
Slika 36. Določanje trdote s pomočjo pseudobekejeve črte
T = trši mineral
M = mehkejši mineral
O = objektiv
S = steklena ploščica
PO = predmetna ravnina okularja
Trdota je odvisna tudi od:
a,b - žarka
R - ravnina realne slike
kemične sestave
orientacije preseka
10.1.4. Določanje trdote po razah, ki sečejo polirane površine in po odporu pri
razenju s kovinskimi iglami
Tudi s to metodo lahko določimo le relativno trdoto rudnih mineralov. Pri tem opazujemo
raze, ki so nastale pri poliranju ali pa raze, ki jih na poliranih površinah sami povzročimo z
različnimi kovinskimi iglami.
Murdoch - razenje z iglo težko 7 gr
o mehki minerali - razi jih lastna teža igle in ročaja (7 gr)
o srednje trdi - razo dobimo z zmernim pritiskom
o trdi minerali- razimo jih le s težavo ali pa sploh ne
Betehtin - uporaba dveh igel: bakrene in jeklene
o mehki minerali - razi jih že bakrena igla TM < 3
o srednje trdi - bakrena igla jih ne razi, razi jih jeklena TM > 3; TM < 5
o trdi minerali - jeklena igla jih ne razi TM > 5
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
59
10.1.5. Določanje trdote s Talmageovim sklerometrom
Talmage je ločil rudne minerale po trdoti tako, da jih je razil z diamantno konico, vendar pri
različnih obtežbah diamanta. V ta namen je sestavil mikrosklerometer. Gre za mikroskop, ki
ima na posebni ročici diamant, katerega konica je obrnjena proti polirani površini. Diamant je
obremenjeval z utežjo, ki jo je premikal po ročici.
Talmageov mikrosklerometer ni v prodaji. Toda minerale lahko razimo tudi z Leitzovim
Durimetrom, ki ga uporabljamo za določevanje mikrotrdote.
10.1.6. Določanje trdote z vtiskavanjem diamantne piramide - metoda
določanja mikrotrdote.
Njen princip je enostaven. S posebno napravo vtisnemo v polirano površino določenega
minerala diamantno konico - piramido, ki ima lahko različne oblike. Obremenitev lahko
spreminjamo, pri tem pa merimo in opazujemo velikost odtiska, torej negativa piramide. Tako
merimo dejansko odpor, ki ga daje mineral pri plastični deformaciji.
• trdota metalurških proizvodov
• določanje mikrotrdote po Brinellu, Ročkwellu in Vickersu
• rudna mikroskopija: Vickersov in Knoopov način določanja mikrotrdote
Naprava za določanje mikrotrdote - Durimeter (Leitz)
1. Talmageova trdota
2. Vickersova ali Knoopova trdota
2a. Vickersova trdota - piramida s kvadratno bazo 0.8mm
1. z vključenim objektivom poiščemo željeni mineral
2. izključimo objektiv in vključimo nosilec z diamantno piramido (uteži: 25,
50, 100, 200, 300 in 500 pondov)
3. sprožimo sprožilec, ki povroči spuščanje konice v mineral, tako da nastane
negativ
4. č. po 15 sekundah nosilec z iglo dvignemo in ga zasučemo v prvotni
položaj
5. ponovno vključimo objektiv in opazujemo odtisek
6. izmerimo dolžino obeh diagonal iz izračunamo srednjo vrednost
7. Vickersovo trdoto izračunamo po formuli:
1854.4 × t
VT =
(kg / µm 2 )
d2
t = teža v pondih
d = dolžina diagonale v µm
Tovarne, ki proizvajajo naprave za določanje mikrotrdote, imajo izdelane že
ustrezne tabele, tako da na podlagi obtežbe in izmerjene diagonale lahko
mikrotrdoto takoj odčitamo.
meritev:
5×
eno zrno
5×
drugo zrno istega minerala
↓
izračunamo povprečno vrednost
Za točno določitev je potrebno obtežiti diamantno piramido tako, da meri
diagonala negativa vsaj 20 - 25 µm. Premajhni negativi namreč ne omogočajo
točno določitev mikrotrdote.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
60
2b. Knoopova trdota
- baza diamantne piramide ima rombični presek
- diagonali sta v razmerju 7 : 1
14230 × t
KT =
(kg / µm 2 )
L2
t = teža v pondih
l = dolžina diagonale v µm
razlike v mikrotrdoti istega minerala:
- različna kemična sestava
- pogoji nastanka
- vključki
- orientacija preseka
- velikost zrn
primer: piroluzit
VT
pravokotno na vlakna
76 kg / mm2
VT
vzporedno z vlakni
256 kg / mm2
VT
izotropnega preseka
279 kg / mm2
VT
mikrokristalnega agregata
292 kg / mm2
srednja vrednost
razpon
meritev
10×
presek
10.2. Razkolnost
Za številne minerale je to značilna lastnost, ki jo opazimo tako makroskopsko kot
mikroskopsko. Pojav razkolnih razpok je odvisen tudi od pogojev brušenja.
Razkolne razpoke se kažejo pod mikroskopom v sistemu tankih vzporednih črtic, ki leže v
določenem zrnu, ali pa v več sistemih, ki tvorijo med seboj različne kote.
• trikotni izpadi
o Značilni so za minerale, ki imajo razvito razkolnost v več smereh (galenit,
digenit, pentandit...sfalerit, linnerit...rombični karbonati - kalcit,
dolomit,
siderit...). Na podlagi razvrstitve trikotnih izpadov lahko dokaj
točno ugotovimo velikost zrn in njihovo obliko.
o velika zrna: razkolne razpoke so bolj razvite
o majhna zrna: slabo razvite razkolne razpoke
Nekateri minerali kažejo razkolne razpoke šele potem, ko so bili tektonsko prizadeti - pirit po
(100).
razkolnost v eni smeri: (vsaj 10 zrn istega minerala)
o razkolnost po pinakoidu
razkolnost v dveh smereh
o razkolnost po dveh pinakoidih
o razkolnost po prizmi
o razkolnost tudi po drugih ploskvah (100), (111), (110) - kubični minerali
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
61
Če ima mineral razkolnost ali ne, se lahko prepričamo tudi z jedkanjem polirane površine.
Jedkalo začne najedati mineralna zrna prav vzdolž razkolnosti, oziroma vzdolž razkolnih
razpok, v kolikor te obstajajo. V tabelah za določanje rudnih mineralov so podani tudi podatki
o njihovi razkolnosti.
rudni minerali z razkolnostjo v več smereh
digenit
(111)
zelo dobro razvita
enargit
(110), (100) razkolnost po prizmi je navadno bolj razvita...
pritiski (001)
galenit
(100)
zelo dobro razvita
pirotin
(0001), (1010) prva razkolnost močnejša od druge
rudni minerali z razkolnostjo v eni smeri
antimon
(0001)
razkolnost jasno opazna
antimonit
(010)
zaradi površinske "Beilby" razkolne razpoke
pogosto niso opazne
covellin
(0001)
razkolnost dovolj dobro razvita
grafit
(0001)
dobro razvita razkolnost
halkozin
(001)
razkolnost neizrazita, razločno opazna šele pri
preperevanju
markazit
(110)
razkolne razpoke postanejo razločno opazne šele
pri preperevanju.
10.3. Magnetičnost
Pri določanju rudnih mineralov pod mikroskopom nam včasih pomaga tudi njihova
magnetičnost. Vendar število mineralov, ki imajo to lastnost sorazmerno majhno.
• močno magnetni minerali:
o železo, magnetit, pirotin, kubanit
•
srednje ali slabo magnetni minerali:
o troilit, jakobsit, franklinit, volframit (ferberit), maghemit, melnikovit
o magnetna igla
o majhen megnetek - velikosti bucikine glavice
10.4. Jedkanje poliranih površin rudnih mineralov
Ker je določitev nekaterih, predvsem trših mineralov, ki so brezbarvni in imajo večjo odsevno
sposobnost, le z opazovanjem optičnih lastnosti in trdote, včasih precej težko, si pomagamo s
kemičnimi reakcijami, ali kot pravimo z jedkanjem.
•
Lemberg (1890, 1894)
o kemikalije je nanašal na sveže površine mineralov, na razkolne površine in na
brušene površine.
•
•
Razvoj rudne mikroskopije: določanje mineralov s pomočjo kemičnih reakcij
Murdoch, Davy, Farnham, Short, Granigg, Schneiderhohn
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
62
Ločimo dve vrsti jedkanja:
1. razpoznavno jedkanje
o razne kemikalije:
- spremembe na polirani površini
- spremembe v reagentu
2. strukturno jedkanje
o polirana površina → razne kemikalije → ugotavljamo zgradbo minerala
(conarnost, dvojčke, nepravilnosti v zgradbi).
10.4.1. Razpoznavno jedkanje
Pri tem načinu jedkanja gre v bistvu zato, da ugotovimo, če določen mineral reagira z
izbranimi reagenti ali ne, oziroma, če reagira, kakšna je reakcija?
Na podlagi zbranih podatkov jedkanja moremo ugotoviti skupino, v katero spada raziskovani
mineral. V številnih primerih ga moremo po optičnih in fizikalnih lastnostih ter po značilnosti
jedkanja dokončno določiti.
Murdoch - prve sistematske raziskave: 17 reagentov
Davy, Farnham, Short - modifikacija
Short:
8 reagentov:
HNO3
HCl
KCN
FeCl3
KOH
HgCl2
zlatotopka
H2O2
1:1
1:1
20%
20%
40%
5%
(1 del konc. HNO3 in 1 del vode)
(1 del konc. HCl in 1 del vode)
raztopina
raztopina
raztopina
raztopina
(3 HCl : 1HNO3)
postopek: 1 razenje z iglo: - mehki minerali
- trdi minerali
Mehki minerali:
• {A} kapljica HNO3 vzkipi
1. Reakcija s HCl je pozitivna
a.) Reakcija s KCN je pozitivna
o reakcija z FeCl3 je pozitivna
o reakcija z FeCl3 je negativna
b.) Reakcija s KCN je negativna
o reakcija z FeCl3 je pozitivna
o reakcija z FeCl3 je negativna
2. Reakcija s HCl je negativna → potek analize kot pod 1.
• {B} reakcija z HNO3 je pozitivna, toda kislina ne vzkipi → potek analize kot pod A
• {C} reakcija z HNO3 je negativna:
1. potek analize kot pod A
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
63
2. potek analize kot pod A, le da se analize po b 2 dele še na dve nadaljni
skupini, glede na to, ali mineral reagira z zlatotopkoaline.
Trdi minerali:
• Postopek je enak, kot za mehke minerale.
Shortove tabele vsebujejo tudi popis reakcij za posamezne minerale, navedene pa so tudi
dodatne reakcije z KOH, HgCl2 in H2O2. Z opazovanjem pričnemo takoj, ko smo položili na
polirano površino kapljico reagenta. Reakcija je pozitivna, če opazimo sledeče pojave:
•
•
•
•
•
•
•
reagent naglo vzkipi ali pa se pojavijo mehurčki
o halkozin, kuprit (HNO3)
pirit, arzenopirit
kapljica reagenta se obarva
o magnetit - rumeno (HCl)
na površini minerala opazimo oborino
o antimonit - rjava oborina (KOH)
o kuprit - rdečkasta oborina Cu zrnc (HNO3)
o tetraedrit, tennantit - rumena oborina (zlatotopka)
površina minerala se obarva - posušimo in odstranimo oborino
o halkozin - modro do temno modro (HNO3; FeCl3)
o bornit - oranžno (FeCl3)
o bornit - rjavo (KCN)
o galenit - črn madež HNO3 > dolgo časa
na površini minerala nastanejo mavričaste, nekoliko motne prevleke (filmi),
sestoje iz trdne oborine
o pirotin - (KOH)
jedkanje odkrije strukturo
o dvojčične lamele, razkolne razpoke, conarno zgradbo, meje...
okoli kapljice reagenta se pojavi barvast ali temen obroč
o bizmutinit, jamesonit - (HCl)
o sfalerit - (HNO3)
ki
V kolikor nobenega od omenjenih pojavov ne opazimo, pravimo, da je jedkanje, oziroma da
je reakcija negativna.
Problemi:
• hitrost topljenja - kristalografski presek
• sveža - stara polirana površina
• kristali mešanci - medlice
• napake v strukturi
• jalovinski minerali v razpokah - lažni efekti
• različne prevleke na starih obruskih - imerijska sredstva
• stari, nečisti reagenti
To metodo določanja, kljub navedenim težavam pogosto uporabljamo. Prav nam pride
predvsem takrat, če so optične in fizikalne lastnosti rudnih mineralov zelo podobne.
primer:
antimonit
jamesonit
podobna odsevna sposobnost, pleohroizem, efekti anizotropnosti, VT
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
64
reakcija s HNO3
antimonit:
pozitivna
reakcija s KCN, KOH (rumeno rjava oborina)
reakcija s HCl, FeCl3, HgCl2 in NaOH: negativna
jamesonit:
reakcija s HNO3
reakcija s HCl (pare)
reakcija KCN, HCl, FeCl3, KOH
pozitivna
slabo pozitivna
negativna
10.4.2. Strukturno jedkanje
Tudi to jedkanje so najprej uporabljali pri raziskavah metalurskih proizvodov. Uvedel ga je že
1878 Martens. Pri raziskavah rudnih mineralov so ga pričeli uporabljati po letu 1900.
Campbell, Beck, Granigg, Tolman.
• močno in srednje močno anizotropni minerali:
o dvojčične lamele, conarna zgradba, morebitne deformacije
o navzkrižni nikoli, včasih le pri vključenem polarizatorju
• slabo anizotropni in izotropni minerali
o jedkanje je edini način, da pridemo do podatkov o njihovi zgradbi
Strukturno jedkanje nam služi za:
• odkrivanje strukture posameznega zrna
• odkrivanja meja posameznih zrni v monomineralnih agregatih
• površinsko jedkanje monomineralnih agregatov
• selektivno jedkanje monomineralnih agregatov
Strukturno jedkanje temelji na dejstvu, da je topnost mineralov v različnih smereh bolj ali
manj različna.
Pri strukturnem jedkanju najbolj često uporabljamo sledeče reagate:
(koncentrirano ali razredčeno)
HNO3
(navadno koncentrirano)
H2SO4
KCN
(20% raztopino)
(koncentrirano, razredčeno ali pa dodamo koncentrirano HNO3,
KMnO4
H2SO4, ali KOH v enakem razmerju)
HCl
(koncentrirano ali razredčeno)
KOH
(koncentrirano ali razredčeno)
(razredčeno ali ji dodamo Hcl)
CrO3
; Cl, Br pare
H2O2
zlatotopko
V knjigah najdemo ustrezne recepte za pripravo reagentov, podan pa je praviloma tudi čas,
potreben za jedkanje. Pri tem moramo vedeti še sledeče:
• slabo izbran reagent:
o ne bo dal strukture
• staro jedkalo, jedkalo
o postopek bo trajal dalj časa; struktura ne bo preslabe koncentracije:
dovolj jasna
• premočno jedkalo:
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 10
65
o zgornji del minerala bo povsem izžrt
Upoštevaj!:
• dobro pripravljeno jedkalo
• jedkalo, ki po možnosti ne daje oborin
• različen čas jedkanja
Strukturno jedkanje lahko izvršimo na dva načina:
1. Navadno jedkamo tako, da položimo na površino izbranega minerala ustrezen reagent
2. Obrusek s polirano površino položimo navzdol v reagenčno posodico, v kateri se
nahaja ustrezno jedkalo.
Da bi skrajšali čas jedkanja in dobili po možnosti čim bolj kontrastno površino, to je
strukturo, uporabljamo večkrat enosmerni električni tok. V tem primeru gre za tako
imenovano elektrolitsko jedkanje.
10.4.3. Elektrolitsko jedkanje:
Princip takšnega jedkanja je zelo enostaven: električni tok aktivira jedkalo, ki nato
intenzivneje topi površino minerala.
• izvor toka:
o baterija 4V
o transformator za istosmerni tok
o od nekaj V do 10V
• način jedkanja:
a. na obrusek položimo majhno kapljico
o kovinska igla (-): jedkalo
o kovinska igla (+): mineral
b. obrusek potopimo v jedkalo
o kovinska igla (-): jedkalo
o kovinska igla (+): površina obruska, prevajanje eletričnega toka!!!
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 11
11. DOLOČANJE PRVIN
Z dosedaj navedenimi metodami lahko določimo optične in fizikalne lastnosti mineralov, ter
značilnosti jedkanja, ne moremo pa ugotoviti njihove kemične sestave, razen v izjemnih
primerih:
kapljica Hcl se na megnetitu zaradi Fe obarva rumeno, kapljica HNO3 pa postane na
halkozinu zaradi bakra modra.
Za čim bolj točno ugotavljanje sestave mineralov je postalo kvalitativno določanje prvin v
marsikaterem primeru neobhodno potrebno.
Poslužujemo se treh metod:
1. Določanje prvin z mikrokemičnimi reakcijami
2. Določanje prvin s kontaktnim odtisom
3. Določanje prvin z mikrosondo
Prisotnost radioaktivnih mineralov pa lahko ugotavljamo tudi z mikroradiografsko analizo.
11.1. Določanje prvin z mikrokemičnimi reakcijami
Gre za analizo, s katero lahko ugotovimo prisotnost prvin v prav majhnih vzorcih. Metoda je
bila poznana že pred razvojem rudne mikroskopije.
• Boricky, Behrens, Haushofer (EVROPA)
• Chamont, Mason (ZDA)
• McKinstry, Short - uvedeta to metodo kot pomožno metodo pri določanju rudnih
mineralov pod mikroskopom.
Metodologija, potek reakcij in rezultati, ki jih pri tovrstni analizi dobimo, so zelo koncizno in
pregledno podani v knjižnici, ki jo je že pred leti objavil Guillemin, mineralog - analitik
Francoskega geološkega zavoda v Parizu.
Za analizo potrebujemo zelo majhen vzorec. Zadostuje že malo večjih zrnc njegovega prahu.
Ta zrnca topimo v kislinah, najbolj često v HNO3. Z dodajanjem določenega reagenta, ali več
reagentov, dobimo značilno oborino, najbolj često drobne kristalčke različnih barv in oblik.
Te opazujemo nato v presevni svetlobi in po potrebi tudi pod binokularnim mikroskopom.
Mikrokemična metoda določanja prvin ima v primerjavi z običajnimi kvalitativnimi
kemičnimi analizami sledeče prednosti:
• potrebujemo zelo majhne vzorce
• minimalna laboratorijska oprema
• minimalna poraba reagentov
• analiza traja navadno le nekaj minut (3 - 5)
Problemi:
• potek reakcije motijo včasih prvine, ki so v mineralu prisotne kot sekundarne
• zamenjava kristalčkov, ki nastanejo pri kristalizaciji reagenta s kristalčki, ki nastanejo
pri reakciji sami
• zaradi občutljivosti reagentov lahko dobimo poleg kristalčkov glavne prvine tudi
kristalčke druge prvine
Meja občutljivosti določevanja je zelo nizka. Reagent, "de Montequi" Zn, Cd, Cu, TL =
0,02% ; Ni = 0,05%.
11.2. Določanje prvin s kontaktnim odtisom
Tudi v tem primeru gre za metodo kvalitativnega določevanja prvin v rudnih mineralih.
• Gutzeit, Hiller - razvoj metode
• Galopin, Williams, Nakhl - izpopolnitev metode
Značilen kontaktni odtis dobimo na dva načina:
1. Z navadno ali kemično metodo
2. Z elektrokemično ali elektrografsko metodo
1. Navadna ali kemična metoda
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
Obrusek pritisnemo s polirano površino na fotografski papir, prepojen z jedkalom. Ioni
prvine potujejo v želatinski film, kjer se zadrže. Ko nato "razvijemo " papir v določenem
"razvijalcu" dobimo na njegovi površini barvaste lise, ki so značilne za prvino.
o več "razvijalcev" - več prvin lahko določimo
o barvni odtenki - koncentracija
2. Elektrokemična metoda
S to metodo povečamo topnost minerala. Jakost odtisa je močnejša, čas reakcije pa se
zmanjša.
11.3. Določanje prvin z mikrosondo
V novejšem času določamo kvalitativno in kvantitativno sestavo mineralov v obruskih z
mikrosondo.
• princip:
o Katoda izseva elektrone, ki se v elektronsko - optičnem sistemu (visoka
napetost) usmerijo na površino minerala (vzbujevalna napetost 5 - 50 kV ∼ 25
kV)
o Elektronski curek vzbudi v mineralu za vsako prvino karakteristično
rentgensko sevanje, ki ga sprejemata spektrografa (analiziramo) in ga
prenašata preko števcev v elektronski registrator.
Ločimo 3 vrste analize:
• točkovna analiza
• linijska analiza
• ploskovna analiza
11.4. Določanje prvin z elektronskim mikroskopom (SEM) in energijsko
disperzijsko spektroskopijo (EDS)
Določevanje kvalitativno in kvantitativno sestavo mineralov s pomočjo visokoločljivega
elektronskega mikroskopa, ki je opremljen s Si(Li) EDS detektorjem.
Slika 37. SEM/EDS na Inštitutu Jožef Stefan
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
Elektronski žarek povzroči v obstreljevanem vzorcu različne procese. Nastale sekundarne ali
povratno sipane elektrone uporabljamo v vrstični elektronski mikroskopiji (SEM) za
topografske in mikrostrukturne preiskave poliranih in hrapavih površin. Elektronska
mikroanaliza (EPMA) temelji na spektrometriji karakterističnih rentgenskih žarkov, ki jih
oddajajo elementi vzorca, obstreljevanega z elektronskim žarkom. Energijsko disperzivna
rentgenska spektroskopija (EDX ali EDS) omogoča kvalitativno in semikvantitativno
elementno analizo trdnih snovi. Analiziramo lahko vse elemente z atomskim številom višjim
od 11 (natrij).
11.5. Mikroradigrafska analiza
Za to analizo rabimo radiografski posnetek, ki ga dobimo tako, da položimo obrusek ali večji
poliran kos rude na rentgenski film, oziroma na posebno folijo.
V odvistnosti od količnine radioaktivnih mineralov in občutljivosti filma je odvisen tudi čas
ekspozicije, ki se spreminja od nekaj ur do več dni.
Na podlagi takšnega posnetka moremo ugotoviti, v katerem delu obruska so radioaktivni
minerali, kako velika so zrna in kako so razvrščena.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
12. OPIS SLIK IZ NASLOVNIC POGLAVIJ
POGLAVJE 1
Slika 38. Preraščanje radialno latastih zrn makrazita s piritom (bledo rumena)
in posamezni kristali sfalerita (svetlo siva). Pirit in markazit (modra, rumena,
rjava) sta delno do zelo oksidirana. Temno siva polja so minerali karbonata.
POGLAVJE 2
Slika 39. Halkocit (sivomodra) nadomešča euhedralni rombični arzenopirit
(bela). Bornit (vijolična) in halkocit nadomeščata halkopirit (rumeno rdeča).
Kremen in turmalin (temnosiva) sta jalovinska minerala.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 3
Slika 40. Zrna zlata (rumena), platinasta-železova zlitina (bela) z močno
odsevnostjo. Euhedralna do subhedralna zrna cirkona (siva).
POGLAVJE 4
Slika 41. Spremenjen euhedralni arzenopirit (belo rumena) v covellin (modra).
Volframit (rjavosiva) s polirnimi razami (črno), kaže conarno zgradbo z
modrosivim jedrom in rjavosivim robom.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 5
Slika 42. Preraščanje bornita (rjava) s covellinom (modra), ki kaže dobro
razkolnost in pleohroizem. Sledi sulfosoli (kremasto bela), ki se prerašča z
bornitom.
POGLAVJE 6
Slika 43. Sfalerit (siva) z vključki halkopirita (rumena). Euhedralna rombasta
zrna arzenopirita (bela). Drobnozrnat pirit in markazit popolnoma
nadomeščata pirotin (rjavo rumena).
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 7
Slika 44. Karakteristična rombasta zrna arzenopirita (bela) v kremenu (temno
siva) in turmalinu (siva). Covellin (modra) nadomešča arzenopirit.
POGLAVJE 8
Slika 45. Močno razpokan arzenopirit (bela). Razpoke zapolnjuje sfalerit
(svetlo siva), zlato (belorumena) in halkopirit (rumena).
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 9
Slika 46. Euhedralna do subhedralna zrna pirita (svetlorumena), tetrahedrit
(svetlo siva) in kremen (temno siva) z visokim relijefom. Bornit (rjavo rdeča) se
prerašča z halkocitom (svetlomodra).
POGLAVJE 10
Slika 47. Lamele molibdenita z dobro razkolnostjo, temno siv kremen in
trigonalni preseki karbonata.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<
POGLAVJE 11
Slika 48. Popolnoma nadomeščen digenit s covellinom. Bornit (oranžno rjava)
in witticherit (kremno rumena) obrobljata covellin.
gtwx} WÉÄxÇxv |Ç `tàx} WÉÄxÇxv @ `|~ÜÉá~ÉÑ|}t Üâw ;ÑÜÉáÉ}Ç|vx<