Содержание к диссертации
Введение
Глава I. ОСОБЕННОСТИ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО МИКРОАНАЛИЗА ШНЕРАЛОВ 13
І.І. Снижение влияния неопределенности в угле отбора излучения. 16
1.2. О роли монокристалличности 27
1.3. Роль проводящего покрытия 33
1.4. Нагрев минералов под действием электронного зонда 46
1.5. Роль элементов-примесей 56
Выводы 69
Глава II. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ИСПРАВЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ 72
2.1. Оценка методов нахождения поправки на поглощение 76
2.2. Совершенствование метода Филибера 90
2.3. Модель "эффективной глубины" 107
2.4. Оценка методов нахождения поправки на атомный номер 123
2.5. Совершенствование методов исправления на атомный номер. 140
Обсуждение , . 148
Выводы 155
Глава III. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ 159
3.1. Программы "Сульфид" и "Силикат". 159
3.2. Программа "Карат" 172
3.3. Программа "flurum" 183
Выводы 189
Глава ІV. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ШНЕРАЛОВ 192
4.1. Определение состава породообразущих минералов. 193
4.2. Определение состава минералов руд ртутных месторождений 225
4.3. Определение состава самородного золота 240
Обсуадение. 252
Выводы 253
Глава V. ПРИМЕНЕНИЕ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО ШКРОАНАЖЗА В ГЕОЛОГИИ 257
5.1. Изучение минералов алмазных месторождений 258
5.2. Изучение минералов метаморфических пород 289
5.3. Изучение минералов магматических пород 297
5.4. Изучение минералов рудных месторождений 301
Выводы 315
Заключение.. 320
Основные результаты работы 321
ЛИТЕРАТУРА 324
ПРИЛОЖЕНИЕ 360
- Снижение влияния неопределенности в угле отбора излучения.
- Оценка методов нахождения поправки на поглощение
- Программы "Сульфид" и "Силикат".
- Определение состава породообразущих минералов.
- Изучение минералов алмазных месторождений
Введение к работе
Актуальность проблемы, цель и структура работы. Метод рентгеноспектрального микроанализа (РСМД) с электронным зондом возник в начале 50-х годов во Франции и в СССР как результат объединения двух физических методов исследования вещества: рентгеновской спектроскопии и электронной микроскопии. Высокая локальность, возможность качественного и количественного определения состава прицельно выбираемых микрообъёмов в сочетании с неразрушающим действием пучка электронов открыли широкие перспективы применения РСМА в самых разнообразных областях науки и техники, в том числе, и в области наук о Земле. Однако на первых порах использование микрозонда в геологии было довольно ограниченным. Согласно библиографии К.Гейнриха /201/ к 1965 году было опубликовано только 60 статей по применению РСМА для решения геологических задач. Обзорные работы того времени /1-4, 202/* свидетельствовали, что большинство исследований носило постановочный характер, демонстрируя принципиальные возможности метода в новой для него области. Точность определений была не^ высокой, так что результаты анализа были представлены, в основном, полуколичественными данными.
Начиная с середины 60-х годов, положение стало меняться коренным образом. Благодаря промышленному выпуску аппаратуры и развитию теории количественных определений, возникли предпосылки для широкого применения метода к изучению разнообразных природных объектов. Именно к этому периоду относится начало(1967г.) данной работы, посвященной решению проблемы аналитического х При цитировании зарубежных работ, переведенных на русский язык, здесь и в дальнейшем даются ссылки на русский перевод. обеспечения геолого-минералогических исследований с помощью РСМА с его уникальными информативными возможностями. Основная цель исследований заключалась в разработке и развитии коли -чественных способов определения состава минералов, поскольку точное знание их состава в локальных участках представляет болыцую ценность для геологической науки, позволяя решать принципиально новые и важные задачи. Актуальность и своевременность такой постановки подтверждены последующим, резко возросшим распространением электронно-зондовых методов в области наук о Земле. Так, уже к 1971 году по данным К.Кейля /203/ появилось более 600 работ, в которых микрозонд использовался как важный аналитический инструмент в минералогии, петрографии, геохимии. В настоящее время РСМА (преимущественно в своих количественных вариантах) превратился в общепризнанный метод минералогических исследований, внедрение которого сравнивают с той революцией, какую произвело в геологии внедрение поляризационного микроскопа в середине 19-го века.
Достижение намеченной цели можно представить в виде решения отдельных взаимосвязанных задач, направленных на преодоление трудностей при получении количественных результатов. Эти трудности вызваны спецификой минералов как объектов микрозондо-вого исследования, большим разнообразием и сложностью их состава, высокими требованиями геологии к аналитическим данным. Недаром в руководствах по аналитической химии неизменно подчеркивается сложность анализа минерального сырья /5/. Постановка таких задач, пути их решения и полученные научные результаты определили содержание диссертации по главам.
В первой главе рассмотрены некоторые особенности РСМА минералов, обусловленные спецификой физико-химических свойств исследуемых объектов. С точки зрения РСМА существенны, например, - б - низкая электро- и теплопроводность большинства минералов, их нахождение в природе в виде отдельных зерен, различающихся морфологией и размерами, твердостью, структурой кристаллической решетки. К началу данной работы влияние физико-химических свойств анализируемого материала на результаты РСМА было в общих чертах понято и изучено, однако разработанность и корректность способов теоретического описания эффектов оставались недостаточными. Слабо были развиты и пути преодоления встречающихся затруднений. Более того, количественная оценка возможных погрешностей зачастую отвечала далекшот практики условиям и была, как правило, значительно преувеличенной, что создавало ложные представления о чрезвычайной трудности достижения необходимой точности анализа минералов. Представлялось целесообразным поэтому проведение теоретических и экспериментальных исследований по выяснению конкретной роли некоторых, наиболее важных и недостаточно изученных физико-химических особенностей минералов с целью разработки научно-обоснованных способов их учёта и получения практических рекомендаций по выбору условий проведения РСМА.
Во второй главе отражен вклад автора в процесс развития и уточнения путей перехода от аналитического сигнала к содержанию компонентов. Эта процедура занимает в РСМА особое место, пос -кольку используемые стандартные образцы обычно существенно отличаются от анализируемых ввиду резко ограниченных возможностей приготовления стандартных образцов, однородных на субмикронном уровне. Следовательно, совершенно необходимо применение поправочных формул, обеспечивающих универсальность метода и возможность определения состава широкого круга объектов по ограниченному комплекту стандартов. При РСМА минералов роль поправок, учитывающих различие между образцом и стандартом, ещё более возрастает вследствие многообразия и сложности состава минералов, а также вследствие высоких требований, которые предъявляет геология к точности аналитических данных (например, при установлении кристаллохимических формул неизвестных или недостаточно охарактеризованных минералов, выявлении отклонений от стехиометрии, изучении изоморфных замещений).
В начальный период наших исследований развитие теории количественных определений в РСМА происходило исключительно быстро. За короткий промежуток времени, в основном в течение трех лет с 1966 по 1968 год, в печати появилось большое число работ / 204-207 /, описывающих разнообразные методы нахождения поправок. Этот информационный всплеск свидетельствовал, что основы физических законов, определяющих взаимодействие электронов с веществом и возбуждение рентгеновского излучения, были к тому времени сравнительно хорошо изучены и ориентированы на практические нужды РСМА. Вместе с тем большинство появившихся методов не получило надлежащей практической проверки, так что их обоснованность была явно недостаточной. Особенно остро стоял вопрос о численных значениях ряда параметров, входящих в расчётные формулы, поскольку стало очевидным, что решить проблему однозначного соответствия между интенсивностью и концентрацией чисто теоретическим путём, без введения различного рода упрощающих предположений и полуэмпирических констант невозможно из-за сложности процессов, происходящих при взаимодействии электронов и излучения с атомами вещества / б /. В сложившихся условиях первостепенное значение приобрели исследования по систематизации и со -вершенствованию существующих методов исправления относительных интенсивностей (непосредственных результатов измерений).
Определение состава вещества методами количественного РСМА неизбежно связано с большим объёмом вычислений, поэтому для обработки информации все в большей степени привлекается электронно-вычислительная техника. Наиболее распространено применение ЭВМ для непосредственного расчёта концентраций, исходя из измеренных отношений интенсивностей. Машинные вычисления способствуют повышению точности количественных определений, позволяя использовать для нахождения поправок сложные и трудоёмкие модели, более полно отражающие закономерности взаимодействия электронов и излучения с веществом. Не менее важной при РСМА минералов является возможность существенного повышения производительности определений, поскольку изучение многочисленных и сложных геологических объектов предусматривает получение большого объёма аналитических данных. Как правило, закономерности в составе природных минералов носят статистический характер, поэтому обобщение, сопоставление и систематизация этих закономерностей возможны только после накопления достаточно представительного фактического материала.
Как уже отмечалось, к началу данной работы количественные определения методом РСМА были ещё мало распространены. Электронно-вычислительная техника также только начинала входить в сферу научных исследований в рентгеновской спектроскопии. Не удиви -тельно, что в отечественной практике не существовало программ для обработки результатов измерений и отсутствовала ясность в построении алгоритмов подобных программ. В то же время развитие теоретических основ метода ясно свидетельствовало, что проблема надёжных количественных определений состава сложных многокомпонентных образцов, к которым, в частности, относится подавляющее большинство минералов, может быть успешно решена только при условии систематического использования ЭВМ в аналитической практике и, следовательно, при создании специального математического обеспечения. Понятно, что работы по применению ЭВМ для обработки аналитического сигнала приобрели в РСМА больщую актуальность. Так, за период с 1963 года, когда была опубликована первая программа, по июнь 1970 года в литературе было описано около 40 программ для расчёта концентраций, а к 1975 году ожидалось появление по крайней мере 150 программ /208/. Исследования автора в указанном направлении, начатые в 1969 году составлением первой в СССР программы подобного рода, развитой в дальнейшем в систему математического обеспечения РСМА, приведены в третьей главе диссертации.
Конечным этапом методических разработок являются конкретные способы количественного определения состава отдельных минералов или групп минералов. Описание способов дано в четвертой главе. Особое внимание уделялось достижению высокой производительности анализа, так как только при выполнении этого условия возможна организация массовых количественных определений состава минералов. Следует отметить, что в начальный период наших исследований возможность и целесообразность создания высокопроизводительных способов РСМА часто оспаривались из-за распространенного среди исследователей мнения, согласно которому "в подавляющем большинстве случаев ввиду большой методической сложности всех этапов анализа и обработки получаемых результатов проведение конкретных анализов эквивалентно выполнению исследовательской работы" /Резолюция ТУ Всесоюзного совещания по рент-геноспектральным локальным исследованиям, Москва, декабрь 1969 года/. Разработанные способы носят достаточно универсальный характер и охватывают широкий круг минералов, в том числе породообразующих минералов, несущих в своём составе информацию о физико-химических условиях формирования и последующего преобразования горных пород. В конце четвертой главы обсуждены основные черты современного методического подхода к РСМА минералов.
В пятой, заключительной главе диссертации на примере ра -бот, выполненных в Институте геологии и геофизики СО АН СССР при непосредственном участии автора, показана эффективность применения РСМА в геолого-минералогических исследованиях. Результаты микрозондовых определений использованы при решении проблем, находящихся в центре внимания современной геологической науки: верхняя мантия, метаморфизм, океаническая кора и др. Показаны преимущества РСМА по сравнению с традиционными аналитическими методами при изучении минералов разнообразных природных объектов: метаморфических и магматических пород большого числа регионов, алмазных, ртутных, золоторудных и др. месторождений.
Научная новизна работы. В результате систематического исследования процесса РСМА применительно к анализу минералов: получены рекомендации по выбору условий РСМА, учитывающие особенности физико-химических свойств минералов. Создан конплекс оптимизированных методов для перехода от аналитического сигнала к содержанию определяемых элементов. Разработаны принципы построения алгоритмов для такого перехода и составлена первая в СССР программа для вычисления концентраций элементов в многокомпонентных образцах, развитая в дальнейшем в систему математического обеспечения РСМА. В основу системы положены методы нахождения поправок на поглощение и на атомный номер, усовершенствованные с помощью экспериментальных данных. Разработаны способы массовых количественны*, определений состава широкого круга минералов, в том числе породообразующих минералов, для которых были выполнены первые в СССР микрозондовые анализы.Благодаря учету особенностей РСМА минеральных объектов и применению ЭВМ для обработки результатов измерений, достигнута высокая - II - производительность и точность анализа. В итоге созданы научные основы РСМА минералов.
В результате применения РСМА для систематического аналитического обеспечения геолого-минералогических исследований: по -лучены представительные данные по составу минералов большого числа пород и месторождений. Охарактеризован ряд неизвестных ранее минералов, часть из которых официально признана новыми минеральными видами. Впервые РСМА использован для непосредственного поиска полезных ископаемых - алмазоносных кимберлитовых трудок.
На защиту выносятся: научные основы применения РСМА в аналитическом обеспечении геолого-минералогических исследований с учётом специфики минералов как объектов микрозондового исследования; комплекс методов исправления относительных интенсивнос-тей, оптимизированных с помощью экспериментальных данных путём уточнения параметров в математических моделях нахождения поправок на поглощение и на атомный номер; система математического обеспечения для обработки измерений в РСМА, основанная на усовершенствованных методах исправления относительных интенсивностей и учитывающая особенности применяемых ЭВМ; высокопроизводительные способы массовых количественных определений состава отдельных минералов или групп минералов; результаты микрозондового изучения минералов многочисленных и разнообразных природных объектов.
Практическая значимость работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований успешно реализованы при аналитическом обеспечении геолого-минералогических работ, ведущихся в соответствии с планом Института геологии и геофизики СО АН СССР.
Большой объём микрозондовых анализов использован производственными организациями Министерства геологии СССР (Управление геологии Таджикской ССР), Министерства геологии РСФСР (ПГО "Якутскгеология", ПГО "Архангельскгеология", Геологосъёмочная экспедиция ПГО "Красноярскгеология", Томская геологоразведочная экспедиция ПГО "Томскнефтегазгеология"), Министерства геологии Узбекской ССР (Опытно-методическая экспедиция) и Министерства цветной металлургии СССР (ПО "Якуталмаз, ПО "Запсибзо-лото"). Использование РОЛА для прямого поиска алмазоносных ким-берлитовых трубок привело к повышению эффективности поисковых и разведочных работ с экономическим эффектом в 1980-1984 г.г. на сумму более двух млн. руб.
Результаты методических разработок внедрены в аналитических лабораториях научно-исследовательских организаций: Центральном научно-исследовательском геологоразведочном институте цветных и благородных металлов, Геологическом институте АН СССР, Всесоюзном научно-исследовательском институте авиационных материалов (г.Москва), Всесоюзном научно-исследовательском горнометаллургическом институте цветных металлов (г.Усть-Каменогорск), Институте геологии ЯФ СО АН СССР (г.Якутск), Институте геологии и геофизики АН УзССР (г.Ташкент), Геологическом институте БФ СО АН СССР (г.Улан-Удэ), Иркутском государственном НИИ редких и цветных металлов (г.Иркутск), Северо-восточном комплексном НИИ ДВНЦ АН СССР (г.Магадан), Отделении Института химический физики АН СССР (п.Черноголовка). - ІЗ -
Снижение влияния неопределенности в угле отбора излучения
Точность РСМА существенно зависит от степени неопределенности входных параметров, таких, например, как угол отбора излучения, ускоряющее напряжение, массовые коэффициенты поглощения и др. Влияние этих факторов отмечалось в работах Х.Яковица и К.Гейнриха /9/, Т.Светмана и Дж.Лонга / 210 /, Н.П.Ильина и Л.Е.Лосевой / 10,11 /. При работе в длинноволновой области рентгеновского спектра на микрозонде с малым углом отбора особое значение приобретает возможное отклонение угла отбора излучения от номинальной величины, вызывающее соответствующее изменение поглощения аналитической линии в мишени. Некоторого снижения погрешностей можно добиться, если исследуемые и стандартные образцы монтировать в одном блоке и в процессе шлифовки и полировки придать им общую поверхность / 12 /. Однако, и при такой подготовке препарата часто наблюдается остаточная дезориентация отдельных зерен относительно общей поверхности.
Изменение интенсивности рентгеновского излучения, вызванное рельефом, можно обнаружить и учесть, если регистрировать аналитическую линию дважды: при произвольном положении препарата и после поворота его на 180 вокруг оси, совпадающей с нормалью к поверхности. Пусть исследуемое зерно наклонено на угол д0 к общей поверхности препарата (рис. 1,а), так что угол отбора излучения принимает значение б В+йв , где в - номинальная величина угла отбора. После поворота отклонение угла отбора, сохранив свою абсолютную величину, изменит знак и Вг=в-йв (рис. 1,6). В обоих случаях происходит искажение результатов измерений, но эти искажения в определенной степени компенсируют друг друга.
Будем считать, что изменение интенсивности аналитической линии, вызванное наклоном, обусловлено, главным образом, изменением поглощения рентгеновского излучения в мишени. Допустимо предположить, что среднее двух значений функции поглощения ff и f (например, среднее арифметическое или среднее геометрическое) , соответствующих двум указанным на рис. I положениям препарата, будет близко к действительному значению функции поглощения f при номинальном угле отбора. Сложность математических выражений затрудняет рассмотрение вопроса в общем виде, однако наглядное представление о существующих закономерностях можно получить с помощью численных расчётов.
Оценка методов нахождения поправки на поглощение
Работы по сравнению методов нахождения поправки на поглощение сравнительно немногочисленны / 33 /. К ним относятся публикации Дж.Колби и Д.Конли / 229 /, Ц.Хельгессона / 34 /, Ц.Фрис-кни и Ц.Хаворта / 230 /, П.Данкамба с сотр. / 231 /. Все они ограничены узким кругом объектов и небольшим числом испытываемых методов, так что сделанные выводы носят, в основном, частный характер. Несколько более обширны исследования Д.Бимана / 232, 233 /, изучавшего применимость методов исправления на поглощение по отношению к сплавам, состоящим из элементов с атомными номерами от II до 33, и пришедшего к выводу, что только методы Филибера / 211 / и Томас / 234 / обладают приемлемыми характеристиками во всей изученной области составов. Оценка точности методов при анализе тяжелых элементов в литературе отсутствует .
Для сравнения и систематизации нами были выбраны десять методов (или модификаций) нахождения поправки на поглощение, в которых поправка вычисляется с помощью аналитического выражения. Не рассматривались методы, использующие для исправления графики и таблицы, например, кривые Кастена / 209 /, Грина / 235 /, Андерсена и Виттри / 236 /, таблицы Биркса / 35 /. Исследования Д.Бимана / 232, 233 / свидетельствуют, что они, по-видимому, несколько уступают по своим показателям лучшим методам из числа изученных в данной работе. Были исключены также методы Зиболда и Огилви / 224 / и Томас / 234 /, поскольку они практически эквивалентны методу Филибера (метод Зиболда и Огилви - в расчётном варианте, метод Томас - применительно к изученным образцам). Краткая характеристика сравнивавшихся методов приведена ниже.
Программы "Сульфид" и "Силикат".
Первая отечественная программа для вычисления концентраций была составлена под руководством и при непосредственном участии автора в конце 1969 года и немедленно использована на практике / 70 /. О её создании сообщалось на 10 Совещании по рентгеновской спектроскопии (г.Ивано-Франковск, февраль 1971 г.) /71 /. В первоначальной версии программа испытывалась на ЭВМ "БЭСМ-4" с транслятором TA-IM. В завершенном виде программа была составлена на алгоритмическом языке АЛГАМС (разновидность АЛГОЛА-60) и отлажена на ЭВМ "Минск-22 М" с транслятором МЭИ-3. Позднее улучшенный вариант программы был приспособлен для работы на ЭВМ "М-222" с альфа-транслятором. Ниже даётся описание версии на алгамсе.
Программа была разработана в двух вариантах: первый, более общий варіант имел условное название "Сульфид" и был предназначен для расчёта состава рудных минералов или сплавов при анализе по Кос - или J&c -линиям рентгеновского спектра; второй, несколько упрощенный вариант - "Силикат" - применялся при исследовании породообразующих минералов или других объектов, анализ которых производился по Кос -линиям. В качестве прототипов использовались сообщения о программах Дж.Брауна / 282 / и Шпрингера / 277 / - единственные доступные источники информации о разработанных к тому времени вычислительных схемах. Хотя работа Г.Шпрингера содержала полный текст составленной им программы, прямое заимствование было исключено: отчасти по техническим причинам, а главным образом потому, что алгоритм этой программы представлялся не вполне удовлетворительным.
В экспериментально найденные отношения интенсивностей KL= (1 P /ICLT)C[T вводились по схеме Z/IF поправки, учиты вающие различие условий возбуждения и поглощения аналитической линии в образце и стандарте. Исправление производилось с по -мощью методов, хорошо зарекомендовавших себя на практике и признанных к моменту составления программы наилучшими: поправка на поглощение рассчитывалась по методу Филибера, на атомный номер - по методу Данкамба-Рида и на флуоресценцию от характеристического спектра - по методу Рида. Поправка на флуоресценцию, возбужденную тормозным спектром, не учитывалась. Рассмотрим особенности решения системы уравнения связи, которая образована совокупностью выражений типа (2.1), записанных для всех определяемых элементов:
Определение состава породообразущих минералов
Состав минералов, образующих горные породы, отражает физико-химические условия их возникновения и последующих преобразований. Этим объясняется неизменный интерес петрографов к изучению особенностей содержания элементов в породообразующих мине ралах. К наиболее информативным из повсеместно распространенных минералов относят пироксены с общей формулой XY[Z206] , амфиболы X2-3 5№вОгг](OU,F)2 , гранаты X3 L04J3 , оливины X2rSi.04] , щелочные полевые шпаты и плагиоклазы X[Z 0SJ, слюды X2Y 6[Z802o](0H,F)4 из класса силикатов и шпинелиды ХУ20А , ильмениты ХУ03 из класса окислов и др. (X Na, К, Са, Mg,Fe,Mn; Y hAg,Fe, Мп, Д,Сг,Ті; 1-Si,№ и изредка Fe, Ті ). Количественный РСМД, подобных объектов связан с известными трудностями ввиду многокомпонентное, большой длины волны аналитических линий, близости оптических свойств минералов, часто различимых лишь при наблюдении тонких шлифов в про - 194 ходящем свете, отсутствия электрической проводимости. Не случайно, что на ранних стадиях применения микрозонда в геологии основные успехи были достигнуты при изучении, главным образом, интерметаллидов и сульфидов / I, 3, 203 /.
Начиная с середины 60-х годов, был опубликован ряд работ по методическим аспектам РСМА породообразующих минералов. В их числе следует отметить, в первую очередь, работы Дж.Смита, детально исследовавшего экспериментальную технику анализа силикатов и пришедшего к выводу о нежелательности использования здесь поправок по схеме Z/1F / 221 /. Для получения надёжных коли -чественных данных он рекомендовал подбор эталонов, близких по составу к анализируемым образцам, и построение с их помощью калибровочных кривых для отдельных минералов. В последующей серии работ / 290-294 / метод построения калибровочных кривых был применен к анализу оливинов, щелочных полевых шпатов, плагиоклазов, орто- и клинопироксенов. Калибровочные кривые использовались также К.Фредрикссоном / 295, 296 /. А.Бенц и А.Альби / 226 / привлекли для анализа силикатов и окислов динамические уравнения связи в форме, предложенной Т.Зиболдом и Р.Огилви / 224 /. В дальнейшем определился основной способ нахождения коэффициентов в этих уравнениях путём расчёта в рамках схемы 1/\F / 227 /. По точности методы также оказались близкими / 78, стр. 382 /, что позволяет охарактеризовать основное достоинство динамических уравнений связи при РСМА породообразующих минералов как возможность существенного упрощения вычислений и, следовательно, возможность расчёта концентраций с помощью миняюмпьютера. В работах Ф.Бойда / 297, 298 /, М.Даль / 299 /, Я.Сиволы /300/ испытывались пути применения в РСМА породообразующих минералов метода трех поправок. С наибольшей последовательностью это направление получило развитие в работе Т.Светмана и Дж.Лонга / 210 /, которые провели подробное рассмотрение источников возможных погрешностей на всех этапах анализа и указали приёмы устранения или снижения этих погрешностей. Как основной вывод их исследований указывается, что использование простых окислов и чистых металлов в качестве стандартов в сочетании с расчётом поправочных факторов позволяет получить хорошую точность определения состава сложных силикатов и обеспечивает свободу выбора режима измерений, удобного для решения конкретной аналитической задачи.
Изучение минералов алмазных месторождений
Все промышленные алмазные месторождения приурочены к кимберлитам - своеобразным магматическим породам, коренным источникам алмазов - и россыпям , образовавшимся в результате разрушения кимберлитов. Изучение минерального состава этих образований представляет большой научный интерес в связи с необычностью условий их возникновения и имеет важное практическое значение. Микрозондовое изучение минералов алмазных месторождений было начато нами в 1969 году по инициативе Н.В.Соболева и систематически ведется с тех пор по настоящее время.
Минералы, ассоциирующие с алмазом. Среди минералов кимберлитов особую роль играют минералы, непосредственно ассоциирующие с алмазом, поскольку именно они, по мнению большинства исследователей, несут достоверную информацию о наиболее глубоких частях верхней мантии, доступных прямому изучению. Существуют три вида возможной ассоциации алмаза с другими минералами: I) кристаллические включения в алмазах; 2) алмазосодержащие ксенолиты; 3) сростки алмазов с другими минералами.
Включения минералов в алмазах издавна привлекали внимание исследователей. Однако незначительные размеры включений (0,05-0,3 мм) не позволили определить их состав аналитическими методами, а физические свойства включенных в алмаз минералов (цвет, показатель предломления, параметр решетки) свидетельствовали лишь об их общем сходстве с соответствующими минералами ким -берлитов. Интересные и во многом неожиданные данные удалось получить только с помощью РСМД.
Уже первые работы по микрозондовому исследованию лиловых пиропов из алмазов Африки (Г.Мейнер / 315, 316 /) и Якутии (Н.В.Соболев, Ю.Г.Лаврентьев и др. / 80 /) показали, что включенные в алмаз пиропы отличаются по составу от всех известных пиропов из кимберлитовых трубок низким содержанием СаО и повышенным содержанием Сгг03 , т.е. характеризуются четко выраженным присутствием Щ-Сг -компонента - кноррингита Mg3Cr2[SL0j3. Отмеченная особенность является типоморфным признаком пиропов из алмазов и была объяснена как следствие их генезиса в условиях сверхвысоких давлений. Полученные результаты стимулировали дальнейшие поиски, так что указанные работы фактически положили начало новому направлению в минералогии, полностью основанному на применении РСМА и последовательно развиваемому учеными разных стран. Несмотря на ряд трудностей, вызванных относительной редкостью включений и сложностью их извлечения из алмазов, к 1975 году были опубликованы данные по составу более 250 включений из алмазов кимберлитов Южной-, Юго-Западной и Западной Африки, Якутии и россыпей Ганы, Заира, Венесуэлы, Бразилии, Таиланда, Австралии, Урала. Из этого числа более 150 анализов было выполнено в Институте геологии и геофизики СО АН СССР под руководством и при личном участии автора / III, с.19 /.
С помощью выполненных определений был изучен состав гранатов и пироксенов в уральских алмазах / 93 /, охарактеризованы особенности состава широкого круга минералов, ассоциирующих с алмазами кимберлитовой трубки "Мир" / 70, 95 /. Особое значение имели работы по установлению закономерностей изоморфного вхождения элементов-примесей: Л/а в гранаты и энстатиты / 311, 94 /; К в клинопироксены иСг в оливины / 94 /; fit, С г и Те в рутилы / 98 /. Обобщающая сводка данных, накопленных в начальный период изучения минералов-узников, и полученные на их основе научные результаты приведены в монографии Н.В.Соболева/ 112 /.
