Хроматографический способ определения свойств минералов Советский патент 1982 года по МПК G01N31/08 

(54) ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ МИНЕРАЛОВ

1

Изобретение относится к геохимическим методам исследования, в частности к методам определения температур образования минералов, позволяющим выявлять взаимодействие геохимической и геологической среды, получать термодинамические характеристики минералообраэующих реютворов, проводить количественные научения эволюции рудоносных гидротермальных систем и классифицировать эндоген-, ные месторожРвения на физико-осимической основе, оценивать качества металлургического и строительного минерального сырья и получать исходные данные цля синтеза дефицитных кристаллов и аморфных .,5 веществ, познавать динамику г/убинных минералообразующих процессов с относительными и абсолютными их числовыми характеристиками.

Известны различные экспернменталь- го но-физдческие способы, основанные на ис,пользовании различных фиадческих свойств минералов: температурыполиморфных превращений, температуры плавления, температуры диссоциации и разложения, электропроводности, фотоупругого эффекта, температуры распада первичных твердых растворов 1 .

Известные способы обладают рядом недостатков. Так, температура полиморфно го превращения минерала существенно зависит от давления. Так, температура перехода oL-v fb кварца при изменении давления от 1 до ЗООО атм изменяется от 573 до . Кроме того, на температуру превращения сильное влияние оказььвают примеси. Так, кварц, выращенный в присутствии германия, претерпевает превращение на выше, а в присутствии лития и алюминия на 12О°С ниже температуры превращения кварца безпримесей.

Температуры плавления многих гидротермальных минералов находятся часто выше температур их образования на 5ОО1оии°с.

Температуры оиссоциации и разлсисения минералов, зависящие от неизвестных нам величин давлений, могут указывать лишь

на го, что возмоншая гемпврагура минералообразовання была существенно йиже точки разложения этих минералов.

При изменении электропроводности М1етералов не учитывается влияние на их структуру состава растворов, изменений TeMnepaiyp и скорости роста кристаллов. Кроме того, для интервала гидротермального руцообразования отсутствуют эталданые природные образцы электропроводности минералов,

Возможн(х;ть суждения о вероятных температурах образования высокотемпературных минералов по фотоупругому эффекту остается пока экспериментально не подтвержденной.

Температуры распада первичных твердых растворов указывают на минимально возможные температуры минералообразования и, наоборот, температура гомогенизации пары минералов является для них максимальной температурой образования. Кроме Того, на температуру, распада должно влиять давление и длительность нагрева.

Известен дискрептометрический способ, основанный на измерении скорости взрывания газово-жидких включений в минералах как функции температуры. Этот способ позволяет установить температуру идеального заполнетмя вакуоли, которая дает одну точку на моновариантной линии в коор дкнатах Т-Р. Эта температура соответствовала бы температуре минералообразования, если бы эксггеримент проводился при давлении, равном давлению минералообразования 2,

Однако при звуковой регистрации взрь ваний включений существенное влияние на результаты оказьюают посторонние помехи Отклонение кривой от нулевой линии может оказаться результатом взрывания включений, не являющихся наиболее характерными для данного обраада. Число взрывов на данный интервал температуры определяется числом взорвавшихся включений и не связано однозначно с их Величиной и заполнением.

Способ требует введения поправки на давление минералообразова шя, которое не известно.,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является хромато- графический способ определения свойств минералов, при котором образец минерала нагревают и определяют количество выделившегося при нагревания из минерала основного компонента газовой смеси Сз.

Недостаток способа заключается в гом, что он не позволяет определять температуру образования гидротермальных минералов с необходимой точностью,

Цель изобретения - повышение точности определения температур образования гадротермальных минералов.

Указанная цель обеспечивается тем, что в хромато графическом способе определения свойств минералов, при котором образец минерала нагревают и определякхг количество выделяющегося при нагревании из минерала основного компшента газовой смеси, нагрев минерала осуществляют при программированном повыщении температуры, определяют температуру нагрева, при которой имеет место небольщая интенсивность газовыделения, и по ней судят о температуре образования ис следуемого минерала.

Способ заключается в следукшем.

Навеска минерала, раздробленного до фракции 0,25-О,5 мм, помещается в кварцевую ампулу, соединяемую через кран, погоняющий проводить дифференцированный по температурным интервалам анализ газов, со входом хроматографа.

Ампула нагревается со скоростью порядка 5 град/мин и проводится хроматографическое определение количества вы- . делившегося из минерала основного компонента газовой смеси (определяется предварительно, обы.шо это или СОп, или Нлр) в узких, одинаковых TeMnepaiypHbcc интервалах.

На основании полученной хроматограммы находят температурный интервал, соответствующий максимальной интенсивности газовыделения. Средняя температура этого интервала . и является температурой минералообразозания с точностью, равной половине величины интервала.

Экспериментальная проверка надежности предлагаемого хроматографигческого метода оаределения температур образования гидротермальных минералов проведена на образцах синтетических шарцев, выращенных в контролируемых условиях из карбонатных водных растворов.

В качестве образцов для испытания взяты синтетические кварцы, выращенные в карбс«атньк растворах во ВНИИСИМСе при следующих условиях.:

ТЬ5Р.°С ,атм ИЗК385

Ф-39О1336580

ИК-2,340650

ИК-1;35913ОО Для опытов во всех случаях исполь ется фракция 0,25-0,5 мм. Предваригельными экспериментами ус тановлено, что основным компонентом га зовой смеси, выделяющейся при нагревашш кварцев, является углекислый газ. Хроматографическое определение количества COfj выделившегося в узких температурных интервалах, проводят на xpt матографе ЛХМ-8МД с чувствительностью по , равной мг. - На фиг. 1-4 даны графики результатов экспериментов. На оснсвании этих данных найдены сле Чукэщие значения температур образования исследовавшихся кварцев: Тобр, °С ИЗК380 ± Ш Ф-39О1340 ± 10 ИК-234О ± 10 ИК-136О ± 10 Истинные температуры образования синтетических кварцев и температуры образгжания, найденные в эксперименте, практически совпадают. Предлагаемый хроматографический спо соб определения температур образования гидротермальных минералов обеспечивает достоверность результатов с точностью порядка . . Величина давления, при котором проис ходит образование минерала, не влияет на достоверность определения температур образования минералов предлагаемым способом. Формула, изобретения Хроматографический способ определения свойств минералов, при котором образец минерала нагревают и определяют количество выделяющегося при нагревании из минерала основного компонента газовой смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения температур образования гидротермаяьных минералов, нагрев образца минерала осуществляют при программир1 ванном повышении температуры, определяют температуру нагрева, при которой имеет место небольшая интенсивность газов ыде лени я, и по ней судят о температуре образования исследуемого минерала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ермаков Н. П. Минералогическая термометрия и баромегрия. М., Наука, 1965, с. 7. 2.Смит Г. Физическая геозсимия, М., Нерра, 1968, с. 15-22. 3. Gibson Е.К., Aooгe с.в The геvereibCe waturc of cVtert-cotrbonate repeacemen-t in sedimentorp rocks .- Anae-at-iCdE chemistr 1970, 42, № 4, p. 461-464 (прототип).

т /J/7 110 Ъ10 550 Ъ90 no 5W 550 590

r°c

Сриг.1 ИЗН

л

s:

IIII

150 190 гьо z7O т sso QO чъо тс

фиг.I

,