Главная Учебники - Геология Лекции (геология) - часть 1
Выполнил: студент III курса гр.3.5
Э.Р.Япаров. Касситерит является промышленным
минералом олова в оловорудных
месторождениях различных генетических типов и давно привлекает внимание
исследователей. Большое внимание в этих исследованиях отводится изучению
различных типоморфных особенностей касситеритов, зависящих от условий
формирования оловорудных месторождений и в значительной мере суммированных в
различных работах. Однако методы оптической спектроскопии в этих исследованиях
использованы недостаточно полно. В настоящей работе приводятся результаты
исследования оптических спектров поглощения десяти образцов касситеритов из
месторождений Приморья, Чукотки, Памира. Касситерит имеет
пространственную группу симметрии P4/mnm. Основу его структуры составляют октаэдры SnO6, сцепленные противоположными ребрами в колонки,
протирающиеся параллельно оси С кристалла и соединяющиеся между собой вершинами
[4].октаэдры SnO6 имеют симметрию D2h и характеризуются
расстоянием между атомами О и Sn, в среднем равным
2,08А. Образцы для исследований
приготовлялись в виде полированных пластинок толщиной 1-2 мм, а в двух случаях
использовались петрографические шлифы. Исследованные образцы касситеритов имели
различные окраски: темно-бурую, коричнево-черную, серую. В тонких пластинках
почти все исследованные образцы обнаруживают плеохроизм. В поляризации ЕIIС отмечаются окраски: темно-желтая, розовато-серая, розовато-красная, красная. В поляризации Е_С
наблюдаются более светлые окраски: светло-желтая, светло-серая, серая с
зеленоватым оттенком, зеленовато-белая, зеленовато-желтая. Лишь один из
исследованных образцов не обнаруживал плеохроизма, что, по-видимому, связано с
большой дефектностью его структуры. О чем свидетельствует отсутствие угасания
этого образца в скрещенных николях. Измерение спектров поглощения
проводились при комнатной температуре в поляризованном свете на спектрометре
СФ-12 в области от 400 до 750 нм и на спектрофотометрической установке,
собранной на базе монохроманотора
ДМР-4, в области 700-2000нм. Выделено 4 типа спектров. Первый тип
спектров обнаруживают образцы темно-бурого касситерита с очень сильным
плеохроизмом от красного (Е II C) до
зеленовато-желтого (Е Спектры второго типа
характеризуются несколько менее интенсивным коротковолновым поглощением, край
которого располагается при длинах волн 452 нм в поляризации Е II C и 434 нм в
поляризации Е Третий тип спектров обнаруживают
желтые (в шлифах) касситериты из месторождений Приморья и характеризуются
наличием полос поглощения 430, 470 нм на длинноволновом крыле интенсивного
поглощения с максимумом, расположенным в ультрафиолетовой области. Полосы 430,
470 нм являются более интенсивными в поляризации Е II C и, по-видимому, ответственны за
плеохроизм касситеритов, проявляющийся в изменении окрасок от темно-желтой (Е Четвертый тип спектров
показывают касситериты серого цвета из месторождений Памира . они
характеризуются довольно интенсивным поглощением в ультрафиолетовой области,
край которого захватывает и части видимой области, располагаясь при 444 нм в
поляризации Е II C
и при 434 нм в поляризации Е Край собственного поглощения
монокристаллов искусственного касситерита располагается в области 340 нм.
Поэтому бездефектные касситериты являются бесцветными и прозрачными. Природные
же касситериты обычно содержат то или иное количество различных примесей,
наиболее обычными из которых являются железо, тантал, ниобий, титан, марганец.
Считается, что основная масса примесей железа. Тантала, ниобия находится в
касситеритах в виде микровключения минералов (тапиолит, вольфрамит, рутил,
ильменорутил, кулумбит, гематит и др.) эти включения имеют размеры меньше 1мк,
являются полупрозрачными, окрашенными и существенным образом влияют на
формирование оптических свойств природных касситеритов. В основном с этими
микровключениями и связывается интенсивное поглощение света в ультрафиолетовой
и прилегающей к ней видимой области спектра, появление темных окрасок и сильной
нормальной дисперсии показателей преломления природных касситеритов. Многие из
минералов примесей изоструктурны с касситеритом и располагаясь закономерным
образом относительно элементов структуры последнего, могут обуславливать
проявления плеохроизма касситеритов. Неравномерное распределение микровключений этих анизотропных минералов в
кристаллах касситерита может приводить к появлению двухосности последнего.
Видимо, поэтому двухосность обычно характерна для окрашенных касситеритов, в то
время как бесцветные касситериты почти всегда одноосные. Несомненно, что часть
перечисленных выше элементов примесей в касситеритах изоморфно замещает олово и
также оказывает заметное влияние на формирование оптических свойств природных
касситеритов. Эти примеси приводят к образованию донорно-акцепторных уровней
вблизи валентной зоны и зоны проводимости и электронные переходы с участием
этих уровней порождают появление интенсивного поглощения вблизи края
собственного поглощения вблизи края собственного поглощения касситеритов. Кроме
того, в этой области спектра для переходных элементов отмечаются электронные
переходы, сопровождающиеся переносом заряда между молекулярными орбиталями
металла и лигандов и называемые переходами с переносом заряда металл-лиганд.
Такие переходы, например, характерны для ионов Fe2+,
и они приводят к появлению интенсивности поглощения, захватывающего
ультрафиолетовую часть видимой области спектра природных касситеритов.
Электронные переходы рассматриваемого типа в центрах симметрии D2h
являются поляризованными и видимо, существенным образом влияют на
плеохроизм природных касситеритов, который в оптических спектрах проявляется в
перемещении края интенсивного поглощения в зависимости от ориентировки
плоскости поляризации света. Существенное влияние на окраску
и плеохроизм касситеритов оказывают полосы поглощения 430, 470 нм,
обнаруживаемые в спектрах третьего типа. Положение этих полос в спектре весьма
близко к полосам ионов Nb4+ в растворах. Учитывая постоянное
присутствие ниобия в природных касситеритах, полосы 430, 470 нм связываются с
ионами Nb4+ и отвечают электронным переходам Полосы 500, 540 нм в четвертом
типе спектров поглащения касситеритов (рис. 1г) по своему положению аналогичны
полосам ионов Mn3+ и связываются с трехвалентным
марганцем. Эти полосы отвечают электронным переходам с уровня Полоса поглощения 560 нм
отнесена к трехвалентному титану, так как ее положение в спектре близко к
полосам ионов Ti3+ в других минералах и соединениях и
кроме того, титан является постоянной примесью в природных касситеритах. Эта
полоса присутствует в спектрах второго типа исследованных касситеритов, имеет
преимущественную поляризацию ЕIIС и в значительной степени определяет
плеохроизм этих образцов. Полосу 560 нм следует отнести к электронному переходу
Как видно из перечисленных выше
данных, большую роль в формировании оптических свойств природных касситеритов играют элементы
примеси, находящиеся в минерале в необычном валентном состоянии. В одних
случаях это проявляется в понижении валентности тантала, ниобия и тантала, а в
других – в повышении валентности марганца. Этот процесс, по-видимому,
регулируется соотношением концентраций Sn,
Ta, Nb, Ti,
Mn в среде минералообразования и величиной ее окислительного
потенциала. По-видимому, оптически активные центры ионов Mn3+ и связанные с ним полосы поглощения 500, 540 нм
характерны для касситеритов, образующихся в более окислительной обстановке, в
то время как касситериты с полосами поглощения 430, 470, 560 нм ионов Nb4+, Ti3+, вероятно, образуются в среде
относительно невысоким окислительным потенциалом. Парные полосы в ближней
инфракрасной области спектра связываются с ионами Fe2+
и отвечают электронным переходам с уровня Таким образом, проведенные
исследования подтверждают вывод работы о том, что основная масса элементов
примесей в касситеритах находится в виде микровключений самостоятельных
минералов. Однако определенная часть элементов примесей входит в касситериты в
изоморфном форме, замещая олово. Это относится прежде всего к таким элементам,
как Nb, Ta, Ti,
Fe3+, Mn3+.
Окраска и оптические свойства касситеритов обусловлены в значительной
степени окрашенными микровключениями других минералов, но немалую роль в этом
играют и изоморфные примеси, образующие оптически активные центры в структуре
касситерита. Повареных А.С.
Кристаллохимическая классификация минеральных видов. Киев, «Наукова думка»,
1966. Кристаллофизика минералов.
Издательство казанского университета 1979. |