Исследование и определение минерала -кварц

Сравнение с табличными результатами начинают с наиболее интенсивных линий. Если три-четыре наиболее интенсивных линии  предполагаемой фазы отсутствуют, то полученные значения d/n следует сравнивать с  табличными для другой фазы. Межплоскостные расстояния для различных неорганических фаз имеются в ряде справочников. Наиболее полный и постоянно обновляемый  определитель фаз - картотека ASTM (Американское общество испытаний материалов).

В карточке указывается химическая формула  соединения, пространственная группа, периоды элементарной ячейки,  межплоскостные расстояния и индексы дифракционных  линий. Приведен полный перечень линий  данного вещества и их относительные  интенсивности, а также условия  съемки рентгенограммы. Могут быть включены также такие  физические характеристики, как плотность, цвет, оптические свойства. В верхней части  карточки указаны d/n трех самых сильных  линий и их относительные интенсивности, а также линия с наибольшим межплоскостным расстоянием. Также  указывается цитируемый литературный источник.

Экспериментальные данные

 

N	Q	I	I/I0 , %	d/n, A0
1	9.22	17	23	4,813
2	10,62	18	24	4,185
3	13,35	72	97	3,333
4	13,44	74	100	3,319
5	15,42	11	15	2,895
6	18,39	14	19	2,444
7	19,78	15	20	2,278
8	21,26	16	22	2,121
9	22,91	10,5	14	1,979
10	25,17	24	32	1,812
11	27,39	12	16	1,674
12	27,48	12,5	17	1,667
13	27,61	10,5	14	1,663
14	30,0	25	34	1,54
15	34,17	28,5	38,5	1,464
16	36,87	8	11	1,283
17	37,87	12	16	1,262
18	39,91	10	13,5	1,203
19	40,08	11,5	15,5	1,198

 

 

 

Табличные данные картотеки ATSM

33-1161 *D:\YCPDS(27455)	D(П)	int	h	k	l	D(П)	int	h	k	l
Quartz;syn Si 02 Rad.Cu 1,54178 Sys. Hexagonal S.G P3^221 A 4,9133 в 4,9133  с 5,4053 alp 90,00 bet 90,00 gam 120.00 I/Ic	4,257 3,342 2,457 2,282 2,237 2,127 1,979 1,818 1,802 1,672 1,659 1,608 1,542 1,454 1,419 1,382 1,375 1,372 1,288 1,256	22 100 8 8 4 6 4 14 1 4 2 1 9 1 1 6 7 8 2 2	1 1 1 1 1 2 2 1 0 2 1 2 2 1 3 2 2 3 1 3	0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0	0 1 0 2 1 0 1 2 3 2 3 0 1 3 0 2 3 1 4 2	1,228 1,200 1,198 1,184 1,180 1,153 1,140 1,114 1,081 1,063 1,048 1,044 1,035 1,015 0,990 0,987 0,978 0,976 0,964	1 2 1 3 3 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	2 2 2 1 3 3 2 3 3 4 1 4 2 2 4 3 3 3 2	2 1 2 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 2 0 1 0 2 0	0 3 1 4 0 1 4 3 2 0 5 1 4 3 2 3 4 0 5

 

 

          Экспериментальные данные совпадают с табличными не достаточно точно, но в результате анализа рефрактограммы можно сделать вывод, это минерал   -кварц

            Идентификация кристаллической фазы с помощью рентгенографического анализа возможна только в том случае, если ее содержание в образце не ниже некоторого минимального содержания, называемого чувствительностью метода. Чувствительность определяется природой данной фазы, наличием и содержанием других фаз в образце и условиями съемки

 

1.4 Иммерсионный анализ

 

Иммерсионный  метод позволяет определять показатели преломления веществ с достаточно высокой точностью. Методика отличается простотой и экспрессностью определения  важных диагностических параметров веществ и широко распространена. 

Исследования  проводят с помощью наборов иммерсионных жидкостей. Наиболее широко используемый стандартный набор включает 98 жидкостей  с показателями преломления в  интервале 1,408 – 1,780. Точность определения  показателей преломления с помощью  этого набора составляет до 0,002. Промышленностью  выпускается также набор иммерсионных жидкостей с показателями преломления 1,74 – 2,06. В их состав входят йодистый метилен, сера и желтый фосфор. Эти  жидкости ядовиты и склонны к  самовозгоранию. Используют для приготовления  иммерсионных препаратов также сплавы пиперина с иодидом сурьмы (показатели преломления 1,8 – 2,0) и серы с селеном (2,1 – 2,7). 

Метод Бекке. Определение показателей преломления веществ в иммерсионных препаратах ведут методом Бекке. Он основан на том, что при достаточно больших увеличениях микроскопа на границе раздела исследуемого вещества и жидкости наблюдается узкая светлая полоска, именуемая полоской Бекке. При ее наблюдении анализатор должен быть выключен. При небольшом подъеме тубуса микроскопа, в котором монтируется вся увеличительная система, полоска Бекке смещается в сторону среды с более высоким показателем преломления. Последовательно приготавливая препараты с использованием различных иммерсионных жидкостей, находят две жидкости, между показателями преломления которых находится значение определяемого показателя преломления.

Возникновение полоски Бекке обусловлено интерференцией лучей, прошедших через зерно  исследуемого вещества и жидкость, а также их полного внутреннего  отражения от граничной поверхности. Она видна тем отчетливее, чем  больше различие показателей преломления  твердого вещества и жидкости. Если их различие не превышает 0,010 – 0,015, то по обе стороны от границы раздела  наблюдаются две полоски –  голубая и розовая. В этом случае о показателе преломления твердого вещества судят по поведению более  подвижной полоски при подъеме  тубуса. если же подвижность полосок  практически одинакова, показатель преломления твердого вещества можно  считать равным показателю преломления  жидкости.

Наблюдения  в скрещенных николях. Прежде чем  рассмотреть порядок определения  показателей преломления анизотропных кристаллических веществ, остановимся  на явлениях, возникающих при исследовании с включенным анализатором. Через  изотропные вещества поляризованное излучение, выходящее из поляризатора, проходит, не изменяя направления колебаний. Поэтому при любом расположении зерен такого вещества они будут  темными (погашенными) и, следовательно, не различимыми на основном фоне. При  прохождении поляризованного излучения  через оптически анизотропное вещество в большинстве разрезов наблюдается  иная картина: луч распадается на два поляризованных луча с различными направлениями колебаний. Каждый из этих лучей, поступая в анализатор, опять испытывает двупреломление. В  результате образуется уже четыре луча, два из которых (по одному от каждого  вошедшего в анализатор луча) отводятся  в сторону и поглощаются оправой  анализатора, а два других интерферируют. В результате вещество выглядит окрашенным в интерференционный цвет, определяемый разностью хода интерферирующих  лучей Δ, которая зависит от толщины  зерна d и различия показателей преломления  вещества для этих лучей n1 и  n2:

 

Δ=d (n1 - n2)

 

Возникновение окраски обусловлено усилением  при интерференции одних составляющих белого света и ослаблением других.С увеличением Δ интерференционные цвета периодически повторяются с некоторым изменением оттенка и наблюдаемого набора цветов. При вращении анизотропного кристалла под микроскопом при включенном анализаторе наблюдается периодическое возникновение интерференционной окраски и ее погасание (с периодом 900).Погасание наблюдается, когда направление колебаний входящего в кристалл луча совпадает с направлением пропускаем колебаний.

В изотропных сечениях анизотропных кристаллов интерференционная  окраска при вращении не появляется, т.е. они остаются темными. Поэтому  для установления анизотропности или  изотропности фазы необходимо не ограничиваться одним зерном, не дающим интерференционной  окраски, а просмотреть еще несколько  зерен той же фазы.

Определение показателей преломления анизотропных кристаллов в иммерсионном препарате. Выбирают зерно с максимальным двупреломлением, определяемым по интерференционной  окраске при включенном анализаторе. Поворачивая препарат, добиваются погасания  этого зерна. Выключив анализатор, наблюдают  поведение полоски Бекке. Затем  снова включают анализатор и поворачивают препарат на 900, т.е. до второго погасания  зерна. При выключенном анализаторе  снова наблюдают поведение полоски  Бекке. Затем те же действия осуществляют, заменив иммерсионную жидкость. Замену жидкостей осуществляют до тех пор, пока оба показателя преломления  не определяться с наивысшей достигаемой  точностью, т.е. пока для каждого  из них не будут найдены жидкости, значения n которых будут наиболее близки к определяемому показателю преломления. Найденные показатели преломления вещества представляют собой ng и np. Необходимость добиваться погасания зерна обусловлена  тем, что в противном случае поведение  полоски Бекке зависит от значений как ng , так и np одновременно. Для  двухосных кристаллов необходимо определить также значение nm, выбрав другое зерно, интерференционная окраска которого отсутствует или минимальна. Определение nm осуществляется так же, как определение  показателя преломления изотропного  вещества.

 

2.3. Характеристика исследуемого минерала

Кварц (нем. Quarz) — один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре 12 % ^[1]. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов. В общей сложности массовая доля кварца в земной коре более 60 %^[2]. В крови и плазме человека концентрация кремнезёма составляет 0,001 % по массе^[1].

Химическая формула: SiO₂ (диоксид кремния).

Слово «кварц» — калька немецкого слова Quarz, происходящего от средневерхненемецкого twarc, что значит «твёрдый».^[3] По другим данным от нем. Querklüfterz, Quererz — «руда секущих жил».^[4]

Морфология

Относится к тригональной кристаллической системе, но гексагональной сингонии, точечная группа D₃ (в обозначении Шёнфлиса) или 32 (в международном обозначении). Кристаллы — шестигранные призмы, с одного конца (реже с обоих) увенчанные шести- или трёхгранной пирамидальной головкой, сочетающей грани двух ромбоэдров. Часто по направлению к головке кристалл постепенно сужается. На гранях призмы характерна поперечная штриховка. Монокристаллы кварца могут иметь правую и левую формы.

В магматических и метаморфических горных породах кварц образует неправильные изометричные зёрна, сросшиеся с зёрнами других минералов, его кристаллами часто инкрустированы пустоты и миндалины в эффузивах.

В осадочных породах — конкреции, прожилки, секреции (жеоды), щётки мелких короткопризматических кристаллов на стенках пустот в известняках и др. Также обломки различной формы и размеров, галька, песок.

Свойства

В чистом виде кварц бесцветен или  имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску. Среди цветовых разновидностей кварца — почти чёрный морион, фиолетовый (аметист), жёлтый (цитрин) и т. д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу. Искусственным кристаллам придают также зелёную (очень редка в природе) и голубую (природных аналогов нет) окраску.

Блеск стеклянный, в сплошных массах иногда жирный 
Излом неровный или раковистый 
Спайность отсутствует 
Твердость 7 
Показатель преломления No 1,544 Ne 1,553 
Плотность 2,65 г/см³ 
Частотная постоянная (АТ-срез) 1,67*10^6 Гц*мм 
Часто образует двойники. Законов двойникования множество, основными являются Бразильский и Дофинейский 
Растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щелочей 
Температура плавления 1713—1728 °C (из-за высокой вязкости расплава определение температуры плавления затруднено, существуют различные данные) 
Диэлектрик (электрический ток не проводит) 
Пьезоэлектрик