2025 - Диагностика минералов_X-Ray

1.

X-Ray
Характеристика минералов и
базовые принципы расшифровки
601-800
9
370
13

2.

ASTM и PDF-2 базы данных
1941 г. известные рентгендифракционные спектры были изданы в форме картотеки PDF с ключом для поиска, схему
которого предложил Дж.Ханавальт. Ключ включал данные по трем самым интенсивным отражениям, химическую
формулу и номер карточки с полной информацией по данному соединению.
1969 г. созданна картотека стала называться Порошковая дифракционная картотека объединенного комитета
порошковых дифракционных стандартов" (PDF JCPDS).
В 1978 г. 14 международных и национальных научных обществ, в первую очередь США, ФРГ, Канады, Австралии,
Франции, Великобритании и Японии, под эгидой Международного союза кристаллографов учредили ICDD - PDF-2 Международный центр дифракционных данных, в котором активно работают 250 исследователей из 33 стран. Она
состоит из двух независимых частей, включающих сведения о неорганических и органических соединениях
соответственно.
С 1985 г. порошковые рентгеновские данные доступны в компьютерной форме. Широкое использование
автоматических порошковых дифрактометров (в начале 1998 г. их число во всем мире возросло до 45 тыс.). К 1998 г. 47
сетов содержали информацию о -106 тыс. соединений, причем темп пополнения этой картотеки непрерывно растет и в
настоящее время составляет -2500 соединений в год (-80% - неорганические соединения, 20% - органические)
В базе данных по кристаллическим структурам неорганических соединений (ICSD - Inorganic Crystal Structure Database)
Университета Бонна на начало 1998 г. содержались сведения о 3
7800 соединениях
ICDD PDF-2 это колоборация таких институтов как: ASTM ––American Society for Testing Materials; JCPDS - Joint
Committee on Powder Diffraction Standards; ICDD - International Centre for Diffraction Data.

3.

Базы данных ICDD БД PDF-2
Постоянно редактируется, дополняется и обновляется.
Каждый год добавляется - 2,500 экспериментальных и несколько тысяч расчетных рентгенограмм.
Компьютерный поиск начиная с 1985г. Содержит рентгенограммы чистых фаз Выпуск 2013г.
Содержит > 265,000 рентгенограмм.

4.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

5.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

6.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

7.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
CPDS карта

8.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

9.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

10.

Мин-Крист (WWW-МИНКРИСТ)
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

11.

Другие поисковые базы данных
Минералогическая база (автор David Barthelmy)
Минералогическая база данных Athena
База данных Ecole des Mines de Paris
Проект EUROmin
Franklin Minerals Index
https://www.crystallography.net/cod/

12.

Программные продукты
Powder Diffraction Software:
DQUANT – Quantitative phase analysis
EVA – Phase identification and quantitative phase analysis
PolySNAP – Pattern matching for high-throughput phase analysis
TOPAS – Profile analysis, quantitative analysis, structure analysis

13.

DIFFRAC.SUITE
Обработка рентгенограмм
DIFFRAC.EVA
http://database.iem.ac.ru/mincryst/rus/

14.

Nota bene
Рентгенограмма многофазной системы представляет собой результат наложения линий различных фаз. Определение
фазового состава изучаемого вещества производят путем сравнения экспериментального набора значений 2Ѳ ,( dhkl l)
и I/Iо, найденных из рентгеновских спектров, с табличными значениями dhkl и I/Iо , которые представлены в картотеке
ASTM.
Прежде чем приступить к поиску и идентификации фаз, нужно определить, с группой соединений какого элемента
начать поиск. Для этого необходимо знать, с каким материалом проводят исследование, иметь данные о химическом
составе, условиях получения, легирующих элементах, режиме термообработки и т.д.
Начальную информацию о состоянии вещества можно получить из внешнего вида рентгеновских спектров. Так,
хорошо окристаллизованный и однородный по параметрам решетки материал дает узкие и высокие
дифракционные пики, плохо окристаллизованный неоднородный материал - широкие и низкие.
Для установления типа фаз, присутствующих в исследуемой системе, из общего ряда полученных значений
межплоскостных расстояний dhkl следует выделить ряды, характерные для каждой из фаз системы в отдельности,
путем сопоставления их с табличными значениями. При этом должна сохраняться пропорциональность
интенсивностей соответствующих линий (табличных и анализируемых для каждой фазы). Если же
пропорциональность где-то нарушается, то это дает основание предположить возможность наложения линий
различных фаз, что случается довольно часто. На величину интенсивности влияют также статистические
флуктуации, вызванные крупными кристаллитами, текстура образца, дрейф аппарата и счетчика, абсорбционный
фактор. Вопрос о влиянии того или иного фактора решается в каждом конкретном случае на основе анализа.
Вещество может быть принято в качестве вероятной фазы, если его наиболее сильные линии совпали с линиями
образца. Различия в измеренных и табличных межплоскостных расстояниях (за пределами ошибки) могут быть
следствием отклонения состава от стехиометрического, образованием твердого раствора на основе данного
соединения и т.д.

15.

Дифрактограммы

16.

Nota bene
Рентгенограмма многофазной системы представляет собой результат наложения линий различных фаз. Определение
фазового состава изучаемого вещества производят путем сравнения экспериментального набора значений 2Ѳ ,( dhkl l)
и I/Iо, найденных из рентгеновских спектров, с табличными значениями dhkl и I/Iо , которые представлены в картотеке
ASTM и PDF2.
Прежде чем приступить к поиску и идентификации фаз, нужно определить, с группой соединений какого элемента
начать поиск. Для этого необходимо знать, с каким материалом проводят исследование, иметь данные о химическом
составе, условиях получения, легирующих элементах, режиме термообработки и т.д.
Начальную информацию о состоянии вещества можно получить из внешнего вида рентгеновских спектров. Так,
хорошо окристаллизованный и однородный по параметрам решетки материал дает узкие и высокие
дифракционные пики, плохо окристаллизованный неоднородный материал - широкие и низкие.
Для установления типа фаз, присутствующих в исследуемой системе, из общего ряда полученных значений
межплоскостных расстояний dhkl следует выделить ряды, характерные для каждой из фаз системы в отдельности,
путем сопоставления их с табличными значениями. При этом должна сохраняться пропорциональность
интенсивностей соответствующих линий (табличных и анализируемых для каждой фазы). Если же
пропорциональность где-то нарушается, то это дает основание предположить возможность наложения линий
различных фаз, что случается довольно часто. На величину интенсивности влияют также статистические
флуктуации, вызванные крупными кристаллитами, текстура образца, дрейф аппарата и счетчика, абсорбционный
фактор. Вопрос о влиянии того или иного фактора решается в каждом конкретном случае на основе анализа.
Вещество может быть принято в качестве вероятной фазы, если его наиболее сильные линии совпали с линиями
образца. Различия в измеренных и табличных межплоскостных расстояниях (за пределами ошибки) могут быть
следствием отклонения состава от стехиометрического, образованием твердого раствора на основе данного
соединения и т.д.

17.

Порядок расшифровки
Необходимо разделить исследуемый спектр на аморфную и кристаллическую фазы.
При наличие галло необходимо указать в пределах каких углов она находится и по
каким признакам соответствует аморфной фазе;
Разделить кристаллическую фазу на глинистую (слоистые силикаты) и неглинистую
составляющую;
Идентифицировать глинистые минералы;
Охарактеризовать форму пиков и следствия;
Идентифицировать неглинистые породообразующие минералы оксидных групп
начиная с кварца;
Определить изоморфизм групп полевых шпатов и других;
Идентифицировать карбонатные минералы;
Определить их изоморфизм;
Идентифицировать сульфатные минералы;
Идентифицировать сульфидную группу и металлы.

18.

Базовые принципы расшифровки
Аморфная составляющая (Галло)
601-800
9
370
13

19.

Аморфная составляющая
Амо́рфные вещества́ (тела́) (от др.-греч. ἀ «не-» + μορφή «вид, форма») — конденсированное
состояние веществ, атомная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего
порядка, характерного для кристаллических структур. В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные
вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней, и, (если не были под
сильнейшим анизотропным воздействием — сжатием или электрическим полем, например)
обладают изотропией свойств, то есть не обнаруживают различия свойств в разных направлениях.
Аморфное состояние многих веществ получается при высокой скорости затвердевания (остывания)
жидкого расплава, или при конденсации паров на охлаждённую заметно ниже температуры
плавления поверхность-подложку.
Скорость кристаллизации — параметр вещества, слабо зависящий от давления и от температуры
(около точки плавления) и сильно зависящий от сложности состава. У металлов и сплавов аморфное
состояние формируется, как правило, если расплав охлаждается за время порядка сотни и тысячи
лет; для стёкол достаточно намного меньшей скорости охлаждения — долей-десятков
миллисекунд. Кварц (SiO2) также имеет низкую скорость кристаллизации, поэтому отлитые из него
изделия получаются аморфными. Однако природный кварц, имевший сотни и тысячи лет для
кристаллизации при остывании земной коры или глубинных слоёв вулканов, имеет
крупнокристаллическое строение, в отличие от вулканического стекла, застывшего на поверхности и
поэтому аморфного.

20.

Аморфная составляющая (Галло)
При внешних воздействиях аморфные вещества обнаруживают одновременно упругие свойства,
подобно кристаллическим твёрдым веществам, и текучесть, подобно жидкости, поэтому
моделируются в механике сплошных сред как вязкоупругие среды. Так, при кратковременных
воздействиях (ударах) они ведут себя как твёрдые вещества и при сильном ударе раскалываются на
куски. Но при очень продолжительном воздействии (например растяжении) аморфные вещества
текут. Например, аморфным веществом также является смола (или гудрон, битум).
Расположение частиц в кристаллическом (слева) и
аморфном кварце (справа).

21.

Аморфная составляющая (Галло)

22.

Базовые принципы расшифровки
Кристаллические фазы
601-800
9
370
13

23.

Структурные особенности слоистых силикатов
Силикаты со слоями из (Si, O)-тетраэдров - весьма обширная группа породообразующих
минералов (11% объемного содержания земной коры, 51% осадочного цикла),
включающая слюды (3,8% маc. земной коры), минеральные компоненты глин и другие
минеральные виды.
Структуры основных породообразующих
слоистых силикатов в первом приближении
можно
рассматривать
как
плотную
упаковку анионов О или ОН. Меньшие по
размеру катионы (Si, Al) размещаются в
тетраэдрических позициях, а более крупные
(Mg, Fe2+, Al, Fe3+) - в октаэдрических.
Таким
образом,
осуществляется
чередование (Si, О) или (Si, Al, О)тетраэдрических и октаэдрических слоев.
Соединяясь между собой, слои образуют
пакеты, которые могут быть двух- или
трехслойными.

24.

Группа слоистых
силикатов
Флогопит
Мусковит
Биотит
Каолинит
Хлорит
Глауконит
Монтмориллонит
Иллит
Aluminoceladonite
Anandite
Annite
K(Mg,Fe2+)Al(Si4O10)(OH)2
(Ba,K)(Fe2+,Mg)3((Si,Al,Fe)4O10)(S,OH)2
KFe32+(AlSi3O10)(OH)2
Aspidolite
Balestraite
NaMg3(AlSi3O10)(OH)2
KLi2V5+Si4O12
Bityite
Boromuscovite
Brammallite
Celadonite
Chernykhite
Chromceladonite
Chromphyllite
Clintonite
Eastonite
Ephesite
Ferroaluminoceladonite
Ferroceladonite
Ferrokinoshitalite
Fluorannite
Fluorophlogopite
Ganterite
Glauconite
Hendricksite
Illite
Kinoshitalite
LiCaAl2(AlBeSi2O10)(OH)2
KAl2(BSi3O10)(OH)2
(Na,H3O)(Al,Mg,Fe)2((Si,Al)4O10)(OH)2
K(Mg,Fe2+)Fe3+(Si4O10)(OH)2
(Ba,Na)(V3+,Al,Mg)2((Si,Al)4O10)(OH)2
K(Mg,Fe2+)(Cr,Al)(Si4O10)(OH)2
K(Cr,Al)2(AlSi3O10)(OH,F)2
Ca(Mg,Al)3(Al3SiO10)(OH)2
KMg2Al(Al2Si2O10)(OH)2
LiNaAl2(Al2Si2O10)(OH)2
K(Fe2+,Mg)(Al,Fe3+)(Si4O10)(OH)2
K(Fe2+,Mg)(Fe3+,Al)(Si4O10)(OH)2
(Ba,K)(Fe2+,Mg)3(Al2Si2O10)(OH,F)2
KFe32+(AlSi3O10)(F,OH)2
KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2
(Ba,Na,K)(Al,Mg)2(AlSi3O10)(OH)2
(K,Na)(Fe3+,Al,Mg)2(Si,Al,Fe3+)4O10)(OH)2
K(Zn,Mg,Mn2+)3(AlSi3O10)(OH)2
K0.65Al2.0[Al0.65Si3.35O10](OH)2
(Ba,K)(Mg,Mn2+,Al)3(Al2Si2O10)(OH)2
Luanshiweiite
KLiAl1.5□0.5(Si3.5Al0.5)O10(OH,F)2

25.

Каолинит
Связь между слоями за счет молекулярных
и водородных сил, не обладают
внутрикристаллическим набуханием
структура типа 1:1
слой образован одной
тетраэдрической сеткой и
одной октаэдрической
Al4[Si4O10](OH)8
Диоктаэдрически слоистый силикат

26.

Смектиты (монтмориллонит)
Связь за счет молекулярных сил и катионов,
находящихся в межслоевом пространстве
обладает внутрикристаллическим набуханием
две тетраэдрические и одна октаэдрическая сетка
Диоктаэдрические и триоктаэдрические минералы (Са,Мg,Nа)(Аl,Мg)2(ОН)2[(Аl,Si)4О10]× nН2O

27.

Гидрослюды
как правило, не проявляют
внутрикристаллического набухания
структура типа 2:1
две тетраэдрические и одна октаэдрическая сетка
Связь между слоями осуществляется за счет
молекулярных сил и катионов K+.
Каждая вторая октаэдрическая позиция занята
двухвалентными катионами Mg2+ или Fe2+,
Kx(Al, Mg, Fe)2-3 •[Si4-xAlxO10]•(OH)2•nH2О,
диоктаэдрически слоистый силикат
где х 0,5, n 1,5

28.

Хлорит
четырехслойный слоистый силикат со структурным
типом 2:1:1
две тетраэдрические сетки и октаэдрический слой
часто образуют смешанослойные минералы
(Mg,Fe2+)(OH)2
или Al(OH)3
(Mg,Fe)3(Si,Al)4O10(OH)2·(Mg,Fe)3(OH)6
чередование трёхслойных пакетов и
промежуточных гидроксидных слоев

29.

Гидратация глин
• Способность глин к гидратации (присоединению воды), набуханию и
диспергированию (дезинтеграции) определяется их
минералогическим составом.
• Глины, которые легко поглощают воду, называются гидрофильными
глинами, которые не поглощают воду – гидрофобными. При
гидратации и диспергировании глины в воде частицы, на которые
она распадается, приобретают определенное строение, называемое
мицеллой.

30.

Смешаннослойные глины
Здесь сочетаются различные типы неразбухающих и разбухающих элементарных слоев. Это связано с
полярностью отдельных слоев в их структуре вследствие различной степени замещения Si на Al и
неодинаковой величины отрицательного заряда противоположных тетраэдрических сеток.
По характеру переслаивания минералы этой группы делятся на
упорядоченные - наблюдается закономерное чередование разбухающих и неразбухающих пакетов
неупорядоченные разности - переслаивание аналогичных слоев незакономерное
Политипия
Политипия - явление, усложняющее их реальную структуру
и заключающееся в различных способах укладки
однотипных слоев. Представление о механизме
возникновения политипных модификаций дает рисунок,
где изображена боковая проекция слюдяных пакетов,
расположенных между двумя слоями щелочных катионов.
Строение пакетов таково, что сетки, в узлах которых
расположены атомы Ов, образующие основания смотрящих
навстречу друг другу Si-тетраэдров, оказываются
взаимно сдвинуты.

31.

Особенности слоистых силикатов (слюд)
Слюды. Эта группа слоистых силикатов, прежде всего, отличается размером параметра с ~ 10 А, с
которым связано появление индикаторного рефлекса 001 с d ~10 А. Подобное межплоскостное
расстояние характерно и для рефлекса 001 у галуазита - родственного каолиниту минерала, у
которого межслоевые промежутки заполнены молекулами воды. Однако в отличие от слюды,
прогрев галуазита при 100-400°С приводит к удалению воды из межслоев и необратимому
сокращению d001 ДО ~7,2 А.
Между собой слюды различать довольно трудно. Основные различия у слюд одной политипной
модификации связаны с положением рефлекса 060 и интенсивностью базальных отражений d 00L
Базальные отражения глин
Состав глинистой компоненты осадочных пород определяют по спектрам базальных отражений 00L на
ориентированных препаратах фракции < 2,5 мкм. Съёмку следует проводить в воздушно сухом состоянии
препарата, а затем после насыщения его этиленгликолем, в некоторых случаях применяют гидразин
моногидрат и диметилсульфоксид. Иногда применяют прокаливание препарата до разных температур.
Межплоскостные расстояния даются в Å.
Базальные рефлексы характеризуют кристаллическое строение слоистых силикатов в одном
направлении - вдоль нормали к плоскостям спайности (оси с* обратной решетки).

32.

ПРИМЕР ПОЛУЧАЕМЫХ ДАННЫХ

33.

Диагностические CPDS карточки

34.

Диагностические CPDS карточки

35.

Особенности пиков глин
Острые – свидетельствует о хорошоокристаллизованной структуре
минералов и высокой степени
структурного совершенства;
Ассиметрия – свидетельствует о
присутствии смешаннослойной
фазы и процессах гидратации;
Кратность порядков – большее
количество порядков
свидетельствует о высокой
степени кристалличности.

36.

Особенности пиков глин
Острые – свидетельствует о
хорошоокристаллизованной
структуре минералов и
высокой степени
структурного совершенства;
Кратность порядков –
большее количество
порядков свидетельствует о
высокой степени
кристалличности.

37.

Особенности пиков глин
Широкий размытый –
свидетельствует о
наличии
неупорядоченной
смешаннослойной
фазы;

38.

ПРИМЕР ПОЛУЧАЕМЫХ ДАННЫХ
Широкий размытый –
свидетельствует о
наличии
неупорядоченной
смешаннослойной
фазы;
Насыщение этиленгликолем

39.

Кварц
Кварц— диоксид кремния (SiO2) в кристаллической форме. Плотность - около 2650 кг/м3, Твердость 7, Прочность при сжатии - до 2000 МПа. Кварц имеет различную окраску (бесцветную, желтую,
молочную) и стеклянный блеск. При обычной температуре кварц не взаимодействует с кислотами и
щелочами. Плавится кварц при 1710°С и при быстром охлаждении расплава дает кварцевое стекло.
Опал (SiO2-nH2O) содержание воды от 2 до 14%, менее плотен (1900 –2500 кг/м3), чем кварц.
Обладает повышенной внутренней микропористостью и высокодисперсной структурой, твердость 56, хрупкий, цвет зависит от наличия примесей.
Халцедон (SiO2) является волокнистой разновидностью кварца. Цвет белый, серый, бурый, зеленый,
плотность 2600кг/м3, твердость 6.

40.

Степень структурного совершенства

41.

α-кварц и β-кварц

42.

Изоморфизм
Среди минералов нет химически чистых веществ. В их структуру входят различные химические примеси. В одних
минералах количество таких примесей незначительно, (доли %)- это минералы постоянного состава, например: кварц Si02, а примеси Na, Al, Fe - до 0,01 %.
В других - большое количество химическое примесей, например: сфалерит -ZnS, содержит Fe до 20 %, разновидность марматит. Такие минералы называются минералами с переменным составом, а явление, обуславливающее эти процессы в
минералах, называется изоморфизмом.
А.Е.Ферман объяснял образование изоморфных смесей с точки зрения общего закона энтропии (при высоких Т), а именно,
такие соединения энергетически более выгодны, при кристаллизации минералов из магматических расплавов и
гидротермальных растворов.
• При изоморфизме должны соблюдаться следующие условия:
• 1) Близость радиусов участвующих в этом явлении атомов (разность не должна превышает 15% от размера радиуса
иона);
• 2) Сходство химических свойств замещающих друг друга элементов;
• 3) Сохранение электронейтральности кристаллической структуры минерала.

43.

Изоморфизм– явление взаимного замещения атомов и ионов в узлах кристаллической решетки минерала без нарушения
ее структуры.
Термин изоморфизм ввел в литературу немецкий химик Э. Митчерлих в 1919 г. Минералы с переменным химическим
составом называется ещё «твердыми растворами». Формула минералов с изоморфными замещениями пишется так:
(Mg,Fe)2[SiO4] – оливин.
Изоморфизм
Типы изоморфизма.
1) По степени совершенства:
а) неограниченный (совершенный) – когда возможна полная замена одних атомов другими (могут
существовать два крайних и все промежуточные по составу минералы). Например: форстерит (Mg)2[SiO4] – фаялит
(Fe)2[SiO4];
б) ограниченный (несовершенный) – когда количество изоморфной примеси не может превышать
какого–либо предела и могут образовываться совершенно новые минералы. Например: содержание Cr в корунде не
может превышать 1,5 – 2,0% (разновидность корунда -рубин);
в) направленный (полярный) изоморфизм – когда один ион лучше замещает другой ион, чем наоборот.
Было установлен ряд характерных пар элементов: K/Ba, Ca/Y, Fe/Ge, Ca/Th, Cu/Au – в числителе стоит элемент,
который замещается элементом находящимся в знаменателе, но не наоборот. Например: Cu входит в состав Au до
20%, а содержание изоморфных примесей Au в Cu не более 2-3%. Это явление А.Е.Ферсман объяснял энергетикой ионов.
2) По характеру компенсации валентности:
а) изовалентный – замещаются ионы одной валентности. Например: в оливине Mg2+ замещается Fе2+, в
сильвине К1+ замещается Rb1+;
б) гетеровалентный – замещаются ионы с разной валентностью, но при этом обязательно происходит
компенсация зарядов, т.е. сохраняется электронейтральность кристаллической структуры минерала. Например:
изоморфный ряд плагиоклазов – альбит Na[AlSi3O8] – анортит Ca[Al2Si2O8], в котором изоморфизм проходит по схеме –
Na1+, Si4+ → Ca2+, Al3+.
3) По числу атомов:
а) двухатомный – в рубине: Al3+ →Cr3+;
б) многоатомный – в плагиоклазах: Na1+, Si4+ → Ca2+, Al3+.

44.

Оливиновая группа
Минералы группы оливина кристаллизуются в ромбической сингонии и относятся к
ортосиликатам с изолированными кремнекислородными тетраэдрами [SiO4]4- и
представляют собой непрерывный ряд твердых растворов, крайними членами которого
являются форстерит Mg2SiO4 и фаялит Fe2SiO4.
Оливин легко гидратируется и магнезиальные разности легко замещаются минералами
группы серпентина: Mg3Si2O5(OH)4 , тальком, антигоритом (Mg,Fe)3Si2O5(OH)4

45.

Диагностические CPDS карточки

46.

Группа пироксенов
Ромбические пироксены (ортопироксены) представляют собой непрерывный
ряд твердых растворов, крайними членами которых являются энстатит (En)
Mg2Si2O6 и ферросилит (Fs) Fe2Si2O6.
Моноклинные пироксены (клинопироксены) пижонит, авгит, диопсид салит,
геденбергит
Щелочные моноклинные пироксены представлены твердыми растворами
жадеита NaAlSi2O6 и эгирина NaFe3+Si2O6 , к которым добавляется то или иное
количество En, Fs

47.

Группа амфиболов
400
2,350
2,303
2,272
2,571
2,531
2,654
2,748
2,720
2,996
2,954
2,933
2,897
2,846
3,142
3,235
3,476
3,371
3,343
6,478
4,590
4,423
4,255
8,444
0
100
10,122
200
300
4,044
Fe-Mg жедрит
Ca-амфиболы роговая обманка
Na-амфиболы рибекит
3,890
3,761
3,652
Counts
500
3,210
600
3,184
700
Амфиболы образуют сложную группу метасиликатов с непрерывными двойными
цепочками (лентами) кремнекислородных тетраэдров. Общая формула
амфиболов
A0-1X2Y5Z8O22(OH, F, Сl)2
где: A - Na,K;
X - Са, Na, Fe2+,Mg,Mn, Li;
Y - Al, Cr, Fe3+, Fe2+, Mg, Mn, Ti;
Z - Si,Al, Cr,Fe3+,Ti.
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
2Theta (Coupled TwoTheta/Theta) WL=1,54060
29
31
33
35
37
39

48.

49.

Группа ПШ
Полевые шпаты - относятся к алюмосиликатам с непрерывными трехмерными каркасами тетраэдров
(Si, Al)O4 и кристаллизуются в триклинной и моноклинной сингониях. Полевые шпаты представлены
двумя рядами: плагиоклазами (NaAlSi3O8—CaAl2Si2O8) и щелочными полевыми шпатами (NaAlSi3O8—
KAlSi3O8).
Плагиоклазы
Плагиоклазы (триклинная сингония) представляют собой непрерывный ряд твердых растворов
альбита (NaAlSi3O8) и анортита (CaAl2Si2O8).
Выделяют следующие минеральные виды:
• Альбит
• Олигоклаз
• Андезин
• Лабрадор
• Битовнит
• Анортит

50.

КПШ
Калиевые полевые шпаты. Существует несколько разновидностей калиевых полевых шпатов, имеющих
один и тот же состав КАlSi3О8, но несколько различающихся по положениям ионов в атомной структуре
в зависимости от температуры кристаллизации. Санидин, ортоклаз имеют моноклинную сингонию,
тогда как микроклин обладает триклинной симметрией.
Различие между Na- и К- Щелочными полевыми шпатами проявляется и в положении рефлекса d 201.
Для плагиоклазов, включающих Na-полевые шпаты, этот рефлекс фиксируется на угле 2Θ = 22° при
съемке на Сu-излучении. У щелочных полевых шпатов положение этого рефлекса зависит от
содержания Na и изменяется от 21° для чисто К-разновидностей до 22° у Na-представителей.
Плагиоклазы. По сравнению со щелочными полевыми шпатами Al/Si отношения у плагиоклазов
изменяются в более широких пределах - от 1:3 у альбита до 1:1 у анортита.
Соответственно и зависимость параметров ячейки,
определяющих положения дифракционных
отражений, от состава плагиоклазов имеет более
сложный характер. Отражения, положение которых в
большей степени зависит от химического состава
минерала, чем от его структурного состояния (Si/Alупорядоченности) к которым относятся рефлексы d
400, d 113 и d 204, регистрируемые в интервале углов
2Θ = 49-53°

51.

Диагностические CPDS карточки

52.

53.

Карбонатная группа. Кальцит
Кальцит - представитель изоморфоемких минералов. В природе наблюдается непрерывная
серия твердых растворов СаСО3 – МnСО3 и ограниченные серии СаСО3 – FеСО3 и СаСО3 MgCO3. Изоморфное замещение катионов Са в структуре кальцита на катионы Mn, Fe2+, Mg
сопровождается линейным изменением параметров элементарной ячейки. Природные
образцы в большинстве случаев являются изоморфными смесями трех и более
компонентов.
Баланс зарядов предполагает вхождение в изотипы кальцита только двухвалентных
катионов: Mg, Fe, Pb, Cd, Mn, Zn, Ba, Sr, Co и Ni. При этом Ca в кальците может полностью
заместиться Мn вплоть до образования родохрозита МnСO3.
Содержаний изоморфной примеси Мn, Fe или Mg в кальците и зависимость параметров
решетки минерала от содержания примеси примерно одинакова во всех трех сериях
твердых растворов. Это позволяет оценивать по параметрам решетки и величине
межплоскостного расстояния d 104 суммарное содержание Mn, Fe и Mg в кальците.

54.

Дифрактограмма и диагностические карточки CPDS
Кальцит - СаСОз (тригональная кристаллическая структура)
Кальцит с высоким содержанием Мg (> 4% MgCO3, метастабильный)
Кальцит с низким содержанием Мg (< 4% МgСO3)
Арагонит - СаСОз (ромбический, метастабильный)
Доломит СаМg(СОз); (тригональный)
Другие карбонатные минералы:
Магнезит – MgCO3 (тригональный)
Родохрозит - МgСОз (тригональный)
Сидерит – FeCO3 (тригональный)
Смитсонит - ZnСОз (тригональный)
Анкерит - Ca(Mg,Fe,Mn)(CO3)2 (тригональный)
Церуссит - РЬСОз (ромбический)
Стронцианит – SrCO3 (ромбический)
Витерит - ВаСОз (ромбический)

55.

Дифрактограмма и диагностические карточки CPDS
Эталон арагонита (Aragonite) (красный) и эталон
магнезиального кальцита (Magnesian Calcite) (синий).

56.

Изоморфизм кальцита

57.

Дифрактограмма и диагностические карточки CPDS
В доломите-минерале с количеством FeO
до 1, 0% межплоскостное расстояние d633
изменяется в интервале 0,961-0,962 Å;
при содержании FeO от 1, 0 до 4, 0 d633
составляет 0,962-0,963 Å.
В анкеритах, где FeO содержится в
пределах 6-14% d633 изменяется от 0,964
до 0,966 Å.

58.

Диагностические CPDS карточки

59.

60.

Сульфатная группа

61.

Галогениды (группа хлоридов)

62.

Сульфидная группа

63.

Сульфидная группа

64.

Группа железа

65.

Металлы
* Анализ металлов необходимо выполнять совместно с РФА анализом или другими методами элементного анализа

66. Данные рентгенографического анализа скв. ХХХ Первомайского месторождения

64
48
6
9
8
13
10
10
8
8
10
5
7
4
4
1
2
4
4
7
9
4
1
3
2
1
2
1
1
1
1
1
2
1
1
1
2
Ʃ мин. %
Кристобалит
Галит
4
10
5
10
7
14
2
6
7
8
Апатит
4
28
15
13
18
23
1
4
4
5
2
2
3
2
6
12
5
9
1
2
Пирит
13
10
Микроклин
32
15
Альбит
3
2
7
1
1
1
1
1
1
59
5
8
Каолинит
4
33
60
7
16
4
1
13
8
35
10
22
Иллит
21
24
29
65
22
54
47
37
30
Смешаннослойный
минерал
Глубина, м
1449,85
1450,70
1456,40
1459,85
1461,00
1465,72
1466,07
1469,33
1473,50
1475,60
1476,10
1483,30
Доломит
№ обр.
2
3
8
12
13
15
16
20
24
26
27
30
Кальцит
Кварц
Данные рентгенографического анализа скв. ХХХ Первомайского месторождения
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100

67. Минеральный состав изученных пород толщи по глубинам

Скв. ХХХ Бондюжское
месторождение
0%
20%
40%
60%
80%
Скв. ХХХ Первомайское
месторождение
100%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1365,7
1449,85
Quartz
1373,66
1450,7
Calcite
1375
1456,4
Dolomite
1377
1459,85
1379,8
1461
1380,15
1465,72
1382,7
1466,07
Kaolinite
1383
1469,33
Albite
1383,25
1473,5
Microcline
1383,73
1475,6
Pyrite
1386,65
1388,9
1391,15
1392
1395,66
1476,1
1483,3
Mixed layer
Mica
Apatite

68. Минеральный состав литологических типов пород толщи

Аргиллит
Карбонатнокремнистая
порода
ххх/2 Инт. 1450,70-1450,95м
ххх/22 Инт. 1380,0-1380,30м
ххх/4 Инт. 1367,80-1367,98м
ххх/19 Инт. 1378,70-1378,85м
Мадстоун
ххх/28 Инт. 1383,00-1383,10м
Пелоиднокриноидный
пакстоун-вакстоун
Детритовый
вакстоун
ххх/27 Инт. 1395,66-1395,87м
ххх/30 Инт. 1383,53-1383,91м
1915/56 Инт. 1395,66-1395,87м 1915/47 Инт. 1391,15-1391,25м
разрезе скв.ХХХ встречаются линзовидные
! Втела
с содержанием апатита до 40%.

69.

Кремнистая порода
Скв. ХХХ, образец 4. Глубина отбора 1601,6 м.
Скв. ХХХ, образец 9.
Глубина отбора 1810,1 м.
Элемент
C
O
Si
S
Ca
Сумма:
Вес.%
31.15
22.73
33.24
3.95
8.94
100.00
Атом. %
46.78
25.63
21.35
2.22
4.02
100.00
Скв. ХХХ, образец 7. Глубина отбора 1740,5 м.
301-400
51-75
Диагностические признаки:
отсутствие реакции пород с соляной кислотой ;
повышенная хрупкость, раковистый излом;
высокая твердость, не царапаются стеклом.

70.

Карбонатно-кремнистые и/или Кремнисто-карбонатные породы
Скв. ХХХ, образец 3. Глубина отбора 1528,3 м.
Скв. ХХХ, образец 4.
Глубина отбора 1792,3 м.
Элемент
C
O
Na
Al
Si
S
K
Ca
Сумма:
Вес.%
36.85
37.57
0.43
0.21
10.75
0.65
0.45
13.08
100.00
Атом. %
49.61
37.98
0.31
0.13
6.19
0.33
0.19
5.28
100.00
Скв. ХХХ, образец 8. Глубина отбора 1741,2 м.
301-400
51-75
Диагностические признаки:
по макроскопическим
признакам трудноразличимы;
относительно слабая реакция
с соляной кислотой.

71.

Карбонатная порода без признаков углеводородов
Скв. ХХХ, образец 9.
Глубина отбора 1812,0 м.
Элемент
C
O
Ca
Сумма:
Вес.%
14.70
22.91
62.39
100.00
Атом. %
29.05
34.00
36.95
100.00
Скв. ХХХ, образец 7. Глубина отбора 1680,0 м.
301-400
51-75
Диагностические признаки:
реакция с соляной кислотой;
светлая окраска, отсутствие нефтенасыщения.

72.

Аргиллит
Скв. ХХХ, образец 6.
Глубина отбора 1919,4 м.
301-400
51-75
Элемент
C
O
Na
Mg
Al
Si
S
K
Ca
Ti
Fe
Сумма:
Вес.%
30.26
25.84
0.18
1.03
8.54
22.71
1.42
5.17
1.18
0.40
3.24
100.00
Атом. %
45.13
28.93
0.14
0.76
5.67
14.48
0.80
2.37
0.53
0.15
1.04
100.00
Диагностические признаки:
наличие плитчатой отдельности.

73.

Доломитизированный известняк
Скв. ХХХ, образец 3.
Глубина отбора 1908,4 м.
301-400
51-75
Элемент
C
O
Mg
Al
Ca
Сумма:
Вес.%
22.32
48.30
12.20
0.18
17.01
100.00
Атом. %
31.98
51.96
8.64
0.11
7.31
100.00
Диагностические признаки:
слабая реакция с соляной кислотой ;
часто сахаровидный облик пород
(за счёт вторичной природы образования);
нередко имеет хорошо различимые вторичные поры.

74.

СКВ. ХХХ
гидрослюда
кварц
микроклин
кальцит
доломит
пирит
2-11
до 5
4-12
2-39
3-13
51-89
до 18
до 1
микроклин
кальцит
доломит
пирит
61-90
13
8-20
до 1
до 1
10-21
пирит
8-10
доломит
кварц
до 3
кальцит
гидрослюда
до 11
Аутигенные
микроклин
каолинит
Аллотигенные / Аутигенные
мусковит иллит
Аллотигенные
Аутигенные
кварц
Аллотигенные / Аутигенные
гидрослюда
каолинит
мусковит иллит
Аллотигенные
Кремнистые породы
Аутигенные
каолинит
Известняки
Аллотигенные / Аутигенные
мусковит иллит
Аллотигенные
8-17
43-48
1-13
до 1
Скважина 440П
Кварц
0% 100%
Породы смешанного
состава
обр. 1М и 20М
25%
75%
50%
50%
301-400
75%
51-75
100%
0%
Кальцит+Доломит
25%
25%
50%
75%
0%
100%
Другие минералы

75.

Исследования минерального состава пород
I – кремнистые,
II – карбонатные,
III – глинистые породы.
301-400
51-75
Данные минерального состава позволяют внести
уточнения в название породы, определённой при
макроописании, второй уровень литотипизации
пород позволяет заметно точнее дать название
изучаемой горной породе, а также отнести ее к
какому-либо из литотипов в соответствии с
треугольной диаграммой минерального состава.
1 – кремнистые породы (силициты); 2 – карбонатные породы (известняк, доломит или карбонатная брекчия); 3 –
глинистая порода (аргиллит); 4 – смешанная порода (микстит); 5 – карбонатно-кремнистая порода; 6 – кремнистокарбонатная порода; 7 – глинисто-карбонатная порода; 8 – карбонатно-глинистая порода; 9 – глинисто-кремнистая
порода; 10 – кремнисто-глинистая порода; 11 – глинисто-карбонатно-кремнистая или карбонатно-глинисто-кремнистая
порода; 12 – глинисто-кремнисто-карбонатная или кремнисто-глинисто-карбонатная порода; 13 – карбонатно-кремнистоглинистая или кремнисто-карбонатно-глинистая порода

76.

карбонатная порода (известняк или
кремнисто-карбонатная порода
доломит)
глинисто-карбонатная порода
смешанно-карбонатная порода
Рис. 2.11 Дифрактограммы литотипов карбонатных пород, выделенных на
основании результатов рентгенографического анализа
доломитизированный известняк
Кремнистая порода (силицит).
В сложении данного литотипа содержание
кварца составляет от 84 до 98%; в качестве
второстепенного минерала выступают
кальцит (от 2 до 15%) и доломит (до 1%). В
отдельных образцах обнаруживается слюда
(до 6%), смешанослойные глинистые
минералы (до 9%), калиевый полевой шпат
(до 3%), пирит, галит и кристобалит с
содержанием каждого до 1%.
Карбонатная порода (известняк или
доломит). В сложении данного литотипа
участвуют кальцит (от 1 до 99%), доломит
(от 1 до 98%) и сидерит (до 53%); в качестве
второстепенного минерала выступает
кварц (до 20%), в отдельных образцах
слюда (до 7%), смешанослойный глинистый
минерал (2%), калиево-полевой шпат (26%), каолинит (3%) пирит, сидерит и
кристобалит (до 1%).
сидеритизированный известняк
Рис. 2.12 Дифрактограммы вторично-изменённых кальцитовых известняков
Смешанная порода (микстит). В сложении данного литотипа (Рис.2.14) в качестве
главных, наиболее распространённых минералов, выступают кварц (от 15 до 47%),
кальцит (от 8 до 48%) и калиево-полевой шпат (от 8 до 28%). Практически повсеместно
в качестве второстепенного минерала выступают доломит (1-24%), слюда (8-21%) и
пирит (до 4%). В отдельных образцах обнаруживаются смешанослойный глинистый
Рис. 2.14 Дифрактограмма литотипа «смешанная порода (микстит)»
минерал (11%) и каолинит (7%).

77.

Распределение выделенных литотипов
Установлены главные породообразующие
минералы – кварц, кальцит, доломит и сидерит.
Выявлены другие минеральные фазы – КПШ,
слюда, смешаннослойные минералы, пирит,
каолинит, каолинит и др.
Установлены аллотигенные, аутигенные и
аллогтигенно/аутигенные минералы.
301-400
51-75
Проведеная литотипизация по данным
рентгенографических исследований вынесена на
все разрезы изученных скважин.
Наиболее распространёнными литотипами в
изученных разрезах являются карбонатные
породы.
Кремнистые породы (силициты) отсутствуют в скв.
что может объясняться как ограниченной выборкой
образцов, так и стратиграфической привязкой
указанных разрезов (Воронежский и Мендымский
горизонты).
Вторичная доломитизация широко развита в
изученных разрезах и наиболее интенсивно
проявлена:
скв. Восточный борт Мелекесской впадины;
скв. Камско-Бельский авлакоген;
скв. Южно-Татарского свода.
В скв. ХХХ Северо-Татарского свода обнаружены
процессы вторичной сидеритизации карбонатных
пород.
Процессы вторичной доломитизации менее
интенсивно проявлены также и в других скважинах.
Глинистые минералы наиболее сильно проявлены
в скв. ХХХ Восточного борта Мелекесской впадины.
77