Введение к работе
Актуальность. В настоящее время для детального исследования гинерального вещества все чаще применяются методы и теоретические годели физики твердого тела, позволяющие объективно подойти к объ-снению тонких генетических особенностей минералов, выявлению взаи-юотношений состава и структуры с физическими и технологическими войствами. Закономерная изменчивость свойств, обусловленная особен-остями физико-химических процессов образования и роста минеральных ндивидов и их агрегаций, широко используется при выявлении основных ипоморфных признаков. Однако до сих пор в исследовании сульфидов тим методам уделяется недостаточно внимания. В настоящей работе риводятся результаты исследования электрофизических свойств несте-иометричного халькопирита - одного из ведущих минералов колчедан-ых руд медных месторождений Южного Урала.
Некоторые из Южно-Уратьских колчеданных месторождений рактически не испытали влияние процессов метаморфизма. Минераль-ый состав руд и их текстурно-структурные особенности здесь не затрону-ы наложенными процессами. Это создает благоприятные условия для зучения типоморфных свойств первичных минералов, учитываемых при ереработке и обогащении медных руд. Поэтому изучение медных колче-анов таких месторождений становится актуальной задачей. Объектами сследований явились халькопириты Учалинского, Молодежного, Узель-инского и Западно-Озерного месторождений.
Большинство исследователей считают халькопирит соединением пе-еменного состава, однако взаимосвязь нестехиометрии с электрофизкче-кими свойствами халькопирита, которые определяют электро-инетические процессы, зональность в рудных телах и распределение эле-:ентов в пострудную стадию, не выяснена. Упомянутые выше обстоятель-гва определяют актуальность диссертационной работы по изучению ти-оморфизма нестехиометричных халькопиритов.
Цель работы: выявление возможностей использования электрофи-яческих свойств нестехиометричных халькопиритов в качестве его типо-орфных признаков.
Основные задачи работы:
-
экспериментальное изучение электрофизических свойств;
-
оценка диапазонов отклонения от нормативного состава основных омпонентов в дисульфиде меди и железа;
-
выявление закономерностей связей электрофизических характе-истик халькопирита с его нестехиометрией (основными компонентами и римесями);
-
определение зависимости электрофизических свойств от кристал-охимических особенностей медного колчедана.
-
выбор объективных типоморфных признаков этого минерала для
использования их в решении практических задач.
Фактический материал и методика исследований. Были отобр образцы из колчеданных залежей с неизмененной первичной зонал стью месторождений Южного Урала (Учалинское, Молодежное, Зала, Озерное, Уэельгинское). Интервалы отбора образцов по простира рудного тела 20-25 м, в крест простирания -5 м. Отбор сопровожд; геологическим описанием и привязкой на погоризонтных планах и до точно полно характеризует рудные тела.
Полупроводниковые свойства природных поликристаллических регатов халькопирита и других сульфидов определялись автором под ководством к.ф.-м.н. Лачинова А.Н. в ИФМиК БАН, в лаборатории Фі ки полимеров.
Для определения удельного сопротивления и коэффициента тц ЭДС использовались стандартные четырех- и двухзондовый методы, контроля результатов, полученных 4-х зондовым методом использов; метод сопротивления растекания. Предложено измерять температурі зависимость удельного сопротивления ( для расчета ширины запрещен зоны) двухзондовым методом при температурах 300K-77K. Проведено лее 5000 измерений на 70 образцах. Изучение химического состава х; копирита проводилось на сканирующем микроскопе JVS-40.
Научная новизна.
1 .Установлены пределы отклонений в стехиометрии халькопирь (Cu:Fe-OT 0.92-1.12, (Cu+Fe):S от 0.87 до 1.26) изученной группы месте ждений.
2.Показано закономерное изменение электрофизических свої халькопиритов в зависимости от типа нестехиометрии и положения в j ной залежи.
3.Предложено использовать определение ширины запрещенной ны ( термической) в области низких температур 300-77К, что позвої получить энергетические характеристики примесей в халькопирите и явить его кристаллохимические особенности.
4.Проведено разделение халькопиритов на основе злектрофизі ских свойств и состава на 3 класса и выявлены их типоморфные особен сти. Разработки для данного региона выполнены впервые.
Практическая ценность. Полученные материалы могут служ основой применения электрофизических характеристик для выделе халькопиритов разных типов. Использование нестехиометрии состав электрофизических свойств как типоморфных открывает принципиалы возможности для решения ряда прикладных задач, в частности: а) из> ния зональности рудных тел; б) корреляции этой зональности с содер нием полезного металла; в) уточнения температурных условий образе ния рудных минералов и определения области промышленного оруде ния; г) исследования технологических особенностей (флотируемое медного колчедана; д) уточнения минералого-технологической карты д
>ix месторождений;
Защищаемые положения
-
Содержание основных элементов (атом.%) халькопирита варьиру-: для : a) Cu:Fe от 0.92 до 1.12; б) (Cu+Fe):S от 0.87 до 1.26. Доля стехио-етрических составов, в среднем, отвечает: а)-37%; б)- 32%. Избыток меди железа, а также примесные элементы кристаллохимически соответству-т катионам внедрения и анионным вакансиям; а дефицит металлов - ка-юнным вакансиям.
-
Электрофизические свойства халькопирита изменяются в зависи-ости от типов нарушения стехиометрии и кристаллохимических особен-эстей. С увеличением содержания меди Cu:Fe >0.97 уменьшаются значе-ня электропроводности, а значения термоЭДС и ширины запрещенной >ны растут. Для железа Cu:Fe <1 наблюдается обратная зависимость. С эстом (Cu+Fe):S >1 значения электропроводности растут, а значения тер-оЭДС и ширины запрещенной зоны плавно падают.
-
По характеру изменчивости состава и электрофизических свойств, также по кристаллохимическим особенностям халькопирит меднокол-гданных месторождений Южного Урала подобен нестехиометричным їлькопиритам других типов месторождений.
4. Электрофизические характеристики нестехиометричных халько-иритов могут быть использованы как типоморфные признаки для выде-гния зональности рудных тел, приближенной оценки температурных ус-эвий образования руд, областей промышленного оруденения и в минеро-эго-технологическом картировании.
Апробация работы. Положения и выводы диссертации доклады-їлись на научных конференциях в БашГУ (Уфа, 1996,1997), на заседании ченого совета Института Геологии УНЦ РАН (Уфа, 1997), на научной еждународной конференции в КГУ (Казань, 1997), на международном ямпозиуме в ИМГРЭ (Москва, 1997).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных ра-от.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из ведения, 4 глав, заключения, содержит 142 стр. машинописного текста. пнсок литературы включает 150 наименований, 47 рисунков, 13 таблиц, 30 стр. приложений. Общий объем работы - 247 стр.
