Геолого-генетичні фактори, які визначають люмінесцентні властивості мінералів. Техніка люмінесцентних досліджень

Люмінесцентний аналіз – ґрунтується на здатності мінералів світитися під дією ультрафіолетових, рентгенівських, катодних та інших променів. Таке світіння різне за забарвленням та інтенсивністю.

Залежно від тривалості світіння люмінесценцію умовно поділяють на флуоресценцію (світіння практично припиняється після зняття збуджен­ня) і фосфоресценцію (тривале світіння).

За способом збудження виділяють такі види люмінесценції

Фотолюмінесценція, рентгенолюмінесценція, катодолюмінісценція, іонолюмінесценція, термолюмінесценція, хемілюмінесценція, електролюмінесценція.

Здатність до світіння властива тілам у всіх трьох агрегатних станах. Кристали, які світяться тривалий час, називають кристалофорами, або люмінофорами.

Спектр люмінесценції кристалів зазвичай суцільний, специфічний для кожного мінералу. Він зміщений щодо спектра поглинання в бік довгих хвиль. Поглинаючи рентгенівські або ультрафіолетові промені, мінерал дає видиме світіння переважно синьо-зелених кольорів, часто досить тривале.

Люмінесценція спричинена головно входженням у мінерал чужорідних атомів, які відіграють роль активаторів. На цих атомах і відбувається акт випромінювання увібраної енергії, тоді як акт поглинання її може розпочатися у будь якому місці кристалічної ґратки.

Залежно від причини люмінесценції виділяють три групи мінералів;

1) мінерали, люмінесценція яких зумовлена головно стехіометричним надлишком одного з елементів або наявністю домішок, що спричинюють порушення у кристалічній гратці, проте не впливають на колір люмінесценції (шеєліт, алмаз);

2) мінерали, колір люмінесценції яких залежить від характеру активатора і змінюється разом із ним. Найпоширенішим активатором для цієї групи мінералів є Сг (червоне світіння), а також Мn (жовте і червоне), (фіолетове), Yb (червоне), Еu (голубе), Сu (зелене);

3) мінерали, які за хімічною природою самі здатні люмінесціювати, до них належить більшість мінералів, які містять уранілову групу.

Найпоширеніша серед мінералів друга група.

Люмінесціювати можуть тільки діелектрики та напівпровідники, міне­рали без металічного блиску й прозорі, і не можуть - метали та інтерметалеві сполуки. Здатні до люмінесценції мінерали повинні містити також не більше 1 % іонів-гасників або центрів забарвлення (наприклад, радіаційних), які поглинають фотони люмінесценції.

Виділяють такі власні й домішкові катіонн-люміногени, які зумовлю­ють люмінесцентно-спектральні властивості.

Спеціальна апаратура дає змогу визначати мінерали у шліхах люмінесцентним методом у лабораторії та в польових умовах.

Для цього спочатку треба візуально визначити мінерали у взірцях породи. Розглядають взірці або проби під УФ-променями з метою виявити в них мінерали, які не помітні неозброєним оком при звичайному освітленні. Отже, на цьому етапі аналітик з'ясовує факт наявності мінералів, які важко розрізнити у звичайних умо­вах, визначає їхнє місцезнаходження, оцінює найвірогідніші варіанти точ­ної їхньої діагностики.

Другий етап полягає у візуальному перегляді рентгенолюмінесценції зразків породи або руди. Перегляд можливий у польових умовах, на керносховищі - у максимально затемненому приміщенні, яке має живленні від електромережі. За кольором світіння мінерал діагностують шляхом порівняння з кольором світіння набору еталонних зразків. Якщо досліджують зразки породи, то за площею ділянок, що люмінесціюють одним кольором, можна приблизно оцінити відносну поширеність у породі потріб­них мінералів.

Багато мінералів мають різний колір люмінесценції в різних променях. Наприклад, тремоліт в ультрафіолетових променях блідо-жовтий, у каш-них - жовто-зелений; берил в ультрафіолетових променях фіолетовий. у катодних - голубий, у рентгенівських - жовтий.

Отже, вирішення практичних завдань методами люмінесценції грушу сться на двох принципово різних видах аналізу: 1) виявленні фази заданого мінералу й оцінюванні її кількості в породі; 2) аналізі складу, форми входження і порівняльних кількостей домішкових елементів-індикаторів, які є в мінералі.