礦石學(xué)第四篇礦物鑒定

第一章

不透明礦物在反光顯微鏡下的鑒定第四篇礦物鑒定2/1/20231§1反光鏡的構(gòu)造和使用礦相顯微鏡是主要用來(lái)觀察和研究金屬礦物的一種光學(xué)儀器?？梢杂盟鼇?lái)鑒定礦物、研究礦石的工藝性質(zhì)，為選擇選礦方法和確定選礦工藝流程提供依據(jù)；檢查選礦產(chǎn)品，為解決選礦過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題提供依據(jù)。2/1/20232礦相顯微鏡的構(gòu)造礦相顯微鏡由機(jī)械部分和光學(xué)系統(tǒng)兩大部分組成。機(jī)械部分由鏡座、鏡臂、鏡筒、旋轉(zhuǎn)（載）物臺(tái)和調(diào)節(jié)螺旋組成。光學(xué)系統(tǒng)由光源、垂直照明器、物鏡和目鏡四個(gè)部分組成。2/1/20233§2不透明礦物的光學(xué)特征按觀察條件分為以下四類(lèi)：垂直入射自然光下面觀察：反射力、反射色垂直入射平面偏光下觀察：雙反射(色)垂直正交偏光下觀察：偏光性(色)、內(nèi)反射(色)斜照光(或暗視域照明)下觀察：內(nèi)反射(色)2/1/20234自然光與偏振光光波是一種電磁波，其振動(dòng)方向垂直于傳播方向，是一種橫波。根據(jù)光波的振動(dòng)特點(diǎn)，可分為自然光和偏振光。自然光的特點(diǎn)：在垂直光波傳播方向的平面內(nèi)作任意方向的振動(dòng)，且各個(gè)方向的振幅相同。偏振光：自然光經(jīng)一定作用后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉谀骋还潭ǚ较蛏险駝?dòng)的光波。如自然光發(fā)生雙折射后分解成為振動(dòng)方向相互垂直的兩種偏光，或自然光通過(guò)偏光片后變成單偏光。2/1/20235均質(zhì)體和非均質(zhì)體根據(jù)晶體的光學(xué)性質(zhì)不同，可以把物質(zhì)分為均質(zhì)體和非均質(zhì)體兩大類(lèi)。均質(zhì)體：光學(xué)性質(zhì)在各個(gè)方向都相同的物質(zhì)。一切非晶質(zhì)礦物和等軸晶系的晶體都是均質(zhì)體。如玻璃、樹(shù)膠、螢石等。非均質(zhì)體：光學(xué)性質(zhì)隨方向不同而有所變化的礦物。除等軸晶系之外的其他各晶系的礦物都是非均質(zhì)體。如方解石、輝銻礦、銅蘭等。2/1/20236一、垂直入射自然光及平面偏光下的觀察1、反射力礦物對(duì)投射到其磨光面上光線(xiàn)的反射能力。反射力是不透明礦物的最主要鑒定特征，其大小用反射率表示：R＝Ir/Ii×100%反射率的大小可用一定方法進(jìn)行測(cè)定，最常用的測(cè)量方法是光電光度法。即把光度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)(如電流)加以測(cè)量和觀察。普通條件下用簡(jiǎn)易比較法觀察礦物反射率的大致范圍。常用標(biāo)準(zhǔn)礦物：黃鐵礦(54.5%)、方鉛礦(43.2%)、黝銅礦(30.7%)、閃鋅礦(17.5%)。2/1/202372、反射色礦物光面對(duì)垂直入射光反射所呈現(xiàn)的顏色。是礦物表面選擇性反射色光的結(jié)果。礦物的顏色是礦物表色和體色的綜合體現(xiàn)，對(duì)不透明礦物而言，其顏色主要取決于表色，反射色與其顏色相近；透明、半透明礦物的顏色主要取決于體色，故反射色與其顏色不同。不同的觀察者對(duì)礦物顏色有不同的色感，在描述上有很大的主觀因素。因此有時(shí)對(duì)礦物的顏色可以采用顏色系數(shù)來(lái)定量描述。觀察礦物反射色時(shí)的注意事項(xiàng)：2/1/202383、雙反射和雙反射色在單偏光鏡下非均質(zhì)性礦物的光片，礦物亮度發(fā)生變化的現(xiàn)象叫雙反射。有些非均質(zhì)性礦物，在旋轉(zhuǎn)360度時(shí)，不僅有亮度變化，還有顏色或色調(diào)濃淡的變化，稱(chēng)作雙反射色。雙反射產(chǎn)生的原因：非均質(zhì)性礦物的反射率隨切面方向的不同而不同，不同切面不同方位的反射率也不同。雙反射的大小可用雙反射率δR及相對(duì)雙反射率ΔR來(lái)表示。礦物雙反射現(xiàn)象是否明顯，主要取決于ΔR的大小。δR＝Rg+RpΔR＝2δR/(Rg+Rp)2/1/20239二、正交偏光鏡下的觀察在礦相顯微鏡中，加進(jìn)前偏光鏡和上偏光鏡，并使前、上偏光鏡的振動(dòng)方向相互垂直，叫做正交偏光。在完全正交下整個(gè)視域是黑暗的。在正交偏光下觀察的光學(xué)性質(zhì)有偏光性和偏光色、內(nèi)反射和內(nèi)反射色。2/1/2023101.偏光性和偏光色礦物的偏光性包括礦物的均質(zhì)性和非均質(zhì)性。均質(zhì)性：均質(zhì)體礦物的任意方向切面和非均質(zhì)體的礦物垂直光軸的切面，在正交偏光鏡下旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，光面的黑暗程度不變的這種性質(zhì)。非均質(zhì)性：非均質(zhì)體礦物的任意切面方向(不包括垂直光軸的切面)在正交偏光鏡下旋轉(zhuǎn)360°時(shí)，發(fā)生四明四暗有規(guī)律交替變化的現(xiàn)象，稱(chēng)作非均質(zhì)性。在明亮?xí)r出現(xiàn)的顏色叫偏光色。2/1/202311礦物的非均質(zhì)性按照顏色和亮度變化的明暗程度分為以下四級(jí)：特強(qiáng)：四明四暗顯著，偏光色鮮明顯著：四明四暗清楚清楚：正交鏡下四明四暗不明顯，在不完全正交下清楚微弱：在不完全正交下隱約可見(jiàn)但通常只分作強(qiáng)非均質(zhì)性和弱非均質(zhì)性?xún)杉?jí)。2/1/2023122.內(nèi)反射和內(nèi)反射色當(dāng)光照射到礦物光面上，部分光折射透入礦物內(nèi)部，這部分透射光遇到礦物體內(nèi)的解理、裂隙或包裹體、空洞不同介質(zhì)界面時(shí)，光線(xiàn)反射透出光面所呈現(xiàn)的現(xiàn)象，稱(chēng)為內(nèi)反射。內(nèi)反射所呈現(xiàn)的顏色，為內(nèi)反射色。礦物的內(nèi)反射取決于其透明度。2/1/202313內(nèi)反射的觀察方法：1)斜照光法：入射光斜射到半透明礦物，遇到傾斜度合適的包裹體、解理縫等界面，再?gòu)牡V物內(nèi)部反射出來(lái)進(jìn)入物鏡，此時(shí)光線(xiàn)使礦物內(nèi)部照亮而顯得有透明感。該方法靈敏度較低，適合內(nèi)反射顯著的一些礦物，如藍(lán)銅礦、赤銅礦等。2)正交偏光法：在正交偏光鏡下，由于物鏡的聚斂作用，使射入光片的光各種各樣的方向和入射角，在礦物內(nèi)部遇到各種界面時(shí)，振動(dòng)方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其振動(dòng)方向不再與上偏光鏡垂直，故也能觀察到內(nèi)反射現(xiàn)象。3)粉末觀察法：用鋼針刻劃礦物光面，然后在斜照光下觀察礦物粉末。2/1/202314§3不透明礦物的其他物理性質(zhì)一、礦物的晶體形態(tài)和結(jié)晶習(xí)性同一晶形，由于切面方位不同而可出現(xiàn)不同的形態(tài)(如下圖)。因此要得出某一礦物的實(shí)際晶形，必須觀察一系列的切面形態(tài)后，才能恢復(fù)其立體形態(tài)。礦物的結(jié)晶習(xí)性，在光面上的表現(xiàn)大致可分為等軸形和延伸形兩類(lèi)。2/1/202315二、解理和裂開(kāi)礦物的解理和裂開(kāi)在光面中表現(xiàn)為一組或幾組平行的裂隙。光片中所出現(xiàn)的解理組數(shù)，取決于礦物解理的組數(shù)和切片的方位。2/1/202316三、礦物的硬度是礦物鏡下鑒定的一個(gè)重要性質(zhì)。礦相顯微鏡下測(cè)試礦物硬度的方法常用的有刻劃硬度、抗磨硬度(拋光硬度)和壓入硬度等三種。2/1/2023171.刻劃硬度一般用銅針和鋼針作為標(biāo)準(zhǔn)，將礦物的硬度分為低(<3.0)、中(3.0～5.0)、高(>5.0)三個(gè)等級(jí)?？虅澯捕鹊臏y(cè)定只能在低或中倍物鏡下進(jìn)行，并先用銅針進(jìn)行刻劃。2/1/2023182.抗磨硬度當(dāng)片中有幾種不同礦物連生時(shí)，由于各礦物硬度不同，抗磨硬度也就不一樣，在同一光片上硬礦物相對(duì)突起，軟礦物相對(duì)凹下，軟硬顆粒之間的接觸處，形成一小斜面，導(dǎo)致細(xì)小亮線(xiàn)的產(chǎn)生。提升鏡筒時(shí)，亮線(xiàn)向軟礦物方向移動(dòng)；下降鏡筒時(shí)，亮線(xiàn)向硬礦物方向移動(dòng)2/1/2023193.壓入硬度目前在礦相鏡下測(cè)定不透明礦物的壓入硬度值，多采用金剛石錐或硬質(zhì)合金錐在負(fù)荷下壓入礦物的光面，根據(jù)壓痕大小、形狀和壓入深度來(lái)測(cè)量礦物抗壓硬度的大小。礦物的顯微壓入硬度不是一個(gè)常數(shù)，與礦物的化學(xué)成分、內(nèi)部構(gòu)造、測(cè)量條件等因素有關(guān)，一般在一定范圍內(nèi)變化。測(cè)量時(shí)應(yīng)以15～30個(gè)為宜。2/1/202320§4金屬礦物的簡(jiǎn)易鑒定和綜合鑒定金屬礦物的顯微鏡研究，首要任務(wù)是要迅速、準(zhǔn)確地鑒定礦物。這是礦石和選礦產(chǎn)品工藝性質(zhì)研究的基礎(chǔ)。2/1/202321一、常見(jiàn)金屬礦物的簡(jiǎn)易鑒定根據(jù)常見(jiàn)礦物各自較為突出的與其他礦物截然不同的幾個(gè)鑒定特征，迅速、準(zhǔn)確地鑒定礦物的方法，稱(chēng)為金屬礦物的簡(jiǎn)易鑒定。自然界中常見(jiàn)的金屬礦物只有30～40種，掌握它們的主要鑒定特征，并綜合考慮各項(xiàng)性質(zhì)，就能迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行鑒定工作。因此需要熟記常見(jiàn)礦物的主要鑒定特征，掌握簡(jiǎn)易鑒定方法。2/1/202322二、金屬礦物的綜合鑒定系統(tǒng)地測(cè)定未知礦物的物理性質(zhì)(主要是光學(xué)性質(zhì))、化學(xué)性質(zhì)和形態(tài)特征，然后查對(duì)“金屬礦物顯微鏡鑒定表”，以確定礦物名稱(chēng)，即為金屬礦物的綜合鑒定。綜合鑒定相對(duì)比較復(fù)雜，一般對(duì)不常見(jiàn)的或具有特殊意義的常見(jiàn)礦物，才需進(jìn)行綜合鑒定。2/1/202323金屬礦物顯微鏡鑒定表是礦物綜合鑒定的主要工具。最常見(jiàn)的有：“表格分組式鑒定表”和“順序排列式鑒定表”。表格分組式鑒定表：根據(jù)礦物反射率的大小，以四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)礦物(黃鐵礦、方鉛礦、黝銅礦、閃鋅礦)的反射率從高到低分為5級(jí)。根據(jù)刻劃硬度又將每個(gè)級(jí)別的礦物劃分為高、中、低3個(gè)礦物組。按5級(jí)3組組合，一共有15個(gè)鑒定表，每個(gè)鑒定表有10欄。2/1/202324第一欄：礦物名稱(chēng)、化學(xué)組成、晶系第二欄：反射率第三欄：反射色和相對(duì)色變第四欄：雙反射和雙反射色第五欄：均質(zhì)性和非均質(zhì)性及偏光色第六欄：內(nèi)反射和內(nèi)反射色第七欄：硬度第八欄：浸蝕反應(yīng)第九欄：輔助鑒定特征第十欄：主要鑒定特征及與類(lèi)似礦物的區(qū)別2/1/202325鑒定未知礦物時(shí)，首先用簡(jiǎn)易比較法與4種標(biāo)準(zhǔn)礦物的反射率進(jìn)行比較，確定未知礦物的反射率級(jí)別，其次用金屬針測(cè)定未知礦物的刻劃硬度。根據(jù)這兩項(xiàng)結(jié)果確定未知礦物在哪個(gè)表。觀察和測(cè)定未知礦物的其他鑒定特征，與該表中所列礦物的鑒定特征進(jìn)行對(duì)比，綜合分析，最后確定未知礦物的名稱(chēng)。2/1/202326第三章

松散礦物顆粒鑒定及其他鑒定方法簡(jiǎn)介2/1/202327§1松散礦物顆粒鑒定的方法和步驟松散礦物顆粒鑒定表：根據(jù)比重進(jìn)行礦物分組，一般用三溴甲烷(比重2.9)、二碘甲烷(比重3.2)、和克列里奇液(比重4.2)將礦物分為4個(gè)比重組；根據(jù)礦物硬度將礦物分作3個(gè)亞組：<3.0、3.0～7.0、>7.0；確定礦物比重和硬度范圍后，再根據(jù)礦物的條痕色、可溶性折射率等其他物理性質(zhì)特征，查閱相應(yīng)礦物的鑒定特征，最后確定礦物名稱(chēng)。2/1/202328§2其他鑒定方法簡(jiǎn)介一、電子顯微鏡研究任何顯微鏡的用途都是將物體放大，使物體上的細(xì)微部分清晰地顯示出來(lái)，幫助人們觀察用肉眼直接看不見(jiàn)的東西?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為3900-7600?，而光學(xué)顯微鏡的分辨率不可能高于2000?。為進(jìn)一步提高分辨率，唯一的可能是利用短波長(zhǎng)的射線(xiàn)。電子的波動(dòng)性被發(fā)現(xiàn)后，很快就被用來(lái)作為提高顯微鏡分辨率的新光源，即出現(xiàn)了電子顯微鏡。目前電子顯微鏡的放大倍數(shù)已達(dá)到數(shù)十萬(wàn)倍，這是光學(xué)顯微鏡所無(wú)法達(dá)到的。2/1/202329電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和供電控制系統(tǒng)三大部分組成。應(yīng)用范圍：主要用于固體材料的定性、定量微區(qū)成分分析，以及這些材料的微區(qū)形貌、微區(qū)內(nèi)成分分布特征等的觀察和分析。它的微區(qū)、無(wú)損傷分析特點(diǎn)是它的最大優(yōu)越之處。2/1/202330二、掃描電子顯微鏡掃描電鏡是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，優(yōu)點(diǎn)是：①有較高的放大倍數(shù)，20-20萬(wàn)倍之間連續(xù)可調(diào)；②有很大的景深，視野大，成像富有立體感；③試樣制備簡(jiǎn)單。在礦相學(xué)方面主要用來(lái)觀察礦石的微觀結(jié)構(gòu)和鑲嵌關(guān)系，分析礦石的成因和工藝性等問(wèn)題。日立S-2460N掃描電子顯微鏡2/1/202331三、X射線(xiàn)衍射分析如果晶體中的原子排列是有規(guī)則的，那么晶體可以當(dāng)作是X射線(xiàn)的三維衍射光柵。在X射線(xiàn)一定的情況下，根據(jù)衍射的花樣可以分析晶體的性質(zhì)。是近代以來(lái)晶體結(jié)構(gòu)分析的主要設(shè)備。多功能X射線(xiàn)光電子譜儀

2/1/202332四、電子探針電子探針是指用聚焦很細(xì)的電子束照射要檢測(cè)的樣品表面，用X射線(xiàn)分光譜儀測(cè)量其產(chǎn)生的特征X射線(xiàn)的波長(zhǎng)和強(qiáng)度。由于電子束照射面積很小，因而相應(yīng)的X射線(xiàn)特征譜線(xiàn)將反映出該微小區(qū)域內(nèi)的元素種類(lèi)及其含量，所以利用電子探針?lè)治龇椒梢蕴街獦悠返幕瘜W(xué)組成以及各元素的重量百分?jǐn)?shù)。電子探針的最大優(yōu)點(diǎn)是可以將電子放大成像與X射線(xiàn)衍射分析結(jié)合起來(lái)，將所測(cè)微區(qū)的形狀和物相分析對(duì)應(yīng)起來(lái)(微區(qū)成分分析)。2/1/202333電子探針和掃描電鏡在電子光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造基本相同，它們常常組合成單一的儀器。用電子探針可以進(jìn)行定性和定量分析。例如點(diǎn)分析：用于測(cè)定樣品上某個(gè)指定點(diǎn)的化學(xué)成分；線(xiàn)分析：用于測(cè)定某種元素沿給定直線(xiàn)分布的情況；面分析：用于測(cè)定某種