巖礦綜合鑒定課件

巖礦綜合鑒定1.礦相學基本知識2.主要金屬礦物特征3.礦石的結構構造4.礦化期、礦化階段5.巖礦鑒定1.礦相學礦相學:主要是用礦相顯微鏡研究金屬礦石的一門學科。其研究領域包括金屬礦物學和礦石學。礦相學的主要任務是：1、鑒定金屬礦物：以礦相顯微鏡為主要手段研究金屬（不透明）礦物的光學、形態(tài)特征、物理和化學性質等，借以鑒定礦物。2、研究礦石的組構特征：研究礦石的構造、結構特征和礦物組合及其所提供的成因信息，以分析、判斷礦床的礦化條件、礦化作用和礦化過程。從而為研究礦床成因和進行找礦勘探提供依據。3、研究礦石的工藝性質：查明礦石中有益和有害元素的賦存狀態(tài)、有用礦物和組分的含量、礦物的嵌布特性與嵌鑲關系等礦石工藝性質，以便為礦石的選、冶設計提供依據。圖1-1礦相顯微鏡反光原理示意圖1-燈泡；2-聚光透鏡；3-孔徑光柵；4-起偏器；5-視野光柵；6-視野透鏡；7-反射器；8-物鏡；9-自由工作距離；10-光塊

1.1吸收性晶體光學基本原理1.1.1概述1、礦物的吸收性可按礦物的透明程度分為兩種情況。

①透明礦物：當光波進入礦物后，在厚度不大的范圍內，其透過光的強度減弱程度不明顯者稱為透明礦物。然而絕對透明礦物在自然界是不存在的，均具或多或少的吸收性。

②不透明礦物：若礦物的厚度為數百至千分之一毫米的薄片，在燈光或自然光中不透明者稱為不透明礦物（吸收性礦物）。所謂吸收性是指光波射入礦物后，其強度隨之遞減的現象而言。光波進入物體（礦物）內部因吸收作用而使振幅遞減的情況如圖。

圖1-2光波通過吸收性礦物時振幅變化示意圖設光強為I0的光波射在吸收性礦物表面上，在真空中的波長為λ0，k為表示礦物吸收能力強弱的常數；當光波向礦物內部透射（折射）時，隨著深入內部，光強I不斷減小。若透過厚度為x的礦物后的光強為Ix，則有：式中e為自然對數的底，其值為2.718。由上式可將吸收系數k的物理意義理解為，當光波進入礦物的距離x為一個真空波長λ0時，光強減弱至原光強的。不難看出，光強的減弱程度是與K值的增大成比例的，即礦物k值越大越不透明。

不透明礦物的k值一般在5-0.73之間(自然然金屬礦物k值在5-1.5之間)；半透明礦物的k值在0.73-0.03之間；透明礦物k值一般<0.03。透明礦物的光學指示體一般用折射率來表示(光率體)。在吸收性晶體中光學性質隨傳播方向的變化，不僅與折射率N有關，更取決于吸收系數k。折射率N使光波的速度改變，而k使光波在進行中遞減變弱，二者都有方向性。對于非均質性礦物，除特殊方向外，很難用幾何圖形來表示，只能用高次方程式來表示。1.1.2不透明礦物的光學性質1、礦物光面對垂直入射光線的反射能力，稱為礦物的反射力。即礦物光面在反光顯微鏡下的明亮程度。表示反射力大小的數值叫做反射率。以下列公式表示：R=(Ir/Ii)×100%式中：R-礦物的反射率；Ii-入射光強度；Ir-反射光強度

反射率是礦物本身的屬性，它是不透明礦物最重要的光學特征和主要鑒定依據。礦物的反射率R取決于礦物的折射率N與吸收系數K。一般透明礦物的吸收性極低，吸收系數K屬10-4級，故可忽略不計，所以透明礦物的反射率可用費涅爾（A.Fresnel）公式表示：R=(N-Ns)2/(N+Ns)2

式中：N-礦物的折射率;Ns-浸沒介質的折射率對吸收性礦物(不透明礦物):R=[(N-Ns)2+K2]/[(N+Ns)2+K2]若以空氣為介質，則Ns=1R=[(N-1)2+K2]/[(N+1)2+K2]表1-1一些礦物的光學常數表圖1-3吸收性礦物在垂直光照條件下反射率R與折射率N和吸收系數K的關系圖礦物反射率R和礦物光學常數N、K的關系如圖圖1-4在空氣中礦物在垂直光照條件下反射率R與折射率N和吸收系數K的關系圖(據R.Galopin等，1972)反射率R從上圖中可以看出：①當礦物的吸收系數K<0.5，其反射率主要取決于折射率。圖中這種情況反射率曲線全部近于直立。②當礦物的吸收系數K>2，其反射率主要取決于吸收系數。圖中這種情況反射率曲線全部近于水平。這種情況下R均大于38%。③當礦物的吸收系數K=0.5-2之間，其反射率主要取決于折射率和吸收系數。上面講的入射光是白光。礦物的反射率還與入射光的波長有關，不同的色光條件下礦物的反射率是有差別的。如：金銀系列的礦物對藍色和綠色光的反射率存在較明顯的差異（表1-2）。吸收性強的不透明礦物，其反射率主要取決于礦物的吸收系數K。如礦物的k值>2時，R>38%，而R與N值的關系不明顯。均質礦物的N和K不因方向而異，所以其反射率只有一個值。而非均質礦物因隨晶體的方向不同，其N與K均有差異，所以R也隨晶體方向而變化。故中級晶族礦物有兩個主反射率Re和Ro，低級晶族礦物有三個主反射率Rg、Rm和Rp。

2、礦物反射率形成機理礦物由元素或化合物組成。按結合方式可分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵和分子鍵等，每種礦物可由一種化學鍵組成，也可由兩種甚至三種化學鍵構成。由離子鍵和共價鍵構成的透明礦物的電子都是束縛電子，它們被束縛在各自原子核周圍而不能在晶體內自由移動。而含金屬鍵的一些不透明礦物具有自由電子，它們在晶體內可以自由移動。

當可見光(光量子)射到金屬礦物表面后，由于其中自由電子能級的能量差多與可見光(光量子)的能量相當。故這些電子可從基態(tài)位上被激發(fā)，即吸收了光量子的能量。當電子再躍遷回到基態(tài)時，其大部分能量呈光量子再發(fā)射出來形成反射光。

這就是吸收性越強其反射光也越強的機理所在。

近代固體物理學中的“能帶理論”可以更好地解釋礦物反射率形成的機理。

自然金等導體礦物的能帶是重疊的，外部電子可以在整個晶體中自由活動，可吸收各種能量的可見光(不透過)，并在回返時，大多數電子能量仍以可見光形式釋放出來，其反射率高60%以上。黃鐵礦、方鉛礦、辰砂、雄黃、純閃鋅礦和純金剛石等“半導體”礦物的“能帶”被“禁帶”隔開的下部“價電子帶”(充滿電子)和上部“傳導帶”(無電子，全空)所組成。圖1-5自然金屬、半導體礦物和透明礦物能結構帶示意圖當“禁帶”寬度小于可見光的能量時(黃鐵礦、方鉛礦)，電子吸收光能由“價電子帶”躍遷到“傳導帶”上，返回時釋放出相當一部分反射光，而顯示較高的反射率(40-60%)。當“禁帶”寬度中等，就而顯示出中等的反射率(20-40%)。

當“禁帶”寬度大于可見光的能量時(純閃鋅礦、金剛石)，大部分光透過而不被吸收，而顯示較低的反射率(15-17%)。

上述“禁帶”寬度（能隙的大小）對硫化物而言，決定于金屬與硫的S、P軌道共價鍵的混合程度，這均決定于陰陽離子的電負性的差別。

3、反射率的測定方法一般有光電方法和光學方法。①光電學方法：利用光電元件所產生的光電流與其受照光強度成正比的原理來測定礦物反射率。光電元件種類：硒光電池，硅光電池、光電倍增管、顯微光度計。前兩種已被淘汰。目前最常用的是MPV-2型顯微光度計。②光學方法又分兩種：

視測光度法是借助裝在顯微鏡上的視測光度儀來測定礦物的反射率。精度差，已淘汰。在平時一般鑒定工作中，有時只需知道欲測礦物反射率大致范圍，即可查表定出礦物時，可采用簡易比較法。其具體方法是將欲測礦物和標準礦物光片用軟泥緊密鑲在載玻片上，再用壓平器壓于同一水平面上，置于鏡下以目力比較其反射率。當欲測礦物與幾種標準礦物比較后，即可定出欲測礦物反射率的范圍。一般常分為五級：常用作“標準”的礦物反射率表

礦物名稱白光下反射率黃光下反射率

礦物名稱白光下反射率黃光下反射率石英4.5%4.5%黝銅礦30.7%29%錫石12%11%方鉛礦43.2%43%閃鋅礦17.5%17%黃鐵礦54.5%53%磁鐵礦21.1%20%鉑70%70%赤鐵礦28.1%25%4、影響礦物反射率測定值的因素①光片磨光質量；②入射光波的波長和浸沒介質的影響；③切面方向；④儀器和附件及測量方法不同的影響；⑤不同標準礦物的影響；⑥內反射的影響到；⑦放大倍數；還有包裹體等的影響。1.1.2反射色礦物的反射色也具有鑒定意義。礦物的反射色是指礦物磨光面在白色光垂直照射下垂直反射所呈現的顏色，它是礦物的表色。礦物的顏色可分為體色和表色。它是礦物磨光面對白色入射光中各波長光近似等量反射還是選擇性反射的結果。如果是前者則為白色至灰色的反射色；否則會呈現顏色。圖1-6礦物反射色色散曲線1.3礦物的雙反射和反射多色性在入射光為平面偏光條件下，旋轉載物臺一周時，非均質礦物都可能有明亮程度或顏色變化。

這種明亮程度隨礦物方向不同而變化的性質稱為雙反射；而與之對應的反射色變化稱為反射多色性。顯雙反射和反射多色性的常見礦物表礦物雙反射和反射多色性礦物雙反射和反射多色性****銅藍Ro深藍色，Re藍白色****墨銅礦Ro深藍色，Re藍白色****石墨Ro灰色微棕，Re深灰色微藍***紅砷鎳礦Ro深藍色，Re藍白色****輝鉬礦Ro白色，Re灰白色微藍***紅銻鎳礦淡棕色淡玫瑰紅色，e淡紫色***輝銻礦∥a灰白色∥b淺灰色∥c白色**輝鉍礦∥a白色微藍∥b灰白色∥c黃白色**白鐵礦黃白色，淡綠黃色*淡紅銀礦Ro灰色，Re淡藍色**硼鎂鐵礦∥延長淡棕⊥淡灰色藍-淡褐*毒砂白色，白色微黃粉色***軟錳礦∥c白色⊥c灰白色***雌黃∥a白色∥b淡灰色∥c灰白色**磁黃鐵礦Ro淡紅棕色，Re乳黃色***菱鐵礦Ro淡灰色亮，Re淡灰色暗***黑柱石∥a淡灰微玫瑰紅色∥b淡灰微玫瑰色∥c灰色微藍***方解石Ro灰色，Re深灰色**赤銅礦Ro黃粉色，Re玫瑰褐色顯雙反射和反射多色性礦物課分四級，****特強，***顯著，**清楚，*微弱常見礦物均質性和非均質性分級表非均質性礦物強非均質性****銅藍，輝鉬礦，輝銻礦，白鐵礦，雌黃，石墨***磁黃鐵礦，輝鉍礦，紅砷鎳礦，紅銻鎳礦，深紅銀礦，淡紅銀礦，軟錳礦，水錳礦，赤鐵礦，辰砂，毒砂，黑錳礦，針鎳礦，方黃銅礦，硼鎂鐵礦，脆硫銻鉛礦弱非均質性**鈦鐵礦，金紅石，輝銻鉍礦，黝錫礦，針鐵礦，錫石，輝銻鉛礦，葉碲金礦，雄黃*褐錳礦，車輪礦，黑鎢礦，白鎢礦，輝銅礦，黃銅礦均質性礦物黃鐵礦，方鉛礦，自然金，自然銅，自然銀，自然鉑，鎳黃鐵礦，磁鐵礦，斑銅礦，黝銅礦，方鈷礦，閃鋅礦，硫錳礦，鉻鐵礦，藍輝銅礦，輝銀礦1.4影響礦物非、均質性觀測的因素1、光塊的磨光質量，有擦痕、凹坑等會引起漫反射，但沒有明顯的方向性；2、光塊安放不平；但不是四明四暗；3、切片方向；4、內反射，內反射太強，不易觀測；5、光源問題。1.5礦物的內反射內反射是指光線投射到透明-半透明礦物表面后，部分光線經折射透入礦物內部，遇到礦物內部的解理、裂縫、顆粒邊界、包體等，再次發(fā)生反射和折射，使部分光線折射出來的現象。內反射所帶的顏色稱為內反射色；其與礦物的體色一致。內反射必須在消光位觀測。內反射主要出現在透明-半透明礦物中。①反射率<14%的礦物，其吸收性一般較弱，K一般小于0.03，大部分光線可透過，所以具有強烈的內反射。②反射率在14-40%的礦物，其吸收性K一般0.03-0.73之間，其中反射率在14-30%的大部分具有內反射；而反射率在30-40%的僅少部分具有內反射。③反射率>40%的礦物，其吸收性K一般大于0.73之間，這些礦物往往內反射不明顯。觀測內反射效果最好在用礦物的粉末。常見有內反射的礦物及其內反射色表白-黃色白鎢礦(白-淡黃)；錫石(白-黃褐)；菱鐵礦(白-黃褐)；自然硫(白-黃)；雌黃(黃-橘黃)；*針鐵礦(淡黃-棕黃)；閃鋅礦(淡黃-棕黃)；*金紅石(黃-棕)橙-紅-棕紅色雄黃(橘紅)；紅鋅礦(橙-紅)；黑鎢礦(紅棕)；辰砂(鮮紅)；*鉻鐵礦(黃棕)；深紅銀礦(朱紅)；淡紅銀礦(鮮紅)；赤銅礦(血紅)；*赤鐵礦(磚紅)；*水錳礦(暗紅棕)；*纖鐵礦(棕紅)；*褐錳礦(暗棕)

綠-藍色孔雀石(翠綠)；*硫錳礦(暗綠)；*方錳礦(暗綠)；藍銅礦(藍)帶*為粉末色1.6礦物的硬度礦物的硬度是指礦物表面抵抗刻劃、壓入、碾磨的能力。硬度的大小決定于礦物的化學成分和晶體結構。其中主要與原子或離子間的結合力（力鍵）有關，力鍵越大硬度越大。2.主要不透明礦物鑒定特征2.1雄黃AsS：反射率20.0-21.1%，暗灰色，較雌黃亮。雙反射：弱但清楚，帶紅色到帶藍的灰色；非均質性強.內反射強烈，黃紅色.硬度<雌黃,<<輝銻礦；VHN：47-60.通常與雌黃在一起。

2.2雌黃As2S3反射率：25%；灰色，較雄黃暗。雙反射強，與輝銻礦大致相當，帶紅色暗灰色到灰色。非均質性強。內反射強烈，白或亮黃色。硬度>雌黃,<<輝銻礦；VHN：22-52.針狀或板狀集合體，為束狀、放射狀集合體；通常與雄黃在一起。

2.3輝銻礦Sb2S3反射率：Rp31.5%，Rm42.5%，Rg50.4%；白-灰白色；雙反射強，∥a灰白色，∥b褐灰色，∥c純白。非均質性很強；蘭-褐-玫瑰褐色，波狀消光普遍。無內反射。硬度與方向有關，>雄黃、雌黃，<方鉛礦，VHN：42-129。不規(guī)則粒狀或放射狀集合體，壓力雙晶，變形發(fā)育.2.4銅藍

Cu1+2Cu2+S2S+反射率：Ro11.3%，Re27.5%；靛藍色到藍色；雙反射非常強，紫色色調的深藍色-藍白色；非均質性非常強，橙紅色-紅褐色；無內反射。硬度VHN：59-129；稍微<方鉛礦，<黃銅礦，底切面稍微<輝銅礦，縱切面稍微>輝銅礦。一般為自形板狀，底切面解理完全，無雙晶或環(huán)帶。多為銅礦物的蝕變產物。

2.5輝銅礦Cu2S

反射率：30%；藍白色；雙反射很弱；非均質性弱到清楚，鮮綠色到玫瑰色(強照明)，平行消光；無內反射。硬度VHN:58-59,與方鉛礦相當，>銅藍，<斑銅礦；易磨光。

在103.5度以上，顆粒較粗，急速結晶時，顆粒細。經常與斑銅礦共生，還可與黃銅礦、銅藍、閃鋅礦等伴生。2.6方鉛礦PbS

反射率：47.9%；亮白色(43%);雙反射無，均質，無內反射。

硬度VHN：56-116；＞銅藍，稍微＞輝銅礦，＜斑銅礦，黃銅礦、黝銅礦；三組解理發(fā)育，常常發(fā)育三角孔。2.7自然金Au反射率高，72%；亮黃色-金黃色；雙反射無，均質，在不完全正交鏡下，帶特殊的綠色色調，無內反射。硬度較低VHN：41-94；>方鉛礦，<黝銅礦，閃鋅礦；與黃銅礦相當。葉片狀，不規(guī)則粒狀。包體金為渾圓狀。與毒砂、黃鐵礦、黃銅礦等關系密切。

辰砂HgS：白色、略帶藍灰色色調(28%)；雙反射弱，非均質性清楚，常被內反射掩蓋，內反射強，亮紅色。往往為自形晶或粒狀。

斑銅礦Cu5FeS4：玫瑰褐色-橙色(21%)；雙反射微弱，非均質性弱，只有很細粒的集合體可呈均質狀；無內反射。

黃銅礦Cu5FeS4：黃銅黃色(35%)易氧化；含Se的為褐色；雙反射弱，非均質性弱；無內反射。

輝鉬礦MoS2：雙反射極強且特殊，白色和模糊的灰色(47%)；非均質性很強，白色帶玫瑰色調，不完全正交時為特殊的暗藍色；無內反射。常呈稍微彎曲的板狀體，具有波狀消光特征。

黝銅礦Cu12Sb4S13

：灰色通常帶橄欖綠或褐色色調(41%)；雙反射無，均質，內反射褐紅色。

閃鋅礦ZnS：灰色(19%)；無雙反射，均質但常常被內反射掩蓋，富鐵的具有紅褐色，貧鐵的為黃褐色-黃白色。解理發(fā)育。

磁黃鐵礦FeS：乳黃色帶玫瑰褐色色調(36%)，雙反射很清楚，褐乳黃色-紅褐色；非均質性很強，黃灰-綠灰-灰藍色；無內反射。

磁鐵礦Fe3O4：灰色常帶褐色色調，含Ti帶褐玫瑰色色調(20%)，雙反射無，均質，無內反射。常呈八面體、十二面體自形晶。

鉻鐵礦(Fe,Mg)(Cr,Al,Fe)3O4：暗灰色-褐褐色，與鎂鐵含量有關(11-13%)，雙反射無，均質，富鐵的無內反射，富鎂鋁的為褐紅色。常呈均勻的圓的自形晶或粗粒集合體產出。

鈦鐵礦FeTiO3：雙反射清楚，亮玫瑰褐色-暗褐色(20%)，非均質性強，亮綠灰色、褐灰色；內反射少見為暗褐色。

黑鎢礦(Fe,Mg)WO4：灰色或灰白色(18%)，雙反射較弱，//C的切面為灰色到褐灰色；非均質性弱到清楚，黃色到暗灰色，斜消光；深紅色內反射。常板狀自形。

毒砂FeAsS：帶乳黃色-玫瑰色的白色(51%)，雙反射弱，強非均質性，藍色、綠色；無內反射。常具菱形切面的自形晶。

赤鐵礦Fe2O3：帶淺藍色色調的灰白色(31%)，雙反射弱，很清楚非均質性均質，帶灰的藍色和帶灰的黃色，深紅色內反射。

黃鐵礦FeS2：黃白色，雙反射無，均質，無內反射

。常呈立方體自形晶。

藍銅礦Cu2[CO3]2(OH)2

晶體屬單斜晶系的碳酸鹽礦物,十分稀少。反射率：7-9%；反射色：微帶棕灰色-灰色，多色性明顯；強非均質性，帶褐棕紅色-棕紅褐色或藍紫色。內反射強烈，深藍色、鮮藍色。硬度HVN：161-254，莫氏硬度3.5-4。晶體為柱狀或厚板狀，通常多呈粒狀、鐘乳狀、皮殼狀或土狀集合體。深藍色，玻璃光澤，土狀塊體為淺藍色。貝殼狀斷口。常與孔雀石共生，產于次生氧化帶.孔雀石Cu2(OH)2CO3

反射率：6-9%；反射色：帶棕灰色-灰色，多色性明顯；強非均質性，略帶紫灰白色-紫灰-棕褐色或暗紫色。內反射強烈，翠綠色。硬度HVN：110-156，莫氏硬度3.5-4。略大于方解石、白云石。屬單斜晶系；晶體形態(tài)常呈柱狀或針狀，通常呈隱晶鐘乳狀、塊狀、皮殼狀、結核狀和纖維狀集合體。具同心層狀、纖維放射狀結構。3.礦石的結構構造4.礦化期、礦化階段和礦物生成順序1、礦化期:成礦期，是指發(fā)生礦化作用的一個較長的地質成礦時期。根據成礦作用分為：巖漿礦化期、偉晶成礦期、氣水-熱液成礦期、風化成礦期、沉積成礦期和變質成礦期。各成礦期之間以極不相同的地質條件和物理化學環(huán)境相區(qū)別。每個成礦期和各成礦期之間的時間間隔也相當長。一個礦床的形成，可能經歷一個或多個成礦期。礦化期的確定主要標志是根據與各成礦期的成礦作用密切相關的礦床形成的地質環(huán)境、物理化學條件、產狀特征、典型礦物組合和礦石構造等特點來判斷和劃分的。如一些矽卡巖礦床，經歷了氣液礦化期；后期在近地表礦體普遍受到強烈氧化作用，形成了氧化帶和次生富集帶，就說明它們經歷了風化成礦期。礦化階段：成礦階段，同一礦化期內，由相同或相似的地質條件和物理化學環(huán)境中形成的一組共生礦物組合的過程。同一礦化階段內所形成的礦物共生組合應該大致相當。而各礦化階段中所形成的礦物共生組合可以相似或有較大差異，甚至完全不同。主要表現為礦物組合的切穿關系，角礫狀構造等特征。