第一章矿石学及反光显微镜1

1、第一章第一章 矿石学及反光显微镜矿石学及反光显微镜一、矿石学基本问题（概念、内容、意义、方一、矿石学基本问题（概念、内容、意义、方法）法）二、矿物的吸收性二、矿物的吸收性三、研究样品的制备三、研究样品的制备四、反光显微镜四、反光显微镜 1.1概念 矿石学矿石学 是以矿石是以矿石( (固体矿石中的金属固体矿石中的金属矿石，部分非金属矿石）为研究对象的矿石，部分非金属矿石）为研究对象的一门地质学科。主要是利用反光显微镜一门地质学科。主要是利用反光显微镜等手段研究矿石的矿物组成、组构（结等手段研究矿石的矿物组成、组构（结构、构造）特征及其时空变化规律。构、构造）特征及其时空变化规律。 矿石矿石 是成

2、矿物质在特定的地质环境和物理化学条是成矿物质在特定的地质环境和物理化学条件下经漫长的地质成矿过程演化的件下经漫长的地质成矿过程演化的最终产物最终产物；是在；是在当前经济技术条件下当前经济技术条件下能够直接利用或从中提取有用能够直接利用或从中提取有用组分组分的单晶矿物或矿物集合体。的单晶矿物或矿物集合体。 岩石学岩石学 矿矿石石学学 研究对象研究对象 岩石岩石( (三大类三大类) ) 矿石矿石( (金属矿石金属矿石) ) 研究工具研究工具 偏光显微镜偏光显微镜 反光显微镜反光显微镜 研究样品研究样品 岩石薄片岩石薄片 矿石光片矿石光片 1.2 研究内容研究内容 1.研究矿石的矿物成分研究矿石的矿

3、物成分 矿石往往由多种矿物矿石往往由多种矿物组成，查明矿石中矿物的种类和含量，是矿石组成，查明矿石中矿物的种类和含量，是矿石学研究的学研究的首要任务首要任务。 2.研究矿石的组构（构造、结构研究矿石的组构（构造、结构） 主要包括矿主要包括矿物集合体或单个矿物颗粒的形态、大小及相互物集合体或单个矿物颗粒的形态、大小及相互接触关系。接触关系。 3.3.研究矿石在时间上发育和空间上分布的规律研究矿石在时间上发育和空间上分布的规律 4.研究矿石的技术加工性能研究矿石的技术加工性能 主要测量有用矿物主要测量有用矿物的相对含量，有用矿物的嵌布特征、连接关系的相对含量，有用矿物的嵌布特征、连接关系( (如毗

4、连、包裹、脉状或网脉状、皮壳状连接）、如毗连、包裹、脉状或网脉状、皮壳状连接）、嵌布粒度、元素在矿石中的赋存状态等嵌布粒度、元素在矿石中的赋存状态等1.3相关学科的关系相关学科的关系 起源于金相学，把研究合金成分、结构的起源于金相学，把研究合金成分、结构的方法应用于研究天然矿石。方法应用于研究天然矿石。 建立于结晶学、矿物学、岩石学、地球化建立于结晶学、矿物学、岩石学、地球化学等基础地质学科之上，研究成果又能为学等基础地质学科之上，研究成果又能为这些学科所利用。这些学科所利用。 直接服务于矿床学、找矿勘探和矿石工艺直接服务于矿床学、找矿勘探和矿石工艺学。学。为矿床成因研究和找矿勘探提供重要为矿

5、床成因研究和找矿勘探提供重要的信息，为矿石选冶提供重要的基础资料的信息，为矿石选冶提供重要的基础资料。1.4 研究意义研究意义1.1.为矿床成因研究提供信息为矿床成因研究提供信息 矿石是成矿作用的最终产矿石是成矿作用的最终产物，不同成因的矿石有着不同的矿物组成及组构特征，物，不同成因的矿石有着不同的矿物组成及组构特征，因此研究矿石组成及组构特征，可帮助阐明矿床的作因此研究矿石组成及组构特征，可帮助阐明矿床的作用特点及条件。如组构特点可以判断成矿作用的方式用特点及条件。如组构特点可以判断成矿作用的方式（铬铁矿（铬铁矿- -豆状构造）豆状构造）, ,结构及成分变化可以反映成矿结构及成分变化可以反映

6、成矿的物理化学条件的物理化学条件（斑铜矿和黄铜矿（斑铜矿和黄铜矿- -格状、叶片结格状、叶片结构）构）。2.2.为找矿勘探提供信息为找矿勘探提供信息 弄清矿石组构及组成在空间变矿石组构及组成在空间变化的规律，探讨矿化分带性，可以指导深部找矿。化的规律，探讨矿化分带性，可以指导深部找矿。3.3.为矿石技术加工提供依据为矿石技术加工提供依据 在矿石的技术加工中，只在矿石的技术加工中，只有根据矿石学的研究结果，才能选择最有效的选矿方有根据矿石学的研究结果，才能选择最有效的选矿方法，确定最佳的磨矿细度及合理的工艺流程，并尽可法，确定最佳的磨矿细度及合理的工艺流程，并尽可能地综合利用全部有用组分。能地综

7、合利用全部有用组分。豆状构造豆状构造-岩浆熔离作用岩浆熔离作用1.5 研究方法研究方法 矿石学研究的一般步骤：矿石学研究的一般步骤： 1.1.野外观察及取样野外观察及取样 宏观上直接了解矿石的产出状态，借助宏观上直接了解矿石的产出状态，借助肉眼和放大镜肉眼和放大镜初步认识矿石中主要矿物的种类，矿石的构造特征。初步认识矿石中主要矿物的种类，矿石的构造特征。同时，在野外确定不同矿石类型之间的时间和空间关系，并采集同时，在野外确定不同矿石类型之间的时间和空间关系，并采集代表性的样品供室内研究。这一步是研究的基础和关键。代表性的样品供室内研究。这一步是研究的基础和关键。 2.2.室内研究室内研究 反光

8、显微镜反光显微镜研究：研究：其主要任务是进一步确定矿物组其主要任务是进一步确定矿物组成、形态、大小以及矿物之间的关系。同时为其他研究如流体包成、形态、大小以及矿物之间的关系。同时为其他研究如流体包裹体、矿物标型、矿石矿物的赋存状态以及同位素等方面提供基裹体、矿物标型、矿石矿物的赋存状态以及同位素等方面提供基础。础。电子显微镜电子显微镜扫描电子显扫描电子显微镜（微镜（SEMSEM）背散射电子背散射电子图象研究块图象研究块状硫化物矿状硫化物矿床中硫化物床中硫化物之间的结构之间的结构关系关系Po Po 磁黄铁矿磁黄铁矿Iso Iso 方黄铜矿方黄铜矿Bi Bi 自然铋自然铋Au Au 自然金自然金a

9、lt alt 氧化物氧化物gl gl 方铅矿方铅矿Au-Ag Au-Ag 银金矿银金矿S S 自然硫自然硫ABCDEFAu 3. 3.综合整理综合整理 综合野外和室内研究的成果编写报告。这部分内容构综合野外和室内研究的成果编写报告。这部分内容构成矿床地质特征及成因研究中的重要内容。包括：成矿床地质特征及成因研究中的重要内容。包括：区区域及矿床地质特征；矿石类型、矿物成分及化学成分域及矿床地质特征；矿石类型、矿物成分及化学成分特点；矿石的组构特征及成矿演化；矿石中有益有特点；矿石的组构特征及成矿演化；矿石中有益有害组分赋存状态，有用矿物嵌布特征、嵌布粒度、连接害组分赋存状态，有用矿物嵌布特征、嵌

10、布粒度、连接关系等。关系等。 最后，在分析实际材料的基础上最后，在分析实际材料的基础上提出矿床成因的见解提出矿床成因的见解及找矿评价、矿石技术加工方案的建议。及找矿评价、矿石技术加工方案的建议。三、光片的制备三、光片的制备 3.1 光片光片 及类型及类型 具有磨光表面的样品，磨光面一般为具有磨光表面的样品，磨光面一般为2cm2cm3cm3cm。制作方法和用途不同可以磨制不同类型的光片。制作方法和用途不同可以磨制不同类型的光片。 光片类型光片类型 光光 面面 在天然的矿石上磨制出一个较大的光面，以在天然的矿石上磨制出一个较大的光面，以观察矿石构造特征；观察矿石构造特征； 光光 片片 磨光面约磨光

11、面约2cm2cm3cm3cm大小的矿石样品；大小的矿石样品； 砂光片砂光片 把天然重砂或人工重砂矿物样品用电把天然重砂或人工重砂矿物样品用电木粉或环氧树脂固结成型，并磨制出光滑表木粉或环氧树脂固结成型，并磨制出光滑表面用于研究；面用于研究；光薄片光薄片 厚度与薄片相同或略厚，一面磨平后厚度与薄片相同或略厚，一面磨平后粘在载玻片上，另一面抛光的矿石片。粘在载玻片上，另一面抛光的矿石片。 光片、砂光片、光薄片除了用于反光显微镜光片、砂光片、光薄片除了用于反光显微镜研究外，还可以作为电子探针、扫描电子显研究外，还可以作为电子探针、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪等仪器微镜、激光拉曼光谱仪、

12、红外光谱仪等仪器的测试样品。的测试样品。3.2 光片的制备过程一般实验室制备光片，主要有以下一般实验室制备光片，主要有以下6 6个步骤个步骤 切割切割 根据要求，用切片机将矿石切割成大小不同根据要求，用切片机将矿石切割成大小不同的块状；的块状；粗磨粗磨 用用150150金刚砂在磨片机上将切好的矿石块一金刚砂在磨片机上将切好的矿石块一 面粗磨成型；面粗磨成型；细磨细磨 用用320320金刚砂在磨片机上将粗磨好的矿石一金刚砂在磨片机上将粗磨好的矿石一 面继续磨平；面继续磨平；精磨精磨 用用10001000金刚砂在玻璃板上人工精磨，直到金刚砂在玻璃板上人工精磨，直到光面平整光亮；光面平整光亮；抛光抛

13、光 用用 CrCr2 2OO3 3（加少量的重铬酸铵效果更佳）抛（加少量的重铬酸铵效果更佳）抛光液在抛光机的绒布或丝绸磨盘上抛光至光亮如镜光液在抛光机的绒布或丝绸磨盘上抛光至光亮如镜面为止。面为止。编号编号 与野外采集标本一致与野外采集标本一致3.3光片的质量要求 光滑如镜面，没有麻点和擦痕光滑如镜面，没有麻点和擦痕 同一种矿物在光片的中心部分和边缘部分，同一种矿物在光片的中心部分和边缘部分， 磨光程度应完全一致磨光程度应完全一致 不同硬度矿物之间相对凹凸不大不同硬度矿物之间相对凹凸不大 光片暴露空气中易遭氧化和灰尘污染，观察光片暴露空气中易遭氧化和灰尘污染，观察前应在呢绒布擦板上擦拭干净，必

14、要时重新前应在呢绒布擦板上擦拭干净，必要时重新抛光抛光 观察时要使光面与物台平行，放平，简单的观察时要使光面与物台平行，放平，简单的方法是将光片放在有胶泥的载片上，用压平方法是将光片放在有胶泥的载片上，用压平器压平即可器压平即可优质光片优质光片 劣质光片劣质光片二、矿物的吸收性二、矿物的吸收性 光波进入矿物其强度逐渐衰减的现象光波进入矿物其强度逐渐衰减的现象矿物矿物的吸收性的吸收性 光波透过矿物内部一个光波透过矿物内部一个真真空波空波长长 0 0后的光后的光强强I Ix x为为降降为为原光强的原光强的1/e1/e4 4 K K，表，表达达式式为为：I Ix x= =I I0 0e e-4-4

15、K K ( (I Ix x= =I I0 0e e-4-4 K x/ K x/ 0 0) )其中其中e e（2.718292.71829）自然对数的底，自然对数的底，K K为为吸收系数。由上式可以看出，吸收系数。由上式可以看出， K K值越大值越大, ,光波光波衰减越快。衰减越快。按照一般透明矿物观察的薄片厚按照一般透明矿物观察的薄片厚度度0.03mm0.03mm计算，如果薄片不透光时，则该矿计算，如果薄片不透光时，则该矿物为不透明矿物或强吸收性矿物，物为不透明矿物或强吸收性矿物，K K值大于值大于0.730.73。因此，不透明矿物就不能磨成薄片在因此，不透明矿物就不能磨成薄片在透射光下进行观

16、察。而造岩的透明矿物，其透射光下进行观察。而造岩的透明矿物，其K K值小于值小于0.0250.025，则用岩石薄片在透射光下观，则用岩石薄片在透射光下观察。察。 矿物的透明度与吸收性有着密切关系。根据矿矿物的透明度与吸收性有着密切关系。根据矿物的吸收系数，可以把矿物分为不透明矿物、物的吸收系数，可以把矿物分为不透明矿物、半透明矿物和透明矿物。半透明矿物和透明矿物。 不透明矿物不透明矿物 吸收系数吸收系数KK0.730.73 半透明矿物半透明矿物 吸收系数吸收系数KK0.73-0.0250.73-0.025 透明矿物透明矿物 吸收系数吸收系数KK0.0250.025 不透明矿物和半透明矿物又统称

17、为吸收性矿物。不透明矿物和半透明矿物又统称为吸收性矿物。 不透明矿物只能在反射光下研究。不透明矿物只能在反射光下研究。四、四、 反光显微镜反光显微镜 矿石学研究的重要工具矿石学研究的重要工具 偏光显微镜垂直照明系统偏光显微镜垂直照明系统 本实验室使用显微镜本实验室使用显微镜PM6000PM6000，是，是偏光和反光两用显微镜，配有反射光光偏光和反光两用显微镜，配有反射光光源和透射光光源两种光源系统，观察光源和透射光光源两种光源系统，观察光片和薄片均可片和薄片均可偏光显微镜偏光显微镜反光显微镜反光显微镜机械系统机械系统镜座、镜臂、镜筒、物镜座、镜臂、镜筒、物台、升降螺旋台、升降螺旋镜座、镜臂、镜

18、筒、镜座、镜臂、镜筒、 物台、物台、升降螺旋升降螺旋光学系统光学系统目镜、物镜目镜、物镜目镜、物镜、目镜、物镜、垂直照明系统垂直照明系统光光 源源卤钨灯或一般光源卤钨灯或一般光源卤钨灯卤钨灯反光显微镜与偏光显微镜的比较反光显微镜与偏光显微镜的比较1 .基本结构及性能基本结构及性能（ PM6000反光显微镜）反光显微镜）反光显微镜反光显微镜机械系统机械系统光学系统光学系统光源系统光源系统1) 1) 机械系统机械系统 镜座、镜臂、镜筒、载物台、升降螺旋等，镜座、镜臂、镜筒、载物台、升降螺旋等，2 )2 )光学系统光学系统 光光 学学 系系 统统目目 镜（镜（1010）（物镜（物镜5，10，20，5

19、0）垂直照明系统垂直照明系统上偏光镜（偏光方向与前偏光的垂直上偏光镜（偏光方向与前偏光的垂直垂直照明系统垂直照明系统入射光管（连接光源和反射器）入射光管（连接光源和反射器）反射器反射器光源准焦透镜光源准焦透镜孔径光圈孔径光圈(AS)(AS)视域光圈视域光圈(FS)(FS)前偏光镜前偏光镜滤光镜：滤光镜：LBDLBD日光型和日光型和IF550IF550绿色滤色镜绿色滤色镜准焦透镜准焦透镜 入射光管入射光管 连接光源和反射器的照明装置连接光源和反射器的照明装置 ，并附有调节光源的部件，并附有调节光源的部件：光源聚光透镜光源聚光透镜 位于入射光管最前端靠近光源处，作用是把灯室里位于入射光管最前端靠近

20、光源处，作用是把灯室里光源发出的光线聚焦于视域光圈上；光源发出的光线聚焦于视域光圈上；滤色镜滤色镜 调节光源的颜色。日光型滤光镜（调节光源的颜色。日光型滤光镜（LBD)LBD)，平衡颜色组成，平衡颜色组成，获得日光光源。绿色滤色镜（获得日光光源。绿色滤色镜（IF550IF550），获得单色光光源，便），获得单色光光源，便于亮度对比。于亮度对比。孔径光圈孔径光圈 (AS)(AS) 控制入射光束直径。缩小孔径光圈则可以消除控制入射光束直径。缩小孔径光圈则可以消除物镜球面像差和色差的影响，提高清晰度。但过小，又会使分物镜球面像差和色差的影响，提高清晰度。但过小，又会使分辨率降低，调节适当为宜。辨率降

21、低，调节适当为宜。视域光圈（视域光圈（FS)FS) 调节视域大小。适当缩小，可以减少耀光的影调节视域大小。适当缩小，可以减少耀光的影响，提高清晰度，一般调节到视域光圈影像与视域边缘重合。响，提高清晰度，一般调节到视域光圈影像与视域边缘重合。前偏光镜前偏光镜使使入射的自然光变为平面偏光，其振动方向一般采用东西入射的自然光变为平面偏光，其振动方向一般采用东西向；向；准焦透镜准焦透镜 可使视域光圈焦距准确，成为清晰影像落入视域中。可使视域光圈焦距准确，成为清晰影像落入视域中。 垂直照明系统的关键部件，垂直照明系统的关键部件，它将入射光管进来的水平入它将入射光管进来的水平入射光向下垂直反射，到达矿射光

22、向下垂直反射，到达矿石光面起照明作用。一般有石光面起照明作用。一般有两种：玻片式和棱镜式。后两种：玻片式和棱镜式。后者为全反射，视域亮度是前者为全反射，视域亮度是前者的数倍。各有特点，玻片者的数倍。各有特点，玻片式适合做高倍镜观察和照相，式适合做高倍镜观察和照相，棱镜式适合中、低倍镜观察。棱镜式适合中、低倍镜观察。玻片式玻片式棱镜式棱镜式反反 射射 器器3) 光源系统光源系统 是反光显微镜的重要组成部分，它直接影响各种光是反光显微镜的重要组成部分，它直接影响各种光学性质的观测、视域明亮程度及摄影效果。学性质的观测、视域明亮程度及摄影效果。 12V,100W12V,100W卤钨灯。通过光强调节按钮可以卤钨灯。通过光强调节按钮可以调节光源强度。调节光源强度。 卤钨灯发出的光源红橙色多，蓝紫色光少，灯卤钨灯发出的光源红橙色多，蓝紫色光少，灯光呈黄色，所以