矿石学第四篇矿物鉴定

第一章

不透明矿物在反光显微镜下的鉴定第四篇矿物鉴定2/1/20231§1反光镜的构造和使用矿相显微镜是主要用来观察和研究金属矿物的一种光学仪器。可以用它来鉴定矿物、研究矿石的工艺性质，为选择选矿方法和确定选矿工艺流程提供依据；检查选矿产品，为解决选矿过程中的实际问题提供依据。2/1/20232矿相显微镜的构造矿相显微镜由机械部分和光学系统两大部分组成。机械部分由镜座、镜臂、镜筒、旋转（载）物台和调节螺旋组成。光学系统由光源、垂直照明器、物镜和目镜四个部分组成。2/1/20233§2不透明矿物的光学特征按观察条件分为以下四类：垂直入射自然光下面观察：反射力、反射色垂直入射平面偏光下观察：双反射(色)垂直正交偏光下观察：偏光性(色)、内反射(色)斜照光(或暗视域照明)下观察：内反射(色)2/1/20234自然光与偏振光光波是一种电磁波，其振动方向垂直于传播方向，是一种横波。根据光波的振动特点，可分为自然光和偏振光。自然光的特点：在垂直光波传播方向的平面内作任意方向的振动，且各个方向的振幅相同。偏振光：自然光经一定作用后，可以转变为只在某一固定方向上振动的光波。如自然光发生双折射后分解成为振动方向相互垂直的两种偏光，或自然光通过偏光片后变成单偏光。2/1/20235均质体和非均质体根据晶体的光学性质不同，可以把物质分为均质体和非均质体两大类。均质体：光学性质在各个方向都相同的物质。一切非晶质矿物和等轴晶系的晶体都是均质体。如玻璃、树胶、萤石等。非均质体：光学性质随方向不同而有所变化的矿物。除等轴晶系之外的其他各晶系的矿物都是非均质体。如方解石、辉锑矿、铜兰等。2/1/20236一、垂直入射自然光及平面偏光下的观察1、反射力矿物对投射到其磨光面上光线的反射能力。反射力是不透明矿物的最主要鉴定特征，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进行测定，最常用的测量方法是光电光度法。即把光度转变为电信号(如电流)加以测量和观察。普通条件下用简易比较法观察矿物反射率的大致范围。常用标准矿物：黄铁矿(54.5%)、方铅矿(43.2%)、黝铜矿(30.7%)、闪锌矿(17.5%)。2/1/202372、反射色矿物光面对垂直入射光反射所呈现的颜色。是矿物表面选择性反射色光的结果。矿物的颜色是矿物表色和体色的综合体现，对不透明矿物而言，其颜色主要取决于表色，反射色与其颜色相近；透明、半透明矿物的颜色主要取决于体色，故反射色与其颜色不同。不同的观察者对矿物颜色有不同的色感，在描述上有很大的主观因素。因此有时对矿物的颜色可以采用颜色系数来定量描述。观察矿物反射色时的注意事项：2/1/202383、双反射和双反射色在单偏光镜下非均质性矿物的光片，矿物亮度发生变化的现象叫双反射。有些非均质性矿物，在旋转360度时，不仅有亮度变化，还有颜色或色调浓淡的变化，称作双反射色。双反射产生的原因：非均质性矿物的反射率随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。双反射的大小可用双反射率δR及相对双反射率ΔR来表示。矿物双反射现象是否明显，主要取决于ΔR的大小。δR＝Rg+RpΔR＝2δR/(Rg+Rp)2/1/20239二、正交偏光镜下的观察在矿相显微镜中，加进前偏光镜和上偏光镜，并使前、上偏光镜的振动方向相互垂直，叫做正交偏光。在完全正交下整个视域是黑暗的。在正交偏光下观察的光学性质有偏光性和偏光色、内反射和内反射色。2/1/2023101.偏光性和偏光色矿物的偏光性包括矿物的均质性和非均质性。均质性：均质体矿物的任意方向切面和非均质体的矿物垂直光轴的切面，在正交偏光镜下旋转360°时，光面的黑暗程度不变的这种性质。非均质性：非均质体矿物的任意切面方向(不包括垂直光轴的切面)在正交偏光镜下旋转360°时，发生四明四暗有规律交替变化的现象，称作非均质性。在明亮时出现的颜色叫偏光色。2/1/202311矿物的非均质性按照颜色和亮度变化的明暗程度分为以下四级：特强：四明四暗显著，偏光色鲜明显著：四明四暗清楚清楚：正交镜下四明四暗不明显，在不完全正交下清楚微弱：在不完全正交下隐约可见但通常只分作强非均质性和弱非均质性两级。2/1/2023122.内反射和内反射色当光照射到矿物光面上，部分光折射透入矿物内部，这部分透射光遇到矿物体内的解理、裂隙或包裹体、空洞不同介质界面时，光线反射透出光面所呈现的现象，称为内反射。内反射所呈现的颜色，为内反射色。矿物的内反射取决于其透明度。2/1/202313内反射的观察方法：1)斜照光法：入射光斜射到半透明矿物，遇到倾斜度合适的包裹体、解理缝等界面，再从矿物内部反射出来进入物镜，此时光线使矿物内部照亮而显得有透明感。该方法灵敏度较低，适合内反射显著的一些矿物，如蓝铜矿、赤铜矿等。2)正交偏光法：在正交偏光镜下，由于物镜的聚敛作用，使射入光片的光各种各样的方向和入射角，在矿物内部遇到各种界面时，振动方向发生旋转，其振动方向不再与上偏光镜垂直，故也能观察到内反射现象。3)粉末观察法：用钢针刻划矿物光面，然后在斜照光下观察矿物粉末。2/1/202314§3不透明矿物的其他物理性质一、矿物的晶体形态和结晶习性同一晶形，由于切面方位不同而可出现不同的形态(如下图)。因此要得出某一矿物的实际晶形，必须观察一系列的切面形态后，才能恢复其立体形态。矿物的结晶习性，在光面上的表现大致可分为等轴形和延伸形两类。2/1/202315二、解理和裂开矿物的解理和裂开在光面中表现为一组或几组平行的裂隙。光片中所出现的解理组数，取决于矿物解理的组数和切片的方位。2/1/202316三、矿物的硬度是矿物镜下鉴定的一个重要性质。矿相显微镜下测试矿物硬度的方法常用的有刻划硬度、抗磨硬度(抛光硬度)和压入硬度等三种。2/1/2023171.刻划硬度一般用铜针和钢针作为标准，将矿物的硬度分为低(<3.0)、中(3.0～5.0)、高(>5.0)三个等级。刻划硬度的测定只能在低或中倍物镜下进行，并先用铜针进行刻划。2/1/2023182.抗磨硬度当片中有几种不同矿物连生时，由于各矿物硬度不同，抗磨硬度也就不一样，在同一光片上硬矿物相对突起，软矿物相对凹下，软硬颗粒之间的接触处，形成一小斜面，导致细小亮线的产生。提升镜筒时，亮线向软矿物方向移动；下降镜筒时，亮线向硬矿物方向移动2/1/2023193.压入硬度目前在矿相镜下测定不透明矿物的压入硬度值，多采用金刚石锥或硬质合金锥在负荷下压入矿物的光面，根据压痕大小、形状和压入深度来测量矿物抗压硬度的大小。矿物的显微压入硬度不是一个常数，与矿物的化学成分、内部构造、测量条件等因素有关，一般在一定范围内变化。测量时应以15～30个为宜。2/1/202320§4金属矿物的简易鉴定和综合鉴定金属矿物的显微镜研究，首要任务是要迅速、准确地鉴定矿物。这是矿石和选矿产品工艺性质研究的基础。2/1/202321一、常见金属矿物的简易鉴定根据常见矿物各自较为突出的与其他矿物截然不同的几个鉴定特征，迅速、准确地鉴定矿物的方法，称为金属矿物的简易鉴定。自然界中常见的金属矿物只有30～40种，掌握它们的主要鉴定特征，并综合考虑各项性质，就能迅速、准确地进行鉴定工作。因此需要熟记常见矿物的主要鉴定特征，掌握简易鉴定方法。2/1/202322二、金属矿物的综合鉴定系统地测定未知矿物的物理性质(主要是光学性质)、化学性质和形态特征，然后查对“金属矿物显微镜鉴定表”，以确定矿物名称，即为金属矿物的综合鉴定。综合鉴定相对比较复杂，一般对不常见的或具有特殊意义的常见矿物，才需进行综合鉴定。2/1/202323金属矿物显微镜鉴定表是矿物综合鉴定的主要工具。最常见的有：“表格分组式鉴定表”和“顺序排列式鉴定表”。表格分组式鉴定表：根据矿物反射率的大小，以四个标准矿物(黄铁矿、方铅矿、黝铜矿、闪锌矿)的反射率从高到低分为5级。根据刻划硬度又将每个级别的矿物划分为高、中、低3个矿物组。按5级3组组合，一共有15个鉴定表，每个鉴定表有10栏。2/1/202324第一栏：矿物名称、化学组成、晶系第二栏：反射率第三栏：反射色和相对色变第四栏：双反射和双反射色第五栏：均质性和非均质性及偏光色第六栏：内反射和内反射色第七栏：硬度第八栏：浸蚀反应第九栏：辅助鉴定特征第十栏：主要鉴定特征及与类似矿物的区别2/1/202325鉴定未知矿物时，首先用简易比较法与4种标准矿物的反射率进行比较，确定未知矿物的反射率级别，其次用金属针测定未知矿物的刻划硬度。根据这两项结果确定未知矿物在哪个表。观察和测定未知矿物的其他鉴定特征，与该表中所列矿物的鉴定特征进行对比，综合分析，最后确定未知矿物的名称。2/1/202326第三章

松散矿物颗粒鉴定及其他鉴定方法简介2/1/202327§1松散矿物颗粒鉴定的方法和步骤松散矿物颗粒鉴定表：根据比重进行矿物分组，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)将矿物分为4个比重组；根据矿物硬度将矿物分作3个亚组：<3.0、3.0～7.0、>7.0；确定矿物比重和硬度范围后，再根据矿物的条痕色、可溶性折射率等其他物理性质特征，查阅相应矿物的鉴定特征，最后确定矿物名称。2/1/202328§2其他鉴定方法简介一、电子显微镜研究任何显微镜的用途都是将物体放大，使物体上的细微部分清晰地显示出来，帮助人们观察用肉眼直接看不见的东西。可见光的波长范围为3900-7600Å，而光学显微镜的分辨率不可能高于2000Å。为进一步提高分辨率，唯一的可能是利用短波长的射线。电子的波动性被发现后，很快就被用来作为提高显微镜分辨率的新光源，即出现了电子显微镜。目前电子显微镜的放大倍数已达到数十万倍，这是光学显微镜所无法达到的。2/1/202329电子显微镜由电子光学系统、真空系统和供电控制系统三大部分组成。应用范围：主要用于固体材料的定性、定量微区成分分析，以及这些材料的微区形貌、微区内成分分布特征等的观察和分析。它的微区、无损伤分析特点是它的最大优越之处。2/1/202330二、扫描电子显微镜扫描电镜是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段，优点是：①有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；②有很大的景深，视野大，成像富有立体感；③试样制备简单。在矿相学方面主要用来观察矿石的微观结构和镶嵌关系，分析矿石的成因和工艺性等问题。日立S-2460N扫描电子显微镜2/1/202331三、X射线衍射分析如果晶体中的原子排列是有规则的，那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。在X射线一定的情况下，根据衍射的花样可以分析晶体的性质。是近代以来晶体结构分析的主要设备。多功能X射线光电子谱仪

2/1/202332四、电子探针电子探针是指用聚焦很细的电子束照射要检测的样品表面，用X射线分光谱仪测量其产生的特征X射线的波长和强度。由于电子束照射面积很小，因而相应的X射线特征谱线将反映出该微小区域内的元素种类及其含量，所以利用电子探针分析方法可以探知样品的化学组成以及各元素的重量百分数。电子探针的最大优点是可以将电子放大成像与X射线衍射分析结合起来，将所测微区的形状和物相分析对应起来(微区成分分析)。2/1/202333电子探针和扫描电镜在电子光学系统的构造基本相同，它们常常组合成单一的仪器。用电子探针可以进行定性和定量分析。例如点分析：用于测定样品上某个指定点的化学成分；线分析：用于测定某种元素沿给定直线分布的情况；面分析：用于测定某种