第16章 矿物的鉴定和研究方法简介
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书山有路勤为径,学海无涯苦作舟矿物研究方法——矿物结构分析法矿物结构分析法是利用晶体对高能量电磁辐射的衍射效应来研究矿物晶体结构(如晶体的晶胞参数、空间群、各原子在晶胞中位置等)的矿物学研究技术。
1 X 射线術射分析法X 射线衍射分析(XRD) 是利用晶体形成的X 射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。
将具有一定波长的X 射线照射到结晶性物质上时,X 射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,散射的X 射线在某些方向上相位得到加强,从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。
X 射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体大量完整性的信息等优点。
X 射线衍射分析法主要用于区别晶质、非晶质矿物,区别晶质矿物所属晶簇和对称程度,查定矿石中矿物相,也可进行半定量或定量分析,并可区别同质异象及类质同象。
X 射线衍射法分为照相法与衍射仪法两种,试样有单晶与多晶(粉末)之分。
用于单晶的照相法有旋转晶体法与固定晶体的劳埃法,也称布拉格法; 衍射法有单晶四圆衍射法和转靶衍射法。
用于多晶的,有粉末照相法和粉末衍射法。
2 电子衍射分析法电子衍射分析法与X 射线衍射法一样,电子衍射法的几何原理都遵循布拉格公式,不同的是它忽略了衍射波与入射波之间,以及衍射波之间的相互作用。
电子衍射按电子加速电压的不同,分为高能(HEED,数万至十万伏)、中能(MEED,数千至数万伏)和低能(LEED,数十至数千伏) 3 种。
按电子散射方式又分为透射式和反射(背散射)式电子衍射。
在利用衍射研究晶体结构时,证明电子和中子都是十分有用的粒子。
如使一束粒子流在适当条件下指向晶体时,将会与X 射线一样遵循布拉格定律而。
浅谈几种鉴定矿物的方法本文通过浅谈岩矿鉴定法、重砂鉴定法、EPMA电子探针三种矿物鉴定方法,从原理、优势及不足三个方面对三种鉴定方法做了讨论,为合理利用矿物鉴定方法提供依据,为三种鉴定方法的相互补充提出建议指导。
标签:岩石矿物;岩矿鉴定;重砂鉴定;EPMA電子探针岩石矿物是一种自然聚合体,是由于地壳运动过程中一种或多种化学元素组成的产物,其种类繁多,目前已知的岩矿种类多达三千余种。
常见的岩石矿物多由不同的化学元素组成,包括有氧矿物、碳酸盐类矿物、硫酸盐类矿物、硅酸盐类矿物以及硫化物矿物等。
鉴定矿物的方法包括岩矿鉴定法、重砂鉴定法、EPMA 电子探针等,岩矿鉴定及重砂鉴定是传统的鉴定方法,EPMA自70年代中期成熟以来,逐渐成为鉴定矿物的重要手段。
1、岩矿鉴定法岩矿鉴定是将岩石磨制呈薄片、光片、探针片,通过偏、反光显微镜,运用晶体光学、矿相学知识,对透明矿物的形态、解理、多色性、吸收性、糙面、突起、干涉色、消光、延性、光性等分析,对不透明矿物的反射率、反射色、双反射及反射多色性、内反射、均质性及非均质性、硬度、矿物的浸蚀反应等分析,通过这些矿物特征确定矿物。
对于多数造岩矿物及常见不透明矿物,光薄片鉴定相较于多数测试手段是最经济、快捷、有效的,它不但能快速确定矿物,并且矿物间的共生、反应和变化等诸多关系都能从中体现,这为探索岩石类型、岩石成因、矿床类型等提供证据,是最直观、最实用、最简便的一种地质分析研究手段。
但是,岩矿鉴定对于一些半晶质、显微隐晶质矿物在区分时有一定的限制。
如粘土矿物、磷质矿物、锰质矿物等。
对于一些矿物亚类,由于矿物亚类极其相似,应用偏光显微镜不易区分,如一些角闪石亚类、斜方辉石亚类、单斜辉石亚类等。
对于不透明矿物,元素替代现象常见,种属繁多,相似矿物较多,并且有些矿物含量很少,颗粒较小,完全通过反光显微镜这一项测试分析确定所有矿物有一定的难度。
2、重砂鉴定法重砂鉴定是运用结晶学与矿物学知识,采取一定的方法对重砂矿物的物理性质、光学性质、化学性质、力学性质等进行综合研究以确定矿物的名称和特性。
野外矿物鉴定及简易分析矿物的野外鉴定是寻找有用矿产和识别岩石的不可缺少的基本技术。
矿物的野外鉴定主要是根据矿物的条痕、颜色、硬度及解理等外表特征,首先按矿物的条痕(即矿物粉末的颜色〉划分大类,另外在每一类中或以颜色、或以硬度再进行划分,更次一级划分的根据则视矿物的特征而定。
现对条痕、颜色、解理等特征观察时应注意的一些问题作简要的说明。
1 .条痕即矿物粉末的颜色。
对于硬度不大的矿物,在瓷板上划出粉末后,即可观察其条痕色;如遇到矿物硬度较大(如在6、7以上)或无瓷板时,可把矿物轧成粉末,在白纸上观察其颜色即可。
矿物的条痕与透明度、光泽有相互的关系;条痕为无色或白色者,为透明矿物,多数属玻璃光泽,少部分属金刚光泽;条痕为黑色者,为不透明矿物,多数属金属光泽,少部分属半金属光泽;条痕为彩色(浅彩或深彩色)者,多数为半透明矿物,属金刚或半金属光泽。
所以正确观察条痕的颜色对于判断矿物的光泽及透明度均会有所帮助。
因为矿物的条痕比较稳定,也比较容易准确描述,而矿物的光泽常常可能因受到某些因素的影响(如矿物表面风化作用,矿物由细小单体聚合而成等〉而变暗,不易统一描述,所以本鉴定表首先采用条痕作划分大类的根据。
有些呈强金属光泽的矿物(如自然金、自然银、自然铜…等),因它们均具良好的延展性,所以在瓷板上划条痕时不易立刻划出它们的粉末,而是呈薄片附在瓷板上,故观察者看到的只是它们的薄片颜色,并非粉末的颜色(如自然金呈金黄色,自然铜呈铜黄色,自然银呈银白色等),如果把这些薄片再继续摩擦几下,则立即能呈现黑色粉末。
本鉴定表中有时提出“摩擦条痕”这就是指把条痕再用干净的玻璃棒或瓷板等继续摩擦几下,这样可使粉末更细,此时某些矿物的条痕色要发生变化,藉此有助于区别某些相似矿物(如石墨与辉钼矿;辉锑矿与辉铋矿等)。
2.颜色这里只着重说明具金属光泽的(包括部分半金属光泽)矿物颜色描述时应注意的事项。
具金属光泽的矿物,其颜色的描述常常同时体现出其金属光泽的特征。
浅论岩石矿物的分析鉴定岩石是地壳中最基本的构成单元,由矿物颗粒或矿物团组成。
矿物是自然界中无机物质的基本单元,通过对岩石矿物的分析鉴定可以了解岩石的成因、性质以及所属地质时代,对于地质学研究和资源勘探具有重要意义。
本文将从岩石矿物分析的方法和流程、重要的测试技术和鉴定依据等方面进行浅论。
岩石矿物分析的方法主要包括岩石薄片观察和性质测试两个步骤。
岩石薄片观察是通过显微镜对岩石矿物的颗粒形状、颜色、透明度、双折射等进行观察,并同时进行显微照相和制备矿物几何测量图。
性质测试则是通过对岩石的物理特性、化学性质和矿物学特征进行实验和分析。
在岩石薄片观察中,可以对岩石矿物的晶体形态、晶体交联情况和晶体结构进行直接观察和测量,从而获得岩石矿物的形貌特征、晶系和晶胞参数等信息。
还可以通过偏光显微镜观察岩石矿物的双折射、吸收性质以及反射和折射率等。
还可以使用扫描电镜和透射电镜等高清分析仪器对岩石矿物进行微观观察和成分分析。
在性质测试中,可以通过测定岩石的硬度、密度、磁性、化学性质、热力学性质和光学性质等来判断岩石的成分和特性。
可以使用莫氏硬度计对岩石进行硬度测定,通过计量岩石在不同硬度之间的划痕特征来确定岩石的硬度级别。
还可以利用气体质谱仪和X射线荧光光谱仪等现代分析仪器对岩石的元素组成和含量进行分析和检测。
岩石矿物的鉴定依据主要包括形状特征、物理性质、化学性质和光学性质等方面。
形状特征是指岩石矿物的晶体形态、晶体交联情况和晶体结构等方面的表现,可以通过显微镜观察和测量来进行判断。
物理性质是指岩石矿物的硬度、密度、磁性、光学性质等特征,可以通过实验测试和仪器分析来获得。
化学性质是指岩石矿物的元素组成和含量等特征,可以通过化学试剂和仪器分析来测定。
而光学性质则是指岩石矿物在偏光显微镜下的双折射、吸收性质以及反射和折射率等特征,可以通过显微镜观察和测量来分析。
第六节矿物的鉴定法和研究法迄今自然界已被确认的矿物已达3000多种,它们是组成岩石和矿石的基本单元。
通过对矿物的鉴定可以阐明各种地质体的物质组成,为岩石的分类、命名、矿产的合理开采和综合利用提供必要的依据。
同时,矿物各方面的特征并不是一成不变的,不同条件下生成的同种矿物的某些特征可能有许多差别,详细地研究它们,会有助于了解矿物的生成规律。
另一方面,在鉴别和研究矿物的过程中,还会不断发现新矿物,为充分利用矿产资源创造条件。
因此,正确地鉴定和研究矿物是地质学领域中重要的基础工作之一。
下面将鉴定矿物的一般步骤和常用的方法作简要的介绍。
一、鉴定矿物的一般步骤(一)分选矿物在鉴定和研究矿物的工作中,所用样品必须是新鲜和纯净的。
因此,对矿物样品要进行分选、加工和处理,以清除各种杂质和不合要求的部分。
如选样时发现有晶形完整或形态良好的矿物晶体,应细心取出以供研究晶体形态和晶体构造之用;粒度较粗的样品,可用手选,或者在放大镜和体视显微镜下挑选;若颗粒过细,手选有困难,则可根据具体情况选用不同的分离方法进行分选。
如重液分离(利用矿物相对密度的不同在重液中进行分选)、磁力分选(利用矿物磁性的不同,在磁力仪上进行分选)等。
用这些方法选出的样品,需要在显微镜下严格检查后才能使用。
(二)肉眼鉴定是用肉眼或借助于放大镜以及某些简单的工具(如小刀、磁铁、条痕板等)对矿物的外表特征和物理性质进行观察,从而达到鉴定矿物的一种简便方法。
肉眼鉴定看似简单,但要达到快速准确,还需经过反复实践和对比,积累经验,才能熟练地掌握。
肉眼鉴定矿物是有一定局限性的,如某些特征相似的矿物、颗粒很细小的矿物和胶态矿物,往往难以鉴别,必须采用其他方法。
但是肉眼鉴定仍然是进一步鉴定和研究的基础。
因为通过肉眼鉴定,可以根据矿物的特征和研究目的,提出恰当的进行精确鉴定和研究的方法或分析项目。
因此,肉眼鉴定矿物是一个地质工作者必须具备的基本技能。
(三)简易化学分析简易化学分析是在肉眼鉴定的基础上所采用的验证或补充鉴定方法。