关于岩石矿物成分的测定与分析

【摘要】矿物成分是组成岩石和矿石的基本单元，矿物、岩石光谱特征与其物理化学属性的关联分析是高光谱遥感提取岩矿信息的基础，与人类的生活息息相关，本文就对岩石矿物的成分进行测定并做出分析。

【关键词】岩石；成分测定；光谱分析

引言

岩石是天然产出的由一种或多种矿物组成的，具有一定结构构造的集合体。在矿藏的勘探过程中，对岩石中各种矿物成分进行准确的岩性分析与测定，具有重大的现实意义。

1 岩石矿物成分

岩石是由矿物组成的，但是风化了以后岩石里不单有矿物，还有许多岩石风化形成的盐类等其他物质。岩石抵抗风化能力的大小，主要由岩石中矿物成分来决定。一般地说，硅酸盐矿物的风化顺序与矿物从岩浆中结晶出的顺序有关。因此矿物也可以按照晶系来分类，晶系是矿物按着晶体对称程度分类的级别之一，它们按照对称点的不同可以分属于三个晶族。地下深处岩浆中最早结晶的矿物在地表条件下最先分解，而在岩浆中最后结晶的矿物石英抗风化能力最强。因而含铁镁矿物多的基性岩、超基性岩比含硅铝矿物多的中、酸性岩易于风化。

就岩石矿物成分而言，变质岩的矿物成分有两类，第一类是与岩浆岩或沉积岩共有的矿物，如石英、长石、云母等；第二类是变质岩特有的矿物，如滑石、绿泥石、蛇纹石等，它们是在变质过程中新产生的变质矿物。

单矿岩全部或几乎全部由一种矿物组成的岩石，它们的颜色、导热率和体胀系数都较一致，不易为物理风化作用所破碎。而复矿岩中则相反，其中不稳定的元素易脱离晶格而移走，岩石的完整性就很容易遭到破坏。

2 岩石矿物的成分测定――以硅酸盐岩石为例

2.1 硅酸盐岩石的组成

所谓硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。

硅酸盐岩石的分析项目

13项：sio2、al2o3、fe2o3、feo、cao、mgo、 na2o、k2o、mno、p2o5、h2o-和烧失量。

16项：上述13项去掉烧失量，加h2o+、co2、s和c。

依据组成和需要：f、cl、v2o5、cr2o3、bao及其它各种微量元素。

硅酸盐全分析的测定结果，要求各项的百分含量总和～100%：

ⅰ：99.3～100.7%；

ⅱ：98.7～101.3%。

2.2 硅酸盐岩石快速分析系统

2.2.1 碱熔快速分析系统

碱熔快速分析系统的特征是：以32cona、22ona或naoh等碱性溶剂与试样混合，在高温下熔融分解，熔融物一热水提取后用盐酸酸化，不必进过复杂的分离手续，即可直接分液进行硅、锰、钙、镁、磷的测定。钾和钠另外取样测定。

2.2.2 酸溶快速分析系统

酸溶快速分析系统的特点是：试样在铂坩埚或四氟乙烯烧杯中用hf或hf―hcio4、hf―h2so4分解，驱除hf，制成盐酸、硝酸或盐酸―硼酸溶液。硅可用硅钼蓝光度法，氟硅酸钾滴定法测定；铝可用edta滴定法、原子吸收法、分光光度法测定；铁，钙，镁常用edta滴定法、原子吸收分光光度法测定；锰多用分光光度法、原子吸收分光光度法测定；钛和磷多用光度法，钠和钾多用火焰光度法、原子吸收光度法测定。

2.2.3 锂盐熔融分解快速分析系统

锂盐熔融分解快速分析系统的特点是：在热解石墨坩埚或用石墨粉做内衬的瓷坩埚中用偏锂酸锂、碳酸锂―硼酸酐（8：1）或四硼酸锂于850～900co熔融分解试样，熔块经盐酸提取后以ctmab凝聚重量法测定硅，以edta滴定法测定铝，二安替比林甲烷法和磷钼蓝光度法分别测定钛和磷，原子吸收光度法测定钛、钙、锰、镁、钾、钠。

2.3 硅酸盐岩石的测定方法

2.3.1 酸分解法

硅酸盐能否被酸分解，主要取决于其中二氧化硅含量和碱性氧化物含量之比。其比值越大，越不易被酸分解。相反，碱性氧化物含量越高，则越易被酸分解，甚至可溶于水。例如，碱金属的硅酸盐易溶于水，碱金属的硅酸盐溶于水，铝的硅酸盐则不易不能被酸分解完全。

2.3.2 熔融法

熔融法生长晶体有多种不同的方法和手段，如：提拉法、坩埚下降法、焰熔法、浮区法等。生长的单晶不仅可以做器件用，而且可以做基础理论研究。具体指将试样与酸性或碱性熔剂混合，利用高温下试样与熔剂发生的多相反应，使试样组分转化为易溶与水或酸的化合物。该法是一种高效的分解方法。

2.3.3 烧碱法

烧碱法又称半熔法，是使试样与固体试剂在低于熔点温度下进行反应，达到分解试样的目的。因为加热温度低，时间长，但不易腐蚀干锅，通常可以在瓷干锅中进行。

3 二氧化硅含量的测定过程及原理

3.1 动物胶凝聚重量法

3.1.1 原理

试样用无水na2co3烧结，使不溶的硅酸盐转化为可溶性的硅酸钠，用盐酸分解熔融块。

na2sio3+2hcl=h2sio3+2nacl

在沸水浴上加热蒸发至湿盐状，使硅酸脱水，在70-80度的8m盐酸溶液中，加入动物胶，使硅酸凝聚析出，沉淀用滤纸过滤后，灼烧，得到含有铁、铝等杂质的不纯二氧化硅。用hf 处理沉淀，使其中的sio2以sif4形式挥发，失去的质量即为纯sio2的质量。

sio2 + 6hf = h2sif6 + 2h2o

h2sif6 = sif4 ↑ + 2hf，

3.1.2 测定步骤

（1）sio2 的测定

首先称取1.0000g试样，置于提前放入6-8克无水碳酸钠的铂金坩埚中，搅匀，再盖一层，放入700℃的马弗炉中，继续升温在950 ～1000℃下熔融50min，冷却；其次将坩埚放入250毫升的烧杯中，盖好表面皿，加1+1的沸腾的盐酸40毫升，加热，待熔块溶解，洗出坩埚，在用玻璃棒仔细压碎块状物，在水浴上蒸至湿盐状，加20毫升浓盐酸，放置过夜；再次在70-80度时加1%的动物胶10毫升，充分搅拌，放冷，稀释至40-50毫升，用中速定量滤纸过滤，滤液用250毫升容量瓶承接，用2%的热盐酸洗涤烧杯和沉淀各五次，擦净烧杯和玻璃棒，水洗8-10次，无氯离子为止，将沉淀连同滤纸一并移入坩埚中，低温炭化后在1000℃灼烧直至恒重（m1）。向坩埚中加入数滴水润湿沉淀，加5滴硫酸（1+1）和10ml hf，电热板上加热至白烟冒尽，在1000℃的马弗炉中灼烧直至恒重（m2）。最后在上述处理后得到的残渣中加入2g焦硫酸钾，熔融，熔块用热的10%盐酸溶解，溶液并入分离sio2后得到的滤液中（容量瓶），加水稀释到刻度。此溶液用来测定可溶性sio2、fe2o3、al2o3、cao、mgo、tio2等。

（2）结果计算

m1-灼烧后未经hf处理的沉淀及坩埚的质量，g；