矿石学第四篇矿物鉴定

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。
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多功能X射线光电子谱仪
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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) 。
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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。
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2.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。
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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。
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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。
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• 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。
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二、扫描电子显微镜
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
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3.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 136 一定范围内变化。测量时 应以15～30个为宜。
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§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。
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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
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§1 反光Biblioteka Baidu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。
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1.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。
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2.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。
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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。
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1.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。
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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。
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。
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§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39007600Å，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。
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• 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。
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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。
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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。
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第三章
松散矿物颗粒鉴定及其他 鉴定方法简介
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§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；
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§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。
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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。
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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。
• 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 日立 S-2460N 扫描电子显微镜 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。 2015/8/18 31
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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。
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%)。
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2、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：
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3、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δ R及相对双反射率Δ R来表示。 矿物双反射现象是否明显，主要取决于Δ R的大小。 δR＝Rg+Rp ΔR＝2δR/(Rg+Rp)
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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。
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§2 不透明矿物的光学特征
按观察条件分为以下四类：
① 垂直入射自然光下面观察：反射力、反 射色 ② 垂直入射平面偏光下观察：双反射(色) ③ 垂直正交偏光下观察：偏光性(色)、内 反射(色) ④ 斜照光(或暗视域照明)下观察：内反射 (色)
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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。
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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