第16章 矿物的鉴定和研究方法简介

（6）热分析：差热分析（DTA）和热重分析（TG） DTA分析：测定矿物在连续加热过程中的吸热和 放热效应，以研究矿物的结构和成份 变化。 TG分析：测定矿物在加热过程中质量的变化，TG 仅限于鉴定和研究含水矿物，并可确定 其含水量。
练习： 1、某柱状矿物，解理不发育而发育裂开，硬度高， 矿物及条痕均为灰色；具有金刚光泽；硬度大 于小刀； 刚玉 2、某粒状矿物，晶形发育完好，具有晶面条纹， 没有解理；呈浅铜黄色；金属光泽；硬度大于 小刀；条痕为黑色 黄铁矿 3、某矿物具有六方柱状的晶形，没有解理；矿物 为蓝色；具有金刚光泽；条痕为无色；硬度大 于小刀； 绿柱石
2、肉眼鉴定表 肉眼鉴定表是肉眼鉴定矿物的工具书， 系依据矿物的外表特征（形态及颜色、条 痕、光泽、解理、硬度等物性）进行归类 编制而成。
一般鉴定表： 1）首先按条痕、光泽将矿物归类。 2）再依次按硬度、解理及形态等特征进行细 分，按照这个体系将常见矿物汇于索引表 中。 3）各细分组建立分表，各分表中按有关特征 进一步区分相似矿物。
16、某鳞片状矿物具有一组极完全解理；矿物及条 痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大于指甲而 小于小刀； 水镁石 17、某一矿物呈粉末状、被膜状集合体，一组解理 完全；矿物呈靛青蓝色；金属光泽；硬度小于 指甲；条痕呈黑色 铜蓝 18、某矿物具有三组完全菱面体解理；加冷的稀盐 酸不会剧烈起泡，而粉末与盐酸会剧烈起泡； 矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大 于指甲而小于小刀； 白云石
原理：以动能为10～30千电子伏的细聚焦电子束轰击 试样表面，击出表面组成元素的原子内层电子，使原子电 离，此时外层电子迅速填补空位而释放能量，从而产生特 征X射线。
用波长色散谱仪（或能量色散谱仪）和检测计数系统, 测量特征X射线的波长（或能量）和强度，即可鉴别元素 的种类和浓度。
优点：灵敏度高，检测下限可达10-16g，精度可达1%~2%， 分辨率高，放大倍数为数十倍至数十万倍，可测元素 的范围大：波普分析4Be~92U，能谱分析11Na~92U。
研究内容 化学成分 晶体结构 晶体形貌 物理性质 测试方法 穆斯堡尔谱 Ο Ο 可见光吸收光谱 电子顺磁共振 Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο
核磁共振 隧道显微镜 双目立体显微镜
测角法 微分干涉显微镜 光学显微镜
续上表
研究内容 化学成分 晶体结构 晶体形貌 物理性质 测试方法 热分析 Ο Ο 热发光性分析 热电性分析 Ο Ο Ο
7、某纤维状矿物，解理｛210｝完全，夹角近 120°；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽； 硬度大于小刀； 直闪石 8、某疏松多孔状矿物，无解理；矿物呈褐黄色； 条痕为黄褐色；具有金属光泽；硬度大于指甲 而小于小刀； 褐铁矿 9、某矿物为粒状集合体，无解理，断口呈油脂光 泽；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬 度大于小刀； 白榴石
手标本的大小规格和数量则主要视矿物的产出 特征和其在岩石或矿石中的分布情况及研究目的而
定。
对晶形完整或有特殊意义的珍贵矿物样品，应
小心采集，妥善保管。
2、矿物的分选
鉴定和研究矿物的各种测试，往往都要求一定
数量的新鲜纯净的单矿物样品。因此，必须进行矿
物的分离挑选工作。
矿物的分选的流程一般为：破碎；筛分；淘洗；
4）一些外表相似的硅酸盐类矿物，需藉 助其他方法才能鉴定，肉眼仅能确定 矿物的族名或亚族名，但总是必要和 有益的，如电气石、辉石、角闪石、 绿泥石、长石等。 5）矿物肉眼鉴定表只适用于鉴定常见和 较常见的矿物，对罕见的、分散的、 在自然界仅呈微量产出的、肉眼无法 鉴定的矿物则未列入。
三、鉴定和研究矿物的其他主要方 法简介
缺点：只能分析固态物质，对有机物的分析有困难，不能分 析元素的同位素、各种形式的水及其他挥发组分。
（3）X射线分析（XRD）
原理：以X射线照射后在晶体中产生衍射和散射现象 来研究物相结构。 S0
S
2d sin n
——晶体衍射的电
磁波的波长 n——衍射级数
1
2

A
O
B E
d
3
（4）透射电子显微镜（TEM） 原理：电子枪发射出来的电子束照射在样品上 ，透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信 息，经过放大后电子影像投射在观察室内的荧光 屏板上。
4、举例 例1．手标本上，某一矿物，呈立方体 晶形，其晶面上具特征的三组互相垂直的 聚形条纹。浅铜黄色，条痕黑色，金属光 泽，不透明。无解理，硬度大于小刀。 黄铁矿 例2．某矿物呈粒状。颜色和条痕均为 白色，玻璃光泽，透明。具三组菱面体完 全解理，硬度大于指甲而小于小刀。块体 加冷稀 HCl剧烈起泡。 方解石
3、鉴定步骤 （1）观察描述 1）形态：包括矿物的外表形态、晶面花 纹、晶体横断面形状等。
2）物理性质： ① 光学性质 ② 力学性质 ③ 其他物理性质
3）简易化学试验
（2）查鉴定表
（3）查书检查 （4）验证
矿物肉眼鉴定可利用矿物的成因产状 及其共生组合规律进行验证，得出正确可 靠结论。
4、某块状矿物，没有解理，具有较好的延展性；呈 钢灰色；金属光泽；硬度大于指甲而小于小刀； 条痕为黑色 辉铜矿 5、某粒状矿物，具有油脂光泽及贝壳状断口；矿物 及条痕均为白色；具有玻璃光泽；硬度大于小刀； 橄榄石 6、某土状集合体矿物，加双氧水时会剧烈气泡；呈 黑色；半金属光泽；硬度大于指甲而小于小刀； 条痕为黑色 硬锰矿
包裹体研究法
分析方法举例：
（1）等离子体发射光谱（ICP-AES）
原理：在等离子体中被测元素被离子化，然后 发射其特征波长的光。
定性分析：不同元素的原子由于结构不同而发 射各自不同的特征光谱，根据元素 的谱线可以确定该元素是否存在于 样品中。 定量分析：通过测定目的元素特征谱线的强度， 确定该元素在样品中的浓度。
Ο Ο
Ο
等离子体发射光谱
激光显微光谱
Ο
Ο
原子荧光光谱
续上表
研究内容 化学成分 晶体结构 晶体形貌 物理性质 测试方法 极谱分析 Ο 质谱分析 中子活化分析 Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο
电子探针分析 扫描电子显微镜 透射电子显微镜
X射线衍射分析 红外吸收光谱 激光拉曼光谱
续上表
5、注意 1）鉴定时，测试的性质越多，所定矿物的 正确性越高。 2）有些矿物仅据一种性质即可准确定名， 但初学者仍应综合地全面鉴定，掌握每 一种矿物的总特征。 3）同一种矿物因成分、结构及集合状态等 因素，其物性（如颜色、光泽、硬度和 解理等）常变化不定，可在不同的分表 中重复出现，应结合标本反复查对、 反 复观察。
物理分选方法(如重力分选、磁力分选、浮游 分选和介电分选等)，使之富集； 最后手工在双目立体显微镜下严格检查和挑纯。
二、矿物的肉眼鉴定法
1、原理 依据矿物的形态和物理性质（ 如颜色、 条痕、光泽、解理、断口、硬度等）等最 直观的特征，或再辅以很简单的化学试验， 从而利用矿物肉眼鉴定表，并参考矿物的 成因产状，以鉴别矿物。 工具：小刀、无釉瓷板、放大镜等。
鉴定和研究矿物的方法，随工作目的 和要求的不同而异。不同的方法各有其特 点，对样品的要求及所能解决的问题各不 相同。
1、成分分析方法 2、结构分析方法 3、其他测试方法
鉴定与研究矿物的主要方法一览表
研究内容
测试方法 化学分析 光谱分析 原子吸收光谱 X射线荧光光谱 化学成分 晶体结构 晶体形貌 物理性质 Ο Ο
优点：分析快速、灵敏，检测下限可达0.1×10-9至 10×10-9，精度较高，可达±3%，可测定除 H、O、N和惰性气体以外的所有元素。 样品要求：粉末，最少可以数毫克，可以是液体样 品。 ICP适用于常量、微量和痕量元素的定性或定量分 析，特别宜于分析包裹体中含量极低的重金 属离子。
（2）电子探针分析（EPMA）
第十六章 矿物的鉴定和 研究方法简介
第十六章 矿物的鉴定和研究方法简介
方法： 肉眼鉴定法 常规测试方法 现代化仪器分析方法 对矿物的鉴定和研究，通常是从矿物的外观特 征入手，然后根据所涉及问题的性质和精度要求，
再选用适宜的方法做进一步的工作。
一、矿物样品的采集和分选
1、样品的采集 野外采集样品应注意其目的性、 典型性、 代表性及系统性。
13、某一矿物呈块状，无解理，弱磁性；矿物呈暗 古铜色；半金属光泽；硬度大于指甲小于小刀； 条痕呈黑色 磁黄铁矿 14、某矿物具有三组完全菱面体解理；加冷的稀盐 酸会剧烈起泡，矿物及条痕均为无色；具有玻 璃光泽；硬度大于指甲而小于小刀； 方解石 15、矿物呈片状，有一组完全解理，相对密度小， 有滑感，易污手；矿物呈铁黑色；金属光泽； 硬度小于指甲；条痕呈黑色 石墨
10、某土状集合体矿物，没有解理；矿物及条痕均 为暗红色；具有金属光泽；硬度大于指甲而小 于小刀； 赤铜矿 11、某叶片状矿物，晶体弯曲；矿物及条痕均为白 色；具有金刚光泽；硬度大于小刀； 叶钠长石 12、某粒状矿物，具有多组完全解理；矿物及条痕 均为浅黄色；具有金刚光泽；硬度大于指甲而 小于小刀； 闪锌矿
可以用来研究样品的形貌、晶格缺陷及超显 微结构等特征。
TEM具有很高的分辨率（达0.1nm左右）和 放大倍数（为100倍~200万倍），可以直接观察 到原子。
样品的表面必须平坦光滑。
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晶格条纹像法。利用测定晶格分辨率的样品为标样，拍摄 条纹像，测量条纹像间距，再计算条纹像间距与实际晶面
（5）扫描电子显微镜（SEM） 原理：高能电子束照射到样品上后，产生了各种信 息，这些信号被接收放大后通过显像管成像， 从而把样品表面不同的特征显现出来。 SEM的分辨率高（达5nm左右）放大倍数为10 倍~30万倍。其制样简单，图像清晰，立体感强， 特别适合粗糙表面的研究，如矿物的断口、晶面的 生长纹等。