Ⅰ 鑒別礦物方法有哪些
手標本和顯微鏡
Ⅱ 礦物的鑒定方法有哪些
礦物的鑒定方法,首先是觀察看礦物的光澤。其次用儀器測出礦物的硬度,還有是看礦物的顏色,看礦物的條痕色,還有看節理和斷口。
最後使用特定的儀器測量礦物質的磁性和密度,這就是礦物的鑒定方法。
Ⅲ 礦物識別方法和工作流程
目前,礦物識別制圖的方法是特徵譜帶識別和基於相似性測度的識別:①利用岩石礦物的特徵譜帶構造識別技術,該方法相對直觀,簡單可行,但是單一的特徵往往造成岩石礦物的錯誤識別,其精度難以達到工程化應用的需求,同時對成像光譜數據的信噪比、光譜重建的精度要求較高;②從岩石礦物光譜的整體特徵出發,與成像光譜視反射率數據進行整體匹配、擬合或構造模型進行分解,這也是目前研究的重點,能有效地避免因岩石礦物光譜漂移或光譜變異而造成的單個光譜特徵的不匹配,並能綜合利用弱的光譜信息,避免局部性特徵(如單一特徵構建的識別方法)造成識別的混淆,識別的精度高。
對於成像光譜上百個波段而言,數據量非常之大,尤其在目前無論是航空成像光譜數據,如AVIRIS、CASI、HyMap等,還是在軌的航天成像光譜數據,如Hyperion航帶都普遍比較窄,一般在3~10km,給大面積應用帶來很多不便,增加了大面積數據處理的難度,並使工作量在目前微機配置的條件下成倍增加。因此,無論是從岩石礦物光譜的局域特徵還是整體特徵開展對礦物的識別,在保證識別精度要求的條件下進行工程化的處理,必須探索新的技術流程。
在對成像光譜數據特徵與識別方法的比較研究中,結合工作實際以及進行工程化處理的初步要求,在確保識別精度的條件下,設計出標准資料庫光譜+光譜-特徵域轉換+礦物識別方法的技術流程。該流程的主要作用:
(1)直接開展蝕變礦物的識別與信息提取:在對試驗區岩石類型、構造、熱液活動以及礦產綜合研究的基礎之上,提煉與礦化關系密切的蝕變礦物,利用標准庫的光譜或野外實測光譜作為參考光譜。
(2)進行光譜域與特徵域的轉換,實現數據減維與數據壓縮,降低工作量,提高工作效率:成像光譜數據波段上百,不同的航帶寬度與記錄長度使單次處理的數據量達1Gbytes,中間過渡文件單航帶可達10Gbytes;在以前的處理中常常將航帶分割成較小的區域進行處理後再進行拼接,利用MNF技術可以將整個光譜域空間轉換到特徵域空間,消除原有光譜向量間各分量之間的相關性,從而去掉信息量較少雜訊較高的向量,使數據處理從成百的光譜域集中到去噪的特徵域中進行,減低數據量,縮短數據處理時間,提高數據處理的效率。
(3)特徵分離,增加不同礦物的可分性,提高礦物識別的精度:在成像光譜數據MNF變換並剔除雜訊波段的特徵域空間中,不同的波段被賦予了不同的物理或數學意義,地物的光譜特徵在特徵域發生分離,地物的細微特徵得到放大,增加了數據的可分性。
4.4.2.1 光譜特徵域轉換
光譜解析度的提高,一方面提高了數據的分類識別的精度以及應用能力,另一方面,增加了數據的容量,也使數據高冗餘高相關。有效的數據壓縮與特徵提取勢在必行。一般地,利用傳統的主成分變換進行相應的變化,衍生出一系列的成像光譜數據壓縮與特徵提取方法,如MNF變換(Kruse,1996;Green et al.,1998),NAPC(Lee et al.,1990)、分塊主成分變換(Jia et al.,1998)以及基於主成分的對應分析(Carr et al.,1999)等。空間自相關特徵提取(Warner et al.,1997)、子空間投影(Harsanyi et al.,1994)和高維數據二階特徵分析(Lee et al.,1993;Haertel et al.,1999)也得到相應的重視。利用非線形的小波、分形特徵(Qiu et al.,1999)也在研究之中。
主成分分析(PCA)是根據圖像的統計特徵確定變換矩陣對多維(多波段)圖像進行正交線性變換,使變換後新的組分圖像互不相關,並且把多個波段中有用信息盡可能地集中到少數幾個組分圖像中(圖4-4-1)。一般地,隨著主成分階次的提高,信噪比逐漸減小。但在波段較多時並不完全符合這一規律。
為改善主成分在高光譜維中的數據處理能力,相應地利用最大雜訊組分變換(MNF)的方法(甘甫平,2001;甘甫平等,2002~2003)。該方法是利用圖像的雜訊組分矩陣(ΣNΣ-1)的特徵向量對圖像進行變換,使按特徵值由大到小排序的變換分量所包含的雜訊成分逐漸減小,而圖像質量順次提高。Σ為圖像的總協方差矩陣,ΣN為圖像雜訊的協方差矩陣。MNF相當於所有波段雜訊方差都相等時的主成分分析,因此可分為兩步實現,第一步先將圖像變換到一個新的坐標系統,使變換後圖像雜訊的協方差矩陣為單位陣;第二步再對變換後的圖像施行主成分變換。此改進的演算法稱為「雜訊調節主成分變換(NAPC)」。
對P波段的高光譜圖像
Zi(x),i=1,2,…,p (4-4-1)
可以假設
Z(x)=S(x)+N(x) (4-4-2)
這里,ZT(x)={Z1(x),…,Zp(x)},S(x)和N(x)分別為Z(x)中不相關的信息分量和雜訊分量。因此,
Cov{Z(x)}=∑=∑S+∑N (4-4-3)
∑S和∑N分別為S(x)和N(x)的協方差矩陣。因此,可以定義第i波段雜訊分量,
Var{Ni(x)}/Var{Zi(x)} (4-4-@4)
選擇線形轉換,MNF變換可以表示為
成像光譜岩礦識別方法技術研究和影響因素分析
在變換中,確保
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同時,為使雜訊與信息分離,S(x)分別與Z(x)和N(x)正交。
圖4-4-1 MNF變換的特徵值曲線
MNF有兩個重要的性質,一是對圖像的任何波段作比例擴展,變換結果不變;二是變換使圖像矢量、信息分量和加性雜訊分量互相垂直。乘性雜訊可通過對數變換轉換為加性雜訊。變換後可針對性地對各分量圖像進行去噪,或舍棄雜訊占優勢的分量。MNF變換的特徵值曲線如圖4-4-1。
4.4.2.2 特徵分離
在MNF變換後的特徵域中不同波段具有不同物理與數學意義。比如變換後的第1波段表示地物的亮度信息,第7 波段或第8 波段表示地形信息。在MNF變換中,通過信號與雜訊分離,使信息更加集中於有限的特徵集中,一些微弱信息則在去噪轉化中被增強。同時在MNF轉換過程中,使光譜特徵向量集匯聚,增強分類信息。
圖4-4-2是一些礦物光譜通過MNF變換前後的曲線剖面圖,從右圖可見信息與雜訊分別有序地集中在一些有限的波段內。通過舍棄雜訊波段或其他處理,相應地降低或消除雜訊的影響。同時信息也比原始數據更易區分。
4.4.2.3 礦物識別
礦物識別主要選用光譜相似性測度的方法。基於整個譜形特徵的相似性概率的大小,能有效地避免因岩石礦物光譜漂移或光譜變異而造成的單個光譜特徵的不匹配,並能綜合利用弱的光譜信息。
圖4-4-2 礦物光譜MNF變換前後特徵比較
基於整個光譜形特徵的識別方法主要有光譜角技術、光譜匹配濾波、光譜擬合與線形分解等。利用大氣校正後的重建光譜數據,可選擇性地利用上述礦物識別技術開展端元礦物的識別。光譜角方法可直接選擇端元礦物進行匹配,最終生成二值圖像,簡單易行,在閾值合理可靠的前提下能夠獲取較高的識別精度。
在成像光譜岩礦地質信息識別與提取方法中,光譜角技術是一種較好的方法之一(王志剛,1993;劉慶生,1999)。光譜角識別方法是在由光譜組成的多維光譜矢量空間,利用一個岩礦矢量的角度測度函數(θ)求解岩礦參考光譜端元矢量(r)與圖像像元光譜矢量(t)的相似性測度,即:
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這里,‖*‖為光譜向量的模。參考端元光譜可來自實驗室、野外測量或已知類別的圖像像元光譜。θ介於0到π/2,其值愈小,二者相似度愈高,識別與提取的信息愈可靠。通過合理的閾值選擇,獲取礦化蝕變信息的二值圖像。
4.4.2.4 閾值的選擇與航帶間信息的銜接
無論是光譜角技術還是光譜匹配以及混合光譜分解,都存在對非礦物信息的分割,因此閾值的選擇是一個必須面臨的重要問題。這不僅關繫到所識別礦物的可靠度,也關繫到礦物分布范圍大小的界定。同時由於是分航帶提取,不同航帶間因大氣校正的誤差和雜訊的影響而使同一地物的光譜特徵存在差異,可能使所提取的礦物空間展布特徵在航帶之間所有診斷和一致性,增加了制圖的困難。因此對於閾值的選擇,需遵循以下原則:在去除明顯假象信息、保留可靠的礦化蝕變信息情況下考慮整體的一致性以及航帶的過渡性。
4.4.2.5 技術流程
結合成像光譜數據預處理,根據實際應用情況,可以總結出成像光譜遙感地質調查工作的技術流程,如圖443所示。
Ⅳ 重礦物鑒定
重礦物的鑒定工作是在雙筒實體顯微鏡或偏光顯微鏡下進行的,雙筒實體顯微鏡下觀察具有立體感,研究礦物的形狀、顏色、解理、斷口、硬度和表面特徵可以收到較好的效果。偏光顯微鏡下觀察可測得礦物一系列光學常數,能夠比較准確地鑒定出礦物種屬。
1.重礦物薄片的制備
1)將載玻璃片洗凈,擦乾,一面塗上一層薄薄的樹膠,待膠干後放入乾燥器內,以備鑒定時使用。
2)將分離出的重礦物攪勻,用四分法取出一定數量的樣品撒在塗有樹膠的載玻璃片上,輕輕振動使之均勻散開,然後哈一口氣,使礦物粘在樹膠上,蓋上蓋玻璃片即成。
2.利用油浸法鑒定重礦物
將具有一定折光率的浸油滴於重礦物載玻璃片和蓋玻璃片之間,然後在偏光顯微鏡下根據貝克線的移動,比較礦物與浸油的折光率。這種方法稱為油浸法。若礦物折光率大於浸油,提升鏡筒時,貝克線向礦物方向移動,而下降鏡筒時,向浸油方向移動。為方便起見,最好用提升鏡筒觀察貝克線的移動,此時,貝克線向折光率大的方向移動。
欲清楚看到貝克線,須採用下列措施:
1)用平面反光鏡,不加聚光鏡;
2)緩慢提升鏡筒(一般用微動螺旋);
3)礦物的邊緣(即二介質的交界處)應置於視域中心;
4)適當縮小光圈。
如果礦物與浸油折光率相近或相等,礦物輪廓消失,貝克線不見。
測定非均質體礦物的折光率需要兩個定向切面:垂直於光軸面的切面,干涉色最低,其上任意方向均為Nm;平行光軸面的切面,具有最高幹涉色,其上包含Ng與Np,折光率應在消光位置上來測定。
欲精確測定礦物的折光率,需配製一系列折光率大小不等的浸油。如果礦物的折光率比浸油高,則要換較高折光率的浸油,如果礦物折光率比浸油低,則需要換折光率低的浸油。這樣根據兩個介質折光率的高低來不斷更換浸油,即可找到與礦物折光率相當的浸油。但是由於浸油的折光率往往隨溫度的變化而改變,所以要精確測定礦物的折光率,尚需其他復雜的設備,查閱有關礦物油浸鑒定方法的參考書。
3.重礦物鑒定的步驟
1)在載玻璃與蓋玻璃之間滴上一滴折光率為1.631左右的浸油。
2)按下列程序在偏光顯微鏡下確定礦物的光性特徵:①確定礦物的透明度;②在透明礦物中分出均質礦物與非均質礦物;③確定均質礦物的折光率和顏色,然後再依據礦物的其他光性特徵定出礦物的確切名稱;④確定非均質礦物的顏色、多色性、折光率、軸性、光性正負、延長符號等,然後根據其他光性特徵定出礦物確切名稱。
3)統計礦物顆粒,計算各礦物的百分含量。在顯微鏡下根據礦物的光學性質和標型特徵,分別數出各種礦物的顆粒數,一般要求總數在200顆即可,統計時要一個視域一個視域地進行,一個視域數完後,移動薄片,再數第二個視域,不得重復。礦物百分含量(X)的計算可按下式進行:
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4.重礦物鑒定注意事項
(1)已知重礦物的觀察及描述
在偏光顯微鏡下為了能正確地鑒定重礦物的種類,獲得劃分對比地層及恢復古地理方面的資料,在觀察和描述時必須注意以下特點:
1)形狀:顆粒的形狀一方面反映了礦物的結晶習性和物理性質,另一方面也反映了它在破壞搬運沉積過程中所遭受的變化。重礦物往往是一些晶形良好並具特徵的副礦物和變質礦物,如果它硬度高而又無解理的話,雖然經過搬運,良好晶形仍可保存下來,例如鋯石為很好的長柱狀;硬度較小者則晶形消失而只保持原有輪廓,例如角閃石的長柱狀;如解理發育者,則可形成不規則尖棱狀,例如藍晶石、重晶石等;如硬度很小則常磨蝕成渾圓狀,例如獨居石。
2)顏色及多色性:由於自然的重砂粒的厚度一般都比標准岩石薄片厚(即>0.03 mm),因此礦物的顏色和多色性要比在標准薄片中更為顯著。這樣可以藉助於精細的顏色辨別,而把一些相似的礦物區分開,如透輝石與普通輝石、普通角閃石與陽起石等。顏色區分為無色和有色兩類。前者,如重晶石、磷灰石等;後者還可再分為兩類,即:無多色性者(如獨居石、榍石等)和有多色性者(如電氣石、紫蘇輝石等)。另外,不僅要注意其多色性強弱,還要注意其顏色的變化,這對鑒定重礦物具有極重要的意義。
3)突起:當重礦物用樹膠粘結時,其折光率可以通過突起的高低來示之。不過由於重礦物顆粒厚度較大,突起總的說來都比在岩石薄片時明顯一些。因此突起的估計就不能詳細劃分,只能大致分成三類:
極高突起(n>1.78)如鋯石、獨居石、榍石等。
高突起(n=1.78~1.70)如輝石、十字石、藍晶石等。
中突起(n=1.70~1.60)如紅柱石、角閃石、磷灰石等。
在用油浸法時(n因浸油不同而變),突起可根據黑邊之寬窄和浸油的折光率估計之。
4)解理:有些重礦物解理為其特徵,可據此鑒定之,如藍晶石。不過有些顆粒的解理往往不如在薄片中表現得清楚,時常要通過顆粒沿解理破開處的形狀推斷之,如輝石。
5)斷口:有些礦物有時具有特徵的斷口,如石榴子石具貝殼狀斷口,重晶石具參差狀斷口等。
6)包裹體:很多重礦物都含有包裹體,通過包裹體的研究可藉以鑒定礦物,並且對詳細地劃分和對比地層也有幫助,因同種礦物在不同層位中可含有不同的包裹體。
7)表面性質:有些重礦物具有特徵的表面性質。表面性質可反映重礦物的化學特徵,有些重礦物抵抗風化能力弱,則表面污染不幹凈,例如重晶石、橄欖石。表面性質有時可說明搬運介質特徵,如具毛玻璃狀的表面性質的顆粒則為風搬運的。
8)干涉色:在使用偏光顯微鏡鑒定時,干涉色還是一個重要的特徵。不過由於重礦物顆粒比一般岩石薄片厚,故干涉色也升高了。同時,干涉色確定為第幾級作用也就不大,故一般分為:
非晶質 無干涉色,如石榴子石。
低干涉色 Ⅰ級干涉色,如磷灰石。
中干涉色 Ⅱ~Ⅲ級干涉色,如藍晶石、輝石、角閃石、電氣石等。
高幹涉色 高級白乾涉色,如鋯石、獨居石、榍石等,有時橄欖石、綠簾石也可達高級白。
9)消光類型:平行消光,如電氣石、鋯石、紫蘇輝石等;斜消光,如藍晶石、輝石、普通角閃石等,還得注意消光角大小。
10)延性:對長柱狀礦物來說很重要。
11)軸性和光性:如為二軸晶礦物應注意2V大小。
上述描述項目是指在偏光顯微鏡下觀察,而在實體鏡下主要是觀察和描述重礦物的形狀、顏色、解理、斷口、包裹體、表面性質、硬度等。
對每種重礦物的所有光學特徵不必一視同仁,應首先抓住主要的有決定意義的特徵。往往根據這些特徵就可把礦物鑒定出來,例如電氣石的多色性(顏色變化及吸收公式),平行消光和負延長。另外,觀察時注意相似重礦物的區別。
(2)未知重礦物的鑒定、描述和含量統計
一般在描述統計之前,還常常做一次電磁分離,以便把重礦物分為強磁性、中磁性、弱磁性及無磁性的。為了分離完全,需要重復三次,然後再分別鑒定之(表7-1)。
表7-1 重礦物的磁性
電磁分離之後,使用油浸法對重礦物進行鑒定。首先,把礦物放在n=1.54的浸油中,根據一般的光學特性,就可把常見的礦物鑒定出來。碰到一些難以鑒定的礦物,則需用系統的油浸法來鑒定。通常是用n=1.60、1.70和1.78三種浸油,可把礦物分成四類,便於查表。根據礦物顏色、折光率范圍和光性軸性可把未知礦物的可能范圍大大縮小,再根據未知礦物的其他光學特性把礦物鑒定出來。特別疑難的礦物,可用旋轉針台鑒定。把所有礦物鑒定出來後,統計各種礦物的百分含量,一般要統計200個顆粒。
5.常見重礦物的主要特徵
(1)鋯石(舊稱鋯英石)
四方晶系,柱狀,雙錐柱狀,無色,有時稍帶黃色。解理不完全,斷口不平或貝殼狀。No=1.923~1.960,Ne=1.968~2.015,極高突起,Ne-No=0.044~0.062,高級白乾涉色(重砂顆粒厚度大,干涉色更高,顯淺玫瑰色)。平行消光,正延性,一軸晶,正光性。相對密度4.68~4.70,常有液體及磷灰石、磷釔礦等包裹體。鋯石是重礦物中最普遍、最豐富的礦物,因它硬度大,無解理,穩定,在岩漿岩和變質岩中都可產鋯石。
(2)電氣石
三方晶系,柱狀,解理不清,斷口不平或弱貝殼狀。具強多色性:淺紫-綠黑色。No=1.626~1.692,Ne=1.615~1.692,高突起,No-Ne=0.020~0.046,正常厚度(0.03 mm)時干涉色Ⅰ級,重砂可為Ⅱ~Ⅲ級。平行消光,負延性,一軸晶,負光性。相對密度2.78~3.20,常有鋯石、金紅石、石英、磁鐵礦等包裹體。電氣石在透明重礦物中的豐度僅次於鋯石,因含不同元素而顯不同顏色:褐色、黃褐色的鎂電氣石只產於變質岩中,其他顏色的電氣石則多產於花崗岩和偉晶岩中。
(3)金紅石
四方晶系,柱狀或針狀晶體,有解理,不平坦狀或弱貝殼狀斷口,紅色、褐色等顏色。折光率極高:Ne=2.895~2.903,No=2.609~2.611,特高突起,Ne-No=0.387,極高幹涉色,但常為本色所掩蓋。有時見雙晶。一軸晶,正光性。相對密度4.18~5.2。與錫石相似,但含Ti,可作Ti的微化反應。在透明重礦物中的豐度居第三位。
(4)石榴子石
等軸晶系,重砂中成角狀或經磨圓為等軸粒狀,解理不好,不平坦狀或弱貝殼斷口,淺玫瑰色,無多色性。N=1.701~2.01(含鐵、鈣愈多,N愈高),極高突起。均質體,全消光,有的具異常光性或顯環帶狀消光。相對密度3.3~4.3。含有鐵質礦物、方解石、石英、符山石等包裹體。石榴子石也是較常見的透明重礦物。成分不同、顏色不同的石榴子石產於不同的母岩中,可見於花崗岩、偉晶岩、接觸變質的矽卡岩、片岩、榴輝岩及基性、超基性岩漿岩中。
(5)錫石
四方晶系,柱狀、針狀或雙錐狀晶體,有解理,不平坦或弱貝殼狀斷口,有多色性,褐色、紫色等。Ne=2.093~2.098,No=1.997~2.001,極高突起。Ne-No=0.097,極高幹涉色。平行消光,一軸晶,負光性。錫石與金紅石難區別,可作錫的微化反應。相對密度6.8~7.1,來自偉晶岩及錫石礦床。
(6)榍石
單斜晶系,常呈尖稜角狀、不規則狀、菱形、信封狀等,有解理,斷口不規則,多為黃褐色,淡玫瑰色等,多色性弱。N=1.870~2.054,極高突起。Ng-Np=0.049~0.051,高級白乾涉色(常被本色所蓋)。斜消光,消光角小。二軸晶,正光性,2V小。相對密度4.9~5.5,常有氣體、鐵質及釷石等稀有礦物包裹體。來源於花崗岩、偉晶岩、鹼性岩中。
(7)橄欖石
斜方晶系,常呈不規則粒狀,無解理,無色或淺黃、淺黃綠色等,無多色性,不平坦狀或貝殼狀斷口。N=1.654~1.732,高突起。Ng-Np=0.035~0.038,干涉色Ⅱ~Ⅳ級(重砂中更高),平行消光,負延性,二軸晶,正光性或負光性,2V大,相對密度3.0~3.5。常有磁鐵礦、尖晶石、磷灰石等包裹體。來自基性、超基性火成岩,是很不穩定的重礦物。
(8)紫蘇輝石
斜方晶系,短柱狀,常為不規則粒狀,圓角短柱狀。有多色性,棕紅-綠色。N=1.712~1.727,高突起。Ng-Np=0.010~0.015,干涉色較低,Ⅰ~Ⅱ級。平行消光,正延性,二軸晶,負光性,2V較大。相對密度3.3~3.5,可有鐵質包裹體,來自基性-超基性岩。
(9)普通輝石
單斜晶系,短柱狀,粒狀,圓角短柱狀,表面暗濁,有解理,斷口不平,綠色,黑綠色、棕色等,無多色性。N=1.688~1.737,高突起。Ng-Np=0.018~0.025,干涉色中等,Ⅲ~Ⅳ級。斜消光,C∧Ng=39°~47°。二軸晶,正光性。2V=42°~60°。相對密度3.2~3.6。常有暗色鐵質等包體。
(10)普通角閃石
成分復雜。單斜晶系,柱狀,斜狀,解理完全,不平坦斷口,多色性強,綠-暗綠、褐-黑色等。N=1.614~1.701,中高突起。Ng-Np=0.018~0.020,干涉色中等,Ⅲ~Ⅳ級。斜消光,C∧Ng=13°~34°。二軸晶,負光性。相對密度3.1~3.3。以多色性強,消光角小,光性等特徵與可輝石區別。
(11)綠簾石
單斜晶系,常呈角狀、圓粒狀,斷口不平,有解理,有裂紋,有弱多色性,綠色、褐色、黑色、黃綠、黃色等。N=1.714~1.776,高突起。Ng-Np=0.019~0.046,干涉色高而鮮艷。斜消光。二軸晶,負光性,2V=70°±。相對密度3.35~3.38。常有鐵質包裹體,來自岩漿岩或變質岩。
(12)磷灰石
含雜質多。六方晶系,常呈柱狀,因硬度小,常磨成圓角柱狀,無色或綠色、淡藍色、淺藍綠色等。No=1.633~1.667,Ne=1.630~1.664,突起較低(中-高),No-Ne=0.003,干涉色低,Ⅰ級灰。平行消光,負延性。一軸晶,負光性。相對密度3.17~3.63。常有氣體、液體及雲母等包裹體,可來自各種岩石。
(13)藍晶石
三斜晶系,長板狀,斷口不平或刺狀,解理完全,有裂紋,無色或有無色-藍色的多色性。N=1.710~1.729,高突起。Ng-Np=0.012~0.016,干涉色低,Ⅰ級。斜消光,C∧Ng=30°±,正延性。二軸晶,正光性,2V大。相對密度3.5~3.7。常有炭質及鐵質礦物包裹體,來自雲母片岩、片麻岩。
(14)紅柱石
斜方晶系,柱狀、稜角狀。斷口不平或貝殼狀,有解理,多色性弱,無色、淺玫瑰色、紅色、黃色等。N=1.629~1.651,高突起。Ng-Np=0.007~0.011,干涉色低,Ⅰ級。平行消光,負延性。二軸晶,負光性,2V大,相對密度3.1。常有炭質、石墨、雲母、磁鐵礦等包體,來自變質岩,特別是熱接觸變質岩。
(15)十字石
成分復雜。斜方晶系,短柱狀、粒狀。表面粗糙不平,可見貝殼狀斷口,有解理,多色性明顯:淺黃-黃褐色。N=1.739~1.762,高突起,Ng-Np=0.10~0.015,干涉色低,Ⅰ級。平行消光,正延性。二軸晶,正光性,2V大。相對密度3.65~3.27。常有白雲母、石英、金紅石、石榴子石、電氣石、磁鐵礦等包裹體,來自變質岩。
(16)黃玉
斜方晶系,常為柱狀,硬度大,不易磨圓,晶面發育,晶面上常有縱紋。不平坦狀或弱貝殼狀斷口,(001)解理完全,多為無色或淺黃色、灰、綠、藍等色。N=1.609~1.644。中-高突起。Ng-Np=0.008~0.010,干涉色低,Ⅰ級。平行消光,負延性。二軸晶,正光性,2V中等。相對密度3.4~3.6。多液體包裹體,來自花崗岩、偉晶岩、雲英岩等。黃玉在紫外線和陰極照射下發淺藍色光。
(17)重晶石
斜方晶系,柱狀、粒狀、稜角狀,斷口不平,無色或黃色、灰色等,多解理。N=1.636~1.648,高突起。Ng-Np=0.012,干涉色Ⅰ級。對稱消光或平行消光,正延性。二軸晶,正光性,2V=36°~38°。相對密度4.3~4.7。常含鐵質包裹體。
Ⅳ 礦物的簡易鑒定
礦物的簡易鑒定方法包括野外人工或肉眼鑒定和室內輔助設備鑒定。在室外或野外,大部分常見礦物一般都可以用簡易的方法進行初步的人工鑒定。筆者根據多年的經驗,把常見礦物的簡易鑒定方法總結為「看、摸、刻、掂」。
4.4.1 「看」
觀察礦物晶體的外形、顏色、光澤、透明度、解理和其礦物組合是識別鑒定礦物最基本、最重要的步驟。這些觀察內容是礦物主要物理性質的反映。
(1)顏色
這是鑒定礦物最大的特徵之一。不少礦物是根據其顏色來命名的。礦物的顏色可以分成三種:礦物中主要的化學元素顯示色,代表其固有的特徵色,稱為自色,是鑒定礦物的可靠依據,例如藍銅礦為藍色,孔雀石為綠色; 有的礦物表面的氧化或水化膜或裂縫等造成光線干涉所表現出來的彩虹狀色,稱為假色,用來鑒定礦物的輔助色,例如金屬礦物表面常見錆色; 礦物中微量元素或雜質所引起的顏色叫他色,例如水晶的自色為無色透明,但含鐵質時呈紅色,含有機質時呈黑色,所以他色不能用來鑒定礦物。
綠色的孔雀石
藍色的藍銅礦
(2)外形
礦物外形反映了結晶習性。而結晶習性可用晶體在三維空間上的發育程度來描述。如果單晶體在三維空間中朝一個方向特別發育,形成柱狀、針狀或長條狀礦物,如柱狀電氣石、針狀文石、長條狀輝銻礦。如果晶體朝著兩個方向生長,則形成片狀、板狀礦物,如片狀雲母、板狀重晶石等。如果單體在三維空間的發育程度基本相同,則形成三向等長的礦物,多呈等軸狀,如立方體黃鐵礦、粒狀石榴子石等。
重晶石
雲母
輝銻礦
電氣石
黃鐵礦石
石榴子石
黃玉晶面上的豎紋
水晶晶面上的橫紋
(3)礦物的透明度和光澤
透明度取決於礦物的化學組成和內部結構,根據其透光能力,可以將礦物分為透明、半透明和不透明礦物。所有珍貴的寶石半寶石礦物都是透明或半透明晶體,如紅寶石、水晶、海藍寶石晶體等。而大部分金屬礦物均是不透明的,如磁鐵礦、黃鐵礦、輝銻礦等。
透明的海藍寶石
不透明的磁鐵礦
(4)光澤
光澤是礦物的又一重要屬性。按強度依次分為金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤、玻璃光澤、絲絹光澤、油脂光澤、樹脂光澤、珍珠光澤、土狀光澤。不同的礦物有不同的光澤,例如毒砂、黃鐵礦等硫化物礦物有很強的金屬光澤; 而石膏、雲母顯現絲絹光澤; 一些方解石顯示油脂光澤; 水晶、螢石顯示玻璃光澤等,一般而言,金屬光澤、半金屬光澤和土狀光澤的礦物都是不透明礦物,而玻璃光澤、油脂光澤和金剛光澤的礦物大都是半透明或透明礦物。
螢石的玻璃光澤
石膏的絲絹光澤
方解石的油脂光澤
毒砂的金屬光澤
(5)晶面生長紋
礦物晶體的實際晶面雖然平整光滑,但大都發育了各種細小的線狀紋飾,這些紋飾主要是晶面條紋、晶面螺紋等生長紋和多次結晶形成的晶面階步與棱面。不同的礦物有不同的結晶習性,從而產生了不同的晶面紋,比如水晶晶面上常見橫紋,黃玉晶面上常見有豎紋。有些礦物還發育了後期受物理擠壓和化學腐蝕所形成的各種蝕象,反映了它們的物理、化學特性。
通過仔細觀察礦物的以上特徵,結合查閱有關的礦物鑒定手冊或書籍,可以基本上確定礦物的大致類型,然後再用以下手段來做進一步的礦物確認。
發育晶面條紋的黃鐵礦晶體
4.4.2 「摸」
用手摸晶體可以確定礦物的晶面、晶紋、解理、裂理和斷口等物理特徵。有不少礦物能夠通過觸摸來判斷其類型。
解理是晶體在外力作用下沿一定方向(結晶面)規則破裂的一種性質,其破裂面被稱為解理面。解理面一般較平整光滑,與晶面的區別是無晶紋發育而常見多層細小斷裂台階,與斷口的區別是破裂面規則平整、相互平行。有些礦物只有一組單方向的解理,破裂後呈板狀、薄片狀,如雲母等。有些礦物有兩個方向的兩組解理,破裂後呈塊狀,如方解石、菱錳礦。還有些礦物有三個甚至四個方向以上的多組解理,破裂後呈菱形或錐狀至雙錐狀,如螢石等。根據礦物沿解理方向開裂的難易程度,礦物解理可以劃分為完全解理(極易開裂)、中等程度解理、弱解理和無解理(無解理面只有斷口)。
斷口是指晶體受打擊後產生的不規則破裂面。由於晶體內部結構的不同,斷口的類型也不同,從而可以用來鑒定礦物,斷口一般可分為:
貝殼狀斷口。斷面呈彎曲的凸面或凹面,並具同心弧狀構造,像貝殼,如水晶的斷口。
平坦狀斷口。斷面平坦,但不光滑,如高嶺石的斷口。
參差狀斷口。斷面不規則,極其粗糙,如電氣石的斷口。
鋸齒狀斷口。呈尖銳而起伏的鋸齒狀,許多金屬礦物和絲發狀礦物具有此特徵,如輝銻礦、石膏、石棉等的斷面。
憑手感還可以根據礦物表面光滑程度來確定某些礦物類型,一些硬度較低的礦物如輝鉬礦、蛇紋石、滑石、石墨和其他黏土礦物都具有滑溜的感覺,而自然銅、銻華、孔雀石等礦物表面則有粗糙感。
輝鉬礦
滑石
4.4.3 「刻」
用未知礦物晶體去刻劃、擠壓已知礦物或器具,可以了解到被鑒定礦物的硬度、彎撓性、延展性和條痕色等特徵。在應用本方法時,一定要注意不要破壞晶體的完整性,要用碎片或礦晶的裂面、背面或底面去刻試。
礦物硬度是鑒定礦物最有效、最常用的特徵。硬度確定方法通常是用未知礦物晶體去刻劃已知硬度的晶體或硬度計,礦物硬度常採用10級來劃分(摩氏硬度,簡稱硬度)。從極軟到極硬的標准礦物為:1.滑石;2.石膏; 3.方解石; 4.螢石; 5.磷灰石; 6.正長石; 7.石英; 8.黃玉;9.剛玉; 10.金剛石。
如果沒有現成的標准硬度礦物,可以採用一些簡便的工具來進行劃刻。如指甲的硬度為2~2.5,銅鑰匙硬度為3,小刀硬度為5~5.5,玻璃硬度為6,劃玻璃刀硬度為9~10。
礦物的條痕色是指礦物在白瓷板(瓷碟)等物品上刻劃留下來的條痕的顏色,它往往比礦物的顏色更能反映礦物晶體的本色。礦物顏色常常受光澤、光線、氧化層和表面污染物的影響,而條痕色代表礦物粉末的自色。例如赤鐵礦的顏色可以是黑色、灰色和紫紅色,但其條痕色永遠是櫻紅色。
通過刻壓礦物晶體還可以確定礦物的塑性和彈性(又稱撓性)。前者表示晶體被擠壓變形後,不能恢復原狀,如滑石、綠泥石、蛭石等礦物具有明顯的塑性。後者是指晶體刻壓時變形,壓力撤除後又能恢復原狀的特徵,如雲母等礦物均具有此特徵。
4.4.4 「掂」
通過用手掂礦物的質量可以估計出晶體的比重。礦物比重是礦物質密度的反映,也是鑒定礦物的最主要參數之一。根據比重大小一般把礦物分為輕、中、重三類:前者比重小於2.5; 中者為2.5~4; 後者大於4。在野外主要憑手掂礦物的感覺與經驗來比較不同礦物的比重而確定礦物類型,如重晶石與方解石的區別是前者重,後者輕; 錫石和閃鋅礦的區別也是如此。嚴格的比重測定一般採用排水法,即先稱一下礦物質量,然後再在水中稱其質量,並用下列公式計算其比重:
比重=空氣中質量/(空氣中質量—水中質量)
比重一詞是非法定計量單位,已不再使用,而用相對密度(簡稱密度)代替,本書一律使用密度一詞。
通過看、摸、刻、掂,了解礦物特徵,並通過查閱礦物鑒定手冊和書籍,可以將常見的礦物識別或確定其大概范圍。有些礦物還具有一些特殊的性質,可以輕易地鑒別,如自然硫、煤、琥珀的可燃性,雄黃的變色性,光鹵石、石鹽、石膏等的可溶性。還有,燃燒自然硫與黃鐵礦、捶擊毒砂時可發出臭味的特徵等,均是礦物簡易鑒定的好方法。
此外,對於較難識別的礦物還可以藉助實驗室工具與設備作進一步鑒定,如利用一些化學試劑、火焰燒試、顯微鏡觀察等手段。例如,用稀鹽酸可以鑒定方解石、文石、白雲石等碳酸鹽類礦物,方解石、文石遇酸起泡明顯; 白雲石起泡不明顯,但放到耳邊可聽到起泡聲。
對於疑難礦物,則需要請專業人員採用實驗室鑒定方法,如化學分析、X光粉晶衍射分析、電子顯微鏡觀察等。
Ⅵ 任務了解礦物鑒定的工作過程
一、礦物樣品的採集
樣品採集是礦物鑒定的基礎工作,是為了獲得工作對象。採集樣品時應注意其代表性、典型性及目的性。樣品的採集要根據其分布情況及均勻程度選取適當的大小規格,以便研究礦物的宏觀及微觀特徵、結構構造特點以及共生、變化關系,並注意顆粒大小及嵌布關系等特徵。此外,還需要採集用於測定化學成分、內部結構、形態及物理性質等方面的樣品。根據對礦物研究的目的性及礦物在岩石或礦石中的分布狀況決定採集樣品的數量。對於晶形完善或晶面復雜的礦物晶體,在採集時必須小心謹慎,切勿隨意損壞。
二、礦物的分選方法
在對某種礦物進行成分、結構或物性研究時,常常需要把這種單礦物從集合體中挑選出來。試樣的純凈與否,是決定研究結果是否正確的關鍵,而從礦物集合體中選取極為純凈的單一礦物是非常復雜的工作,往往因為分選對象的不同而採用不同的方法。
在分選之前,常常必須進行「碎樣」。也就是將礦物集合體進行破碎,以便使所需的礦物與其他礦物分開。數量多時可採用破碎機破碎,數量不多也可用鐵缽人工破碎。破碎粒度主要視礦物單體的粒度而定,一般情況下需要粉碎至0.2~0.4mm之間。在粉碎的同時,必須用適當的篩網過篩,以便進行粒度分級並防止「過粉碎」。在通常情況下,過篩後0.2mm以上的樣品需達1千克或更多些,以便保證從中提取足夠數量的單礦物。
樣品破碎後,接著就是把所需礦物從碎樣中分選出來。如需要的試樣數量不多,則可在雙目鏡下用針逐粒挑選;如需要的試樣數量比較多,並且手選困難又費時,則可用其他儀器進行分選。主要方法有下列幾種:
重力分選 根據礦物密度的不同,可以採用淘洗和重液分離 (有時需用離心機分離);
磁力分選 根據礦物的磁性強弱不同,利用磁鐵、電磁鐵進行分選;
浮游分選 根據礦物對浮油劑的不同吸附性進行分選;
介電分選 根據礦物的介電常數 (ε)不同來分離礦物,例如黑鎢礦 (ε=15)、鈮鉭鐵礦 (ε=20)、方解石 (ε=6.3)、無色透明石英 (ε=4.5)等分選效果良好;
形態分選 根據礦物的形態不同 (如呈片狀、柱狀或粒狀)來分離礦物。
礦物分選工作,盡管目前已經有許多方法,但仍不能解決礦物分選的全部問題。特別對細小礦物及高密度礦物的分選尚屬困難。
近年來,電磁重液分選、高頻介電分選、超聲波浮選、重力分選 (礦泥搖床)和重液變溫分選等方法得到推廣使用。其中電磁重液分選法可將非磁性礦物按密度進行分離,它甚至可使密度大的金和鉑分開;高頻介電分選目前只限於對數十種礦物的分離,要求礦物最小粒度大於15~20μm;重力分選儀所分離的礦物最細可達10μm;超聲波浮選主要是利用超聲波產生空蝕現象使細小礦物崩解,同時利用適當捕集劑,以產生浮游分選礦物的目的;重液變溫分選主要用於分離某些物理性質較相近或同一種礦物之不同世代個體的分選上。
經上述種種方法分選出的單礦物樣品,為了保證其純凈度,最後必須經過雙目鏡下的檢查和挑純。
三、礦物的肉眼鑒定
礦物的肉眼鑒定是藉助肉眼和放大鏡、體視顯微鏡以及一些簡單的工具 (如小刀、磁鐵、條痕板等)對礦物的外表特徵 (如晶形、顏色、光澤、條痕、透明度、解理、硬度、密度等)進行觀察,從而鑒定礦物的簡便方法。一個具有鑒定經驗的人,利用肉眼鑒定方法,就能正確地把上百種常見礦物初步鑒定出來。肉眼鑒定法對於結晶粗大,並具顯著特徵的礦物,效果較好。
肉眼鑒定看起來簡單,但要達到快速准確,需要經過一定的訓練。特別是對細粒礦物的晶形、解理的觀察,需要反復實踐和對比,積累經驗,才能熟練掌握。肉眼鑒定礦物有一定的局限性,某些特徵相似的礦物,或者是顆粒很細小的礦物和膠態礦物,往往難以鑒別,必須採用其他方法。但是肉眼鑒定仍然是進一步鑒定和研究的基礎。因為通過肉眼鑒定,可以初步估計出礦物的種或族,由此決定選用什麼方法進行精確的鑒定和研究。因此,肉眼鑒定礦物是一個地質工作者必須熟練掌握的基本技能。
四、儀器鑒定
用肉眼鑒定仍然確定不了的礦物,就需要藉助一定的儀器設備進行鑒定。藉助儀器對礦物進行鑒定的方法很多,應根據研究目的,按照有效、准確和快速的原則進行選擇。
藉助儀器鑒定礦物的方法包括:
1)檢測礦物化學成分的方法:簡易化學試驗、光譜分析、原子吸收光譜分析、激光光譜分析、X射線熒光光譜分析、極譜分析、化學分析和電子探針分析;
2)通過測定礦物某種物性或晶體結構數據從而可定出礦物種屬的方法:密度測定、熱分析、顯微鏡觀察、電子顯微鏡觀察、X射線分析、紅外光譜分析、穆斯堡爾效應;
3)研究礦物形貌的方法:測角法、電子顯微鏡觀察;
4)其他專門方法:包裹體研究、穩定同位素研究等。
Ⅶ 任務了解礦物鑒定的常用方法
一、鑒定礦物的化學方法
礦物鑒定的化學方法包括簡易化學分析和化學全分析。
(一)簡易化學分析法
簡易化學分析法,就是以少數幾種葯品,通過簡便的試驗操作,能迅速定性地檢驗出樣品 (待定礦物)所含的主要化學成分,達到鑒定礦物的目的。常用的有斑點法、顯微化學分析法及珠球反應等。
1.斑點法
這一方法是將少量待定礦物的粉末溶於溶劑 (水或酸)中,使礦物中的元素呈離子狀態,然後加微量試劑於溶液中,根據反應的顏色來確定元素的種類。這一試驗可在白瓷板、玻璃板或濾紙上進行。此法對金屬硫化物及氧化物的效果較好。
現以測試黃鐵礦中是否含鎳 (Ni)為例,說明斑點法的具體做法。將少許礦粉置玻璃板上,加一滴HNO3並加熱蒸干,如此反復幾次,以便溶解進行完全,稍冷後加一滴氨水使溶液呈鹼性,並用濾紙吸取,再在濾紙上加一滴2%的二甲基乙二醛肟酒精溶液(鎳試劑),若出現粉紅色斑點 (二甲基乙二醛鎳),表明礦物中確有鎳的存在。因此該礦物應為含鎳黃鐵礦。
2.顯微化學分析法
該法也是先將礦物製成溶液,從中吸取一滴置載玻片上,然後加適當的試劑,在顯微鏡下觀察反應沉澱物的晶形和顏色等特徵,即可鑒定出礦物所含的元素。
這種方法用來區別某些相似礦物是很有效的,例如呈緻密塊狀的白鎢礦Ca[WO4]與重晶石Ba[SO4]相似,此時只要在前者的溶液中滴一滴1∶3H2SO4,如果出現石膏結晶(無色透明,常有燕尾雙晶),表明要鑒定的礦物為白鎢礦而不是重晶石。
3.珠球反應
這是測定變價金屬元素的一種靈敏而簡易的方法。測定時將固定在玻璃棒上的鉑絲之前端彎成一直徑約為1mm的小圓圈,然後放入氧化焰中加熱。清污後趁熱粘上硼砂 (或磷鹽),再放入氧化焰中煅燒,如此反復幾次,直到硼砂熔成無色透明的小球為止。此時即可將灼熱的珠球粘上疑為含某種變價元素的礦物粉末 (注意!一定要少),然後將珠球先後分別送入氧化焰及還原焰中煅燒,使所含元素發生氧化、還原反應,借反應後得到的高價態和低價態離子的顏色來判定為何種元素。例如在氧比焰中珠球為紅紫色,放入還原焰中煅燒一段時間後變為無色時,表明所試樣品應為含錳礦物,具體礦物的名稱可根據其他特徵確定之。
(二)化學全分析
化學全分析包括定性和定量的系統化學分析。進行這一分析時需要較為繁多的設備和標准試劑,需要較純 (98%以上)和較多的樣品,需要較高的技術和較長的時間。因此,這一方法是很不經濟的,除非在研究礦物新種和亞種的詳細成分、組成可變礦物的成分變化規律以及礦床的工業評價時才採用。通常在使用這一方法之前,必須進行光譜分析,得出分析結果以備參考。
二、鑒定礦物的物理方法
礦物鑒定的物理方法是以物理學原理為基礎,藉助各種儀器測定礦物的各種物理性質來鑒定礦物。主要方法有:
1.偏光顯微鏡和反光顯微鏡鑒定法
偏光顯微鏡鑒定方法是根據晶體的均一性和異向性,並利用晶體的光學性質而鑒定礦物的方法。應用這種方法時,須將礦物、岩石磨製成薄片,在透射光作用下,觀察和測定礦物的晶形、解理和各項光學性質 (顏色、多色性、突起、干涉色、折射率、雙折射、消光類型、消光角、延性符合以及軸性、光性符號等)。
反光顯微鏡 (也稱礦相顯微鏡)主要用以觀察和測定不透明礦物 (金屬礦物)的光學性質 (礦物的反射率、雙反射率、反射色、反射多色性、內反射等),以確定礦石礦物成分、礦石結構、構造及礦床成因方面的問題。
2.電子顯微鏡研究法
電子顯微鏡研究法是一種適宜於研究粒度在1μm以下的微粒礦物的方法,尤以研究粒度小於5μm的具有高分散度的黏土礦物最為有效。可分為掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡兩種方法。
黏土類礦物由於顆粒極細 (一般2μm左右),常呈分散狀態,研究用的樣品需用懸浮法進行制備,待乾燥後,置於具有超高放大倍數的電子顯微鏡下,在真空中使通過聚焦系統的電子光束照射樣品,可在熒光屏上顯出放大數十萬倍甚至百萬倍的礦物圖像,據此以研究各種細分散礦物的晶形輪廓、晶面特徵、連晶形態等,用此來區別礦物和研究它們的成因。
此外,超高壓電子顯微鏡發出的強力電子束能透過礦物晶體,這就使得人們長期以來夢寐以求的直接觀察晶體結構和晶體缺陷的願望得到實現。
3.X射線分析法
X射線分析法是基於X射線的波長與結晶礦物內部質點間的距離相近,屬於同一個數量級(Å),當X射線進入礦物晶體後可以產生衍射。由於每一種礦物都有自己獨特的化學組成和晶體結構,其衍射圖樣也各有其獨有的特徵。對這種圖樣進行分析計算,就可以鑒定結晶礦物的相 (每個礦物種就是一個相),並確定它內部原子 (或離子)間的距離和排列方式。因此,X射線分析已成為研究晶體結構和進行物相分析的最有效方法。
4.光譜分析
光譜分析法的理論基礎是,各種化學元素在受到高溫光源 (電弧或電火花)激發時,都能發射出它們各自的特徵譜線,經棱鏡或光柵分光測定後,既可根據樣品所出現的特徵譜線進行定性分析,也可按譜線的強度進行定量分析。這一方法是目前測定礦物化學成分時普遍採用的一種分析手段。其主要優點是樣品用量少 (數毫克),能迅速准確地測定礦物中的金屬陽離子,特別是對於稀有元素也能獲得良好的結果。缺點是儀器復雜昂貴,並需較好的工作條件。
5.電子探針分析
電子探針分析是一種最適用於測定微小礦物和包體成分的定性、定量以及稀有元素、貴金屬元素賦存狀態的方法。其測定元素的范圍由從原子序數為5的硼直到92的鈾。儀器主要由探針、自動記錄系統及真空泵等部分組成,探針部分相當於一個X射線管,即由陰極發出來的高達35~50kV的高速電子流經電磁透鏡聚焦成極細小 (最小可達0.3μm)的電子束——探針,直接打到作為陽極的樣品上,此時,由樣品內所含元素發生的初級X射線 (包括連續譜和特徵譜),經衍射晶體分光後,由多道記數管同時測定若干元素的特徵X射線的強度,並用內標法或外標法算出元素含量。
6.紅外吸收光譜
簡稱紅外光譜,是在紅外線的照射下引起分子中振動能級 (電偶極矩)的躍遷而產生的一種吸收光譜。由於被吸收的特徵頻率取決於組成物質的原子量、鍵力以及分子中原子分布的幾何特點,即取決於物質的化學組成及內部結構,因此每一種礦物都有自己的特徵吸收譜,包括譜帶位置、譜帶數目、帶寬及吸收強度等。
紅外吸收光譜分析樣品一般需要1.5mg,最常使用的制樣方法是壓片法,即把試樣與KBr一起研細,壓成小圓片,然後放在儀器內測試。
目前紅外吸收光譜分析在礦物學研究中已成為一種重要的手段。根據光譜中吸收峰的位置和形狀可以推斷未知礦物的結構,是X射線衍射分析的重要輔助方法,依照特徵峰的吸收強度來測定混入物中各組分的含量。此外,紅外光譜分析對考察礦物中水的存在形式、配陰離子團、類質同象混入物的細微變化和礦物相變等方面都是一種有效的手段。
三、鑒定礦物的物理-化學方法
當前用於礦物鑒定最主要的物理-化學方法有熱分析、極譜分析及電滲分析等。其中,熱分析是一種較為普遍的方法,幾乎適用於各類礦物,特別是對黏土礦物,以及碳酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物礦物的鑒定最為有效。
熱分析法是根據礦物在不同溫度下所發生的脫水、分解、氧化、同質多象轉變等熱效應特徵,來鑒定和研究礦物的一種方法。它包括熱重分析和差熱分析。
1.熱重分析
熱重分析是測定礦物在加熱過程中的質量變化來研究礦物的一種方法。由於大多數礦物在加熱時因脫水而失去一部分質量,故又稱失重分析或脫水試驗。用熱天平來測定礦物在不同溫度下所失去的質量而獲得熱重曲線。曲線的形式決定於水在礦物中的賦存形式和在晶體結構中的存在位置。不同的含水礦物具有不同的脫水曲線。
這一方法只限於鑒定、研究含水礦物。
2.差熱分析
礦物在連續地加熱過程中,伴隨物理—化學變化而產生吸熱或放熱效應。不同的礦物出現熱效應時的溫度和熱效應的強度是互不相同的,而對同種礦物來說,只要實驗條件相同,則總是基本固定的。因此,只要准確地測定了熱效應出現時的溫度和熱效應的強度,並和已知資料進行對比,就能對礦物做出定性和定量的分析。
差熱分析法的具體工作過程是,將試樣粉末與中性體 (在加熱過程中不產生熱效應的物質,通常用煅燒過的Al2O3)粉末分別裝入樣品容器,然後同時送入一高溫爐中加熱。
由於中性體是不發生任何熱效應的物質,所以在加熱過程中,當試樣發生吸熱或放熱效應時,其溫度將低於或高於中性體。此時,插在它們中間的一對反接的熱電偶 (鉑-銠-鉑熱電偶)將把兩者之間的溫度差轉換成溫差電動勢,並借光電反射檢流計或電子電位差計記錄成差熱曲線。
圖1-1中的實線曲線為高嶺石的差熱曲線,其橫坐標表示加熱溫度 (℃),縱坐標表示發生熱效應時樣品與中性體的溫度差 (ΔT)。高嶺石的差熱曲線特點是:在580℃時,由於結構水 (OH)-的失去和晶格的破壞而出現一個大的吸熱谷,980℃時,因新結晶成γ-Al2O3,而顯出一個尖銳的放熱峰。
圖1-1 高嶺石差熱曲線(1)和脫水曲線(2)
差熱分析的優點是樣品用量少 (100~200mg),分析時間短 (90min以下),而且設備簡單,可以自行裝置。缺點是許多礦物的熱效應數據近似,尤其當混合樣品不能分離時,就會互相干擾,從而使鑒定工作復雜化。為了排除這種干擾,應與其他方法 (特別是X射線分析)配合使用。
對非專業鑒定人員而言,主要是根據工作的目的、要求和具體條件,正確地選擇適當而有效的測試方法 (表1-1),按送樣要求進行加工,並正確地使用測試結果。
表1-1 礦物鑒定方法的選擇
續表
以上介紹的是目前最常使用的方法,其他方法還很多,如中子活化分析、核磁共振、順磁共振、穆斯堡爾效應、包裹體研究、穩定同位素研究等,需要時可查閱專門資料。
學習指導
通過學習情境的學習了解礦物鑒定的基本方法,目的是為了我們在今後工作中知道怎樣去鑒定礦物,並不要求我們掌握所有的鑒定方法,目前只需要掌握肉眼鑒定和簡易化學試驗方法即可,但要知道鑒定礦物的一般步驟、正確選擇鑒定方法。
練習與思考
1.名詞解釋
礦物 礦物鑒定 肉眼鑒定 儀器鑒定
2.選擇題
(1)確定礦物的外部特徵採用哪種方法? ()
A.肉眼鑒定法
B.顯微鏡
C.化學分析
D.核磁共振
(2)測定礦物的化學成分用哪種方法? ()
A.均一法
B.光譜分析
C.熱分析
D.質譜分析
(3)測定礦物某種物性或晶體結構數據採用哪種方法? ()
A.冷凍法
B.簡易化學分析法
C.電子顯微鏡
D.中子活化分析
3.簡答題
(1)怎樣鑒定礦物? 怎樣選擇礦物鑒定方法?
(2)肉眼鑒定礦物時應注意的問題?
Ⅷ 地質學家是怎麼樣鑒別礦物
搞地質的一般是成因按岩石三大類:沉積岩、岩漿岩和變質岩來進一步劃分,這些需要有專業基礎知識,對於新區塊,需做好區域資料收集工作。先將岩石大類查明。
1、沉積岩:是在地表或近地表通過自然沉積或沖蝕、風蝕堆積而形成的一種岩石類型。它是由風化產物、有機物質碎屑等物質在常溫常壓下經過搬運、沉積和石化作用,最後形成的岩石。這類岩石在野外一般通過敲擊、研磨,用放大鏡觀察碎屑物成分、粒度、充填物、膠結物質等,最後根據不同粒度含量來命名。如陌生岩石,會採取樣品,送實驗室進行岩礦鑒定來鑒別;
2、岩漿岩:也叫火成岩,是在地殼深處或在上地幔中形成的岩漿,在侵入到地殼上部或者噴出到地表冷卻固結並經過結晶作用而形成的岩石。因為它生成的條件與沉積岩差別很大,因此,它的特點也與沉積岩明顯不同。這一類岩石一般特點較明顯,觀察岩石的顏色、結構、構造、礦物成分及其含量、最後確定岩石名稱。對於肉眼不能分別的微晶礦物岩石,則需要采樣做岩礦鑒定。
3、變質岩:是三類岩石中最難辨認的岩石,這類岩石原岩為沉積岩和岩漿岩,因地質環境和物理化學變化,在固態情況下發生了礦物組成調整、結構構造改變甚至化學成分的變化後形成一種新的岩石叫變質岩。變質岩廣泛存在,也是最難辨認的岩石種類,主要通過顏色、礦物成分,結構構造來分辨,變質岩的顏色常不均一,需定總體色調。結構主要為變質結構,也有變余結構。這個區分難度較大,野外通過刀劃、放大鏡、敲擊的方法來初步定名,多採用岩礦鑒定來確定。
Ⅸ 說說我們是從哪些方面去鑒別礦物的,你又是怎樣做的
不同的礦物,外表特徵和物理性質有所不同。一般可從礦物的外形、礦物的光學性質、礦物的力學性質等方面來對礦物進行鑒定。<中國粉體技術網>
第一步是根據礦物的外形和物理性質進行肉眼鑒定,其主要依據是:
1.形狀:由於礦物的化學組成和內部結構不同,形成的環境也不一樣,往往具有不同的形狀。凡是原子或離子在三度空間按一定規則重復排列的礦物就形成晶體,晶體可呈立方體、菱面體、柱狀、針狀、片狀、板狀等。礦物的集合體可呈放射狀、粒狀、葡萄狀、鍾乳狀、鮞狀、土狀等。
2.顏色:是礦物對光線的吸收、反射的特性。各種不同的礦物往往具有各自特殊的顏色,有許多礦物就是以顏色命名的,它對鑒定礦物、尋找礦產以及判別礦物的形成條件都有重要意義。
3.條痕:指礦物粉末的顏色,可將礦物在白色無釉的瓷板上擦劃,便可得到條痕。由於礦物粉末可以消除一些雜質造成的假色,因此條痕的顏色更能真實地反映礦物的顏色。
4.光澤:指礦物表面對可見光的反射能力,光澤的強弱主要取決於礦物折射率吸收系數和反射率的大小。光澤可分為以下幾種;金屬光澤、玻璃光澤、金剛光澤、脂肪光澤和絲絹光澤、珍珠光澤等。
5.硬度:礦物抵抗外力的刻劃、壓入、研磨的能力,一般用兩種不同礦物互相刻劃來比較硬度的大小。硬度一般劃分為10級。
6.解理和斷口:在受力作用下,礦物晶體沿一定方向發生破裂並產生光滑平面的性質叫解理,沿一定方向裂開的面叫解理面。解理有方向的不同(如單向解理、三向解理等),也有程度的不同(完全解理、不完全解理)。 如果礦物受力,不是按一定方向破裂,破裂面呈各種凸凹不平的形狀(如鋸齒狀、貝殼狀),叫斷口。
此外,還可以根據礦物的韌性、比重、磁性、電性、發光性等特徵來鑒別礦物。
第二步是在室內運用一定的儀器和葯品進行分析和鑒定。有偏光顯微鏡鑒定法、化學分析法、X射線分析法、差熱分析法等等。