如何用簡單方法判斷礦土的成分

A. 礦石一般怎樣分析其中的礦物質成分

測礦石的成分，一般是先判斷出是什麼礦物，然後以分析這種礦物的國標進行化驗。判斷礦物一般根據硬度、密度和外觀。判斷出礦物後，就會知道它會含有哪些主要成分。化驗一般是先熔礦，然後每種主要成分都有對應的分析化驗方法，化驗周期一般是2-7天，很麻煩的。
還有光譜分析，這個快，但是很貴
希望你滿意。

B. 如何利用礦物鑒定礦物

物理方法：用礦物的一些物理性質來區分礦物，這是最簡單實用的方法，是我們在野外鑒定的主要方法，這些物理性質主要有：1）形狀：片狀、腎狀、鮞狀、菱形、立方狀、板狀、緻密狀、短柱狀等。2）顏色 礦物的顏色是最容易引起注意的。分為三種：自色—礦物本身所固有的顏色。它色—礦物中混入雜質，帶色的氣泡所導致的顏色。假色—由礦物表面氧化膜、光線干涉等作用引起的顏色。3）條痕：礦物粉末的顏色。將礦物在白瓷板上刻劃後留下粉末的顏色。它可以消除假色，減弱他色，保存自色，但礦物硬度一定要小於白瓷板。具體簡單的物理方法區別，准備2個道具，第一是一把小刀，第二是一塊白色瓷磚。石英：玻璃光澤透明，解理較好，硬度比小刀大，小刀劃不出明顯的痕跡出來長石:玻璃光澤比石英硬度稍小 比較常見，主要是鈉長石和鉀長石滑石：白色，半透明，硬度很低，可以用指甲畫出痕跡出來，放在舌頭上還有種粘的感覺。螢石：具很強熒光，用小刀可以刻出明顯痕跡。長石分兩大類——正長石（鉀長石）和斜長石，二者區別在於兩組解理的夾角，正長石等於90度，斜長石小於90度 一般顏色多樣，有些正長石顯肉紅色，是由於含有鐵的原因黃鐵礦：淺黃銅黃色，表面常具黃褐色錆色。放在白色瓷磚上劃出的條痕綠黑或褐黑。強金屬光澤菱鐵礦：一般為晶體粒狀或不顯出晶體的緻密塊狀、球狀、凝膠狀。顏色一般為灰白或黃白黃銅礦：很容易和金礦混淆。從它的顏色和條痕當中鑒別出來，它和黃鐵礦相像，但是硬度不如黃鐵礦。鑒定時，指甲刻不出明顯痕跡，但如果是金礦的話，指甲可以劃出痕跡。

C. 材質鑒定礦石分析方法有哪些

1、光譜儀
一種是用直讀光譜儀檢測，可以檢測全元素分析，並且能檢測C元素，還有一種是X熒光光譜儀，這種方法檢測速度快，儀器攜帶方便，並能准確的檢測出成分和牌號。
2、金屬材料分析儀
金屬材料分析儀為金屬材料元素分析系統是採用高頻感應爐配合紅外碳硫分析系統，能快速、准確地測定普碳鋼、高中低合金鋼、生鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵、各種鐵合金、硅鐵、錳鐵、鎳鐵、鉻鐵、稀土金屬、焦炭、煤，爐渣、催化劑、礦石等各種材料中元素的測定。儀器通過高頻感應爐燃燒樣品，紅外分析法測定C、S元素的含量，通過光電比色法測定Mn、P、Si、Cr、Ni、Mo、Cu、Ti、V、Al、W、Nb、Mg、稀土總量等元素的含量。

D. 鑒定和研究礦物的其他主要方法簡介

鑒定和研究礦物的方法，隨工作目的和要求的不同而異（表16-1）。不同的方法各有其特點，它們對樣品的要求及所能解決的問題也各不相同。下面僅介紹某些重要方法的簡要特點。

1.成分分析方法

此類方法所得結果即為物質的化學成分數據。除經典化學分析系化學方法外，其他常用方法均屬物理方法，大多可同時分析多種元素，但一般不能區分變價元素的價態。

1）經典化學分析

此法准確度高，但靈敏度不很高，分析周期長，很不經濟。樣品要求是重量超過500mg的純度很高的單礦物粉末。

此法只適用於礦物的常量組分的定性和定量分析。主要用於新礦物種或亞種的詳細成分的確定和組成可變的礦物成分變化規律的研究。但不適用於稀土元素的分析。

表16-1 鑒定和研究礦物的主要方法一覽表

2）光譜分析

此法准確度較差（尤其是對含量大於3%的常量元素），但靈敏度高，且快速、經濟。可測元素達70多種。一次測試即能獲得全部主要元素及微量元素的信息。樣品要求：僅需數十毫克甚至數毫克的粉末樣品。

光譜分析通常用於礦物的微量和痕量元素的定性或半定量分析。特別是對於稀有分散元素也能獲得良好的效果。常作為化學分析的先導，以初步了解樣品中元素的種類和數量，供進一步分析或研究時參考。

3）原子吸收光譜分析

原子吸收光譜（AAS）分析靈敏度高，干擾少，快速、精確且較經濟。可測70多種元素，但一次只能分析一種元素，不宜於定性分析。樣品用量少，僅需數毫克粉末樣。

AAS主要用於10^-6數量級微量元素和10^-9數量級痕量元素的定量測定。適宜於測定沸點低、易原子化的金屬元素及部分半金屬元素。也可進行常量分析。但對稀土、Th、Zr、Hf、Nb、Ta、W、U、B等高溫元素的測定的靈敏度較低，對鹵族元素、P、S、O、N、C、H等尚不能測定或效果不佳。

4）X射線熒光光譜分析

X射線熒光光譜（XRF）分析准確度較高，成本低，速度快，可不破壞樣品。可分析元素的范圍為⁹F～⁹²U。XRF要求數克至十克（一般4～5g，最少可至數十毫克）較純的粉末樣。液態樣品也可分析。

XRF用於常量元素和微量元素的定性或定量分析。尤其對稀土元素及稀有元素Nb、Ta、Zr、Hf等的定量分析有效。但不能測定變價元素的價態。

5）等離子體發射光譜分析

等離子體發射光譜（ICP）分析比光譜分析更為快速和靈敏，檢測下限可達（0.1×10^-9）～（10×10^-9）。精度較高，可達±3%，可測定除H、O、N和惰性氣體以外的所有元素。樣品要求：粉末，最少可以數毫克，也可以為液態樣品。

ICP適用於常量、微量和痕量元素的定性或定量分析。特別宜於分析包裹體中含量極低的重金屬離子。

6）激光顯微光譜分析

激光顯微光譜（LMES）分析靈敏度高，快速，有效，成本低，且被破壞樣品的面積小。可測70多種元素。樣品可以是光片、不加蓋玻璃的薄片或大小合適的手標本，樣品表面應拋光，切忌被污染；重砂、粉末或液體樣品要作某些處理。

LMES適於微粒、微量、微區的成分測定。用於研究礦物的化學成分及元素的賦存狀態，特別適用於微細疑難礦物的分析和鑒定。但是，目前對O、N、S等許多非金屬元素尚無法分析，對鹼金屬、難熔金屬（如Mo、Ta等）的檢測靈敏度較低。

7）質譜分析

質譜分析靈敏度和准確度均高，且分析速度快。以純度≥98%、粒徑<0.5mm的單礦物為樣品。樣量視礦物種不同而異，如硫化物需0.1～0.2g，硫酸鹽需2～5g。應避免用化學方法、浮選法等處理分離礦物，以防被污染。

質譜分析系10^-6數量級定量分析，常用於准確測定各種岩石、礦物和有機物中元素的同位素組成。從10～30g的隕石標本中提取的稀有氣體即足以為分析所用。

8）中子活化分析

中子活化分析（NAA）靈敏度高，大多數元素的靈敏度達10^-6～10^-13g。准確度高，精度高（一般在±1%～±5%）。可測的元素達80多種。可同時測定多種元素，分析速度快，且不破壞樣品。樣品要求是純的單礦物粉末，樣量僅需數毫克至數十毫克。

NAA系超痕量、痕量、半微量甚至常量元素的定量分析。可直接測定濃度很低的貴金屬元素，對稀土元素的分析特別有效。廣泛用於同位素組成、同位素地質年齡的測定。此外，也常用於測定包裹體成分。適用於分析隕石和月岩樣品的組成。

9）電子探針分析

電子探針分析（EPMA）靈敏度高，檢測下限可達10^-16g。精度一般可達1%～2%，但對微量元素的精度則可差於20%。解析度高（約7nm）。放大倍數為數十倍至數十萬倍。分析速度快，直觀，且不破壞樣品。可測元素的范圍大：波譜分析為⁴Be～⁹²U，能譜分析為¹¹Na～⁹²U。樣品可以是光片、不加蓋玻璃的薄片或礦物顆粒，且表面必須清潔、平坦而光滑。

EPMA系微米數量級微區的成分分析，宜於常量元素的定量分析。既可定點作定性或定量分析，又能作線掃描和面掃描分析，以研究元素的種類、分布和含量，了解礦物成分分布的均勻程度和元素在礦物中的賦存狀態，定量測定礦物內部各環帶的成分。最適於微小礦物和包裹體成分的定性或定量分析，以及稀有元素、貴金屬元素的賦存狀態的研究。此外，還可輔以形貌觀察。EP-MA只能分析固態物質，對有機物質的分析有困難；不能分析元素的同位素、各種形式的水（如 H₂ O和 OH^-等）及其他揮發組分，無法區分 Fe²⁺和 Fe³⁺。

2.結構分析方法

此類方法一般不破壞樣品，其分析結果是各種譜圖，用於研究物質的晶體結構、分子結構、原子中電子狀態的精細結構。有些還可藉以鑒定樣品的物相，如寶石學上目前常利用紅外吸收光譜、激光拉曼光譜、可見光吸收光譜等技術來鑒別天然寶石和合成寶石。

1）X射線分析

X射線分析是晶體結構研究和物相分析的最常用而有效的方法。其具體方法種類繁多，一般可歸為單晶法和粉晶法兩類。

（1）單晶法：通常稱為X射線結構分析，又有照相法和衍射儀法之分。目前主要採用四圓單晶衍射儀法，其特點是自動化程度高，快速，准確度高。單晶法要求嚴格挑選無包裹體、無雙晶、無連晶和無裂紋的單晶顆粒樣品，其大小一般在0.1～0.5mm。因此在應用上受到一定限制。單晶法主要用於確定晶體的空間群，測定晶胞參數、各原子或離子在單位晶胞內的坐標、鍵長和鍵角等；也可用於物相鑒定，繪制晶體結構圖。

（2）粉晶法：又稱粉末法，也有照相法和衍射儀法之分。粉晶法以結晶質粉末為樣品，可以是含少數幾種物相的混合樣品，粒徑一般在1～10μm。樣品用量少，且不破壞樣品。照相法只需樣品5～10mg，最少可至1mg左右；衍射儀法用樣量一般為200～500mg。粉晶衍射儀法簡便，快速，靈敏度高，分辨能力強，准確度高。根據計數器自動記錄的衍射圖（diffraction diagram），能很快查出面網間距d值和直接得出衍射強度，故目前已廣泛用於礦物或混合物之物相的定性或定量分析。粉晶法主要用於鑒別結晶質物質的物相，精確測定晶胞參數，尤其對鑒定粘土礦物及確定同質多象變體、多型、結構的有序—無序等特別有效。

2）紅外吸收光譜分析

紅外吸收光譜（IR）測譜迅速，數據可靠，特徵性強。傅里葉變換紅外光譜儀具有很高的解析度和靈敏度及很快的掃描速度。樣品不受物理狀態限制，可以是氣態、液態、結晶質、非晶質或有機化合物。乾燥固體樣品一般只需1～2mg，並研磨成2μm左右的樣品。

IR已廣泛應用於物質的分子結構和成分研究。適用於研究不同原子的極性鍵，可精確測定分子的鍵長、鍵角、偶極矩等參數；推斷礦物的結構，鑒定物相；對研究礦物中水的存在形式、絡陰離子團、類質同象混入物的細微變化、有序—無序及相變等十分有效。IR廣泛用於粘土礦物和沸石族礦物的鑒定，也可對混入物中各組分的含量作定量分析。

3）激光拉曼光譜分析

激光拉曼光譜（LRS）系無損分析，其測譜速度快，譜圖簡單，譜帶尖銳，便於解釋。幾乎在任何物理條件（高壓、高溫、低溫）下對任何材料均可測得其拉曼光譜。樣品可以是粉末或單晶（最好是5mm或更大者），不需特別制備，粉末所需量極少，僅0.5μg即可。也可以是液體樣品（10^-6ml）。

LRS和IR同為研究物質分子結構的重要手段，兩者互為補充。LRS適用於研究同原子的非極性鍵的振動。

4）可見光吸收光譜分析

可見光吸收光譜分析簡便、可信，不需挑選單礦物，不破壞樣品。以0.03mm標准厚度的薄片為樣品，但研究多色性時則需用單晶體。

此法主要用於研究物質中過渡元素離子的電子構型、配位態、晶體場參數和色心等。也常用於顏色的定量研究，探討透明礦物的呈色機理。可適於研究細小（粒徑在1～5mm）的礦物顆粒。

5）穆斯堡爾譜分析

穆斯堡爾譜分析又稱核磁伽馬共振（NGR）。分析准確、靈敏、快速，解譜較為容易。目前僅可測40多種元素近90種同位素。所研究的元素可以是主成分，也可是含量為萬分之幾的雜質。樣品可以是晶質或者非晶質；既可是單晶，也可是礦物或岩石的粉末。但樣品中必須含有一定濃度的與放射源中γ射線的核相同的元素。含鐵礦物樣品中Fe原子濃度為5mg/cm²為宜，硅酸鹽樣品量一般為100mg左右，因樣品中Fe含量等因素而異。

NGR主要用於研究⁵⁷Fe和¹¹⁹Sn元素離子的價態、配位態、自旋態、鍵性、磁性狀態、佔位情況及物質結構的有序—無序和相變等，也可用於物相鑒定和快速成分分析。對粘土礦物及隕石、月岩、海底沉積物等晶質多相混合物的研究很有效。

6）電子順磁共振分析

電子順磁共振（EPR）分析也稱電子自旋共振（ESR）分析。靈敏度高。不破壞樣品。只適於研究順磁性離子：室溫下能測定的主要有V⁴⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Fe³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Eu²⁺、Gd³⁺等；而Ti³⁺、V³⁺、Fe²⁺、Co²⁺及多數稀土元素離子則只能在低溫下測定。EPR分析對樣品要求不高：固體、液體（0.1～0.01ml）、壓縮氣體或有機化合物均可；可以是單晶，也可以是粉末多晶混合物，但一般以單晶（粒徑在2～9mm）為好。樣品中順磁性離子的濃度不超過1%，以0.1%～0.001%為宜。樣品不需任何處理。

EPR主要用於研究過渡金屬離子（包括稀土元素離子）的微量雜質的價態、鍵性、電子結構、賦存狀態、配位態、佔位情況、類質同象置換及結構的電子—空穴心、結構的有序—無序、相變等。也可作微量元素的定性或定量分析及地質年齡的測定等。在寶石學上，常用於鑒別天然寶石與合成寶石及研究寶石的染色機制。

7）核磁共振分析

核磁共振（NMR）分析目前最常用的高分辨的核磁共振儀廣泛應用於某些分子結構的測定，其解析度高，靈敏度高，測量速度快。但可測元素的種類有限，主要有¹H、⁷Li、⁹B、¹¹B、¹³C、¹⁹F、²³Na、²⁷Al、²⁹Si、³¹P、⁴⁰Ca等。樣品可以是較濃的溶液（約0.5ml）、固體（一般20～80mg）或氣體。

NMR主要用於研究礦物中水的存在形式、質子的結構位置及離子的鍵性、配位態和有序—無序分布特徵等，研究相變和晶格缺陷。

3.其他測試方法

1）透射電子顯微鏡分析

透射電子顯微鏡（TEM）分析的功能主要是利用透射電子進行高分辨的圖象觀察，以研究樣品的形貌、晶格缺陷及超顯微結構（如超顯微雙晶和出溶片晶等）等特徵，同時用電子衍射花樣標定晶體的結構參數和晶體取向等。配有能譜儀（或波譜儀）者尚可進行微區常量元素的成分分析。TEM具有很高的解析度（達0.1nm左右）和放大倍數（為100倍～200萬倍），可以直接觀察到原子。樣品可以是光片、不加蓋玻璃的薄片或粉末樣，表面須平坦光滑。

2）掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）分析的主要功能是利用二次電子進行高解析度的表面微形貌觀察。通常也輔以微區常量元素的點、線、面掃描定性和定量分析，查明元素的賦存狀態等。SEM的解析度高（達5nm左右），放大倍數為10倍～30萬倍。樣品可以是光片、不加蓋玻璃的薄片、粉末顆粒或手標本。其制樣簡單，圖象清晰，立體感強，特別適合粗糙表面的研究，如礦物的斷口、晶面的生長紋和階梯等觀察及顯微結構分析等。

3）微分干涉（相襯）顯微鏡分析

微分干涉（相襯）顯微鏡（DIC）能夠觀察礦物表面納米數量級的分子層厚度。反射型顯微鏡用於研究晶體表面微形貌，觀察晶體表面上的各種層生長紋和螺旋生長紋，從而探討晶體的生長機制；透射型顯微鏡用於研究岩石薄片中礦物的結晶狀態及內部顯微構造，能清晰看到微米數量級的微裂紋，從而有助於研究岩石受應力作用的方向和性質。微分干涉（相襯）顯微鏡的縱向解析度高，立體感強。其樣品可以是帶晶面的晶體顆粒或者薄片。

4）熱分析

熱分析系根據礦物在加熱過程中所發生的熱效應或重量變化等特徵來鑒定和研究礦物。廣泛採用的有差熱分析和熱重分析。

（1）差熱分析（DTA）：是測定礦物在連續加熱過程中的吸熱（脫水、分解、晶格的破壞和類質同象轉變等）和放熱（氧化、結晶等）效應，以研究礦物的結構和成分變化。用於了解水的存在形式，研究物質的內部結構和結晶度，研究類質同象混入物及其含量，可進行物相的鑒定及其定量分析。尤其對粘土礦物、氫氧化物和其他含水礦物及碳酸鹽類等礦物的研究最為有效。DTA只適用於受熱後有明顯的物理、化學變化的物質，一般僅用於單相物質純樣的研究，樣量僅需100～200mg，粒度在0.1～0.25mm。DTA設備簡單，用樣量少，分析時間較短，但破壞樣品，且干擾因素多，混合樣品不能分離時會相互干擾。因此，必須與X射線分析、電子顯微鏡、化學分析等方法配合使用。

（2）熱重分析（TG）：是測定礦物在加熱過程中質量的變化。熱重曲線的形式取決於水在礦物中的存在形式和在晶體結構中的存在位置。TG僅限於鑒定和研究含水礦物，並可確定其含水量。TG以純的礦物粉末為樣品，樣量一般需2～5g，且破壞樣品。TG常與DTA配合使用。目前正向微量（10^-5g）分析發展。

E. 礦石檢測用什麼方法

礦石是指可從中提取有用組分或其本身具有某種可被利用的性能的礦物集合體。可分為金屬礦物、非金屬礦物。

礦石檢測的方法有：物相分析法、岩石全分析、粘土分析法、化學分析法、光薄片鑒定法、岩石鑒定等等。

F. 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（Σ_NΣ^-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，Σ_N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

Z_i（x），i=1，2，…，p （4-4-1）

可以假設

Z（x）=S（x）+N（x） （4-4-2）

這里，Z^T（x）=｛Z₁（x），…，Z_p（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｛N_i（x）｝/Var｛Z_i（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

成像光譜岩礦識別方法技術研究和影響因素分析

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：

成像光譜岩礦識別方法技術研究和影響因素分析

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。

G. 礦物成分分析方法

礦物化學成分的分析方法有常規化學分析，電子探針分析，原子吸收光譜、激光光譜、X射線熒光光譜，等離子光譜和極譜分析，中子活化分析及等離子質譜分析等。

在選擇成分分析方法時，應注意檢測下限和精密度。

檢測下限（又稱相對靈敏度）指分析方法在某一確定條件下能夠可靠地檢測出樣品中元素的最低含量。顯然，檢測下限與不同的分析方法或同一分析方法使用不同的分析程序有關。

精密度（又稱再現性或重現性）指某一樣品在相同條件下多次觀測，各數據彼此接近的程度。通常用兩次分析值（C₁和C₂）的相對誤差來衡量分析數值的精密度。即

相對誤差RE=

×100%

常量元素（含量大於或等於0.1%）分析中，根據要求達到分析相對誤差的大小，對分析數據的精密度作如下劃分：

定量分析：RE＜±5%近似定量分析：RE＜±（5～20）%

半定量分析：RE=（20～50）%

定性分析：RE＞±100%

定量分析要求主要是對常量組分測定而言的，微量組分測定要達到小於±5%的相對誤差則比較困難。

1.化學分析法

化學分析方法是以化學反應定律為基礎，對樣品的化學組成進行定性和定量的系統分析。由於化學分析通常是在溶液中進行化學反應的分析方法，故又稱「濕法分析」。它包括重量法、容量法和比色法。前兩者是經典的分析方法，檢測下限較高，只適用於常量組分的測定；比色法由於應用了分離、富集技術及高靈敏顯色劑，可用於部分微量元素的測定。

化學分析法的特點是精度高，但周期長，樣品用量較大，不適宜大量樣品快速分析。

2.電子探針分析法

電子探針X射線顯微分析儀，簡稱電子探針（EMPA）。它是通過聚焦得很細的高能量電子束（1μm左右）轟擊樣品表面，用X射線分光譜儀測量其產生的特徵X射線的波長與強度，或用半導體探測器的能量色散方法，對樣品上被測的微小區域所含的元素進行定性和定量分析。樣品無論是顆粒，還是薄片、光片，都可以進行非破壞性的分析。

電子探針的主體由電子光學系統、光學顯微鏡、X射線分光譜儀和圖像顯示系統4大部分組成。此外，還配有真空系統、自動記錄系統及樣品台等（圖24-3）。其中測定樣品成分的可分為X射線波譜儀和X射線能譜儀，過去電子探針只採用前者，因為它解析度高，精度高，但速度慢。現代新型電子探針一般兩者皆用。能譜分析方法可做多元素的快速定性和定量分析，但精度較前者差。

圖24-3 電子探針結構示意圖

電子探針可測量元素的范圍為⁴Be—⁹²U。靈敏度按統計觀點估計達十萬分之三，實際上，其相對靈敏度接近萬分之一至萬分之五。一般分析區內某元素的含量達10^-14就可感知。測定直徑一般最小為1μm，最大為500μm。它不僅能定點作定性或定量分析，還可以作線掃描和面掃描來研究元素的含量和存在形式。線掃描是電子束沿直線方向掃描，測定幾種元素在該直線方向上相對濃度的變化（稱濃度分布曲線）。面掃描是電子束在樣品表面掃描，即可在熒屏上直接觀察並拍攝到該元素的種類、分布和含量（照片中白色亮點的稠密程度表示元素的濃度）。目前，電子探針已卓有成效地應用於礦物的成分分析、鑒定和研究等各個方面。

值得注意的是，電子探針一個點的分析值只能代表該微區的成分，並不是整個礦物顆粒的成分，更不能用來代表某工作區該礦物的總體成分。因為在礦物中元素的分布是不均一的，不能「以點代面」。對微米級不均勻的礦物，只有採用適當的多點測量，以重現率高的點為依據討論礦物成分的特徵和變化，才能得到較可靠的認識。此外，電子探針對查明混入元素在礦物中存在形式的能力是有限的。它能分析已構成足夠大小的礦物相的機械混入物，而對以類質同象混入物形式存在的元素，電子探針是無能為力的。要解決這個問題，必須用綜合的手段。應當指出，根據在電子探針面掃描圖像上，將分布均勻的混入元素視為類質同象混入物的依據是不夠充分的，因為混入元素的均勻分布，並不都是因為呈類質同象形式所引起，還可以由固溶體分解而高度離散所致。而現代電子探針的解析度（約7.0μm），還不能區分它們，需要用高分辨的透射電鏡（解析度達0.5～1nm，相當於2～3個單位晶胞）、紅外光譜分析、X射線結構分析等方法相互配合，才能解決混入元素在礦物中存在的形式問題。

電子探針分析法對發現和鑒定新礦物種屬起了重要的作用。這是由於電子探針在微區測試方面具有特效，因而對於難以分選的細小礦物進行鑒定和分析提供了有利條件。如對一些細微的鉑族元素礦物、細小硫化物、硒化物、碲化物的鑒定都很有成效。

電子探針也有它的局限性。例如，它不能直接測定水（H₂O，OH）的含量；對Fe只能測定總含量，不能分別測出Fe²⁺和Fe³⁺含量等。

電子探針分析的樣品必須是導電體。若試樣為不導電物質，則需將樣品置於真空噴塗裝置上塗上一薄層導電物質（碳膜或金膜），但這樣往往會產生難於避免的分析誤差，同時也影響正確尋找預定的分析位置。樣品表面必需盡量平坦和光滑，未經磨光的樣品最多隻能取得定性分析資料，因為樣品表面不平，會導致電子激發樣品產生的X射線被樣品凸起部分所阻擋，所得X射線強度會減低，影響分析的精度。

3.光譜類分析法

光譜類分析法是應用各種光譜儀檢測樣品中元素含量的方法。此類分析方法很多，目前我國以使用發射光譜分析（ES）、原子吸收光譜分析（AA）、X射線熒光光譜分析（XRF）和電感耦合等離子發射光譜（ICP）、原子熒光光譜（AF）、極譜（POL）等較為普遍。它們的特點是靈敏、快速、檢測下限低、樣品用量少。適於檢測樣品中的微量元素，對含量大於3%者精度不夠高。

光譜分析的基本原理概括起來是：利用某種試劑或能量（熱、電、粒子能等）對樣品施加作用使之發生反應，如產生顏色、發光、產生電位或電流或發射粒子等，再用光電池、敏感膜、閃爍計數器等敏感元件接收這些反應訊號，經電路放大、運算，顯示成肉眼可見的訊號。感光板、表頭、數字顯示器、熒光屏或列印機等都是顯示輸出裝置。光譜分析的流程見圖24-4。

圖24-4 光譜分析流程圖

4.X射線光電子能譜分析法

X射線光電子能譜儀由激發源、能量分析器和電子檢測器（探測器）三部分組成。其工作原理是：當具有一定能量hv的入射光子與樣品中的原子相互作用時，單個光子把全部能量交給原子中某殼層上一個受束縛的電子，這個電子因此獲得能量hv。如果hv大於該電子的結合能E_b，該電子就將脫離原來的能級。若還有多餘能量可以使電子克服功函數ϕ，電子將從原子中發射出去，成為自由電子。由入射光子與原子作用產生光電子的過程稱光電效應。只有固體表面產生的光電子能逸出並被探測到。所以光電子能譜所獲得的是固體表面的信息（0.5～5nm）。

光電過程存在如下的能量關系：

hv=E_b+E_k+E_r

式中：E_r為原子的反沖能；E_b為電子結合能；E_k為發射光電子的動能。E_r與X射線源及受激原子的原子序數有關（隨原子序數的增大而減小），一般都很小，從而可以忽略不計。E_k可實際測得，hv為X射線的能量，是已知的。因此從上式可算出電子在原子中各能級的結合能（結合能是指一束縛電子從所在能級轉移到不受原子核吸引並處於最低能態時所需克服的能量）。光電子能譜就是通過對結合能的計算並研究其變化規律來了解被測樣品的元素成分的。

X射線光電子能譜儀可用於測定固、液、氣體樣品除H以外的全部元素，樣品用量少（10^-8g），靈敏度高達10^-18g，相對精度為1%，特別適於做痕量元素的分析，而且一次實驗可以完成全部或大部分元素的測定，還可選擇不同的X射線源，求得不同電子軌道上的電子結合能，研究化合物的化學鍵和電荷分布等，還可測定同一種元素的不同種價態的含量。

5.電感耦合等離子質譜分析法

電感耦合等離子體質譜（Inctively Coupled Plasma Mass Spectrometry，簡稱ICP-MS）技術是1980年代發展起來的、將等離子體的高溫（8000K）電離特性與四極桿質譜計的靈敏快速掃描優點相結合而形成的一種新型的元素和同位素分析技術。

ICP-MS的工作原理及其分析特性：在 ICP-MS 中，等離子體作為質譜的高溫離子源（7000K），樣品在通道中進行蒸發、解離、原子化、電離等過程。離子通過樣品錐介面和離子傳輸系統進入高真空的四極快速掃描質譜儀，通過高速順序掃描分離測定所有離子，掃描元素質量數范圍從6到260，並通過高速雙通道分離後的離子進行檢測，直接測定的濃度范圍從10^-12到10^-6。因此，與傳統無機分析技術相比，ICP-MS技術提供了最低的檢出限、最寬的可測濃度范圍，具有干擾最少、分析精密度高、分析速度快、可進行多元素同時測定以及可提供精確的同位素信息等分析特性。

ICP-MS的譜線簡單，檢測模式靈活多樣，主要應用有：①通過譜線的質荷之比進行定性分析；②通過譜線全掃描測定所有元素的大致濃度范圍，即半定量分析，不需要標准溶液，多數元素測定誤差小於20%；③用標准溶液校正而進行定量分析，這是在日常分析工作中應用最為廣泛的功能；④利用ICP-MS測定同位素比值。

在礦物研究方面的應用有：礦物稀土、稀散以及痕量、超痕量元素分析；鉑族元素分析；溴、碘等非金屬元素的分析；同位素比值分析；激光剝蝕固體微區分析等。

6.穆斯堡爾譜

穆斯堡爾譜為一種核γ射線共振吸收譜。產生這種效應的約有40多種元素、70多種同位素。目前得到廣泛應用的是⁵⁷Fe和¹¹⁹Sn。

圖24-5 某透閃石石棉的穆斯堡爾圖譜

由於地殼中鐵的分布相當廣泛，很多礦物都含鐵，因此鐵的穆斯堡爾譜已成為礦物學研究中一個重要課題。應用這種方法可以測定晶體結構中鐵的氧化態、配位以及在不同位置上的分布等。圖24-5 為某一透閃石石棉的穆斯堡爾譜，圖中顯示了 Fe²⁺離子在兩種八面體配位位置M₁和M₂中的分配情況，AA′雙峰表示M₁位的Fe²⁺，CC′雙峰表示M₂位的Fe²⁺。

穆斯堡爾譜技術可鑒定鐵、錫礦物種類；確定礦物中鐵、錫的氧化態（如 Fe³⁺，Fe²⁺含量及比值）、電子組態（如低自旋、高自旋）、配位狀態及化學鍵；確定鐵、錫離子的有序度、類質同象置換及含鐵、錫礦物的同質多象變體；進而探討不同溫壓下礦物的相轉變過程。

穆斯堡爾技術目前還不太成熟，通常要求低溫工作條件，可測的元素種類不多，譜線解釋理論也不夠完善，但卻是礦物學研究中一個很有遠景的新技術。

H. 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?