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鑒別礦物的主要方法

發布時間:2022-02-10 02:40:13

❶ 鑒別礦物的依據是什麼

由於不同的礦物具有不同的物理特性,所以,在通常情況下,只要根據這些特性,就可以把礦物鑒別出來。
(一)從礦物的不同形狀來識別礦物
由於礦物的成分、內部構造及生成環境不同,常以不同的形狀出現,有的礦物成片狀如雲母、輝鉬礦;有的礦物成立方體如黃鐵礦、食鹽;有礦物成同心園狀,如孔雀石;有的礦物成絲狀,如石棉;也有的成鍾乳狀如針鐵礦、鍾乳石、褐鐵礦;有的成腎狀如赤鐵礦;有的成放射狀如電氣石。此外還有些象葡萄或黃豆堆在一起的叫葡萄狀如葡萄石、孔雀石或豆狀如鉻鐵礦等等。我們可以從這些常見的形狀來區分礦物。
(二)從礦物的顏色來辨別礦物
我們拿著一塊礦物時,首先看到的是它的顏色,因此,顏色是礦物的重要標志之一。許多礦物都有它固有的顏色,如磁鐵礦是黑色的,黃銅礦是黃色的,辰砂是朱紅色的,孔雀石是翠綠色的。但有些礦物,由於混入了雜質,改變了它原來的顏色,如水晶,本來是無色透明的,但由於混入了雜質,變成了柴水晶、煙水晶、黑水晶等。
(三)根據礦物的條痕來鑒別礦物
礦物的條痕也就是礦物粉末的顏色。將礦物敲開的新鮮面。有些礦物的顏色和其條痕的顏色是不同的,如黃鐵礦顏色是淡黃色,條痕卻是黑褐色或墨綠色;黑鎢礦的顏色是黑色的,而條痕卻是深褐色。但也有些礦物的顏色和條痕的顏色是一樣的,如辰砂的顏色和它的條痕都是紅色的。軟錳礦的顏色和它的條痕都是黑色的。
(四)根據礦物的硬度來鑒定礦物
(五)根據礦物的光澤來識別礦物
光澤就是光線照射到礦物表面上反射出來的光彩。你看到或者聽說過了吧!金剛石是最名貴的寶石,它放出的光(實際上就是反射出來的光彩)輝煌燦爛,非常好看。金剛石能放光,其他任何礦物也同樣能放光。

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。

❸ 礦物肉眼鑒定的內容包括哪些方面

肉眼鑒定礦物主要是根據礦物的顏色、光澤、條痕、解理、硬度的特點來進行鑒定工作。那麼肉眼鑒定礦物所需的簡易工具有:瓷板(用來刻劃條痕)、小刀(用來刻硬度)、放大鏡(用來看解理特點等)。有時還可以隨身帶一小瓶鹽酸、小磁鐵。
肉眼鑒定礦物所需的簡易工具:小刀、放大鏡、磁鐵、瓷板。

❹ 礦物有哪幾種其主要的鑒別特徵是什麼

主要造岩礦物:黃鐵礦、石英、赤鐵礦、褐鐵礦、方解石、白雲石、石膏,橄欖石、輝石、角閃石、斜長石、正長石、白雲母、黑雲母、綠泥石、蛇紋石、石榴子石、滑石、高嶺石、蒙脫石。
鑒別特徵:造岩礦物就其化學成分而言,絕大多數為硅酸鹽,其餘為氧化物、硫化物、鹵化物、碳酸鹽和硫酸鹽等。

礦物質是一種起初存在於岩石和金屬類等非生物中的無機物。當岩石與石頭經過了數百萬年的侵蝕、碎裂後,就會成為土壤的一部分。而這些物質會造成透過土壤傳遞給植物,而植物在經過草食性動物的啃食後,礦物質也進入動物體內。人們在信用這些植物或動物產品後,礦物質便進入人體內。

礦物質的作用?

1、幫助代謝。

2、協助造血。

3、維護神經功能。

4、調節身體機能。

5、製造護氧化酵素。

6、調節、分泌荷爾蒙。

7、幫助血液和骨骼的組成。

8、幫助能量被吸收、利用。

9、維持體液與酸鹼度值的平衡。

10、使身體可迅速確實奪執行各項活動。

什麼是常量及微量礦物質?

礦物質與維生素同等重要,一旦缺乏了將會導致疾病。但如果攝取過量,也會有中毒等副作用產生。目前人體所必需的礦物質有22種之多,而這些礦物質攝取後,多會留存在我們的骨骼與肌肉組織中。

礦物質依人體需要量的多寡,可以分為常量礦物質和微量礦物質;常量礦物質每日需求量在100毫克以上;微量礦物質的需求量很少,但它們對健康卻十分重要,仍必須均衡攝取。

常量礦物質:鈉、鉀、鈣、鎂、氯、磷、硫。

微量礦物質:鉻、氟、鈷、硼、釩、鋅、碘、鐵、鉬、硒、錳、銅、鍺、矽等。

❺ 簡述野外鑒定礦物從哪幾個方面入手(即礦物的性質)

工具上,放大鏡和地質錘以及小刀是不可缺少的。你必須清楚常見礦物的特徵,基本造岩礦物石英,角閃石,雲母,長石,輝石,橄欖石等。首先,根據基本特徵進行初步鑒別,主要是從晶形,解理或斷口,硬度,顏色,光澤,條痕色等方面來基本鑒定。其次,可以從色率上進行排除鑒定。當然,鑒定的基礎是結晶學,礦物學和岩石學的基本理論。先看圖片 到地質網注冊一下跟大家交流,
最大地質博物館『南京 看一下實物
最實用的方法是:在電腦上搜索礦物圖片,然後與實物對比。

❻ 礦物鑒定和研究的物理-化學方法

當前用於礦物鑒定、研究方面最主要的物理-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,特別是對粘土礦物、碳酸鹽礦物、硫酸鹽礦物及氫氧化物的鑒定最為有效。

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、同質多像轉變等熱效應特徵,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。

(一)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。

(二)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,就能對礦物作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16-1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16-1高嶺石的差熱曲線(1)和脫水曲線(2)

差熱分析的優點是樣品用量少(100~200mg),分析用時間短(90分鍾以下),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。

一般的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,按送樣要求進行加工,並正確地使用測試結果。

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。現將礦物鑒定和研究方法列表如下(表16-1),以供選擇。

表16-1礦物鑒定和研究方法的選擇

學習指導

本章簡單介紹了礦物的鑒定和研究方法,目的是為了我們在今後的工作中知道怎樣去鑒定和研究礦物,並不要我們掌握所有的鑒定和研究方法;目前只需要掌握肉眼鑒定和簡易化學試驗方法就可以了;但要知道鑒定和研究礦物的步驟、正確選擇鑒定和研究方法。

復習思考題

1.怎樣去鑒定和研究礦物?選擇礦物鑒定和研究方法的原則?

2.肉眼鑒定礦物時應注意的問題。

❼ 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

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。

❽ 鑒別礦物方法有哪些

手標本和顯微鏡

❾ 任務明確肉眼礦物鑒定的方法和步驟

礦物的肉眼鑒定一般應從礦物的形態著手,然後觀察礦物的光學性質、力學性質,進而參照其他物理性質或藉助於化學試劑與礦物的反應,最後綜合上述觀察結果,查閱有關礦物特徵鑒定表,即可初步確定礦物的定名;對有疑問的礦物可將樣品送實驗室做儀器鑒定。

一、礦物的形態特徵

1.結晶質礦物和非晶質礦物

絕大多數礦物呈固態,固態礦物中大多數為結晶質,少數為非晶質。

結晶質礦物的內部質點 (原子、分子或離子)在三維空間有規律的周期性排列。因此,在一定條件下,每種結晶質礦物都具有固定的規則幾何外形,這就是礦物的固有形態特徵。例如,石鹽具有良好固有形態的晶體。在自然界中,這種自形晶較少見到,因為在晶體生長過程中,受生長速度和周圍自由空間環境的限制,晶體發育不良,形成了不規則的外形,稱為他形晶,而岩石中的造岩礦物多為粒狀他形晶體的集合體。

2.礦物的形態習性

一向延伸類型 晶體向一個方向發育,形成柱狀、針狀、纖維狀晶體,如輝銻礦、電氣石等。

二向延伸類型 晶體向兩個方向發育,形成板狀、片狀晶體,如石墨、雲母等。

三向延伸類型 晶體向三個方向發育均等,形成立方體、八面體等晶體,如石榴子石、黃鐵礦等。

3.晶面條紋

晶面條紋是指晶體的晶面上呈現的平行而寬窄不一的階梯狀條紋。如黃鐵礦的晶面條紋、石英柱面上的橫紋、電氣石柱面上的縱紋等。

4.礦物集合體形態

同種礦物多個單體聚集在一起的整體,稱為礦物的集合體。自然界中絕大多數礦物是以集合體方式出現的。礦物集合體的形態千姿百態、絢麗多彩。

礦物集合體的形態取決於單體的形狀和它們的集合方式。常見的礦物集合體形態有:

(1)顯晶集合體

柱狀集合體——普通角閃石、電氣石、紅柱石 纖維狀集合體——石膏、石棉

片狀集合體——雲母、鏡鐵礦 粒狀集合體——橄欖石、石榴子石

晶簇——石英、方解石

(2)隱晶及膠態集合體

結核狀——鈣質結核、黃鐵礦結核 鮞狀及豆狀——赤鐵礦

鍾乳狀——方解石 土狀——高嶺土

二、礦物的光學性質

礦物的光學性質是指礦物對光線的反射、折射、吸收等所呈現的光學現象,礦物的光學性質包括礦物的顏色、條痕、光澤和透明度。

1.顏色

礦物的顏色取決於其化學成分和內部結構,礦物的顏色分為自色、假色和他色。自色是指礦物本身所固有的顏色,是由礦物成分中所含的色素離子決定的,因而比較穩定;他色是由帶色雜質的機械混入所染成的顏色,他色在礦物中隨著混入物的不同而不同,例如純凈的石英是無色透明的,而含有少量的氧化錳時呈紫色,含氣泡時呈乳白色;假色是礦物表面的氧化物及內部的解理、裂隙、包裹體等引起光波的干射而呈現的顏色。對顏色的描述可採取標准色譜法、實物對比法及綜合法 (詳見學習情境2任務2)

描述時要注意:礦物顏色應以新鮮乾燥礦物為准,如果礦物表面遭受風化而顏色發生了變化時,則需颳去風化表面後再進行觀察描述。

2.條痕

條痕能夠消除假色,減弱他色,因而比礦物的顏色更為穩定,是鑒定深色礦物的重要依據。條痕色的描述方法與顏色相似。鑒定時需注意:擦劃條痕時,用力要均勻;觀察測試的礦物應選新鮮標本。

3.光澤

光澤是指礦物表面對光的反射能力的表現。礦物表面對光的反射越大,光澤就越強,反之則弱。根據礦物對可見光的反射能力,將光澤分為金屬光澤、半金屬光澤、金剛光澤及玻璃光澤 (詳見學習情境2任務2)。這四種光澤是指礦物單體晶面或解理面所呈現的光澤。如果礦物表面不平,或者為礦物的集合體,由於光線多次折射、反射而增加了散射光量,常使光澤發生變異,而呈現出各種特殊光澤。如油脂光澤、絲絹光澤、珍珠光澤、蠟狀光澤、土狀光澤等。

觀察礦物光澤時,一定要在新鮮面上觀察,主要觀察晶面和解理面上的光澤。

4.透明度

透明度是指可見光能夠透過礦物的程度,觀察礦物的透明度時礦物的厚度應以0.03mm為標准。依據光線透過的程度,可將礦物分為透明、半透明、不透明三個等級。

觀察描述礦物光學性質時,一定要注意掌握顏色、條痕、光澤和透明度四者之間的關系。金屬光澤的礦物,其顏色一定為金屬色,條痕為黑色或金屬色,不透明;半金屬光澤的礦物顏色為金屬色或彩色,條痕呈深彩色或黑色,不透明至半透明;非金屬光澤的礦物顏色為各種彩色或白色,條痕呈淺彩色到白色,半透明至透明。

三、礦物的力學性質

礦物的力學性質是指礦物在外力作用下所呈現的性質,包括礦物的硬度、解理和斷口。

(1)解理

光滑的平面稱為解理面。

觀察解理等級 根據解理面的完好程度通常分為極完全解理、完全解理、中等解理和不完全解理四個等級。中等解理和不完全解理有時難以區分,可寫成中等-不完全解理。

觀察解理組數 礦物中相互平行的一系列解理面稱為一組解理。注意觀察雲母、正長石、方解石、螢石的解理組數。

觀察解理面間的夾角 兩組及兩組以上的解理,其相鄰兩解理面間的夾角亦是鑒定礦物的標志之一。注意觀察正長石、輝石、角閃石、螢石的解理夾角。

需要注意的是,肉眼觀察礦物的解理只能在顯晶質礦物中進行。確定解理組數和解理夾角必須在一個礦物單體上觀察。

(2)斷口

礦物在外力作用下破裂成不規則不平坦的斷面,稱為斷口。礦物的解理和斷口是互為消長的,解理完全時則不會出現斷口,反之,解理不完全或無解理時則斷口顯著。

(3)硬度

硬度是指礦物抵抗機械作用的能力。由於礦物的化學成分和內部結構不同,所以礦物的軟硬程度也不一樣,肉眼鑒定礦物時常用摩氏硬度計測定礦物的相對硬度。

野外工作中為了方便,常採用指甲 (硬度為2.5±)、小刀 (硬度為5.5±)等作為標准測定相對硬度。

(4)礦物的其他性質

除了上述性質之外,礦物的其他性質,如雲母的彈性,高嶺石的吸水性、可塑性,磁鐵礦的強磁性,方解石遇鹽酸起泡等性質也是我們鑒定礦物的重要依據。

❿ 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。

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