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岩矿综合鉴定

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综合 鉴定
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岩矿综合鉴定,1.矿相学基本知识2.主要金属矿物特征3.矿石的结构构造4.矿化期、矿化阶段5.岩矿鉴定,1.矿相学,矿相学:主要是用矿相显微镜研究金属矿石的一门学科。其研究领域包括金属矿物学和矿石学。 矿相学的主要任务是: 1、鉴定金属矿物:以矿相显微镜为主要手段研究金属(不透明)矿物的光学、形态特征、物理和化学性质等,借以鉴定矿物。 2、研究矿石的组构特征:研究矿石的构造、结构特征和矿物组合及其所提供的成因信息,以分析、判断矿床的矿化条件、矿化作用和矿化过程。从而为研究矿床成因和进行找矿勘探提供依据。 3、研究矿石的工艺性质:查明矿石中有益和有害元素的赋存状态、有用矿物和组分的含量、矿物的嵌布特性与嵌镶关系等矿石工艺性质,以便为矿石的选、冶设计提供依据。,图1-1 矿相显微镜反光原理示意图 1-灯泡;2-聚光透镜;3-孔径光栅;4-起偏器;5-视野光栅;6-视野透镜;7-反射器;8-物镜;9-自由工作距离;10-光块,1.1 吸收性晶体光学基本原理,1.1.1 概述 1、矿物的吸收性可按矿物的透明程度分为两种情况。 ①透明矿物:当光波进入矿物后,在厚度不大的范围内,其透过光的强度减弱程度不明显者称为透明矿物。 然而绝对透明矿物在自然界是不存在的,均具或多或少的吸收性。 ②不透明矿物:若矿物的厚度为数百至千分之一毫米的薄片,在灯光或自然光中不透明者称为不透明矿物(吸收性矿物)。 所谓吸收性是指光波射入矿物后,其强度随之递减的现象而言。光波进入物体(矿物)内部因吸收作用而使振幅递减的情况如图。,,图1-2 光波通过吸收性矿物时振幅变化示意图,设光强为I0的光波射在吸收性矿物表面上,在真空中的波长为λ0,k为表示矿物吸收能力强弱的常数;当光波向矿物内部透射(折射)时,随着深入内部,光强I不断减小。若透过厚度为x的矿物后的光强为Ix,则有: 式中e为自然对数的底,其值为2.718。 由上式可将吸收系数k的物理意义理解为,当光波进入矿物的距离x为一个真空波长λ0时,光强减弱至原光强的 。 不难看出,光强的减弱程度是与K值的增大成比例的,即矿物k值越大越不透明。,不透明矿物的k值一般在5-0.73之间(自然然金属矿物k值在5-1.5之间);半透明矿物的k值在0.73-0.03之间;透明矿物k值一般<0.03。 透明矿物的光学指示体一般用折射率来表示(光率体)。在吸收性晶体中光学性质随传播方向的变化,不仅与折射率N有关,更取决于吸收系数k。 折射率N使光波的速度改变,而k使光波在进行中递减变弱,二者都有方向性。 对于非均质性矿物,除特殊方向外,很难用几何图形来表示,只能用高次方程式来表示。,,1.1.2 不透明矿物的光学性质 1、矿物光面对垂直入射光线的反射能力,称为矿物的反射力。即矿物光面在反光显微镜下的明亮程度。表示反射力大小的数值叫做反射率。以下列公式表示: R=(Ir/Ii)×100% 式中:R-矿物的反射率; Ii-入射光强度; Ir-反射光强度 反射率是矿物本身的属性,它是不透明矿物最重要的光学特征和主要鉴定依据。 矿物的反射率R取决于矿物的折射率N与吸收系数K。,,一般透明矿物的吸收性极低,吸收系数K属10-4级,故可忽略不计,所以透明矿物的反射率可用费涅尔(A.Fresnel)公式表示: R=(N-Ns)2/(N +Ns)2 式中:N-矿物的折射率; Ns-浸没介质的折射率 对吸收性矿物(不透明矿物): R=[(N-Ns)2+K2]/[(N +Ns)2+K2]若以空气为介质,则Ns =1 R=[(N-1)2+K2]/[(N +1)2+K2],表1-1 一些矿物的光学常数表,图1-3 吸收性矿物在垂直光照条件下反射率R与折射率N和吸收系数K的关系图,矿物反射率R和矿物光学常数N、K 的关系如图,图1-4 在空气中矿物在垂直光照条件下反射率R与折射率N和吸收系数K的关系图 (据R.Galopin等,1972),反射率R,从上图中可以看出: ①当矿物的吸收系数K2,其反射率主要取决于吸收系数。图中这种情况反射率曲线全部近于水平。这种情况下R均大于38%。 ③当矿物的吸收系数K=0.5-2之间,其反射率主要取决于折射率和吸收系数。,上面讲的入射光是白光。矿物的反射率还与入射光的波长有关,不同的色光条件下矿物的反射率是有差别的。 如:金银系列的矿物对蓝色和绿色光的反射率存在较明显的差异(表1-2)。,吸收性强的不透明矿物,其反射率主要取决于矿物的吸收系数K。如矿物的k值>2时,R>38%,而R与N值的关系不明显。 均质矿物的N和K不因方向而异,所以其反射率只有一个值。 而非均质矿物因随晶体的方向不同,其N与K均有差异,所以R也随晶体方向而变化。故中级晶族矿物有两个主反射率Re和Ro,低级晶族矿物有三个主反射率Rg、Rm和Rp。,2、矿物反射率形成机理 矿物由元素或化合物组成。按结合方式可分为离子键、共价键、金属键和分子键等,每种矿物可由一种化学键组成,也可由两种甚至三种化学键构成。 由离子键和共价键构成的透明矿物的电子都是束缚电子,它们被束缚在各自原子核周围而不能在晶体内自由移动。 而含金属键的一些不透明矿物具有自由电子,它们在晶体内可以自由移动。,当可见光(光量子)射到金属矿物表面后,由于其中自由电子能级的能量差多与可见光(光量子)的能量相当。故这些电子可从基态位上被激发,即吸收了光量子的能量。 当电子再跃迁回到基态时,其大部分能量呈光量子再发射出来形成反射光。 这就是吸收性越强其反射光也越强的机理所在。,近代固体物理学中的“能带理论”可以更好地解释矿物反射率形成的机理。 自然金等导体矿物的能带是重叠的,外部电子可以在整个晶体中自由活动,可吸收各种能量的可见光(不透过),并在回返时,大多数电子能量仍以可见光形式释放出来,其反射率高60%以上。 黄铁矿、方铅矿、辰砂、雄黄、纯闪锌矿和纯金刚石等“半导体”矿物的“能带”被“禁带”隔开的下部“价电子带”(充满电子)和上部“传导带”(无电子,全空)所组成。,图1-5 自然金属、半导体矿物和透明矿物能结构带示意图,当“禁带”宽度小于可见光的能量时(黄铁矿、方铅矿),电子吸收光能由“价电子带” 跃迁到“传导带”上,返回时释放出相当一部分反射光,而显示较高的反射率(40-60%)。 当“禁带”宽度中等,就而显示出中等的反射率(20-40%)。 当“禁带”宽度大于可见光的能量时(纯闪锌矿、金刚石),大部分光透过而不被吸收,而显示较低的反射率(15-17%)。 上述“禁带”宽度(能隙的大小)对硫化物而言,决定于金属与硫的S、P轨道共价键的混合程度,这均决定于阴阳离子的电负性的差别。,3、反射率的测定方法 一般有光电方法和光学方法。 ①光电学方法:利用光电元件所产生的光电流与其受照光强度成正比的原理来测定矿物反射率。 光电元件种类:硒光电池,硅光电池、光电倍增管、显微光度计。前两种已被淘汰。 目前最常用的是MPV-2型显微光度计。,②光学方法又分两种: 视测光度法是借助装在显微镜上的视测光度仪来测定矿物的反射率。精度差,已淘汰。 在平时一般鉴定工作中,有时只需知道欲测矿物反射率大致范围,即可查表定出矿物时,可采用简易比较法。 其具体方法是将欲测矿物和标准矿物光片用软泥紧密镶在载玻片上,再用压平器压于同一水平面上,置于镜下以目力比较其反射率。当欲测矿物与几种标准矿物比较后,即可定出欲测矿物反射率的范围。,一般常分为五级:,常用作“标准”的矿物反射率表,4、影响矿物反射率测定值的因素①光片磨光质量;②入射光波的波长和浸没介质的影响;③切面方向;④仪器和附件及测量方法不同的影响;⑤不同标准矿物的影响;⑥内反射的影响到;⑦放大倍数;还有包裹体等的影响。,1.1.2 反射色,矿物的反射色也具有鉴定意义。矿物的反射色是指矿物磨光面在白色光垂直照射下垂直反射所呈现的颜色,它是矿物的表色。矿物的颜色可分为体色和表色。它是矿物磨光面对白色入射光中各波长光近似等量反射还是选择性反射的结果。如果是前者则为白色至灰色的反射色;否则会呈现颜色。,图1-6 矿物反射色色散曲线,1.3 矿物的双反射和反射多色性,在入射光为平面偏光条件下,旋转载物台一周时,非均质矿物都可能有明亮程度或颜色变化。 这种明亮程度随矿物方向不同而变化的性质称为双反射;而与之对应的反射色变化称为反射多色性。,显双反射和反射多色性的常见矿物表,显双反射和反射多色性矿物课分四级,****特强,***显著,**清楚,*微弱,常见矿物均质性和非均质性分级表,1.4 影响矿物非、均质性观测的因素,1、光块的磨光质量,有擦痕、凹坑等会引起漫反射,但没有明显的方向性; 2、光块安放不平;但不是四明四暗; 3、切片方向; 4、内反射,内反射太强,不易观测; 5、光源问题。,1.5 矿物的内反射,内反射是指光线投射到透明-半透明矿物表面后,部分光线经折射透入矿物内部,遇到矿物内部的解理、裂缝、颗粒边界、包体等,再次发生反射和折射,使部分光线折射出来的现象。 内反射所带的颜色称为内反射色;其与矿物的体色一致。 内反射必须在消光位观测。,内反射主要出现在透明-半透明矿物中。 ①反射率40%的矿物,其吸收性K一般大于0.73之间,这些矿物往往内反射不明显。 观测内反射效果最好在用矿物的粉末。,常见有内反射的矿物及其内反射色表,带*为粉末色,1.6 矿物的硬度,矿物的硬度是指矿物表面抵抗刻划、压入、碾磨的能力。 硬度的大小决定于矿物的化学成分和晶体结构。其中主要与原子或离子间的结合力(力键)有关,力键越大硬度越大。,2.主要不透明矿物鉴定特征,2.1 雄黄AsS: 反射率20.0-21.1%,暗灰色,较雌黄亮。 双反射:弱但清楚,带红色到带蓝的灰色;非均质性强. 内反射强烈,黄红色. 硬度<雌黄,<<辉锑矿;VHN:47-60. 通常与雌黄在一起。,2.2 雌黄As2S3 反射率:25%;灰色,较雄黄暗。 双反射强,与辉锑矿大致相当,带红色暗灰色到灰色。非均质性强。 内反射强烈,白或亮黄色。 硬度>雌黄,<<辉锑矿;VHN:22-52. 针状或板状集合体,为束状、放射状集合体;通常与雄黄在一起。,2.3 辉锑矿Sb2S3 反射率:Rp31.5%,Rm42.5%,Rg50.4%;白-灰白色;双反射强,∥a灰白色,∥b褐灰色,∥c纯白。非均质性很强;兰-褐-玫瑰褐色,波状消光普遍。无内反射。 硬度与方向有关,>雄黄、雌黄,< 方铅矿,VHN:42-129。不规则粒状或放射状集合体,压力双晶,变形发育.,2.4 铜蓝 Cu1+2Cu2+S2S+ 反射率:Ro11.3%,Re27.5%;靛蓝色到蓝色;双反射非常强,紫色色调的深蓝色-蓝白色;非均质性非常强,橙红色-红褐色;无内反射。 硬度VHN:59-129;稍微辉铜矿。 一般为自形板状,底切面解理完全,无双晶或环带。多为铜矿物的蚀变产物。,2.5 辉铜矿Cu2S 反射率:30%;蓝白色;双反射很弱;非均质性弱到清楚,鲜绿色到玫瑰色(强照明),平行消光;无内反射。 硬度VHN:58-59,与方铅矿相当,>铜蓝,<斑铜矿;易磨光。 在103.5度以上,颗粒较粗,急速结晶时,颗粒细。经常与斑铜矿共生,还可与黄铜矿、铜蓝、闪锌矿等伴生。,2.6 方铅矿PbS 反射率:47.9%;亮白色(43%);双反射无,均质,无内反射。 硬度VHN:56-116;>铜蓝,稍微>辉铜矿,<斑铜矿,黄铜矿、黝铜矿;三组解理发育,常常发育三角孔。,2.7 自然金Au 反射率高,72%;亮黄色-金黄色;双反射无,均质,在不完全正交镜下,带特殊的绿色色调,无内反射。 硬度较低VHN:41-94;>方铅矿,<黝铜矿,闪锌矿;与黄铜矿相当。 叶片状,不规则粒状。包体金为浑圆状。与毒砂、黄铁矿、黄铜矿等关系密切。,辰砂HgS:白色、略带蓝灰色色调(28%);双反射弱,非均质性清楚,常被内反射掩盖,内反射强,亮红色。往往为自形晶或粒状。 斑铜矿Cu5FeS4:玫瑰褐色-橙色(21%);双反射微弱,非均质性弱,只有很细粒的集合体可呈均质状;无内反射。 黄铜矿Cu5FeS4:黄铜黄色(35%)易氧化;含Se的为褐色;双反射弱,非均质性弱;无内反射。,辉钼矿MoS2:双反射极强且特殊,白色和模糊的灰色(47%);非均质性很强,白色带玫瑰色调,不完全正交时为特殊的暗蓝色;无内反射。常呈稍微弯曲的板状体,具有波状消光特征。 黝铜矿Cu12Sb4S13 :灰色通常带橄榄绿或褐色色调(41%);双反射无,均质,内反射褐红色。 闪锌矿ZnS:灰色(19%);无双反射,均质但常常被内反射掩盖,富铁的具有红褐色,贫铁的为黄褐色-黄白色。解理发育。 磁黄铁矿FeS:乳黄色带玫瑰褐色色调(36%),双反射很清楚,褐乳黄色-红褐色;非均质性很强,黄灰-绿灰-灰蓝色;无内反射。,磁铁矿Fe3O4:灰色常带褐色色调,含Ti带褐玫瑰色色调(20%),双反射无,均质,无内反射。常呈八面体、十二面体自形晶。 铬铁矿(Fe,Mg)(Cr,Al,Fe)3O4:暗灰色-褐褐色,与镁铁含量有关(11-13%),双反射无,均质,富铁的无内反射,富镁铝的为褐红色。常呈均匀的圆的自形晶或粗粒集合体产出。 钛铁矿FeTiO3:双反射清楚,亮玫瑰褐色-暗褐色(20%),非均质性强,亮绿灰色、褐灰色;内反射少见为暗褐色。 黑钨矿(Fe,Mg)WO4:灰色或灰白色(18%) ,双反射较弱,//C的切面为灰色到褐灰色;非均质性弱到清楚,黄色到暗灰色,斜消光;深红色内反射。常板状自形。,毒砂FeAsS:带乳黄色-玫瑰色的白色(51%),双反射弱,强非均质性,蓝色、绿色;无内反射。常具菱形切面的自形晶。 赤铁矿Fe2O3:带浅蓝色色调的灰白色(31%),双反射弱,很清楚非均质性均质,带灰的蓝色和带灰的黄色,深红色内反射。 黄铁矿FeS2:黄白色,双反射无,均质,无内反射 。常呈立方体自形晶。,蓝铜矿Cu2[CO3]2(OH)2 晶体属单斜晶系的碳酸盐矿物,十分稀少。 反射率:7-9%;反射色:微带棕灰色-灰色,多色性明显;强非均质性,带褐棕红色-棕红褐色或蓝紫色。 内反射强烈,深蓝色、鲜蓝色。 硬度HVN:161-254,莫氏硬度3.5-4。 晶体为柱状或厚板状,通常多呈粒状、钟乳状、皮壳状或土状集合体。深蓝色,玻璃光泽,土状块体为浅蓝色。贝壳状断口。常与孔雀石共生,产于次生氧化带.,孔雀石Cu2(OH)2CO3 反射率:6-9%;反射色:带棕灰色-灰色,多色性明显;强非均质性,略带紫灰白色-紫灰-棕褐色或暗紫色。 内反射强烈,翠绿色。 硬度HVN:110-156,莫氏硬度3.5-4。略大于方解石、白云石。 属单斜晶系;晶体形态常呈柱状或针状,通常呈隐晶钟乳状、块状、皮壳状、结核状和纤维状集合体。具同心层状、纤维放射状结构。,3. 矿石的结构构造,,,,4.矿化期、矿化阶段和矿物生成顺序,1、矿化期:成矿期,是指发生矿化作用的一个较长的地质成矿时期。 根据成矿作用分为:岩浆矿化期、伟晶成矿期、气水-热液成矿期、风化成矿期、沉积成矿期和变质成矿期。 各成矿期之间以极不相同的地质条件和物理化学环境相区别。 每个成矿期和各成矿期之间的时间间隔也相当长。一个矿床的形成,可能经历一个或多个成矿期。,矿化期的确定主要标志是根据与各成矿期的成矿作用密切相关的矿床形成的地质环境、物理化学条件、产状特征、典型矿物组合和矿石构造等特点来判断和划分的。 如一些矽卡岩矿床,经历了气液矿化期;后期在近地表矿体普遍受到强烈氧化作用,形成了氧化带和次生富集带,就说明它们经历了风化成矿期。,矿化阶段:成矿阶段,同一矿化期内,由相同或相似的地质条件和物理化学环境中形成的一组共生矿物组合的过程。 同一矿化阶段内所形成的矿物共生组合应该大致相当。而各矿化阶段中所形成的矿物共生组合可以相似或有较大差异,甚至完全不同。 主要表现为矿物组合的切穿关系,角砾状构造等特征。,矿化阶段:成矿阶段,同一矿化期内,由相同或相似的地质条件和物理化学环境中形成的一组共生矿物组合的过程。 同一矿化阶段内所形成的矿物共生组合应该大致相当。而各矿化阶段中所形成的矿物共生组合可以相似或有较大差异,甚至完全不同。 主要表现为矿物组合的切穿关系,角砾状构造等特征。 矿物生成顺序,
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