岩矿鉴定原理及方法.docx
《岩矿鉴定原理及方法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岩矿鉴定原理及方法.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
岩矿鉴定原理及方法
岩矿鉴定原理及方法
岩矿鉴定的原理及方法
摘要：
岩矿鉴定工作是地质工作的一项重要基础工作，是地质观察和研究的重要组成部分，是地质工作者应当掌握的基本功之一。
在进行地质调查研究的全部过程中，能否做好岩矿鉴定工作，鉴定工作的水平和成果质量，在一定意义上反映出地质工作的深入程度和研究程度，而在某些方面还反映出地质成果的精密度和准确度。
为此，要全面提高地质工作的质量，必须重视和抓好岩矿鉴定工作。
关键词：
手标本；偏光显微镜；鉴定原理；鉴定方法
一、手标本下岩矿石的鉴定
不同的矿物，外表特征和物理性质有所不同，因此，可以对矿物进行肉眼鉴定。
一般可
从矿物的外形、矿物的光学性质、矿物的力学性质等方面来对矿物进行鉴定。
1、矿物形态
（1）、矿物的单体形态
矿物单体在一定外界条件下，总是趋向于形成特定的晶体 矿物鉴定和形态特征，称为结晶习性（简称晶习）。
如石英晶体呈柱状；云母呈片状；黄铁矿呈立方体；石榴子石呈四角三八面体等。
根据矿物晶体在三维空间发育和程度，可将晶习大体分为三类：
1、一向延伸型：
晶体沿一个方向特别发育，其余两个方向发育差晶体细长，如针状、柱状（辉锑矿、电气石），柱状（角闪石），纤维状（蛇纹石石棉）等。
2、二向伸长型：
晶体沿两个方向特别发育，第三方向不发育或发育差，呈片状（如云母、石墨），板状（如重晶石）等。
3、三向等长型（等轴状）：
晶体沿三个方向大体相等发育，有等轴状、粒状，如石榴子石、黄铁矿、磁铁矿等。
（2）、矿物集合体形态
在自然界，呈完好的单晶产出的矿物较少，多数是多个单晶成群产出，即成为集合体状态产出。
这里所说的矿物集合是指同种矿物的多个单晶聚集在一起的整体。
集合体可根据矿物结晶程度大小分为两类：
1、晶质矿物集合体的形态
（1）显晶质集合形态：
用肉眼或放大镜可辨认出矿物颗粒界线的集合体。
显晶质集合体形态取决于矿物单体形态和它们的集合方式。
如柱状、针状集合体是柱状或针状单体的不规则聚合体；如纤维状集合体是针状单体大致平行密集排列而成，放射状集合体是柱状或针状单体以一点为中心向外放射状排列而成；粒状集合体是三向等长的单体呈不规则聚合体；又如簇状集合体是由一组具有共同基底，且其中发育最好的晶体与基底近于垂直的单晶体群所组成。
（2）隐晶质集合体形态：
隐晶质集合体是用放大镜也看不清单体界线的集合体。
按其紧密程度可分为致密块状和疏松土状集合体。
2、非晶质矿物的形态非晶质矿物没有一定的晶形，它的颗粒在显微镜下也难以辨认，而主要是根据外表形态或形成方式来分类，常见的有下列：
分泌体：
在岩石中形状不规则或球状的空洞，被胶体等物质由洞壁向中心逐层沉淀填充而成，其平均直径大于1厘米者，叫晶腺，小于1厘米者叫杏仁体。
如玛瑙是SiO2胶体物质在晶腺中周期性扩散所造成的环带。
结核体：
是围绕某一核心（砂粒、碎片等）自内向外逐渐生长而成的球状体，内部常为同心状构造，多为胶状成因。
直径小于2毫米的球状结核体大小如鱼卵者称为鲕状体；直径大如豌豆（2~5毫米）者称为豆状体，如鲕状豆状赤铁矿，鲕状石灰岩等。
钟乳状集合体：
是由同一基底逐层向外生长而成，呈圆锥形或圆柱形等形态的矿物集合体。
通常由胶体凝聚或溶液蒸发逐渐沉积而成，如石灰岩溶洞中的钟乳石和石笋（均为方解石）等。
还有葡萄状集合体（外形犹如成串的葡萄），如硬锰矿。
肾状集合体（外形为半椭球体）。
当非晶质矿物的集合体无一定外形且较致密时称为块状集合体，呈松散粉末状时称为粉末状集合体，如高岭石。
2、物理性质
矿物的物理性质主要由矿物的化学成分和内部构造所决定，不同的矿物具有不同的物理性质。
因此，我们运用肉眼和一些简单的工具（小刀、放大镜、瓷棒、磁铁等）和试剂（稀盐酸）对矿物的物理性质进行鉴别，可达到认识、区别矿物的目的。
矿物的物理性质包括光学、力学等性质，我们着重讨论能够观察到的物理性质。
3、光学性质
矿物的光学性质是指自然光作用于矿物表面之后所发生折射和吸收等一系列光学效应所表
黄色——雌黄 铁黑色——磁铁矿 褐色——褐铁矿 铅灰色——方铅矿 绿色——孔雀石 铜黄色——黄铜矿 蓝色——蓝铜矿 桔红色——雄黄 黑色——黑电气石 金黄色——自然金 钢灰色——镜铁矿
此外，有些矿物的颜色是介于两种标准色谱之间，常用二名法来描述，如黄绿色，即矿物以绿色为主稍带黄色。
（2）条痕：
矿物的条痕是指矿物粉末的颜色，一般是矿物在未上釉的瓷棒上擦划后所留下的粉末颜色。
条痕色可以与矿物颜色一致，也可不一致。
由于条痕色消除了假色的干扰，减弱了他色的影响，突出了自色，因而它比矿物颜色更稳定，更具有鉴定意义。
例如块状赤铁矿，其颜色可以是铁黑色，也可以是红褐色，但条痕都是樱红色。
观察条痕时要注意：
①要在干净、白色无上釉的瓷棒上进行，试条痕时不要用力过猛，只要留下条痕即可；②硬度大于瓷棒的矿物一般不留下条痕，需碾成细粉末观察；③浅色矿物的条痕多为浅色、白色，对鉴定矿物意义不大。
（3）、光泽：
矿物表面反射光波的能力称为矿物的光泽。
矿物的光泽按反射光的强弱可分为四级：
（1）金属光泽：
矿物反射光能力强似金属光面（或犹如电镀的金属表面）那样光亮耀眼，如自然金、方铅矿、黄铁矿等。
（2）半金属光泽：
矿物反射光能力较弱，似未经磨光的铁器表面，如磁铁矿。
（3）金刚光泽：
矿物反射光能力弱，比金属和半金属光泽弱，但强于玻璃光泽，如金刚石、锡石等。
（4）玻璃光泽：
矿物反射光能力很弱，如玻璃表面的光泽，如石英（晶体表面上的光泽）、长石等。
金刚光泽和玻璃光泽称为非金属光泽。
由于反射光受到矿物颜色、表面平坦程度及矿物集合方式等因素的影响，常出现一些特殊光泽，如下列光泽：
油脂光泽：
反射光在透明、半透明矿物不平坦断面上散射成油脂状光亮，如石英断面。
树脂光泽：
在不平坦断面上呈现如松香等树脂般的光泽，如浅色闪锌矿 丝绢光泽：
纤维状集合体表面所呈现的丝绸状反光，如纤维石膏。
珍珠光泽：
矿物平坦断面上呈现的似贝壳内壁一样柔和多彩的光泽，如白云母。
土状光泽：
粉末状或土块状集合体的矿物表面暗淡无光象土块那样的光泽，如高岭石。
观察光泽时，要转动标本，注意观察反光，最强的矿物的小平面（即晶面或解理面），不要求整个标本同时反光都强。
矿物的光泽、颜色、条痕、透明度的相互关系
光泽颜色条痕透明度
金属光泽金属色或黑色深色或金属色不透明
半金属光泽深色浅色或彩色为主有时为深色 半透明
非金属光泽金刚光泽浅（彩色）无色或白色为主，有的为浅色 透明
玻璃光泽无色或白色无色或白色
4、矿物的力学性质
矿物的力学性质是指矿物受外力作用（刻划、敲打等）后所呈现的性质，如硬度、解理和断口等。
（1）、硬度：
是指矿物抵抗外来机械作用力（刻划、敲打等）的程度。
鉴别矿物的硬度，可以把欲试矿物的硬度与某些标准矿物的硬度进行比较，即互相刻划加以确定。
通常用的标准矿物，即摩氏硬度计就是用这种方法确定的：
用十种矿物互相刻划，按硬度相对大小顺序把矿物硬度分为十级，排列在后边的矿物均能刻动前面的矿物。
这十种标准矿物是：
硬度等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
代表矿物
滑石
石膏
方解石
萤石
磷灰石
正长石
石英
黄玉
刚玉
金刚石
在实际工作中，通常采用简单的方法来试验矿物的相对硬度，即把硬度分为三级：
低硬度—小于2。
5，可用指甲刻动;②中等硬度—2。
5~5。
5，可用小刀或钢针刻动，手指甲刻不动;③高硬度—大于5。
5，小刀刻不动。
矿物的硬度是鉴定矿物的重要物理参数和特征之一，测试时应注意：
①矿物的硬度是指单个晶体的硬度，而纤维状、细分散土状集合体对矿物硬度有影响，难以测定矿物的真实硬度；②受风化影响的矿物，其硬度往往偏低。
因此，测试硬度时必须先矿物晶体的新鲜面，而且用力不宜过猛，以避免试验不准。
（2）、解理和断口
矿物晶体或晶粒受外力作用（如敲打）后，沿一定方向出现一系列相互平行且平坦光滑的破裂面的性质称为解理。
矿物的这种破裂光滑平面称为解理面。
矿物受外力作用后，在任意方向上呈各种凹凸不平的断面的性质称为断口。
解理和断口互为消长关系，即解理发育者，断口不发育，相反，不显解理者，断口发育。
矿物的解理按其解理面的完好程度和光滑程度不同，通常划分为四级：
①极完全解理：
解理面极完好，平坦且极光滑，矿物晶体可劈成薄片，如云母、辉钼矿。
②完全解理：
矿物晶体容易劈成小的规整的碎块或厚板状，解理面完好，平坦、光滑，如方解石、方铅矿等。
③中等解理：
破裂面不甚光滑，往往不连续，解理面被断口隔开成阶梯状，如辉石、白钨矿等。
④不完全解理：
一般难发现解理面，即使偶见到解理面，也是小而粗糙。
因此，在破裂面上常见有不平坦断口，如磷灰石、锡石等。
有的把无解理者称为极不完全解理，晶体的破裂面完全为断口，如黄铁矿、石榴石等。
断口可描述为贝壳状断口（如石英断口）、参差状断口（如黄铁矿、磁铁矿等）。
观察解理和断口时应注意：
①解理面是鉴定矿物的一个重要标志，观察解理时，通常先看晶体破裂后是否出现闪光的平面（转动标本时，有否闪光的小平面），就可知有无解理面。
然后，再根据解理面的完整程度确定解理的等级；②观察解理时，注意区别晶面和解理面，解理为受力后产生的破裂平面，一般较新鲜，平坦有较强的反光；而矿物的晶面，有的表现出各种花纹或麻点，通常无明亮的反光，其表面显得黝暗。
5、其他物理性质
比重：
矿物的比重是指纯净、均匀的单矿物在空气中（一个大气压）的重量与同体积纯水在4℃时重量之比，以G标记。
比重是鉴定和对比矿物的依据，其精确数值要通过专门测试才能确定。
常是用手掂估矿物的轻重，将矿物的比重分为三级：
重矿物——比重>4，如方铅矿、重晶石等。
中等比重矿物——比重2。
5~4，如石英、方解石等。
轻矿物——比重<2。
5，如石墨、云母、自然硫等。
弹性：
指矿物受外力作用（在弹性极限内）能发生弯曲形变，当外力取消后仍能恢复原状的性质，如云母。
挠性：
指矿物受外力作用能发生弯曲变形，但外力取消后不能恢复原状的性质，如绿泥石。
脆性：
指矿物受外力作用后易裂成碎块或粉末的性质，如方铅矿。
磁性：
指矿物可被磁场所吸引，甚至本身能吸引铁屑的性质。
通常用普通磁铁测试，能被磁铁吸引者称为磁性矿物，如磁铁矿。
除了上述物理性质可作为鉴定矿物的特征外，还常用一些简单的化学方法来鉴定矿物的成分，如用冷稀盐酸来测试方解石，可化学反应并释放出CO2，产生许多小气泡。
二、透射偏光显微镜下岩矿石的鉴定
在偏光显微镜下鉴定透明矿物的光学性质主要通过单偏光、正交偏光、锥光三个系统进行。
在单偏光镜下主要观察矿物的突起、晶形、颜色、多色性、吸收性及解理等;_正交偏光镜则主要观察矿物的最高干涉色、消光类型。
、消光角、延性符号、双晶等，它们是鉴定非均质体矿物的另一些光性特征;锥光镜下主要是确定非均质体矿物的轴性、光性、光轴角和光抽散等，它们对区别某些矿物其有重要意义。
上述透明矿物光学性质和常数是我们对每个矿物进行描述的主要内容，也是编制透明矿物鉴定检索表的基本数据。
1、单偏光系统下观察的主要内容
（1）、矿物的突起
折射率是透明矿物最基本也是最主要的光学常数，但在薄片中无法直接测出每个矿物
的折射率值，而只能借助于直观的突起初步鉴定。
矿物的突起决定于矿物本身的折射率和
树胶折射率之差（加拿大树胶折射率为1。
54）。
长期以。
来。
人们习惯将突起。
分为6-7个等级，以方便鉴定。
突起等级
折射率范围
主要代表矿物
突起参考等级
负高或负中
<1。
48
蛋自石、萤石
负高
负低
1。
48一1。
54
钾长石、白榴石。
方。
沸石、钠长石
≈负中
正低
1。
54-1。
60
石英、中基性斜长石
负低一正低
正中
1。
60-1。
66
透闪石、电气石、磷灰石
正低-正中
正高
1。
66-1。
78
辉石、橄榄石、十字石
正中-正高
正极高
＞1。
78
橱石。
、锆石
正高-正极高
（2）、矿物的晶形、解理和裂理
矿物的晶型
薄片中所见到的矿物形态，并不是其完整的晶形，而是矿物某一切面的轮廓;因此要想判断某矿物的晶形，必须观察该矿物的各个切面，综合考虑;:
如角闪石常见到长方形轮廓，同时也能见到近六边形或菱形轮廓，综合后可认为角闪石为长柱状;又如长石常见的是近方形和长方形轮廓，可判断其为板状。
矿物的解理和裂理
在薄片中矿物的解理表现为沿一定结晶方向平行排列的细缝线，即解理缝。
裂理（或
称裂开、裂纹）是沿双晶面破裂或沿细微包裹体分布的缝线，一般不如解理缝线平直，多数表现弯曲，定向性不明显。
颜色
指单偏光镜下白光（七色光组成）透过晶体后呈现的颜色，已是未被晶体吸收的部分色光的混合色。
如果各色光被矿物等量吸收，透过矿物后仍为白光则该矿物不显示颜色，称无色矿物。
多色性和吸收性
均质体矿物的非垂直光轴（光轴面）切面而言，当转动物台时若见到颜色有变化称为多色性;若见到颜色深浅有变化称吸收性。
这是由于非均质体矿物具有各向异性，对各色光波的选择吸收和吸收程度随振动方向而变化的结果。
2、正交偏光系统下观察的主要内容
均质体矿物由于各向同性，所以任何一切面在正交偏光下均表现为全消光（转动物台消光不变）。
因此均质体矿物只有在单偏光镜下观察（有些矿物非均质化除外）。
对非均质体矿物，除单偏光系统外，还需在正交偏光甚至锥光系统下观察，以便将相似的矿物区分开。
消光类型及延性符号
消光类型和消光角
消光类型是指矿片处在消光位时，其解理缝（双晶缝）或晶体轮廓等与目镜十字丝（代
表上下偏光振动方向）的相互关系。
当矿片处于消光位时，若①解理（双晶）或晶体轮廓与十字丝之一平行时，称平行消光。
②两组解理或品体轮廓平分十字丝时，称对称消光;③解理或晶体轮廓与十字丝之一斜交时称斜消光。
延性符号
指晶体的长方向（如柱状、针状、板状矿物）与光率体长、短半径的关系。
当晶体的长方
向与光率体长半径（慢光）平行或夹角小于45°时。
为止延性;当品体长方向与光率体短半径
（快光）平行或夹角小于45°时为负延性;应当注意的是矿物长方向平行Nm（或夹角小于45°）时延性可正可负;如果长形矿物消光角为45°时不分延性正、负。
干涉色及双折射率
干涉色是非均质体、非垂直光轴或光轴面的切片，在正交偏光下，当白光不同波长的七
色光通过晶体时，由白光干涉而成，这种干涉结果是光程差起主导作用，即一定的光程差对应一种干涉色。
干涉色和双折射率
3、锥光系统下某些光学数据的确定
矿物薄片鉴定中，一般不需使用锥光系统，若必须确定矿物的轴性、光性或光轴角（2V）时，可选用适当切面在锥光下确定。
4、主要透明矿物的简明鉴定
均质体:
进一步根据解理一晶形确定;
一轴晶、二轴晶:
分别按光性符号一干涉色一晶形进一步确定。
如某矿物为负低突起、均质体、无解理、粒状，可在表中查出矿物的正中突起、二轴晶、负光性、一级黄干涉色、柱状。
在表中查到三个矿物硅灰石、红柱石、绿脆云母，此时则需查找这些矿物的详细描述，进一步排查、确定。
三、反射偏光显微镜下金属矿物的鉴定
利用反光偏光显微镜研究金属矿物、矿石的成分和结构、构造，进行鉴定，并分析其生成顺序和分布规律。
1、研究方法：
1）、野外阶段:
结合矿床学研究，采集标本、样品，编号。
2）、室内阶段:
将采集的标本和样品磨制成光片，利用矿相显微镜进行鉴定研究。
包括其中金属矿物的物理性质（反射率、颜色、双反射、反射多色性、偏光性、内反射、硬度），矿石的内部形态特征、结构构造等。
3）、综合整理，编写报告。
2、研究意义:
为研究矿床成因提供重要的依据;指导找矿勘探;指导矿石技术加工。
3、鉴定原理
（1）、矿物的反射率与反射色
①反射率
矿相显微镜下垂直入射光经矿物光而反射后的反射光强度（Ir）与原入射光强度（Ii）之比。
即R=Ir/Ii。
反射率是鉴定金属矿物的最重要的光学常数，它表示了矿物对投射于其磨光而上的光线的反射能力也就是在反光下的明亮程度。
四种反射率标准矿物：
黄铁矿（54％）方铅矿（43％）黝铜矿（31％）闪锌矿（17％）
根据四种标准矿物可以得到未知矿物的相对反射率。
②反射色
矿物光片在矿相显微镜白光垂直照射下，其垂直反射光所呈现的颜色（表色）。
体色:
白光照射透明和半透明矿物，大部分光透过，只有少量光被等量吸收或选择吸收，透射光所呈现的颜色，叫做体色。
如果是等量吸收，则呈现无色、白色、灰白色、灰色;如果是选择吸收，则呈现显著颜色。
矿物的表色与体色是互补的。
矿物的颜色:
矿物在肉眼下所见的颜色。
不透明矿物:
矿物的颜色与反射色基本一样。
透明矿物:
矿物的颜色决定于其体色，而与反射色不同。
半透明矿物:
矿物的颜色是其表色与体色的综合。
例如:
矿物的颜色矿物的反射色
石英无色深灰
雄黄黄红灰白
孔雀石绿灰白
黄铜矿黄铜色黄铜色
黄铁矿淡黄淡黄
反射色的分类：
无色（白或灰白）类:
毒砂，方铅矿，闪锌矿，雄黄，雌黄，磁铁矿。
微弱颜色类:
黝铜矿，闪锌矿，铬铁矿，赤铁矿，软锰矿，辉铜矿。
显著颜色类:
铜蓝，自然铜，黄铜矿，斑铜矿，磁黄铁矿，黄铁矿。
按照颜色的深浅可分为深、浅、微三级。
（2）、矿物的双反射和内反射
双反射：
非均质矿物由于各向反射率不同，因此转动物台会有明暗的变化;而且在各方向上选择反射也不同，即在不同方向反射色不同，从而呈现反射多色性。
非均质矿物的反射多色性可以用反射率色散曲线来说明，非均质矿物的色散曲线随方向而异，所以在不同方向上反射色不同。
内反射：
透明矿物和半透明矿物的光片，当光线射向光片表而一部分反射回来，一部分透入矿物内部，碰到矿物内部的解理而、裂隙、晶粒界而、孔洞、包裹体等界而时，光线会被反射或散射出来，显示的矿物内部的颜色，称为内反射色（体色）。
不透明矿物因为光线基本不能透入矿物内部，因此没有内反射色。
透明矿物的颜色与其内反射色基本一致。
半透明矿物的反射色与内反射色为互补色。
（3）、矿物的均质性与非均质性
在正交偏光镜下观察矿物时，均质矿物（非晶质矿物和晶质的等轴晶系矿物）的垂直入射光经反射后仍保持原偏振方向不变，故经过上偏光镜后显示“消光”（全黑或亮度很小），而目_转动物台也不发生亮度和颜色的变化，此称为矿物的均质性。
视测分级：
均质:
转动物台一周，全黑或亮度不变，如黄铁矿，方铅矿，黝铜矿，闪锌矿，磁铁矿，铬铁矿，镍黄铁矿。
强非均质:
转动物台一周，可以看到四次明暗的变化，偏光色明显。
如铜蓝，毒砂，磁黄铁矿，辉锑矿，辉钼矿。
弱非均质:
转动物台一周，有微弱的明暗变化，偏光色也暗弱。
如黄铜矿，辉铜矿，自然铭，黑钨矿。
观察方法：
1、用中低倍镜和较强的光源，光片要压平，擦干净。
2、注意观察同种矿物的集合体。
3、在完全正交偏光下，非均质现象往往较模糊，把上偏光镜旋转很小的角度
比较清楚。
4、非均质矿物的不同切而方向的非均性强弱不同，应以显最大非均性的切而
5、有强内反射作用的非均质矿物，其内反射效应往往掩盖了它的非均质现象。
（3-5度），就会观察得（平行光轴切而）为准。
注意:
偏光色和内反射色同是在正交镜下观察，它们的区别在于，内反射色是从矿物内部反射出来的透射光形成的，矿物内部是明亮的，而偏光色是矿物表而的反射光经过上偏光镜显示的颜色，矿物内部是暗的。
另外，换用斜射法即可马上分别内反射色的偏光色。
（4）、矿物的硬度
矿物抵抗外来机械作用（压入、刻划、研磨）的能力即为矿物的硬度。
除反射率外，矿物的硬度是金属矿物最重要的一个鉴定标志。
（5）、金属矿物的综合鉴定和简易鉴定
综合鉴定
鉴定程序:
首先，用视测对比法将未知矿物与标准矿物进行比较，确定其反射率范围，再用金属钊一刻划确定其硬度等级，根据这两项结果确定该矿物在哪个表中，然后在矿相显微镜下详细观察其光学性质，综合分析、对比，确定该矿物的名称。
简易鉴定
抓住某些矿物在矿相显微镜下一项或儿项独特的光学性质，快速而简便地定出其名称。
四、小结
上文只是简单的从手标本和显微镜下进行的鉴定，比较片面。
其中岩矿鉴定应用各种矿物学原理与方法，通过矿物的光、电、声、热、磁、重、硬度、气味等以及其主要的化学成分特征，对岩石、矿物样品、包括光（薄）片、砂片、碎屑、粉末进行观察、鉴定以区别其矿物类别，以及研究岩石、矿石的主要矿物组成、矿物成生序列，结构、构造、岩（矿）石类型的技术方法，称为岩矿鉴定。
随着技术科学的发展，微束技术（X射线束、电子束、激光束、离子束）在岩矿鉴定中的应用，现今已经可以精确地确定矿物微区化学成分、内部结构、晶系、晶胞参数等，对矿物表面进行的精细扫描，已可精密测量矿物表面元素组成、价态、表面形貌，并绘出矿物的三维图像。
要想进一步详细的鉴定，还需要做相应的化学分析，进行更进一步的研究。
参考文献:
[1]常丽华，陈曼云，金魏，等．透明矿物薄片鉴定手册[CIP]．北京地质出版社，2006,4
[2]丁强，等．岩石和矿石组成和结构鉴定[M]，2005,5
[3]包相臣，等．矿相学教程[CIP]，1984
升级会员 