岩矿综合鉴定.

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=1R=[(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K0.5，其反射率主要取决于折射率。图中这种情况反射率曲线全部近于直立。②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，R38%，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”的矿物反射率表矿物名称白光下反射率黄光下反射率矿物名称白光下反射率黄光下反射率石英4.5%4.5%黝铜矿30.7%29%锡石12%11%方铅矿43.2%43%闪锌矿17.5%17%黄铁矿54.5%53%磁铁矿21.1%20%铂70%70%赤铁矿28.1%25%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矿物双反射和反射多色性矿物双反射和反射多色性****铜蓝Ro深蓝色，Re蓝白色****墨铜矿Ro深蓝色，Re蓝白色****石墨Ro灰色微棕，Re深灰色微蓝***红砷镍矿Ro深蓝色，Re蓝白色****辉钼矿Ro白色，Re灰白色微蓝***红锑镍矿淡棕色淡玫瑰红色，e淡紫色***辉锑矿∥a灰白色∥b浅灰色∥c白色**辉鉍矿∥a白色微蓝∥b灰白色∥c黄白色**白铁矿黄白色，淡绿黄色*淡红银矿Ro灰色，Re淡蓝色**硼镁铁矿∥延长淡棕⊥淡灰色蓝-淡褐*毒砂白色，白色微黄粉色***软锰矿∥c白色⊥c灰白色***雌黄∥a白色∥b淡灰色∥c灰白色**磁黄铁矿Ro淡红棕色，Re乳黄色***菱铁矿Ro淡灰色亮，Re淡灰色暗***黑柱石∥a淡灰微玫瑰红色∥b淡灰微玫瑰色∥c灰色微蓝***方解石Ro灰色，Re深灰色**赤铜矿Ro黄粉色，Re玫瑰褐色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非均质性矿物强非均质性****铜蓝，辉钼矿，辉锑矿，白铁矿，雌黄，石墨***磁黄铁矿，辉鉍矿，红砷镍矿，红锑镍矿，深红银矿，淡红银矿，软锰矿，水锰矿，赤铁矿，辰砂，毒砂，黑锰矿，针镍矿，方黄铜矿，硼镁铁矿，脆硫锑铅矿弱非均质性**钛铁矿，金红石，辉锑铋矿，黝锡矿，针铁矿，锡石，辉锑铅矿，叶碲金矿，雄黄*褐锰矿，车轮矿，黑钨矿，白钨矿，辉铜矿，黄铜矿均质性矿物黄铁矿，方铅矿，自然金，自然铜，自然银，自然铂，镍黄铁矿，磁铁矿，斑铜矿，黝铜矿，方钴矿，闪锌矿，硫锰矿，铬铁矿，蓝辉铜矿，辉银矿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14%的矿物，其吸收性一般较弱，K一般小于0.03，大部分光线可透过，所以具有强烈的内反射。②反射率在14-40%的矿物，其吸收性K一般0.03-0.73之间，其中反射率在14-30%的大部分具有内反射；而反射率在30-40%的仅少部分具有内反射。③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白-黄色白钨矿(白-淡黄)；锡石(白-黄褐)；菱铁矿(白-黄褐)；自然硫(白-黄)；雌黄(黄-橘黄)；*针铁矿(淡黄-棕黄)；闪锌矿(淡黄-棕黄)；*金红石(黄-棕)橙-红-棕红色雄黄(橘红)；红锌矿(橙-红)；黑钨矿(红棕)；辰砂(鲜红)；*铬铁矿(黄棕)；深红银矿(朱红)；淡红银矿(鲜红)；赤铜矿(血红)；*赤铁矿(砖红)；*水锰矿(暗红棕)；*纤铁矿(棕红)；*褐锰矿(暗棕)绿-蓝色孔雀石(翠绿)；*硫锰矿(暗绿)；*方锰矿(暗绿)；蓝铜矿(蓝)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