矿相学

1．矿石学概念、研究内容、研究意义以及研究方法矿石学（Orepetrology)是研究矿石的一门地质科学，主要是金属矿石,也有部分非金属矿石,如煤、石墨及宝玉石等。研究内容：1、研究矿石的矿物成分：矿石往往由多种矿物组成，由单一矿物组成的矿石比较少见，因此，查明矿石中矿物的种类和含量，是矿石学研究的首要任务。2、研究矿石的组构（构造、结构）：主要研究矿物集合体或单个矿物颗粒的形态、大小及相互接触关系。3、研究矿化规律:矿化在时间和空间上发育的规律性。4、研究矿石的技术加工性能。研究意义：1、为矿床成因提供信息：矿石是组成矿床的基本物质，是成矿演化的终端产物。矿石中必然蕴含着丰富的成矿作用信息，研究矿石的物质组成、矿物组合及矿物组构等，可以从微观尺度上揭示这些信息，从而帮助阐明矿床的形成条件或矿床成因。2、为找矿勘探提供资料：矿石研究提供的资料是找矿勘探工作中矿石评价的主要根据，直接决定着找矿勘探的方向。3、为矿石技术加工提供依据：对矿石工艺的各级产品进行研究，选择、改进最合适的选、冶方法和流程，尽可能地综合利用全部有用组分。研究矿石的方法很多，归纳起来主要有以下几种：1、野外（或现场）实地观察及放大镜研究：可以取得有关矿石特征的原始资料，可以从宏观上直接了解矿石的产出状态，初步认识矿石中主要矿物的种类及矿化特点，确定并采集进一步研究用的标本，为室内的详细研究打下可靠的基础。2、反光显微镜研究：是研究矿石的最主要、最基础的方法，有着其它任何方法不可替代的作用，它除了能满足矿石的常规研究外，还能为其它研究方法提供可靠的测试样品。本教材将对反光显微镜研究方法做详细的介绍。3、电子探针分析：是利用磁透镜，将来自电子枪的高能电子束，聚焦于直径为0.01-1的范围内，轰击欲测样品（矿石），使其中各元素发射特征x射线，经分光识别进行定性、定量分析。它可分析元素周期表中从第4个元素Be到第92个元素U的所有元素，分析微区范围小至1其相对灵敏度达100PPm。它具有微区、微量、快速、直观、不破坏样品等特点。4、电子显微镜研究：光学显微镜的放大倍数最大不超过2000倍，分辨本领最高不超过0.2而电子显微镜却能够把物体放大几十万倍，甚至上百或千万倍，分辨本领高达1埃。超高压电子显微镜可以研究晶体结构和晶体缺陷；在辅助装置的配合下，电子显微镜还能连续观察金属在外力作用下内部变化的过程。5、X射线分析：可以测定矿物晶体的晶胞大小、格子类型、空间群和原子排列形式等，主要用于矿物晶体结构研究和矿物鉴定。此外，还有激光光谱分析、拉曼光谱分析、红外光谱分析等。2.矿物的吸收性与反射率、矿物透明度、内反射的关系，矿物按吸收性的分类。光波进入矿物其强度逐渐衰减的现象叫矿物的吸收性。K值越大，光波衰减得越快，光强降低得越多，矿物的吸收性越强。反之，矿物的K值越小，光波衰减得越慢，光强降低得越小，矿物的吸收性越弱。矿物的透明度与吸收性有着密切关系。根据矿物的吸收系数，可以把矿物分为不透明矿物、半透明矿物和透明矿物。不透明矿物吸收系数K＞0.73半透明矿物吸收系数K＝0.73-0.025透明矿物吸收系数K＜0.025不透明矿物和半透明矿物又统称为吸收性矿物。实际应用时，把矿物磨制成0.03毫米厚的薄片仍然不透光就称为不透明矿物（可制成光片观察）。3.反光显微镜结构及功能，与偏光显微镜的差别1、机械系统—由镜座、镜臂、镜筒、载物台和升降螺旋组成，主要起支撑作用，局部可以旋转（如载物台）、升降（升降螺旋）。2、光学系统--由目镜、物镜、垂直照明系统及上偏光镜组成。目镜：由两个透镜组成的放大系统，作用是将物镜放大的实象变成虚象便于观察物镜：是由复杂透镜组成的光学放大系统，其作用是将微小物体造成一个放大实象。垂直照明系统：由一系列复杂的光学部件组成的照明系统，由入射光管、反射器组成。上偏光镜：振动方向为前后的偏光，可以与前偏光镜构成正交条件。垂直照明系统—由入射光管和反射器组成入射光管：是连接光源和反射器起通道作用的装置，并附有调节光线的部件。入射光管一般由下列几部分组成：（1）光源聚光透镜：位于入射光管最前端靠近光源处，作用是把光源发出的光线聚焦于视域光圈上；（2）孔径光圈：控制入射光束直径；（3）前偏光镜：使入射的自然光变为平面偏光，其振动方向一般为左右向；（4）视域光圈：用于调节视域大小；（5）准焦透镜：可使视域光圈焦距准确，成为清晰影像落入视域中。反射器—改变入射光的传播方向，把水平入射光变为垂直入射光，到达矿物光面上起照明作用。最常用的有玻片式反射器和棱镜式反射器两种。3、光源系统—是反光显微镜的重要组成部分，它直接影响各种光学性质的观测、视域明亮程度及摄影效果。4.矿石光片类型？矿石光片的制备方法及步骤，评价光片质量的标准？磨制的矿石光片还可以哪些其他测试？光片类型：1磨光块—面积5×5cm2、一面磨光的矿石块2光片—面积约2×3cm2、一面磨光的矿石块3砂光片—用重砂样（天然重砂或人工重砂）制成的矿石光片4光薄片—兼有光片、薄片两种性能的矿石磨光面光片、砂光片、光薄片除了用于光学显微镜鉴定外，还可以作为电子探针、电子显微镜、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪等仪器的测试样品。光片的制备步骤一般实验室制备光片，主要有以下五个步骤：1、切割—用切片机将标本中所需观测部分切割成形;2、粗磨、细磨—分别用150号金刚砂和320号金刚砂在磨片机上将切好的矿石一面磨平;3、精磨—用1000-1200号金刚砂在玻璃板上人工精磨;4、抛光—用Cr2O3抛光液在抛光机上将矿石光片抛光（如果遇到疏松多孔、易碎的矿石需要用松香加松节油煮胶，使其固结，便于磨制）;5、编号。优质光片的标准:1、光滑如镜面，没有凹坑（麻点）、擦痕；2、同一种矿物在光片的中心和边缘，其磨光程度一致；3、不同硬度的矿物之间相对凹凸不大；5.矿物六大物理性质的基本概念、观察方法、视测分级及其鉴定意义。一、矿物的反射率基本概念：反射率：在反光显微镜垂直入射光的照射下，反射光强与入射光强的百分比率。反射率的大小，与反射光的强度成正比。反射光强度大，反射率也大；反射光强度小，反射率也小。反射率的观测方法：光电法和视测对比法（1）光电法—用仪器定量测定矿物的反射率。光电法有多种，现今最先进的方法为光电倍增管显微光度计法，其原理是利用光电效应。（2）视测对比法—定性测定矿物反射率的方法。拿未知反射率的矿物与已知反射率的标准矿物进行对比，根据对比结果确定未知矿物的反射率级别。反射率的视测分级：与四个标准矿物对比，可以把未知矿物的反射率分为五级：Ⅰ级R黄铁矿Ⅱ级黄铁矿R方铅矿Ⅲ级方铅矿R黝铜矿Ⅳ级黝铜矿R闪锌矿Ⅴ级闪锌矿R反射率的研究意义①R是表征矿物反射能力的重要参数。矿物不同，反射能力也不同，反射率也是不一样的，因此可以根据R来鉴定矿物。②反射率是金属矿物的最重要鉴定特征，它不仅能鉴定金属矿物的矿物种，对于鉴定矿物的“变种”、“异种”以至“多型”都具有实际意义。③对于金属矿物的标型性研究具有重要意义。二、矿物的反射色基本概念：反射色：在反光显微镜垂直入射光的照射下，矿物显示的颜色。反射色的观测方法有定性观测和定量观测两种。（一）定性观测方法反射色常见的定性观测方法是在反光显微镜下用白光照射直接观察矿物的颜色。一般是根据观察者的色感定性地描述矿物的反射色特征。1、视觉色变效应：需要指出，矿物的反射色常因受连生矿物的影响，使视觉上感到反射色发生了变化，这种变化称“视觉色变效应”。（二）定量观测方法——反射色颜色指数视测分级：显著颜色类：黄色、蓝色、玫瑰色等无色类：亮白色、白色、灰白色、灰色、暗灰色微弱颜色类：无色类带有某种颜色的色调，如辉银矿灰白色带灰绿色色调三、矿物的双反射及反射多色性基本概念：双反射：矿物的反射率（亮度）随结晶方位的改变而变化的性质。反射多色性：矿物的反射色随结晶方位的改变而变化的性质。观测方法：旋转物台（改变矿物的结晶方位）观察矿物有无亮度和颜色的变化。视测分级：可见双反射（反射多色性）—在单偏光条件下，转动物台（改变矿物的结晶方位），矿物显示亮度或颜色的变化，属于此级。未见双反射—在上述条件下，未见矿物显示亮度或颜色变化者，属于此级。四、矿物的均质性和非均质性基本概念：矿物的均质性：正交偏光条件下，矿物呈现黑暗，转动物台一周黑暗状态无变化。矿物的非均质性：正交偏光条件下，矿物的亮度和颜色随结晶方位的改变而变化的性质。偏光色：正交偏光条件下矿物显示的颜色。观测方法常用的有以下三种：1、严格正交偏光法：使前、上偏光镜两者严格正交（可用铜蓝、辉钼矿等在四个45°位置的偏光色完全相同为标准），对非均质性较强的矿物，其合成平面偏光或椭圆偏光通过上偏光镜的光量较大，因而旋转物台暗亮变化比较显著；对非均质性较弱的矿物，则通过上偏光镜的光量甚小，因而旋转物台暗亮变化不甚明显。2、不完全正交偏光法：将上偏光镜偏离1－3°的角度以增加通过上偏光镜的光量使“非均质效应”更加清楚，特别是颜色效应将显著加强。许多在严格正交偏光下显示不太清楚的“非均质效应”可以在不完全正交偏光下显示清楚。3、油浸法——在严格正交或不完全正交偏光下用油浸镜头将矿物光片置于浸油中观察“非均质效应”。严格正交偏光（2）均非性的观测条件不完全正交偏光强非均质性（3）均非性的视测分级弱非均质性均质性视测分级：观测分级标志条(旋转物台)件视测分级严格正交偏光不完全正交偏光强非均质性暗亮变化显著、可见颜色变化暗亮和颜色变化都显著弱非均质性有暗亮变化、颜色变化不清楚暗亮变化较显著、可见颜色变化均质性暗亮、颜色无变化暗亮、颜色无变化五、矿物的内反射基本概念：内反射：透射光从矿物内部反射出来的现象。内反射色：内反射显示的颜色。矿物的内反射是在斜照光或正交偏光下观测的光学性质。斜照光（法）2、观测条件（方法）严格正交偏光（法）内反射的镜下特征无色内反射呈现云雾状或毛玻璃状（1）具透明感有色内反射呈鲜明颜色，柔和，不刺眼内反射显著的矿物，颜色深浅不均匀（2）不均匀内反射不显著的矿物分布不均匀，内反射沿凹坑或裂隙分布，呈现斑点状或条带状内反射的视测分级显内反射（内反射色）—用斜照光法或正交偏光法观察显示内反射的镜下特征及内反射色者属于此级不显内反射—无上述特征者属于此级六、矿物的硬度基本概念：矿物硬度：矿物抵抗外来机械作用的能力。①刻划作用—刻划硬度外来机械作用的类型②研磨作用—抗磨硬度③压入作用—压入硬度测定方法1、刻划硬度的测定方法—金属针刻划法(1)刻划工具：钢针、铜针高硬度：钢针刻不动(2)视测分级中硬度：钢针刻得动，铜针刻不动低硬度：铜针刻得动3）判断刻动、刻不动的镜下标志刻动刻不动矿物表面显露出明显刻痕矿物表面不显痕迹有时刻痕两侧堆积有矿物粉末手有刻破的感觉手有滑感2、抗磨硬度的测定方法—接触亮线移动法：提升物台，接触亮线向高硬度矿物移动；下降物台，接触亮线向低硬度矿物移动。3、压入硬度的测定方法—用仪器定量测定矿物硬度（1）仪器名称—显微硬度仪反光显微镜（2）仪器结构压锥测量微尺（3）测量步骤：①在反光显微镜下找到欲测矿物②设定负荷（压力10-200g）和压荷时间(0-45s)；③把欲测矿物移动到压锥下，压出压痕；④用测微尺测量压痕对角线的长度；⑤根据压力及压痕对角线长度计算（或查表）矿物硬度.6.矿物的系统鉴定和简易鉴定方法的基本概念，适用对象。基本概念：在反光显微镜下，系统观测未知矿物的各项鉴定特征，然后与已知矿物的标准鉴定资料进行对比，以确定矿物名称的方法叫综合鉴定。定义：矿物鉴定中，在全面研究、综合鉴定的基础上，抓住某些矿物的特殊性，快速而简便地定出矿物名称，这个方法叫做简易鉴定。简易鉴定只适用于常见矿物。7.矿物系统鉴定表中包括的鉴定内容每一鉴定表中内容共分十栏。具体说明如下：第一栏：矿物名称、化学组成、晶系、矿物名称下附列英文名称。第二栏：反射率。根据国际矿相学委员会（COM）的规定，大部分矿物分别列出波长470nm（蓝光）、546nm（绿光）、589nm（橙光）和650nm（红光）等四种单色光的反射率（Bowie等1