研究生入学考试]矿相学讲稿2012年9月.ppt

矿相学矿相学 教材：教材：矿相学矿相学尚浚尚浚 卢静文卢静文 彭晓蕾彭晓蕾 2012201220132013学年第学年第1 1学期学期 讲课：讲课： 陈少华陈少华 职称：职称： 副教授副教授 1397042690213970426902 2012-10-292012-10-29 第一章 绪论 矿相显微镜 第一节 绪论 一、有关安排 1、这门课的性质：专业基础课、方法实验课。 2、讲课及实验教师介绍，实验室在何处。 3、讲课安排，课程哪周结束和教科书的出入、重点 、难点。 4、考核方法，讲课、实验各占50%，实验要求预习， 带教科书，练习本。 5、教材，参考书评述 矿相学 尚浚 卢静文 彭晓蕾等 矿相学 邱柱国 成都地质学院 金属矿物显微镜鉴定手册卢静文 彭晓蕾 吉林大学 矿石学教程 王苹 中国地质大学 不透明矿物显微镜鉴定 陈正 不透明矿物晶体光学 王曙 二、矿相学概念 1、定义：矿相学是在矿相显微镜下研究金属矿 石的一门地质科学。现在国际上通常写成Ore microscopy。 2、任务（内容）（重点） （1）鉴定金属（不透明）矿物。主要在矿相显 微镜下，研究金属矿物的光学、物理、化学性质 和形态特征，借以鉴定矿物。 （2）研究矿石成因。研究矿石构造、结构、矿 物组合、矿化阶段、矿物生成顺序等特征，判断 矿床成因，为找矿勘探提供依据。 （3）研究矿石的工艺性质。查明矿石中有益有 害元素的赋存状态、有用矿物和组分的含量和粒 度特征，给选冶设计提供依据。 3、与其它学科关系： 主要要利用数学、物理学 、结晶学、矿物学、晶体光学 等知识 主要与矿床学，找矿勘探 ，矿石工艺学密切相关，为它 们服务。 三、发展简史 这门学科自诞生至今，已有约90年，相对来 说，是一门比较年轻的学科。大致分为三个阶 段: 第一个阶段：五十年代前，国外一些学者如史奈 德洪、万德芬等进行了一些定性的理论解释和 定性，半定量的测试工作。 第二个阶段：五十年代后至今，西德、苏联、美 国、中国相继出版了一些矿相学专著，逐渐从 定性走向定量，为矿相学的发展奠定了基础。 目前矿相学研究程度达到或在某些方面稍有超 过晶体光学。比如干涉图偏光图 NR； 颜色反射色 d、Pe X Y Rvis 内反 射。 将来发展展望： 测试仪器自动化，电子计算机 引入，矿相学将向微区、快速、图象化、定量 化方向发展。 四、矿相学研究的工作程序 遵循：野外室内综合整理编写报告的 工作程序，现简要叙述： 1、野外研究阶段： 如果在野外，选择有代表性的露头、坑道 、钻孔等进行观察、取样、编号； 如果是选矿厂和冶炼厂，了解选矿方法和 流程，选矿用药剂、配料等，采集工艺流 程中各级产品，并编号、附文字说明。 2、室内阶段：磨制光片，主要在矿相显微 镜下研究及一些单项分析。 综合整理：对野外和镜下资料，进行理论分 析，编写矿相学报告，（附在矿床勘探报 告书的有关章节，我院79级学生曾做过） 。 五、矿相学的研究意义：（可略讲） 矿相学在鉴定不透明矿物，帮助确定矿床成因和 评价矿石等方向有重要实际意义： 例1：经研究发现，某矿床的矿石中有用矿物铬 铁矿呈自形晶结构，浸染状分布于橄榄岩或蛇纹石化 的橄榄岩中，从而可认为该矿床是结晶分异作用成因 的早期岩浆矿床。 例2：某铁锌综合矿石，经矿相学研究发现磁铁 矿的粒度大于0.2mm的占99.87%, 锌矿的粒度大于 0.2mm的占97.15%,考虑到按触界面的弯曲,最终碎矿 直经确定为0.1mm(略小于0.2mm)。 例3：前几年我院参加投资的茅排金矿,自然金金 粒含量占90%以上,所以采取了单一的淘洗法,(吸附法 ,淘洗法,水氯化浸金). 第二节 矿相显微镜 矿相显微镜又叫矿石显微镜,反光、 偏光显微镜,实际上是在岩石显微镜基础 上加上一套垂直照明系统组成。 一、物镜 1、物镜的分辨率：当像差校正得足够好时 能区分两点间的最小距离。 2、球面像差：由于透镜的远轴光线比近轴 光线折射能力大，所以远轴光线交汇的像 点与近轴光线交汇的像点不重合，它的沿 轴向距离之差称为球面像差。 3、色差：如果使用白光非单色 光，当白光透过透镜后，不同波 长的单色光发生不同的偏转（折 射），由于蓝光的折射率大于红 光，所以蓝光的汇聚点要比红光 的汇聚点靠近透镜，各色光依次 排列，它们之间的距离之差叫做 色差。色差是一个通称，没有指 明某一波长色光的“色差”。 4、物镜的种类 （）按像差校正程度分 无应变物镜：用“P”表示； 消色差物镜：对轴上物点所发出的宽光 束，校正好球差，以及蓝、红光的色差， 以“Ach”表示； 复消色差物镜：球差校正更好，蓝，绿 ，红光色差都校正。以“APO”表示。 高级相机镜头：如腾龙用“APO”，尼 康用“ED”，佳能用“L”表示。 （）按使用条件分 透射光用物镜： 160/0.17, 0.17表示盖有0.17mm盖玻片； 反射光用物镜：215/； 油浸物镜: 0i1 Oel 二、垂直照明系统 主要包括下面几个部分： 1、光源聚光镜：把光源发出的光聚焦于视域 光圈上，使视域亮度分布均匀。 2、孔经光圈（栏）：控制入射光束的直经， 缩小之可清除物镜球面像差、色差以及各种耀 光的不良影响，提高物像的清晰度，但同时又 使物镜有效孔径减小，分辨能力降低，故应调 节到适合（不大不小）为好。 3、滤色器（片）：淡蓝色的玻璃，使光源发 出的黄光变成白光。 4、前偏光（镜）（起偏器）：用偏 振膜制成，使入射的自然光变成平 面偏光（直线偏光），EW 5、视野（域）光圈：调节视域大小 ，适当缩小视野光圈，可减少“耀 光”的影响，使物像清晰度提高。 6、校正透镜（准焦透镜）：使视域 光圈焦距准确，成为清晰的像落入 视域中。 7、反射器：有三种 (1)玻片反射器： 镶嵌在东西向的水平轴上的0.5mm厚 的冕玻璃或0.17mm厚的盖玻璃片。 优点: 锥光下可见全孔经的偏光图, 垂直入射垂直反射,有利于R测定。 缺点: 反光能力弱，到达目镜的光强 是原光强的14%, 镀膜后才达20%。 （）二次式玻片反射器,又叫史密斯反射 器：F H Smith，1964年制。 Smith反射器是由一表面镀Al的反射 镜和一个上下表面分别镀了/4 厚加氟化 镁(N=1.38)和氧化铋 (N=1.45)膜层的玻 片构成。这种结构,使得入射角为22.5( 不再是45),按Smith计算,这样可使透过 玻片的平行入射面光强和垂直入射面光强 很接近,即透射旋转和反射旋转角都较小, 从而能减少旋转性定量测定的附加误差， 这是至今用于非均物质性定量测定的最好 的反射器，XPA-1配此先进的反射器。 （3）棱镜反射器: 老式：直角棱镜,优点是反光能力强, 缺 点是半个偏光图,斜照光。 新式：贝瑞克设计了三次全反射补偿 棱镜反射器,棱镜反射器都以斜射 光为主,终将淘汰。 三、显微镜的保管与维护 矿相显微镜是贵重精密仪器， 必须妥善保管，室内温度在16-17 为宜，温度不能骤然变化，湿度小 于60%为宜，油垢是霉菌的食料，可 用擦镜纸浸二甲苯、酒精轻擦。 下一讲内容：矿物的反射率、双反 射 反射色、多色性、内反射 等 第二章 矿物的反射率及反射色 第一节 矿物的反射率概念 一、反射率（Reflectance）：是指 在矿相显微镜下垂直入射光经矿物 光面反射后的反射光强与原入射光 强的比率： R=(Ir/I)*100% 由公式可知： 1、在同样光照条件下，愈是明亮的矿物（ 说明反射光强强）其R愈高，所以入射光 强要固定，每次以方铅矿调成纯白色。 2、均质矿物只有一个反射率数值，非均质 矿物的R随切面方向变化，中级晶簇有Re Ro，低级晶簇有Rg Rm Rp。任意切面 R2、R1。 3、上述公式求R，需用光强直接测定法， 由于不能在显微镜下测定，故R可根据费 涅尔（A Fresnel）公式计算（此处不推 导）。 二、反射率测定方法 1、反射率测定的标准 要求：化学成分固定、化学性质稳定、反射 率色散弱、均质、无内反射。 一级标准：通过光强直接测定法标定或通过 N、K计算得出； 二级标准：利用一级标准用光电倍增管法标 定。有：碳化钨45%、碳化硅20%、黑色中 性玻璃4.5%。 三级标准：选择四种常见的天然矿物： 黄铁矿53%，方铅矿43%，黝铜矿29%，闪锌 矿17%。 2、视测对比法 在矿相镜下比较待测矿物和三级 标准矿物的亮度，较亮者R高。 这样可以确定出待测矿物的反射 率范围，共五级：大于53%，53- 43%，43-29%，29-17%，小于17% 实验时，先要把标准矿物 “亮 度”特征记住，再去和待测矿物比 较。优点是不需专门仪器，操作简 便，实用。 3、光电倍增管法： 原理是：光照射到光电元件上 会产生电流，照射光的强度和所产 生的电流强度线性关系很好成正 比。 此法优点是灵敏度高、可测细 小矿物、数据定量，缺点是仪器昂 贵。 三、影响反射率大小的因素 （一）内因 1、矿物的化学键：金属键R高，离子键 、共价键、分子键R低 2、K、N：将费涅尔公式简成圆方程式 ： 可作出K N R 关系曲线（皮勒曲线） 由曲线可知： 当K0.5时， R主要取决于N 当0.5K 2时 K N 对R同等重要 当K2时 R 主要取决于K （二）外因： 1、N：由A Fresnel公式及实验得出结论， 在油浸镜头下矿物的反射率低于在干镜 头（空气介质）下矿物的反射率，而且R 大的矿物其R降低的少，R小的矿物其R降 低得多， 比如： 方铅矿 R空43% R油29%； 闪锌矿 R空17% R油5.2%。 2、入：很早人们就发现R是随着入射 光的波长改变而改变的，早年，施奈 德洪与西萨茨就利用绿、橙、红三种 光波来测定R，现在为了进行对比， 国际矿相学委员会com是以470nm（蓝 ），546 nm（绿），589 nm（黄）， 650 nm（红）四种单色光波作为测定 R的波长，教科书列出四种光波及白 光的R数据。 3、磨光抛光质量： 最常见的因素， 要求光片平整如镜、无氧化镁，否 则不能正确反映R大小。 磨、抛光质量对R影响十分明显 。比如不少同学得出自然铋的R小 于方铅矿的R的错误结论。碰到表 面有麻点的黄铁矿不知是何物等。 影响抛光质量的因素： MgO、Al2O3 比Cr2O3和金刚石磨料效果 好； 磨料越细越好； 抛光时间，见瑞克发现辉锑矿解理面 R=42%，经仔细抛光后R=40.2%, 再做剧 烈抛光后R仅有34.4；锡萨尔斯发现方铅 矿解理面反射率降低,发生在抛光三分钟 之内,此后反射率保持不变； 转速，上届国标矿相学会主席乌屯布格 来我国讲学称，磨制光片时，机器转速 每分钟几十转即可，切忌高速抛光。 4、标准的精度：作为“标准”物质必 须具有： (1)化学成分固定，不易构成类质图像 ； (2)化学性质稳定，不易氯化和腐蚀； (3)最好是均质体，或一轴晶垂直C轴 切面 (4)反射率色散较弱，无内反射。 5、光片安装质量：是否水平及准焦 6、切面方向：非均质矿物切面方向不同 ，R也不同。 7、包裹体：软硬包裹体会使表面不平。 8、内反射：内反射使低反射率矿物的R偏 大。 9、仪器型号及测定方法： 10、显微镜调节： 正因为影响因素多，所以不同的教材 中同一种矿物的反射率数据不严格一致 。 第二节 矿物的反射色 一、反射色的基本概念 1、反射色概念：矿物的反射色是指 矿物磨光面在白色光垂直照射下 所显现的颜色，是单向（匆转物 台）垂直反射光的颜色，它是矿 物磨光面的表面对白色光选择性 反射所造成的颜色，所以又叫表 色。 2、反射率色散及反射率色散曲线： 某一光学参数随光波波长的改变而 改变的性质称为色散（不同色光在 同一介质中所表现出的光学性质差 异称为色散）。矿物反射率因为测 定时所用光波波长的不同而改变的 现象叫矿物反射率色散。如果用各 波段的单色光测定反射率，并以波 长为横坐标，反射率为纵坐标，就 可绘制出矿物的反射率色散曲线， 它决定了矿物的反射色。 反射率色散曲线呈水平状态 表示：无色类矿物，所处位置表征R高 低 亮白色53% 白色43% 浅白 色40-29% 灰白色29-17% 灰色17% 深灰色 曲线的升降幅度决定矿物颜色、色调 特征。在红波段上升，反射色为红 色；在蓝波段上升，为蓝色，在蓝 波段微微上升，带兰色色调，如自 然铜的淡红色，方铅矿的微蓝色。 3、反射色的观察描述方法： 观察方法较简单，就是在普通矿相 镜单偏光下观察矿物的颜色，看到 什么就描述什么，以下几点需要注 意： 光片磨光，抛光要有较高质量， 光源要以方铅矿调到纯白为准，（ 不带显著的淡兰，淡黄色调） 视觉色变效应：视觉色变效应 是指矿物的反射色受连生矿物 反射色的影响，而发生微小改 变的现象。 记录格式： 黄铜矿：铜黄色，黄绿色（磁黄 铁矿） 反射色分类：书上分无色类，微弱颜 色类，显著颜色类。沃仑斯基分：无 色类（方铅矿），黄色类（自然金、 黄铁矿、黄铜矿），玫瑰色类（班铜 矿），蓝色类（铜蓝）。 各人对颜色的感觉能力不同，即使 同一颜色观察结果也往往因人而异， 作出不同的描述，结果千变万化，如 磁黄铁矿，淡黄微带玫瑰红色，淡玫 瑰黄色，淡褐黄色，淡棕黄色等，因 此，我们实验时要求，增加感性认识 ，提高识别能力，参照前人资料，大 范围对到即可！ 第三章 矿物的双反射、反射多色 性 以及内反射 一、矿物双反射概念 矿物双反射：在单偏光条件下 旋转物台一周时，非均质矿物有 明亮程度变化的现象叫矿物的双 反射。 二、双反射成因 等轴晶系、均质切面不具双反 射，只有非均质矿物才有。其成因 是：矿物不同方向对各种光波具有 不同的反射，一般认为，双反射的 显著程度，取决于矿物的相对双反 射率，与绝对双反率关系不太大。 1、中级晶矿物有两个主反射率Re、 Ro ，低级晶矿物则有三个主反射 率Rg Rm Rp 2、绝对双反射率R R中级晶= Re-Ro； R低级晶=Rg-Rp， 最大双反射率只有在平行光轴 的切面内才能测得，然而矿物光片 大多数是任意切面的，所以一般用 切面绝对双反射率来说明。R=R2 -R1 (R2R1) 3、切面相对双反射率 R= R/1/2（R1+R2）100% 公式中包含了矿物亮度平均值，因 素在内，相当于摄影的背景值， R=R2-R1好象反差，如果R大， 则R大或背景暗，所以双反射取决于 R。 实例：方解石:Ro=5.9%，Re=3.9%, R=2%, R=40.8% 红砷镍矿: Ro=56%，Re=50%, R=6%, R=11.3% 所以方解石双反射现象比红砷镍矿 的双反射现象明显得多。 三、矿物反射多色性：在单偏光条 件下旋转物台一周时，非均质矿物 有反射色变化的现象叫矿物反射多 色性。同矿物双反射一样，矿物反 射多色性的显著程度，取决于矿物 的相对双色散率，与绝对双色率关 系不太大。 四、矿物双反射和多色性观察方法及分级 双反射、多色性成因相同，故观察方法也 相同。 1、在单偏光下转动物台，观察矿物有无亮 度和颜色变化。如有亮度变化，说明该 矿物有双反射，如还有颜色变化说明该 矿物还有多色性。 2、双反射微弱的矿物，单晶粒不明显，可 先在正交偏光下找到多晶粒集合体部位 ，然而去掉上偏光进行观察更明显，这 是因为连生在一起的许多晶粒方位不同 ，对比之下各晶粒间R差别易于显示之故 。因此，双晶部位也可更明显，如辉锑 矿。 3、双反射、多色性微弱的矿物，还 可在浸油中观察更明显，这是因为在 浸油中R增大之故。 4、反射色鲜明的矿物，多色性现象 较易观察，双反射现象则常被掩盖， 对无色矿物来讲，易被看到的是双反 射现象。 5、矿物双反射及多色性分级： 教科书上分可见、未见，我 们实验分三级：强、弱、无。 强：单晶粒易见，如石墨，铜兰， 辉钼矿。 弱：多晶粒集合体可见，辉锑矿， 磁黄铁矿。 无：上述条件不显著，包括均质矿 物 闪锌矿。 五、矿物的内反射 1、概念：射于透明或半透明矿物磨 光面的一束白光，有部分光线经折 射透入矿物内部，遇到矿物内部解 、裂缝、空洞、晶粒界面、包裹体 时，经折射、反射、全反射而射出 ，这种现象叫矿物的内反射，内反 射所呈现的颜色称内反射色。 概念中注意以下几点： （1）内反射色是矿物中透射光的颜 色，即体色，反射色为表色，二 者之间应为补色，如辰砂，灰带 兰朱红光，R过低，反射光少， 选择性反射不明显。R过高，透射 光极少，故R过高，过低都不会显 示互补关系。 （2）内反射既可以是有色内反射， 如孔雀石翠绿色，又可能是无色 内反射如：乳白色内反射的石英 ，方解石等。 （3）内反射与反射率大小的关系 ： R小于14%的矿物， 有强烈内反射, 如石英、纯闪锌矿 R在14%-40%之间的矿物，有较弱内 反射,如铁闪锌矿 R大于40%的矿的一般无内反射，如 毒砂，这时反射色就是矿物的颜 色。 2、内反射的特点：具有三感+无规 律：透明感、立体感、不均匀感 ，转动物台时无规律变化。 注意：光片上的擦痕、刻槽或 矿物粉末，在斜照光下，都会不 同程度地产生漫反射现象，此种 漫反射有时耀眼，闪光，但不具 内反射的特点，应仔细区分。 3、内反射及观察方法：斜照法， 粉末法，正交偏光法，油浸法 （1）斜照法：是将欲观察的矿物 在垂直照射光下准焦，然后再将 光源改从侧面斜射于矿物磨光面 上进行观察。在中低倍物镜下， 非均质矿物只能在消光位观察。 （2）正交偏光法：以高倍物镜为宜 ，因高倍物镜对光线聚敛作用更 强。当这些斜射光线射入矿物内 部，经折射旋转和内反射旋转作 用，使入射的直线偏光发生旋转 ，同时也常产生椭圆偏光，故使 部分内反射光可透过上偏光镜， 因此在正交偏光下观察到矿物的 内反射现象。 当观察均质的透明和半透明矿物时 ，因其表面反射光基本上是将入 射的直线偏光原向反射，故被上 偏光镜消除，从而可突出地显示 矿物的内反射现象。 当观察非均质的透明和半透明矿物 的内反射时，必须将矿物转到消 光位，以排除偏光色的干扰后才 利于观察内反射。 第四章 矿物在直射正交偏光下的旋 转性 第一节 矿物的非均质旋转角及非均 质视旋转角 一、透明非均质矿物的非均质旋转角 概念 是指垂直入射条件下，反射直线偏光 的振动方向与原入射偏光振动方向 的夹角，以 表示。 挂图说明： 说明： 当入射直线偏光垂直入射于非均质透明矿 物任意切面时，若其振动方向与切面两 互相垂直的主反率方向之一平行或垂直 ，则反射光不发生分解（或认为与之垂 直的方向的分量为零），这时反射光的 振动方向与入射光的振动方向一致，不 发生反射非均质旋转。但当入射直线偏 光的振动方向与切面主反射方向斜交， 则会分解为分别平行于两切面主反射方 向的反射分振动，由于两互相垂直的主 反射方向的反射分振幅不等，按振幅合 成的平行四边形法则，所合成的反射振 幅，必然不同于原来的入射直线偏光的 振动方向，且必然向着较大反射振幅E2 的方向旋转，此旋转角即非均质旋转角 （）。 二、旋转规律及镜下转动物台时视域“四 明四暗”的变化 画图说明：以一轴晶负晶为例 由于合成反射振幅OE总是朝向较大反 射分振幅E2的方向旋转，所以非均质旋 转有以下几种规律： 1、当E2在、象限时，合振幅OE朝向 、象限旋转； 2、当E2在、象限时，合振幅OE朝向 、象限旋转； 3、当E2逐渐向45位附近移动时，逐渐增 大；45位时，实际上近似地等于极大 值。因此在严格正交偏光下转动物台一 周，便会出现“正四明四黑（暗）”。 三、不透明非均质矿物非均质视旋转 角 1、概念：非均质视旋转角是指在垂 直入射条件下，反射椭圆偏光的长 轴与入射偏光振动方向的夹角，以 表示。 2、挂图说明：由于非均质不透明矿 物二主向间有不等于0，的周相 差存在，合成反射偏光变为椭圆偏 光（椭圆偏化作用）。 四、相交偏光下矿物的旋转性 1、偏离角的概念：将分析镜从 严格正交位转一个小角度叫偏 离角，用 表示。 2、旋转物台一周视域现象变化 规律： 当 时，旋转物台一周，视域 四明四暗（黑） 当 时，旋转物台一周，视域 两明两暗。 第二节 矿物的均非性概念（包相臣 ） 均质矿物在正交偏光下，不论切片 方位如何，均不产生偏光面或椭圆 长轴旋转，转物台一周无明暗和颜 色的变化，这种性质称矿物均质性 。 非均质矿物在正交偏光下，因反射 平面偏光或椭圆偏光长轴旋转，使 部分光线透过上偏光镜，并随物台 转动而发生明暗和颜色的变化，这 种性质称矿物的非均质性。 4、偏光色：非均质矿物处于45位时， 在白色光直射正交偏光下所呈现的颜色 叫做非均质矿物的偏光色。 （1）偏光色的观察方法：先调严格正交 （使R较低的均质矿物在相交光下视域 亮度最暗即认为正交），记下物台消光 位度数，再自消光位转物台45，即矿 物处于45位。此时接近最大值，所以 矿物在视域中变得明亮，这时出现的颜 色，叫该矿物的偏光色。 （2）偏光色的成因(略讲) （3）偏光色的观察意义：每一种矿物在 主切面中的偏光色相当固定，如：铜蓝 ：火焰红橙色；石墨：棕黄色；辉钼矿 ：淡紫色。 第四节 均非性的观察方法及影响因 素 一、观察方法 1、严格正交偏光法：适用于非均质 性较强的矿物，因其合成的平面偏 光或椭圆偏光通过上偏光镜的光量 较大，转动物台矿物暗亮变化较显 著。 2、不严格正交偏光法：将上偏光镜 转1-3，以增加通过上偏光镜的 光量，使“暗亮”颜色变化更清楚 。 3、油浸法：在浸油中更显著。 二、分级：为实用起见，分三级： 强非均质矿物：严格正交下暗亮颜 色变化清楚，如：辉钼矿，铜蓝等 。 弱非均质矿物：不严格正交下，可 见暗亮颜色变化，如：黄铜矿，辉 铜矿。 均质性：无变化，如黄铁矿、方铅 矿。 三、矿物均非性观察影响因素 1、磨光质量：擦痕等造成漫反射 。 2、光片安装：不水平时，有明暗 变化但无规律 3、切面方向：多观察几个颗粒， 排除“均质切面”影响。 4、强内反射（转）：会干扰。 5、光强：光强调节不均匀。 6、矿相显微镜本身质量：镜头不 能有应变。 第五章 矿物的硬度、综合鉴定 和简易鉴定 第一节 概述 1、硬度的概念：矿物硬度是指矿物抵抗外 来机械作用力的能力。 按作用力的类型分： 刻划硬度：指矿物抵抗刻划作用力的能力； 抗磨硬度：指矿物抵抗研磨作用力的能力； 抗压硬度：指矿物抵抗压入作用力的能力。 2、影响矿物硬度的因素： （1）化学成分：纯金属硬度低， 合金硬度高； （2）化学键：共价键的硬度高， 其次是离子键金属键分子键 ； （3）切面方位：硬度会因矿物切 面方位不同而不同。 （4）离子半径的大小、配位数的 大小、晶格能、原子或离子的紧 密堆积程度等对硬度都有影响： 摩氏硬度计（十种标准矿物）： 金刚石、刚玉、黄玉、石英 、 正长石、磷灰石、萤石、方解 石、石膏、滑石刻划矿物来确 定矿物的摩氏硬度， 那么显微镜 下是怎样测定硬 度的呢？这就是第二节的内容 。 第二节 硬度的测定方法 一、刻划硬度的测定 在显微镜下用铜针和钢针对矿物 进行刻划，若产生了粉末或刻槽、刻痕 ，则说明刻动了矿物，这样可将矿物硬 度分成： 低硬度矿物：硬度3 如：辉钼 矿 中硬度矿物：硬度35.5 如：黄铜 矿 高硬度矿物：硬度5.5 如：黄铁 矿 注意： 1. 铜针3、钢针5.5，要磨尖，用力适中； 2. 在中低倍物镜下观察（10倍或4倍）； 3. 针与光面约成30至40度角； 4. 光面要整洁，不要将铜针粉末、氧化膜 误认为刻动了矿物； 5. 产生粉末，一般说明是脆性矿物，如黄 铁矿、辰砂、钛铁矿等，产生刻槽，一 般认为是塑性矿物，如方铅矿、自然金 、自然银等。 6. 此法虽原始，粗糙，但工具简单，仍被 广泛应用，但对细小矿物不适用。 二、抗磨硬度的测定（画图说明） 光片在磨制抛光过程中,由于矿 物硬度不同,硬矿物突出,软矿物凹进 ，软硬矿物交接处往往形成一个斜面 ，直射光照时，就会出现如下情况， 正对交界处，显得黑暗，交界处外围 ，由于光线重叠，显得稍亮，形成一 条亮线，亦称卡耳布线或史奈德洪线 。这样，在矿相镜下，当提升镜筒或 者下降物台，使物镜焦点上升，由A B ，亮线由a b，即亮线由高硬度 矿物向低硬度矿物移动，反之，由b a。 注意： 1、升降动作要缓慢，否则现象一 下就跑掉； 2、为使亮线突出，可缩小光圈（ 包括视域、口径、锁光圈）。 三、抗压硬度的测定 原理：利用合金制成压锥，在一定 负荷下压入矿物，所产生的压痕 大小和矿物硬度有关。根据反推 法，我们可以先测出压痕大小， 再根据一定的公式，计算出矿物 的抗压硬度。根据压锥形状，分 二种方法： 1、如果压锥形状为正方形锥体， 则计算出来的硬度叫维克硬度， 公式如下： Hv=1.8544*P/d2 Kg/mm2 , 公式中， P：负荷（Kg）， d :正方形压痕对角线长度（mm ） 2、如果菱形锥体，则计算出来的硬 度叫诺普硬度，公式为： Hk=14.2288-P/d2 Kg/mm2 注意： 压痕形状要完整,破裂的不准： 颗粒直径及厚度有一定要求： 2.5d 压痕之间的距离要 3d t=15 负荷100g 取15-30个数据的平均值。 四、刻划硬度、莫氏硬度、维 克硬度之间的关系（补充） 滑石 12 石膏 235 方解石 3172 萤石 4248 磷灰石 5610 正长石 6930 石英 71120 黄玉 81250 刚玉 92100 金刚石 1010000 第三节 矿物的综合鉴定和简易鉴 定 (对着教科书讲解) 1、表格的划分依据 2、交代一下，某些矿物由于R Hv 变化较大，可在不同表格重复出 现； 3、请翻到教科书某一栏，详细介 绍鉴定表的应用 4、简易鉴定表要求记忆主要的东 西，可布置一些作业：请区别 第六章 矿物的浸蚀鉴定 有关概念 矿物的浸蚀鉴定是利用一定浓度的化学 试剂浸蚀矿物的光面，经一定时间后（1 分钟），在显微镜下观察有无溶解、发泡 、沉淀、变色等现象发生及其程序如何。 由于矿物对试剂的浸蚀反应各不相同，因 此可以用于鉴别矿物。 1、有反应：用+表示，没有反应，用-表示； 2、常用试剂：氯化汞、氯化铁、氰化钾、氢 氧化钾、盐酸、硝酸 此外，还有双氧水 ，王水等 3、常用物品：小滴管 铂金丝 吸水纸 蒸馏水 第六章 矿石组构（讲四个问题） 一、基本概念 1、矿石：是从矿床中开采出来的， 从中可提取有用组份（元素、化合 物或矿物）的矿物集合体。或：矿 石是由矿石矿物和脉石矿物组成的 矿物集合体。 由于矿石形成条件、形成作用、形 成过程、矿物晶体化学性质不同， 导致矿石的形态多种多样，为了便 于描述，常用矿石构造、矿石结构 、矿物晶粒内部结构、矿石组构等 术语来进行概括。 2、矿石构造：Ore Structure 指矿中矿物集 合体的形状、大小及空间上的相互关系，即集 合体的形态特征。 3、矿石结构：Ore Texture 指矿石中矿物晶 粒的形状、大小及空间上的相互关系。(1)同 一种矿物;(2)一种与另一种;(3)一种与多种。 说明： （1）概念中的矿物集合体、矿物晶粒可由一 种或多种矿物组成； （2）矿石构造主要用肉眼在手标本上宏观观 察，也有显微构造；结构主要在镜下观察。 4、矿物晶粒内部结构：指的是单 个矿物结晶颗粒内部所呈现的 结构形态特征，如双晶、环带 、解理、裂理、裂纹、加大边 等。 说明：（1）尽管矿石的构造、结构已 有明确定义，但要正确划分并非容 易，比方说，一种矿物单晶与另一 种矿物集合体连生在一起，如压碎 了的黄铁矿被黄铜矿胶结，定名时 归属构造还是结构？ 这取决于描 述对象：以黄铁矿为研究对象，可 称压碎结构，以黄铜矿为研究对象 ，称网脉状构造。 （2）正是由于构造和结构有时不易严 格划分，比如，网脉状构造、网状 结构、斑点状构造、斑点结构，故 有人将矿石构造和结构统称为矿石 组构（Fabric）。 二、矿石构造 矿石构造是在一定的地质条件下 和一定的成矿作用下形成的，所以 矿石构造按成因分为岩浆、气水热 液、风化、沉积、变质等五大类。 （一）岩浆成矿作用形成的矿石构造 （简称岩浆构造） 岩浆成矿作用包括岩浆结晶分 异、熔离、贯入、喷溢等作用，这 类成矿作用产生的矿石，其构造特 点： 1、矿石矿物成分与母岩成分基本相 同，呈渐变过渡关系； 2、矿石矿物主要有；铬铁矿、磁铁矿、赤 铁矿、钛铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿、磁 黄铁矿、铂族元素矿物、铌钽等； 3、矿物集合体一般是晶质的，无熔蚀边缘 ； 4、主要构造类型有（可对着插图讲解）： 块状（金属矿物含量高于75%）、 次块状（金属矿物含量高于75-50%）、 稠密浸染状（金属矿物含量高于50-25% ）、稀疏浸染状（金属矿物含量高于25- 5%）、斑点（斑点大达0.5-1cm）、斑杂 、条带状等构造。 （二）气水热液矿石构造 含矿的气水热液（岩浆水、火山-次 火山水、地下水、变质水）沿围岩 的断裂、孔隙流动，经充填或交代 方式成矿，其特点是： 1、含矿溶液进入不活动的围岩或在 浅处开阔裂隙中，以充填方式成矿 ；含矿溶液的温度较高，溶液或围 岩的化学性质较活泼，以交代方式 成矿； 2、充填矿石构造：其矿物集合体 一般为晶质的，受构造裂隙控制 ，充填脉壁平整，交代溶蚀现象 不明显； 3、交代矿石构造：交代脉壁不规 则，界线不清晰，受岩性控制， 交代溶蚀现象显著； 4、成矿多期多阶段性，矿物成份 复杂，主要是金属硫化物； 5、常见构造类型：脉状、角砾状 、晶洞状、块状、浸染状、残余 状等构造。 （三）风化矿石构造 风化作用是在地表常温常压下进行 的，所以其特点是： 1、矿石疏松多孔、胶状，矿物集 合体形态复杂，有晶质的、胶状 的； 2、金属矿物常见的有：褐铁矿、 软锰矿、硬锰矿及铜、铅、锌的 碳酸盐矿物，如孔雀石、菱锌矿 等； 3、常见构造有：多孔状、胶状、 萄葡状、皮壳状、土状、晶洞状 等。 （四）沉积矿石构造 沉积成矿作用包括机械、胶体 、蒸发、生物及生物化学、火山沉 积等，其特点： 1、组成矿物主要是铁、锰、铝的氧 化物，碳酸盐、磷酸盐和铜、铅、 锌等硫化物，此外还有铝、稀散元 素及放射性元素矿物等； 2、由于都是在水盆由沉积作用形成 ，故层纹状（纹层状）为各类沉积 作用的典型构造，此外还有鲕状、 肾状、结核状等。 （五）变质矿石构造 由于温度压力增高，使岩石 、矿石产生塑性流动、褶皱、碎 裂、重结晶形成的各种构造，其 特点： 1、矿物集合体形态不规则，多呈 拉长、碎裂、弯曲，且常呈定向 排列； 2、常见构造有：皱纹状、片状、 片麻状、变余层理等构造。 三、矿石结构 矿物晶粒以什么形态出现，除受矿 物晶体化学性质影响外，还受外 界物化条件控制，故也以成因为 基础进行分类，共六大类：有结 晶、交代、固溶体分解、结晶、 沉积、动力等结构。下面分别简 述： （一）结晶作用形成的矿石结构（结晶结构 ） 矿石从熔体或溶液中结晶形成，其结构 与熔体或溶液的浓度、粘度，过冷却或过 饱和程度、晶体的生长空间以及矿物的结 晶特性（结晶速度、结晶能力）、外界的 温度压力和关，其特点： 1、矿物颗粒是晶质的，溶蚀交代现象不显著 ； 2、由于矿物的生长能力不同，所以能反映矿 物生成顺序； 3、常见结构有：自形、关自形、它形（海绵 陨铁）、斑状等结构。 （二）溶液的交代结构 交代作用是指气水溶液通过微毛细管孔 隙与周围的固态介质（矿物、矿石、 岩石）发生的化学置换作用，遵循等 体积定律，即交代前后的体积不变， 交代是否强弱，受组分的浓度、PH、 EH、T、P以及被交代介质的裂隙发育 程度等影响，其特点： 1、矿物颗粒边缘因普遍受到溶蚀而成 锯齿边，细脉交叉处常呈膨大加宽， 所以，只要看到矿物接触界线不平直 ，较粗就可定交代结构； 2、常见的结构有：残余、浸蚀、骸晶 、文象、格状、半自形等结构。 （三）固溶体分解结构 1、含有类质同像混入物的混合晶体叫固溶 体，或者两种或两种以上的离子半径、 电荷、离子类型、晶格特性、键性相近 的元素或化合物组成的一种均匀的固相 物质叫固溶体。（复习：类质同像概念 ：某种物质在一定的外界条件下结晶时 ，晶体中的部分构造位置被介质中的其 他质点原子、离子、络离子、分子所 占据而只是引起晶格常数的微小改变， 晶体构造类型、化学键类型、离子的正 负电荷平衡保持不变或相近的现象，叫 类质同像。） 2、当温度下降时，引起固溶体分离 （出溶），出溶时的温度叫共析点 ，不同组分的固溶体的共析点不同 ，可作为矿物温度计，当然，主客 晶相对百分含量不同，其共析点也 不同。 3、解离的固溶体中，含量较多的那 一组份作为溶剂组份，出溶后称为 主晶，含量少的作为溶质组份，出 溶后叫客晶。主、客晶同时形成， 因此，只要判断是固溶体结构，其 主客晶为同时形成。 4、主客晶接触界线清细平滑，客晶 多受主晶解理的控制。 5、常见结构有：乳浊状、叶片状 、格状、结状、星状、文象状等 。 实验课上常可观察到的有： 闪锌矿-黄铜矿（2号、5号光片） 黄铜矿-黝锡矿（4号光片） 磁铁矿-钛铁矿（26号光片） 斑铜矿-黄铜矿（8号光片） 辉铜矿-铜蓝 斑铜矿-辉钼矿 6、和交代作用产生的同名结构有相 似的形态特征，区别： （1）必须是能形成固溶体的矿物 ，如闪锌矿和方铅矿在高温下也不 互溶，所以闪锌矿中乳浊状的方铅 矿不能视为固溶体。 （2）接触界线是否平整。 （3）裂隙相交处是否有缩小、膨 大现象。 （四）胶体物质和结晶物质再结晶结 构 固态的胶体物质和较细粒的结晶物 质，在变质、成岩、后生及表生作 用下，由于温度、压力的增高，或 随时间的增长，都会发生再结晶作 用，从而形成各种再结晶结构。常 见的有放射状结构、花岗变晶结构 、斑状变晶结构、包含状变晶结构 。 （五）沉积结构 主要是指矿物碎屑或生物遗体 等在水体中经沉积作用所形成的 结构。常见的有：碎屑结构（细 分为砾状、砂状、泥状）、胶结 结构、生物结构等。 （六）动力结构（压力结构） 矿石中已结晶的矿物，受动力作用 产生机械变形，形成的结构叫压 力结构。 常见的有：花岗状压碎结构、斑状 压碎结构、揉皱结构、鳞片变晶 结构。 四、矿物晶粒内部结构 矿物晶粒内部结构包括双晶、环带、 解理、加大边等，下面分别讲述： （一）双晶结构：双晶是由两个或两 个以上的同种晶体彼此按一定的对 称关系（可对称操作：反映、旋转 、反伸）结合而成的规则连生体。 由于每组单体不完全平行，在镜下 的消光位不同，从而出现明暗相间 的理象。 1、据单个晶体的接合方式，双晶划分 为： （1）简单双晶：只有两个单晶构成， 如毒砂，锡石； （2）聚片双晶：两个及两个以上的单 体彼此按同一种双晶律多次重复出现 构成。如10#：辉锑矿； （3）复合双晶：两个以上的单体彼此 按不同的双晶律多次重复出现构成。 如格状双晶（两组聚片双晶） 2、按生长方式双晶分为： （1）生长双晶：生长过程中形成 ； （2）压力双晶：晶体生长后，受 应力作用，晶格沿一定面网发生 滑动； （3）转变双晶：同质多象转变而 成，-Q ,-Q ;辉铜矿（斜 方、等轴）。 （二）环带结构：在矿物晶粒内部， 沿着晶面方向有一系列环状线纹和 条带称为晶粒内部环带结构。这些 环带能以反射率、反射色、硬度、 化学组分、杂质包体和孔隙等特点 的不同加以区分。 如环带与晶面平行，说明环带是在熔 体（溶液）结晶时生成的，如环带 与晶面不平行，并且呈波状、弯曲 状的同心环状，则为胶体物质重结 晶时形成。 （三）解理结构 矿物晶体在外力作用下，严格沿着 一定的结晶面破裂而成光滑平面 的性质称解理。 说明：矿物晶粒内部结构在很多的 矿物是很普遍的，但是我们在镜 下平常见不到，原因是大部分矿 物的内部结构要浸蚀（液体、气 体、电解）才能见到。 （四）研究意义 1、帮助确定矿物世代。如某矽卡岩 开型铜矿，早期的黄铜矿具有复合 双晶，晚期的没有，说明两个世代 ； 2、帮助鉴定矿物：方铅矿的黑三角 孔； 3、有助于确定矿物的成因：如发现 双晶、弯曲、错动、破裂、叠加等 现象，说明矿石受到变质作用和动 力作用。 第七章 矿化阶段及矿物生成顺 序 一、矿化期 1、矿化期：也叫成矿期，指一个较长 的成矿作用过程。按成矿作用特点， 将矿化期分成六类：岩浆、伟晶、气 水热液、风化、沉积、变质等矿化期 。 要点：（1）时间间隔较长；（2）各矿 化期的地质条件及物化条件极不同。 2、矿化期的确定方法：据地质环境、 物化条件、产状，典型矿物组合、组 构等来判断和划分，具体举例如下： （1）根据矿体产出特点：矿石矿物为块 状黄铁矿，矿体直接围岩为凝灰岩，呈 似层状，与围岩整合产出，说明是火山 沉积作用形成，属沉积矿化期； （2）据矿物共生组合特点：含铬铁矿-橄 榄石-辉石，说明是岩浆矿化期； （3）根据矿石组构特点：鲕状、肾状构 造赤铁矿，说明是胶体化学形成，属沉 积矿化期； （4）同位素年龄资料：如测得的一组矿 物组合的年龄为元古代，另一组为二叠 纪，则属不同矿化期。 二、矿化阶段 1、概念：矿化阶段，又叫成矿阶段 ，是指在某一矿化期内，较短的成 矿作用过程。或理解为：形成一组 矿物共生组合的矿化过程。其特点 是：时间间隔较短，物化条件差异 不太大。 2、矿化阶段的命名方法： （1）以各阶段稳定的矿物共生组 合命名，如：黄铁矿-石英阶段 ； （2）以主要的形成温度命名：如 高温矿化阶段； （3）以各阶段形成的时间顺序来 命名：如 阶段； 总之，要结合矿合矿床地质 事实，选择适合成矿特点的名称 来命名。 3、矿化阶段划分标志 （1）矿体的产出特点（宏观上的）：脉状 矿体的穿插关系：晚阶段的矿脉穿插早 阶段的矿脉； （2）稳定的矿物共生组合特点：品位由 富变贫；矿物由氧化物变为硫化物； 由某一种矿物为主变为以别一种矿物 为主；同一矿床中出现磁黄铁矿和赤 铁矿； （3）矿石组构特点：角砾状、环状构造 ：角砾和胶结物属不同矿化阶段；交 代作用形成的典型结构：早阶段的矿物 被晚阶段的矿物交