第一章礦石學及反光顯微鏡1

1、第一章第一章 礦石學及反光顯微鏡礦石學及反光顯微鏡一、礦石學基本問題（概念、內容、意義、方一、礦石學基本問題（概念、內容、意義、方法）法）二、礦物的吸收性二、礦物的吸收性三、研究樣品的制備三、研究樣品的制備四、反光顯微鏡四、反光顯微鏡 1.1概念 礦石學礦石學 是以礦石是以礦石( (固體礦石中的金屬固體礦石中的金屬礦石，部分非金屬礦石）為研究對象的礦石，部分非金屬礦石）為研究對象的一門地質學科。主要是利用反光顯微鏡一門地質學科。主要是利用反光顯微鏡等手段研究礦石的礦物組成、組構（結等手段研究礦石的礦物組成、組構（結構、構造）特征及其時空變化規(guī)律。構、構造）特征及其時空變化規(guī)律。 礦石礦石 是成

2、礦物質在特定的地質環(huán)境和物理化學條是成礦物質在特定的地質環(huán)境和物理化學條件下經(jīng)漫長的地質成礦過程演化的件下經(jīng)漫長的地質成礦過程演化的最終產物最終產物；是在；是在當前經(jīng)濟技術條件下當前經(jīng)濟技術條件下能夠直接利用或從中提取有用能夠直接利用或從中提取有用組分組分的單晶礦物或礦物集合體。的單晶礦物或礦物集合體。 巖石學巖石學 礦礦石石學學 研究對象研究對象 巖石巖石( (三大類三大類) ) 礦石礦石( (金屬礦石金屬礦石) ) 研究工具研究工具 偏光顯微鏡偏光顯微鏡 反光顯微鏡反光顯微鏡 研究樣品研究樣品 巖石薄片巖石薄片 礦石光片礦石光片 1.2 研究內容研究內容 1.研究礦石的礦物成分研究礦石的礦

3、物成分 礦石往往由多種礦物礦石往往由多種礦物組成，查明礦石中礦物的種類和含量，是礦石組成，查明礦石中礦物的種類和含量，是礦石學研究的學研究的首要任務首要任務。 2.研究礦石的組構（構造、結構研究礦石的組構（構造、結構） 主要包括礦主要包括礦物集合體或單個礦物顆粒的形態(tài)、大小及相互物集合體或單個礦物顆粒的形態(tài)、大小及相互接觸關系。接觸關系。 3.3.研究礦石在時間上發(fā)育和空間上分布的規(guī)律研究礦石在時間上發(fā)育和空間上分布的規(guī)律 4.研究礦石的技術加工性能研究礦石的技術加工性能 主要測量有用礦物主要測量有用礦物的相對含量，有用礦物的嵌布特征、連接關系的相對含量，有用礦物的嵌布特征、連接關系( (如毗

4、連、包裹、脈狀或網(wǎng)脈狀、皮殼狀連接）、如毗連、包裹、脈狀或網(wǎng)脈狀、皮殼狀連接）、嵌布粒度、元素在礦石中的賦存狀態(tài)等嵌布粒度、元素在礦石中的賦存狀態(tài)等1.3相關學科的關系相關學科的關系 起源于金相學，把研究合金成分、結構的起源于金相學，把研究合金成分、結構的方法應用于研究天然礦石。方法應用于研究天然礦石。 建立于結晶學、礦物學、巖石學、地球化建立于結晶學、礦物學、巖石學、地球化學等基礎地質學科之上，研究成果又能為學等基礎地質學科之上，研究成果又能為這些學科所利用。這些學科所利用。 直接服務于礦床學、找礦勘探和礦石工藝直接服務于礦床學、找礦勘探和礦石工藝學。學。為礦床成因研究和找礦勘探提供重要為礦

5、床成因研究和找礦勘探提供重要的信息，為礦石選冶提供重要的基礎資料的信息，為礦石選冶提供重要的基礎資料。1.4 研究意義研究意義1.1.為礦床成因研究提供信息為礦床成因研究提供信息 礦石是成礦作用的最終產礦石是成礦作用的最終產物，不同成因的礦石有著不同的礦物組成及組構特征，物，不同成因的礦石有著不同的礦物組成及組構特征，因此研究礦石組成及組構特征，可幫助闡明礦床的作因此研究礦石組成及組構特征，可幫助闡明礦床的作用特點及條件。如組構特點可以判斷成礦作用的方式用特點及條件。如組構特點可以判斷成礦作用的方式（鉻鐵礦（鉻鐵礦- -豆狀構造）豆狀構造）, ,結構及成分變化可以反映成礦結構及成分變化可以反映

6、成礦的物理化學條件的物理化學條件（斑銅礦和黃銅礦（斑銅礦和黃銅礦- -格狀、葉片結格狀、葉片結構）構）。2.2.為找礦勘探提供信息為找礦勘探提供信息 弄清礦石組構及組成在空間變礦石組構及組成在空間變化的規(guī)律，探討礦化分帶性，可以指導深部找礦?；囊?guī)律，探討礦化分帶性，可以指導深部找礦。3.3.為礦石技術加工提供依據(jù)為礦石技術加工提供依據(jù) 在礦石的技術加工中，只在礦石的技術加工中，只有根據(jù)礦石學的研究結果，才能選擇最有效的選礦方有根據(jù)礦石學的研究結果，才能選擇最有效的選礦方法，確定最佳的磨礦細度及合理的工藝流程，并盡可法，確定最佳的磨礦細度及合理的工藝流程，并盡可能地綜合利用全部有用組分。能地綜

7、合利用全部有用組分。豆狀構造豆狀構造-巖漿熔離作用巖漿熔離作用1.5 研究方法研究方法 礦石學研究的一般步驟：礦石學研究的一般步驟： 1.1.野外觀察及取樣野外觀察及取樣 宏觀上直接了解礦石的產出狀態(tài)，借助宏觀上直接了解礦石的產出狀態(tài)，借助肉眼和放大鏡肉眼和放大鏡初步認識礦石中主要礦物的種類，礦石的構造特征。初步認識礦石中主要礦物的種類，礦石的構造特征。同時，在野外確定不同礦石類型之間的時間和空間關系，并采集同時，在野外確定不同礦石類型之間的時間和空間關系，并采集代表性的樣品供室內研究。這一步是研究的基礎和關鍵。代表性的樣品供室內研究。這一步是研究的基礎和關鍵。 2.2.室內研究室內研究 反光

8、顯微鏡反光顯微鏡研究：研究：其主要任務是進一步確定礦物組其主要任務是進一步確定礦物組成、形態(tài)、大小以及礦物之間的關系。同時為其他研究如流體包成、形態(tài)、大小以及礦物之間的關系。同時為其他研究如流體包裹體、礦物標型、礦石礦物的賦存狀態(tài)以及同位素等方面提供基裹體、礦物標型、礦石礦物的賦存狀態(tài)以及同位素等方面提供基礎。礎。電子顯微鏡電子顯微鏡掃描電子顯掃描電子顯微鏡（微鏡（SEMSEM）背散射電子背散射電子圖象研究塊圖象研究塊狀硫化物礦狀硫化物礦床中硫化物床中硫化物之間的結構之間的結構關系關系Po Po 磁黃鐵礦磁黃鐵礦Iso Iso 方黃銅礦方黃銅礦Bi Bi 自然鉍自然鉍Au Au 自然金自然金a

9、lt alt 氧化物氧化物gl gl 方鉛礦方鉛礦Au-Ag Au-Ag 銀金礦銀金礦S S 自然硫自然硫ABCDEFAu 3. 3.綜合整理綜合整理 綜合野外和室內研究的成果編寫報告。這部分內容構綜合野外和室內研究的成果編寫報告。這部分內容構成礦床地質特征及成因研究中的重要內容。包括：成礦床地質特征及成因研究中的重要內容。包括：區(qū)區(qū)域及礦床地質特征；礦石類型、礦物成分及化學成分域及礦床地質特征；礦石類型、礦物成分及化學成分特點；礦石的組構特征及成礦演化；礦石中有益有特點；礦石的組構特征及成礦演化；礦石中有益有害組分賦存狀態(tài)，有用礦物嵌布特征、嵌布粒度、連接害組分賦存狀態(tài)，有用礦物嵌布特征、嵌

10、布粒度、連接關系等。關系等。 最后，在分析實際材料的基礎上最后，在分析實際材料的基礎上提出礦床成因的見解提出礦床成因的見解及找礦評價、礦石技術加工方案的建議。及找礦評價、礦石技術加工方案的建議。三、光片的制備三、光片的制備 3.1 光片光片 及類型及類型 具有磨光表面的樣品，磨光面一般為具有磨光表面的樣品，磨光面一般為2cm2cm3cm3cm。制作方法和用途不同可以磨制不同類型的光片。制作方法和用途不同可以磨制不同類型的光片。 光片類型光片類型 光光 面面 在天然的礦石上磨制出一個較大的光面，以在天然的礦石上磨制出一個較大的光面，以觀察礦石構造特征；觀察礦石構造特征； 光光 片片 磨光面約磨光

11、面約2cm2cm3cm3cm大小的礦石樣品；大小的礦石樣品； 砂光片砂光片 把天然重砂或人工重砂礦物樣品用電把天然重砂或人工重砂礦物樣品用電木粉或環(huán)氧樹脂固結成型，并磨制出光滑表木粉或環(huán)氧樹脂固結成型，并磨制出光滑表面用于研究；面用于研究；光薄片光薄片 厚度與薄片相同或略厚，一面磨平后厚度與薄片相同或略厚，一面磨平后粘在載玻片上，另一面拋光的礦石片。粘在載玻片上，另一面拋光的礦石片。 光片、砂光片、光薄片除了用于反光顯微鏡光片、砂光片、光薄片除了用于反光顯微鏡研究外，還可以作為電子探針、掃描電子顯研究外，還可以作為電子探針、掃描電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、紅外光譜儀等儀器微鏡、激光拉曼光譜儀、

12、紅外光譜儀等儀器的測試樣品。的測試樣品。3.2 光片的制備過程一般實驗室制備光片，主要有以下一般實驗室制備光片，主要有以下6 6個步驟個步驟 切割切割 根據(jù)要求，用切片機將礦石切割成大小不同根據(jù)要求，用切片機將礦石切割成大小不同的塊狀；的塊狀；粗磨粗磨 用用150150金剛砂在磨片機上將切好的礦石塊一金剛砂在磨片機上將切好的礦石塊一 面粗磨成型；面粗磨成型；細磨細磨 用用320320金剛砂在磨片機上將粗磨好的礦石一金剛砂在磨片機上將粗磨好的礦石一 面繼續(xù)磨平；面繼續(xù)磨平；精磨精磨 用用10001000金剛砂在玻璃板上人工精磨，直到金剛砂在玻璃板上人工精磨，直到光面平整光亮；光面平整光亮；拋光拋

13、光 用用 CrCr2 2OO3 3（加少量的重鉻酸銨效果更佳）拋（加少量的重鉻酸銨效果更佳）拋光液在拋光機的絨布或絲綢磨盤上拋光至光亮如鏡光液在拋光機的絨布或絲綢磨盤上拋光至光亮如鏡面為止。面為止。編號編號 與野外采集標本一致與野外采集標本一致3.3光片的質量要求 光滑如鏡面，沒有麻點和擦痕光滑如鏡面，沒有麻點和擦痕 同一種礦物在光片的中心部分和邊緣部分，同一種礦物在光片的中心部分和邊緣部分， 磨光程度應完全一致磨光程度應完全一致 不同硬度礦物之間相對凹凸不大不同硬度礦物之間相對凹凸不大 光片暴露空氣中易遭氧化和灰塵污染，觀察光片暴露空氣中易遭氧化和灰塵污染，觀察前應在呢絨布擦板上擦拭干凈，必

14、要時重新前應在呢絨布擦板上擦拭干凈，必要時重新拋光拋光 觀察時要使光面與物臺平行，放平，簡單的觀察時要使光面與物臺平行，放平，簡單的方法是將光片放在有膠泥的載片上，用壓平方法是將光片放在有膠泥的載片上，用壓平器壓平即可器壓平即可優(yōu)質光片優(yōu)質光片 劣質光片劣質光片二、礦物的吸收性二、礦物的吸收性 光波進入礦物其強度逐漸衰減的現(xiàn)象光波進入礦物其強度逐漸衰減的現(xiàn)象礦物礦物的吸收性的吸收性 光波透過礦物內部一個光波透過礦物內部一個真真空波空波長長 0 0后的光后的光強強I Ix x為為降降為為原光強的原光強的1/e1/e4 4 K K，表，表達達式式為為：I Ix x= =I I0 0e e-4-4

15、K K ( (I Ix x= =I I0 0e e-4-4 K x/ K x/ 0 0) )其中其中e e（2.718292.71829）自然對數(shù)的底，自然對數(shù)的底，K K為為吸收系數(shù)。由上式可以看出，吸收系數(shù)。由上式可以看出， K K值越大值越大, ,光波光波衰減越快。衰減越快。按照一般透明礦物觀察的薄片厚按照一般透明礦物觀察的薄片厚度度0.03mm0.03mm計算，如果薄片不透光時，則該礦計算，如果薄片不透光時，則該礦物為不透明礦物或強吸收性礦物，物為不透明礦物或強吸收性礦物，K K值大于值大于0.730.73。因此，不透明礦物就不能磨成薄片在因此，不透明礦物就不能磨成薄片在透射光下進行觀

16、察。而造巖的透明礦物，其透射光下進行觀察。而造巖的透明礦物，其K K值小于值小于0.0250.025，則用巖石薄片在透射光下觀，則用巖石薄片在透射光下觀察。察。 礦物的透明度與吸收性有著密切關系。根據(jù)礦礦物的透明度與吸收性有著密切關系。根據(jù)礦物的吸收系數(shù)，可以把礦物分為不透明礦物、物的吸收系數(shù)，可以把礦物分為不透明礦物、半透明礦物和透明礦物。半透明礦物和透明礦物。 不透明礦物不透明礦物 吸收系數(shù)吸收系數(shù)KK0.730.73 半透明礦物半透明礦物 吸收系數(shù)吸收系數(shù)KK0.73-0.0250.73-0.025 透明礦物透明礦物 吸收系數(shù)吸收系數(shù)KK0.0250.025 不透明礦物和半透明礦物又統(tǒng)稱

17、為吸收性礦物。不透明礦物和半透明礦物又統(tǒng)稱為吸收性礦物。 不透明礦物只能在反射光下研究。不透明礦物只能在反射光下研究。四、四、 反光顯微鏡反光顯微鏡 礦石學研究的重要工具礦石學研究的重要工具 偏光顯微鏡垂直照明系統(tǒng)偏光顯微鏡垂直照明系統(tǒng) 本實驗室使用顯微鏡本實驗室使用顯微鏡PM6000PM6000，是，是偏光和反光兩用顯微鏡，配有反射光光偏光和反光兩用顯微鏡，配有反射光光源和透射光光源兩種光源系統(tǒng)，觀察光源和透射光光源兩種光源系統(tǒng)，觀察光片和薄片均可片和薄片均可偏光顯微鏡偏光顯微鏡反光顯微鏡反光顯微鏡機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)鏡座、鏡臂、鏡筒、物鏡座、鏡臂、鏡筒、物臺、升降螺旋臺、升降螺旋鏡座、鏡臂、鏡

18、筒、鏡座、鏡臂、鏡筒、 物臺、物臺、升降螺旋升降螺旋光學系統(tǒng)光學系統(tǒng)目鏡、物鏡目鏡、物鏡目鏡、物鏡、目鏡、物鏡、垂直照明系統(tǒng)垂直照明系統(tǒng)光光 源源鹵鎢燈或一般光源鹵鎢燈或一般光源鹵鎢燈鹵鎢燈反光顯微鏡與偏光顯微鏡的比較反光顯微鏡與偏光顯微鏡的比較1 .基本結構及性能基本結構及性能（ PM6000反光顯微鏡）反光顯微鏡）反光顯微鏡反光顯微鏡機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)光學系統(tǒng)光學系統(tǒng)光源系統(tǒng)光源系統(tǒng)1) 1) 機械系統(tǒng)機械系統(tǒng) 鏡座、鏡臂、鏡筒、載物臺、升降螺旋等，鏡座、鏡臂、鏡筒、載物臺、升降螺旋等，2 )2 )光學系統(tǒng)光學系統(tǒng) 光光 學學 系系 統(tǒng)統(tǒng)目目 鏡（鏡（1010）（物鏡（物鏡5，10，20，5

19、0）垂直照明系統(tǒng)垂直照明系統(tǒng)上偏光鏡（偏光方向與前偏光的垂直上偏光鏡（偏光方向與前偏光的垂直垂直照明系統(tǒng)垂直照明系統(tǒng)入射光管（連接光源和反射器）入射光管（連接光源和反射器）反射器反射器光源準焦透鏡光源準焦透鏡孔徑光圈孔徑光圈(AS)(AS)視域光圈視域光圈(FS)(FS)前偏光鏡前偏光鏡濾光鏡：濾光鏡：LBDLBD日光型和日光型和IF550IF550綠色濾色鏡綠色濾色鏡準焦透鏡準焦透鏡 入射光管入射光管 連接光源和反射器的照明裝置連接光源和反射器的照明裝置 ，并附有調節(jié)光源的部件，并附有調節(jié)光源的部件：光源聚光透鏡光源聚光透鏡 位于入射光管最前端靠近光源處，作用是把燈室里位于入射光管最前端靠近

20、光源處，作用是把燈室里光源發(fā)出的光線聚焦于視域光圈上；光源發(fā)出的光線聚焦于視域光圈上；濾色鏡濾色鏡 調節(jié)光源的顏色。日光型濾光鏡（調節(jié)光源的顏色。日光型濾光鏡（LBD)LBD)，平衡顏色組成，平衡顏色組成，獲得日光光源。綠色濾色鏡（獲得日光光源。綠色濾色鏡（IF550IF550），獲得單色光光源，便），獲得單色光光源，便于亮度對比。于亮度對比?？讖焦馊讖焦馊?(AS)(AS) 控制入射光束直徑?？s小孔徑光圈則可以消除控制入射光束直徑?？s小孔徑光圈則可以消除物鏡球面像差和色差的影響，提高清晰度。但過小，又會使分物鏡球面像差和色差的影響，提高清晰度。但過小，又會使分辨率降低，調節(jié)適當為宜。辨率降

21、低，調節(jié)適當為宜。視域光圈（視域光圈（FS)FS) 調節(jié)視域大小。適當縮小，可以減少耀光的影調節(jié)視域大小。適當縮小，可以減少耀光的影響，提高清晰度，一般調節(jié)到視域光圈影像與視域邊緣重合。響，提高清晰度，一般調節(jié)到視域光圈影像與視域邊緣重合。前偏光鏡前偏光鏡使使入射的自然光變?yōu)槠矫嫫?，其振動方向一般采用東西入射的自然光變?yōu)槠矫嫫?，其振動方向一般采用東西向；向；準焦透鏡準焦透鏡 可使視域光圈焦距準確，成為清晰影像落入視域中?？墒挂曈蚬馊咕鄿蚀_，成為清晰影像落入視域中。 垂直照明系統(tǒng)的關鍵部件，垂直照明系統(tǒng)的關鍵部件，它將入射光管進來的水平入它將入射光管進來的水平入射光向下垂直反射，到達礦射光

22、向下垂直反射，到達礦石光面起照明作用。一般有石光面起照明作用。一般有兩種：玻片式和棱鏡式。后兩種：玻片式和棱鏡式。后者為全反射，視域亮度是前者為全反射，視域亮度是前者的數(shù)倍。各有特點，玻片者的數(shù)倍。各有特點，玻片式適合做高倍鏡觀察和照相，式適合做高倍鏡觀察和照相，棱鏡式適合中、低倍鏡觀察。棱鏡式適合中、低倍鏡觀察。玻片式玻片式棱鏡式棱鏡式反反 射射 器器3) 光源系統(tǒng)光源系統(tǒng) 是反光顯微鏡的重要組成部分，它直接影響各種光是反光顯微鏡的重要組成部分，它直接影響各種光學性質的觀測、視域明亮程度及攝影效果。學性質的觀測、視域明亮程度及攝影效果。 12V,100W12V,100W鹵鎢燈。通過光強調節(jié)按鈕可以鹵鎢燈。通過光強調節(jié)按鈕可以調節(jié)光源強度。調節(jié)光源強度。 鹵鎢燈發(fā)出的光源紅橙色多，藍紫色光少，燈鹵鎢燈發(fā)出的光源紅橙色多，藍紫色光少，燈光呈黃色，所以