巖礦-粘土礦物鑒定方法

粘土礦物的鑒定方法用自然光、X射線、紅外線和電子束等的電磁波照射到粘土礦物，或者將粘土礦物加熱、冷卻時(shí)會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)一些特征變化，通過(guò)測(cè)試儀接收，把X射線粉晶衍射峰、紅外線吸收峰、熱谷峰等特性記錄在記錄紙上，通過(guò)研究粘土礦物的這些峰谷性質(zhì)和圖譜性質(zhì)，來(lái)鑒別、鑒定粘土礦物。通常分為兩類：一類：以化學(xué)成分、光學(xué)顯微鏡下能看到的性質(zhì)、X射線粉晶衍射圖、紅外線吸收光譜、電子顯微鏡下觀察到的性質(zhì)和電子衍射圖等，描述粘土礦物現(xiàn)存狀態(tài)的一些特性，這些稱為幾何學(xué)（靜的）的特征。二類：熱學(xué)特征，加熱變化所呈現(xiàn)的特性，稱為動(dòng)的性質(zhì)。一、X射線衍射分析粘土礦物的X射線分析方法，廣泛采用X射線粉晶法。有兩種方法：1、照相法（設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作、繁瑣）2、X射線衍射儀法（自動(dòng)化、方便、精度高、設(shè)備復(fù)雜X射線粉晶法測(cè)量步驟：1、把樣品磨制成粉末，裝入樣品盒中，放入儀器中2、用X射線照射樣品3、得到X射線衍射圖4、分析圖譜，鑒定粘土礦物。二、紅外光譜分析法1、紅外光譜分析原理當(dāng)紅外光線照射到樣品上后，與樣品中物質(zhì)內(nèi)原子間發(fā)生，并且與它頻率相同的紅外射線被吸收，紅外光譜測(cè)量就是用儀器觀察和記錄這些吸收產(chǎn)生的峰谷，分析樣品中礦物的原子間結(jié)合的性質(zhì)，最后確定礦物名稱。2、如何用紅外光譜鑒定粘土礦物用紅外吸收光譜研究粘土礦物——通常是通過(guò)分析粘土礦物基于H2O、（OH）的紅外線吸收光譜來(lái)研究。例如，蒙脫石在

3300

～

3500cm

－1

附近有寬廣的吸收谷；蛭石群在

3450cm

－1

的谷；埃洛石在3400

～

3570cm

－1

的谷都是由層間水H2O的伸縮振動(dòng)引起的。再如，在1：1型的粘土

礦物中，由于層間結(jié)構(gòu)之間的（

OH）的伸縮振動(dòng)形成吸收谷。高嶺石群中呈現(xiàn)有：

3690

～

3700cm

－1

、3650

～3660cm－1和3624～3628cm－1的三支吸收谷。如果是未知礦物的話，就可以根據(jù)這

些紅外光譜圖的分析，鑒定出礦物的名稱。三、差熱分析（DTA）1、差熱分析的原理通過(guò)對(duì)粘土礦物進(jìn)行加熱使其發(fā)生加熱變化，有脫水作用，隨著這些變化而產(chǎn)生吸熱的熱量變化就會(huì)形成峰谷特征，研究這些峰谷特征的性質(zhì)，就可以鑒定粘土礦物。如高嶺石一般在500——600℃的脫水是由（OH）的脫出所引起的。2、粘土礦物的熱峰谷特征常見(jiàn)溫度到1000℃之間，DTA的主要峰類型大體上劃分如下：（1）在100～200℃間表現(xiàn)明顯的吸熱（N1）谷者：埃絡(luò)石、蒙脫石群、蛭石群、水鋁英石、硅鐵石、海泡石、坡縷石。主要是由于表面附著水、層間水、沸石水的脫水而引起的。（

2

）在900℃

附近表現(xiàn)放熱峰（X）者：高嶺石、綠泥石群、蒙脫石群、葉蛇紋石、云母粘土礦物。主要是由于加熱物的在結(jié)晶作用引起的。（3）在放熱峰X前面伴有連續(xù)吸熱者：（N2）主要為礦物層間的八面體層或其它層的（OH）的脫水引起的。特點(diǎn)：隨粘土礦物的大類（群）不同而有顯著差異，同一群中的礦物（如高嶺石群）也由于結(jié)晶程度、粒度、粒度分布不同而不同。四、電子顯微技術(shù)分析（一）透射電子顯微鏡（TEM）（二）掃描電子顯微鏡（SEM）（一）透射電子顯微鏡（TEM）1、原理通過(guò)樣品厚度較小的區(qū)域時(shí)，由于其散射角較小，大部分電子能通過(guò)光闌（小孔），使大部分電子參與成像，形成明暗反差大的電子顯微圖像。分別率2～3A，放大倍數(shù)可以達(dá)到幾千倍——幾十萬(wàn)倍。可以直接觀測(cè)到原子和分子的結(jié)構(gòu)圖像和微區(qū)成分分析。2、如何鑒定礦物應(yīng)用電鏡照相及微區(qū)電子衍射，鑒定各種氧化鐵的結(jié)晶形態(tài)和結(jié)構(gòu)。由于氧化鐵晶體的晶粒細(xì)小，密度大，對(duì)

會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的散射，因而反差較強(qiáng)，易與其它

粘土礦物區(qū)別。Image

of

halloysite

from

NW

Turkey.多水高嶺石，埃洛石Halloysite

tubes.

TEM

Photoscale

is0.5

μm

wide多水高嶺石，埃洛石（二）掃描電子顯微鏡（SEM）1、原理入射電子與樣品原子作用后，利用從樣品表面反射回來(lái)的二次電子成像，可以得到接近于物體自然

狀態(tài)的表面形貌。2、特點(diǎn)試樣的

比透射電子顯微鏡簡(jiǎn)單。因此，應(yīng)用很廣。分別率可達(dá)60～100A，放大倍數(shù)可以從幾十～一、二十萬(wàn)倍之間連續(xù)變化。所以掃描電鏡中，可以先從低倍觀察全貌，然后進(jìn)行局部放大觀察。3、鑒定礦物當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)樣品的位置，可以很方便地在樣品的三個(gè)方向成像，

感強(qiáng)，根據(jù)粘土礦物圖像特征可以鑒定許多粘土

礦物。Chamosite

(Fe-chlorite)

rosett