第一章礦石學(xué)及反光顯微鏡1

第一章礦石學(xué)及反光顯微鏡一、礦石學(xué)基本問題（概念、內(nèi)容、意義、方法）二、礦物的吸收性三、研究樣品的制備四、反光顯微鏡

1.1概念

礦石學(xué)

是以礦石(固體礦石中的金屬礦石，部分非金屬礦石）為研究對象的一門地質(zhì)學(xué)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(gòu)（結(jié)構(gòu)、構(gòu)造）特征及其時(shí)空變化規(guī)律。礦石是成礦物質(zhì)在特定的地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件下經(jīng)漫長的地質(zhì)成礦過程演化的最終產(chǎn)物；是在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下能夠直接利用或從中提取有用組分的單晶礦物或礦物集合體。礦石學(xué)與巖石學(xué)的區(qū)別1.2研究內(nèi)容1.研究礦石的礦物成分

礦石往往由多種礦物組成，查明礦石中礦物的種類和含量，是礦石學(xué)研究的首要任務(wù)。2.研究礦石的組構(gòu)（構(gòu)造、結(jié)構(gòu)）

主要包括礦物集合體或單個(gè)礦物顆粒的形態(tài)、大小及相互接觸關(guān)系。3.研究礦石在時(shí)間上發(fā)育和空間上分布的規(guī)律4.研究礦石的技術(shù)加工性能

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(guān)系(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1.3相關(guān)學(xué)科的關(guān)系起源于金相學(xué)，把研究合金成分、結(jié)構(gòu)的方法應(yīng)用于研究天然礦石。建立于結(jié)晶學(xué)、礦物學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)等基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)科之上，研究成果又能為這些學(xué)科所利用。直接服務(wù)于礦床學(xué)、找礦勘探和礦石工藝學(xué)。為礦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(chǔ)資料。1.4研究意義1.為礦床成因研究提供信息

礦石是成礦作用的最終產(chǎn)物，不同成因的礦石有著不同的礦物組成及組構(gòu)特征，因此研究礦石組成及組構(gòu)特征，可幫助闡明礦床的作用特點(diǎn)及條件。如組構(gòu)特點(diǎn)可以判斷成礦作用的方式（鉻鐵礦-豆?fàn)顦?gòu)造）,結(jié)構(gòu)及成分變化可以反映成礦的物理化學(xué)條件（斑銅礦和黃銅礦-格狀、葉片結(jié)構(gòu)）。2.為找礦勘探提供信息弄清礦石組構(gòu)及組成在空間變化的規(guī)律，探討礦化分帶性，可以指導(dǎo)深部找礦。3.為礦石技術(shù)加工提供依據(jù)

在礦石的技術(shù)加工中，只有根據(jù)礦石學(xué)的研究結(jié)果，才能選擇最有效的選礦方法，確定最佳的磨礦細(xì)度及合理的工藝流程，并盡可能地綜合利用全部有用組分。豆?fàn)顦?gòu)造---巖漿熔離作用葉片-格狀結(jié)構(gòu)---250℃以下1.5研究方法礦石學(xué)研究的一般步驟：

1.野外觀察及取樣

宏觀上直接了解礦石的產(chǎn)出狀態(tài)，借助肉眼和放大鏡初步認(rèn)識(shí)礦石中主要礦物的種類，礦石的構(gòu)造特征。同時(shí)，在野外確定不同礦石類型之間的時(shí)間和空間關(guān)系，并采集代表性的樣品供室內(nèi)研究。這一步是研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

2.室內(nèi)研究

反光顯微鏡研究：是研究礦石的最主要、最基礎(chǔ)的方法，有著其它任何方法不可替代的作用。其主要任務(wù)是進(jìn)一步確定礦物組成、形態(tài)、大小以及礦物之間的關(guān)系。同時(shí)為其他研究如流體包裹體、礦物標(biāo)型、礦石礦物的賦存狀態(tài)以及同位素等方面提供基礎(chǔ)。

電子顯微鏡研究：光學(xué)顯微鏡的分辨本領(lǐng)最高不超過0.2μ，而電子顯微鏡卻能夠把物體放大幾十萬倍，甚至上百或千萬倍，分辨本領(lǐng)高達(dá)1埃。超高壓電子顯微鏡可以研究晶體結(jié)構(gòu)和晶體缺陷。

電子探針分析：是利用磁透鏡，將來自電子槍的高能電子束，聚焦于直徑為0.01-1μ的范圍內(nèi)，轟擊欲測樣品（礦石），使其中各元素發(fā)射特征x射線，經(jīng)分光識(shí)別進(jìn)行定性、定量分析。它可分析元素周期表中從第4個(gè)元素Be到第92個(gè)元素U的所有元素，分析微區(qū)范圍小至1μ，其相對靈敏度達(dá)100PPm。它具有微區(qū)、微量、快速、直觀、不破壞樣品等特點(diǎn)。

X射線分析：可以測定礦物晶體的晶胞大小、格子類型、空間群和原子排列形式等，主要用于礦物晶體結(jié)構(gòu)研究和礦物鑒定。此外，還有激光光譜分析、拉曼光譜分析、紅外光譜分析等。掃描電子顯微鏡（SEM）背散射電子圖象研究塊狀硫化物礦床中硫化物之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系Po磁黃鐵礦Iso方黃銅礦Bi自然鉍Au自然金alt氧化物gl方鉛礦Au-Ag銀金礦S自然硫ABCDEFAu3.綜合整理

綜合野外和室內(nèi)研究的成果編寫報(bào)告。這部分內(nèi)容構(gòu)成礦床地質(zhì)特征及成因研究中的重要內(nèi)容。包括：①區(qū)域及礦床地質(zhì)特征；②礦石類型、礦物成分及化學(xué)成分特點(diǎn)；③礦石的組構(gòu)特征及成礦演化；④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、連接關(guān)系等。

最后，在分析實(shí)際材料的基礎(chǔ)上提出礦床成因的見解及找礦評價(jià)、礦石技術(shù)加工方案的建議。三、光片的制備

3.1光片

及類型

具有磨光表面的樣品，磨光面一般為2cm×3cm。制作方法和用途不同可以磨制不同類型的光片。光片類型

光面

在天然的礦石上磨制出一個(gè)較大的光面，以觀察礦石構(gòu)造特征；

光片

磨光面約2cm×3cm大小的礦石樣品；

砂光片

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(jié)成型，并磨制出光滑表面用于研究；

光薄片

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。

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、掃描電子顯微鏡、激光拉曼光譜儀、紅外光譜儀等儀器的測試樣品。3.2光片的制備過程

一般實(shí)驗(yàn)室制備光片，主要有以下6個(gè)步驟

切割

根據(jù)要求，用切片機(jī)將礦石切割成大小不同的塊狀；粗磨

用150＃金剛砂在磨片機(jī)上將切好的礦石塊一面粗磨成型；細(xì)磨

用320＃金剛砂在磨片機(jī)上將粗磨好的礦石一面繼續(xù)磨平；精磨

用1000＃金剛砂在玻璃板上人工精磨，直到光面平整光亮；拋光

用

Cr2O3（加少量的重鉻酸銨效果更佳）拋光液在拋光機(jī)的絨布或絲綢磨盤上拋光至光亮如鏡面為止。編號與野外采集標(biāo)本一致3.3光片的質(zhì)量要求光滑如鏡面，沒有麻點(diǎn)和擦痕同一種礦物在光片的中心部分和邊緣部分，

磨光程度應(yīng)完全一致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，觀察前應(yīng)在呢絨布擦板上擦拭干凈，必要時(shí)重新拋光觀察時(shí)要使光面與物臺(tái)平行，放平，簡單的方法是將光片放在有膠泥的載片上，用壓平器壓平即可優(yōu)質(zhì)光片劣質(zhì)光片二、礦物的吸收性

光波進(jìn)入礦物其強(qiáng)度逐漸衰減的現(xiàn)象——礦物的吸收性光波透過礦物內(nèi)部一個(gè)真空波長λ0后的光強(qiáng)Ix為降為原光強(qiáng)的1/e4

π

K，表達(dá)式為：Ix=I0×e-4

π

K(Ix=I0×e-4

π

Kx/λ0)其中e（2.71829……）自然對數(shù)的底，K為吸收系數(shù)。由上式可以看出，K值越大,光波衰減越快。按照一般透明礦物觀察的薄片厚度0.03mm計(jì)算，如果薄片不透光時(shí)，則該礦物為不透明礦物或強(qiáng)吸收性礦物，K值大于0.73。因此，不透明礦物就不能磨成薄片在透射光下進(jìn)行觀察。而造巖的透明礦物，其K值小于0.025，則用巖石薄片在透射光下觀察。

礦物的透明度與吸收性有著密切關(guān)系。根據(jù)礦物的吸收系數(shù)，可以把礦物分為不透明礦物、半透明礦物和透明礦物。

不透明礦物吸收系數(shù)K＞0.73

半透明礦物吸收系數(shù)K＝0.73-0.025

透明礦物

吸收系數(shù)K＜0.025

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。四、反光顯微鏡礦石學(xué)研究的重要工具偏光顯微鏡＋垂直照明系統(tǒng)本實(shí)驗(yàn)室使用顯微鏡——PM6000，是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)，觀察光片和薄片均可偏光顯微鏡反光顯微鏡機(jī)械系統(tǒng)鏡座、鏡臂、鏡筒、物臺(tái)、升降螺旋鏡座、鏡臂、鏡筒、物臺(tái)、升降螺旋光學(xué)系統(tǒng)目鏡、物鏡目鏡、物鏡、垂直照明系統(tǒng)光源鹵鎢燈或一般光源鹵鎢燈反光顯微鏡與偏光顯微鏡的比較1.基本結(jié)構(gòu)及性能（PM6000反光顯微鏡）反光顯微鏡機(jī)械系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)光源系統(tǒng)1)機(jī)械系統(tǒng)鏡座、鏡臂、鏡筒、載物臺(tái)、升降螺旋等，主要起支撐作用，局部可以旋轉(zhuǎn)（如載物臺(tái)）、升降（升降螺旋）。2)光學(xué)系統(tǒng)

光學(xué)系統(tǒng)目鏡（10×）（物鏡5，10，20，50×）垂直照明系統(tǒng)上偏光鏡（偏光方向與前偏光的垂直垂直照明系統(tǒng)入射光管（連接光源和反射器）反射器光源準(zhǔn)焦透鏡孔徑光圈(AS)視域光圈(FS)前偏光鏡濾光鏡：LBD日光型和IF550綠色濾色鏡準(zhǔn)焦透鏡入射光管

連接光源和反射器的照明裝置，并附有調(diào)節(jié)光源的部件：光源聚光透鏡

位于入射光管最前端靠近光源處，作用是把燈室里光源發(fā)出的光線聚焦于視域光圈上；濾色鏡

調(diào)節(jié)光源的顏色。日光型濾光鏡（LBD)，平衡顏色組成，獲得日光光源。綠色濾色鏡（IF550），獲得單色光光源，便于亮度對比?？讖焦馊?AS)

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(huì)使分辨率降低，調(diào)節(jié)適當(dāng)為宜。視域光圈（FS)

調(diào)節(jié)視域大小。適當(dāng)縮小，可以減少耀光的影響，提高清晰度，一般調(diào)節(jié)到視域光圈影像與視域邊緣重合。前偏光鏡使入射的自然光變?yōu)槠矫嫫?，其振?dòng)方向一般采用東西向；準(zhǔn)焦透鏡

可使視域光圈焦距準(zhǔn)確，成為清晰影像落入視域中。

垂直照明系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它將入射光管進(jìn)來的水平入射光向下垂直反射，到達(dá)礦石光面起照明作用。一般有兩種：玻片式和棱鏡式。后者為全反射，視域亮度是前者的數(shù)倍。各有特點(diǎn)，玻片式適合做高倍鏡觀察和照相，棱鏡式適合中、低倍鏡觀察。玻片式棱鏡式反射器3)光源系統(tǒng)是反光顯微鏡的重要組成部分，它直接影響各種光學(xué)性質(zhì)的觀測、視域明亮程度及攝影效果。12V,100W鹵鎢燈。通過光強(qiáng)調(diào)節(jié)按鈕可以調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度。鹵鎢燈發(fā)出的光源紅橙色多，藍(lán)紫色光少，燈光呈黃色，所以一般在光源前加配一個(gè)深度合適的藍(lán)色濾光片吸收多余的紅橙色光，以獲得類似日光的光源簡單維護(hù)

顯微鏡屬精密貴重儀器，使用時(shí)必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，養(yǎng)成輕拿輕動(dòng)輕放、隨手關(guān)燈的好習(xí)慣。

（1）顯微鏡最好不要經(jīng)常搬動(dòng)，以免振動(dòng)或損壞光學(xué)部件；

（2）保持室內(nèi)清潔，防止灰塵落入顯微鏡中，影響機(jī)械系統(tǒng)的正常使用，機(jī)械系統(tǒng)一定時(shí)間需卸下除油膩及