第16章-矿物的鉴定和研究方法简介

第十六章矿物的鉴定和研究方法简介第十六章矿物的鉴定和研究方法简介方法：肉眼鉴定法常规测试方法现代化仪器分析方法对矿物的鉴定和研究，通常是从矿物的外观特征入手，然后根据所涉及问题的性质和精度要求，再选用适宜的方法做进一步的工作。1、样品的采集野外采集样品应注意其目的性、典型性、代表性及系统性。一、矿物样品的采集和分选手标本的大小规格和数量则主要视矿物的产出特征和其在岩石或矿石中的分布情况及研究目的而定。对晶形完整或有特殊意义的珍贵矿物样品，应小心采集，妥善保管。2、矿物的分选鉴定和研究矿物的各种测试，往往都要求一定数量的新鲜纯净的单矿物样品。因此，必须进行矿物的分离挑选工作。矿物的分选的流程一般为：破碎；筛分；淘洗；物理分选方法(如重力分选、磁力分选、浮游分选和介电分选等)，使之富集；最后手工在双目立体显微镜下严格检查和挑纯。1、原理依据矿物的形态和物理性质（如颜色、条痕、光泽、解理、断口、硬度等）等最直观的特征，或再辅以很简单的化学试验，从而利用矿物肉眼鉴定表，并参考矿物的成因产状，以鉴别矿物。工具：小刀、无釉瓷板、放大镜等。二、矿物的肉眼鉴定法2、肉眼鉴定表肉眼鉴定表是肉眼鉴定矿物的工具书，系依据矿物的外表特征（形态及颜色、条痕、光泽、解理、硬度等物性）进行归类编制而成。一般鉴定表：1）首先按条痕、光泽将矿物归类。2）再依次按硬度、解理及形态等特征进行细分，按照这个体系将常见矿物汇于索引表中。3）各细分组建立分表，各分表中按有关特征进一步区分相似矿物。3、鉴定步骤（1）观察描述1）形态：包括矿物的外表形态、晶面花纹、晶体横断面形状等。2）物理性质：①光学性质②力学性质③其他物理性质3）简易化学试验（2）查鉴定表（3）查书检查（4）验证矿物肉眼鉴定可利用矿物的成因产状及其共生组合规律进行验证，得出正确可靠结论。4、举例例1．手标本上，某一矿物，呈立方体晶形，其晶面上具特征的三组互相垂直的聚形条纹。浅铜黄色，条痕黑色，金属光泽，不透明。无解理，硬度大于小刀。黄铁矿例2．某矿物呈粒状。颜色和条痕均为白色，玻璃光泽，透明。具三组菱面体完全解理，硬度大于指甲而小于小刀。块体加冷稀HCl剧烈起泡。方解石5、注意1）鉴定时，测试的性质越多，所定矿物的正确性越高。2）有些矿物仅据一种性质即可准确定名，但初学者仍应综合地全面鉴定，掌握每一种矿物的总特征。3）同一种矿物因成分、结构及集合状态等因素，其物性（如颜色、光泽、硬度和解理等）常变化不定，可在不同的分表中重复出现，应结合标本反复查对、反复观察。4）一些外表相似的硅酸盐类矿物，需藉助其他方法才能鉴定，肉眼仅能确定矿物的族名或亚族名，但总是必要和有益的，如电气石、辉石、角闪石、绿泥石、长石等。5）矿物肉眼鉴定表只适用于鉴定常见和较常见的矿物，对罕见的、分散的、在自然界仅呈微量产出的、肉眼无法鉴定的矿物则未列入。鉴定和研究矿物的方法，随工作目的和要求的不同而异。不同的方法各有其特点，对样品的要求及所能解决的问题各不相同。三、鉴定和研究矿物的其他主要方法简介1、成分分析方法2、结构分析方法3、其他测试方法鉴定与研究矿物的主要方法一览表研究内容测试方法化学成分晶体结构晶体形貌物理性质化学分析Ο光谱分析Ο原子吸收光谱ΟX射线荧光光谱Ο等离子体发射光谱Ο激光显微光谱Ο原子荧光光谱Ο续上表研究内容测试方法化学成分晶体结构晶体形貌物理性质极谱分析Ο质谱分析Ο中子活化分析Ο电子探针分析Ο扫描电子显微镜ΟΟΟ透射电子显微镜ΟΟΟX射线衍射分析Ο红外吸收光谱ΟΟ激光拉曼光谱ΟΟ续上表研究内容测试方法化学成分晶体结构晶体形貌物理性质穆斯堡尔谱ΟΟ可见光吸收光谱ΟΟ电子顺磁共振ΟΟΟ核磁共振Ο隧道显微镜ΟΟ双目立体显微镜ΟΟ测角法Ο微分干涉显微镜Ο光学显微镜Ο续上表研究内容测试方法化学成分晶体结构晶体形貌物理性质热分析ΟΟ热发光性分析Ο热电性分析Ο包裹体研究法Ο分析方法举例：（1）等离子体发射光谱（ICP-AES）原理：在等离子体中被测元素被离子化，然后发射其特征波长的光。定性分析：不同元素的原子由于结构不同而发射各自不同的特征光谱，根据元素的谱线可以确定该元素是否存在于样品中。定量分析：通过测定目的元素特征谱线的强度，确定该元素在样品中的浓度。优点：分析快速、灵敏，检测下限可达0.1×10-9至10×10-9，精度较高，可达±3%，可测定除H、O、N和惰性气体以外的所有元素。样品要求：粉末，最少可以数毫克，可以是液体样品。ICP适用于常量、微量和痕量元素的定性或定量分析，特别宜于分析包裹体中含量极低的重金属离子。（2）电子探针分析（EPMA）原理：以动能为10～30千电子伏的细聚焦电子束轰击试样表面，击出表面组成元素的原子内层电子，使原子电离，此时外层电子迅速填补空位而释放能量，从而产生特征X射线。用波长色散谱仪（或能量色散谱仪）和检测计数系统,测量特征X射线的波长（或能量）和强度，即可鉴别元素的种类和浓度。优点：灵敏度高，检测下限可达10-16g，精度可达1%~2%，分辨率高，放大倍数为数十倍至数十万倍，可测元素的范围大：波普分析4Be~92U，能谱分析11Na~92U。缺点：只能分析固态物质，对有机物的分析有困难，不能分析元素的同位素、各种形式的水及其他挥发组分。ABEdS0SO123（3）X射线分析（XRD）原理：以X射线照射后在晶体中产生衍射和散射现象来研究物相结构。ndsin2——晶体衍射的电磁波的波长n——衍射级数（4）透射电子显微镜（TEM）原理：电子枪发射出来的电子束照射在样品上，透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信息，经过放大后电子影像投射在观察室内的荧光屏板上。可以用来研究样品的形貌、晶格缺陷及超显微结构等特征。TEM具有很高的分辨率（达0.1nm左右）和放大倍数（为100倍~200万倍），可以直接观察到原子。样品的表面必须平坦光滑。晶格条纹像法。利用测定晶格分辨率的样品为标样，拍摄条纹像，测量条纹像间距，再计算条纹像间距与实际晶面间距的比值，即为放大倍数。适用于高倍，如10万倍以上的情况。（5）扫描电子显微镜（SEM）原理：高能电子束照射到样品上后，产生了各种信息，这些信号被接收放大后通过显像管成像，从而把样品表面不同的特征显现出来。SEM的分辨率高（达5nm左右）放大倍数为10倍~30万倍。其制样简单，图像清晰，立体感强，特别适合粗糙表面的研究，如矿物的断口、晶面的生长纹等。（6）热分析：差热分析（DTA）和热重分析（TG）DTA分析：测定矿物在连续加热过程中的吸热和放热效应，以研究矿物的结构和成份变化。TG分析：测定矿物在加热过程中质量的变化，TG仅限于鉴定和研究含水矿物，并可确定其含水量。练习：1、某柱状矿物，解理不发育而发育裂开，硬度高，矿物及条痕均为灰色；具有金刚光泽；硬度大于小刀；刚玉2、某粒状矿物，晶形发育完好，具有晶面条纹，没有解理；呈浅铜黄色；金属光泽；硬度大于小刀；条痕为黑色黄铁矿3、某矿物具有六方柱状的晶形，没有解理；矿物为蓝色；具有金刚光泽；条痕为无色；硬度大于小刀；绿柱石4、某块状矿物，没有解理，具有较好的延展性；呈钢灰色；金属光泽；硬度大于指甲而小于小刀；条痕为黑色辉铜矿5、某粒状矿物，具有油脂光泽及贝壳状断口；矿物及条痕均为白色；具有玻璃光泽；硬度大于小刀；橄榄石6、某土状集合体矿物，加双氧水时会剧烈气泡；呈黑色；半金属光泽；硬度大于指甲而小于小刀；条痕为黑色硬锰矿7、某纤维状矿物，解理｛210｝完全，夹角近120°；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大于小刀；直闪石8、某疏松多孔状矿物，无解理；矿物呈褐黄色；条痕为黄褐色；具有金属光泽；硬度大于指甲而小于小刀；褐铁矿9、某矿物为粒状集合体，无解理，断口呈油脂光泽；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大于小刀；白榴石10、某土状集合体矿物，没有解理；矿物及条痕均为暗红色；具有金属光泽；硬度大于指甲而小于小刀；赤铜矿11、某叶片状矿物，晶体弯曲；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大于小刀；叶钠长石12、某粒状矿物，具有多组完全解理；矿物及条痕均为浅黄色；具有金刚光泽；硬度大于指甲而小于小刀；闪锌矿13、某一矿物呈块状，无解理，弱磁性；矿物呈暗古铜色；半金属光泽；硬度大于指甲小于小刀；条痕呈黑色磁黄铁矿14、某矿物具有三组完全菱面体解理；加冷的稀盐酸会剧烈起泡，矿物及条痕均为无色；具有玻璃光泽；硬度大于指甲而小于小刀；方解石15、矿物呈片状，有一组完全解理，相对密度小，有滑感，易污手；矿物呈铁黑色；金属光泽；硬度小于指甲；条痕呈黑色石墨16、某鳞片状矿物具有一组极完全解理；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大于指甲而小于小刀；水镁石17、某一矿物呈粉末状、被膜状集合体，一组解理完全；矿物呈靛青蓝色；金属光泽；硬度小于指甲；条痕呈黑色铜蓝18、某矿物具有三组完全菱面体解理；加冷的稀盐酸不会剧烈起泡，而粉末与盐酸会剧烈起泡；矿物及条痕均为白色；具有金刚光泽；硬度大于指甲而小于小刀；白云石