非均质吸收性矿物在垂直入射偏光下的光学性质

本文系统叙述了垂直入射光下,非均质吸收性矿物光学性质的理论,推导出了下列光性的计算公式:①非均质旋转角Arβ;②非均质视旋转角Ar;③椭圆率2θ;④正交反射率R_ 。这些公式是解释反光显微镜下所发生的光学现象及定量测定的理论基础。最后以赤铁矿为例,计算了它的各种光性数据,计算结果与实测数据完全符合。非均质透明矿物可看作吸收性矿物的特例,令公式中吸收率k=O,即可得到非均质透明矿物各种光性公式。     

非均质性旋转在不透明矿物鉴定中的应用

不透明矿物反光显微镜研究方法中,对于正交偏光下矿物光学性质研究不够。其原因是光学原理较复杂,许多光性缺乏可供查阅的数据。近十几年来反射正交偏光下矿物光性理论日臻完善。特别是由于反射光下偏光图的研究,对正交偏光下矿物各种光学性质的测试提供了理论依据。 本文仅对不透明矿物的非均质视旋转角、非均质旋转色散的测试方法及其应用略以论述。     

在计算机辅助的矿物鉴定中应用常规的光学观测

本世纪后半叶,由于X射线衍射技术及微束仪器(如电子探针)的广泛使用,使得在矿物鉴定中光学性质的应用变得黠然失色了.然而,在有经验的矿物学家手中,光学显微镜在快速鉴定大多数常见矿物和矿物结构特征(这对岩石成因解释至关重要)方面仍不失为最有力的工具.数字图象技术的新进展不久将与光学观测相结合以便进行结构特征的定量测定和快速模式分析.在所有这些应用中,正确的矿物鉴定仍然是最关键的.借助现代计算机的功能可以增进熟练专业人员的技能,对于缺乏经验者也可以大大增加光学技术的效用.原来设想的Minident数据库和程序(Smith及Leibovitz,1986)是一种以分析数据为基础的矿物鉴定工具,这些分析数据可以是从电子探针或从配有X射线Si(Li)探头的扫描电镜     

X射线衍射-X射线荧光光谱-电子探针等分析测试技术在玄武岩矿物鉴定中的应用

玄武岩的鉴定通常采用显微镜镜下判定,鉴定结果容易受到鉴定人员的专业水平和主观因素、切片方位的影响,光性特征有差异,再者颗粒细小的矿物还受到光学显微镜本身放大倍数的限制也很难准确鉴定。当前的鉴定方法已由传统的显微镜向现代分析仪器(X射线衍射仪、电子探针、X射线荧光光谱仪等)综合研究方向发展。本文采用X射线粉晶衍射(XRD)和显微镜镜下观测相结合的方法,对安徽女山玄武岩(未经蚀变)和团山玄武岩(经过蚀变)进行鉴定,并采用X射线荧光光谱仪(XRF)和电子探针对鉴定结果进行验证。结果表明:女山玄武岩用显微镜鉴定主要由基质(74%,斜长石44%+辉石30%)和斑晶(13%)组成,还含有少量金属矿物(8%)及较大颗粒石英捕掳晶(5%);其中,基质部分的斜长石经XRD分析可进一步确定为拉长石,辉石主要为普通辉石(单斜辉石),少量金属矿物为钛铁矿。团山玄武岩用显微镜鉴定主要由基质(75%,斜长石50%+辉石25%)和斑晶(9%)组成,还含有少量绿泥石充填的杏仁体;其中,基质部分的斜长石经XRD分析可进一步确定为微斜长石,蚀变矿物为蒙脱石而非薄片鉴定中的绿泥石。综合XRD和相关技术鉴定结果可确定,女山玄武岩主要矿物为拉长石、辉石、钛铁矿;团山玄武岩主要矿物为微斜长石、辉石、蒙脱石。研究显示,单独的显微鉴定技术在含蚀变矿物的玄武岩鉴定中会产生较大偏差,而结合XRD等多种分析测定技术可以快速鉴定出矿物种类,尤其对颗粒较小的矿物鉴定的准确度更高。     

利用光电阻测定矿物反射率

前言金属矿物的反射率如同透明矿物的折射率一样,是鉴定及研究矿物时极其重要的一个光学常数.目前,它的测定方法很多,按这些方法的性质可归纳为两类,即光度计法和光电计法.笔者由1960年开始应用硫化镉光电阻法来测定矿物反射率,经过三年反复试验与校核,证明这一方法性能较好,灵敏度较高,元件成本低廉,安装技术简单,在一般实验室的条件下均能安装.本文主要介绍光电阻在矿物反射率测定上的应用.     

透明矿物薄片鉴定的计算机检索方法

介绍计算机自动化实现透明矿物薄片鉴定检索的方法。利用薄片鉴定时显示的光性特征,建立矿物鉴定数据库。运用VB为该数据库编写检索程序,实现计算机自动检索鉴定矿物种类。最后以黑硬绿泥石为例介绍检索系统的使用方法。     

矿物反射光谱的性质特征

矿物的反射光谱,是一种镜面反射光谱。它是指在一定的照明条件下,矿物的反射率随波长变化的特征曲线。 矿物反射光谱的某些光性特征已有人做了一些讨论。R·加洛平(Galopin)和N·F·M亨利(Henry)对铜蓝的光性随波长变化作了研究,陈正等还指出了反射光谱反映反射色,双反射和非均质性等光学性质。笔者认为,矿物的反射光谱具有特征的性质。虽然它是在单偏光下测定的,且仅为多波长反射率的连线,但它却统一地反映着矿物的绝大多数反射光学性质,包括单偏光下的全部光学性质和正交偏光下的许多重要光学性质。此外,还包含有矿物的结晶构造和化学成分两方面的综合信息。     

结构光性矿物学研究——论无水碳酸盐的折射度

研究矿物的晶体结构与其光学性质之间的关系,这是结构光性矿物学重要的研究内容。如何把矿物晶体结构中原子的性质及相互之间的关系应用到晶体光学中,有效地定量地解释矿物的光学参数,从而又推动晶体光学进一步发展,这是矿物学家所共同关心的问题。早在1924年布拉格就注意到方解石与文石光性的差异,并用晶体内部电场的理论进行解释。帕伯斯特(A.Pabst,1973,1974)在研究两个碳酸盐矿物的折射率时,根据布拉格的方法,计算了它们的折射度,得到了满意的结果。叶大年(1974)在论述具有氖型结构离子的化合物的折射率时,指出矿物的折射率取决于电子层结构和核电荷,而不是取决于原子量。     

神奇的矿物热电性

<正>生活中,矿物因多种物理性质而被广泛用于人们的吃、住、用、行。如豆腐中加的石膏是矿物,药剂载体蒙脱石是矿物,建筑用水泥中的硅酸钙是矿物,牙膏中添加的伊利石是矿物,建造汽车轮船的钢铁合金等也是矿物。但是,有一些矿物具有特殊的物理性质如热电性却很少有人知道,根据这一属性研制出的日常功能材料也鲜为人知。矿物的热电性是某些矿物在给定的温差环境下表现出荷电的性质。也就是说,有温差存在的环境下,一些矿物是可以把热能转换成电能的,当然反过来也能把     

在我国首次发现的三种磷酸锌矿物

在广东某锰矿区的南部,笔者发现三种罕见的磷酸锌矿物——副磷锌矿、磷钙锌矿、三斜磷锌矿。这三种矿物在我国均属首次发现。笔者对这三种矿物作了物理性质、化学性质、晶体光学性质、晶体结构、红外吸收光谱、差热分析等方面的测试,所得数据与国外资料对比基本相同。但经多次测定,该副磷锌矿为二轴晶负光性而与丹纳氏矿物学描述不同。本文较详细地描述了这些矿物的光性特征。另外,补充了这三个矿物的红外吸收光谱、差热分析数据和三种矿物的鉴定特征。     

X射线粉晶衍射法在变粒岩鉴定与分类中的应用

变粒岩的鉴定通常以显微镜鉴定技术为主,但在显微镜下区分颗粒细小的长石、石英及绿泥石、蒙脱石、云母等层状硅酸盐矿物十分困难,仅通过显微鉴定技术对变粒岩进行定名可能产生较大误差,这对地质填图和原岩恢复工作会造成一些偏差,导致得出错误的地质结论。随着X射线衍射分析技术的发展,该技术已广泛应用于矿物学和岩石学的研究,本研究将结合X射线粉晶衍射技术,对显微镜下难以区分的细小矿物进行鉴定。共选用23件变粒岩样品,利用X射线粉晶衍射分析和显微镜岩石薄片鉴定技术,对变粒岩矿物组分进行检测,用X射线粉晶衍射矿物半定量分析结果验证岩石薄片鉴定结果准确性。显微镜岩石薄片鉴定结果与X射线粉晶衍射物相分析结果对比显示,10件样品定名一致,其余13件样品详细定名有差异。通过分析产生差异的原因,可以认为显微镜岩石薄片鉴定优势在于能确定岩石结构和构造,以及常见矿物组分;X射线粉晶衍射法的优势在于能检测出显微镜下较难区分的细小石英和长石颗粒的相对含量,并能检测出颗粒较小的绿泥石、蒙脱石及云母等层状硅酸盐矿物,该方法对含量较少、颗粒较细的矿物检测效果较好。实验证明将显微岩石薄片鉴定技术和X射线粉晶衍射技术相结合,才能更准确对变粒岩进行定名,为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论。     

大别-苏鲁超高压变质岩研究新思路: 偏光显微镜阴极发光技术的应用

利用偏光显微镜阴极发光技术可观察到其他常规成分结构测试法不易识别或容易忽略的多种矿物的生长结构, 该技术是进行后续成分分析的有效预研究手段, 可为重建矿物形成演化过程提供重要信息.该技术在国际岩石矿物学、油气储层及矿床学领域应用广泛, 但在变质岩研究领域的应用较薄弱.综述该技术在国际超高压变质岩研究领域的应用, 并利用其对大别-苏鲁超高压变质带经典地区的超高压榴辉岩、云母片岩、大理岩进行初步研究, 讨论它在多期微细矿物相快速鉴别、生长环带、微量元素分布规律、双晶纹、出溶结构等内部结构表征方面的应用价值和前景.偏光显微镜阴极发光技术与拉曼光谱、扫描电镜、电子探针等分析技术相结合, 可为我国超高压变质岩的研究开辟和扩展一条新思路.      

细微矿物拉曼成像分析技术与方法研究

岩矿鉴定是各类地质工作开展的基础,其鉴定水平和质量直接影响着工作的深入程度和研究程度。传统鉴定方法受人员自身经验水平、光学显微镜分辨率等因素的影响较大,对于现今需要研究的细微稀有矿物、细粒沉积岩矿物等很难准确地识别鉴定。而依托高精密大型仪器的技术方法多数对样品制备有特殊要求,不利于样品的再利用,诸如扫描电镜、电子探针等在高倍数反射光下探寻、观测特定的细微透明矿物也存在一定的不足。本文将激光拉曼高分辨大面积快速成像方法(StreamLineHR)运用于两块标准岩石光薄片的全区域大面积扫谱,准确识别出其中透明矿物有碱性长石、斜长石、石英、普通角闪石、黑云母、方解石、榍石、磷灰石、锆石和绿帘石,不透明矿物有磁铁矿,部分矿物间存在紧密伴生的情况(如石英与长石、榍石与角闪石)和次生蚀变的情况(如长石碳酸盐化蚀变为方解石)。并以此为基础进行了含量统计,将其分别定名为细粒角闪石英二长闪长岩与细粒黑云母斜长角闪岩。实验过程中,荧光效应,类质同象类矿物(长石、角闪石)峰位相似性和蚀变矿物峰位偏移会对矿物识别、谱图解析造成干扰,可结合矿物镜下光性特征来解决。另外,面扫步长设置越小,分析精确度越高,时间成本也会相应增加,应用时需兼顾考虑。该方法实现了对细微矿物便捷、直观、准确的大范围快速识别鉴定,可弥补传统岩矿鉴定和其他技术方法的不足,拓展了拉曼光谱法在地质工作中的应用范围。     

地质冶金学及其在金和关键金属赋存状态研究中的新应用

地质冶金学(Geometallurgy)是一门交叉学科,将矿体的地质学、地球化学和矿物学特征与冶金性能联系起来,目标是描述和了解矿体的冶金性质的多样性,并建立三维地质冶金学模型,用于协助矿山开采计划和优化工艺设计流程等。金矿石依据选冶难度可以分为易选矿石和难选矿石,其中难选矿石的原因主要可以归结为金的包裹和脉石矿物影响两种因素。金的地质冶金学需要查清金的赋存状态,包括金矿物的种类与矿石难选冶的原因,从而为选矿提供指导。金的赋存形态包括显微金、亚显微金和表面金,研究金的赋存状态需要使用自动矿物分析系统等分析显微金矿物,并结合多种选矿试验来交叉验证,加上对载金矿物中亚显微金的分析,得到金的全部分布特征。不同成因类型的金矿床往往具有不同的地质冶金学特征,同时金的地质冶金学研究还可以对矿床的成因和演化过程提供依据。本文简要介绍了近年来典型的热液金矿床包括斑岩型、浅成低温热液型、铁氧化物-铜-金(IOCG)型、卡林型和矽卡岩型的地质冶金学的研究进展,以及应用于地质冶金学上的新方法如VNIR-SWIR高光谱技术、地球化学数据机器学习。关键金属具有含量低、矿物细小的研究难点,与金的地质冶金学研究具有诸多相似之处,因此本文提出将金的赋存状态研究的流程和新技术方法应用于关键金属矿床,并设计了关键金属赋存状态的研究流程和规范化表达,进一步延伸了地质冶金学的内涵和外延。     

X射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用

大理岩主要有方解石大理岩、白云石大理岩和菱镁矿大理岩三种。以往大理岩是依据偏光显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类定名,由于方解石、白云石、菱镁矿都属于三方晶系,具有闪突起、高级白干涉色、一轴晶负光性和菱形解理等相同晶体光学特征,偏光显微镜下区分十分困难。为了准确鉴定大理岩中碳酸盐矿物种类及其相对含量,本文利用岩石薄片偏光显微镜和X射线粉晶衍射技术对32件大理岩岩石样品进行分析测试。岩石薄片鉴定结果表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、白云母、黑云母、绿泥石、黏土和金属矿物。根据岩石结构构造及矿物组分特征,可把32件大理岩样品划分为方解石大理岩、长英质方解石大理岩、石英绿泥白云石大理岩、白云石大理岩、云英质白云石大理岩和菱镁矿大理岩等15个类型。X射线粉晶衍射分析表明:大理岩造岩矿物主要有方解石、白云石、菱镁矿、石英、斜长石、钾长石、云母、绿泥石、滑石和蒙脱石。综合分析认为:岩石薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物,以及细小的石英、钾长石和斜长石、滑石和白云母等鳞片状硅酸盐矿物;X射线粉晶衍射分析技术不仅能准确检测出大理岩中方解石、白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物种类及相对含量(方解石、白云石和菱镁矿的X射线衍射主峰有明显差异,d值分别为0.303 nm、0.288 nm和0.274 nm),而且能够有效鉴别岩石中粉砂级斜长石、钾长石与石英(三种矿物的X射线衍射主峰d值分别为0.319 nm、0.324 nm、0.334 nm);且能区分蒙脱石、绿泥石、云母和滑石等层状硅酸盐矿物(四种硅酸盐矿物的X射线衍射主峰d值分别为1.400 nm、0.705 nm、0.989 nm、0.938 nm)。综合岩石薄片偏光显微镜鉴定和X射线粉晶衍射分析结果,最终确定32件大理岩样品划分为22个岩石类型。研究认为:仅根据岩石薄片偏光显微镜鉴定或X射线粉晶衍射技术其中一种方法不能准确鉴定大理岩岩石,应将大理岩岩石野外观察、岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射技术结合起来,才能准确确定大理岩岩石类型。     

X射线荧光光谱微区分析在铜矿物类质同象鉴定中的应用

铜矿物种类繁多,赋存状态各异,成分复杂,由于共生矿物和伴生矿物的存在,增加了传统岩矿鉴定工作的难度。特别是铜矿物间存在的类质同象现象(黝铜矿和砷黝铜矿)和铜矿物与其他矿物间(磁黄铁矿和方黄铜矿)存在镜下光学特征相似的现象,应用偏光或反光显微镜难以给铜矿物准确定名。本文应用具有微区分析功能的X射线荧光光谱仪扫描铜矿物标本谱图,通过选择测量条件、测量方式和干扰校正模型(谱线重叠和基体效应)建立了类质同象物相的鉴定方法。该方法具有较高的精密度和准确度,对黄铜矿标本进行12次测定,S、Fe、Cu的相对标准偏差(RSD)分别为0.74%、0.86%、0.18%;对铜矿物标准样品进行单次测定,待测元素的测量结果与推荐值的相对误差均小于6%。该方法可准确甄别出黝铜矿与含银砷黝铜矿、磁黄铁矿与方黄铜矿;测量效率高,能够提供主量元素和主要伴生元素的二维或三维图像,直观地呈现矿物的分布情况,为铜矿物的准确定名和矿物的综合利用提供了有价值的信息。     

An interactive system to assist mineral identification in ore microscopy

An interactive computer system has been developed to assist the mineral identification in ore microscopy. The reference file of the system consists of optical, mechanical, and chemical properties of about 130 ore minerals. The properties are name, chemical formula, color, bireflectance, anisotropism, internal reflection, reflectance at wavelengths of 470, 546, 589, and 650 nm, and polishing hardness and micro-indentation hardness. All the properties except reflectance and microindentation hardness are qualitative or semi-qualitative. Most of the properties are given as characters relative to the more common minerals. This implies that most of the identification processes advance on the basis of the comparison between a subject mineral and coexisting minerals. For this reason, the system asks a user at first to input already identified mineral names. This is quite different from the mineral identification procedures used in petrographic microscopy. To reduce the number of possible minerals, the system presents a series of questions to a user, and the user selects any of the prepared answers according to his observation. The user can also choose any desired question independently of the sequence. The user is expected to be able to recognize some common minerals, such as pyrite, chalcopyrite, galena, and hematite, without the assistance of the system.     

X射线粉晶衍射法在片麻岩鉴定与分类中的应用

利用偏光显微镜岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射物相分析技术，对34件片麻岩样品矿物组分进行检测.两种方法分析结果比对显示，有18件岩石样品定名一致，其余16件岩石样品详细定名有差异.偏光显微镜鉴定技术的优势在于能准确定出岩石构造和结构，能鉴定出更多的金属矿物、电气石、榍石、磷灰石、绿帘石，有效区分白云母和黑云母；X射线粉晶衍射法优势在于更准确区分出岩石中层状硅酸盐矿物绿泥石、蒙脱石和云母，确定钾长石、钠长石和石英矿物种类与含量.研究表明：片麻岩鉴定应该把偏光显微镜岩石薄片法与X射线粉晶衍射矿物半定量技术结合起来，才能更好地确定片麻岩的矿物组分，为地学研究提供更符合客观实际的技术数据和分析结论.