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1、第一章矿石学及反光显微镜现在学习的是第1页，共27页 1.1概念矿石学矿石学 是以矿石是以矿石(固体矿石中的金属矿固体矿石中的金属矿石，部分非金属矿石）为研究对象的一石，部分非金属矿石）为研究对象的一门地质学科。主要是利用反光显微镜等门地质学科。主要是利用反光显微镜等手段研究矿石的矿物组成、组构（结构、手段研究矿石的矿物组成、组构（结构、构造）特征及其时空变化规律。构造）特征及其时空变化规律。矿石矿石 是成矿物质在特定的地质环境和物理化学条件下是成矿物质在特定的地质环境和物理化学条件下经漫长的地质成矿过程演化的经漫长的地质成矿过程演化的最终产物最终产物；是在当前经济；是在当前经济技术条件下技术
2、条件下能够直接利用或从中提取有用组分能够直接利用或从中提取有用组分的单晶矿物的单晶矿物或矿物集合体。或矿物集合体。现在学习的是第2页，共27页矿石学与岩石学的区别矿石学与岩石学的区别现在学习的是第3页，共27页1.2 研究内容研究内容1.研究矿石的矿物成分研究矿石的矿物成分 矿石往往由多种矿物矿石往往由多种矿物组成，查明矿石中矿物的种类和含量，是矿石组成，查明矿石中矿物的种类和含量，是矿石学研究的学研究的首要任务首要任务。2.研究矿石的组构（构造、结构研究矿石的组构（构造、结构）主要包括矿主要包括矿物集合体或单个矿物颗粒的形态、大小及相互物集合体或单个矿物颗粒的形态、大小及相互接触关系。接触关
3、系。3.研究矿石在时间上发育和空间上分布的规律研究矿石在时间上发育和空间上分布的规律4.研究矿石的技术加工性能研究矿石的技术加工性能 主要测量有用矿主要测量有用矿物的相对含量，有用矿物的嵌布特征、连接关物的相对含量，有用矿物的嵌布特征、连接关系系(如毗连、包裹、脉状或网脉状、皮壳状连接）如毗连、包裹、脉状或网脉状、皮壳状连接）、嵌布粒度、元素在矿石中的赋存状态等、嵌布粒度、元素在矿石中的赋存状态等现在学习的是第4页，共27页1.3相关学科的关系相关学科的关系起源于金相学，把研究合金成分、结构的起源于金相学，把研究合金成分、结构的方法应用于研究天然矿石。方法应用于研究天然矿石。建立于结晶学、矿物
4、学、岩石学、地球化建立于结晶学、矿物学、岩石学、地球化学等基础地质学科之上，研究成果又能为学等基础地质学科之上，研究成果又能为这些学科所利用。这些学科所利用。直接服务于矿床学、找矿勘探和矿石工艺直接服务于矿床学、找矿勘探和矿石工艺学。学。为矿床成因研究和找矿勘探提供重要为矿床成因研究和找矿勘探提供重要的信息，为矿石选冶提供重要的基础资料的信息，为矿石选冶提供重要的基础资料。现在学习的是第5页，共27页1.4 研究意义研究意义1.为矿床成因研究提供信息为矿床成因研究提供信息 矿石是成矿作用的最终产物，矿石是成矿作用的最终产物，不同成因的矿石有着不同的矿物组成及组构特征，因此研究不同成因的矿石有着
5、不同的矿物组成及组构特征，因此研究矿石组成及组构特征，可帮助阐明矿床的作用特点及条件。矿石组成及组构特征，可帮助阐明矿床的作用特点及条件。如组构特点可以判断成矿作用的方式如组构特点可以判断成矿作用的方式（铬铁矿（铬铁矿-豆状构造）豆状构造）,结构及成分变化可以反映成矿的物理化学条件结构及成分变化可以反映成矿的物理化学条件（斑铜矿和（斑铜矿和黄铜矿黄铜矿-格状、叶片结构）格状、叶片结构）。2.为找矿勘探提供信息为找矿勘探提供信息 弄清矿石组构及组成在空间变化的矿石组构及组成在空间变化的规律，探讨矿化分带性，可以指导深部找矿。规律，探讨矿化分带性，可以指导深部找矿。3.为矿石技术加工提供依据为矿石
6、技术加工提供依据 在矿石的技术加工中，只有在矿石的技术加工中，只有根据矿石学的研究结果，才能选择最有效的选矿方法，根据矿石学的研究结果，才能选择最有效的选矿方法，确定最佳的磨矿细度及合理的工艺流程，并尽可能地综确定最佳的磨矿细度及合理的工艺流程，并尽可能地综合利用全部有用组分。合利用全部有用组分。现在学习的是第6页，共27页豆状构造豆状构造-岩浆熔离作用岩浆熔离作用现在学习的是第7页，共27页叶片叶片-格状结构格状结构-250以下以下现在学习的是第8页，共27页1.5 研究方法研究方法 矿石学研究的一般步骤：矿石学研究的一般步骤：1.野外观察及取样野外观察及取样 宏观上直接了解矿石的产出状态，
7、借助宏观上直接了解矿石的产出状态，借助肉眼和放肉眼和放大镜大镜初步认识矿石中主要矿物的种类，矿石的构造特征。同时，在野外确定初步认识矿石中主要矿物的种类，矿石的构造特征。同时，在野外确定不同矿石类型之间的时间和空间关系，并采集代表性的样品供室内研究。这一不同矿石类型之间的时间和空间关系，并采集代表性的样品供室内研究。这一步是研究的基础和关键。步是研究的基础和关键。2.室内研究室内研究 反光显微镜反光显微镜研究：研究：是研究矿石的最主要、最基础的方法，有着其它任何是研究矿石的最主要、最基础的方法，有着其它任何是研究矿石的最主要、最基础的方法，有着其它任何是研究矿石的最主要、最基础的方法，有着其它
8、任何方法不可替代的作用。方法不可替代的作用。方法不可替代的作用。方法不可替代的作用。其主要任务是进一步确定矿物组成、形态、大小以其主要任务是进一步确定矿物组成、形态、大小以及矿物之间的关系。同时为其他研究如流体包裹体、矿物标型、矿石矿及矿物之间的关系。同时为其他研究如流体包裹体、矿物标型、矿石矿物的赋存状态以及同位素等方面提供基础。物的赋存状态以及同位素等方面提供基础。现在学习的是第9页，共27页 电子显微镜电子显微镜研究：光学显微镜的分辨本领最高研究：光学显微镜的分辨本领最高研究：光学显微镜的分辨本领最高研究：光学显微镜的分辨本领最高不超过不超过不超过不超过0.20.20.20.2，而电，而
9、电，而电，而电子显微镜却能够把物体放大几十万倍子显微镜却能够把物体放大几十万倍子显微镜却能够把物体放大几十万倍子显微镜却能够把物体放大几十万倍，甚至上百或千万倍，分辨本领高，甚至上百或千万倍，分辨本领高，甚至上百或千万倍，分辨本领高，甚至上百或千万倍，分辨本领高达达达达1 1 1 1埃埃埃埃。超高压电子显微镜可以研究晶体结构和晶体缺陷。超高压电子显微镜可以研究晶体结构和晶体缺陷。超高压电子显微镜可以研究晶体结构和晶体缺陷。超高压电子显微镜可以研究晶体结构和晶体缺陷。电子探针电子探针电子探针电子探针分析：是利用磁透镜，将来自电子枪的高能电子束，分析：是利用磁透镜，将来自电子枪的高能电子束，分析：
10、是利用磁透镜，将来自电子枪的高能电子束，分析：是利用磁透镜，将来自电子枪的高能电子束，聚焦于直径为聚焦于直径为聚焦于直径为聚焦于直径为0.01-10.01-10.01-10.01-1的范围内，轰击欲测样品（矿石），使其中各的范围内，轰击欲测样品（矿石），使其中各的范围内，轰击欲测样品（矿石），使其中各的范围内，轰击欲测样品（矿石），使其中各元素发射特征元素发射特征元素发射特征元素发射特征x x x x射线，经分光识别进行定性、定量分析。它射线，经分光识别进行定性、定量分析。它射线，经分光识别进行定性、定量分析。它射线，经分光识别进行定性、定量分析。它可分析元素可分析元素可分析元素可分析元素周期
11、表中从第周期表中从第周期表中从第周期表中从第4 4 4 4个元素个元素个元素个元素BeBeBeBe到第到第到第到第92929292个元素个元素个元素个元素U U U U的所有元素，分析微区范围小至的所有元素，分析微区范围小至的所有元素，分析微区范围小至的所有元素，分析微区范围小至1 1 1 1，其相对灵敏度达其相对灵敏度达其相对灵敏度达其相对灵敏度达100PPm100PPm100PPm100PPm。它具有微区、微量、快速、直观、。它具有微区、微量、快速、直观、。它具有微区、微量、快速、直观、。它具有微区、微量、快速、直观、不破坏样品等特点。不破坏样品等特点。不破坏样品等特点。不破坏样品等特点。
12、X X X X射线射线射线射线分析：可以测定矿物晶体的晶胞大小、格子类型、空间群和原子分析：可以测定矿物晶体的晶胞大小、格子类型、空间群和原子分析：可以测定矿物晶体的晶胞大小、格子类型、空间群和原子分析：可以测定矿物晶体的晶胞大小、格子类型、空间群和原子排列形式等，主要用于矿物晶体结构研究和矿物鉴定。此外，还有激光光排列形式等，主要用于矿物晶体结构研究和矿物鉴定。此外，还有激光光排列形式等，主要用于矿物晶体结构研究和矿物鉴定。此外，还有激光光排列形式等，主要用于矿物晶体结构研究和矿物鉴定。此外，还有激光光谱分析、拉曼光谱分析、红外光谱分析等。谱分析、拉曼光谱分析、红外光谱分析等。谱分析、拉曼光
13、谱分析、红外光谱分析等。谱分析、拉曼光谱分析、红外光谱分析等。现在学习的是第10页，共27页扫描电子显微扫描电子显微镜（镜（SEM）背）背散射电子图象散射电子图象研究块状硫化研究块状硫化物矿床中硫化物矿床中硫化物之间的结构物之间的结构关系关系Po 磁黄铁矿磁黄铁矿Iso 方黄铜矿方黄铜矿Bi 自然铋自然铋Au 自然金自然金alt 氧化物氧化物gl 方铅矿方铅矿Au-Ag 银金矿银金矿S 自然硫自然硫ABCDEFAu现在学习的是第11页，共27页 3.综合整理综合整理 综合野外和室内研究的成果编写报告。这部分内容构成矿综合野外和室内研究的成果编写报告。这部分内容构成矿床地质特征及成因研究中的重要
14、内容。包括：床地质特征及成因研究中的重要内容。包括：区域及矿床区域及矿床地质特征；地质特征；矿石类型、矿物成分及化学成分特点；矿石类型、矿物成分及化学成分特点；矿石的矿石的组构特征及成矿演化；组构特征及成矿演化；矿石中有益有害组分赋存状态，有用矿石中有益有害组分赋存状态，有用矿物嵌布特征、嵌布粒度、连接关系等。矿物嵌布特征、嵌布粒度、连接关系等。最后，在分析实际材料的基础上最后，在分析实际材料的基础上提出矿床成因的见解及提出矿床成因的见解及找矿评价、矿石技术加工方案的建议。找矿评价、矿石技术加工方案的建议。现在学习的是第12页，共27页三、光片的制备三、光片的制备 3.1 光片光片 及类型及类
15、型 具有磨光表面的样品，磨光面一般为具有磨光表面的样品，磨光面一般为2cm3cm。制作。制作方法和用途不同可以磨制不同类型的光片。方法和用途不同可以磨制不同类型的光片。光片类型光片类型 光光 面面 在天然的矿石上磨制出一个较大的光面，以观在天然的矿石上磨制出一个较大的光面，以观察矿石构造特征；察矿石构造特征；光光 片片 磨光面约磨光面约2cm3cm大小的矿石样品；大小的矿石样品；现在学习的是第13页，共27页砂光片砂光片 把天然重砂或人工重砂矿物样品用电把天然重砂或人工重砂矿物样品用电木粉或环氧树脂固结成型，并磨制出光滑表木粉或环氧树脂固结成型，并磨制出光滑表面用于研究；面用于研究；光薄片光薄
16、片 厚度与薄片相同或略厚，一面磨平后厚度与薄片相同或略厚，一面磨平后粘在载玻片上，另一面抛光的矿石片。粘在载玻片上，另一面抛光的矿石片。光片、砂光片、光薄片除了用于反光显微镜光片、砂光片、光薄片除了用于反光显微镜研究外，还可以作为电子探针、扫描电子显研究外，还可以作为电子探针、扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪等仪器微镜、激光拉曼光谱仪、红外光谱仪等仪器的测试样品。的测试样品。现在学习的是第14页，共27页3.2 光片的制备过程一般实验室制备光片，主要有以下一般实验室制备光片，主要有以下6个步骤个步骤 切割切割 根据要求，用切片机将矿石切割成大小不同的块根据要求，用切片机将矿石切割成大
17、小不同的块状；状；粗磨粗磨 用用150金刚砂在磨片机上将切好的矿石块一金刚砂在磨片机上将切好的矿石块一 面面粗磨成型；粗磨成型；细磨细磨 用用320金刚砂在磨片机上将粗磨好的矿石一金刚砂在磨片机上将粗磨好的矿石一 面继续磨平；面继续磨平；精磨精磨 用用1000金刚砂在玻璃板上人工精磨，直到光面平金刚砂在玻璃板上人工精磨，直到光面平整光亮；整光亮；抛光抛光 用用Cr2O3（加少量的重铬酸铵效果更佳）抛光液在（加少量的重铬酸铵效果更佳）抛光液在抛光机的绒布或丝绸磨盘上抛光至光亮如镜面为止。抛光机的绒布或丝绸磨盘上抛光至光亮如镜面为止。编号编号 与野外采集标本一致与野外采集标本一致现在学习的是第15
18、页，共27页3.3光片的质量要求光滑如镜面，没有麻点和擦痕光滑如镜面，没有麻点和擦痕同一种矿物在光片的中心部分和边缘部分，同一种矿物在光片的中心部分和边缘部分，磨光程度应完全一致磨光程度应完全一致不同硬度矿物之间相对凹凸不大不同硬度矿物之间相对凹凸不大光片暴露空气中易遭氧化和灰尘污染，观察光片暴露空气中易遭氧化和灰尘污染，观察前应在呢绒布擦板上擦拭干净，必要时重新前应在呢绒布擦板上擦拭干净，必要时重新抛光抛光观察时要使光面与物台平行，放平，简单的观察时要使光面与物台平行，放平，简单的方法是将光片放在有胶泥的载片上，用压平方法是将光片放在有胶泥的载片上，用压平器压平即可器压平即可现在学习的是第1
19、6页，共27页优质光片优质光片 劣质光片劣质光片现在学习的是第17页，共27页二、矿物的吸收性二、矿物的吸收性光波进入矿物其强度逐渐衰减的现象光波进入矿物其强度逐渐衰减的现象矿物矿物的吸收性的吸收性现在学习的是第18页，共27页光波透过矿物内部一个光波透过矿物内部一个真真空波空波长 0 0后的光后的光强强Ix x为降降为原光强的原光强的1/e1/e4 4 K K，表，表达达式式为：I Ix x=I I0 0e e-4-4 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）自然对数的底，自然对数的底，K K为吸收为吸收系数。
20、由上式可以看出，系数。由上式可以看出，K K值越大值越大,光波衰减越光波衰减越快。快。按照一般透明矿物观察的薄片厚度按照一般透明矿物观察的薄片厚度0.03mm0.03mm计算，如果薄片不透光时，则该矿物为不透明计算，如果薄片不透光时，则该矿物为不透明矿物或强吸收性矿物，矿物或强吸收性矿物，K K值大于值大于0.730.73。因此，不因此，不透明矿物就不能磨成薄片在透射光下进行观察。而透明矿物就不能磨成薄片在透射光下进行观察。而造岩的透明矿物，其造岩的透明矿物，其K K值小于值小于0.0250.025，则用岩石薄，则用岩石薄片在透射光下观察。片在透射光下观察。现在学习的是第19页，共27页矿物的
21、透明度与吸收性有着密切关系。根据矿矿物的透明度与吸收性有着密切关系。根据矿物的吸收系数，可以把矿物分为不透明矿物、物的吸收系数，可以把矿物分为不透明矿物、半透明矿物和透明矿物。半透明矿物和透明矿物。不透明矿物不透明矿物 吸收系数吸收系数K0.73半透明矿物半透明矿物 吸收系数吸收系数K0.73-0.025透明矿物透明矿物 吸收系数吸收系数K0.025不透明矿物和半透明矿物又统称为吸收性矿物。不透明矿物和半透明矿物又统称为吸收性矿物。不透明矿物只能在反射光下研究。不透明矿物只能在反射光下研究。现在学习的是第20页，共27页四、四、反光显微镜反光显微镜矿石学研究的重要工具矿石学研究的重要工具偏光显
22、微镜垂直照明系统偏光显微镜垂直照明系统本实验室使用显微镜本实验室使用显微镜PM6000，是，是偏光和反光两用显微镜，配有反射光光偏光和反光两用显微镜，配有反射光光源和透射光光源两种光源系统，观察光源和透射光光源两种光源系统，观察光片和薄片均可片和薄片均可现在学习的是第21页，共27页偏光显微镜偏光显微镜反光显微镜反光显微镜机械系统机械系统镜座、镜臂、镜筒、物镜座、镜臂、镜筒、物台、升降螺旋台、升降螺旋镜座、镜臂、镜筒、镜座、镜臂、镜筒、物台、物台、升降螺旋升降螺旋光学系统光学系统目镜、物镜目镜、物镜目镜、物镜、目镜、物镜、垂直照明系统垂直照明系统光光 源源卤钨灯或一般光源卤钨灯或一般光源卤钨灯
23、卤钨灯反光显微镜与偏光显微镜的比较反光显微镜与偏光显微镜的比较现在学习的是第22页，共27页1.基本结构及性能基本结构及性能（PM6000反光反光显微镜）显微镜）反光显微镜反光显微镜机械系统机械系统光学系统光学系统光源系统光源系统现在学习的是第23页，共27页1)机械系统机械系统镜座、镜臂、镜筒、载物台、升降螺旋等，镜座、镜臂、镜筒、载物台、升降螺旋等，主要起支撑作用，局部可以旋转（如载物主要起支撑作用，局部可以旋转（如载物台）、升降（升降螺旋台）、升降（升降螺旋）。）。现在学习的是第24页，共27页2)光学系统光学系统 光光 学学 系系 统统目目 镜（镜（10）（物镜（物镜5，10，20，5
24、0）垂直照明系统垂直照明系统上偏光镜（偏光方向与前偏光的垂直上偏光镜（偏光方向与前偏光的垂直现在学习的是第25页，共27页垂直照明系统垂直照明系统入射光管（连接光源和反射器）入射光管（连接光源和反射器）反射器反射器光源准焦透镜光源准焦透镜孔径光圈孔径光圈(AS)视域光圈视域光圈(FS)前偏光镜前偏光镜滤光镜：滤光镜：LBD日光型和日光型和IF550绿色滤色镜绿色滤色镜准焦透镜准焦透镜现在学习的是第26页，共27页入射光管入射光管 连接光源和反射器的照明装置连接光源和反射器的照明装置 ，并附有调节光源的部件，并附有调节光源的部件：光源聚光透镜光源聚光透镜 位于入射光管最前端靠近光源处，作用是把灯
25、室里光源发出位于入射光管最前端靠近光源处，作用是把灯室里光源发出的光线聚焦于视域光圈上；的光线聚焦于视域光圈上；滤色镜滤色镜 调节光源的颜色。日光型滤光镜（调节光源的颜色。日光型滤光镜（LBD)，平衡颜色组成，平衡颜色组成，获得日光光源。绿色滤色镜（获得日光光源。绿色滤色镜（IF550），获得单色光光源，便于亮度），获得单色光光源，便于亮度对比。对比。孔径光圈孔径光圈(AS)控制入射光束直径。缩小孔径光圈则可以消除物镜球面控制入射光束直径。缩小孔径光圈则可以消除物镜球面像差和色差的影响，提高清晰度。但过小，又会使分辨率降低，调节适像差和色差的影响，提高清晰度。但过小，又会使分辨率降低，调节适当为宜。当为宜。视域光圈（视域光圈（FS)调节视域大小。适当缩小，可以减少耀光的影响，调节视域大小。适当缩小，可以减少耀光的影响，提高清晰度，一般调节到视域光圈影像与视域边缘重合。提高清晰度，一般调节到视域光圈影像与视域边缘重合。前偏光镜前偏光镜使使入射的自然光变为平面偏光，其振动方向一般采用东西向；入射的自然光变为平面偏光，其振动方向一般采用东西向；准焦透镜准焦透镜 可使视域光圈焦距准确，成为清晰影像落入视域中。可使视域光圈焦距准确，成为清晰影像落入视域中。现在学习的是第27页，共27页