07第七章礦物的浸蝕鑒定

1、第七章礦物的浸蝕鑒定及顯微結(jié)晶化學(xué)分析第一節(jié)礦物的浸蝕鑒定一、漫蝕鑒定的概念及意義浸蝕反應(yīng)是指一定濃度的液體化學(xué)試劑與礦石磨光片接觸后有無發(fā)泡、溶解、變色、沉 淀等現(xiàn)彖而言。利用某些化學(xué)試劑對礦物產(chǎn)生浸蝕反應(yīng)與否的方法來鑒別礦物稱z為“浸蝕 鑒定”。在二十世紀(jì)四十年代以前，這種鑒定金屬不透明礦物方法受到各國礦相學(xué)家如 m.n.short (1931)、a.廠 bstexthh 和 ji. b. p a a y r n n a (1933)等的重視 并在許多礦物鑒定表中起主導(dǎo)作用。但從二-1四紀(jì)四i年代以來，由于物理方法測試技術(shù)的 飛躍進(jìn)展，特別是應(yīng)用光電學(xué)原理定雖測定礦物反射率方面的突破，使得

2、礦物的物理性質(zhì)(特 別是光學(xué)性質(zhì))在礦相顯微鏡下鑒定金屬礦物居主導(dǎo)地位。雖然如此，浸蝕鑒定在當(dāng)麗仍不 失為一種重耍的輔助方法。例如在物理性質(zhì)方面很相似的紅種鋅礦與紅銳鐮礦用20%濃度 的fech溶液浸蝕這兩種礦物，前者不起反應(yīng)，示者發(fā)生反應(yīng)變?yōu)闀炆?，即可迅速、簡便?將二者區(qū)別開來。特別是現(xiàn)代礦物學(xué)不僅要鑒定出礦物種，而且要求鑒定出礦物“變種”以 至類質(zhì)同象礦物系列的中間性產(chǎn)物，浸蝕鑒定有時(shí)能夠提供這些“變種”、“中間過渡相”的 化學(xué)試劑浸蝕反應(yīng)特征。如一般的純砂黝銅礦，1:1hno3浸蝕反應(yīng)為暈色正反應(yīng)，20%kcn 為染淺褐止反應(yīng)或負(fù)反應(yīng)，其余試劑為負(fù)反應(yīng)。但我們詳細(xì)研究過的陜西含鐵碑黝銅

3、礦(含 fe8.82%)的浸蝕反應(yīng)則為1:1hno3呈氣散和染褐色正反應(yīng)，2()%kcn為負(fù)反應(yīng)，其余試劑 均不起作用。二、浸蝕反應(yīng)的機(jī)制大家知道,光片在拋光過程中在礦物表面形成厚約數(shù)i 到數(shù)百毫微米的非晶質(zhì)薄膜充填 于礦物的解理縫、裂隙及晶粒之間的空隙屮。當(dāng)被鑒定礦物與浸蝕試劑接觸時(shí)，首先與試劑 接觸的就是這種非品質(zhì)簿膜，進(jìn)一步才是礦物的真實(shí)表而，當(dāng)試劑只溶解非品質(zhì)薄膜吋，礦 物表面的性質(zhì)和顏色往往變化不大，只顯示原來被非晶質(zhì)薄膜掩蓋的解理紋、裂隙、雙晶、 品粒內(nèi)部環(huán)帶結(jié)構(gòu)及品粒界線以至光片在細(xì)磨吋留下的擦痕等。這種現(xiàn)象可稱為“顯結(jié)構(gòu)”。 當(dāng)試劑的浸蝕溶解作用更強(qiáng)烈時(shí)，礦物本身也被浸蝕，使表

4、面變得粗糙不平，入射光反射成 散射光，光面變成黑灰色或黑色。這種現(xiàn)象稱為“染黑”。當(dāng)試劑在溶解礦物的同時(shí)由于化 學(xué)反應(yīng)的結(jié)果產(chǎn)生了沉淀物，反應(yīng)特別強(qiáng)烈時(shí)可形成顯著的“被膜”覆蓋在礦物表而上(如 40%濃度koh溶液浸蝕輝佛礦產(chǎn)生橙黃色沉淀物)，但一般情況下這種被膜并不厚，系粘附 在被浸蝕部分的礦物光面上的帶色的“薄膜”。這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為“污染” “或“染色”。例如 輝銅礦可被1：1hno3浸蝕“染籃”，系沉淀了灰藍(lán)綠色的cu(no3)2薄膜造成。另有一種沉 淀物為無色透明的細(xì)小晶體構(gòu)成的薄膜，光波進(jìn)入晶體內(nèi)部再反射時(shí)形成種種干涉色，顏色 與彩虹相似，往往呈現(xiàn)黃、紅、棕、藍(lán)，綠多種顏色，此即為“暈

5、色”；另外，在浸蝕作用 過程屮還會“發(fā)泡”，此叫化即化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)住氣體逸血 如硝酸、鹽酸浸蝕方解石放出無色、 無氣味的co?氣體，硝酸浸蝕輝銅礦放出無色但腐臭氣味很濃的h?s氣體，硝酸浸蝕赤銅 礦放出無色無味的02氣體，鹽酸浸蝕自然鐵放出出氣體，雙氧水浸蝕黑鎰礦、硬鎰礦等猛 的氧化物、氫氧化物放出h2氣體等都可以作為這些礦物的鑒定特征之一。試劑滴在礦物光 而上，有時(shí)在滴液四周產(chǎn)生色變，此系從試劑液滴向外發(fā)散的氣體使液滴四周形成一個(gè)“暈 圈”。這是一種比較特殊的侵蝕反應(yīng)現(xiàn)象(可稱為“氣散”或“薰污”)對某些礦物還很特征。 如1:1hno?浸蝕輝銀礦氣散變褐色至?xí)炆禽x銀礦的最大鑒定特征。有吋液滴四

6、周不顯 “暈圈”而冇細(xì)小的水殊凝聚下來，即顯示“汗圈”。但這不能看作是發(fā)生了浸蝕化學(xué)反應(yīng)?？傊?，凡發(fā)主溶解、沉淀、發(fā)氣、薰污作用都表示產(chǎn)牛了浸蝕化學(xué)反應(yīng)(正反應(yīng))。即可 以顯結(jié)構(gòu)、染黑、染色、暈色、發(fā)泡、暈圈等現(xiàn)象確定礦物被某種試劑所浸蝕；而不起變化 或僅顯示汗圈表明沒有發(fā)生浸蝕化學(xué)反應(yīng)（負(fù)反應(yīng)）。三、浸蝕鑒定的試劑、用具及操作一般常用以下六種標(biāo)準(zhǔn)試劑:（1）1:1hno3； （2）1:1hc1；20%kcn（劇毒）；20%feci3； （5）5%hgcl2; （6）40% koho有時(shí)還采用3%h2o2和王水（3份濃鹽酸、1份濃硝酸）等作為補(bǔ) 充浸蝕試劑。試劑用小滴瓶保存，瓶塞與瓶蓋都經(jīng)過精

7、細(xì)磨制,接觸緊密,不致使氣體外逸 （圖7-1左）。但存二氯化汞和氫氧化鉀試劑的瓶子應(yīng)采用帶小玻璃棒的橡皮塞，以避免溶 液結(jié)晶粘住瓶口。滴浸蝕試劑使用”白金絲滴棒”（圖7-1右）。白金絲直徑約為0.3mm, 長度25mm, 一端固定在玻璃棒屮，另一端為內(nèi)徑0.4mm的圓壞。彎折圓環(huán)使圓壞平面與 山金絲成30°角度傾斜（圖71右之上半部）。浸蝕鑒定的實(shí)際操作步驟如下：鬥匕夕3（1）將光片擦凈，防掉光片表面的塵埃、油污及丿匸孔氧化膜；c | r； i（2）將光片置入鏡f（最好裝在機(jī)械臺上）以屮、低1倍物鏡，找好具有一定人小的待測礦物；* ji（3）以由氫氧化鉀到硝酸的順序?qū)⒃噭┯眯〉纹恐械?/p>

8、滴棒滴在用蒸憎水沖洗過的白金絲圓環(huán)上；圖7】滴瓶及門金絲滴棒（4）略提開鏡筒（或降低物臺）將試劑滴在欲試礦物顆粒上，立即準(zhǔn)焦觀察液滴內(nèi)部及周圍 的情況；（5）在一分鐘的時(shí)限內(nèi)。觀察有無發(fā)泡、變色、汗圈、氣散熏污等現(xiàn)象；（6）分鐘后馬上用蒸飾水沖洗光片被浸蝕部分（有機(jī)械臺時(shí)則用機(jī)械臺的任一個(gè)移動 尺將光片移出沖洗、擦干后再移回原位置）以濾紙吸干觀察有無顯結(jié)構(gòu)、染黑、染色、暈色、 暈圈等現(xiàn)象以確定試劑和礦物發(fā)生過浸蝕化學(xué)反應(yīng)（止反應(yīng)）或沒冇發(fā)生浸蝕化學(xué)反應(yīng)（負(fù)反 應(yīng)）。四、漫蝕反應(yīng)的影響因素為了正確進(jìn)行礦物的浸蝕鑒定，必須注意以下影響因素：1、光面潔凈用手指碰觸也會產(chǎn)生油污或塵埃薄膜妨礙試劑m礦物

9、正常反應(yīng)。2、試劑性質(zhì)一一氫化鉀、三氯化鐵、二氯化汞以及氫氧化鉀易蒸發(fā)留下沉淀物，在顯 微鏡f顯示種種彩色被課認(rèn)為正反應(yīng)，但用蒸飾水沖洗后這些沉淀物薄膜即行消失。3、電化學(xué)作用當(dāng)一滴試劑同時(shí)覆蓋兩利礦物吋由于電位差產(chǎn)生電流，可使某一種 礦物的反應(yīng)加強(qiáng)，同時(shí)使另一種礦物的反應(yīng)減弱。如方鉛礦和斑銅礦接觸，兩礦物同時(shí)被一 滴三氯化鐵液滴浸蓋時(shí)，斑銅礦的浸蝕反應(yīng)較其單獨(dú)存在時(shí)加劇，方鉛礦則全無反應(yīng)（純方 鉛礦單獨(dú)存在浸蝕反應(yīng)很劇烈）。因之應(yīng)挑選單一種礦物比一滴液滴血枳大一些的地方作浸 蝕鑒定。4、雜質(zhì)和裂縫一一若確系被試礦物發(fā)生浸蝕化學(xué)反應(yīng)逸出氣體“發(fā)泡”，則冒泡地點(diǎn)比 較均勻。若被試礦物中包含冇方解

10、石的細(xì)脈，加酸后發(fā)泡方解石細(xì)脈成“帶狀泡”；另冇些 小氣泡從礦物裂隙中冒出來，這也不是浸蝕反應(yīng)的結(jié)果。應(yīng)注意辨別。5、礦石產(chǎn)狀在氧化帶產(chǎn)出的礦石受風(fēng)化作用較易浸蝕，如黃銅礦和黝銅礦在原生 礦石中不被硝酸浸蝕，而在氧化礦石則常顯正反應(yīng)。6、化學(xué)成分礦物屮類質(zhì)同象混入物的種類和含量不同會影響到同一種礦物的浸蝕 鑒定結(jié)果不同（有時(shí)為正反應(yīng)，有時(shí)為負(fù)反應(yīng)）。如黝銅礦對硝酸和鼠化鉀就由于所含成分不 同而反應(yīng)不同。應(yīng)當(dāng)指出，浸蝕鑒定不僅比較麻煩、費(fèi)時(shí)、易損光片，而鑒定結(jié)果不甚可靠，故在 鑒定金屬礦物時(shí)只能起輔助性或驗(yàn)證性的作丿ij。應(yīng)以光學(xué)性質(zhì)和具他物理性質(zhì)作為鑒定金屈 礦物的主婆依據(jù)并置于優(yōu)先地位首先加

11、以利用。第二節(jié)礦物的顯微結(jié)晶化學(xué)分析一、顯微結(jié)晶化學(xué)分析法的概念及意義顯微結(jié)晶化學(xué)分析簡稱微化分析，是利用顯微鏡觀察元索與化學(xué)試劑反應(yīng)產(chǎn)物以鑒定礦 物z化學(xué)成分的方法。這種方法在鏡下不僅可以觀察反應(yīng)產(chǎn)物的顏色，而且還可以看出結(jié)品 體的準(zhǔn)確形狀以至定出晶體的光性特征和光學(xué)常數(shù)。特別還具冇礦樣及約品用量少，可簡便 快速地檢定出元索的優(yōu)點(diǎn)。市于教學(xué)實(shí)驗(yàn)室口前不叮能配備昂貴的電子探針微量分析儀、激 光光譜微量分析儀、x光螢光光譜分析儀等大型粘:密儀器來測定礦物中所含的化學(xué)元素，故 學(xué)生在學(xué)習(xí)礦相課時(shí)掌握、應(yīng)用微化分析方法快速檢定元索幫助礦物定名是十分必要的。二、微分析試劑、用具及操作微化分析常用的溶礦

12、試劑為1:1硝酸、1:7硝酸、1:1鹽酸、1:5鹽酸、5%鹽酸、1:3磷 酸、工水（3份濃鹽酸、1份濃硝酸）等。其他液體試劑有20%的氨水，3%硫氧酸汞鉀。固體 試劑有碘化鉀、氯化錐、鋁酸按、鈕酸飾、二甲基乙二醛厲、醋酸鈣等。主要用具有:（1）灑 精燈（小酒精燈或用小玻璃瓶改裝的小型酒精燈、燈焰不宜大）；載玻璃（巖石制片用載玻 片）；（3）鋼針和金剛石筆；（4）移液用吸管或用噴燈燒軟細(xì)玻璃管白制的毛細(xì)管；（5）牙簽或玻 璃絲；（6）顯微鏡。微化分析的一般操作步驟為：1. 取樣礦物連晶顆粒人用肉眼、顆粒細(xì)小在鏡下用鋼針或金剛石筆（對高硬度礦物） 刻取少量礦物粉末。2. 溶樣將1:1硝酸或王水滴在

13、清潔載玻片的一端，再把粘附有礦粉的牙簽置于液 滴中。川微焰酒精燈徐徐加熱（火焰不要觸及載玻片），使液滴緩慢蒸發(fā)干。如殘品中還冇未 被溶解的礦物粉末，則反復(fù)溶解兒次直至完全溶解為止，等破片冷卻后再川1:7硝酸或具他 稀酸溶液溶解殘品。3. 移液過濾制成的稀酸溶液放置2-3分鐘使沉淀物等雜質(zhì)沉底，用吸液管（專用， 勿污染）或自制毛經(jīng)細(xì)管吸出“清液”移到破片清潔處。4. 加試劑一加固體試劑川濕潤而清潔的牙簽粘附冃力所及最小的固體試劑顆粒（粉末） 放在液滴屮心；加液體試劑則采用“液滴交匯法”（將試劑液滴滴于“清液”附近2 3毫 米處，用牙簽引通兩個(gè)液滴）。5. 觀察反應(yīng)結(jié)果一一加試劑23分鐘后在透射顯

14、微鏡下觀察反應(yīng)產(chǎn)物的晶體大小、形 狀、顏色和在正交偏光下的光性，主要是晶體形狀和顏色（圖72）o三、重要元素的微化分析顯微結(jié)晶化學(xué)分析中有兒種試劑能與多種元索發(fā)牛反應(yīng)，產(chǎn)生特征的沉淀或溶液，鑒定 意義較人。如硫孰酸汞鉀對于銅、鋅、鉆、銀、銀、金、硒等元素，碘化鉀加氯化錐對于錘、 碎、鈕、錫、鉛、銅等元素都冇鑒定意義。另冇些試劑對某種元索冇特效，如飩酸鈉對于猛, 二甲基乙二醛叼對于鐮等?，F(xiàn)將若干重要元素的微化分析結(jié)果簡介如下：1. 鋅以王水溶解閃鋅礦等含鋅礦物，在殘品上加1:7硝酸后移液，再加一滴3%硫 氫酸汞鉀溶液，產(chǎn)生白色羽毛狀、雪花狀、毛十字狀硫鼠酸汞鋅晶體（圖721）。礦物含 鐵時(shí)溶液顯

15、血紅色，將硫孰酸汞鋅染色。加一滴1:3磷酸去鐵，溶液立即褪色顯出硫孰酸汞 鋅口色晶體。2. 銅一一以1:1硝酸或王水溶解黃銅礦等含銅礦物，在殘品上加較多的1:7硝酸后移 液,再加盡可能小的一滴3%硫氫酸汞鉀溶液，產(chǎn)生黃綠色苔鰥狀（銅多）或葉片狀（銅少）硫 氫酸汞銅晶休（圖722）。礦物含鐵對硫氤酸汞銅晶體顏色觀察有妨礙，仍可同上加稀磷 酸消除影響。3. 鉆操作方法及試劑完全與銅相同，最后產(chǎn)生淺藍(lán)色細(xì)長方狀硫氧酸汞鉆品體（圖 7-2-3）；當(dāng)?shù)V物屮鉆的含量少時(shí)可彈動載玻片或加入極少量鋅粉，產(chǎn)?；宜{(lán)色鋅、鉆類質(zhì) 同象混晶（co, zn）hg（cns）4）4o4. 神以1:1硝酸溶礦（毒砂等），殘站

16、在較多的1:7硝酸微熱后加鋼酸胺粉末少許， 在鏡下可見金黃色球狀集合體、立方體和小八面體腳鉗酸錢晶體（圖724）。或者以1:1 硝酸溶礦；殘品加1:1鹽酸麻移液，微熱時(shí)加極少最碘化鉀粉末，產(chǎn)生黃色六邊形、近似六 邊形的碟狀碘化神（ash）品體（圖725）05. 銀一一以1:1硝酸或王水溶解傑黃鐵礦等含鐐礦物，在干渣（殘品）上撒上極少量二甲 基乙二醛脖粉末，再加一滴20%的氨水，逐漸形成粉紅色細(xì)針狀、針束狀二甲基乙二醛月虧 銀晶體（圖726）o6. 鈕以1:1硝酸溶礦（輝鈕礦等），在殘品上加1:5鹽酸移液后，加入一小粒碘化鉀 （溶液呈橙黃色），再加一小粒氯化錐，橙黃色溶液退為無色。在黃色溶液和無

17、色溶液接觸處產(chǎn)牛玫瑰紅色的碘化祕錐lcs2（bii5）2h20六邊形晶體（圖727）o錘也形成類似顏色、 形狀的產(chǎn)物，可用氯化艷法區(qū)別。氯化艷法是在上述1:5鹽酸”清液”邊緣放一粒氯化艷， 產(chǎn)生無色的菱形板狀氯化鈕艷（cszbiclq晶體（圖7-2-8）o7. 晞以1:1硝酸溶礦（輝蹄錫礦等），在殘品加1:5鹽酸浸?。ㄒ埔海┖?，加一小粒氯 化絕，產(chǎn)牛淡黃色八面體（碼多），假六邊形（碼少）氯化碼艷（cszteck）品體（圖7-29）.8. 釧以1:1硝酸溶礦（輝鋸礦等），在殘品上加1:5鹽酸移液后，加入一小粒碘化鉀 （溶液呈淺黃色），再加一小粒氯化錐，產(chǎn)生橙黃色星狀或六邊形片狀的碘化釧錐晶體（cs2（sbi5）2h20）（s 7210）o進(jìn)一步再在上:述1:5鹽酸“清液”中加入一