巖礦鑒定原理及不同礦物現(xiàn)象對(duì)比研究

何小曲

（延安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 延安 716000）

在目前高職院校中的地質(zhì)學(xué)專業(yè)中，促進(jìn)學(xué)生們巖礦技能養(yǎng)成的課程主要有結(jié)晶學(xué)課程、晶體光學(xué)課程、礦物學(xué)課程、巖石學(xué)課程、礦相學(xué)課程以及礦床學(xué)等課程。其中晶體光學(xué)課程與礦物相學(xué)課程是巖礦技能鑒定中最基礎(chǔ)的也是最重要的兩門課程。而晶光體學(xué)與礦相學(xué)對(duì)研究礦物特征的方式主要是通過偏光顯微鏡來實(shí)現(xiàn)的，以此來完成與實(shí)現(xiàn)礦物在顯微鏡下的鑒定工作[1]。

1 研究對(duì)象

透明與不透明這兩種礦物是自然界中較為常見的兩種物體，二者的根本區(qū)別在于不透明礦物是透明礦物其中的一種類型，這是由于在透明礦物中同時(shí)有著較強(qiáng)的透射光以及較弱的反射可見光波能力，而不透明礦物則恰恰與透明礦物是相反的。利用晶體光學(xué)相關(guān)知識(shí)來研究礦物的可見光波，主要就是通過光的反射偏光顯微鏡來完成的。通過礦物在光的折射條件下對(duì)透明礦物的特性進(jìn)行鑒定。礦相學(xué)則是通過不同類型礦物的表面在特定波長(zhǎng)的條件下反射出的現(xiàn)象，對(duì)不透明礦物的特性進(jìn)行的鑒定。通常來講，在所有的金屬礦物中都有著超強(qiáng)的對(duì)光的吸收與反光的能力。所以，金屬礦物全部被稱之為是不透明礦物。相反的，透明礦物絕大部分則是非金屬礦物。從工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，在金屬礦床結(jié)構(gòu)中，運(yùn)用到最多的就是金屬礦物，而脈石礦物一般都屬于非金屬礦物結(jié)構(gòu)。換句話說，就是金屬與非金屬礦物、透明與不透明礦物以及脈石與礦石礦物是依據(jù)不同的特征與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類的。值得我們明確的是非金屬礦物、透明礦物和脈石礦物在結(jié)構(gòu)上有很多不同的地方?？傮w來講，在晶體礦學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生巖礦技能的養(yǎng)成主要就是通過透明礦物來實(shí)現(xiàn)的。而在礦相學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生巖礦技能養(yǎng)成的則是通過不透明礦物實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)，不論是透明礦物還是不透明礦物，如果從結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行劃分的話可以分為兩種類型：均質(zhì)體和非均質(zhì)體。其中，均質(zhì)體光學(xué)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)在各個(gè)方向基本是一致的，比如：等軸晶系礦物。相反的，非均體礦物則是各個(gè)方向都是不盡相同的，典型的有中級(jí)晶類礦物與低級(jí)晶類的礦物。而在晶體礦學(xué)課程與礦相學(xué)這兩門課程中對(duì)透明與不透明礦物的鑒定方法都是借助偏光顯微鏡來實(shí)現(xiàn)和完成的。其區(qū)別就是晶體光中對(duì)透明礦物的鑒定采用的透射光偏光顯微鏡，而礦相學(xué)中不透明物體的鑒定則采用的是反射光偏光顯微鏡。均質(zhì)礦物體在三維空間內(nèi)不同的方向中都可以形成同樣的折射率與反射率。相反的，在非均質(zhì)礦物體中是通過自然光的照射在沿著某個(gè)特定方向攝入表面之后形成的反射現(xiàn)象，進(jìn)而形成的雙折射與雙反射現(xiàn)象的鮮明對(duì)比。在透射光偏光顯微鏡下觀察的物體大約是厚度為0.03cm 的切片。該切片分別由蓋玻片、礦物薄片以及載玻片共同組成。而這三種不同類型的切片在通過利用折射率為1.54 的樹膠將其連接起來。從不透明礦物角度來說，因?yàn)樾枰獙?duì)其反射出來的現(xiàn)象進(jìn)行細(xì)致的觀察，所以，需要對(duì)標(biāo)本或者是樣品的單面進(jìn)行拋光處理，綜合起來，不透明礦物切片需要經(jīng)過切割- 粗磨- 細(xì)磨- 拋光等工序才能制成。

2 對(duì)比分析不同類型顯微鏡下礦物現(xiàn)象

2.1 分級(jí)對(duì)比反射率與折射率

在晶體礦學(xué)課程中透明礦物產(chǎn)生的反射率與礦相學(xué)中不透明礦物產(chǎn)生的反射率都在偏光顯微鏡的基礎(chǔ)上完成的。在鑒定的方法上，折射率與反折射率并沒有諸多相似的地方，但如果將二者之間對(duì)比，就會(huì)更加有助于學(xué)生們對(duì)相關(guān)內(nèi)容的內(nèi)化與吸收。在晶體光學(xué)課程中，透明礦物的等級(jí)劃分在一定程度上與折射率的大小相關(guān)。透明礦物的突起一般分為以下六個(gè)等級(jí)：負(fù)低突起與負(fù)高突起、正中突起與正低突起、正高突起與正極高突起。礦相學(xué)中，不透明礦物產(chǎn)生的反射率的主要方式是借助偏光顯微鏡與自然礦物亮度下的對(duì)比而形成的，反射率形成的高低順序如下：黃鐵礦與方鉛礦排在首位，閃鋅礦和黝銅礦居中，而不透明礦物質(zhì)的反射率則為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個(gè)等級(jí)。

2.2 對(duì)比分析多色性、吸收性與雙反射現(xiàn)象

在晶體光學(xué)課程中，通過單偏光顯微鏡下對(duì)礦物的鑒定不論是對(duì)白光還是各單色光光波都具備良好的吸收效果。從非均質(zhì)透明礦物角度來說，是隨著光波的變化而決定振動(dòng)方向的。所以說，隨著偏光顯微鏡載物臺(tái)的逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)，礦物的顏色就會(huì)發(fā)生不同程度的變化，這種隨著光波振動(dòng)方向變化的現(xiàn)象就是多色性，而顏色的變化稱之為吸收性；相同的，在礦相學(xué)中，單偏光顯微鏡下不透明礦物的顏色是由礦物表面的光波決定的。由于非均質(zhì)不透明礦物振動(dòng)方向的不同，反射的能力也就不同?；诖?，當(dāng)單偏光顯微鏡載物臺(tái)約轉(zhuǎn)動(dòng)一周之時(shí)，非均質(zhì)礦物體的顏色會(huì)隨著載物臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷變化，這就是雙反射現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因，其中顏色的不斷變化指的就是反射多色性。從以上分析我們可以明白：無論是礦相學(xué)中的雙反射現(xiàn)象還是晶體學(xué)中的多色現(xiàn)象，都是由于光波的振動(dòng)方向不同而造成的，礦物雙反射的折射率越大，多色性與吸收性的現(xiàn)象就會(huì)愈發(fā)明顯。

3 對(duì)比分析正交偏光

3.1 消光現(xiàn)象的分析

晶體光學(xué)中對(duì)透明礦物的鑒定方法是通過正交偏光的形式對(duì)垂直面的均質(zhì)礦物與非均質(zhì)礦物完成鑒定的，均質(zhì)礦物在光波的照射下暫時(shí)不會(huì)產(chǎn)生雙折射。但是當(dāng)?shù)V物薄片經(jīng)過偏光顯微鏡之時(shí)，所觀察的礦物就會(huì)在視域范圍內(nèi)產(chǎn)生黑暗的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是通常所講的消光現(xiàn)象。對(duì)非均質(zhì)礦物而言，偏光顯微鏡載物臺(tái)的光率與偏光顯微鏡下的礦物折射發(fā)生斜交的時(shí)候，通過偏光顯微鏡下折射出來的光波在透過礦物薄片的時(shí)候會(huì)分別形成兩種不同的光。偏光顯微鏡中的光在穿過礦物薄片之后形成的光會(huì)持續(xù)向上傳播，所以，視域范圍內(nèi)的光暫時(shí)不會(huì)產(chǎn)生消光。隨著載物臺(tái)的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，礦物薄片光率體在偏光顯微鏡下會(huì)依次產(chǎn)生4 次平行重疊，而在這個(gè)時(shí)候礦物薄片中的光就很難穿過上偏光鏡。由此也可以得出：當(dāng)非均質(zhì)礦物薄片在偏光顯微鏡的載物臺(tái)上每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，逐漸的就會(huì)產(chǎn)生4 次消光現(xiàn)象，進(jìn)而得出的結(jié)論基本上是與晶體光學(xué)中對(duì)透明礦物的鑒定方法是一致的，礦相學(xué)課程中非均質(zhì)的不透明礦物在正交偏光鏡下也會(huì)產(chǎn)生4 次的偏光現(xiàn)象，均質(zhì)礦物以及非均質(zhì)的礦物切面會(huì)同時(shí)出現(xiàn)全消光的現(xiàn)象，二者具有可對(duì)比性。對(duì)于不透明均質(zhì)礦物來說，通過光波產(chǎn)生的偏光照在經(jīng)過礦物表面產(chǎn)生折射之后，其反射光的振動(dòng)方向暫時(shí)不會(huì)發(fā)生變化，更是無法通過偏光顯微鏡，由此才造成了全消光現(xiàn)象的產(chǎn)生。對(duì)于非均質(zhì)礦物來說，在光源中出現(xiàn)的偏光現(xiàn)象在照射到礦物表面的時(shí)候，進(jìn)而形成反射的現(xiàn)象，此時(shí)不僅是振動(dòng)的方向也會(huì)發(fā)生根本性的變化，其光線可以透過偏光鏡，視域范圍內(nèi)的相關(guān)現(xiàn)象會(huì)暫時(shí)消失，隨著偏光顯微鏡載物臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣條件下的非均質(zhì)礦物也會(huì)同樣出現(xiàn)4 次消光的現(xiàn)象。除此之外，在晶體光學(xué)中，在偏光顯微鏡下觀察礦物巖石的過程中，倘若說，在該薄片中如果含有不透明礦物體的成分，光線就不會(huì)穿過偏光顯微鏡。由此便可以得出：對(duì)不透明礦物的鑒定不論是通過偏光顯微鏡還是正交偏光顯微鏡視域范圍內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生黑色現(xiàn)象。同樣的，在礦相學(xué)中從偏光顯微鏡觀察得出的透明礦物，由于反射率不高的緣由，不管是單偏光顯微鏡還是正交偏光顯微鏡，視域范圍內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生黑色現(xiàn)象。

3.2 對(duì)比分析干涉色和偏光色

在晶體光學(xué)課程中，不管非均質(zhì)礦物處于任何位置上，光率體的直徑和半徑都會(huì)隨著偏光鏡的振動(dòng)與其產(chǎn)生斜交，此時(shí)，礦物薄片上的光線就會(huì)出現(xiàn)分解的現(xiàn)象，分解后的非礦物的頻率基本相同。當(dāng)非均質(zhì)礦物薄片處于同一水平時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)固定的光程差。簡(jiǎn)單的說，就是不同結(jié)構(gòu)的礦物巖石的光完全已經(jīng)具備了發(fā)生干涉色的要素與條件，干涉色現(xiàn)象由此產(chǎn)生。干涉色與均質(zhì)礦物、光波的長(zhǎng)度以及被鑒定的礦物薄片之間有著緊密的聯(lián)系性。在礦相學(xué)課程中，與礦相學(xué)相近的現(xiàn)象被稱之為是偏光色。當(dāng)非均質(zhì)的礦物薄片的位置在正交偏光鏡的45°之上，非均質(zhì)的旋轉(zhuǎn)色與橢圓色就會(huì)發(fā)生變化，此時(shí)的礦物薄片不僅會(huì)發(fā)出最明亮的顏色，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生一些其他的顏色，這就是偏光色。而偏光色的產(chǎn)生也可以作為學(xué)生在巖礦技能培養(yǎng)過程中一種主要的理論依據(jù)。而我們常見的偏光色主要有：銅藍(lán)火橙色偏光色、黑鎢礦黃偏光色以及輝鉬礦藍(lán)偏光色等等。

3.3 對(duì)比分析消光角與非均質(zhì)視角

在晶體礦學(xué)中，非均質(zhì)礦物表面出現(xiàn)的光率都會(huì)隨著橢圓半徑的變化以上下移動(dòng)的偏光顯微鏡而產(chǎn)生消光的現(xiàn)象。非均質(zhì)礦物的消光現(xiàn)象主要有：即平行消光、對(duì)稱消光以及斜消光這三種現(xiàn)象。其中斜消光礦物在對(duì)晶面消光角的鑒定過程發(fā)揮著重要的作用，通過偏光顯微鏡鑒定消光角的方法主要有：對(duì)礦物巖體解理測(cè)定。在礦相學(xué)課程中，從正交偏光鏡的下的費(fèi)非均質(zhì)礦物角度來講：當(dāng)平面光照射到非礦物體的表面時(shí)，就會(huì)分別形成兩組互相垂直的偏光現(xiàn)象，同時(shí)，非均質(zhì)礦物處于不同振動(dòng)方向其反射出來的折射率也是不盡相同的，所以，反射后的兩組平面光是與初始的入射光不同的。換句話說，就是礦物表面的反射光在與入射光的對(duì)比之下就會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中形成的角度稱之為非均質(zhì)視角。

對(duì)其進(jìn)行鑒定的方法為正交偏光顯微鏡下，隨著鏡頭的旋轉(zhuǎn)直至消光逐漸消失，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)至45°，此時(shí)礦物最亮，接著慢慢的轉(zhuǎn)動(dòng)分析鏡的角度，稱之為非均質(zhì)視旋角。

4 結(jié)語

綜上所述，通過透射偏光鏡與反射偏光鏡分別對(duì)不同結(jié)構(gòu)的礦物進(jìn)行鑒定，都是一項(xiàng)特別系統(tǒng)的工程。所以，晶體光學(xué)與礦相學(xué)這兩門課程有著很強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性。學(xué)生們分別在這兩門課程的學(xué)習(xí)中，通過對(duì)比之后課本中的理論知識(shí)就會(huì)變得簡(jiǎn)單了起來，不論是理論水平技能水平的提升都得到了較大的提升，更為今后深入的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。