巖礦鑒定法在礦石特征分析中的應用研究

劉二情，王艷凱，趙力穎，程學芹，張 悅，馬夢玲

（河北省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查院，河北 廊坊 065000）

礦石有兩大種類，金屬礦物與非金屬礦物。能夠提取到有用物質(zhì)或者自身存在能夠利用的物質(zhì)的被稱為礦石。不同種類的礦石含有不同的化學元素，有些礦石內(nèi)包含的化學元素不止一種，是化學元素的綜合體，是由于地殼運動的影響產(chǎn)生。礦石產(chǎn)生的環(huán)境與原因有很多種，礦石內(nèi)的化學元素也會因為環(huán)境等因素而形成不同的組合，形成過程中受到物理原因的影響也會造成不同礦石，礦石由于受到不同的因素影響而形成不同的礦石特點。礦產(chǎn)企業(yè)對已知的礦石進行分析，根據(jù)礦石含的元素及元素組合，對礦石進行分類。礦產(chǎn)企業(yè)在進行礦石開采前，要分析礦井內(nèi)的礦石，根據(jù)礦石成分選擇采礦機器，利用現(xiàn)代化技術進行科學開采[1]。對礦石進行成分分析普遍使用的方法是巖礦鑒定法。使用偏光顯微鏡來觀測礦石的成分與結構是巖礦鑒定法的主要方法，對巖石進行切片，放入顯微鏡中觀察，以此來確定礦石的成分。下文主要是使用巖礦鑒定法開展實驗，對礦石的成分、特點進行分析。

1 巖礦鑒定法概述

地球內(nèi)部存在各種各樣的物質(zhì)，包含著大量不同的化學元素，這些物質(zhì)在長期垂直、水平地殼運動引起的火山爆發(fā)、各大版塊分裂、地震等自然現(xiàn)象作用下形成不同元素組成的礦石。不同元素組成的礦石形成原因各不相同，受不同地殼運動的影響，形成的礦石具備的特征、特性也不同。礦石的種類繁多，組成元素不一，需要使用巖礦鑒定法才能夠明確礦石種類，并且還能夠通過鑒定法了解礦石形成的原因及來源，還能進一步追溯各種礦石形成時的聯(lián)系、演變關系，從而給礦石開采提供更有價值的科學參考。

本文主要是對某地區(qū)的巖石進行巖礦鑒定作為例子，分析該地區(qū)礦石的分布特點、元素特征等，進一步了解該地區(qū)形成礦石的具體化學成分，為該地區(qū)接下來有效開發(fā)利用礦石提供科學依據(jù)。

2 巖礦鑒定法的具體運用

礦產(chǎn)企業(yè)進行礦物開采前，要先對開采地的礦石進行分析鑒定，取得礦石的有效信息后，首先確定礦石的特性，才能根據(jù)礦石的特征使用相應的開采方法[2]。本文主要是以某地區(qū)的礦石作為例子進行實驗分析，使用巖石鑒定法來研究該地區(qū)礦石的基本特征。

2.1 準備階段

此次鑒定實驗，實驗人員使用的實驗工具是OLYMPUSBX51型號的偏光顯微鏡來察看礦石中的化學物質(zhì)。將礦石切片的儀器使用的是JKOP-300型號的巖石切片機。打磨機器使用的是JKTM-250A型號的磨片機，能夠對礦石進行精準有效打磨。

拋光處理的儀器使用的是JKPG-250B型號的拋光機，使用拋光機進行礦石拋光時，還要添加拋光試劑，本次實驗使用三氧化二鉻光學樹脂膠。

2.2 具體試驗過程

制作巖石薄片：第一步根據(jù)實驗要求，使用巖石切片機將礦石切成厚度符合標準的切片。如果需要切片的巖石是硬度較高、結構較密的品種，實驗人員就必須控制切片厚度，厚度范圍在3mm左右，這樣能夠最大限度保障數(shù)據(jù)有效準確。第二步，使用磨片機打磨切片，把礦石切片磨成適合放入顯微鏡中的正方形，大小控制在24mm×24mm以內(nèi)。接著把制作好的切片放在鐵盤上，使用水和金剛砂進行二次打磨，金剛砂要選用顆粒較大較粗的，使用這樣的打磨方法切片厚度可以達到較為均勻的標準，把切片兩個面的厚度控制在2mm的最佳厚度上。用清水把切片洗干凈后，把切片放在鐵盤上或放到磨片機上再次進行打磨，根據(jù)實驗要求的厚度為打磨標準[3]。然后使用鋼鋁石對切片再次打磨，鋼鋁石顆粒較小，基本不能對切片造成損害，所以適合作為打磨切片的工具。把切片上的粉塵清洗后，把打磨好的一面進行烘干，在打磨好的那面使用加拿大樹膠粘上載玻片并固定好。接著對沒有粘載玻片的另一面進行打磨，使用金剛砂仔細打磨，使切片厚度達到0.03mm的標準值，然后再使用鋼鋁石打磨拋光。如果礦石切片打磨后，實驗人員使用肉眼觀察，切片是淡黃色或是稍微有些許發(fā)黃，那就表明切片的厚度沒有達到實驗的標準，厚度大于0.03mm，實驗人員還要對礦石切片進行進一步的打磨。第三步，礦石切片打磨的質(zhì)量達到實驗標準，能夠實驗偏光顯微鏡進行觀察時，實驗人員還要對切片進行下一步處理，清洗后烘干切片。然后還要對礦石切片進行加熱，這樣能夠把礦石切片中殘留的空氣排出，保障礦石切片的質(zhì)量，保證切片觀察得到的實驗數(shù)據(jù)受到的干擾因素盡可能地減少。第四步，把制作好的礦石切片放在偏光顯微鏡下，在對切片進行觀察前，還要對顯微鏡進行觀察前的調(diào)整，把儀器調(diào)整好再進行觀察，保證觀察得到的數(shù)據(jù)真實有效[4]。只有對顯微鏡的偏振鏡、起偏振鏡的振動方向、偏光顯微鏡的目鏡、物鏡和焦距進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，才可以保證實驗人員能夠通過顯微鏡清晰、真實地觀測到礦石的特征及內(nèi)部結構，顯微鏡成像清晰，也給電腦拍攝高清的礦石切片顯微圖像創(chuàng)造了有利條件，能更好的把切片圖像保存下來。

2.3 實驗結果分析

為了保證實驗結果的有效性，此次實驗對六種礦石進行了鑒定實驗，其中PO-2、P6-3是六種礦石中最具有代表性的礦石。此次鑒定實驗的結果如下：礦石一為黑云母，其在顯微鏡下的特點是鱗片狀、片狀、定向排列，具有25%的礦元素含量。礦石二為石英，其在顯微鏡下的是粒狀，粒徑是0.5mm～1mm，重結晶與裂理發(fā)育現(xiàn)象是較為突出的特點，具有15%的礦元素含量[5]。礦石三為斜長石，其在顯微鏡下也是粒狀，粒徑為0.5mm～1mm，特點是聚片雙晶發(fā)育突出，該礦石主要是條紋長石為主要形態(tài)，形狀是礦石邊緣為齒狀，具有40%～50%的礦元素含量。礦石四為角閃石，其在顯微鏡下也是粒狀，粒徑為0.2mm～0.3mm，夾角為56°，具有1%的礦元素含量。礦石五為紫蘇輝石，其在顯微鏡下也是粒狀，粒徑為0.2mm～0.3mm，主要特征是多色性突出，具有1%的礦元素含量。礦石六為磁鐵石，其在顯微鏡下是半自形、自形晶，粒徑為0.05mm～0.5mm，具有5%的礦元素含量[6]。

第一，要先分析巖石樣本切片的厚薄程度、質(zhì)量對實驗結果的影響。這個分析步驟是為了明確巖石切片的制作對巖石鑒定法的使用有無直接影響，如果巖石切片的厚度沒有達到實驗標準，切片在顯微鏡下觀察時結果就會有偏差，造成實驗結果的不準確。第二，還要深入研究影響實驗儀器的各種因素，例如：顯微鏡使用的物鏡級別不夠影響實驗的準確性，物鏡級別太低成像的質(zhì)量相應的也不高，所以實驗使用的物鏡要使用級別相對于一般使用的等級高一些的；調(diào)焦也是影響實驗結果的一個因素，實驗人員要迅速找到圖像然后聚焦；除此之外，機械平臺、視場光纜、照明系統(tǒng)等因素也是影響實驗結果的原因，實驗人員要根據(jù)實際操作對儀器進行調(diào)整。第三，因為在具體實驗時要求把巖石薄片放置在載物臺上反復數(shù)次移動，如若載物臺是雙層機械設置就會具有良好的穩(wěn)定性，且成像質(zhì)量較高。不過因為在實驗時要求根據(jù)實際檢測物體種類、大小還有實際采用的物鏡倍率差別，來對視場光纜進行調(diào)整，以此來有助于工作人員將過大或過小的現(xiàn)象進行排除，進而得到比較理想的圖像顯像亮度。

3 結論

總而言之，使用巖礦鑒定法進行礦石分析時要關注兩個重點，第一是礦石切片的質(zhì)量要符合實驗的標準，保證實驗樣品的質(zhì)量；第二，顯微鏡儀器的目鏡、物鏡、聚光孔、焦距、移動平臺等在選擇和調(diào)整時必須要嚴謹符合標準，保障顯微鏡下成像的質(zhì)量，以免造成實驗結果的偏差。此次實驗中進行鑒定的實驗礦石一變晶結構較粗，整體呈片麻狀；實驗礦石二變晶結構不大，并且大部分為粒狀形態(tài)，與礦石一相同為片麻狀。通過鑒定實驗，最后檢測結果得出，此次實驗礦石中含有黑云母、石英、斜長石、角閃石、紫蘇輝石、磁鐵礦等礦石。