反光顯微鏡在礦石鑒定中的作用

雷國(guó)蓉

（四川省地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽(yáng) 621000）

反光顯微鏡主要是用于鑒定不透明礦物或半透明礦物的一種精密儀器，是將不透明礦物磨成光片置于反光顯微鏡下，根據(jù)礦物的晶形、反射色、反射率、內(nèi)反射、雙反射、硬度、偏光性和偏光圖等進(jìn)行鑒定礦物，為此“礦相學(xué)”逐漸被人們重視起來(lái)了?；诖?，本文以某銅礦的礦石光片為研究對(duì)象，講述了礦相學(xué)的發(fā)展歷程及應(yīng)用。

1 礦相學(xué)的興起歷程

礦相學(xué)是一門(mén)新興的地質(zhì)科學(xué)。1932年，德國(guó)施奈德洪和藍(lán)姆多爾合著的礦相學(xué)教科書(shū)開(kāi)始問(wèn)世，使礦相學(xué)從鑒定金屬礦物的方法發(fā)展成為系統(tǒng)的描述金屬礦物學(xué)。教科書(shū)中描述了181種礦物，為礦相學(xué)奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)藍(lán)姆多爾寫(xiě)成《金屬礦物及其交生》一書(shū)，把描述的礦物增加到了301種[1]。

五十年代至今，我國(guó)礦相學(xué)科的發(fā)展密切聯(lián)系生產(chǎn)、教學(xué)和科研的需要，在礦物結(jié)構(gòu)構(gòu)造和標(biāo)型特征研究、新礦物發(fā)現(xiàn)、更新儀器設(shè)備、人才培養(yǎng)等方面，取得了可喜的成果。在光性礦物學(xué)方面，陳正等將礦物反射色研究由定性導(dǎo)入定量。金屬礦物鑒定方面，據(jù)教學(xué)與生產(chǎn)的要求，各學(xué)者先后出版了內(nèi)容豐富的《礦相學(xué)》教材。如包相臣主編的《礦相學(xué)教程》[2]，以及其他院校編寫(xiě)的礦相學(xué)教材，使鑒定礦相學(xué)更加完善。礦相學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科在在地質(zhì)找礦中受到普遍重視。定量解釋偏光圖的形成機(jī)理及旋轉(zhuǎn)性定量測(cè)定已進(jìn)入實(shí)踐工作中[3]。

2 礦相學(xué)的研究?jī)?nèi)容及研究方法

礦相學(xué)中涉及的礦物反射光譜曲線(xiàn)、礦物反射率、礦物反射色顏色指數(shù)測(cè)定與計(jì)算和顯微硬度的精確測(cè)定等，使礦相學(xué)深入研究和應(yīng)用成為可能，為金屬礦物鑒定、礦石組構(gòu)和工藝性質(zhì)研究提供了依據(jù)。礦相學(xué)在我國(guó)的礦床學(xué)科發(fā)展、資源勘查、選礦與冶煉中發(fā)揮了重要作用，因此地質(zhì)與礦冶部門(mén)更加注重礦相學(xué)科的發(fā)展。

2.1 礦相學(xué)研究研究方法

現(xiàn)在礦相學(xué)已成為礦床學(xué)研究的基礎(chǔ)。基于電子探針?lè)治黾夹g(shù)、X射線(xiàn)衍射技術(shù)、激光剝蝕電子探針技術(shù)、紅外顯微分析等定量化技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)代礦床學(xué)研究都以礦物結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物標(biāo)型特征為基礎(chǔ)，再利用先進(jìn)測(cè)試技術(shù)研究礦床，取得有用物理化學(xué)參數(shù)，從而分析成礦作用過(guò)程并對(duì)找礦勘探作出重要指示。

2.2 礦相學(xué)研究?jī)?nèi)容

通過(guò)礦相學(xué)的研究，弄清礦物標(biāo)型特征、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和化學(xué)組分，推測(cè)含礦溶液性質(zhì)、成礦溫度、成礦深度、成礦方式以及成礦過(guò)程，之后進(jìn)一步確定礦床成因。其次在測(cè)試方法和手段上都有很大的發(fā)展。其研究方法分野外研究階段和室內(nèi)研究工作階段。

野外工作階段，選擇礦化露頭點(diǎn)、探槽、坑道壁和巖芯樣進(jìn)行地質(zhì)編錄工作，用肉眼或簡(jiǎn)易放大鏡鑒定礦石及近礦圍巖的礦物成分、礦石的組構(gòu)，礦石類(lèi)型可依據(jù)成分及組構(gòu)進(jìn)行劃分、分出礦化階段和各階段產(chǎn)物在空間上的分布特征；室內(nèi)研究階段，主要利用顯微鏡進(jìn)行鑒定和研究，并且進(jìn)行其它相關(guān)性研究(如單礦物化學(xué)分析、電子探針?lè)治觥⒓t外線(xiàn)吸收光譜分析、掃描電子顯微鏡等)，還有對(duì)以下方面進(jìn)行細(xì)致研究，主要包括礦石的礦物成分和礦石類(lèi)型、化學(xué)成分、礦物共伴生組合和礦石的工藝特征。

根據(jù)研究目的和方法的不同，將所采集到的標(biāo)本制成光片或者薄片，進(jìn)一步進(jìn)行鏡下研究工作。精確地鑒定出礦石中的礦物種類(lèi)；查明礦石的構(gòu)造與結(jié)構(gòu)，確定礦物生成順序與礦化階段；進(jìn)行結(jié)構(gòu)浸蝕及用偏光法觀察礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；測(cè)定礦物顆粒大小及含量；在偏光顯微鏡下研究光片與薄片，查明礦石礦物和脈石礦物之間的關(guān)系，為找礦提供重要依據(jù)。

3 某銅礦礦相學(xué)研究應(yīng)用

3.1 礦石礦物組成及其光性特征

礦石圍巖為絹云千枚巖，礦石多產(chǎn)于石英、白云石脈中，礦石礦物由主要黃銅礦組成，含少量孔雀石，共伴生硫化礦物可見(jiàn)黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、毒砂等組成，表生礦物可見(jiàn)少量針鐵礦、孔雀石、赤鐵礦。各礦物成分特征如下：

黃銅礦(CuFeS2)：銅黃色，他形粒狀，粒徑為0.02mm～3mm，以≥0.2mm～2mm的顆粒居多，弱非均性，充填于裂隙中呈團(tuán)塊狀、脈狀富集，少量呈星散狀充填于脈石礦物間黃鐵礦間，顯示其形成時(shí)間晚于其他礦物。含量約2%～30%。

磁黃鐵礦(Fe1-xS)：淡玫瑰棕色，他形粒狀，粒徑為0.1mm～0.5mm，具強(qiáng)非均性，可見(jiàn)藍(lán)灰-棕紅偏光色，多充填于裂隙中呈脈狀富集，常見(jiàn)鳥(niǎo)眼結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)黃銅礦充填于其間或交代黃鐵礦[4]，局部可見(jiàn)其被針鐵礦由中心向邊緣交代，使巖石局部顯示骸晶結(jié)構(gòu)。含量10%～15%。

黃鐵礦(FeS)：黃白色，半自形粒狀，粒徑為0.05mm～0.25mm，以0.1mm左右的顆粒居多，表面多麻點(diǎn)，均質(zhì)。被黃銅礦包裹或顆粒間被黃銅礦充填膠結(jié)，部分充填于脈石礦物間，偶見(jiàn)其被針鐵礦由中心向邊緣交代，顯示其形成時(shí)間晚于脈石礦物，早于黃銅礦。含量1%～10%。

閃鋅礦(ZnS)：灰色帶棕色調(diào)，他形或半自形-自形粒狀，粒徑為0.02mm～0.25mm,多為0.1mm～0.25mm，均質(zhì)，可見(jiàn)棕褐色內(nèi)反射,他形者交代黃鐵礦，半自形-自形者星散狀分布于脈石礦物間等，顯示其形成具2期次。少量與黃銅礦邊界平直，形成共生關(guān)系。含量≤1%。

毒砂((Co,Fe)AsS)：乳白色帶黃色調(diào)，自形狀，可見(jiàn)菱形切面，粒徑為0.03mm左右，很少見(jiàn)，具非均性，可見(jiàn)淡藍(lán)綠-淡玫瑰色偏光色，很少見(jiàn)，交代脈石礦物。含量＜1%。

赤鐵礦（Fe2O3）：少量呈灰白色帶藍(lán)色調(diào)，板條狀，分布于脈石礦物間，粒徑為0.01×0.08mm左右，定向排列，為早期赤鐵礦；多因受內(nèi)反射影響而顯紅色，粉末狀，呈微細(xì)條紋狀富集，局部富集于脈石礦物間，可見(jiàn)鮮明的紅色內(nèi)反射，為晚期赤鐵礦。含量≤2%。

孔雀石（Cu2(OH)2CO3）：暗灰色帶紫色調(diào)，隱晶-放射纖維狀，粒徑≤0.02×0.1mm左右，可見(jiàn)鮮明的翠綠色內(nèi)反射，交代黃銅礦。含量≤1%。

針鐵礦(α-FeO(OH))：灰色帶藍(lán)色調(diào)，隱晶-放射針狀，呈團(tuán)塊狀富集交代磁黃鐵礦，可見(jiàn)鮮明的棕褐色內(nèi)反射。

銳鈦礦(TiO2)：板狀-他形狀，灰色，粒徑為0.03mm～0.07mm，星散狀分布于脈石礦物間，可見(jiàn)藍(lán)紫色內(nèi)反射，長(zhǎng)軸定向。含量≤1%。

脈石礦物由石英、絹云母、綠泥石、白云石等組成。其中絹云母呈呈顯微鱗片狀，定向排列；綠泥石呈顯微鱗片狀，與絹云母共生；石英部分分布于顯微狀絹云母間，部分呈脈狀富集，與部分黃銅礦、磁黃鐵礦等伴生；白云石呈脈狀富集，與晚期閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、毒砂等伴生。

3.2 礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石具多具他形粒狀結(jié)構(gòu)，少量具自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，部分可見(jiàn)交代浸蝕結(jié)構(gòu)、鳥(niǎo)眼結(jié)構(gòu)、偶見(jiàn)可見(jiàn)骸晶結(jié)構(gòu)及固溶體分離結(jié)構(gòu)，斑雜狀-脈狀構(gòu)造。

他形粒狀結(jié)構(gòu)：礦石中黃銅礦、磁黃鐵礦等呈他形粒狀，形成他形粒狀結(jié)構(gòu)。

自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)：可見(jiàn)早期黃鐵礦、閃鋅礦呈半自形-自形狀，形成自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1b。

鳥(niǎo)眼結(jié)構(gòu)：他形粒狀磁黃鐵礦顆粒被隱晶針鐵礦及他形微粒狀-隱晶狀白鐵礦組成的呈串珠狀或腸狀、同心紋層狀集合體所交代形成的結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1a。

交代浸蝕結(jié)構(gòu)：由隱晶、纖維狀針鐵礦、孔雀石等沿黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等邊緣交代，形成交代浸蝕結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1b。

固溶體分離結(jié)構(gòu)：乳濁狀或微細(xì)短脈狀磁黃鐵礦分布于黃銅礦顆粒中，顯示固溶體分離特征。

斑雜狀-脈狀構(gòu)造：黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等硫化物呈團(tuán)塊或脈狀富集分布于脈石礦物間，顯示斑雜狀-脈狀構(gòu)造。

3.3 礦化階段和礦物生成順序

通過(guò)地質(zhì)觀察及對(duì)礦石的研究，本礦床經(jīng)歷了多期多階段形成過(guò)程。

3.3.1 變質(zhì)期

板條狀赤鐵礦、板狀銳鈦礦。呈星散狀分布于脈石礦物間，定向排列，與絹云母等排列方向一致，顯示其成因?yàn)樽冑|(zhì)成因。

3.3.2 熱液期

礦床熱液期并有以下礦化階段：

石英-閃鋅礦-黃鐵礦階段：由于構(gòu)造活動(dòng)，導(dǎo)致較自形的黃鐵礦及閃鋅礦呈脈狀或星散狀分布于礦石中，礦化較弱，形成半自形、自形狀黃鐵礦、閃鋅礦，與石英共伴生，顯示半自形粒狀結(jié)構(gòu)，斑雜狀構(gòu)造，本礦化階段范圍廣，礦化弱。

磁黃鐵礦-黃銅礦-閃鋅礦階段：本階段礦化較強(qiáng)，形成他形粒狀黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦，以黃銅礦、磁黃鐵礦居多，充填于裂隙中呈脈狀富集，使礦石顯示斑雜狀、脈狀構(gòu)造。少量磁黃鐵礦呈乳濁狀或微細(xì)短脈狀分布于黃銅礦顆粒中，形成固溶體分離結(jié)構(gòu)，少量呈星散狀充填于脈石礦物間或黃鐵礦間，顯示其形成時(shí)間晚于脈石及黃鐵礦。

毒砂-白云石階段：本階段礦化很弱，形成零星的自形狀毒砂、他形狀黃鐵礦、閃鋅礦，產(chǎn)于白云石脈中。

表1 礦物生成順序

3.3.3 表生期

圖1 某銅礦礦石反光顯微鏡照片

近地表裂隙發(fā)育的局部地段，有少量孔雀石、針鐵礦、白鐵礦、粉末狀赤鐵礦等呈網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，說(shuō)明礦床經(jīng)歷過(guò)表生變化，但未形成富厚的氧化帶，說(shuō)明礦床的表生氧化作用不發(fā)育。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)某地銅礦床巖石和礦石顯微鏡下鑒定可知：該銅礦床礦石礦物組合較為簡(jiǎn)單，礦石礦物以黃銅礦為主、孔雀石次之，伴生黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、針鐵礦，脈石礦物伴生石英、白云石，這些礦物的出現(xiàn)表明該礦床的成礦溫度為中低溫，同時(shí)由鏡下觀察可知，圍巖發(fā)生絹云母化、硅化、白云石化現(xiàn)象，這也可進(jìn)一步說(shuō)明該礦床是在中低溫情況下形成的。

礦石結(jié)構(gòu)有隱晶—他形粒狀結(jié)構(gòu)、鳥(niǎo)眼結(jié)構(gòu)、交代浸蝕結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、交代浸蝕結(jié)、固溶體分離結(jié)構(gòu)，礦石構(gòu)造為斑雜狀—脈狀構(gòu)造、脈狀—塊狀構(gòu)造。

從鏡下黃銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦之間的充填關(guān)系及交代關(guān)系可以判斷該礦床中黃鐵礦的形成經(jīng)歷了兩期次，加之閃鋅礦與黃鐵礦的充填關(guān)系，可以認(rèn)為該礦床的成礦過(guò)程為兩期成礦作用形成，經(jīng)較弱表生氧化作用。

由此可見(jiàn)，利用反光顯微鏡對(duì)礦石中礦物種類(lèi)、礦物間相互關(guān)系、礦物的賦存狀態(tài)、生成順序等的判定石一種經(jīng)濟(jì)而有效的鑒定方法。