反光显微镜在矿石鉴定中的作用

雷国蓉

（四川省地质勘查开发局川西北地质队，四川 绵阳 621000）

反光显微镜主要是用于鉴定不透明矿物或半透明矿物的一种精密仪器，是将不透明矿物磨成光片置于反光显微镜下，根据矿物的晶形、反射色、反射率、内反射、双反射、硬度、偏光性和偏光图等进行鉴定矿物，为此“矿相学”逐渐被人们重视起来了。基于此，本文以某铜矿的矿石光片为研究对象，讲述了矿相学的发展历程及应用。

1 矿相学的兴起历程

矿相学是一门新兴的地质科学。1932年，德国施奈德洪和蓝姆多尔合著的矿相学教科书开始问世，使矿相学从鉴定金属矿物的方法发展成为系统的描述金属矿物学。教科书中描述了181种矿物，为矿相学奠定了基础。后来蓝姆多尔写成《金属矿物及其交生》一书，把描述的矿物增加到了301种[1]。

五十年代至今，我国矿相学科的发展密切联系生产、教学和科研的需要，在矿物结构构造和标型特征研究、新矿物发现、更新仪器设备、人才培养等方面，取得了可喜的成果。在光性矿物学方面，陈正等将矿物反射色研究由定性导入定量。金属矿物鉴定方面，据教学与生产的要求，各学者先后出版了内容丰富的《矿相学》教材。如包相臣主编的《矿相学教程》[2]，以及其他院校编写的矿相学教材，使鉴定矿相学更加完善。矿相学作为一门独立学科在在地质找矿中受到普遍重视。定量解释偏光图的形成机理及旋转性定量测定已进入实践工作中[3]。

2 矿相学的研究内容及研究方法

矿相学中涉及的矿物反射光谱曲线、矿物反射率、矿物反射色颜色指数测定与计算和显微硬度的精确测定等，使矿相学深入研究和应用成为可能，为金属矿物鉴定、矿石组构和工艺性质研究提供了依据。矿相学在我国的矿床学科发展、资源勘查、选矿与冶炼中发挥了重要作用，因此地质与矿冶部门更加注重矿相学科的发展。

2.1 矿相学研究研究方法

现在矿相学已成为矿床学研究的基础。基于电子探针分析技术、X射线衍射技术、激光剥蚀电子探针技术、红外显微分析等定量化技术的不断完善，现代矿床学研究都以矿物结构、构造和矿物标型特征为基础，再利用先进测试技术研究矿床，取得有用物理化学参数，从而分析成矿作用过程并对找矿勘探作出重要指示。

2.2 矿相学研究内容

通过矿相学的研究，弄清矿物标型特征、结构、构造和化学组分，推测含矿溶液性质、成矿温度、成矿深度、成矿方式以及成矿过程，之后进一步确定矿床成因。其次在测试方法和手段上都有很大的发展。其研究方法分野外研究阶段和室内研究工作阶段。

野外工作阶段，选择矿化露头点、探槽、坑道壁和岩芯样进行地质编录工作，用肉眼或简易放大镜鉴定矿石及近矿围岩的矿物成分、矿石的组构，矿石类型可依据成分及组构进行划分、分出矿化阶段和各阶段产物在空间上的分布特征；室内研究阶段，主要利用显微镜进行鉴定和研究，并且进行其它相关性研究(如单矿物化学分析、电子探针分析、红外线吸收光谱分析、扫描电子显微镜等)，还有对以下方面进行细致研究，主要包括矿石的矿物成分和矿石类型、化学成分、矿物共伴生组合和矿石的工艺特征。

根据研究目的和方法的不同，将所采集到的标本制成光片或者薄片，进一步进行镜下研究工作。精确地鉴定出矿石中的矿物种类；查明矿石的构造与结构，确定矿物生成顺序与矿化阶段；进行结构浸蚀及用偏光法观察矿物的内部结构；测定矿物颗粒大小及含量；在偏光显微镜下研究光片与薄片，查明矿石矿物和脉石矿物之间的关系，为找矿提供重要依据。

3 某铜矿矿相学研究应用

3.1 矿石矿物组成及其光性特征

矿石围岩为绢云千枚岩，矿石多产于石英、白云石脉中，矿石矿物由主要黄铜矿组成，含少量孔雀石，共伴生硫化矿物可见黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、毒砂等组成，表生矿物可见少量针铁矿、孔雀石、赤铁矿。各矿物成分特征如下：

黄铜矿(CuFeS2)：铜黄色，他形粒状，粒径为0.02mm～3mm，以≥0.2mm～2mm的颗粒居多，弱非均性，充填于裂隙中呈团块状、脉状富集，少量呈星散状充填于脉石矿物间黄铁矿间，显示其形成时间晚于其他矿物。含量约2%～30%。

磁黄铁矿(Fe1-xS)：淡玫瑰棕色，他形粒状，粒径为0.1mm～0.5mm，具强非均性，可见蓝灰-棕红偏光色，多充填于裂隙中呈脉状富集，常见鸟眼结构，可见黄铜矿充填于其间或交代黄铁矿[4]，局部可见其被针铁矿由中心向边缘交代，使岩石局部显示骸晶结构。含量10%～15%。

黄铁矿(FeS)：黄白色，半自形粒状，粒径为0.05mm～0.25mm，以0.1mm左右的颗粒居多，表面多麻点，均质。被黄铜矿包裹或颗粒间被黄铜矿充填胶结，部分充填于脉石矿物间，偶见其被针铁矿由中心向边缘交代，显示其形成时间晚于脉石矿物，早于黄铜矿。含量1%～10%。

闪锌矿(ZnS)：灰色带棕色调，他形或半自形-自形粒状，粒径为0.02mm～0.25mm,多为0.1mm～0.25mm，均质，可见棕褐色内反射,他形者交代黄铁矿，半自形-自形者星散状分布于脉石矿物间等，显示其形成具2期次。少量与黄铜矿边界平直，形成共生关系。含量≤1%。

毒砂((Co,Fe)AsS)：乳白色带黄色调，自形状，可见菱形切面，粒径为0.03mm左右，很少见，具非均性，可见淡蓝绿-淡玫瑰色偏光色，很少见，交代脉石矿物。含量＜1%。

赤铁矿（Fe2O3）：少量呈灰白色带蓝色调，板条状，分布于脉石矿物间，粒径为0.01×0.08mm左右，定向排列，为早期赤铁矿；多因受内反射影响而显红色，粉末状，呈微细条纹状富集，局部富集于脉石矿物间，可见鲜明的红色内反射，为晚期赤铁矿。含量≤2%。

孔雀石（Cu2(OH)2CO3）：暗灰色带紫色调，隐晶-放射纤维状，粒径≤0.02×0.1mm左右，可见鲜明的翠绿色内反射，交代黄铜矿。含量≤1%。

针铁矿(α-FeO(OH))：灰色带蓝色调，隐晶-放射针状，呈团块状富集交代磁黄铁矿，可见鲜明的棕褐色内反射。

锐钛矿(TiO2)：板状-他形状，灰色，粒径为0.03mm～0.07mm，星散状分布于脉石矿物间，可见蓝紫色内反射，长轴定向。含量≤1%。

脉石矿物由石英、绢云母、绿泥石、白云石等组成。其中绢云母呈呈显微鳞片状，定向排列；绿泥石呈显微鳞片状，与绢云母共生；石英部分分布于显微状绢云母间，部分呈脉状富集，与部分黄铜矿、磁黄铁矿等伴生；白云石呈脉状富集，与晚期闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、毒砂等伴生。

3.2 矿石结构构造

矿石具多具他形粒状结构，少量具自形-半自形粒状结构，部分可见交代浸蚀结构、鸟眼结构、偶见可见骸晶结构及固溶体分离结构，斑杂状-脉状构造。

他形粒状结构：矿石中黄铜矿、磁黄铁矿等呈他形粒状，形成他形粒状结构。

自形-半自形粒状结构：可见早期黄铁矿、闪锌矿呈半自形-自形状，形成自形-半自形粒状结构，见图1b。

鸟眼结构：他形粒状磁黄铁矿颗粒被隐晶针铁矿及他形微粒状-隐晶状白铁矿组成的呈串珠状或肠状、同心纹层状集合体所交代形成的结构，见图1a。

交代浸蚀结构：由隐晶、纤维状针铁矿、孔雀石等沿黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等边缘交代，形成交代浸蚀结构，见图1b。

固溶体分离结构：乳浊状或微细短脉状磁黄铁矿分布于黄铜矿颗粒中，显示固溶体分离特征。

斑杂状-脉状构造：黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物呈团块或脉状富集分布于脉石矿物间，显示斑杂状-脉状构造。

3.3 矿化阶段和矿物生成顺序

通过地质观察及对矿石的研究，本矿床经历了多期多阶段形成过程。

3.3.1 变质期

板条状赤铁矿、板状锐钛矿。呈星散状分布于脉石矿物间，定向排列，与绢云母等排列方向一致，显示其成因为变质成因。

3.3.2 热液期

矿床热液期并有以下矿化阶段：

石英-闪锌矿-黄铁矿阶段：由于构造活动，导致较自形的黄铁矿及闪锌矿呈脉状或星散状分布于矿石中，矿化较弱，形成半自形、自形状黄铁矿、闪锌矿，与石英共伴生，显示半自形粒状结构，斑杂状构造，本矿化阶段范围广，矿化弱。

磁黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿阶段：本阶段矿化较强，形成他形粒状黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿，以黄铜矿、磁黄铁矿居多，充填于裂隙中呈脉状富集，使矿石显示斑杂状、脉状构造。少量磁黄铁矿呈乳浊状或微细短脉状分布于黄铜矿颗粒中，形成固溶体分离结构，少量呈星散状充填于脉石矿物间或黄铁矿间，显示其形成时间晚于脉石及黄铁矿。

毒砂-白云石阶段：本阶段矿化很弱，形成零星的自形状毒砂、他形状黄铁矿、闪锌矿，产于白云石脉中。

表1 矿物生成顺序

3.3.3 表生期

图1 某铜矿矿石反光显微镜照片

近地表裂隙发育的局部地段，有少量孔雀石、针铁矿、白铁矿、粉末状赤铁矿等呈网脉状产出，说明矿床经历过表生变化，但未形成富厚的氧化带，说明矿床的表生氧化作用不发育。

4 结论

通过对某地铜矿床岩石和矿石显微镜下鉴定可知：该铜矿床矿石矿物组合较为简单，矿石矿物以黄铜矿为主、孔雀石次之，伴生黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、针铁矿，脉石矿物伴生石英、白云石，这些矿物的出现表明该矿床的成矿温度为中低温，同时由镜下观察可知，围岩发生绢云母化、硅化、白云石化现象，这也可进一步说明该矿床是在中低温情况下形成的。

矿石结构有隐晶—他形粒状结构、鸟眼结构、交代浸蚀结构、交代假象结构、交代浸蚀结、固溶体分离结构，矿石构造为斑杂状—脉状构造、脉状—块状构造。

从镜下黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿之间的充填关系及交代关系可以判断该矿床中黄铁矿的形成经历了两期次，加之闪锌矿与黄铁矿的充填关系，可以认为该矿床的成矿过程为两期成矿作用形成，经较弱表生氧化作用。

由此可见，利用反光显微镜对矿石中矿物种类、矿物间相互关系、矿物的赋存状态、生成顺序等的判定石一种经济而有效的鉴定方法。