巖礦鑒定原理及不同礦物現象對比研究

何小曲

（延安職業技術學院，陜西 延安 716000）

在目前高職院校中的地質學專業中，促進學生們巖礦技能養成的課程主要有結晶學課程、晶體光學課程、礦物學課程、巖石學課程、礦相學課程以及礦床學等課程。其中晶體光學課程與礦物相學課程是巖礦技能鑒定中最基礎的也是最重要的兩門課程。而晶光體學與礦相學對研究礦物特征的方式主要是通過偏光顯微鏡來實現的，以此來完成與實現礦物在顯微鏡下的鑒定工作[1]。

1 研究對象

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有著較強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。利用晶體光學相關知識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透明礦物的特性進行鑒定。礦相學則是通過不同類型礦物的表面在特定波長的條件下反射出的現象，對不透明礦物的特性進行的鑒定。通常來講，在所有的金屬礦物中都有著超強的對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。從工業行業領域出發，在金屬礦床結構中，運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構。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不同的特征與結構進行分類的。值得我們明確的是非金屬礦物、透明礦物和脈石礦物在結構上有很多不同的地方。總體來講，在晶體礦學課程中培養學生巖礦技能的養成主要就是通過透明礦物來實現的。而在礦相學課程中培養學生巖礦技能養成的則是通過不透明礦物實現的。其實，不論是透明礦物還是不透明礦物，如果從結構特性進行劃分的話可以分為兩種類型：均質體和非均質體。其中，均質體光學的結構與性質在各個方向基本是一致的，比如：等軸晶系礦物。相反的，非均體礦物則是各個方向都是不盡相同的，典型的有中級晶類礦物與低級晶類的礦物。而在晶體礦學課程與礦相學這兩門課程中對透明與不透明礦物的鑒定方法都是借助偏光顯微鏡來實現和完成的。其區別就是晶體光中對透明礦物的鑒定采用的透射光偏光顯微鏡，而礦相學中不透明物體的鑒定則采用的是反射光偏光顯微鏡。均質礦物體在三維空間內不同的方向中都可以形成同樣的折射率與反射率。相反的，在非均質礦物體中是通過自然光的照射在沿著某個特定方向攝入表面之后形成的反射現象，進而形成的雙折射與雙反射現象的鮮明對比。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，因為需要對其反射出來的現象進行細致的觀察，所以，需要對標本或者是樣品的單面進行拋光處理，綜合起來，不透明礦物切片需要經過切割- 粗磨- 細磨- 拋光等工序才能制成。

2 對比分析不同類型顯微鏡下礦物現象

2.1 分級對比反射率與折射率

在晶體礦學課程中透明礦物產生的反射率與礦相學中不透明礦物產生的反射率都在偏光顯微鏡的基礎上完成的。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比，就會更加有助于學生們對相關內容的內化與吸收。在晶體光學課程中，透明礦物的等級劃分在一定程度上與折射率的大小相關。透明礦物的突起一般分為以下六個等級：負低突起與負高突起、正中突起與正低突起、正高突起與正極高突起。礦相學中，不透明礦物產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，而不透明礦物質的反射率則為：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五個等級。

2.2 對比分析多色性、吸收性與雙反射現象

在晶體光學課程中，通過單偏光顯微鏡下對礦物的鑒定不論是對白光還是各單色光光波都具備良好的吸收效果。從非均質透明礦物角度來說，是隨著光波的變化而決定振動方向的。所以說，隨著偏光顯微鏡載物臺的逐漸轉動，礦物的顏色就會發生不同程度的變化，這種隨著光波振動方向變化的現象就是多色性，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。由于非均質不透明礦物振動方向的不同，反射的能力也就不同。基于此，當單偏光顯微鏡載物臺約轉動一周之時，非均質礦物體的顏色會隨著載物臺的轉動而不斷變化，這就是雙反射現象產生的主要原因，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：無論是礦相學中的雙反射現象還是晶體學中的多色現象，都是由于光波的振動方向不同而造成的，礦物雙反射的折射率越大，多色性與吸收性的現象就會愈發明顯。

3 對比分析正交偏光

3.1 消光現象的分析

晶體光學中對透明礦物的鑒定方法是通過正交偏光的形式對垂直面的均質礦物與非均質礦物完成鑒定的，均質礦物在光波的照射下暫時不會產生雙折射。但是當礦物薄片經過偏光顯微鏡之時，所觀察的礦物就會在視域范圍內產生黑暗的現象，這種現象就是通常所講的消光現象。對非均質礦物而言，偏光顯微鏡載物臺的光率與偏光顯微鏡下的礦物折射發生斜交的時候，通過偏光顯微鏡下折射出來的光波在透過礦物薄片的時候會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持續向上傳播，所以，視域范圍內的光暫時不會產生消光。隨著載物臺的不斷轉動，礦物薄片光率體在偏光顯微鏡下會依次產生4 次平行重疊，而在這個時候礦物薄片中的光就很難穿過上偏光鏡。由此也可以得出：當非均質礦物薄片在偏光顯微鏡的載物臺上每轉動一周，逐漸的就會產生4 次消光現象，進而得出的結論基本上是與晶體光學中對透明礦物的鑒定方法是一致的，礦相學課程中非均質的不透明礦物在正交偏光鏡下也會產生4 次的偏光現象，均質礦物以及非均質的礦物切面會同時出現全消光的現象，二者具有可對比性。對于不透明均質礦物來說，通過光波產生的偏光照在經過礦物表面產生折射之后，其反射光的振動方向暫時不會發生變化，更是無法通過偏光顯微鏡，由此才造成了全消光現象的產生。對于非均質礦物來說，在光源中出現的偏光現象在照射到礦物表面的時候，進而形成反射的現象，此時不僅是振動的方向也會發生根本性的變化，其光線可以透過偏光鏡，視域范圍內的相關現象會暫時消失，隨著偏光顯微鏡載物臺的轉動，同樣條件下的非均質礦物也會同樣出現4 次消光的現象。除此之外，在晶體光學中，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，光線就不會穿過偏光顯微鏡。由此便可以得出：對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都會產生黑色現象。同樣的，在礦相學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，視域范圍內都會產生黑色現象。

3.2 對比分析干涉色和偏光色

在晶體光學課程中，不管非均質礦物處于任何位置上，光率體的直徑和半徑都會隨著偏光鏡的振動與其產生斜交，此時，礦物薄片上的光線就會出現分解的現象，分解后的非礦物的頻率基本相同。當非均質礦物薄片處于同一水平時，便會出現固定的光程差。簡單的說，就是不同結構的礦物巖石的光完全已經具備了發生干涉色的要素與條件，干涉色現象由此產生。干涉色與均質礦物、光波的長度以及被鑒定的礦物薄片之間有著緊密的聯系性。在礦相學課程中，與礦相學相近的現象被稱之為是偏光色。當非均質的礦物薄片的位置在正交偏光鏡的45°之上，非均質的旋轉色與橢圓色就會發生變化，此時的礦物薄片不僅會發出最明亮的顏色，同時還會產生一些其他的顏色，這就是偏光色。而偏光色的產生也可以作為學生在巖礦技能培養過程中一種主要的理論依據。而我們常見的偏光色主要有：銅藍火橙色偏光色、黑鎢礦黃偏光色以及輝鉬礦藍偏光色等等。

3.3 對比分析消光角與非均質視角

在晶體礦學中，非均質礦物表面出現的光率都會隨著橢圓半徑的變化以上下移動的偏光顯微鏡而產生消光的現象。非均質礦物的消光現象主要有：即平行消光、對稱消光以及斜消光這三種現象。其中斜消光礦物在對晶面消光角的鑒定過程發揮著重要的作用，通過偏光顯微鏡鑒定消光角的方法主要有：對礦物巖體解理測定。在礦相學課程中，從正交偏光鏡的下的費非均質礦物角度來講：當平面光照射到非礦物體的表面時，就會分別形成兩組互相垂直的偏光現象，同時，非均質礦物處于不同振動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比之下就會發生旋轉，在旋轉過程中形成的角度稱之為非均質視角。

對其進行鑒定的方法為正交偏光顯微鏡下，隨著鏡頭的旋轉直至消光逐漸消失，繼續轉動載物臺至45°，此時礦物最亮，接著慢慢的轉動分析鏡的角度，稱之為非均質視旋角。

4 結語

綜上所述，通過透射偏光鏡與反射偏光鏡分別對不同結構的礦物進行鑒定，都是一項特別系統的工程。所以，晶體光學與礦相學這兩門課程有著很強的理論性與實踐性。學生們分別在這兩門課程的學習中，通過對比之后課本中的理論知識就會變得簡單了起來，不論是理論水平技能水平的提升都得到了較大的提升，更為今后深入的學習打下了基礎。