Question

矿物结晶颗粒的内部结构

Answer 1

矿物结晶颗粒内部的双晶（简单双晶、聚片双晶、复聚片双晶）、解理、裂理、加大边和环带等皆属矿物结晶颗粒的内部结构。

研究矿物结晶颗粒内部结构，可以了解该矿物以及矿石的形成过程，并可为矿石工艺提供有关资料。其主要意义如下：

（1）确定矿物生成的世代：由于不同世代形成的同种矿物晶粒内部结构可能有所差异，因此，可用其作为划分矿物生成世代的依据。

（2）推断成矿时的物理化学环境：例如晶粒内部的环带结构，说明矿物结晶时溶液的性质及物理化学性质在不断变化，环带较宽的一侧常是迎着矿液流动方向，矿质供应充分，则生长环较宽。又如具环带结构的磁铁矿晶粒，大多是在温度较高的气水溶液中形成。

（3）某些晶粒内部结构，可作为鉴定某些矿物的特征：如方铅矿和碲铅矿的黑三角孔，是由三组完全解理所构成，可作为鉴定特征。

（4）对矿物晶粒内部包裹体等的研究，可为矿石工艺提供重要的资料：例如有的自然金常呈包裹体镶嵌在黄铁矿环带内，多数自然银呈包裹体产于方铅矿中，搞清它们的赋存状态和大小，有利于元素的综合利用。

一、晶粒内部结构研究方法

由于矿物集合体中颗粒排列得非常紧密，或因在磨制光片时，晶粒间的界限常被非晶质薄膜所覆盖、填塞，故所见的矿物往往是相连成一片，时常掩盖了矿石内部，包括晶粒内部结构。因此，在反射光下常很难直接观察到，所以，通常采用下列方法显示矿物晶粒内部结构，以利观察。

1.偏光法

对于非均质性的金属矿物，可在矿相显微镜下，以垂直入射正交或不完全正交偏光法，观察矿物晶粒内部结构。如辉锑矿、毒砂、铜蓝、磁黄铁矿、红砷镍矿等非均质性矿物，用此法观察，可得到较好的效果。但该法通常只能显示矿物结晶颗粒轮廓界限及其内部的双晶、晶带等，而不能显示裂理、解理等。

2.结构浸蚀法

对于那些均质性的或弱非均质性的金属矿物，可利用结构化学浸蚀法来显示其内部结构。结构浸蚀法和浸蚀鉴定的操作与原理相似，即在光片上用一定浓度的化学试剂加以浸蚀，其浸蚀的时间、化学试剂的种类和浓度，以能最快和最清晰地显示其内部结构为宜。至于浸蚀的面积，可根据需要而定，通常比浸蚀鉴定的面积要大。浸蚀的时间，一般为几秒至几十秒钟不等，甚至可达几十分钟。由于光面上的矿物晶粒因其各自方向和截面不同，与试剂反应的速度和程度也不相同，故各晶粒经浸蚀后显示出明暗和深浅程度不同的浸蚀面。因而矿物晶粒界线和裂理、解理、环带、双晶等内部结构，在矿相显微镜下均可被观察到。其常用的方法如下：

（1）液体试剂浸蚀法（液法）用滴管吸取试剂滴在光面上进行局部浸蚀，经一定时间后，用滤纸吸干，置于显微镜下观察。若有沉淀物产生时，可用清水冲洗，揩干后再进行观察。

（2）气体试剂浸蚀法（气法）把矿石光片的磨光面置于盛有化学试剂的玻璃瓶（皿）口上方，但不接触瓶（皿）口，利用试剂的蒸汽来浸蚀矿石磨光面，经一定时间后，再置于显微镜下观察。此法的优点在于不易损坏磨光面，观察后在擦板上擦拭之，光面即可复原。

（3）电解浸蚀法（电解法）通常用四节串联的一号干电池作电源，正极与钢针相连接，负极与铂丝相连接，然后将铂丝触及光片上滴有试剂的溶液表面，使钢针触及矿物，构成电流回路。经一定时间后，取下两个电极，用滤纸吸干后，再置于显微镜下观察。该法的实质是加速和加强试剂对光片的浸蚀作用。

结构浸蚀所需的浓度及时间，以能迅速而又清楚地显示结构为宜。即时间由短而逐渐加长，试剂的浓度由稀至浓的次序进行浸蚀。如发现作用时间不足，应仍在原处再进行浸蚀，直至能清晰地观察到晶粒内部结构为止，即尽量少损坏光面而又能观察清楚为宜。表11-4为一些常见矿物结构浸蚀的经验数据，可供借鉴。

观察浸蚀结构应由低倍到中倍物镜的次序进行，以免遗漏现象。

表11-4 显示晶粒内部结构的矿物和方法

续表

3.不完全磨光法

对于有些既不能用正交偏光法观察，又不易被一般试剂浸蚀的矿物（如黑钨矿、铬铁矿和辰砂等）可用此法。具体做法是用细金刚砂稍加磨光（不抛出光面）后，观察其晶粒内部结构。

二、矿物晶粒内部结构的主要类型

1.环带结构

环带结构是在晶粒内部，由一系列平行晶面的环状条纹带所构成（图版107、108、109、110、111），环带可宽、可窄，环带间隔可疏可密。各环带间以反射色、反射率、硬度、化学组分和包裹体等的差异而显示其差别。环带虽多为在晶体生长过程中形成，但就其生成机制仍有所不同。其主要成因有以下几种：

（1）吸附作用形成的环带，是在晶体生长面上断续地吸附外来的细微杂质，交互变化而构成环带。例如在磁铁矿、铬铁矿、黄铁矿、方铅矿、毒砂和自然铜等矿物中的环带结构，可有此种成因。

（2）生长不连续性形成的条带，一般是由形成温度、溶液成分和浓度的变化而造成。如在温度较低、晶体生成速度较快时，溶液中含有大量晶芽，并不断有新的溶液渗入，其小晶芽被捕虏包裹在迅速生长的大晶体中，便可出现有包裹体和无包裹体以及成分有差异的环带。如在辉锑矿、黄铁矿、方铅矿及深红银矿等矿物中可见此种环带结构。

（3）连续固溶体的分晶作用也可形成环带结构。环带的成分自内向外，可由高温的端员逐渐变为低温的端员。构成这种成因环带结构的矿物有：金银矿、方钴矿、斜方砷钴矿－斜方砷镍矿、锡石、黑硫银锡矿、黝铜矿等。

此外，交代作用也可形成环带结构，如假象赤铁矿交代磁铁矿、白钨矿交代黑钨矿等所形成的交代环带。这种环带与前三种成因的环带结构的区别，在于交代环带有时是断续的，宽窄不一，界线不平整等。

环带结构具有重要的成因意义，如接触交代成因的磁铁矿晶粒中，多发育环带结构，而区别于其他成因的磁铁矿。

常见环带结构的金属矿物：铬铁矿、辉锑矿、辉砷镍矿、硫铁镍矿、磁铁矿、毒砂、方钴矿、锑硫镍矿、镍黄铁矿、金银矿、钛铁矿、黑硫银锡矿、方铅矿、锡石、黑钨矿、黝锡矿、黄铁矿、锑镍矿、砷钴矿、金红石、针镍矿、斜方砷钴矿、斜方砷镍矿、黝铜矿。

2.双晶结构

按双晶构成形式，可分为简单双晶、聚片双晶和羽状（复聚片）复合双晶等。简单双晶是由两个不同方位的单体所组成；聚片双晶是由按同一双晶律结合并多次重复，彼此平行的多个片状单晶所组成（图版112、113、114、115）。复聚片双晶是由不同双晶律的两组聚片双晶相互交错组成（图版），还常交错成规则的格子状（图版116）。

按双晶结构的成因，可分为生长双晶和压力双晶等。

（1）生长双晶：晶体在生长过程中，晶芽按双晶规律的位置生长，或晶体生长到相互密接时，由于晶粒间的压力，使晶粒中的分子层间发生有规律的推移而形成双晶，但它并未受到外来压力的影响。这类双晶多以简单的接触双晶出现，也可呈贯穿双晶，双晶纹平直，双晶带宽度不等，双晶在矿石中一般无固定方向，且不普遍。生长双晶在金属矿物中并不多见，在闪锌矿、毒砂、辉铜矿、黄铜矿、黄锡矿和自然金中有时可见。此外，生长双晶偶尔也可出现聚片双晶。常见生长双晶结构的矿物有：毒砂、菱铁矿、脆硫锑铅矿、方铅矿、自然金、砷硫锑铅矿、车轮矿、钛铁矿、辉铜矿、赤铁矿、闪锌矿、黄铜矿、白铁矿、锡石、黑锰矿、深红银矿、自然铜、斜方硫锑铅矿、自然银、黝锡矿、斜方砷钴矿、黑铜矿、自然铂、斜方砷镍矿。

（2）压力双晶：晶体形成以后，受外来压力影响而造成的双晶，常为密集聚片双晶或复聚片双晶且多呈纺锤状和叶片状，往往在很小的范围内，其形状就有变化，并且经常发生弯曲、断裂、波状消光和滑动等现象，亦可同时伴有重结晶作用。在矿石中，双晶纹一般沿一定方向分布，而矿物本身也沿此方向延长展布。这种双晶主要是由变质作用造成的，也可受其他动力作用而形成，如湖南锡矿山辉锑矿的复聚片双晶（图版115）。常见压力双晶结构的矿物有：辉锑矿、铜蓝、方铅矿、磁黄铁矿、赤铁矿、红砷镍矿、闪锌矿、钛铁矿、锡石、黄铜矿、石墨、黑锰矿、金红石、深红银矿。

3.解理与裂理

矿物晶体受外力作用后，严格沿一定的结晶方向分裂成光滑平整平面的性质，即为解理。解理面有一组或几组，常与某个晶面相交成解理线，呈极细的平行线纹。不透明矿物的解理在光片表面因有非晶质薄膜覆盖，更不易显现，除少数不透明矿物的解理可在显微镜下直接观察到之外，一般要经结构浸蚀后才能观察清楚。若有几组完全解理时，常在其互相交切处脱落成黑三角孔，这种黑三角孔对于方铅矿、硒铅矿和碲铅矿等矿物，具有一定的鉴定意义（图版117）。常见具有解理的矿物详见表11-5。

表11-5 常见具有解理的矿物

（据拉姆多尔资料修改）

裂理又叫裂开，系矿物在外力作用下，沿某些面网方向分裂成大致平整的裂面。这种性质并非矿物晶体固有的特性，是在不同条件下形成的同种矿物中，有的可见，有的则无。如磁黄铁矿的 ｛0001｝ 裂开，磁铁矿常显示 ｛100｝、｛111｝、｛110｝ 裂开（图版79、86）。如果晶体内部具有不规则破裂面，在横切面上呈现不规则的凹纹，即为裂纹。系在应力作用或物理化学条件改变的影响下形成。

有些矿物经固溶体分离作用或交代作用、变质作用、构造动力作用及风化作用，可促使解理和裂开等形成或显示得更清楚。如磁铁矿的裂开 ｛111｝ 或 ｛100｝，常由固溶体分离物钛铁矿的分布而显示出来（图版86、87）。

实验作业

（1）观察各主要成因类型的矿石构造和结构的典型标本、光块、光片及照片。

（2）观察分析各种矿物晶粒内部结构类型的光片和照片。

（3）从分析具体实际材料中，总结研究矿石构造和结构特征的重要意义。

（4）绘制若干有代表性的矿石构造、结构与矿物晶粒内部结构素描图（手标本及光片）。