如何利用矿物鉴定矿物？

矿物的简易鉴定方法包括野外人工或肉眼鉴定和室内辅助设备鉴定。在室外或野外，大部分常见矿物一般都可以用简易的方法进行初步的人工鉴定。笔者根据多年的经验，把常见矿物的简易鉴定方法总结为“看、摸、刻、掂”。

观察矿物晶体的外形、颤色、光泽、透明度、解理和其矿物组合是识别鉴定矿物*基本、*重要的步骤。这些观察内容是矿物主要物理性质的反映。

(1）颜色

这是鉴定矿物*大的特征之一。不少矿物是根据其颜色来命名的。矿物的颜色可以分成三种：矿物中主要的化学元素显示色，代表其固有的特征色，称为自色，是鉴定矿物的可靠依据，例如蓝铜矿为蓝色，孔雀石为绿色；有的矿物表面的氧化或水化膜或裂缝等造成光线干涉所表现出来的彩虹状色，称为假色，用来鉴定矿物的辅助色，例如金属矿物表面常见锖色；矿物中微量元素或杂质所引起的颜色叫他色，例如水晶的自色为无色透明，但含铁质时呈红色，含有机质时呈黑色，所以他色不能用来鉴定矿物。

(2）外形

矿物外形反映了结晶习性。而结晶习性可用晶体在三维空间上的发育程度来描述。如果单晶体在三维空间中朝一个方向特别发育，形成柱状、针状或长条状矿物，如柱状电气石、针状文石、长条状辉锑矿。如果晶体朝着两个方向生长，则形成片状、板状矿物，如片状云母、板状重晶石等。如果单体在三维空间的发育程度基本相同，则形成三向等长的矿物，多呈等轴状，如立方体黄铁矿、粒状石榴子石等。

（3）矿物的透明度和光泽

透明度取决于矿物的化学组成和内部结构，根据其透光能力，可以将矿物分为透明、半透明和不透明矿物。所有珍贵的宝石半宝石矿物都是透明或半透明晶体，如红宝石、水晶、海蓝宝石晶体等。而大部分金属矿物均是不透明的，如磁铁矿、黄铁矿、辉锑矿等。

(4）光泽

光泽是矿物的又一重要属性。按强度依次分为金属光泽、半金属光泽、金刚光泽、玻璃光泽、丝绢光泽、油脂光泽、树脂光泽、珍珠光泽、土状光泽。不同的矿物有不同的光泽，例如毒砂、黄铁矿等硫化物矿物有很强的金属光泽；而石膏、云母显现丝绢光泽；一些方解石显示油脂光泽；水晶、萤石显示玻璃光泽等。一般而言，金属光泽、半金属光泽和土状光泽的矿物都是不透明矿物，而玻璃光泽、油脂光泽和金刚光泽的矿物大都是半透明或透明矿物。

(5）晶面生长纹

矿物晶体的实际晶面虽然平整光滑，但大都发育了各种细小的线状纹饰，这些纹饰主要是晶面条纹、晶面螺纹等生长纹和多次结晶形成的晶面阶步与棱面。不同的矿物有不同的结晶习性，从而产生了不同的晶面纹，比如水晶晶面上常见横纹，黄玉晶面上常见有竖纹。有些矿物还发育了后期受物理挤压和化学腐蚀所形成的各种蚀象，反映了它们的物理、化学特性。

通过仔细观察矿物的以上特征，结合查阅有关的矿物鉴定手册或书籍，可以基本上确定矿物的大致类型，然后再用以下手段来做进一步的矿物确认。

用手摸晶休可以确定矿物的晶面、晶纹、解理、裂理和断口等物理特征。有不少矿物能够通过触摸来判断其类型。

解理是晶体在外力作用下沿一定方向（结晶面）规则破裂的一种性质，其破裂面被称为解理面。解理面一般较平整光滑，与晶面的区别是无晶纹发育而常见多层细小断裂台阶，与断口的区别是破裂面规则平整、相互平行。有些矿物只有一组单方向的解理，破裂后呈板状、薄片状，如云母等。有些矿物有两个方向的两组解理，破裂后呈块状，如方解石、菱锰矿。还有些矿物有三个甚至四个方向以上的多组解理，破裂后呈菱形或锥状至双锥状，如萤石等。根据矿物沿解理方向开裂的难易程度，矿物解理可以划分为完全解理（*易开裂）、中等程度解理、弱解理和无解理（无解理面只有断口）。

断口是指晶体受打击后产生的不规则破裂面。由于晶体内部结构的不同，断口的类型也不同，从而可以用来鉴定矿物，断口一般可分为：

贝壳状断口。断面呈弯曲的凸面或凹面，并具同心弧状构造，像贝壳，如水晶的断口。

平坦状断口。断面平坦，但不光滑，如高岭石的断口。

参差状断口。断面不规则，*其粗糙，如电气石的断口。

锯齿状断口。呈尖锐而起伏的锯齿状，许多金属矿物和丝发状矿物具有此特征，如辉锑矿、石膏、石棉等的断面。

凭手感还可以根据矿物表面光滑程度来确定某些矿物类型，一些硬度较低的矿物如辉钼矿、蛇纹石、滑石、石墨和其他黏土矿物都具有滑溜的感觉，而自然铜、锑华、孔雀石等矿物表面则有粗糙感。

用未知矿物晶体去刻划、挤压已知矿物或器具，可以了解到被鉴定矿物的硬度、弯挠性、延展性和条痕色等特征。在应用本方法时，一定要注意不要破坏晶体的完整性，要用碎片或矿晶的裂面、背面或底面去刻试。

矿物硬度是鉴定矿物*有效、*常用的特征。硬度确定方法通常是用未知矿物晶体去刻划已知硬度的晶体或硬度计，矿物硬度常采用10级来划分（摩氏硬度，简称硬度）。从*软到*硬的标准矿物为：1.滑石；2.石膏；3.方解石；4.萤石；5.磷灰石；6.正长石；7.石英；8.黄玉；9.刚玉；10.金刚石。

如果没有现成的标准硬度矿物，可以采用一些简便的工具来进行划刻。如指甲的硬度为2~2.5，铜钥匙硬度为3，小刀硬度为5~5.5，玻璃硬度为6，划玻璃刀硬度为9～10。

矿物的条痕色是指矿物在自瓷板（瓷碟）等物品上刻划留下来的条痕的颜色，它往往比矿物的颜色更能反映矿物晶体的本色。矿物颜色常常受光泽、光线、氧化层和表面污染物的影响，而条瘟色代表矿物粉末的自色。例如赤铁矿的颜色可以是黑色、灰色和紫红色，但其条痕色永远是樱红色。

通过刻压矿物晶体还可以确定矿物的塑性和弹性（又称挠性）。前者表示晶休被挤压变形后，不能恢复原状，如滑石、绿泥石、蛭石等矿物具有明显的塑性。后者是指晶休刻压时变形，压力撤除后又能恢复原状的特征，如云母等矿物均具有此特征。

通过用手掂矿物的质量可以估计出晶休的比重。矿物比重是矿物质密度的反映，也是鉴定矿物的*主要参数之一。根据比重大小一般把矿物分为轻、中、重三类：前者比重小于2.5，中者为2.5～4，后者大于4。在野外主要凭手掂矿物的感觉与经验来比较不同矿物的比重而确定矿物类型，如重晶石与方解石的区别是前者重，后者轻；锡石和闪锌矿的区别也是如此。严格的比重测定一般采用排水法，即先称一下矿物质量，然后再在水中称其质量，并用下列公式计算其比重：

比重＝空气中质量／（空气中质量－水中质量）

比重一词是非法定计量单位，已不再使用，而用相对密度（简称密度）代替，本书一律使用密度一词。

通过看、摸、刻、掂，了解矿物特征，并通过查阅矿物鉴定手册和书籍，可以将常见的矿物识别或确定其大概范围。有些矿物还具有一些特殊的性质，可以轻易地鉴别，如自然硫、煤、琥珀的可燃性，雄黄的变色性，光卤石、石盐、石膏等的可溶性。还有，燃烧自然碗与黄铁矿、撞击毒砂时可发出臭味的特征等，均是矿物简易鉴定的好方法。

此外，对于较难识别的矿物还可以借助实验室工具与设备作进一步鉴定，如利用一些化学试剂、火焰烧试、显微镜观察等手段。例如，用稀盐酸可以鉴定方解石、文石、白云石等碳酸盐类矿物，方解石、文石遇酸起泡明显；白云石起泡不明显，但放到耳边可听到起泡声。

对于疑难矿物，则需要请专业人员采用实验室鉴定方法，如化学分析，X光粉晶衍射分析、电子显微镜观察等。

了解矿物鉴定的常用方法

一、鉴定矿物的化学方法

矿物鉴定的化学方法包括简易化学分析和化学全分析。

(一)简易化学分析法

简易化学分析法，就是以少数几种药品，通过简便的试验操作，能迅速定性地检验出样品(待定矿物)所含的主要化学成分，达到鉴定矿物的目的。常用的有斑点法、显微化学分析法及珠球反应等。

1.斑点法

这一方法是将少量待定矿物的粉末溶于溶剂(水或酸)中，使矿物中的元素呈离子状态，然后加微量试剂于溶液中，根据反应的颜色来确定元素的种类。这一试验可在白瓷板、玻璃板或滤纸上进行。此法对金属硫化物及氧化物的效果较好。

现以测试黄铁矿中是否含镍(Ni)为例，说明斑点法的具体做法。将少许矿粉置玻璃板上，加一滴HNO

并加热蒸干，如此反复几次，以便溶解进行完全，稍冷后加一滴氨水使溶液呈碱性，并用滤纸吸取，再在滤纸上加一滴2%的二甲基乙二醛肟酒精溶液(镍试剂)，若出现粉红色斑点(二甲基乙二醛镍)，表明矿物中确有镍的存在。因此该矿物应为含镍黄铁矿。

2.显微化学分析法

该法也是先将矿物制成溶液，从中吸取一滴置载玻片上，然后加适当的试剂，在显微镜下观察反应沉淀物的晶形和颜色等特征，即可鉴定出矿物所含的元素。

这种方法用来区别某些相似矿物是很有效的，例如呈致密块状的白钨矿Ca[WO]与重晶石Ba[SO]相似，此时只要在前者的溶液中滴一滴1∶3H，如果出现石膏结晶(无色透明，常有燕尾双晶)，表明要鉴定的矿物为白钨矿而不是重晶石。

3.珠球反应

这是测定变价金属元素的一种灵敏而简易的方法。测定时将固定在玻璃棒上的铂丝之前端弯成一直径约为1mm的小圆圈，然后放入氧化焰中加热。清污后趁热粘上硼砂(或磷盐)，再放入氧化焰中煅烧，如此反复几次，直到硼砂熔成无色透明的小球为止。此时即可将灼热的珠球粘上疑为含某种变价元素的矿物粉末(注意！一定要少)，然后将珠球先后分别送入氧化焰及还原焰中煅烧，使所含元素发生氧化、还原反应，借反应后得到的高价态和低价态离子的颜色来判定为何种元素。例如在氧比焰中珠球为红紫色，放入还原焰中煅烧一段时间后变为无色时，表明所试样品应为含锰矿物，具体矿物的名称可根据其他特征确定之。

(二)化学全分析

化学全分析包括定性和定量的系统化学分析。进行这一分析时需要较为繁多的设备和标准试剂，需要较纯(98%以上)和较多的样品，需要较高的技术和较长的时间。因此，这一方法是很不经济的，除非在研究矿物新种和亚种的详细成分、组成可变矿物的成分变化规律以及矿床的工业评价时才采用。通常在使用这一方法之前，必须进行光谱分析，得出分析结果以备参考。

二、鉴定矿物的物理方法

矿物鉴定的物理方法是以物理学原理为基础，借助各种仪器测定矿物的各种物理性质来鉴定矿物。主要方法有:

1.偏光显微镜和反光显微镜鉴定法

偏光显微镜鉴定方法是根据晶体的均一性和异向性，并利用晶体的光学性质而鉴定矿物的方法。应用这种方法时，须将矿物、岩石磨制成薄片，在透射光作用下，观察和测定矿物的晶形、解理和各项光学性质(颜色、多色性、突起、干涉色、折射率、双折射、消光类型、消光角、延性符合以及轴性、光性符号等)。

反光显微镜(也称矿相显微镜)主要用以观察和测定不透明矿物(金属矿物)的光学性质(矿物的反射率、双反射率、反射色、反射多色性、内反射等)，以确定矿石矿物成分、矿石结构、构造及矿床成因方面的问题。

2.电子显微镜研究法

电子显微镜研究法是一种适宜于研究粒度在1μm以下的微粒矿物的方法，尤以研究粒度小于5μm的具有高分散度的黏土矿物*为有效。可分为扫描电子显微镜和透射电子显微镜两种方法。

黏土类矿物由于颗粒*细(一般2μm左右)，常呈分散状态，研究用的样品需用悬浮法进行制备，待干燥后，置于具有超高放大倍数的电子显微镜下，在真空中使通过聚焦系统的电子光束照射样品，可在荧光屏上显出放大数十万倍甚至百万倍的矿物图像，据此以研究各种细分散矿物的晶形轮廓、晶面特征、连晶形态等，用此来区别矿物和研究它们的成因。

此外，超高压电子显微镜发出的强力电子束能透过矿物晶体，这就使得人们长期以来梦寐以求的直接观察晶体结构和晶体缺陷的愿望得到实现。

3.X射线分析法

X射线分析法是基于X射线的波长与结晶矿物内部质点间的距离相近，属于同一个数量级(Å)，当X射线进入矿物晶体后可以产生衍射。由于每一种矿物都有自己独特的化学组成和晶体结构，其衍射图样也各有其独有的特征。对这种图样进行分析计算，就可以鉴定结晶矿物的相(每个矿物种就是一个相)，并确定它内部原子(或离子)间的距离和排列方式。因此，X射线分析已成为研究晶体结构和进行物相分析的*有效方法。

4.光谱分析

光谱分析法的理论基础是，各种化学元素在受到高温光源(电弧或电火花)激发时，都能发射出它们各自的特征谱线，经棱镜或光栅分光测定后，既可根据样品所出现的特征谱线进行定性分析，也可按谱线的强度进行定量分析。这一方法是目前测定矿物化学成分时普遍采用的一种分析手段。其主要优点是样品用量少(数毫克)，能迅速准确地测定矿物中的金属阳离子，特别是对于稀有元素也能获得良好的结果。缺点是仪器复杂昂贵，并需较好的工作条件。

5.电子探针分析

电子探针分析是一种*适用于测定微小矿物和包体成分的定性、定量以及稀有元素、贵金属元素赋存状态的方法。其测定元素的范围由从原子序数为5的硼直到92的铀。仪器主要由探针、自动记录系统及真空泵等部分组成，探针部分相当于一个X射线管，即由阴*发出来的高达35～50kV的高速电子流经电磁透镜聚焦成*细小(*小可达0.3μm)的电子束——探针，直接打到作为阳*的样品上，此时，由样品内所含元素发生的初级X射线(包括连续谱和特征谱)，经衍射晶体分光后，由多道记数管同时测定若干元素的特征X射线的强度，并用内标法或外标法算出元素含量。

6.红外吸收光谱

简称红外光谱，是在红外线的照射下引起分子中振动能级(电偶*矩)的跃迁而产生的一种吸收光谱。由于被吸收的特征频率取决于组成物质的原子量、键力以及分子中原子分布的几何特点，即取决于物质的化学组成及内部结构，因此每一种矿物都有自己的特征吸收谱，包括谱带位置、谱带数目、带宽及吸收强度等。

红外吸收光谱分析样品一般需要1.5mg，*常使用的制样方法是压片法，即把试样与KBr一起研细，压成小圆片，然后放在仪器内测试。

目前红外吸收光谱分析在矿物学研究中已成为一种重要的手段。根据光谱中吸收峰的位置和形状可以推断未知矿物的结构，是X射线衍射分析的重要辅助方法，依照特征峰的吸收强度来测定混入物中各组分的含量。此外，红外光谱分析对考察矿物中水的存在形式、配阴离子团、类质同象混入物的细微变化和矿物相变等方面都是一种有效的手段。

三、鉴定矿物的物理-化学方法

当前用于矿物鉴定*主要的物理-化学方法有热分析、*谱分析及电渗分析等。其中，热分析是一种较为普遍的方法，几乎适用于各类矿物，特别是对黏土矿物，以及碳酸盐、硫酸盐、氢氧化物矿物的鉴定*为有效。

热分析法是根据矿物在不同温度下所发生的脱水、分解、氧化、同质多象转变等热效应特征，来鉴定和研究矿物的一种方法。它包括热重分析和差热分析。

1.热重分析

热重分析是测定矿物在加热过程中的质量变化来研究矿物的一种方法。由于大多数矿物在加热时因脱水而失去一部分质量，故又称失重分析或脱水试验。用热天平来测定矿物在不同温度下所失去的质量而获得热重曲线。曲线的形式决定于水在矿物中的赋存形式和在晶体结构中的存在位置。不同的含水矿物具有不同的脱水曲线。

这一方法只限于鉴定、研究含水矿物。

2.差热分析

矿物在连续地加热过程中，伴随物理—化学变化而产生吸热或放热效应。不同的矿物出现热效应时的温度和热效应的强度是互不相同的，而对同种矿物来说，只要实验条件相同，则总是基本固定的。因此，只要准确地测定了热效应出现时的温度和热效应的强度，并和已知资料进行对比，就能对矿物做出定性和定量的分析。

差热分析法的具体工作过程是，将试样粉末与中性体(在加热过程中不产生热效应的物质，通常用煅烧过的Al)粉末分别装入样品容器，然后同时送入一高温炉中加热。

由于中性体是不发生任何热效应的物质，所以在加热过程中，当试样发生吸热或放热效应时，其温度将低于或高于中性体。此时，插在它们中间的一对反接的热电偶(铂-铑-铂热电偶)将把两者之间的温度差转换成温差电动势，并借光电反射检流计或电子电位差计记录成差热曲线。

实线曲线为高岭石的差热曲线，其横坐标表示加热温度(℃)，纵坐标表示发生热效应时样品与中性体的温度差(ΔT)。高岭石的差热曲线特点是:在580℃时，由于结构水(OH)的失去和晶格的破坏而出现一个大的吸热谷，980℃时，因新结晶成γ-Al，而显出一个尖锐的放热峰。

差热分析的优点是样品用量少(100～200mg)，分析时间短(90min以下)，而且设备简单，可以自行装置。缺点是许多矿物的热效应数据近似，尤其当混合样品不能分离时，就会互相干扰，从而使鉴定工作复杂化。为了排除这种干扰，应与其他方法(特别是X射线分析)配合使用。

对非专业鉴定人员而言，主要是根据工作的目的、要求和具体条件，正确地选择适当而有效的测试方法(表1-1)，按送样要求进行加工，并正确地使用测试结果。

以上介绍的是目前*常使用的方法，其他方法还很多，如中子活化分析、核磁共振、顺磁共振、穆斯堡尔效应、包裹体研究、稳定同位素研究等，需要时可查阅专门资料。