磷氯铅矿与砷铅矿矿物特征鉴定与研究

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[摘要]磷氯铅矿（Pyromorphite）和砷铅矿（Mimetite）皆属于磷灰石族矿物，其分子式分别为[Pb5（P04）3Cl]、 [Pb5（AsO4）3Cl]。本文运用立体显微镜、光学显微镜和扫描电镜等分析方法对这两种矿物进行实验鉴定。通过实验研究这两种矿物成分特征，对鉴定磷氯铅矿与砷铅矿等磷灰石族矿物提供实验依据。

[关键字]磷氯铅矿 砷铅矿 矿物特征 实验鉴定

[中图分类号] P57 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-101-2

立体显微镜、光学显微镜和扫描电镜等分析方法是一种鉴定磷氯铅矿与砷铅矿等行之有效的实验方法。本文通过三种仪器分析方法对磷氯铅矿与砷铅矿进行了分析鉴定。通过研究磷氯铅矿与砷铅矿的物化学、光学特征，以探求磷灰石族其他矿物的矿物学特征。

1两种矿物的物理性质和光学特征

1.1 磷氯铅矿的物理性质及光学特征

本文研究的磷氯铅矿矿物外观为绿色，呈半透明至微透明，油脂光泽，性脆，无解理。观察样品见该矿物的晶体为六方柱状，长0.3～11mm，粗0.01～0.3mm，结晶程度较好，集合体呈不规则树枝状，常见平行连生。整个样品，底部为细小针状晶体，上部为大小长短不一的柱状晶体，其中大的柱状晶体可见明显的顶凹六方柱形态特征。其条痕白色、硬度约3.5～4.0。

在立体显微镜下观察，其晶体结构显示出几乎标准的六方体（如图1-1），我们可以推断其为六方晶系（C26h-P63/m；a0=0.997nm，c0=0.773；Z=2），属磷灰石型结构。

在光学显微镜下观察，其薄片为无色或浅色，一轴晶负光性，N0=2.058，Ne=2.048（Na）。

1.2 砷铅矿的物理性质及光学特征

本文研究的砷铅矿矿物外观呈橙黄色，透明至半透明，性脆，断口不平坦，油脂光泽或金刚光泽。样品晶体结晶于疏松多孔的褐铁矿石裂隙面上，晶形较好，呈短柱状，集合体呈晶簇状。整个样品晶体分布不均，大小不一，约0.05～0.3mm，但结晶程度较好。其条痕白或近于白、硬度约3.5～4.0。

在立体显微镜下观察，该矿物样品呈现形状较好的六方锥形（图1-2），仔细观察为六方双锥晶类，我们确定该矿物为六方晶系（C26h-P63/m；a0=1.038～0.997nm，c0=0.754～0.733；Z=2），属磷灰石型结构。当镊针转至某个角度时，可以清楚地观察到砷铅矿表面有花纹（图1-3），花纹部分呈锯齿状，部分笔直平滑，这一现象将在扫描电镜实验时进行分析。

在光学显微镜下矿物薄片呈无色至淡黄色，多色性不显。正突起非常高，见明显糙面和不规则裂纹发育。一轴晶负光性，N0=2.147，Ne=2.128。

综合以上分析，两种矿物外观都呈半透明、性脆、油脂光泽，条痕白色、硬度约3.5～4.0，都属六方晶系、磷灰石型结构；在光学显微镜下观察，其光学特征皆为一轴晶负光性。

2两种矿物的化学性质特征

2.1 扫描电镜能谱法分析磷氯铅矿

本次试验分析仪器为扫描电镜，型号为日本电子公司JSM-6380Lv型，高低真空。主要技术指标为高真空模式3.0nm；低真空模式4.0nm；加速电压至30kV 连续可调；放大倍数：5×～300000×，预设5档放大倍数；灯丝：预对中式钨灯丝；物镜光栏：三级可调光栏；二次电子探头：可得二次电子图像；高灵敏度背散射电子探头：形貌像、立体像；工作距离：10mm。

本次实验分析过程简述：首先挑选晶形较好、有代表性的磷氯铅矿矿样作为实验分析样品，清理干净，固定于薄片上 （尽量使平面向上），再进行喷碳（从样品打开到喷碳间隔十几分钟）。在扫描电镜下观察，看到实验样品表面附着一些大小不一的颗粒体和颗粒体群（图2-1），选取一个代表性的颗粒体摄取能谱图（图2-2），获取数据见表2-1。从图2-1观察，样品表面附着的颗粒体大小、形状及分布均不规则；图2-2与表2-1表明：颗粒主要元素为O、Mo与Pb，含量较少的是Cl，因此推断附在主矿物上的代表性颗粒成分主要为钼铅矿矿物。这个实验结果证明了磷氯铅矿常与钼铅矿等伴生。

实验样品表面颗粒分析完成后，我们进行了主矿物分析，我们在样品不同部位a与b摄取了扫描电镜图与其对应的能谱图，分别为图2-3与图2-4、图2-5与图2-6，对应数据见表2-2、表2-3。从图2-3观察样品表面有着极细微的小凹坑，表面有着不规律的纹路；从图2-5观察表面附着有大小不一的矿物颗粒，无规律分布（图2-2、表2-1分析结果已推断为钼铅矿等伴生矿物）。从图2-3、2-5观察主矿物的形状显示为六方锥形，图2-4、2-6与表2-2、2-3表明：该矿物的主要化学元素是O、Pb、P与Cl，次要元素为S与As。根据这些矿物的形状、元素种类与其原子百分比，我们分析鉴定主矿物属六方晶系，为磷氯铅矿。

2.2 扫描电镜能谱法分析砷铅矿

本次分析仪器型号、技术指标以及分析过程与磷氯铅矿分析方法相一致。将样品在扫描电镜下进行观察（图2-7），并在不同部位a、b拍摄了两次能谱图，分别为图2-8与图2-9，对应的数据分别见表2-4、表2-5。从扫描电镜图2-7，我们观察到实验样品表面呈现出特殊的微型貌，见阶梯状的生长花纹，部分呈不甚规则的锯齿状的花纹，部分呈平滑的花纹，它们层层叠叠不规律叠加在一起，但仍然可以看到其晶形为六方柱状。而图2-8、2-9与表2-4、2-5表明：该矿物主要化学元素为O、Pb、As、Cl与P，也含少量S。根据这些矿物的形状、元素种类及其原子百分比，我们分析鉴定主矿物属六方晶系，为砷铅矿。

综合以上数据分析，砷铅矿与磷氯铅矿化学成分相似，都含O、Pb、As、Cl、P以及少量S，其中砷铅矿As的原子百分比远远高于磷氯铅矿中As的原子百分比。因此可根据二者不同原素不同原子百分比特征进行区别鉴定这两种矿物。

3结论

本文通过立体显微镜法、光学显微镜法和扫描电镜能谱法进行实验分析，鉴定、区分了两种矿物的物化学、光学特征。其中磷氯铅矿矿物属六方晶系，光学显微镜下呈无色或浅色，一轴晶负光性；该矿物的主要化学元素是O、Pb、P与Cl，次要元素为S与As。而砷铅矿矿物属六方双锥晶类，同属六方晶系，光学显微镜下呈无色至淡黄色，多色性不显，一轴晶负光性；该矿物主要化学元素为O、Pb、As、Cl与P，也含少量S。

通过上述实验数据分析，磷氯铅矿与砷铅矿矿物都属于六方晶系，但二者结晶晶形以及As的原子百分比都不同，砷铅矿As的原子百分比远远高于磷氯铅矿中As的原子百分比，可依此区分、鉴定磷氯铅矿与砷铅矿。而二者同属磷灰石族矿物，又具有相似的物理性质、光学特征以及相似的化学成分，可根据它们这些相似的矿物特征，为后续鉴定磷灰石族其他矿物的矿物特征提供参考依据。

参考文献

[1]李艺，赖来仁 ，我国产出的砷铅矿族矿物的研究，矿产与地质，1997年05期.

[2]马红艳，崔大安等，广西岛坪磷氯铅矿的谱学特征，矿物学报，2006年，第2期.