粘土礦物物相分析4/23/2023第1頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六粘土礦物在自然界分布極廣,尤其在風(fēng)化殼和沉積巖層中。我國粘土礦物儲(chǔ)藏量居世界之首,從開發(fā)利用情況看,主要有蒙脫石、海泡石、凹凸棒石和高嶺石等。射線衍射分析主要從結(jié)構(gòu)上對(duì)粘土礦物研究,可以解決粘土礦物的3個(gè)基本問題；結(jié)晶度、物相組成、和物相定量。第2頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六蒙脫石海泡石凹凸棒石

高嶺石第3頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六一、粘土礦物結(jié)晶度分析二、物相定性分析三、粘土礦物高溫衍射分析第4頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六一、粘土礦物結(jié)晶度分析結(jié)晶的粘土礦物都具有層狀結(jié)晶習(xí)性,屬層狀或?qū)渔湢罟杷猁}礦物,其結(jié)構(gòu)單元為硅氧四面體和鋁氧八面體。按其不同疊置方式便產(chǎn)生一些變體,如兩層結(jié)構(gòu)（1:1）,三層結(jié)構(gòu)（2:1）,四層結(jié)構(gòu)（2:1:1）。不同條件形成的晶體其結(jié)晶程度各不相同,它們的衍射強(qiáng)度也各異。因此,根據(jù)衍射峰的形狀可以了解礦物晶體結(jié)晶程度的好壞、推斷礦物形成的環(huán)境、劃分成巖期以及巖石變質(zhì)的程度,進(jìn)而為研究礦床、礦物成因提供科學(xué)依據(jù)。第5頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六1.1蒙脫石結(jié)晶度的測(cè)定樣品經(jīng)處理制成定向片后測(cè)量（100）面,計(jì)算其衍射峰的高度（P）與低角區(qū)一側(cè)的高度V的比值。第6頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六從圖可見V3/P>V2/P>V1/P,結(jié)晶良好的蒙脫石其V/P≈1，比值越小,,一般認(rèn)為結(jié)晶度越差。海泡石和凹凸棒石結(jié)晶度的測(cè)定與蒙脫石基本相同,但所用的峰為（100）的面。第7頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六1.2高嶺石結(jié)晶度的測(cè)定第8頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六目前廣泛使用欣克利方法,即測(cè)量（11-0）和（111-）面的結(jié)晶度指數(shù),如圖所示。圖中A和B分別為該面衍射峰的高度,At為（11-0）面衍射峰的頂點(diǎn)至背景線的距離，結(jié)晶指數(shù)S=（A+B）/At,當(dāng)S值大時(shí)表示結(jié)晶度好,則反之結(jié)晶度不好,第9頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六二、物相定性分析粘土礦物物相鑒定用的樣品制備方法有3種：壓入法（常規(guī)法）、NBS法和定向法,三者兼用。片狀習(xí)性明顯、擇優(yōu)取向強(qiáng)的物相,用壓入法獲得的衍射圖有時(shí)會(huì)給物相解釋帶來困難,必須用NBS制樣法彌補(bǔ)。定向樣品一般只產(chǎn)生一系列的（HOO）型衍射峰,實(shí)踐證明：相對(duì)量小于3%的物相,經(jīng)定向處理后能獲得明顯的衍射峰（特征峰）。第10頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六與一般礦物鑒定相比粘土礦物的物相鑒定難度較大,當(dāng)試樣中的物相數(shù)目多和元素信息不詳時(shí)困難更大。在衍射圖中d值(mn)為0.45、0.25、0.15的衍射峰,其它層狀硅酸鹽礦物都有,重迭峰多。因此靠“三峰法”、“五峰法”或“八強(qiáng)線”法作物相鑒定難于實(shí)現(xiàn),常常只靠一二條或二三條主要特征峰來作鑒定。第11頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六必須指出由于凹凸棒石粘土中常有低量水云母,在檢查試樣是否有凹凸棒石時(shí),最好的辦法是將試樣焙燒至600℃高溫處理后再測(cè)量,如果d=1.0左右的峰仍存在,則凹凸棒石應(yīng)予否定。因?yàn)榘纪拱羰蔷Щ瘻囟仍?00C左右；在鑒定高嶺石族時(shí),應(yīng)考慮30°至40°內(nèi)是否存在“山字形”和“雙指形”峰的問題?？傊惩恋V物鑒定是項(xiàng)復(fù)雜過程,應(yīng)結(jié)合產(chǎn)狀和其它分析資料綜合考慮。第12頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六三、粘土礦物的高溫衍射分析所謂高溫衍射就是將試樣(礦物)放置于高溫爐內(nèi),按指定的升溫率、恒溫時(shí)間加溫,在指定溫度點(diǎn)或溫度范圍進(jìn)行X射線衍射,收集樣品在某溫度時(shí)的衍射花樣及其衍射數(shù)據(jù)d值和I值,通過衍射花樣了解試樣中的物相變化,如非晶化及其溫度、新相形成及其溫度等。第13頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六高溫實(shí)驗(yàn)必須在整個(gè)過程設(shè)若干個(gè)恒溫點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)一般恒溫2h以上,恒溫時(shí)間短不能代表該物相在該溫度時(shí)的狀態(tài),時(shí)間長則影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。如用日本理學(xué)公司的1500型高溫裝置,升溫率為10°/min,激發(fā)功率為55kV/145mA(銅靶)。第14頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)條件的確定X射線從窗口射出來進(jìn)入高溫爐,又經(jīng)過試樣表面再衍射出來,然后進(jìn)入探測(cè)器(計(jì)數(shù)管)。X射線先后經(jīng)過四層屏蔽,其強(qiáng)度衰減高達(dá)70%左右,因此應(yīng)在大功率激發(fā)狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。目前,D/MAX一RA型(12kw）衍射儀是高溫分析的理想設(shè)備。第15頁，共17頁，2023年，2月20日，星期六試樣表面的調(diào)整樣品需經(jīng)過200目裝入樣品槽時(shí)要壓實(shí)、表面平整。盡管如此,在升溫過程中,樣品表面可能有輕微的凸起或凹陷現(xiàn)象,從而使衍射峰的d值偏小或偏大并將影響物相鑒定。因此,在每個(gè)溫度點(diǎn)測(cè)量之前,應(yīng)對(duì)樣品表面與測(cè)角儀的基準(zhǔn)軸(光學(xué)系統(tǒng))進(jìn)行微調(diào),使兩者重合,其做法就是