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偏光顯微鏡下巖石薄片的制作

更新時(shí)間:2015-08-06      點(diǎn)擊次數(shù):1971

   一、摘要:以機(jī)械加工的形式(切割與研磨),將戶外采集的巖石礦物制作成可在偏光顯微鏡下觀察的薄片(0.03mm),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)巖石礦物的定性分析。

   二、關(guān)鍵詞礦物 巖石  切割 粘接  研磨 拋光  清洗 薄片

   三、引 礦物是地殼中的元素在各種地質(zhì)作用下由一種或幾種元素結(jié)合而成的天然單質(zhì)或化合物。礦石是從礦體中開采出來的,從中可提取有用組分(元素、化合物或礦物)的礦物集合體。巖石是天然產(chǎn)出的具穩(wěn)定外型的礦物或玻璃按照一定的方式結(jié)合而成的集合體。

       20世紀(jì)60年代以前,分析巖石礦物的主要成分,都是以傳統(tǒng)的化學(xué)分析為主,隨著分析技術(shù)的進(jìn)步,多種儀器分析技術(shù)得到迅速發(fā)展,逐漸結(jié)束了以化學(xué)分析為主的歷史。

       zui簡(jiǎn)單的分析方式卻是根據(jù)其所含礦物的物理性質(zhì)來判斷其組成成分。礦物的物理性質(zhì)有形狀(宏觀與微觀)、顏色、條痕、光澤、硬度(莫氏硬度)、解理、斷口、相對(duì)密度等,所以觀察礦物的宏觀物理性質(zhì),或?qū)⒌V物進(jìn)行簡(jiǎn)單的機(jī)械處理再放置在偏光鏡下觀察,就可以實(shí)現(xiàn)礦物的定性分析。

       本文以螢石礦作例,介紹螢石原料經(jīng)過切割、研磨、拋光等過程制作成可在偏光顯微鏡下觀察的樣片。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

       原始螢石礦→切割制成小方塊→單面研磨拋光(清洗)→粘接固定→切割薄片(0.5mm)→研磨減?。?/span>0.03mm)→加蓋玻片→偏光鏡觀察

錨點(diǎn)     (一)概述

   原始螢石較大,不便于觀察,所以要將原始礦物切割成25mm×25mm×5mm小塊,再將25mm×25mm的面進(jìn)行簡(jiǎn)單的研磨拋光處理。用樹脂膠將拋光面粘在載玻片上,將粘有螢石的載玻片放置于多工位薄片粘合臺(tái)下壓實(shí),再將多工位粘合臺(tái)放于真空干燥箱中干燥半小時(shí)。然后將固定好的載玻片采用真空吸附的形式固定在切割機(jī)上切割減薄至0.5mm。將0.5mm的樣片固定在磨拋厚度控制儀上減薄并拋光至0.03mm,zui后加上蓋玻片即可放于偏光顯微鏡下觀察了。







SYJ-200H手動(dòng)快速切割機(jī)

 SYJ-200自動(dòng)精密切割機(jī)



UNIPOL-1202自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)



VGT-1620QTD超聲波清洗機(jī)



多工位薄片粘合臺(tái)   



    DZF系列真空干燥箱


SYJ-200H手動(dòng)快速切割機(jī) 


STX-202A小型金剛石線切割機(jī)


UNIPOL-1202自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)


GPC-80A磨拋控制儀


偏光樣片        


    偏光顯微鏡

     (二)詳細(xì)操作:

       1、切割制成小方塊——將原始的大型礦物分解為小型規(guī)則礦物。設(shè)備:SYJ-200H手動(dòng)快速切割機(jī),切割片:邊緣燒結(jié)金剛石鋸片。將設(shè)備靠尺固定在5/25mm的位置,樣品靠在靠尺上手動(dòng)向前推進(jìn),約10min左右就可切割出一個(gè)25mm×25mm×5mm的長(zhǎng)方體,切割面平整光滑。

  特點(diǎn):邊緣燒結(jié)金剛石鋸片——?jiǎng)傂院?,耐用,切削力?qiáng),切割面平整、光潔。SYJ-200H手動(dòng)快速切割機(jī)——主軸轉(zhuǎn)數(shù)100rpm~2000rpm可調(diào),循環(huán)水冷卻。

       2、研磨拋光——將粘接面簡(jiǎn)單研磨并拋光。設(shè)備:UNIPOL-1202自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)、SKZD-2滴料器、SKZD-3滴料器。粗磨是將設(shè)備上的鑄鐵盤更換為鋁盤(加磁力片),吸附200目的電鍍金剛石磨片(或樹脂基金剛石磨片),加水研磨去除粘接面的切痕與機(jī)械損傷層。細(xì)磨是改變研磨面的表面粗糙度,為拋光提高亮度做鋪墊。切記研磨時(shí)要遵循循序漸進(jìn)的原則,使用的水磨砂紙或金剛石磨片目數(shù)為400#、800#、1200#、1500#、2000#,或使用剛玉磨料滾動(dòng)研磨(鑄鐵盤、陶瓷盤、玻璃盤),磨料粒度為14μm、7μm。將金剛石懸浮液(3μm)均勻地加在聚氨酯拋光墊上,設(shè)置適宜的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)螢石進(jìn)行拋光。拋光是進(jìn)一步改善螢石平面度和表面粗糙度,提高亮度。拋光后螢石礦物中伴生的石英等晶體可達(dá)到鏡面效果。

  特點(diǎn):UNIPOL-1202自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)——主軸轉(zhuǎn)數(shù)20rpm~125rpm可調(diào)。SKZD-2滴料器——滾筒旋轉(zhuǎn)式自動(dòng)加料設(shè)備,通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)速度控制砂漿流速。SKZD-3滴料器——蠕動(dòng)試自動(dòng)加料設(shè)備,適用于懸浮液的滴加,滴加速度為13滴/min~150滴/min(約0.17mL/min~3.5mL/min)可調(diào)。

SKZD-2滴料器SKZD-3滴料器

    下一步驟是將螢石固定在載玻片上,如螢石平面度與粗糙度不好,固定時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)微小氣泡,從而影響觀測(cè),此步驟即可避免該現(xiàn)象發(fā)生。改善平面度與表面粗糙度,從而有效防止在螢石粘接載玻片上的環(huán)節(jié)出現(xiàn)氣泡,影響觀測(cè)。

        3、清洗——去除各道處理工序中殘余研磨削與磨料,振蕩出礦物碎削。設(shè)備:VGT-1620QTD超聲波清洗機(jī)。研磨拋光過程中每更換一種粒度的磨料或砂紙都要認(rèn)真、仔細(xì)地清理設(shè)備,清洗樣品,避免上一工序中的研磨削或磨料帶入下一工序中,將螢石表面劃傷。

     特點(diǎn):超聲清洗——可振蕩出螢石樣片內(nèi)部松動(dòng)的顆?;蚰チ?,清洗干凈、*。

        4、固定粘接——將拋光面粘接在載玻片上。設(shè)備:多工位薄片粘合臺(tái)。利用透光率高的樹脂膠將螢石固定在載玻片的中間位置,再將粘接好的載玻片放于多工位薄片粘合臺(tái)的工位下壓實(shí)。除將粘接面進(jìn)行拋光處理這種方式外,還可以用多工位薄片粘合臺(tái)將螢石與載玻片壓實(shí)的方式排出螢石與載玻片之間的多余樹脂膠與微小氣泡。

  特點(diǎn):多工位薄片粘合臺(tái)——運(yùn)用彈簧張力對(duì)所固定的樣品進(jìn)行中心加壓,使樣品整個(gè)面受力均勻,還可根據(jù)固定樣片特性與檢測(cè)需要調(diào)整彈簧張力與樣片數(shù)量。

       5、干燥——加速樹脂膠凝固。設(shè)備:DZF-系列真空干燥箱。將多工位薄片粘合臺(tái)放于真空干燥箱內(nèi),60℃干燥半小時(shí)即可進(jìn)行下一步操作。

       特點(diǎn):真空干燥箱——內(nèi)部工作空間大,在50~200℃控溫,可抽真空或通入惰性氣體來防止礦物氧化。也可作為真空干燥儲(chǔ)藏設(shè)備使用。

       6、切割薄片——機(jī)械切割的方式將樣片減薄至0.5mm。設(shè)備:SYJ-200H手動(dòng)快速切割機(jī)STX-202A小型金剛石線切割機(jī)。將設(shè)備右側(cè)普通夾具更換為真空吸附的特殊夾具,吸附樣品后調(diào)整夾具左右位置,啟動(dòng)設(shè)備即可在幾分鐘內(nèi)將固定好的螢石樣片切割成0.5mm的薄片。

       此步驟還可以用線切割來完成,將STX-202A切割機(jī)的普通載樣塊更換為真空吸盤,選擇適宜直徑的切割線,設(shè)置切割參數(shù)即可自動(dòng)切割出0.5mm的薄片。

   特點(diǎn):真空吸附——真空吸附的形式可以將載玻片直接吸附固定,不用加熱粘接,就可避免加熱導(dǎo)致步驟4中的樹脂膠軟化或變質(zhì),甚至脫落。STX-202A金剛石線切割機(jī)——程序控制,可切割任何硬度小于金剛石的導(dǎo)電或不導(dǎo)電樣品,切割精度高(zui小切割厚度為0.08mm,厚度公差為0.02mm),循環(huán)水或油冷卻。

        7、研磨拋光——在保證樣品兩表面平行度的前提下研磨減薄至0.03mm,并進(jìn)行拋光處理。設(shè)備:UNIPOL-1202自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)、GPC-80A磨拋控制儀。將載玻片背面沾少量水固定在GPC-80A磨拋控制儀底盤上,設(shè)置適宜參數(shù)對(duì)螢石進(jìn)行研磨減薄,減薄至0.31mm左右進(jìn)行拋光,具體操作可參考步驟2

  特點(diǎn):GPC-80A磨拋控制儀——配有數(shù)顯式千分表,研磨過程中實(shí)時(shí)顯示樣品的磨削量。高平行度與高平面度載樣盤上加裝標(biāo)準(zhǔn)模板,可使樣片輕松固定在載樣盤上。GPC-80A控制儀的特殊結(jié)構(gòu)可保證樣片的平行度在5μm以內(nèi)。UNIPOL-1202自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)——兩個(gè)工位,可同時(shí)研磨2~4個(gè)樣片,每個(gè)工位都會(huì)模仿人手進(jìn)行左右擺動(dòng),使樣片研磨的更均勻。

       8、加蓋玻片,加蓋玻片的方式可參考步驟4。

       9、偏光顯微鏡下觀察螢石的具體形態(tài)。

       偏光鏡下的巖石薄片制作方式簡(jiǎn)單,但實(shí)驗(yàn)制作過程中的每一步都要認(rèn)真仔細(xì)。如本實(shí)驗(yàn)研磨過程中更換砂紙或磨料時(shí)的清洗要*,否則就會(huì)造成拋光面出現(xiàn)大量劃傷。粘接固定樣片時(shí)要注意避免小氣泡的產(chǎn)生,而影響觀測(cè)結(jié)果。

  五、總結(jié):  

       1、單偏光系統(tǒng)鑒定的主要內(nèi)容:礦物的形態(tài)、解理、顏色、多色性、吸收性、突起等

       A形態(tài):自形程度、單體形態(tài)、集合體形態(tài)

       B外形特征——解理:在薄片中的形式、等級(jí)、夾角

       C光學(xué)性質(zhì)——吸收:顏色、多色性和吸收性

                       ——折射率:邊緣、貝殼線、糙面、突起、閃突起

      2、正交偏光系統(tǒng)鑒定的主要內(nèi)容:消光現(xiàn)象、消光類型、消光角、干涉色級(jí)序、延性等

      3、錐光系統(tǒng)鑒定的主要內(nèi)容:軸性、光性符號(hào)、光軸角、切面類型等

      根據(jù)這些特性可識(shí)別礦物。透過顯微鏡不僅可以看到巖石的細(xì)微構(gòu)造,在偏光鏡下的礦物(特別是交叉偏光)猶如另一個(gè)彩色世界,瑰麗多變,是一般人不容易接觸的領(lǐng)域。

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