沸石矿物极其细小,通常只有几个徼米,因而对其鉴定是比较困难的。如何使沸石的鉴定工作既迅速又准确,现在还处于研究、创新阶段。

目前,主要是依靠X射线粉末衍射图谱,结合其他手段,如电子显微镜、化学分析等进行鉴定。我国广大地质工作者为了加速沸石工业的发展,在野外工作实践中总结了许多简易可行的鉴定方法,对于加速査明我国的沸石资源起了很大作用。下面我们对目前常用的方法进行简要介绍。

沸石岩的野外鉴别特征

沸石岩是含一种或几种沸石岩类矿物的蚀变火山碎屑沉积岩、沉积岩或蚀变酸性火山玻璃岩。岩石的种属有:流纹岩,球泡流纹岩,珍珠岩,流纹质角砾凝灰岩,流纹质凝灰岩,含砾凝灰岩,凝灰岩,流纹质凝灰角砾岩,泥灰岩等。

沸石岩颜色一般较浅,有白色、浅灰色、米黄色、浅绿色、浅褐色和粉红色等。具土状、白垩状或半玻璃光泽,固结良好,孔隙度不高,中等硬度,性脆,相对密度小于2.5,贝性断口,一般具残留玻璃结构。

沸石化凝灰岩,因所含沸石的种属不一样,其外貌、结构、硬度等也有差异,借此可粗劣判别沸石矿物。

富含方沸石的凝灰岩,一般多为孔状,易碎,具糖粒结构,很像分选好的粉砂岩。

富含斜发沸石的凝灰岩,一般固结良好,孔隙度低,具贝状断口。

富含丝光沸石的凝灰岩,孔隙度比含斜发沸石凝灰岩稍高,具次生贝状断口。

富含毛沸石和菱沸石的凝灰岩,孔隙度高,断口不规则或块状断口。

富含钙十字沸石的凝灰岩,孔隙度较高,一般呈球状分布。

富含镁碱沸石和浊沸石的凝灰岩,一般固结很好,孔隙度低,断口不规则状。

蒙脱石凝灰岩、硅化凝灰岩虽与沸石凝灰岩相似,但蒙脱石凝灰岩贝状断口少见,硬度偏低;而硅化凝灰岩,虽也具贝状断口,但比沸石凝灰岩要硬,故可借以区别。

沸石的简易鉴定方法

沸石的简易鉴定方法包括“沸腾”法、测温法、试剂法、pH法。

“沸腾”法

取磨碎样品1g,装入试管中,在酒精灯上加热,在温度升高到200时,有沸

石的样品,由于沸石水大量溢出,将引起矿粉强烈沸腾。不含沸石的样品则无此反应。应该注意到的是,含蒙脱石的样品加热时也可能产生沸腾现象,但其沸腾程度较弱,且沸腾后矿粉有结成小粒的现象,据此可与沸石区别。测温法

该方法的原理是,沸石能吸附多量的水,并伴随有放热效应,其放热量与沸石含量成正比。

因此,可根据样品在水中是否放热以及放热量来判断有无沸石及其大致含量。其具体操作如下:取样品5g,装入坩埚在烘箱中加热到200~-300,持续1h后取出,密闭自然冷却到常温;然后加水10mL,此时温度将迅速上升,在30s内达到最高值,用温度计测定矿液的温度。

经验表明,温升4~8表示有沸石存在;温升8~20表示含有中等品位的沸石;温升20以上,则表示含有高品位的沸石。

含蒙脱石的样品,按此法试验也有温升现象,但可根据加水后矿浆呈胶状而与含沸石的样品加以区别

试剂法

沸石岩和蒙脱石化岩石外貌较为相似,常易将蒙脱石化岩石误认为沸石岩,但根据蒙脱石在乙酸存在的情况下与联苯胺作用,能将联苯胺转变成联苯胺蓝的原理,可迅速将它们鉴别出来。即用联苯胺水饱和溶液试剂滴在试样上,如不显颜色,则为沸石岩;若呈蓝色,则为蒙脱石化岩石。

pH法

该方法的原理是基于沸石具有离子交换和分子筛的性能,将含可交换阳离子A的沸石与BY盐溶液接触(其中B是被沸石排除的阳离子,Y是能与A生成沉淀物的阴离子)。此时,便发生水解作用,溶液呈碱性AZ+Y-+H2O→HZ+OH+AY↓(Z代表铝硅酸盐格架)。不具有分子筛性能的其他离子交换物质不能排除B,且不发生水解反应AZ+B+Y无离子交换特性的矿物根本不发生反应。所以,pH值增高便证实有沸石矿物存在。具体操作如下:取样品1g,磨细,置于试管中,加入5mL水摇动1min。如p>7,则边摇动,边滴入数滴HNO3,调整pH值到6~7,然后将固体和液体分开。

用水洗涤固体后,加入2mL1mol/的AgNO3溶液并摇动,静止20~30min(温度高于80时,静止5min即可)。再一次将固体物质从溶液中分离出来,用5mL的水洗涤后,加入2mL0.5mol几的TBAB(四丁基溴化铵)溶液摇动5min(调节pH值至5~6)。待固体沉淀后,测定液体的pH值,若pH值达9~11,则认为含沸石;如pH值为6.5~7.5,则为黏土矿物。

沸石的专门鉴定方法

X射线衍射法

该法是利用一定波长的射线照射微量的矿物粉末,并用筒状感光底片置于特种照相机内,以摄取反射过来的衍射线图,再根据图像测算出矿物结构的面网间距d值及其衍射强度值,然后与预算编好的标准数据相比较,来达到鉴定矿物的射线衍射法是目前鉴定沸石的最主要手段。一般X射线衍射法对于沸石含量大于10%的粉末全岩样品可直接鉴定。若样品中沸石含量不足10%,则需要重液或手选将样品中的沸石富集后,才能作出鉴定。

红外吸收光谱法

该法基本原理是:当用一束红外光照射物质时,该物质的分子就要吸收一部分光能,并将其变为另一种能量,即分子的振动能量和转动能量。因此,将其透过的光用单色器进行色散,就可以得到一带暗条的谱带。如果以波长或波数为横坐标以百分吸收率或透过率为纵坐标,把谱带记录下来,就得到该物质的红外吸收图谱。图谱中的吸收峰对应着分子或分子中各基团的振动形式。因此,根据吸收峰的位置和形状可推测出测试样品的结构,依照特征吸收峰的强度可以测定混合物中各组分的含量。

红外吸收光谱法是沸石鉴定中的一种辅助方法。沸石族矿物的红外光谱可分为4个特征范围,即400~800cm-1,800~1400cm-1,140~1800cm-1,2800 3800cm-1在波数400~80cm-1范围内主要是硅铝晶格的变形振动和混合振动引起的谱带。该谱带对大多数沸石来说都是其所共有的。在该波数范围内,不同亚族的沸石其吸收带的形状和位置都有相当大的差别,就是同一亚族的沸石,即使其外形和吸收带的主最大值的位置相近,而次最大值的位置和强度也有差异,通过这些差异就可用来鉴别它们。

       800~1400cm-1范围主要是(Al,Si)-O键的价振动引起的。在该范围内,沸石和其他硅酸盐的红外光谱均有最强的吸收带。沸石的主最大值在1000  1100cm-1波数范围内。

       波数1400~1800cm-1范围是由OH团的变形振动所引起的,大多数沸石都有个强的吸收带(钠沸石例外,有两个明显的谱带)。这个吸收带的最大值都在600~1690cm-1范围内。

       2800~3800cm-1为OH键的价振动的强烈吸收带,不同的沸石有很大的差别下面列出几种主要沸石矿物的红外吸收光谱带的波数(表7-1)及图谱(图7-1以供参考。

几种主要沸石矿物的红外吸收光谱带的波数