酸盐矿物基础学探究范文

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作者：黄杜斌管新邦单位：中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院

镜下特征

将样品磨制成岩石薄片在显微镜下观察，石英整体粒度为0.03～0.05mm，磨圆度为次棱角状到圆状，正交镜下可见波状消光。视野中可见大量硬绿泥石，另有含量为20%的粘土杂基。a、b为单偏光，c、d为正交偏光。Cld-硬绿泥石;Qtz-石英;Hem-赤铁矿;Kfs-钾长石图2硬绿泥石偏光显微镜下特征Fig.2.Polarizationalmicroscopephotosofchloritoid．硬绿泥石呈长针柱状和片状，矿物单晶的长为0.4～0.6mm，宽约0.05mm，发育接触双晶，呈玫瑰花状和束状集合体。具有一组垂直于长针柱方向的解理。单偏光下由浅黄到红褐色。在在交镜下观察，为正高突起，斜消光，具有负延性和正光性，干涉色为一级灰到一级黄(图2)。硬绿泥石以负延性、正光性和具有双晶等特征与绿泥石、黑云母、蓝晶石等其他矿物相区别。

XRD分析

使用D/MAX-2500PC全自动粉末X射线衍射仪，其测定条件:Cu靶;电压:40kV;电流:100mA;扫描步宽:0.02°;狭逢系统;DS=SS=1°，RS=0.3mm;扫描速度2(°)/min。在d=0.445nm(2θ=20°)处有明显的硬绿泥石特征衍射峰(图3)。基于XRD测定分析其矿物组成和含量，结果见表2。根据分析结果，按是否含有硬绿泥石，可将样品分为2类，一类不含硬绿泥石，石英含量高于70%;另一类含有硬绿泥石，石英含量低于40%，且含有少量赤铁矿。提取粒径小于2μm的样品悬浮液，制成自然定向片(N片)，之后进行XRD分析，对样品10×10-1nm峰的半高宽进行测定。测定结果显示FWHM=0.26°(△2θ)，属于近变质带。基于自然定向片，乙二醇饱和片(EG片)，加热片(T片)对样品进行粘土分析，发现P2h-3以及P2h-4粘土中含有少量钠云母。

拉曼光谱分析

采用法国HoribaJobinYvon公司HR800高分辨率拉曼光谱仪。测试条件:激光波长为633nm，波数范围为100～4000cm-1，测试时间为10s(图4)。

其中3467cm-1为-OH伸缩振动带。Si-O伸缩振动在1000～700cm-1呈现5条谱带。600cm-1到400cm-1为Si-O弯曲振动和M-O振动以及OH平动的耦合区，其中在595cm-1有一个强谱带，为M-O伸缩振动与-OH平动重叠，导致谱带较宽。447cm-1为Si-O弯曲振动与M-O振动耦合。400cm-1到240cm-1为晶格振动带，共有377cm-1、285cm-1、255cm-13条明显谱带。

化学成分分析

采用日立S-3400N型扫描电子显微镜和OX-FORD7021型能谱仪对样品进行化学成分分析(图5、表3)。在采样点中，5号点位为包裹的石英，其余各点化学组成一致。样品分析结果显示(表3)，其x(Si)∶x(O)=1∶7，与标准卡片中硬绿泥石［FeAl2SiO5(OH)2］的硅氧比相同，Mg2+替换了部分的Fe2+，另有部分Fe2+被氧化为Fe3+，替换了Al3+。样品化学式可写为(Fe2+，Mg)(Al，Fe3+)2SiO5(OH)2(H含量据价态平衡推算)。结合岩样和化学成分分析，硬绿泥石中2价铁易被氧化为3价铁，导致其呈棕黄色。

硬绿泥石成因分析

硬绿泥石为低级变质的标志矿物，在区域变质岩、接触变质岩中均有产出。引言已述，王嘉荫教授在西山划出了一条北北东-南南西向的狭长硬绿泥石产地分布带，并认为其为区域变质产物，形成于封闭的系统中。Halferdahl以高岭石和氧化亚铁合成了硬绿泥石和石英。同时，他通过实验表明，硬绿泥石对压力适应范围大，对温度变化敏感，在温度小于500℃，压力小于1000kPa时，硬绿泥石能够稳定。大于此温度，压力较高时，硬绿泥石开始分解(图6)。XRD分析中已述，在该区红庙岭组含硬绿泥石层位中还检测出含有少量钠云母，刘嘉陵等在研究钠云母地质特征后指出，钠云母的形成及稳定存在的范围约为350～500℃。这印证了北京市区域地质志中推断的硬绿泥石变质相带的温度条件:350～450℃。

在潭柘寺红庙岭组出露地区未见岩体，岩样中未见红柱石、十字石等热接触变质矿物，因此受热接触变质作用影响较小。通过样品的镜下观察，石英和硬绿泥石均呈现一定的定向排列，说明其形成过程中受到了应力的影响。此外，石英在正交镜下所见波状消光，也说明了这点。

该地区在燕山期受到了强烈的构造运动，形成了九龙山向斜等构造现象。硬绿泥石的定向排列(图7)，证明其为受构造应力影响而形成的应力矿物。需要指出的是，京西燕山期强烈的构造运动伴随着大量的热液活动，虽然研究区内未有岩体出露，但在九龙山向斜核部地区出露大量基性火山岩，钠云母的形成常与岩浆热液作用有关［。因此，硬绿泥石的形成除了受构造应力影响外，还可能与受构造控制的深部热液活动有关。

结论

(1)在京西潭柘寺东山红庙岭组中段分布有含大量硬绿泥石的灰黄色泥质粉砂岩。硬绿泥石为单斜晶体，发育接触双晶，呈玫瑰花状或束状集合体。

(2)该区硬绿泥石易被氧化，其中部分Fe2+被氧化为Fe3+，并替换了Al3+，其化学式可写为(Fe2+，Mg)(Al，Fe3+)2SiO5(OH)2。

(3)该区硬绿泥石和钠云母共存，形成温度为350～500℃，硬绿泥石呈定向排列，为受构造应力影响而形成的应力矿物，其形成还可能与受构造控制的深部热液活动有关。