酸鹽礦物基礎學探究范文
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作者：黃杜斌管新邦單位：中國礦業大學(北京)地球科學與測繪工程學院
鏡下特征
將樣品磨制成巖石薄片在顯微鏡下觀察，石英整體粒度為0.03～0.05mm，磨圓度為次棱角狀到圓狀，正交鏡下可見波狀消光。視野中可見大量硬綠泥石，另有含量為20%的粘土雜基。a、b為單偏光，c、d為正交偏光。Cld-硬綠泥石;Qtz-石英;Hem-赤鐵礦;Kfs-鉀長石圖2硬綠泥石偏光顯微鏡下特征Fig.2.Polarizationalmicroscopephotosofchloritoid．硬綠泥石呈長針柱狀和片狀，礦物單晶的長為0.4～0.6mm，寬約0.05mm，發育接觸雙晶，呈玫瑰花狀和束狀集合體。具有一組垂直于長針柱方向的解理。單偏光下由淺黃到紅褐色。在在交鏡下觀察，為正高突起，斜消光，具有負延性和正光性，干涉色為一級灰到一級黃(圖2)。硬綠泥石以負延性、正光性和具有雙晶等特征與綠泥石、黑云母、藍晶石等其他礦物相區別。
XRD分析
使用D/MAX-2500PC全自動粉末X射線衍射儀，其測定條件:Cu靶;電壓:40kV;電流:100mA;掃描步寬:0.02°;狹逢系統;DS=SS=1°，RS=0.3mm;掃描速度2(°)/min。在d=0.445nm(2θ=20°)處有明顯的硬綠泥石特征衍射峰(圖3)。基于XRD測定分析其礦物組成和含量，結果見表2。根據分析結果，按是否含有硬綠泥石，可將樣品分為2類，一類不含硬綠泥石，石英含量高于70%;另一類含有硬綠泥石，石英含量低于40%，且含有少量赤鐵礦。提取粒徑小于2μm的樣品懸浮液，制成自然定向片(N片)，之后進行XRD分析，對樣品10×10-1nm峰的半高寬進行測定。測定結果顯示FWHM=0.26°(△2θ)，屬于近變質帶。基于自然定向片，乙二醇飽和片(EG片)，加熱片(T片)對樣品進行粘土分析，發現P2h-3以及P2h-4粘土中含有少量鈉云母。
拉曼光譜分析
采用法國HoribaJobinYvon公司HR800高分辨率拉曼光譜儀。測試條件:激光波長為633nm，波數范圍為100～4000cm-1，測試時間為10s(圖4)。
其中3467cm-1為-OH伸縮振動帶。Si-O伸縮振動在1000～700cm-1呈現5條譜帶。600cm-1到400cm-1為Si-O彎曲振動和M-O振動以及OH平動的耦合區，其中在595cm-1有一個強譜帶，為M-O伸縮振動與-OH平動重疊，導致譜帶較寬。447cm-1為Si-O彎曲振動與M-O振動耦合。400cm-1到240cm-1為晶格振動帶，共有377cm-1、285cm-1、255cm-13條明顯譜帶。
化學成分分析
采用日立S-3400N型掃描電子顯微鏡和OX-FORD7021型能譜儀對樣品進行化學成分分析(圖5、表3)。在采樣點中，5號點位為包裹的石英，其余各點化學組成一致。樣品分析結果顯示(表3)，其x(Si)∶x(O)=1∶7，與標準卡片中硬綠泥石［FeAl2SiO5(OH)2］的硅氧比相同，Mg2+替換了部分的Fe2+，另有部分Fe2+被氧化為Fe3+，替換了Al3+。樣品化學式可寫為(Fe2+，Mg)(Al，Fe3+)2SiO5(OH)2(H含量據價態平衡推算)。結合巖樣和化學成分分析，硬綠泥石中2價鐵易被氧化為3價鐵，導致其呈棕黃色。
硬綠泥石成因分析
硬綠泥石為低級變質的標志礦物，在區域變質巖、接觸變質巖中均有產出。引言已述，王嘉蔭教授在西山劃出了一條北北東-南南西向的狹長硬綠泥石產地分布帶，并認為其為區域變質產物，形成于封閉的系統中。Halferdahl以高嶺石和氧化亞鐵合成了硬綠泥石和石英。同時，他通過實驗表明，硬綠泥石對壓力適應范圍大，對溫度變化敏感，在溫度小于500℃，壓力小于1000kPa時，硬綠泥石能夠穩定。大于此溫度，壓力較高時，硬綠泥石開始分解(圖6)。XRD分析中已述，在該區紅廟嶺組含硬綠泥石層位中還檢測出含有少量鈉云母，劉嘉陵等在研究鈉云母地質特征后指出，鈉云母的形成及穩定存在的范圍約為350～500℃。這印證了北京市區域地質志中推斷的硬綠泥石變質相帶的溫度條件:350～450℃。
在潭柘寺紅廟嶺組出露地區未見巖體，巖樣中未見紅柱石、十字石等熱接觸變質礦物，因此受熱接觸變質作用影響較小。通過樣品的鏡下觀察，石英和硬綠泥石均呈現一定的定向排列，說明其形成過程中受到了應力的影響。此外，石英在正交鏡下所見波狀消光，也說明了這點。
該地區在燕山期受到了強烈的構造運動，形成了九龍山向斜等構造現象。硬綠泥石的定向排列(圖7)，證明其為受構造應力影響而形成的應力礦物。需要指出的是，京西燕山期強烈的構造運動伴隨著大量的熱液活動，雖然研究區內未有巖體出露，但在九龍山向斜核部地區出露大量基性火山巖，鈉云母的形成常與巖漿熱液作用有關［。因此，硬綠泥石的形成除了受構造應力影響外，還可能與受構造控制的深部熱液活動有關。
結論
(1)在京西潭柘寺東山紅廟嶺組中段分布有含大量硬綠泥石的灰黃色泥質粉砂巖。硬綠泥石為單斜晶體，發育接觸雙晶，呈玫瑰花狀或束狀集合體。
(2)該區硬綠泥石易被氧化，其中部分Fe2+被氧化為Fe3+，并替換了Al3+，其化學式可寫為(Fe2+，Mg)(Al，Fe3+)2SiO5(OH)2。
(3)該區硬綠泥石和鈉云母共存，形成溫度為350～500℃，硬綠泥石呈定向排列，為受構造應力影響而形成的應力礦物，其形成還可能與受構造控制的深部熱液活動有關。
