X射線粉晶衍射儀在遼寧瓦房店金伯利巖蝕變礦物鑒定中的應(yīng)用

遲廣成，肖 剛，張俊敏，鐘 輝，王海嬌，胡建飛

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽(yáng)110032；2.遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)，遼寧普蘭店116200）

X射線粉晶衍射儀在遼寧瓦房店金伯利巖蝕變礦物鑒定中的應(yīng)用

遲廣成1，肖 剛1，張俊敏2，鐘 輝1，王海嬌1，胡建飛1

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽(yáng)110032；2.遼寧省第六地質(zhì)大隊(duì)，遼寧普蘭店116200）

瓦房店金伯利巖熱液蝕變強(qiáng)烈，原巖礦物組分幾乎蝕變殆盡，顯微鏡下對(duì)蝕變礦物鑒定相當(dāng)困難.利用X射線粉晶衍射技術(shù)對(duì)蝕變金伯利巖物相進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，結(jié)果顯示：42號(hào)巖管金伯利巖主要礦物為蛇紋石、金云母和滑石，有少量方解石、銳鈦礦、磷灰石、石英、鈦鐵礦、鈣鈦礦、榍石、磁鐵礦和綠泥石；石灰窯1號(hào)無(wú)礦金伯利巖巖管主要礦物為蛇紋石、金云母和白云石，有少量方解石、銳鈦礦、磷灰石、滑石、磁鐵礦和綠泥石；9號(hào)無(wú)礦金伯利巖巖脈主要礦物為方解石和石英，有少量綠泥石和重晶石；51號(hào)貧礦金伯利巖巖管主要礦物為蛇紋石和金云母，方解石化作用不均勻，白云石化作用普遍，有少量銳鈦礦、滑石、磁鐵礦、綠泥石、磷灰石、鈦鐵礦、石英；30號(hào)貧礦巖管樣品風(fēng)化嚴(yán)重，主要礦物為蒙脫石，有少量方解石、滑石、蛇紋石、榍石、磷灰石.實(shí)踐證明，采用X射線粉晶衍射儀鑒定金伯利巖蝕變礦物組合是一種非常可行的技術(shù)手段.

金伯利巖；蝕變礦物；X射線衍射；含礦性判斷

遼寧瓦房店金剛石礦區(qū)金伯利巖的巖石類型比較復(fù)雜，有斑狀金伯利巖、金伯利角礫巖、金伯利凝灰?guī)r、巖球狀金伯利巖和碳酸鹽化金伯利巖；按照金云母含量的多少，可以分為金云母斑狀金伯利巖（金云母含量≥5%）和貧金云母斑狀金伯利巖（金云母含量＜5%）.貧金云母斑狀金伯利巖的主要種屬有斑狀金伯利巖和金伯利角礫巖.而金云母斑狀金伯利巖，由于金云母化作用較強(qiáng)，金云母的含量一般較高，為39%～75%，平均59%，屬富金云母斑狀金伯利巖.各類金伯利巖之間有俘虜和被俘虜?shù)默F(xiàn)象，貧金云母斑狀金伯利巖中常見(jiàn)有早期斑狀金伯利巖巖屑，有時(shí)有富金云母斑狀金伯利巖巖屑.在金云母斑狀金伯利巖中，工作中未發(fā)現(xiàn)有早期金伯利巖巖屑.金伯利角礫巖中的巖屑成分，主要是斑狀金伯巖，偶見(jiàn)富金云母斑狀金伯利巖.瓦房店礦區(qū)金伯利巖的形成是多期的，形成的先后順序?yàn)榻鹪颇赴郀罱鸩麕r—貧金云母斑狀金伯利巖—貧金云母金伯利角礫巖.巖石類型及生成順序反映了構(gòu)造巖漿活動(dòng)有越來(lái)越強(qiáng)烈的發(fā)展趨勢(shì)，金伯利巖的堿性程度則有降低的趨勢(shì)［1-6］.金剛石原生礦分布在含礦金伯利巖中，礦區(qū)金伯利巖組成礦物以蝕變礦物為主，有的風(fēng)化嚴(yán)重，用常規(guī)的顯微鏡鑒定技術(shù)，鑒定礦物的種類和含量是相當(dāng)困難的.采用X射線粉晶衍射儀鑒定礦物的種類，估計(jì)巖石礦物含量，尋找蝕變礦物組分變化與金伯利巖含礦性的關(guān)系是非常有意義的.本次工作在瓦房店42號(hào)中等含礦金伯利巖巖管采集42件樣品，在瓦房店石灰窯1號(hào)無(wú)礦金伯利巖巖脈采集8件樣品，在瓦房店9號(hào)無(wú)礦金伯利巖巖脈采集20件樣品，在瓦房店51號(hào)貧礦金伯利巖巖管采集7件樣品，在瓦房店30號(hào)貧礦巖管樣品采集15件樣品，共計(jì)采樣92件，每件金伯利巖巖石樣品采集20 kg.

1 金伯利巖顯微鏡下鑒定

遼寧瓦房店金伯利巖具塊狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造和巖球狀構(gòu)造，具斑狀結(jié)構(gòu)、凝灰結(jié)構(gòu)和細(xì)粒結(jié)構(gòu)，圓斑結(jié)構(gòu)是金伯利巖標(biāo)志性結(jié)構(gòu)，是判別金伯利巖的主要依據(jù)之一.具圓斑結(jié)構(gòu)礦物主要為橄欖石和金云母，偶見(jiàn)鎂鋁榴石、鉻鐵礦、金剛石等渾圓狀斑晶.顯微鑒定發(fā)現(xiàn)，金伯利巖經(jīng)受了極其強(qiáng)烈的熱液蝕變，大量的熱液礦物相繼生成，巖漿階段生成的主要造巖礦物橄欖石等幾乎交代殆盡，其他原生造巖礦物和副礦物所剩無(wú)幾，就連巖漿期后早期階段生成的熱液礦物（金云母、蛇紋石等），到了晚期熱液交代作用階段（如碳酸鹽化和硅化）也同樣被強(qiáng)烈交代，殘留很少.這種強(qiáng)烈的、重疊的和復(fù)雜的熱液蝕變作用，是金伯利巖的一個(gè)重要特征.金伯利巖中的熱液蝕變礦物有25種以上，熱液蝕變種類及其間先后相互關(guān)系十分復(fù)雜，按熱液交代作用演化進(jìn)程中先后更替的起主導(dǎo)作用的熱液礦物可以劃分為金云母化、蛇紋石化、滑石化、碳酸鹽化和硅化等幾個(gè)交代作用階段.至于其他熱液礦物的交代作用，如磷灰石化、榍石化、銳鈦礦化、綠泥石花、磁鐵礦化、赤鐵礦化、褐鐵-針鐵礦化、白云石化、重晶石化等，都是從屬于上述某一交代作用階段的［7-12］.

2 金伯利巖的X射線粉晶衍射儀鑒定

2.1 儀器和測(cè)量條件

儀器：Bruker-D8型X射線粉晶衍射儀（德國(guó)布魯克公司生產(chǎn)）；測(cè)量條件：X射線管選用銅靶，管壓為40 kV，管流 40 mA；掃描范圍：2θ角為 4～65°；檢測(cè)器為固體計(jì)數(shù)器（XOL-D），DS（發(fā)散狹縫）和 SS（防散射狹縫）為 2.0 mm，RS（接收狹縫）為 0.1 mm，步長(zhǎng)為0.03°/步，掃描速度為 0.4 s/步［13］.

2.2 測(cè)試樣品的制備

將巖石樣品破碎縮分至200 g，磨細(xì)至45 μm，待測(cè)金伯利巖巖石樣品放在瑪瑙缽中，研磨至15 μm左右，制成測(cè)試樣［14］.

2.3 樣品測(cè)試

在給定的儀器測(cè)試條件下，用X射線粉晶衍射儀對(duì)金伯利巖巖石樣品進(jìn)行掃描測(cè)試，獲得相應(yīng)的X射線粉晶衍射礦物圖譜.

2.4 分析樣品X射線衍射圖譜特征解譯

本次研究利用X射線粉晶衍射儀對(duì)92件遼寧瓦房店金伯利巖樣品進(jìn)行全巖圖譜采集，在準(zhǔn)確定性礦物的基礎(chǔ)上，對(duì)全巖進(jìn)行礦物半定量分析，取得了比較滿意的效果.

（1）在瓦房店42號(hào)中等含礦金伯利巖巖管采集42件樣品，距地表60m處，樣品未風(fēng)化.42件樣品經(jīng)X衍射粉晶衍射儀半定量分析，測(cè)試結(jié)果顯示：金伯利巖主要礦物為蛇紋石、金云母和滑石，有少量方解石、銳鈦礦、磷灰石、石英、鈦鐵礦、鈣鈦礦、榍石、磁鐵礦和綠泥石.其中白云石含量范圍0～5.2%，平均含量為3.3%；蛇紋石含量范圍17.4%～79.1%，平均含量為43.4%；金云母含量范圍0～53.9%，平均含量為19.5%；方解石含量范圍0.9%～26.2%，平均含量為9.3%；磷灰石含量范圍0～3.9%，平均含量為1.6%；銳鈦礦含量范圍0～2.3%，平均含量為1.3%；滑石含量范圍5.3%～49.5%，平均含量為21.1%；綠泥石含量范圍1.5%～13.8%，平均含量為5.6%；磁鐵礦含量范圍0～6.5%，平均含量為1.9%，石英含量范圍0～7.7%，平均含量為4.5%；鈦鐵礦含量范圍0～2.7%，平均含量為1.0%，鈣鈦礦含量范圍0～2.8%，平均含量為1.2%；榍石含量范圍0～5.1%，平均含量為3.3%.42號(hào)巖管金伯利巖典型X衍射粉晶衍射圖譜見(jiàn)圖1.

（2）在瓦房店石灰窯1號(hào)無(wú)礦金伯利巖巖脈采集1-11到1-19號(hào)樣，距地表2～5m處，樣品輕微風(fēng)化.8件樣品經(jīng)X衍射粉晶衍射儀半定量分析，測(cè)試結(jié)果顯示：金伯利巖主要礦物為蛇紋石、金云母和白云石，有少量方解石、銳鈦礦、磷灰石、滑石、磁鐵礦和綠泥石.其中白云石含量范圍14.9%～35.4%，平均含量為22.4%；蛇紋石含量范圍32.2%～50.7%，平均含量為38.5%；金云母含量范圍2.7%～35.2%，平均含量為14.4%；方解石含量范圍0.6%～16.1%，平均含量為3.6%；磷灰石含量范圍2.1%～6.0%，平均含量為3.5%；銳鈦礦含量范圍0～2.7%，平均含量為2.3%；滑石含量范圍4.6%～10.3%，平均含量為6.4%；綠泥石含量范圍3.8%～14.4%，平均含量為7.9%；磁鐵礦含量范圍0～4.9%，平均含量為4.5%.1號(hào)巖管金伯利巖典型X衍射粉晶衍射圖譜見(jiàn)圖2.

（3）在瓦房店9號(hào)無(wú)礦金伯利巖巖脈采集20件樣品，距地表1～2m處，樣品輕微風(fēng)化.20件樣品經(jīng)X衍射粉晶衍射儀半定量分析，測(cè)試結(jié)果顯示：金伯利巖主要礦物為方解石和石英，有少量綠泥石和重晶石.其中方解石含量范圍52.9%～80.2%，平均含量為68.4%；綠泥石含量范圍1.3%～6.7%，平均含量為3.2%；石英含量范圍13.5%～40.2%，平均含量為25.5%；重晶石含量范圍1.3%～4.8%，平均含量為2.5%.2件樣品可能含有白云石，1件樣品可能含有蒙脫石.9號(hào)巖管金伯利巖典型X衍射粉晶衍射圖譜見(jiàn)圖3.

（4）在瓦房店51號(hào)貧礦金伯利巖巖管采集7件樣品，距地表50m處，樣品未風(fēng)化.7件樣品經(jīng)X衍射粉晶衍射儀半定量分析，測(cè)試結(jié)果顯示：金伯利巖主要礦物為蛇紋石和金云母，方解石化作用不均勻，白云石化作用普遍，有少量銳鈦礦、滑石、磁鐵礦、綠泥石、磷灰石、鈦鐵礦、石英.其中白云石含量范圍3.7%～9.4%，平均含量為6.7%；蛇紋石含量范圍16.0%～74.3%，平均含量為54.5%；金云母含量范圍4.8%～26.0%，平均含量為13.2%；方解石含量范圍0～25.2%，平均含量為13.4%；磷灰石含量范圍0～1.5%，平均含量為1.3%；銳鈦礦含量范圍0～1.5%，平均含量為1.1%；滑石含量范圍0～21.7%，平均含量為17.4%；磁鐵礦含量范圍0～8.5%，平均含量為7.2%；綠泥石含量范圍0～9.4%，平均含量為5.2%；石英含量范圍0～4.8%，平均含量為3.1%；鈦鐵礦含量范圍0～0.9%，平均含量為0.7%.51號(hào)巖管金伯利巖典型X衍射粉晶衍射圖譜見(jiàn)圖4.

（5）瓦房店30號(hào)貧礦巖管樣品采于距地表2m處，樣品風(fēng)化嚴(yán)重.15件樣品經(jīng)X衍射粉晶衍射儀半定量分析，測(cè)試結(jié)果顯示：金伯利巖主要礦物為蒙脫石，有少量方解石、滑石、蛇紋石、榍石、磷灰石.其中蒙脫石含量范圍79.5%～92.0%，平均含量為86.7%；蛇紋石含量范圍1.2%～2.5%，平均含量為1.8%；方解石含量范圍3.1%～14.0%，平均含量為7.5%；滑石含量范圍1.9%～4.5%，平均含量為3.0%；磷灰石含量范圍0～0.7%，平均含量為0.6%；榍石含量范圍0～1.9%，平均含量為0.9%.只有2件樣品檢測(cè)出石英，含量范圍0～0.4%［15］.30號(hào)巖管金伯利巖典型X衍射粉晶衍射圖譜見(jiàn)圖5.

3 蝕變礦物組分變化特征及找礦意義

遼寧瓦房店金伯利巖蝕變礦物組分顯示：1號(hào)巖管標(biāo)志性礦物特征為白云石化作用顯著，白云石礦物組分含量達(dá)15%以上；9號(hào)巖脈標(biāo)志性礦物特征為硅化和方解石化作用顯著，石英礦物組分含量達(dá)13%以上，方解石礦物組分含量達(dá)50%以上.

51號(hào)巖管和30號(hào)巖管為貧礦金伯利巖.51號(hào)巖管白云石礦物組分含量小于10%，石英礦物組分含量小于5%，方解石礦物組分含量小于25%；30號(hào)巖管金伯利巖石英礦物組分含量小于1%，方解石礦物組分含量小于14%.

42號(hào)巖管為中等含礦金伯利巖，白云石礦物組分含量小于5%，石英礦物組分含量小于8%，方解石礦物組分含量小于26%.

測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示：當(dāng)白云石礦物組分含量達(dá)15%以上，或石英礦物組分含量達(dá)13%以上，或方解石礦物組分含量達(dá)50%以上，這3組數(shù)據(jù)是無(wú)礦金伯利巖的礦物組分顯著特征，可以作為判斷瓦房店礦區(qū)金伯利巖有礦或無(wú)礦的礦物學(xué)參數(shù).

［1］賀灌之.金伯利巖和金剛石的形成機(jī)制［J］.地質(zhì)評(píng)論，1980，26（5）:384—391.

［2］董振信.中國(guó)金伯利巖［M］.北京：科學(xué)出版社，1994:121—123.

［3］張培元，周永芳，王家樞.世界金剛石礦床的形成和分布規(guī)律［M］.北京：地質(zhì)出版社，1982:121—123.

［4］張培元，齊玉興，胡鴻鏘.遼南含金剛石金伯利巖形成的地質(zhì)條件［J］.地質(zhì)評(píng)論，1980，26（1）:34—38.

［5］鐘瑞元.金伯利巖含金剛石的礦物學(xué)因素及其對(duì)含金剛石性的判別［J］.遼寧地質(zhì)科技情報(bào)，1979（2）:19—81.

［6］董振信.我國(guó)金伯利巖型金剛石礦床的若干地質(zhì)特征及其找礦標(biāo)志［J］.礦床地質(zhì)，1991，10（3）:255—264.

［7］張培元.論金剛石的成因和成礦作用及找礦方向［J］.地質(zhì)科技管理，1999（4）:28—36.

［8］董振信，周劍雄.我國(guó)金伯利巖中鉻鐵礦的標(biāo)型特征及其找礦意義［J］.地質(zhì)學(xué)報(bào)，1980，（4）:284—299.

［9］趙秀英.遼寧某地金伯利巖中鉻鐵礦與金剛石的關(guān)系［J］.礦物學(xué)報(bào)，1982（1）:21—29.

［10］董振信，叢安東，韓柱國(guó).金伯利巖含金剛石性的礦物學(xué)標(biāo)志［J］.礦床地質(zhì)，1993，12（1）:47—54.

［11］羅聲宣，任喜榮，朱源.山東金剛石地質(zhì)［M］.濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1999:69—70.

［12］董振信.金伯利巖中的云母［J］.礦物巖石，1991，11（4）:33—43.

［13］劉粵惠，劉平安.X射線衍射分析原理與應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003:72—77.

［14］遲廣成，王娜，吳桐.X射線粉晶衍射儀鑒別雞血石［J］.巖礦測(cè)試，2010，29（1）:82—84.

［15］葉大年.X射線粉末法及其在巖石學(xué)中的應(yīng)用［M］.北京：科學(xué)出版社，1984:76—128.

APPLICATION OF X-RAY POWDER DIFFRACTOMETER IN THE IDENTIFICATION OF ALTERED MINERALS FROM THE KIMBERLITE IN WAFANGDIAN,LIAONING PROVINCE

CHI Guang-cheng1,XIAO Gang1,ZHANG Jun-min2,ZHONG Hui1,WANG Hai-jiao1,HU Jian-fei1

（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110032,China;2.No.6 Geological Brigade of Liaoning,Pulandian 116200,Liaoning Province,China）

Due to the strong hydrothermal alteration,the original minerals of the kimberlite in Wafangdian,Liaoning Province have been altered completely.It is quite difficult to identify such altered minerals under a microscope.To detect the mineral phases of the kimberlite,the X-ray powder diffraction technology is adopted.The result shows that,the major minerals of No.42 kimberlite pipe are serpentine,phlogopite and talc,with minor calcite,anatase,apatite,quartz,ilmenite,perovskite,sphene,magnetite and chlorite.The No.1 barren kimberlite at Shihuiyao is dominated by serpentine,phlogopite and dolomite,with a little calcite,anatase,apatite,talc,magnetite and chlorite.The No.9 barren kimberlite dyke is composed of mainly calcite and quartz,with some chlorite and barite.The No.51 kimberlite pipe consists of mainly serpentine and phlogopite,with uneven calcitization and common dolomitization,also with some anatase,talc,magnetite,chlorite,apatite,ilmenite and quartz.The No.30 poor ore sample is seriously weathered,with main mineral of montmorillonite and minor calcite,talc,serpentine,sphene and apatite.The practice proves that this method is a feasible technology for the identification of the altered mineral assemblage of kimberlite.

kimberlite;altered mineral;X-ray diffraction;mineral identification

1671-1947（2012）01-0160-05

P585.2

A

2011－10－31；

2011-11-23.編輯：張哲.

國(guó)土資源部“金剛石礦床標(biāo)型礦物的X射線衍射特征”項(xiàng)目（編號(hào)200811120）資助.

遲廣成（1964—），男，高級(jí)工程師，從事巖礦測(cè)試工作，通信地址沈陽(yáng)市北陵大街26甲3號(hào)，E-mail//chiguangcheng@126.com