利用電子探針?lè)椒ㄌ接懟◢弾r中黑云母的地球化學(xué)特征及其地質(zhì)意義

張?zhí)偬?楊冬琦

摘 ?要：黑云母是一種常見(jiàn)的硅酸鹽礦物，是中酸性巖石中的主要造巖礦物。黑云母是巖漿中晚期結(jié)晶的產(chǎn)物，所以黑云母的化學(xué)成分和巖漿結(jié)晶時(shí)的平均物理化學(xué)成分是相似的，可以根據(jù)它的化學(xué)成分進(jìn)一步研究其形成時(shí)的物理化學(xué)條件，溫壓條件，氧逸度大小，形成時(shí)的構(gòu)造環(huán)境，物質(zhì)來(lái)源等。探討其形成時(shí)的地質(zhì)背景，動(dòng)力學(xué)作用等一系列成巖成礦特征。本文主要根據(jù)前人的研究成果比較全面的總結(jié)利用電子探針的方法對(duì)黑云母的化學(xué)成分進(jìn)行研究，進(jìn)行投圖，從而進(jìn)一步深入探討其在溫度計(jì)，壓力計(jì)，氧逸度等方面的應(yīng)用以及黑云母在成巖成礦，大地背景等方面的指示意義，成礦潛力的研究現(xiàn)狀，科學(xué)提出了黑云母未來(lái)研究的新方向和現(xiàn)有研究中存在的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：黑云母;電子探針;氧逸度;投圖圖解

1.引言

黑云母是一種硅酸鹽礦物，三八面體型層狀結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)為單斜晶系，形態(tài)為假六方板狀或錐形短柱狀云母律雙晶，片狀或鱗片狀集合體。顏色主要以黑，深褐色為主，富Ti的多為淺紅褐色，富Fe的多為綠色。玻璃光澤，一組極完全解離，解離面呈珍珠光澤，硬度為2.5。電子探針是近幾年新興的一種測(cè)試方法。本文利用電子探針探測(cè)黑云母的化學(xué)成分從而進(jìn)行對(duì)其類(lèi)型，成因，物質(zhì)來(lái)源等進(jìn)行探討。

2.電子探針

2.1電子探針的基本原理

電子探針是是一種微區(qū)成分分析的儀器，本質(zhì)就是利用一束加速到很快的電子束作用與樣本，產(chǎn)生的一系列特征X射線，從而根據(jù)X射線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度對(duì)該微區(qū)的元素進(jìn)行定性或者定量的分析的儀器?？梢詸z測(cè)到可以檢測(cè)Be到U之間的元素。與礦物分離分析相比，礦物原位微區(qū)分析可以有效避免礦物部分蝕變、雜質(zhì)、包裹體等的影響，分析精度大大提高，使得礦物化學(xué)研究逐漸走向成熟。

2.2電子探針的分析特點(diǎn)

（1）它可以進(jìn)行微區(qū)分析，這是電子探針最重要的特點(diǎn)之一。

（2）元素分析范圍比較寬。定量分析一般為元素Na到U，定性分析一般可以檢測(cè)到Be到U。

（3）分析過(guò)程中對(duì)樣品沒(méi)有損害，分析速度比較快。

（4）定量分析的準(zhǔn)確度很高。它是微區(qū)元素分析儀器中到目前為止分析數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確的儀器，檢測(cè)極端為0.01%到0.05%。

2.3電子探針在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用

電子探針可以應(yīng)用到地質(zhì)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，是當(dāng)代比較多研究者運(yùn)用的一種手段。

（1）鑒別鉆石的真?zhèn)我约皩氂袷V物中包裹體的鑒定

（2）地質(zhì)構(gòu)造、地層學(xué)、巖石學(xué)研究以及地質(zhì)年代學(xué)測(cè)定

（3）礦產(chǎn)勘探和礦床物質(zhì)的綜合研究選礦工藝數(shù)據(jù)計(jì)算

（4）礦產(chǎn)綜合利用，礦區(qū)潛力評(píng)價(jià)，廢棄礦的再利用評(píng)估。

（5）測(cè)定地質(zhì)體年齡（巖石形成年齡、變質(zhì)變形年代研究、巖石包體年齡研究、礦床形成年齡研究、熱液活動(dòng)事件定年等。）

（6）在礦物學(xué)中的應(yīng)用（進(jìn)行礦物鑒定、研究礦物的環(huán)帶結(jié)構(gòu)、固溶體分離礦物的研究、礦物交代及蝕變中的應(yīng)用、對(duì)礦物包裹體的研究等。）

（7）元素賦存狀態(tài)的應(yīng)用

3.黑云母基本特征

黑云母是中酸性巖漿巖的一種主要的造巖礦物，它是一種硅酸鹽礦物，它主要產(chǎn)于中、酸、堿各種侵入巖及偉晶巖、接觸變質(zhì)巖和區(qū)域變質(zhì)巖中。黑云母既可以形成于侵入體結(jié)晶過(guò)程，也可以形成于巖漿熱液蝕變過(guò)程。由于黑云母是巖漿結(jié)晶中晚期的產(chǎn)物，又因?yàn)槠浠瘜W(xué)成分對(duì)巖漿的物理化學(xué)條件（溫壓，氧逸度）反應(yīng)比較靈敏，熱動(dòng)力條件的變化可以控制黑云母復(fù)雜的化學(xué)成分，原生黑云母的成分在一定成都上能夠反應(yīng)巖漿結(jié)晶時(shí)的平均物理化學(xué)條件。所以，利用電子探針對(duì)黑云母的成分進(jìn)行研究，探討其形成時(shí)的溫壓，氧逸度，形成深度，物質(zhì)來(lái)源等成巖特征是現(xiàn)代研究的趨勢(shì)。近幾年對(duì)黑云母的研究在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越重要，尤其是在中酸性巖體中的成巖成礦的指示意義中尤為重要。

按照其成因可將黑云母分為原生黑云母（巖漿黑云母）和熱液黑云母。巖漿黑云母即原生黑云母是巖漿結(jié)晶的產(chǎn)物，多為自形程度較好，顆粒較大的黑云母。

熱液黑云母形成于熱液蝕變過(guò)程中，又可以分為熱液交代黑云母和熱液新生黑云母。原生黑云母和熱液黑云母不僅在產(chǎn)狀上具有明顯的差別，在化學(xué)成分上也具有明顯的差異。

3.3氧逸度

氧逸度是衡量巖體形成時(shí)所處的氧化還原條件。氧逸度就是氧分壓。在理想氣體中就是氧分壓，氧逸系數(shù)和溫度壓力、氣體本身的性質(zhì)有關(guān)。一般是通過(guò)礦物和巖石中的變價(jià)元素的價(jià)態(tài)來(lái)確定，其中常常將鐵作為衡量氧逸度大小的標(biāo)志。自然鐵，方鐵礦，磁鐵礦，赤鐵礦的氧逸度依次升高。

在相同溫度下，不同體系中氧逸度大小有所不同，從IQF緩沖線到MH緩沖線氧逸度依次增加。在同一體系中，不同溫度氧逸度也有所不同，氧逸度隨溫度的增加而增加。

中酸性氧逸度有幾種常見(jiàn)的計(jì)算方法。

（1）利用黑云母中Fe和Mg的相對(duì)含量

（2）利用黑云母中Fe2+和Fe3+的相對(duì)含量

（3）利用鋯石中Ce的異常

（4）利用角閃石的化學(xué)成分

根據(jù)前人的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同的計(jì)算方法結(jié)果是有差異的。結(jié)果表明利用黑云母中Fe和Fe的相對(duì)含量對(duì)中酸性巖中氧逸度的計(jì)算可能更加適用。利用黑云母中Fe和Fe的相對(duì)含量這一方法是基于Fe和Mg比值主要受控于氧逸度而不是全巖化學(xué)成分，所以在極度貧鎂的情況下可能不適用。而基于

黑云母中Fe和Mg的相對(duì)含量這一方法更為可靠的主要原因是Fe是中酸性巖漿中的主要變價(jià)元素，其能夠真實(shí)反映巖漿的氧化還原狀態(tài)。根據(jù)前人研究可以發(fā)現(xiàn)氧逸度可以反映成礦潛力，氧逸度高的成礦潛力較大。氧逸度也是一個(gè)判別巖石類(lèi)型的依據(jù)，一般氧逸度在10到10之間的為I型花崗巖，氧逸度在10到10之間的為S型花崗巖。

3.4黑云母的溫壓計(jì)

黑云母中的Ti含量對(duì)溫度和氧逸度非常敏感，因此，Ti的含量可以有效地估算火成巖和變質(zhì)巖中黑云母形成溫度。

黑云母中的全鋁含量與花崗巖的固結(jié)壓力具有很好的正相關(guān)性，可以用全鋁含量估算固結(jié)壓力。從而進(jìn)一步估算侵位深度，采用p=ρgH進(jìn)行換算。p（×100 MPa）=3.03×TAl-6.53（±0.33）。但是這一方法并不是很合適，由于黑云母中Al的含量由于外界條件變化比較大，所以一般多用角閃石的全鋁壓力計(jì)來(lái)計(jì)算。

3.5黑云母成分對(duì)成巖成礦的指示意義

黑云母的成分可以指示其物質(zhì)來(lái)源，一般殼源的黑云母富鐵貧鎂，幔源為富鎂貧鐵。也可以指示其構(gòu)造環(huán)境。

4.存在的問(wèn)題

當(dāng)前雖然電子探針的是對(duì)微區(qū)分析檢測(cè)中比較精準(zhǔn)的儀器，但是由于其只能檢測(cè)出黑云母的主量成分，不能之接檢測(cè)到Fe2+和Fe3+的含量，只能通過(guò)計(jì)算得出。不同方法計(jì)算對(duì)黑云母礦物化學(xué)的指示意義及對(duì)比研究造成一定的影響并且不能避免黑云母局部蝕變、含有硫化物和其他礦物包裹體等方面對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生的影響。所以現(xiàn)在存在的主要爭(zhēng)議是儀器測(cè)量和計(jì)算等方面問(wèn)題。

5.結(jié)論

根據(jù)電子探針得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理投圖分析可以得到黑云母的類(lèi)型，鈣堿性，氧逸度，形成時(shí)的溫壓條件，侵入深度，物質(zhì)來(lái)源，構(gòu)造環(huán)境等一系列成巖成礦信息。為研究巖漿演化過(guò)程和動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了基礎(chǔ)。但是利用黑云母來(lái)計(jì)算壓力一般應(yīng)用不是很多，適用范圍很窄，由于黑云母中Al的含量由于外界條件變化比較大，所以一般多用角閃石的全鋁壓力計(jì)來(lái)計(jì)算。

參考文獻(xiàn)

[1] ?黃劍，譚雙.華南印支期花崗巖與熱液型鈾礦研究進(jìn)展[J].能源研究與管理，2018（04）：13-16.