石英SEM_CL微结构及其在岩石学中的应用VIP免费

第26卷第3期2011年3月地球科学进展ADVANCESINEARTHSCIENCEVol．26No．3Mar．，2011文章编号:1001-8166(2011)03-0325-07石英SEM-CL微结构及其在岩石学中的应用*李艳青1，佘振兵1，2，马昌前1，2(1．中国地质大学地球科学学院，湖北武汉430074;2．中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要:综述了国外扫描电镜—阴极发光(SEM-CL)成像技术在岩石学研究中的应用实例。采用阴极发光探测器和扫描电镜结合的方法对石英等矿物进行观察，可以在高放大倍数和高分辨率下获得其他方法所无法揭示的丰富的微结构信息，如暗条痕和斑块、愈合裂纹、环带、复杂剪切纹、面状结构等，这些不同的微结构成为不同类型岩石中所特有的特征，因此，对沉积岩物源示踪具有较重要的参考价值。岩浆岩及热液石英中所显示的穿插结构、溶解结构、重结晶结构反映矿物多期生长和改造过程，指示岩石形成的物理和化学条件，为岩石成因探讨、岩浆演化以及成矿过程等方面的研究提供重要依据。同时，SEM-CL图像可以清晰地揭示沉积岩中石英胶结物的生长过程，从而为沉积岩的成岩历史提供了重要信息。关键词:扫描电镜—阴极发光;石英;微结构;岩石成因中图分类号:P578．494文献标志码:A石英作为一种物理化学性质相对稳定的矿物普遍存在于自然界各类岩石中，保留了岩石形成过程的大量信息。石英在阴极射线照射下的发光性质可以反映其内部结构和成分特征，因此得到了广泛的应用。以往的研究一般将阴极发光仪和光学显微镜结合来观察石英，根据不同来源的石英在阴极发光下呈现的不同颜色来分析其生长和改造过程，进一步研究其成岩作用和成岩环境，探讨沉积物的来源等［1～6］。近年来，国外学者将高分辨率的阴极发光探测器和扫描电镜结合(SEM-CL)起来，在高放大倍数和高分辨率下观察到了矿物的阴极发光特征，获得了丰富的微结构信息，如环带、剪切纹、愈合纹、斑块等，并成功地应用于沉积物源示踪［7，8］、岩浆演化过程的探索［9］以及成矿流体活动期次分析［10，12，13］，显示了该方法在岩石学研究中广阔的应用前景。1沉积岩中石英SEM-CL微结构与物源判别1．1沉积岩石英SEM-CL微结构特征不同来源的石英颗粒在SEM-CL下呈现出一系列普通光学阴极发光显微镜下所观察不到的微结构特征。这些图像以单色的灰度来呈现，在黑色(即无阴极发光)到白色(即强阴极发光性)之间变化，通过普通光学阴极发光显微镜对相同石英颗粒的观察比对得出:石英在SEM-CL下的暗色区域对应红色—棕红色阴极发光，明亮区域对应蓝—葡萄紫的阴极发光［14］。在这细微的明暗变化基础上可以观察到不同来源的石英所具有的特有结构特征:环带、愈合纹、复杂剪切纹、面状结构、暗条痕和不规则斑块。此外，部分石英颗粒内部呈现均一的发光性或极模糊的难以识别的结构特征［7，8］。以下为石英在*收稿日期:2010-07-14;修回日期:2010-10-08．*基金项目:国家自然科学青年基金项目“大别造山带白垩纪巨量岩浆侵位的沉积响应研究”(编号:40802018);国家地质学理科基地人才培养基金“利用扫描电镜—阴极发光成像法分析砂岩物源”(编号:J0830520);湖北省高等学校省级教学研究项目“地质学专业本科生科研能力培养机制的探索与实践”(编号:2009108)资助．作者简介:李艳青(1987-)，女，山西太原人，本科生，主要从事岩石学矿物学研究．E-mail:450036841@qq．com*通讯作者:佘振兵(1979-)，男，湖北荆州人，副教授，主要从事沉积岩石学方面研究．E-mail:zbsher@cug．edu．cnSEM-CL下观察到的几类典型的微结构特征。1．1．1暗条痕(darkCLstreaks)和斑块(patches)在SEM-CL下，一些石英表面呈现具低发光强度的不规则条痕或不发光斑块(图1)。结合偏光显微镜排除矿物孔洞或薄片本身问题等的前提下，这些暗条痕大多存在于颗粒表面的破裂周围，推测其可能代表破裂的延伸，或者是颗粒沿裂隙溶解形成孔隙并被后期不发光的石英充填所致。研究发现，石英颗粒中的破裂在深度为6～15km的深成侵入岩中发育，而且与溶解有关的孔隙结构常存在于这些破裂周围［15］，这就为后一种可能性提供了支持。与暗条痕相反，不发光斑块与破裂无明显空间上的联系，这些斑块可能代表颗...