【《透闪石玉的化学成分分析案例》4600字】

透闪石玉的化学成分分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u112631.2X射线荧光光谱分析 3124031.2.1实验原理 4310201.2.2测试结果与数据分析 491391.3激光剥蚀-等离子体质谱分析 7166981.3.1实验方法 7204161.3.2测试结果与数据分析 71.1扫描电镜能谱分析1.1.1测试结果与数据分析结合背散射图像，在样品的部分选点进行了X射线能谱及面扫测试并分析其微区的化学组成，其结果中的C是由于表面附着的导电介质碳粉所致，与样品的成分结果的分析无关。aabcde图5-4样品1-7的EDS能谱图b、c、d、e：谱图23、24、25、26aabdefc图5-5样品1-7元素分布Mapping图a、b、c、d、e、f：Ca、Si、O、Mg、Cr、C样品1-7的EDS能谱及面扫图如图5-4、5-5所示，由5-5(c)得片状矿物的主要组成元素为O、Si、Mg、Ca，含量总和高达99.8%，说明其成分较纯为透闪石，此外还检测到0.2%的Fe元素，以及一些微量元素Cr、Yb；该微区所展示的围岩的主要组成元素为O、Ca、Mg，三者含量达到100%，说明5-5(b)和5-7的围岩的主要组成矿物为白云石，成分较纯，然而其Mg的含量较低，仅为0.7%和1.1%可能源于白云质大理岩。图5-6样品1-7的EDS能谱图次要矿物磷灰石可能早于形成透闪石的交代作用而形成，甚至可能早于形成透闪石玉的母岩，由图5-4(d)可见亮白色片状磷灰石在透闪石中有出现，P、F的含量明显高于周围矿物，主要元素的含量为99.8%，检测到含有少量的Cl，含量为0.2%。由图5-7可见4-1样品中基质为石英（Qtz），其与方解石（Cal）相互接触导致接触边缘互相紧密交织，石英的晶形不可见，方解石还留有较为清晰的轮廓呈片状，推测石英的可能来源是花岗闪长岩，而方解石来自于白云质大理岩。两者的相互接触为花岗闪长岩侵入白云质大理岩提供依据。此外，图5-7(d)、(e)、(f)、(g)中可见样品4-1还分布有长石，根据EDS测试大致可知样品中存在碱性长石（Or=92.9）与斜长石，且位于石英基质中的斜长石具有稍高的钙含量，晶形微蚀变稍不可见，推测由于与相邻矿物的交代作用长石中的Mg含量升高。石英和方解石的相互接触可以成为花岗闪长岩侵入白云质大理岩的证据，因此推测斜长石可能来源于花岗闪长岩，斜长石中钙含量随侵入的程度的加剧而升高。同时由于多期次的成矿作用，不同类型的长石互相交融导致晶形不可见，碱性长石属于花岗闪长岩残余矿物，由于花岗闪长岩与白云质大理岩接触交代，所以钙含量的增多使得碱性长石可能转变为奥长石（An=26）。aabcdefg图5-7样品4-1的EDS能谱图及面扫图综上所述，对选定样品进行元素分布含量的面扫测试，结果显示微区内片状、柱状透闪石所含的元素分布稳定，主要由O、Si、Mg、Ca组成，其元素种类与EDS能谱结果相一致，透闪石中不含其它杂质。其他的测试结果与X射线荧光光谱及LA-ICP-MS实验的对比结果基本一致。1.2X射线荧光光谱分析1.2.1实验原理当样品被X射线光子所激发会发射出样品中所含元素的特征X射线，每种元素的特征X射线都具有特定的能量。由于许多珠宝玉石的化学组成中有部分金属元素，是重要的致色元素，所以我们利用该仪器分析速度高、分析精密度高、非破坏性、制样简单等优点对珠宝玉石作出辅助的鉴定。X射线荧光光谱实验（XRF）于中国地质大学（北京）珠宝学院宝石鉴定实验室由本人操作完成，测试仪器为日本津岛的EDX-7000能量色散X射线荧光光谱仪，测试条件为真空-氧化物，测试样品为8块黑龙江透闪石玉。1.2.2测试结果与数据分析用该方法测试了8块黑龙江透闪石玉样品的化学组成，表5-1列举了其主要化学组成的含量（wt%），下文的铁均为氧化物形式存在。测试结果如下：58.5135%SiO2、21.18%MgO、16.122%CaO、1.667%FeOT（FeO+Fe2O3）、0.714%MnO、0.118%ZnO、0.061%CuO、0.529%K2O。正如前人所归纳的角闪石族矿物的分类可以判断本文中使用的所有黑龙江透闪石玉样品在透闪石-阳起石系列中均倾向于低-中铁的透闪石端，这两种矿物都是类质同像的斜方晶系角闪族石族（Leake，1968，Robinson等，1982)。表5-1黑龙江透闪石玉的代表性化学组成（wt%）样品编号SiO2MgOCaOFeOTMnOZnOCuOK2O1-156.58924.67816.7150.8680.0380.0090.008/1-259.01724.95913.4711.9900.2020.0320.0080.0351-356.16623.85717.9890.9310.0410.0110.008/1-459.01713.47124.9591.2610.2020.0350.0080.0151-559.12324.65813.8540.9740.0320.0080.0070.1251-651.52824.24218.6050.8170.0360.0110.008/1-751.74126.10316.4220.6790.0390.0070.006/4-166.9277.4726.9611.8160.1240.0050.0080.354Average58.513521.1816.1221.6670.7140.1180.0610.529基于23个氧原子的归一化，本文样品的化学式可归为B2C5T8O22(OH)2，其中C处镁与铁常常构成完全类质同像替代，此位置可能还有Al的替代；Na、K、Mn可替代B、C处的钙或镁，即透闪石的理想化学通式为Ca2(Mg，Fe)5[Si4O11]2(OH)2（JohnC.Schumacher，王立本，2001）。基于23个氧原子重新计算原子比值(计算因子为23/2.72185=8.45012)以及8SiAl的校正，得出黑龙江透闪石玉的阳离子系数见表5-2，Mg2+/(Mg2++Fe)的平均比值为0.93落入透闪石区，XRF计算结果与其他成分分析方法结果基本一致，即黑龙江透闪石玉中主要组成矿物为透闪石。表5-2黑龙江透闪石玉的阳离子系数计算结果编号Si4+Mg2+Ca2+FeTMn2+Zn2+Cu2+K+1-17.93551.15922.51180.910.00420.00080.0008/1-28.341.11711.92030.21070.02360.00340.00080.01181-37.87664.98732.7030.09770.00510.00080.0008/1-47.97771.30582.28590.14330.01690.00340.00080.00511-58.16651.63101.87310.08760.00340.00080.00080.01011-67.78731.06822.79570.08600.00420.00080.0008/1-77.81681.45662.46710.10110.00420.00080.0008/4-19.38571.56221.04570.61340.0144//0.064本文比较了样品与标准透闪石、阳起石的矿物组成，如表5-2、5-3所示（Ismail等，2018）。黑龙江透闪石玉的主量化学成分处在透闪石至阳起石之间的范围，其中的SiO2、MgO的含量略低，而CaO含量较高。表5-3透闪石玉中常量组成的含量对比（wt%）1-11-21-31-41-51-61-74-1AverageActinoliteDifference（%）TremoliteDifference（%）SiO256.58959.4756.16656.8958.23651.52851.74166.92758.1954.863.3359.21.01MgO24.67824.47723.85721.3826.93524.24226.1037.47222.8916.116.7824.81.91CaO16.71512.78217.98911.21112.46818.60516.4226.96114.6412.032.6113.80.84Fe2O30.8681.9970.9311.350.8270.8170.6791.8161.660.471.1901.66FeO/////////10.6110.61//Total24.521.42Average4.901.36本文中的样品属于Leake（1968）定义的钙角闪石亚类，都以透闪石、阳起石为主要成分，但与理想化透闪石的偏差特别是由于Fe3+的存在，如在各种绿色调的黑龙江样品中。（YuHaiYan等，2016）在以往的研究中，经常使用Fe/（Mg+Fe）的摩尔比对透闪石成因类型进行分类（Zhang等，2011）。蛇纹岩型（S型）透闪石玉中Fe/（Mg+Fe）的比值通常大于0.06，而大理岩型（D型）则反之，因为S型透闪石玉中的铁主要来自富铁的蛇纹石。据表xxx数据进一步可计算得，样品1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7为大理岩型透闪石玉，而样品1-1及4-1为蛇纹岩型透闪石玉。为了进一步区分这两种透闪石玉类型，利用其他次要元素和微量元素的浓度，如铬、钴和镍可以分析（Siqin等，2012）。采用这种方法的是因为在S型透闪石玉中所含超镁铁质可以使得大量的Cr、Co和Ni与Fe共存。根据后续LA-ICP-MS测试结果见表xx可得，样品1-5、1-6中铬、钴和镍的含量分别为8.76和9.89、3.62和3.18、以及1.68和8.28μg/g，均落入D型透闪石玉的微量元素铬(2-179μg/g)、钴(0.5-10μg/g)和镍(0.05-471μg/g)范围中，因此可以印证部分黑龙江样品属于大理岩型透闪石玉，而其它部分为蛇纹岩型透闪石玉。1.3激光剥蚀-等离子体质谱分析1.3.1实验方法硅酸盐的原位微量元素测试分析在北京科荟测试技术有限公司完成，所用仪器为AnalytikJenaPQMSElite型ICP-MS及与之配套的RESOlution193nm准分子激光剥蚀系统。激光剥蚀所用斑束直径为80μm，频率为6Hz，能量密度约为6J/cm2，以高纯度氦气为载气。LA-ICP-MS激光剥蚀采样采用单点剥蚀的方式，空白背景采集20s，单点测试分析时间85s，每隔10个剥蚀点插入一组NIST610、NIST612、BHVO-2G、BCR-2G、BIR-1G，以对元素含量进行定量计算。1.3.2测试结果与数据分析本文挑选了两块黑龙江透闪石玉样品进行测试，其编号为1-5和1-6，检测到样品含有微量元素Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Rb、Sr、Zr、Nb、Mo、Sn、Cs、Ba及稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Hf、Ta、Pb、Th、U；稀土元素是一类克拉克值低且不易富集成矿，而为现代工业、国防与尖端技术所必需的金属或非金属元素，在珠宝玉石鉴定方面微量元素与稀土元素被广泛用来判断其地理产地、成矿作用及成因类型等地质问题。表5-6黑龙江透闪石玉的微量元素分析结果TraceElement(ppm)1-5-11-5-21-6-11-6-2Cr9.747.7811.408.38Co3.713.543.652.70Ni1.981.388.897.67Cu3.132.743.002.66Zn58.5666.5359.3959.82Rb0.340.210.500.13Sr36.7734.9566.1539.66Zr2.362.403.971.95Nb0.280.340.600.18Mo0.010.020.000.01Sn2.933.612.523.26Cs0.110.090.100.05Ba2.202.091.731.17La1.160.971.290.99Ce2.972.893.072.36Pr0.380.400.380.34Nd1.631.861.461.60Sm0.400.460.380.48Eu0.110.130.100.12Gd0.390.480.420.57Tb0.070.070.070.08Dy0.380.470.470.56Ho0.080.080.100.09Er0.240.230.290.23Tm0.030.040.040.03Yb0.210.210.300.18Lu0.030.030.050.03Hf0.090.080.100.06Ta0.010.010.090.02Pb0.940.700.760.62Th0.710.650.990.28U1.241.451.230.42Total137.18140.89173.48136.70表5-7黑龙江透闪石玉的稀土元素分析结果EarthElement(ppm)1-5-11-5-21-6-11-6-2La1.160.971.290.99Ce2.972.893.072.36Pr0.380.40.380.34Nd1.631.861.461.6Sm0.40.460.380.48Eu0.110.130.10.12Gd0.390.480.420.57Tb0.070.070.070.08Dy0.380.470.470.56Ho0.080.080.10.09Er0.240.230.290.23Tm0.030.040.040.03Yb0.210.210.30.18Lu0.030.030.050.03对测试结果进行了以Boynton（1984）球粒陨石和原始地幔REE推荐值为标准值的数据标准化，具体结果见下表5-6、5-7、5-8。构建了微量元素/原始地幔标准化分布模式(图5-9、5-10)，从图中可以看到试样中微量元素的分布曲线非常相似。大离子亲石元素(LILE)高度富集，U和Pb呈明显正异常；高场强元素(HFSE)略呈离散状态，Ce为正异常，Th和Lu为弱负异常。Sr的负异常以及U和Pb的正异常表明地壳中的元素参与了成矿过程；而Lu，作为HFSE，在成矿过程中均无活性，但在1-5、1-6样品中呈现负异常，表明富卤素的金属成矿热液在岩石中流动，使得Lu迁移。典型产地透闪石玉的微量元素走向趋势为：除青海三岔河的透闪石玉表现为Ba富集，Rb亏损外，其他产地表现出Ba、Nb亏损，而Rb、U富集。而本文中黑龙江透闪石玉样品则表现为Rb强烈亏损，Nb略亏损，而U富集，Ba稍稍富集。U与Ba都是亲石元素，相容性强容易留在固相中（李晶，2016）。aab图5-9黑龙江透闪石玉的REE配分曲线图5-10黑龙江透闪石玉的REE比值变化两块样品的ΣREE含量7.66-8.42ppm范围内，平均稀土元素总含量为8.12ppm，其中轻/重稀土元素之比(LREE/HREE)的平均值为4.00；(La/Yb)N、(La/Sm)N和(Gd/Yb)N的范围分别为2.90至3.72、1.30至2.14和1.13至2.56。由此可知，HREE的分离比LREE的分离更明显。从图xx来看两块样品的分布曲线特征相似，主要为左倾，LREE相对丰富，La-Sm上升，Eu-Ho平坦，Er-Lu上升。从图5-10中可以看出黑龙江透闪石玉样品的稀土特征比值较为相似，HREE较为平坦而LREE相对富集，Eu负异常中等程度，Ce弱的负异常或正常，表明透闪石玉的稀土分馏程度较高。稀土元素配分模式的差异可以鉴别透闪石玉的产地。江苏溧阳透闪石玉表现为LREE左倾富集且平坦，HREE较陡，Eu负异常强烈，说明其中酸性原岩的成因。新疆透闪石玉有许多矿区，总体上表现为REE较低，HREE富集，Eu负异常明显，也表明其中酸性侵入体。青海透闪石玉的稀土元素配分曲线有两种特点，其一平坦，轻/重稀土元素分异不明显，为基性侵入体作用；其二HREE左倾富集，昭示了中酸性岩体的侵入。岫岩透闪石玉中轻/重稀土元素分异不明显，曲线平坦，弱的Eu负异常，玉矿成因还无统一定论。黑龙江透闪石玉的HREE曲线平坦，LREE左倾富集，中等Eu负异常，推测该区域玉矿也是由于中酸性岩浆的侵入所致。表5-8黑龙江透闪石玉的稀土元素特征值特征值1-5-11-5-21-6-11-6-2∑REE8.088.328.427.66∑LREE6.656.716.681.89∑HREE1.431.611.741.77LR/HR4.654.173.843.33(La/Yb)N3.723.112.903.71(