汝阳地区熊耳群火山岩内夹层硅质岩的微区特征及地质意义

熊耳群是前寒武纪火山-沉积作用的产物,其顶部的马家河组(玄武)安山质火山岩内发育了夹层状热水成因硅质岩。选择熊耳群马家河组硅质岩夹层中的碧玉岩为对象,利用偏光显微镜,XRD,Raman和EBSD等方法剖析了其微区特征。研究结果显示：硅质岩内石英颗粒的显微镜和EBSD照片均表现出颗粒细小、结晶程度低和紧密堆积结构等特点,这完全吻合热水沉积硅质岩的特征;硅质岩内粒径不同的颗粒呈条带(或薄层)状交互出现,不同条带(或薄层)内矿物的组成存在明显的差异,这应该反映了原始物质供给的周期性变化;XRD分析结果指示硅质岩内的主要矿物为低温石英,其晶胞参数为a=b=0.491 3 nm,c=0.540 5 nm和Z=3;EBSD照片和Raman分析结果显示硅质岩内微量的杂质矿物形成于不同阶段,其中粘土矿物和黄铁矿呈零星分布并反映了原始沉积成因,长英质矿物和铁镁硅酸盐矿物均来源于火山凝灰质沉积;火山凝灰质矿物的颗粒偏大并构成了硅质岩内的粗颗粒条带(或薄层),它们与热水沉积为主的细颗粒矿物条带(或薄层)交互产出,这反映了火山作用的周期性反复活动;后期的碳酸盐热液沉淀于硅质岩内裂隙中,它们还导致石英颗粒边缘有序度升高。虽然熊耳群硅质岩内的矿物种类和成因均极为复杂,但火山物质的输入是导致熊耳群硅质岩SiO₂含量偏低的根本原因并得到了硅质岩内大量火山成因矿物的证实。在硅质岩的微组构研究中,Raman光谱分析可以有效的揭示微区上矿物的类型、微区结构及有序度,这些特征是反映硅质岩内部矿物形成与演化过程中微区变化的重要信息。     

白硅钙石的高温高压拉曼光谱研究

利用活塞圆筒装置在1.2 GPa,1 473 K的条件下合成了白硅钙石。采用外加热装置和金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术,采集了白硅钙石298,353,463,543,663,773以及873 K温度区间的常压及1 atm～14.36 GPa(常温)压力区间的拉曼谱图。扫描电镜下,该研究合成的样品为结构一致的单一相,颗粒大小为10～20 μm。电子探针分析结果表明,样品的组成为Ca_7.03(2)Mg_0.98(2)Si_3.94(2)O₁₆,该组分完全吻合白硅钙石理论组分。Raman分析结果表明,高温时白硅钙石的拉曼谱图中具有29个振动峰。随着温度的升高,部分振动峰出现了合并或者弱化消失的现象。该现象尤其以800～1 200 cm-1范围内的909,927和950 cm-1振动峰峰位最为明显,这些振动峰分别在873,773以及873 K时弱化消失。据此,白硅钙石的结构在实验温压范围内稳定,且随着温度和压力的升高,其拉曼振动峰峰位分别呈现往低频和高频方向线性飘移的趋势。除此之外,根据高温和高压拉曼实验的结果,分别计算了白硅钙石拉曼振动峰峰位的等压mode-Grüneisen参数和等温mode-Grüneisen参数,其算术平均值分别为1.47(2)和0.45(3)。最后结合高温和高压拉曼实验的结果,计算了白硅钙石的非谐系数,结果表明,Si-O振动模式对于非谐效应的贡献要小于其他振动模式。