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 3nm,c=0.540 5nm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。     

金刚石中氦、氢含量的变化及在金刚石生长中的意义

天然金刚石自中心至边缘的显微傅里叶变换红外光谱研究表明:氮和氢在金刚石中的分布是不均匀的,这说明金刚石在整个生长过程中的物质环境是有差异的;中心至边缘的含氮总量、C-H键含量的总体降低趋势表明金刚石的生长过程是一个氮、氢的消耗过程,而中部的升高变化说明金刚石生长环境中存在氮、氢的补充,但氮补充得比氢更早一些.据此,可以将金刚石的生长过程划分为早期成核与长大、中期长大及末期长大三个阶段,其中早期和末期是氮和氢的消耗阶段,中期需要进行氮和氢的补充,且氮应该更早补充.氢对金刚石的生长是有利的,氢和氮不是以氮氢化合物的形式存在于金刚石生长的物质环境中,这暗示着在高温高压合成金刚石中欲引入氢,应当避免氮氢化合物的形成.     

钦杭结合带南段和寮铅锌多金属矿床石英的谱学特征及其指示意义

钦杭成矿带南段和寮铅锌多金属矿地区矿化、近矿体和远离矿体等三类岩石样品中石英的粉晶X射线衍射、红外光谱及拉曼光谱研究结果表明,远离矿体和矿化岩石样品中的石英较为纯净,而近矿岩石样品中的石英含有少量杂质,但这种少量的杂质并没有引起石英晶胞参数的明显变化;远离矿体的岩石→近矿岩石→矿化岩石中石英的结晶度和有序度越来越高的,且矿化岩石样品中的α-石英有向对称性较低的石英转变趋势;石英的1 050cm-1红外吸收峰分裂为一对强双峰为含矿岩石样品所独有,可以有效地作为是否成矿的标志;造成石英微观结构变化的原因可能与后期成矿热液的活动密切相关。远离矿体的岩石中石英形成后受后期热液的影响很弱,含矿样品中的石英受多期次热液的作用易产生重结晶、结构调整作用等而纯化,而近矿岩石样品中的石英受到热液的影响但不足以达到纯化的效果。谱学研究是一种深入探讨研究区成矿过程、成矿规律的有效技术。     

谱学分析在造山带硅质岩中的应用及其地质意义

南秦岭造山带旬阳盆地吕河地区发育有泥盆系硅质岩剖面，该剖面中的硅质岩以谱学特征为基础的微区特征清晰的记录了硅质岩的形成及后期演变信息。以南秦岭造山带旬阳盆地吕河硅质岩样品为对象，借助XRF、拉曼光谱、红外光谱和X射线粉晶衍射分析结果表明：该硅质岩内矿物主要为低温石英并包含极少量的碳酸盐矿物。XRD分析结果进一步证实该碳酸盐矿物为白云石。在吕河硅质岩内，SiO₂结构463 cm-1附近拉曼特征峰经高斯拟合后的峰面积和FWHM值证实发生了低温石英的重结晶作用，该过程中伴随了流体作用引发的有序度变化和石英颗粒的自身有序度变化。在重结晶过程中，石英颗粒的自身重结晶伴随了有序度随时间推移而逐渐增高。流体作用对硅质岩的改造表现为硅质岩内碳酸盐脉体的穿插，该过程还导致低温石英有序度提升，其中越靠近矿物边缘处的SiO₂结构有序度越高。造山带演化过程对硅质岩进行的改造主要体现在两个方面：一方面，构造应力破坏了岩石的连续性并为后期热液流体的运移穿插提供了空间；另一方面，后期流体作用的参与促进了石英颗粒重结晶的进程。红外光谱可以系统的识别硅质岩内矿物的结构类型，拉曼光谱分析可以揭示原位（in situ）微组构特征，XRD在硅质岩内微量杂质矿物的识别优势明显，这些谱学手段为研究硅质岩的成岩演化提供了重要示范。     

东秦岭地区硅质岩的有序度及常量元素地球化学特征研究（英文）

东秦岭地区早古生代的二郎坪群海相火山沉积建造中广泛发育有硅质岩建造,这些硅质岩形成于同一时代但因后期成岩演化而产生了结晶程度和有序度的差异。鉴于此,选择西峡、嵩县、南召三地的二郎坪群硅质岩进行了常量元素地球化学特征及有序度的研究。研究结果表明,该硅质岩的SiO2含量为84.75%~94.12%、平均89.09%,SiO2/(K2O+Na2O)值26.69~114.78、平均65.67,SiO2/Al2O3值10.48~61.52、平均30.58,它们极好的吻合大陆边缘环境的热水沉积硅质岩特征;Raman分析结果表明,硅质岩在该研究中的特征Raman位移有394,464,465和467cm-1,石英的特征峰经高斯拟合后的FWHM值按照"嵩县→南召→西峡"逐渐降低,这反映了嵩县、南召、西峡的硅质岩有序度和结晶程度依次逐渐升高。然而,硅质岩中SiO2含量分别为嵩县地区87.36%最低,南召地区硅质岩89.57%其次,西峡地区硅质岩90.35%最高。据此,常量元素中SiO2的含量与有序度之间存在同步递增的趋势,这反映硅质岩内石英的SiO2含量和有序度在成岩过程中增大的同时还可能存在对杂质元素的"剔除作用"。然而,这种成岩演化中的杂质剔除作用应该并不是导致硅质岩全岩常量元素含量差异的决定性因素。在研究中,Raman光谱分析极好的揭示了二氧化硅的有序度,这可能是探究硅质岩后期成岩演化的重要手段。     

基于多种光谱学分析技术的地质样品宏微观组构特征研究——以钦杭成矿带南段金山银金矿床岩石样品为例

地质过程的复杂性造就了地质样品宏观和微观特征的不均一性,这些地质样品的不均一特征可以通过光谱学分析技术予以有效的揭示。研究以钦杭成矿带南段金山银金矿床的矿石与围岩样品为例,开展了基于X射线荧光光谱(XRF)和等离子体质谱(ICP-MS)分析技术的宏观地球化学特征和基于拉曼光谱(Raman)分析的微区特征分析。宏观地球化学分析结果表明,矿石与围岩的主量元素组成差别较大,但稀土元素配分模式和微量元素分布模式基本相似,这反映微量元素和稀土元素在成矿作用过程中表现出了较高的地球化学稳定性。关于石英的拉曼分析结果显示,矿石的石英存在507cm-1附近的峰位,而围岩样品均没有出现,这应该反映了二者结晶过程中具有不同的温度和压力等条件并导致石英结构存在差异,该拉曼位移的存在与否构成了成矿过程相关地质作用的判别标志。矿石与围岩中石英463cm-1附近拉曼位移的半高宽(FWHM)及拟合峰积分强度比对结果显示,矿石样品中石英结晶程度与有序度明显优于围岩样品中石英,这反映了成矿过程中热液活动对石英微观结构的改造。围岩中石英受后期热液影响大,部分成矿物质源于热液从围岩中带出,且成矿流体存在多期性,不同阶段矿物结晶程度不同,从而造成了特征拉曼位移FWHM值的不同。     

天然与高温高压合成金刚石的RAMAN与PL光谱研究

天然、Fe-C(H)系及Ni-C系高温高压合成会刚石的品体形态、Raman光谱及PL谱研究结果表明:Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多为类似于天然金刚石的八面体形态,Ni-C系高温高压合成金刚石的晶体形态多为六八面体;天然金刚石的品级最佳、所含缺陷最少,Fe-C(H)系高温高压合成金刚石次之,Ni-C系高温高压合成金刚石品级最差、所含缺陷最多;会刚石在形成过程中,除结晶生长过程外,还虚该存在"排杂"过程;人们在分析天然与HPHT合成金刚石形成过程之间的关联时,除要考虑两者形成的物质体系差异外,还应该充分关注时间、空间因素在金刚石形成过程中的意义.     

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,1473 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10~20μm。电子探针分析结果表明,样品的组成为 Ca7.03(2)Mg0.98(2)Si3.94(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800~1200 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。