利用電子探針方法探討花崗巖中黑云母的地球化學特征及其地質意義

張藤藤 楊冬琦

摘 ?要：黑云母是一種常見的硅酸鹽礦物，是中酸性巖石中的主要造巖礦物。黑云母是巖漿中晚期結晶的產物，所以黑云母的化學成分和巖漿結晶時的平均物理化學成分是相似的，可以根據它的化學成分進一步研究其形成時的物理化學條件，溫壓條件，氧逸度大小，形成時的構造環境，物質來源等。探討其形成時的地質背景，動力學作用等一系列成巖成礦特征。本文主要根據前人的研究成果比較全面的總結利用電子探針的方法對黑云母的化學成分進行研究，進行投圖，從而進一步深入探討其在溫度計，壓力計，氧逸度等方面的應用以及黑云母在成巖成礦，大地背景等方面的指示意義，成礦潛力的研究現狀，科學提出了黑云母未來研究的新方向和現有研究中存在的一些問題。

關鍵詞：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，三八面體型層狀結構，晶體結構為單斜晶系，形態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試方法。本文利用電子探針探測黑云母的化學成分從而進行對其類型，成因，物質來源等進行探討。

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成分分析的儀器，本質就是利用一束加速到很快的電子束作用與樣本，產生的一系列特征X射線，從而根據X射線的波長和強度對該微區的元素進行定性或者定量的分析的儀器。可以檢測到可以檢測Be到U之間的元素。與礦物分離分析相比，礦物原位微區分析可以有效避免礦物部分蝕變、雜質、包裹體等的影響，分析精度大大提高，使得礦物化學研究逐漸走向成熟。

2.2電子探針的分析特點

（1）它可以進行微區分析，這是電子探針最重要的特點之一。

（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到Be到U。

（3）分析過程中對樣品沒有損害，分析速度比較快。

（4）定量分析的準確度很高。它是微區元素分析儀器中到目前為止分析數據最為準確的儀器，檢測極端為0.01%到0.05%。

2.3電子探針在地質學中的應用

電子探針可以應用到地質學的各個領域當中，是當代比較多研究者運用的一種手段。

（1）鑒別鉆石的真偽以及寶玉石礦物中包裹體的鑒定

（2）地質構造、地層學、巖石學研究以及地質年代學測定

（3）礦產勘探和礦床物質的綜合研究選礦工藝數據計算

（4）礦產綜合利用，礦區潛力評價，廢棄礦的再利用評估。

（5）測定地質體年齡（巖石形成年齡、變質變形年代研究、巖石包體年齡研究、礦床形成年齡研究、熱液活動事件定年等。）

（6）在礦物學中的應用（進行礦物鑒定、研究礦物的環帶結構、固溶體分離礦物的研究、礦物交代及蝕變中的應用、對礦物包裹體的研究等。）

（7）元素賦存狀態的應用

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，它主要產于中、酸、堿各種侵入巖及偉晶巖、接觸變質巖和區域變質巖中。黑云母既可以形成于侵入體結晶過程，也可以形成于巖漿熱液蝕變過程。由于黑云母是巖漿結晶中晚期的產物，又因為其化學成分對巖漿的物理化學條件（溫壓，氧逸度）反應比較靈敏，熱動力條件的變化可以控制黑云母復雜的化學成分，原生黑云母的成分在一定成都上能夠反應巖漿結晶時的平均物理化學條件。所以，利用電子探針對黑云母的成分進行研究，探討其形成時的溫壓，氧逸度，形成深度，物質來源等成巖特征是現代研究的趨勢。近幾年對黑云母的研究在地質學領域越來越重要，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晶的產物，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狀上具有明顯的差別，在化學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，氧逸系數和溫度壓力、氣體本身的性質有關。一般是通過礦物和巖石中的變價元素的價態來確定，其中常常將鐵作為衡量氧逸度大小的標志。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的計算方法。

（1）利用黑云母中Fe和Mg的相對含量

（2）利用黑云母中Fe2+和Fe3+的相對含量

（3）利用鋯石中Ce的異常

（4）利用角閃石的化學成分

根據前人的研究結果，發現對于不同的計算方法結果是有差異的。結果表明利用黑云母中Fe和Fe的相對含量對中酸性巖中氧逸度的計算可能更加適用。利用黑云母中Fe和Fe的相對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元素，其能夠真實反映巖漿的氧化還原狀態。根據前人研究可以發現氧逸度可以反映成礦潛力，氧逸度高的成礦潛力較大。氧逸度也是一個判別巖石類型的依據，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

黑云母中的Ti含量對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壓力具有很好的正相關性，可以用全鋁含量估算固結壓力。從而進一步估算侵位深度，采用p=ρgH進行換算。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來計算。

3.5黑云母成分對成巖成礦的指示意義

黑云母的成分可以指示其物質來源，一般殼源的黑云母富鐵貧鎂，幔源為富鎂貧鐵。也可以指示其構造環境。

4.存在的問題

當前雖然電子探針的是對微區分析檢測中比較精準的儀器，但是由于其只能檢測出黑云母的主量成分，不能之接檢測到Fe2+和Fe3+的含量，只能通過計算得出。不同方法計算對黑云母礦物化學的指示意義及對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計算結果產生的影響。所以現在存在的主要爭議是儀器測量和計算等方面問題。

5.結論

根據電子探針得到的數據進行處理投圖分析可以得到黑云母的類型，鈣堿性，氧逸度，形成時的溫壓條件，侵入深度，物質來源，構造環境等一系列成巖成礦信息。為研究巖漿演化過程和動力學過程提供了基礎。但是利用黑云母來計算壓力一般應用不是很多，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來計算。

參考文獻

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