多金屬礦床斷層剖面礦物X射線衍射分析及其意義

謝 飛

（貴州大學礦業學院，貴州 貴陽 550003）

多金屬礦床屬于熱液成因的硫化物礦床，擁有較高的地質價值與經濟價值，其中與成礦相關的巖石主要有花崗斑巖與次英斑巖等，其基本的含礦巖石主要為古生界的灰巖、頁巖、砂巖等。礦床發育類型與成礦功能通常以蝕變類型為主，而斷層發育能夠為礦化熱液與蝕變發育提供較為穩定的“云移通道”，并能夠在成礦后進行自行改造，通過分析和探究斷層剖面的礦物組成、斷層泥及含礦脈體，能夠幫助人們更好地探究礦床的構造作用、礦化作用及蝕變作用之間的內在聯系，為我國礦床學研究的健康發展，開辟出全新的發展方向。而將新型學科有機地融入到地質研究的過程中，可以補充并優化傳統礦物研究所存在的不足，提高礦物研究的時效性和有效性。而將X射線衍射充分地融入到礦床成分分析與結構研究的過程中，可以增強礦物識別的精準性，幫助人們獲取更加可靠的礦物信息。但為切實探究X射線衍射在多金屬礦床斷層剖面中的意義，本文需要以實驗探究與分析的方式，來對其進行深入地研究[1]。

1 多金屬礦床斷層剖面的實驗部分

1.1 樣品采集

在多金屬礦床斷層剖面實驗中，我們需要采集礦場的729平臺、658平臺、825平臺的斷層剖面，作為實驗樣品。在樣品組成成分上，主要包括含礦脈體、蝕變圍巖及斷層泥等類型。其中02-1、02-2、04-1等樣品的高程如下：含礦脈體的高程為624m、斷層泥624m、蝕變圍巖634m。而經緯度信息普遍在“N24.653 623”-“N24.634 531”，“E113.714 345”-“E113.727 605”之間，部分樣品的經緯度信息相同，如02樣品內不同子樣品的經緯信息相同。而在樣品處理上，需要將巖石樣品進行碾碎處理，并用200目篩對其進行過濾。隨后將其放置在50℃的烘箱內烘干，烘干時間不應低于25小時。最后將經過烘干的巖石樣品進行密封儲存，以待測試。然而在樣品采集與處理的過程中，必須確保不同樣品間存在明顯的差異性，譬如在樣品類型上應包含不同的類型。而在相同類型的樣品中，則需要在高程、經緯度上存在明顯的差異和不同，唯有如此，才能幫助人們更好地探究樣品的“物相”，提高實驗的有效性和針對性[2,3]。

1.2 測試方法

本實驗中“X射線衍射”測試主要是在A大學實驗室中進行，所選用設備型號為“3500型衍射儀”，測試使用的基本參數為：掃描范圍為20°~90°，步寬為0.02.管流，管壓、銅把為：41kv/30mA。由于本實驗主要是借助X射線衍射來探究斷層剖面的性質，所以需要對其相應的原理進行介紹。通常來講X射線形成的原理有如下兩點：

（1）在真空環境中，快速移動的電子會在碰撞到金屬陽極靶時急劇減速，而根據電磁學原理解釋，能夠發現具備加速性狀的帶電粒子會散射電磁波。假如電子能量足夠高時，便會形成相應的X射線。

（2）當原子內層的部分電子發生躍遷時，帶電粒子會從高能處躍遷到低能處，并散射出相應的光子。如果躍遷幅度大，便會產生X射線光子。X射線衍射是通過輻射X射線的方式，分析材料的衍射圖譜，并獲取目標材料的內部分子、原子及成分結構等信息。其原理如下，當X射線與特定物質或材料發生作用時，便會出現部分射線被吸收，部分射線被散射，而部分射線則會繼續傳播的現象。如果散射與入射的線波出現相同或相似的數值時，便會產生衍射現象。能夠幫助人們通過對比標準衍射與物質衍射的圖譜，鑒別物質的“物相”。

2 多金屬礦床斷層剖面的實驗分析

通過對多金屬礦床斷層剖面的分析，能夠幫助人們確定不同斷層剖面所蘊涵的礦物類型及種類，確定礦物與礦物在地質發育中所潛藏的關系，論證X射線衍射在礦床斷層研究中所擁有的地質學意義。

2.1 “X射線衍射”圖譜分析

在X射線衍射儀器的支持下，研究者能夠切實地探究和分析多金屬礦床的礦物成分，明確不同斷層剖面之間的“聯系”和“關系”，并為我國探究地質運動，礦物形成，提供條件和抓手。在本次實驗中，筆者以X射線衍射的方式對多金屬礦床的不同樣品進行測試和實驗，并生成相應的X射線衍射圖譜，使實驗和測試過程，更加“便捷”、“快速”。通過結合多金屬礦床的地質背景與基本特點，對所有礦床樣品進行測試并分析所生成的圖譜，能夠發現：729平臺的樣品中蝕變圍巖與含礦脈體等樣品均含有透閃石、方解石、白云母、石英等礦物質。但含礦脈體中卻含有大量的金屬硫化物，具體包括黃銅礦與黃鐵礦等礦物。而在斷層泥樣品中，除了包括以上礦物外，還包含黑銅礦、銅礬等氧化物。在658平臺的樣品中，蝕變圍巖與含礦脈體的組成成分與729平臺的樣品分析結果相似，唯一的區別在于，658平臺中含有大量的石榴石礦物，且除了礦物成分外，還蘊含著大量的粘土礦物與氧化礦物。譬如水藍銅礬、蒙脫石、伊利石等。最后在825平臺中，我們通過X射線衍射圖譜分析，能夠發現，蝕變圍巖的基本成分主要有鉀鐵礬、蒙脫石、伊利石、錳鋁泥石、陽起石、石英等礦物成分，相較于729平臺與658平臺，825平臺的風化程度相對較高，且黏土礦物與氧化礦物的比例也相對明顯，因此能夠確定斷層泥樣品在地質發育的過程中，繼承了蝕變圍巖中的基本礦物。而在探究礦物組成成分的層面上，我們通過對蝕變類礦物組合分析，能夠發現所有樣品的蝕變類型，具體包括青磐巖、黃鐵絹英巖及矽卡巖等礦物組合。其中黃鐵娟組合包括黃銅礦、黃鐵礦、絹云母、石英等礦物。青磐巖組合包括黃鐵礦、碳酸鹽、綠泥石等礦物，而矽卡巖則包括石榴石、陽起石、透閃石等礦物，此類蝕變礦物的形成和發展，充分表明了多金屬礦床巖石是經過熱液蝕變反應而形成的。而通過探究斷層泥樣品中的基本組成成分，可以發現斷層泥中擁有含礦脈體、蝕變圍巖所擁有的硫酸鹽物、金屬氧化物及其他礦物成分（滑石、高嶺石、蒙脫石、伊利石等）。而通過探究斷層泥中的風化及氧化礦物，則發現巖石在化學風化與物理風化的過程中，與礦床的斷層存在著緊密的內在聯系。總而言之，通過數據分析和理論探究，能夠幫助研究人員在蝕變圍巖、含礦脈體、斷層泥等斷層剖面中，鑒別出矽卡巖、黃鐵絹巖、青磐巖等礦物組合，并以此推證該礦區的多金屬礦床是經歷長時期、多種類蝕變作用而形成的。由于斷層泥中蘊含著大量的含礦脈體、蝕變圍巖及相應的粘土礦物、硫酸鹽礦物及氧化物等礦物，說明了，斷層在礦床地質發育的過程中為巖石的化學風化與物理風化提供了基本的支持。

2.2 “X射線衍射”的地質意義

X射線衍射是一種重要的物相分析與晶體結構技術，能夠被廣泛應用在材料生產、教學、航空航天、科研、化工、石油、冶金及地質勘探等領域，可以在地質研究中發揮出難以替代的功能和作用。而在地質研究與礦物學研究中，X射線衍射及粉晶射線技術可以在礦物定量與定性分析中，彰顯出舉足輕重的功能和作用，能夠提高對礦物類別、成分及相互關系的探究質量。此外，X射線衍射還被廣泛應用在類質同象、巖組學、粘土礦物、照巖礦物及結晶度檢測等領域中，其中在多性研究、參數測定、礦物分析中的應用較為廣泛。并且在礦物缺陷、結構測定、礦物物相、無序結構等領域擁有較為高的發展前景。在多金屬礦床斷層剖面研究中，我們能夠通過礦物檢測與礦床實驗的方式，探究出X射線衍射在地質學研究中所發揮的功能和作用。然而為更全面地介紹X射線衍射的基本價值和地質學意義，筆者需要結合多金屬礦床斷層剖面，對其所擁有的功能和價值進行總結和歸納。即通過分析X射線衍射圖譜，并結合多金屬礦床的地質背景，對蝕變圍巖、含礦脈體、斷層泥等斷層剖面所探測出的金屬礦物、氧化礦物等礦物類型進行中總結。經過測試發現，多金屬礦床斷層剖面的礦物類型主要有：①黏土礦物：滑石、蒙脫石、伊利石；②硫酸鹽與氧化物：鉀明礬石、鉀礬石、銅礬、黑銅礦；③青磐巖：黃鐵礦、碳酸鹽、綠泥石等；④矽卡巖組合：石榴石、陽起石、透閃石等。⑤黃鐵絹組合：黃銅礦、黃鐵礦、白云母、石英等。其中蝕變圍巖包括絹云母、矽卡巖等蝕變礦物，“石英”、“方解石”等礦物可能來源于熱液蝕變（硫酸鹽和與硅化作用）和沉積巖（砂頁巖與灰巖），含礦脈體主要包括矽卡巖組合與黃鐵絹巖組合。而這些礦物蝕變類別與巖石礦化存在緊密的內在聯系，能夠幫助人們探究“巖石礦化”的走向和趨勢。譬如斷層泥的礦物成分中包含大量的含礦脈體與蝕變圍巖，能夠幫助人們探究礦物形成的過程與形態。因此，X射線衍射圖譜分析，能夠幫助人們更好地探究礦物的基本類型，及礦物在地質發育過程中所經歷的反應和變化，如物理風化、化學風化等。并且可以根據礦物組成成分，引導地質學家明確不同巖石在地質變化的過程中，所存在的內在聯系，厘清地質變化與環境之間的關系。因此將X射線衍射應用在多金屬斷層剖面研究中，擁有較為鮮明的發展價值和地質意義，可以為我國的“找礦勘探”與“礦床學研究”提供更加豐富、更加多元、更加多樣的地質數據和信息[4,5]。

3 結語

通過對多金屬礦床斷層剖面的X射線衍射測試及分析，能夠發現X射線衍射技術在礦床學、地質學及礦物研究等領域擁有難以替代的功能和作用，能夠幫助人們探究斷層剖面礦物的類型、種類及礦物的基本成分，確定礦物所經歷的變化過程及礦物與礦物之間的內在聯系，提高我國在多金屬礦床研究中的研究質量和效率。與此同時，也為我國未來的礦床研究、礦物研究及地質研究開辟出全新的發展方向。而在X射線衍射測試的背景下，我們可通過X射線衍射的圖譜分布，探究出蝕變圍巖、含礦脈體、斷層泥所擁有的礦物成分組合及類型，確定該礦區巖石是在蝕變作用影響下所形成的。而由于不同樣品中蘊涵著大量的黏土礦物、碳酸鹽礦物及氧化物，可以確定礦床的斷層作用在巖石風化中，發揮著重要地驅動功能和作用。與此同時，該分析與研究過程也揭示了X射線衍射在礦床研究中所蘊涵的地質學意義。