第一讲矿物学研究技术_精品文档.ppt
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成岩成矿矿物学,硕士研究生课程,课程主要内容,矿物学研究基本方法与思路(微区分析技术、晶体化学式计算等)成岩成矿过程的矿物学示踪(造岩矿物、副矿物、硫化物等)(锆石、榍石、金红石、稀土矿物等),矿物学研究基本方法,形貌与岩相学分析:
光学显微镜(偏光显微镜、双目镜)、扫描电子显微镜(SE)矿物内部结构、构造分析:
光学显微镜、BSE、CL成分分析:
湿法化学分析、X荧光光谱分析、电子探针分析、ICP-MS、离子探针结构分析:
X射线衍射仪(粉末、单晶)、透射电子显微镜矿物鉴定:
X射线衍射仪、电子探针、拉曼探针,矿物常规研究手段:
光学显微镜,偏光显微镜,透射光反射光,直接、简便地了解岩石或矿石中矿物组成、组合与结构、构造,薄片中的矿物,鉴定矿物的第一步获取岩相学信息的最直接和简便的方法,透射偏光显微镜下的造岩矿物,olivine,plag,PPL,XPL,Widthoffieldofviewis3.0mm,Heterosite紫红色异磷铁锰矿(Fe3+,Mn3+)(PO4),Alluaudite黄绿色磷锰钠铁石NaMnFe3+2(PO4)3,Hagendorfite蓝绿色黑磷铁钠石Na2Mn(Fe2+Fe3+)(PO4)3,Fransoletetal.,2004,伟晶岩中原生黑磷铁钠石的岩相学特征,富铯锂云母脉,铯沸石,富铯锂云母,锂云母,单偏光图像,铯沸石,富铯锂云母,铯沸石,正交偏光图像,母,锂,云,正交偏光图像,单偏光图像,铯沸石,富铯锂云母,锂云母,富铯锂云母,锂云母,铯沸石,锂云母与富铯锂云母,反射偏光显微镜下的金属矿物,黑龙江三道湾子金矿矿石矿相显微镜照片,主体为碲金银矿,其上的裂隙和晶隙间分布有自然金(黄色)和少量碲金矿(灰白色),许虹等,2012,微区化倾向越来越明显,多体系微区分析技术集成将是未来发展方向,现代矿物学分析技术的特点,电子探针,电子探针是获得矿物微区精确成分的分析仪器,JEOLJXA8100型电子探针,LA-ICP-MS,Allanite褐帘石,利用激光熔样技术,在微区尺度分析矿物的微量元素含量,X射线衍射仪,微区X射线衍射仪使得在毫米尺度进行矿物晶体结构分析成为现实,同步辐射技术,当利用X射线衍射技术分析小样品时,要求入射X射线:
高亮度、高稳定性同步辐射光源,X-raybeam,透射电镜,透射电镜主要用于研究矿物微结构,直至晶胞结构。
红外和拉曼光谱,振动光谱包括红外光谱和拉曼光谱,反映分子之间的相互作用。
Garnet,Coesite,Quartz,X-ray结晶学,Y,x,d,q,inphase,inphase,q,q,nl=2dsinq,石英的X射线衍射数据,锂云母的微区X射线衍射分析,JEOLJXA8100型电子探针,电子探针,电子探针分析的物理基础,电子与固体的相互作用,X射线谱仪,分光晶体(分析晶体)X射线探测器精密机械系统记录显示系统,线性全聚焦谱仪,谱仪几何学,样品、晶体和探测器分布在一个轨迹圆(罗兰圆,Rowland)上。
由于样品是固定的,所以晶体和探测器必须一种保持在Rowland圆上移动。
分光晶体的条件分光晶体必须是化学上稳定的。
分光晶体无须太完美。
如果衍射峰太尖锐的话,其峰位则很难再现。
分光晶体必须具备良好的散射有效性,如区分相邻谱线的能力。
散射有效性必须满足:
LiF(Lithiumfluoride):
衍射晶面200,2d=4.028PET(Pentaerythritol):
衍射晶面002,2d=8.742TAP(Thalliumacidpthalate):
衍射晶面1011,2d=25.75,常用分光晶体,TAP:
主要用于Na、Mg、Al、Si、F等STE:
主要用于分析B、C、O等PET:
主要用于分析Cl、K、Ca、Ti、P等LiF:
主要用于分析Fe、Mn、Cr等LDE,PC:
主要用于超轻元素Be,B,C,N,O,F,SignalsandInformations,TypicalImages(Sample:
Electronicparts),a)SecondaryElectronImage(SEI),b)BackscatteredElectronImage(COMPO),d)MapanalysisbyX-ray(Sn),c)BackscatteredElectronImage(TOPO),QualitativeAnalysis,QuantitativeAnalysis,AnalyticalmethodinEPMA,MapAnalysis(AreaAnalysis),LineAnalysis,PointAnalysis,电子探针的主要分析功能,1、图像功能,二次电子像(SEI,Secondaryelectronimage)背散射电子像(BEI,Back-scatteredelectronimage),SEI,BEI,背散射电子像:
单斜辉石中的斜方辉石出溶,锆石中U、Th含量的微弱变化导致其背散射电子像的差别,阴极发光(CL)图像,两种阴极发光技术:
利用电子枪热阴极技术利用电离化气体冷阴极技术,37,QuartzPanchromaticCLMap(BeamScan)Acc.V15.0kVProbeCurrent5.0nADwelltime1msPoints512*512Size(mm)X:
4.8876Y:
4.8876Length(mm)X:
2.5024Y:
2.5024,CL,BSE,SpecimencourtesyofAssociateProfessorN.Shimobayashi,KyotoUniversity,石英的CL图像及其Ti含量分布,锆石,2、定性分析,陶瓷材料的定性分析,3、定量分析,4、线分析,FeBFe2BFe,镀硼钢材表面线分析,5、面分析,U,Th,5、面分析,U,Th,石榴子石:
Y面分析,石榴子石的面分析图像,环带铌铁矿(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6的面分析图像,锆石的面分析图像,锆石的面分析图像显示,Nd,Zr,Y,Hf,Gd在边部富集,而Y在核部富集,但是它沿裂隙向边部渗透,锆石的Y元素面分析图像显示,Y沿裂隙向边部渗透,并在锆石周边形成磷钇矿,6、相分析,Y-Ba-Cu-O体系超导材料的相分析,7、化学定年,独居石,可操作性EDSWDS分析精EDSWDS,WDS和EDS的比较,成岩成矿矿物学研究的基本思路,由微观及宏观(由小及大)由点及面由现象及过程,从矿物学研究出发,但目的不是为了矿物学,由微观到宏观,微观矿物学研究是手段,是重点宏观意义是目的,柯石英:
P2.8GPaatT=700C金刚石:
P4GPaatT=700C-PbO2型TiO2:
P=4-5GPa橄榄石中钙钛矿型FeTiO3出溶:
P=10-13GPa,由点到面,矿物是个体的:
点岩体或矿床是矿物的组合:
面,由现象到过程,现象是观察的结果过程是研究的延伸,现象:
变质矿物周围出现后成合晶,由角闪石和斜长石组成,同时,在金红石周边出现一圈榍石环边。
过程:
超高压峰期变质作用后发生了退变质作用,绿辉石和金红石在角闪岩相退变质过程发生变化,成岩成矿矿物学研究的基本技巧,确定特征矿物;强调矿物组合;注重微区性质;反映P/T/a条件;牢记对比思路;揭示演变过程。
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