常见矿物的阴极发光

一、影响阴极发光的因素：

（1）发不发光与激活剂和猝灭剂的含量有关。

猝灭剂为是阻止矿物发光的元素，如铁、钴、镍均为猝灭剂，含一定量猝灭剂矿物就不发光，如有的白云石。

激活剂是指能引起矿物发光的元素，如锰、钛及其他稀土元素。

（2）发什么颜色的光与含有何种激活剂或与同一激活剂的不同化合价有关。如Ti4+长石发兰光，Fe3+的长石发红光，因微量元素不同而有不同的发光颜色。又如Mn4+发红色光，而Mn2+发黄绿色或橙色光。

（3）发光强度与激活剂及猝灭剂的相对含量有关，激活剂所占比例愈大，发光强度愈大。

常见矿物的阴极发光特征：

1.碳酸盐

碳酸盐矿物发光颜色从黄色—暗红色。通常，文石为黄色，方解石为黄—橙红色，白云石呈暗红色，铁白云石则不发光。

不同发光颜色与含不同原色有关，含Mn2+为橙红色，含Th2+为橙黄色，含有一定量Fe3+则发红色光。

根据电子探针分析，碳酸盐的主要激活剂为Mn2+，而猝灭剂为Fe2+。

2.长石

长石的阴极发光颜色很多，其中最常见的为蓝色、红色及绿色。通过阴极发光显微镜与电子探针的联合分析，看看出长石发光颜色与所含不同的激活剂有关。

长石最普遍的阴极发光颜色为蓝色，经测定，这类长石均含有少量Ti4+，而其他发光颜色的长石均无Ti4+显示，可见发蓝色光的长石与长石中含Ti4+有关。

发红色光的长石较少，从结果来看，他与e3+、Cr3+及Mn4+有关。

发绿色光长石少见。含Mn2+的长石常发绿光。在拉长石中，由于Ca2+被Mn2+取代，而发绿光。

3.石英

石英的阴极发光现象有U.Zinkernagel作了系统的研究，他对不同岩石的石英都进行了阴极发光特性的研究，包括火成岩，接触变质岩、区域变质岩、沉积

自生石英等，同时也对热液条件下人工培养的石英进行了定性的发光研究。根据他的研究石英的阴极发光的主要特征为，所有石英的发光光谱表现出两个发射极大值：①波长为350—450nm，在蓝色范围内。②波长为600—650nm，在红色范围内。不同石英其光谱组成中，上述两个发射极大值强度不同。在沉积碎屑石英中，有着三种不同的发光类型

Ⅰ.“紫色”发光石英：这类石英蓝色范围的发射强度大于或者相等于红色范围的强度。

Ⅱ.褐色发光石英：这类石英红色范围的发射强度大于蓝色范围。

Ⅲ.不发光石英：无发射光谱。

Zinkernagel的研究表明，各种石英颗粒的发光特征是在母岩形成过程中获得的，代表其岩石形成时的温度条件，三种不同发光类型正好反映了三种不同成因的石英。

石英发光类型与岩石类型及温度之间的关系

（据Zinkernagel，U，1978）

Ⅰ. “紫”色发光石英：石英在高温（＞573℃）条件下快速冷却结晶出，它形成于侵入岩，火山岩及接触变质岩中。

Ⅱ.各色发光石英：有两种情况，有高温条件下缓慢冷却形成，如有的高级区域变质岩中的石英，另一种是300℃-573℃条件下结晶出，如低级变质岩中的石英。

Ⅲ.不发光石英：在成岩作用中形成，又未经300℃以上后期回火作用的自生石英。

对于不同成因石英的不同发光效应，有人解释为是由于晶格有序度不同所致。快速冷却的高温火成岩中石英的晶格有序度较低，在电子束轰击下而激发出蓝紫色光，在成岩过程中形成的自生石英由于其结晶温度低，结晶速度缓慢，晶格排列有序而无缺陷，因而不发光。区域变质石英的有序度介于两者之间而呈褐红色。有人认为石英不同发光效应是因为含不同激活剂所造成。发光原因的看法尚不一致，但三种石英的发光特征是公认的。

二、应用阴极发光对成岩作用的研究

沉积岩中有些成岩作用及结构构造特征，在一般显微镜下是难以认识的，如硅质胶结作用，碳酸盐的白云化及去白云化作用，被重结晶破坏的结构构造等。他们在阴极发光下可以获得满意的结果，这对于恢复原来岩石的结构构造、了解沉积环境及成岩变化是十分重要的。

1.硅质胶结及其他成岩作用

（1）当石英呈无痕加大时，在一般显微镜下就难以分辨出石英碎屑部分的自生加大部分。在阴极发光显微镜下，碎屑石英与自生加大石英发光颜色截然不同，从而很容易地解决是否存在硅质胶结作用以及胶结程度、胶结世代。

（2）对于强烈硅质胶结的石英砂岩，在普通的显微镜下观察到的结构和构造有着一定程度的失真，不能正确反映沉积特征，在阴极发光显微镜下，原始碎屑颗粒的形状、大小、分选一目了然。从而为判断沉积时的形成条件提供了真实依据。

（3）在阴极发光显微镜下，可以了解石英颗粒的压碎和愈合作用。

（4）推断成岩序列。胶结物的形成顺序与成岩演变有着密切关系，在存在

石英次生加大时，可以用阴极发光推断成岩顺序。

①当石英在碎屑接触处没有加大，而在与胶结物接触处有明显加大。这说明岩石首先经受了压实或压溶作用，其后当有硅质来源是，使未接触的孔隙处产生自生加大，后又被其他化学胶结作用再次胶结。各种作用的顺序是石英自生加大晚期胶结作用，而晚于机械压实作用。

②当石英的自生加大在颗粒四周均有，及碎屑石英颗粒之间和颗粒与其他胶结物之间都有加大，中这表明石英自生加大早于机械压实作用或同时进行，由于自生加大形成支架阻碍了压实作用，随后产生其他胶结作用。

（5）在阴极发光显微镜下可以用石英自生加大的情况来推测孔隙类型。