环带钾长石、榍石和锆石的显微结构与微区组成特征分析

环带钾长石、榍石和锆石的显微结构与微区组成特征分析刘春花;吴才来;雷敏;秦海鹏;李名则

【摘要】南秦岭沙河湾石英二长岩中的钾长石、榍石和锆石具有明显的成分环带.利用电子探针(EPMA)波谱仪(WDS)、扫描电子显微镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对造岩矿物环带钾长石、榍石和锆石的显微结构与微区组成进行表征.结果表明:钾长石中K+被

Na+,Ca2+,Ba2+,Fe2+和Ce3+不同程度替代.榍石中Ca2+被V3+,Ce3+和Ba2+等替代,Ti4+被Fe2+和Al3+等替代.锆石含Fe,Th,U,Nb,Ta,Y,Hf,Yb和Pb等稀土和微量元素.钾长石中元素浓度由高到低为Si,A1,K,Ca,Na,Mg和Ba,其中K和Na 互补,较亮处Ba含量高,越靠近边缘,Si升高、K升高与Na降低趋势越明显.榍石中元素浓度由高到低为Ca,Si,Ti,Ba,V,Ce,Al和Fe,较亮处Fe含量较高.锆石中元素浓度由高到低为Zr,Si,Nd,Ce,Hf,U,Pb和Th,Hf与Zr呈明显的互补关系,核部Zr含量较边部高,核部Hf、U和Th含量较边部低.%K-feldspar,sphene and zircon in quartz monzonite from Shahewan,south Qinling,showing strong zoning structure.Characteristics of microstructure and chemical compositions of K-feldspar,sphene and zircon with zoning structure were investigated using advanced instruments of electron probe micro analyses equipped with wavelength dispersive spectrometer (EPMWDS),scanning electron microscopy with energy dispcrsive spectrometer (SEM-EDS) and laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS).Our study suggests that K+ could be substituted by small amounts of

Na+,Ca2+,Ba2+,Fe2+ and Ce3+.Ca2+ in sphene could be replaced by

V3+,Ce3+,Ba2+ and Ti4+ could be substituted by both Fe2+ and

Al3+.Zircon contains trace elements like Fe,Th,U,Nb,Ta,Y,Hf,Yb and

Pb.Concentration of Si,Al,K,Ca,Na,Mg and Ba in K-feldspar ranked from high to low,among which the contents of K and Na are negatively correlated,the lighter part of BSE images featuring K-feldspar is attributed to comparably higher Ba content,additionally,Si and K contents are elevated while Na content decreased rimward.Ca,Si,Ti,Ba,V,Ce,Al and Fe concentration listed downward,among which higher iron content corresponds to brighter portion of BSE images.Element concentration of zircon could be ranked from high to low as Zr,Si,Nd,Ce,Hf,U,Pb and Th,in which Hf and Zr exhibit negatively correlated.Zr concentration increased while Hf,U and Th concentration decreased from core to rim.

【期刊名称】《光谱学与光谱分析》

【年(卷),期】2013(033)008

【总页数】7页(P2235-2241)

【关键词】电子探针;扫描电镜;波谱仪;能谱仪;X射线

【作者】刘春花;吴才来;雷敏;秦海鹏;李名则

【作者单位】中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037;中国地质科学院地质研究所,大陆构造与动力学国家重点实验室,北京100037

【正文语种】中文

【中图分类】P572+.1;P574.2

引言

南秦岭沙河湾岩体紧临商丹断裂南侧发育，是具有环斑结构、似斑状－粗粒结构的石英二长岩［1］。主要造岩矿物为石英、斜长石［更（奥）长石－钠长石］、钾长石、镁角闪石和镁质黑云母，副矿物为锆石、榍石、磁铁矿、钛铁矿和少量石榴石等。其中钾长石、榍石和锆石具有明显的成分环带。造岩矿物内部成分分带（即环带现象）较为普遍，矿物的各环带都记录和保存了各自生成时周围介质或熔浆中温度、压力、氧逸度和化学成分等变化情况，从而提供许多有益的矿物学、岩石学及找矿信息等。具有成分环带矿物的各环形貌和化学成分是否存在差异？是何差异？如何测定此差异？单矿物或岩石化学分析只能获得颗粒成分或全岩成分，用光学方法和X射线衍射方法分别确定每环成分很困难，但电子探针（EPMA）和扫描电镜（SEM）却可胜任此任务［2］。这是目前微束分析中最成熟最常用的两种仪器，是测试技术发展史上划时代的辉煌成就，现已广泛应用于地学、冶金学，材料学、矿产资源、生物学、医学、固体物理、电子学、空间科学、宝石学、考古学等领域，其对于矿物学、岩石学乃至整个地学领域的推动影响远远超过了偏光显微镜［3－5］。另外，锆石富含U和Th，低普通Pb，非常高的矿物稳定性以及封闭温度高等特点，使得LA－ICP－MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）锆石U－Pb定

年成为同位素年代学研究中最常用和最有效的方法之一，同时，LA－ICP－MS也可以准确测定锆石微区稀土和微量元素含量。

本工作采用电子探针、LA－ICP－MS和扫描电镜对环带钾长石、榍石和锆石的显微结构与微区组成进行了细致研究，从物理化学和电子显微学角度对其进行了定性