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阴极发光显微镜技术的分析

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阴极发光显微镜技术的分析

发布日期:2015-10-20 00:00 来源:http://www.szfable.cn 点击:

阴极发光显微镜技术是在普通显微镜技术基础上发展起来用于研究岩石矿物组分特征的一种快速简便的分析手段。该方法在快速准确判别石英碎屑的成因和方解石胶结物的生长组构、鉴定自生长石和自生石英以及描述胶结过程等方面得到了广泛的应用。通过对砂岩的阴极射线致发光的观察和研究,可以深人了解砂岩的原始孔隙度和渗透率,并且获得一系列有关蚀源区地质体的组成、产状、成因的信息。

 

1、原理:电子束轰击到样品上,激发样品中发光物质产生荧光,又称阴极发光。实验证明,阴极射线致发光现象多是由于矿物中含杂质元素或微量元素(激活剂),或者是矿物晶格内有结构缺陷引起的,这是矿物阴极射线致发光的两种主要解释。矿物内的激活剂包括金属元素(Eu2十、Srn +、时十、IV + Ea3)以及过渡金属元素(mw十、Fe3+, c a 干、V3十、Tia+),与激活剂相对应能抑制矿物发光的物质叫碎灭剂,如Co,Nl-2+,F e2+Tie十等。

 

2、应用:自然界中已发现具有阴极射线致发光的矿物有200多种,其中常见矿物有锡石、蜡石、萤石、白钨矿、方解石、尖晶石、独居石、磷灰石、长石、石英、辉石、橄榄石、云母等。目前,阴极发光显微镜技术已成为沉积学及石油地质学研究的一种常规手段,特别是对石英和方解石的发光特征已经进行了很多的研究,形成了一套系统的理论,在沉积成岩型矿床和石英脉型金矿床研究中得到了广泛地应用。

 

石英中的发光激发是由微量元素、结构中的缺陷,以及两者之间的相互作用造成的。例如,蓝色发光被归因为A13+替代Si4+以及Tia+的含量有关。石英的阴极致发光颜色与岩石的形成环境密切相关。发蓝紫色光的石英,包括红紫、蓝紫和蓝色的石英与火山岩、深成岩以及快速冷却的接触变质岩的环境有关联。棕色发光,包括红棕、深棕和浅棕色的石英和冷却缓慢的低级和高级变质岩相联系的。

 

碎屑岩中的石英由陆源颗粒石英和胶结物石英(即自生的晶体和次生加大边)组成,通过阴极发光的观察是极易鉴定的,因为两者的阴极发光特性常有较大的差异。因此,碎屑岩的胶结作用和孔隙率演化的研究通常大量地依靠阴极发光,而且砂岩中孔隙度降低的数量可以用阴极发光来定量。普通的光学显微镜和扫描电镜技术对辩别不同形态的颗粒边界及某些情况下辩别颗粒和胶结物都无能为力,只有阴极发光能揭示出胶合的石英颗粒的碎屑形状,可观察到次生加大胶结、多期胶结、破裂愈合胶结、压溶嵌合式胶结等现象,对石英的次生加大级别的强弱、石英的溶蚀程度的强弱也极易作出判断。

 

碳酸盐类矿物方解石和白云石特别适合于用阴极发光来研究,因为这一类矿物都能发光。由于碳酸盐矿物是砂岩中最常见的孔隙充填胶结物,它们一般会含有多个阶段的矿物生长世代,而且容易发生重结晶作用和蚀变作用。阴极发光能比其他技术更快地、而且通常更成功地鉴定出成岩成矿作用事件的序列,具有不同的阴极发光颜色环带的方解石胶结物可以被用来指示成岩孔隙水物理化学条件随时间的变化,能使我们推断出成岩过程中矿物的替代。此外,阴极发光能够看穿重结晶作用前的原岩结构,它是测定碳酸盐的蚀变历史和成矿序列的惟一切实可行的方法。


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