殷　曉，遲廣成，陳英麗，劉桂香，遲惠中，邵九龍

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，沈陽(yáng) 110032；2.遼寧省礦產(chǎn)勘察院，沈陽(yáng) 110031）

電子探針波譜分析在長(zhǎng)石鑒定中的應(yīng)用

殷曉1，遲廣成1，陳英麗1，劉桂香1，遲惠中1，邵九龍2

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，沈陽(yáng) 110032；2.遼寧省礦產(chǎn)勘察院，沈陽(yáng) 110031）

變質(zhì)巖巖石薄片鑒定中，當(dāng)出現(xiàn)微斜長(zhǎng)石格子雙晶和斜長(zhǎng)石聚片雙晶不發(fā)育，或者長(zhǎng)石和石英顆粒小于0.05mm等情況，在鏡下往往難以區(qū)分，因而巖石難以定名。本實(shí)驗(yàn)采用電子探針波譜分析技術(shù)測(cè)試礦物的微區(qū)化學(xué)成分，利用所得的元素組合及其對(duì)應(yīng)的氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)來(lái)推測(cè)礦物的名稱。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明利用電子探針波譜分析技術(shù)鑒定長(zhǎng)石種類是行之有效的手段。

變質(zhì)巖；長(zhǎng)石；化學(xué)成分；電子探針波譜分析

變質(zhì)巖中石英、堿性長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石主要是以石英為正突起和一級(jí)黃干涉色，堿性長(zhǎng)石為低負(fù)突起、格子雙晶和一級(jí)灰干涉色，斜長(zhǎng)石為低正突起、聚片雙晶和一級(jí)灰干涉色來(lái)區(qū)分，如果微斜長(zhǎng)石格子雙晶和斜長(zhǎng)石聚片雙晶不發(fā)育，二者通過(guò)巖石薄片鑒定很難區(qū)分，如果長(zhǎng)石和石英顆粒小于0.05mm，顯微鏡下也難以區(qū)分。但不同的礦物元素組成和含量不同，只要我們測(cè)試出該礦物主量元素的含量，就可以推測(cè)出所測(cè)礦物的名稱[1]。本次研究是在設(shè)定的儀器條件下利用電子探針波譜技術(shù)對(duì)變質(zhì)巖中長(zhǎng)石進(jìn)行分析，利用所得的元素組合及其對(duì)應(yīng)的氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)推測(cè)礦物的名稱[2]，以驗(yàn)證巖石薄片鑒定和X射線粉晶衍射分析變質(zhì)巖中長(zhǎng)石成分的結(jié)論[3-5]。

1 儀器條件及樣品制備

1.1儀器及工作條件

測(cè)試工作由課題組人員在成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所完成，使用儀器：日本電子公司生產(chǎn)的電子探針，儀器型號(hào)：JAX-8100，實(shí)驗(yàn)條件：室溫：23℃，濕度：40%，加速電壓：15KV，工作電流：1*10-8A，工作距離：11mm，束斑直徑：1μm[6-7]。

1.2試樣制備

將25件變質(zhì)巖樣品磨制成巖片，試樣表面要光滑平整，應(yīng)能比較容易找到直徑大于100um的無(wú)檫痕、麻坑的鏡面區(qū)域，切忌防止各種污染，試樣的鍍膜厚度要足以保證電子束束流的穩(wěn)定，并采取一定措施，保證與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的碳膜等厚度，用于圖像觀察的試樣制備，切忌人為破壞，以保證能觀察到試樣的真實(shí)自然狀態(tài)[8]。

2 測(cè)試方法

2.1定性分析

用電子圖像波譜儀或能譜儀對(duì)待測(cè)試樣進(jìn)行定性分析，以確定待測(cè)試樣中的元素組成和選擇相應(yīng)的測(cè)量譜線和標(biāo)樣。作定性成分掃描檢查：用波譜儀或能譜儀的X射線圖像或各種電子圖像對(duì)待測(cè)試樣進(jìn)行定性成分檢查，以確定試樣的待測(cè)部位附近有無(wú)其他礦物的干擾，進(jìn)一步選擇待測(cè)部位，主元素分析應(yīng)正確無(wú)誤，微量元素和痕量元素需經(jīng)仔細(xì)核查后，方可提交結(jié)果[9]。

2.2定量分析

1）選用國(guó)際或國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為測(cè)量對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)樣品，其標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是：含有定量分析程序欲測(cè)定的所有元素，其組分應(yīng)盡可能與待分析的試樣接近。根據(jù)定性分析結(jié)果，依次測(cè)量標(biāo)樣和試樣中的元素的特征X射線強(qiáng)度和背景強(qiáng)度，建立定量分析表。必須至少分析一個(gè)成分與即將進(jìn)行的分析試樣相近的標(biāo)樣進(jìn)行分析前檢查，如結(jié)果超差，應(yīng)檢查儀器、測(cè)量條件，或重新測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品[10]。

2）在實(shí)際分析過(guò)程中，常出現(xiàn)分析結(jié)果不符合GB-T 15617-2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許誤差，應(yīng)立即檢查原因，包括樣品本身組成、樣品磨光度、表面污染、導(dǎo)電性、儀器狀態(tài)偏差、所選擇條件等，直到結(jié)果不超差為止。每次分析測(cè)試之前應(yīng)對(duì)儀器穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)某一標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的一組或幾組X射線測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)分析，判斷儀器是否正常后，方可進(jìn)行各項(xiàng)分析測(cè)試[11]。

3）選擇適當(dāng)?shù)男拚椒ㄓ糜?jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)修正計(jì)算，對(duì)變價(jià)元素通常選用低價(jià)，如鐵、錳常用二價(jià)。在有干擾元素的情況下應(yīng)作干擾校正，先準(zhǔn)確測(cè)定干擾系數(shù)，用干擾元素的強(qiáng)度，乘以該元素的干擾系數(shù)得到每個(gè)干擾元素的干擾量，然后計(jì)算出諸干擾元素對(duì)某一元素的總干擾量。

4）總量分析誤差應(yīng)小于±2%。硅酸鹽礦物通常具有嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量化，應(yīng)檢查硅酸鹽礦物的成分與理論分子式是否相符，其原子比誤差應(yīng)小于5%。每個(gè)給出定量值的元素，其定量值不得小于絕對(duì)誤差，小于絕對(duì)誤差的定量值只能作為參考值，這些值實(shí)際上已小于當(dāng)時(shí)測(cè)量條件的探測(cè)極限[12]。

5）在開(kāi)始和結(jié)束時(shí)選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或監(jiān)控樣，以監(jiān)控分析質(zhì)量，達(dá)不到質(zhì)量要求時(shí)，應(yīng)重新調(diào)整儀器。電子探針?lè)治鼋Y(jié)果一般應(yīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位，多于小數(shù)點(diǎn)后第二位時(shí)，應(yīng)同時(shí)報(bào)出不確定度，或簡(jiǎn)要說(shuō)明所使用的分析方法[13]。

6）定量分析的總和為98%~102%（含H2O、F、OH、CO2等組分的礦物例外）。含量為5%以上的主元素，允許重復(fù)測(cè)試相對(duì)偏差不大于5%，1%~5%的元素允許重復(fù)測(cè)試相對(duì)偏差不大于10%，1%以下的元素，允許重復(fù)測(cè)試相對(duì)偏差不大于20%[14]。

3 結(jié)果討論

3.1堿性長(zhǎng)石測(cè)試結(jié)果

表1　變質(zhì)巖中堿性長(zhǎng)石電子探針波譜分析統(tǒng)計(jì)（wB%）

表2　變質(zhì)巖中斜長(zhǎng)石電子探針波譜分析統(tǒng)計(jì)表（wB%）

本次研究課題組利用電子探針波譜儀對(duì)變質(zhì)巖中堿性長(zhǎng)石作了微區(qū)化學(xué)成分定量分析，共測(cè)試22點(diǎn)，電子探針波譜分析成分：K2O、Na2O、CaO、MgO、FeO、Al2O3、SiO2、Cr2O3、MnO2、TiO2共10項(xiàng)。

堿性長(zhǎng)石主要化學(xué)成分含量（見(jiàn)表1）：Al2O3為15.65%～18.04%、K2O為12.77%～16.17%、 SiO2為55.70%～64.48%；次要成分含量：Cr2O3為0.00%～0.46%、FeO為0.00～1.05%、Na2O為0.21%～2.35%、CaO為0.03%～0.20%、TiO2為0.00～0.12%；總量為91.50%～98.12%。

3.2斜長(zhǎng)石測(cè)試結(jié)果

斜長(zhǎng)石共檢測(cè)3點(diǎn)，主要化學(xué)成分含量（表2）：Al2O3為22.23%～24.52%、Na2O為6.77%～7.67%、CaO為5.33%～7.50%、SiO2為57.83%～58.38%；次要成分含量：Cr2O3為0.11%～1.49%、FeO為0.00～ 0.08%、K2O為0.10%～0.25%、TiO2為0～0.01%；總量為95.49%～97.19%。

3.3 問(wèn)題探討

正長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石分子式為K〔AlSi3O8〕，正長(zhǎng)石化學(xué)組分為：K2O為16.9%、Al2O3為18.4%、SiO2為64.7%；微斜長(zhǎng)石中Ab含量可達(dá)20.3%，當(dāng)微斜長(zhǎng)石中Ab﹥Or時(shí)，為鈉微斜長(zhǎng)石。測(cè)試結(jié)果顯示：只有2點(diǎn)成分顯示Na2O含量大于2%，表明堿性長(zhǎng)石中有鈉長(zhǎng)石成分，推測(cè)所測(cè)22件樣品為堿性長(zhǎng)石，其中2件測(cè)試樣品為正微斜長(zhǎng)石[15]。

斜長(zhǎng)石分子式為Na1-xCax〔Al1+xSi3-xO8〕，據(jù)斜長(zhǎng)石中含量不同，斜長(zhǎng)石可劃分為鈉長(zhǎng)石（Ab100-90，An0-10）、奧長(zhǎng)石（Ab90-70，An10-30）、中長(zhǎng)石（Ab70-50，An30-50）、拉長(zhǎng)石（Ab50-30，An50-70）、培長(zhǎng)石（Ab30-10，An70-90）和鈣長(zhǎng)石（Ab10-0，An90-100）。這次研究所測(cè)斜長(zhǎng)石化學(xué)成分Na2O和CaO含量接近，經(jīng)計(jì)算所測(cè)斜長(zhǎng)石中Ab為47、48、59，An為41、43、52。理論上中長(zhǎng)石Ab為70~50，An為30~50，拉長(zhǎng)石Ab為50~30，An為50~70；可以判定測(cè)試礦物中有2個(gè)為中長(zhǎng)石，1個(gè)為拉長(zhǎng)石[16]。

22個(gè)堿性長(zhǎng)石和3個(gè)斜長(zhǎng)石電子探針波譜分析數(shù)據(jù)總量偏小，總量偏小的原因主要是樣品拋光面不平、二次噴碳引起的表面不干凈、蝕變作用等原因引起的。

4 結(jié)論

本次試驗(yàn)選擇25件變質(zhì)巖樣品做礦物微區(qū)化學(xué)成分分析，其中包含22個(gè)堿性長(zhǎng)石和3個(gè)斜長(zhǎng)石。其中22件樣品電子探針波譜分析結(jié)果顯示，樣品中主要化學(xué)成分含量：Al2O3為15.65%～18.04%、K2O為12.77%～16.17%、SiO2為55.70%-64.48%；與堿性長(zhǎng)石組分相當(dāng)，推測(cè)所測(cè)樣品為堿性長(zhǎng)石。其余3件樣品電子探針波譜分析結(jié)果顯示，樣品中主要化學(xué)成分含量：Al2O3為22.23%～24.52%、Na2O為6.77%～7.67%、CaO為5.33%～7.50%、SiO2為57.83%～58.38%；與斜長(zhǎng)石組分相當(dāng)，可以確定所測(cè)樣品為斜長(zhǎng)石。電子探針波譜分析結(jié)果分析結(jié)果可信。

實(shí)驗(yàn)證明利用電子探針波譜分析技術(shù)鑒定長(zhǎng)石種類是行之有效的手段。

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The Application of Electron Probe Spectrum Analysis to Feldspar Identification

YIN Xiao1CHI Guang-cheng1CHEN yingli1LIU guixiang1CHI Hui-zhong1SHAO Jiu-long2
(1-Shenyang Center of Geological Survey, CGS, Shenyang 110032; 2-Liaoning Institute of Mineral Exploration, Shenyang 110031)

It is difficult to distinguish feldspar from quartz in metamorphic rock under a microscope due to their similar refractive index, especially quartz of very small size (less than 0.05 mm) and feldspar without twin. This study applies electron probe spectrum technology to feldspar identification of 25 samples of metamorphic rock. The results show that electron probe spectrum technology has an effect on feldspar identification.

metamorphic rock; feldspar; chemical composition; electron probe spectrum technology

P575.1

A

1006-0995（2016）02-0350-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.041

2016-01-16

國(guó)土資源部項(xiàng)目資助（201011029-3）

殷曉（1960-），男，遼寧沈陽(yáng)人，高級(jí)工程師，從事巖礦測(cè)試工作。

遲廣成（1964-），男，遼寧沈陽(yáng)人，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事巖礦測(cè)試工作。