X射线粉晶衍射仪鉴定的应用

【摘 要】本文以施秉金伯利岩的鉴定为例，探讨X射线粉晶衍射仪鉴定的应用。施秉金伯利岩热液蚀很强烈，原始岩石矿物组件蚀变严重，显微镜下蚀变矿物的识别较为困难。使用X射线的粉晶衍射技术鉴定蚀变的金伯利岩。结果表明，28号岩管石金伯利岩主要矿物为蛇纹石和滑石，少量为石英、磷灰石、方解石、锐钛矿、钛铁矿、榍石、磁铁矿、钙钛矿和绿泥石；石灰窑11号没有矿金伯利岩管，主要矿物为金云母、白云石、蛇纹石，有少量的磷灰石、方解石、磁铁矿、滑石、锐钛矿、和绿泥石；6号没有矿石金伯利岩脉，主要矿物为石英和方解石，还有少量的重晶石和绿泥石；511号贫矿金伯利岩岩管主要矿物为金云母、蛇纹石、方解石，白云石化作用不均匀，一般有少量的滑石、锐钛矿、铁矿石、石英、绿泥石、钛磁铁矿、磷灰石；30贫矿石岩石风化严重，主要矿物为蒙脱石，少量的方解石、蛇纹石、滑石、磷灰石、榍石。实践表明，使用X射线粉晶衍射鉴定金伯利岩蚀变矿物组合是一个非常可靠的技术。

【关键词】蚀变矿物；金伯利岩；x射线衍射

1 金伯利岩显微鉴定

贵州施秉金伯利岩块结构包括角砾结构和球状结构、凝灰岩结构和细粒斑状结构，循环结构是金伯利岩的标志性结构，是识别金伯利岩的主要依据之一。含有这种结构的主要是橄榄石和金云母矿物圆形结构，偶尔为镁铝榴石、铬铁矿、钻石和其他圆形斑晶。显微鉴定，发现金伯利岩经历了极强的热液蚀变，大量的热液矿物相继生成、岩浆阶段产生的主要造岩矿物橄榄石几乎殆尽，其他一些造岩矿物和副矿物所剩无几，即使在早期阶段产生的岩浆热液矿物（金云母、牵引等）也被强烈殆尽，剩余很少。这强烈的、重叠和复杂的热液蚀变是金伯利岩是一个重要的特性。金伯利岩具有超过25种热液蚀变矿物，热液蚀变非常复杂，起主导作用的热液矿物的演化过程可以划分为金云母、蛇纹石、滑石化、碳酸盐化等交代作用阶段。至于其他热液交代作用的矿物质，如磷灰石化、锐钛矿化、绿色泥岩化、磁铁矿化、赤铁矿化和白云石化等作用，从属于上面的交代作用的阶段的。

2 X射线粉晶衍射仪对金伯利岩的鉴定

2.1 器械和测量参数

器械：Bruker-D8型X射线粉晶衍射仪； 测量参数：选用铜靶作为X射线管，管流40mA，管压40KV；扫描范围：角度为4～65°；探测器选用固体计数器（使用XOL - D），SS（防散射狭缝）和DS（发散狭缝）为2.0mm，RS（接收狭缝）为0.1mm，步长0.02°/步，扫描速度是0.3s/步。

2.2 测试样本的准备

将岩石样本破碎缩分至200 g，磨细至45 um，待测金伯利岩岩石样本放在玛瑙体中，研磨至15um左右，制成测试样。

2.3 样本的测试

给定条件下的测试器械，使用x射线粉晶衍射仪扫描测试金伯利岩的岩石样本，获得相应的x射线粉晶衍射矿物映射。

2.4 样本特征x射线衍射图谱的分析解释

本研究利用x射线粉末衍射仪对92件贵州施秉金伯利岩的岩石样本进行全岩图谱采集，在准确定性的基础上，对整个岩石矿物进行半定量分析，取得了令人满意的结果。

（1）在施秉28号中等含矿石金伯利岩岩管进行28个样本的收集，远离地表60m，样本未风化。28个样本经x衍射粉晶衍射仪进行半定量分析，试验结果表明，主要矿物为蛇纹石、金云母和滑石，有少量的方解石、锐钛矿、磷灰石、石英、钙钛矿、榍石、磁铁矿、钛铁矿绿泥石。白云石含量范围为0～5.10%，均值3.20%，蛇纹石含量范围为16.40%～78.10%，均值28.40%，金云母含量范围为0～52.50%，均值15.30%；方解石含量0.60%～10.40%，均值8.30%，磷灰石的内容范围0～3.70%，均值1.40%，锐钛矿含量范围为0～2.10%，平均1.10%的水平；滑石含量5.10%～48.20%，均值23.20%，绿泥石含量范围为1.60%～7.80%，均值5.60%，磁铁矿含量范围为0～6.30%，均值1.40%，石英含量范围为0～7.50%，平均水平是4.30%，钛铁矿的内容范围0～2.30%，均值1.30%，钙钛矿的内容范围0～2.50%，平均1.10%的水平；榍石的内容范围0～4.50%，均值3.20%，28号金伯利岩管典型的X射线衍射粉晶衍射模式图如图1所示。

图1 施秉28号样本金伯利岩X射线粉晶衍射图谱

（2）在施秉石灰窑11号无矿金伯利岩岩脉采集1-11到1 - 16号样，距地表2～5m处，样本略有风化。8个样本经X衍射粉晶衍射仪进行半定量分析，样本的测试结果为：金伯利岩的主要矿物为蛇纹石、金云母、白云石有少量的磷灰石、锐钛矿、滑石、方解石、磁铁矿和绿泥石。白云石含量14.90%～14.90%，均值22.40%；蛇纹石含量为32.20%～32.20%，均值38.50%；金云母含量为2.70%～2.70%，均值14.40%；方解石含量0.60%～0.60%，均值3.60%；磷灰石含量为2.10%～2.10%，均值3.50%；锐钛矿含量范围为0～2.70%，均值2.30%；滑石含量为4.60%～10.30%，均值6.40%，绿泥石含量范围3.80%～14.40%，均值7.90%。

（3）在6号金伯利岩岩脉采集样本20个，距地表1～2m，样本表面稍微风化。20个样本进行X线粉晶衍射半定量分析，试验结果显示：金伯利岩主矿物为方解石和石英，还有少量的绿泥石和重晶石。其中方解石含量范围为52.90%～80.20%，均值68.40%；绿泥石含量的范围为1.30%～6.70%，均值3.20%，石英含量范围为13.50%～40.20%，均值25.50%；重晶石的含量范围为1.3%～4.8%，均值为2.5%。2个样本可能含有白云石，1个样本可能含有蒙脱石.

（4）施秉30号贫矿岩管样本采于距地表2m处，样本风化严重。15个样本经X射线衍射粉晶衍射仪进行半定量分析，测试结果表明：主要矿物为蒙脱石，含有少量的蛇纹石、榍石、滑石、方解石、磷灰石等。其中蒙脱石含量范围为79.50%～92.00%，均值86.70%；蛇纹石含量范围为1.20%～2.50%，均值1.80%；方解石含量范围3.10%～14.00%，均值7.50%；滑石含量为1.90%～4.50%，均值为3.00%，磷灰石的含量范围为0～0.70%，均值是0.60%；榍石的含量范围为0～1.90%，均值为0.90%。只有2个样本能测到石英，含量范围为0～0.40%。30岩管金伯利岩典型的X射线衍射粉晶衍射模式图如图2所示。

图2 30号贫矿岩岩管金伯利岩X射线衍射分析图

3 蚀变矿物组分变化特征及找矿意义

贵州施秉金伯利岩蚀变矿物的组分显示。11号岩管的标志性矿物特征为白云石化作用显著。白云石矿物成分含量高于150%；6号岩脉标志性矿物特征为方解石化、硅化显著，石英矿物组分含量达130%以上，石解石矿物组分含量达500%以上。511号岩管和30号岩管为贫矿金伯利岩。511号岩管白云石矿物组分含量小于100%，石英矿物成分不到50%，方解石矿物成分含量小于250%；28号岩管为中等含矿金伯利岩，白云石矿物组件含量小于50%，石英矿物成分含量小于80%，方解石矿物组成含量小于260%。测试数据统计显示：当白云石矿物组分含量超过150%，或石英矿物成分含量超过130%，或方解石矿物成分含量高于500%，这3组的数据是无金伯利岩石矿物组分的特征，可以作为判断施秉矿区金伯利岩有矿或无矿的矿物学参数。

参考文献：

[1]张培元.论金刚石的成因和成矿作用及找矿方向[J].地质科技管理，1999（4）.

[2]罗声宣，任喜荣，朱源.山东金刚石地质[M].济南：山东科学技术出版社，1999.