【doc】黑云母的高岭石化：TEM数据及其蚀变机制意义

【doc】黑云母的高岭石化：TEM数据及其蚀变机制意义 黑云母的高岭石化:TEM数据及其蚀变机 制意义 黑云母的高岭石化:TEM数据 及其蚀变机制意义 JungHoAhnD.R.Peacor 箍薹JIl连甜和分析电子显徽镜(TEM和AEM)甘新西兰布赖顿地区局部高岭石他的黑云母进 行了研究.蛄果表明高岭石咀两种不同的方式出现在黑云母中-(1)旺单岳组成(厚度为5O一3?^'的 叠岳央在黑云母中}(2)峨双层单无(14^)随机相问于黑云母中.一些双层高岭石单元消失在单黑云母 届(10^)内,意昧着单黑云母层向豇屡高峰石单元的,化.根据蛄杓和化学成分提出了蚀变机制,即在 绒状界线上,黑云母完奎分解和高峰石结晶.据推洲,丘应界巍上的隧道状构遵可作为丘应斩和生成枷 离子扩散的通道.在走范圊岩石的蚀妻中,这种巍状缺陷对轴质迁牡具有重善意叉. 弓吉一个简单的风化过程. 日 随蚀变和风化环境的变化,黑云母能反应 生成许多不同的矿物相,包括蛭石,浆脱石, 绿掘石,三水铝石或高蛉石..尽管用光学显微 镜和粉晶X射线衍射(XRD)对常见的黑云母 的高岭石化蚀变现象做过研究,但对与蚀变过 程有关的结构,构造和化学变化仍了解很少.因 此,为了直接弄清黑云母转化为高岭石的蚀变 机制,我们进行了具高分辨率的TEM和AEM 研究. 研究中使用的局部高岭石化的黑云母采自 布赖顿(距新西兰的达尼丁南面约16km)奥 塔戈片岩中的黑云母带底层.Craw等(1982) 曾描述过同一地区的类似样品,这些样品所含 黑云母的特点是具有异常的浅绿色,且K:O含 量低(4.4--8.5).根据X射线衍射和电子探 针资料,Craw等(1982)提出,"绿色黑云 母实质上是变质黑云母和次生高岭石紧密交 生,仅用光学方法或电子探针是不能完全分辨 的.他们的数据裘明t对这种交生进行TEM— AEM分析可以得到黑云母蚀变成高岭石的界 面直观图象Craw等(1982)还指出l这些样 品的高蛉石化表现出伴有CO:的高活度,导致 绿帝石的部分消耗,并消耗榍石,产生金红石 或锐敏矿面菱铁矿不氧亿.因此,蚀变不是 1)辱立?击厩立圈1.3,4,但田序不变——嫡耆? ?? 实验方法 首先将样品制成几近垂直于部分蚀变黑云 母(OO1)面的薄片,在对薄片进行光学检查后, 对选定区域进行离子减薄和碳质镀膜,在100 kV下.用JEDLJEM-100CX扫描透射电子 显微镜(STEM),配合X射线能量色散分析的 固态探渊仪对样品进行观察.在TEM观察中, 按照Iij~ma和Buseck(1978)的只用00l反射的 方法.可获得一维的晶格条纹象 TEM观察 高岭石以两种方式出现.第一种以高岭石 叠层和黑云母互层出现(图1)".叠层的厚度 从5OA变化到300^,低于AEM的空间分辨率 (-----300A).对具7A厚的高峙石层的互层叠层 体进行的AEM-~析结果显示了高蛉石特征 (AI,Si含量高),但由于分析区内黑云母的污 染而具有低含量的Fe,K,Mg(图2a).这与 Craw等(1982)的电子探针数据相吻合,且 TEM分析排除了特有的7A层是三八面体 类矿物(如蛇纹石或铁蛇纹石的可能性).黑云 母和高岭石的界面平行于(001),它们不显示 变形相衬.Veblen(1983)在对蚀变的富Na黑 云母的TEM研究中曾报道过有关高岭石与钠 0.001-伽2.008.?4.?5.?6.007.? 能量【hv】 蘸t【hv, …. 扼t【hvJ一 图2X射线能谱分析 (a)有相同的高崎石叠层蝽,(b)无祖闻高峥石叠层 体柏黑云母I(c)古相问的高崎石屠的黑云母.谱缇 (a)出现低Mg,KNF~峰矗由于舟析区域蓦云母的 挣染.与谱缦【b)比,谱觇(c)的K,Mg和Fe羁强 度峰说明相同的7直层是高峰石. 金云母平行交生的特征. 对能直接洞察蚀变过程的第二种高岭石呈 现方式也进行了观察(图3,4).以遗种方式出 现的高岭石总是呈双层形式随机相闻于黑云母 中.由于杂乱混层,这些区域的电子衍射图象 显示出船c轴方向的浓粗条纹(图3).然而, 局部出现了有不同重复方式的有序序列,这种 有序序列由双层高岭石单元和单黑云母层组成 e图3).对含此双层高岭石单元的蒜云母进行 AEM分析表明t与无互层黑云母相比,K, Fe,Mg含量明显减少,A1,si含量增加,这表 明层问的7^层为高岭石(图2a,b). 此外,经常可以观察到双层高岭石单元消 失于单黑云母层(凰4),这种消失被认为是以 线状特征形式以小角度延伸于晶格条纹象中. 正如图4所示,这些双层的消失都伴随有某些 图象相衬变化.显然,这种图象相衬的变化反 映了由双层高岭石单元(14^)取代单黑云母 层(1O^)产生的变化. 讨论 单黑云母层和高岭石双层之间的过渡界线 代表了一个反应前蜂,意味着黑云母的一个T.0 -T单元转变为高岭石的两个T-O单元,随之 出现三水铝石型八面体层的增加和T-O-T单 元中一个四面体层的方位倒转.相伴的化学变 化,包括两个富铝的--Jk面体层对富铁,镁的 - --A面体单层的交代.进而,若高岭石层是理 想成分,那么四面体层中的全部A1都被Si所替 代.倘若黑云母有近于等量的Fe和Mg,如 Craw等(1982)电子探针数据所显示的,则 黑云母单层向商岭石双层的反应可以近似表示 为l K(Fe1.BMg1.B)Si5A10l.(0H)2+3A +Si'++6H2O=2A1Si2O5(0H)'+K +1.5Fe+1.5Mg".+6H 它说明了H2O,A1,Si的净增,K,Mg和Fe的丢 失(如果反应中涉及其他黑云母/高岭石比率, 那么特殊的元素就可能从反应中剔除). 这种明显的化学和结构变化表明,黑云母 缩构可能已被完全破坏,即在这种样品中, 黑云母的高岭石化可以包含黑云母层的分解和 双层高蛉石的晶化.沿线状反应界线存在的结 构上的不连续性以及层的厚度的(Z0比l4 ^)显着差异,表明在反应界面上有类似予 髓道结构的延伸缺陷存在.H:0,A1,Si的必要 增加与H,K,Fe和Mg昀减少需要一种迁移通 道尤其在严重缺乏其他任何结构缺陷时,遗 ?,5? 种线状界线就被认为是一种通道Veble~和 Buseck(1980)及Viu等(1984)都曾设想过, 类似I均离子和流体运移通道可能出现在链状硅 酸盐反应界面和绿疆石一金云母反应界面. Veblen(1985)还讨论过矿物形成中延伸缺陷 的重要性.这种线状反应界线一旦在晶体表面 产生,就不会消失,而且会使其他未受影响的 黑云母层中的黑云母单层蚀变.在布赖顿地 区,被蚀变的黑云母带普遍超过几十米.因此, 选种缺陷控制的迁移被认为是单个晶体中离子 和流体运移的一种重要机制,并且选种运移至 少有十米宽. 如果这种适于高岭石双层的反应机制对互 层的高岭石叠层体也可行的话,那么叠层体中 高岭石层的数量就应为2的倍数.然面,由于难 以避免的高速电子束造成的损伤,高蛉石晶格 条教图象的大部分是无法分辨的.所以,高岭 石叠层体的层数是不能准确得出.日而,同 样的机制是否适用于所有的高岭石就不大清 楚.但所观察捌的呈黑云母假象的高岭石,其 体积增大的现象(Stoch和Sikora,1976,Par— achonlak和Srodon,1973)与这种蚀变机制 个黑云母层(10A)蚀变 是相符合的,因为— 成双层高岭石(14k)会导致体积明显增大. 在混层晶体中,高蛉石和黑云母2:1有 序序列的四次重复现象是很有趣的,但据 Veblen和Buseck(1.979)的统计试验,这种短 程序列的意义还有争议,虽然不同的有序混层 硅酸盐的出现是众所周知的(Bailey,1982), 但这种结构的成因仍不很清楚.它们可以是同 时原始结晶或结晶届再经蚀变而造成.除层状 硅酸盐之外,还报道过许多矿物1:1有序混 层的料子(如氟碳铺矿族的成员,VanLan- duyt和Amellnckx,1975),提出过原生长观 点.虽然一般来说在有规律地隔开的邻近层不 可能有由单层蚀变导致顺序蚀变的发生,但上 述事实已经证实了遗一点.OHvesBs~os和 AmourJc(1984)与OlivesBagos(1985)对黑云 母和绿泥石组成的十个单元的有序序列所作的 观察,支持了这种解释,其中的缘混石被认为 是交代黑云母形成的因而层状硅酸盐的有序 混层显然由原生生长或交代形成. 为了保持黑云母层的电荷平衡,相邻的黑 云母和高岭石层的层问由K占据,另一方面, 选种层问阳离子的出现与理想成分的高峙石层 电性中和是不相容的.在黑云母中,由于高岭 石层的出现而引起少量钾的丢失,但也可以伴 随其他电荷平衡过程,如Fe氧化为Fe"或 A1'+代替S.换句话说,如果高岭石化是一 个电荷平衡的代替过程,如Fe",Mg"被A1"代 替,那么层间钾就可以保留但这些细节超出 目前的研究水平. 最后,尽管对混层的伊利石一绿浞石来说 (Lee和Peacor,1985)二八面体层和三八面体 层之间结构错排现象是有希望观察到的,而实 际上在(001)界面的TEM图象中除观察到层 的消失现象外,投有看到二八面体结构层变为 - -)面体结构层的变化的耜衬条纹.因此,为 了适应界面上结构甚的话排,在黑云母和高岭 石屠问界面采用了适应性的氢链体系. 译自cAmerlca~Mineralog]st~1987, No.3—4,353--356 罗天明(冶金工皿部天津地质研究院)译 晨抵投 (上接26页)花镯岩的情况极其榴似. 用本文采用的内外部分稀有金属花岗岩 的硅,碱质含量作图(图1),并与G.Tische- ndorf提出曲稀有金届花岗岩的硅,碱质含量 作了对比.图内39个点中只有8个点(占总数的 2O.5%)落入" 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 成分"范嗣(图中阴影部 ?,'? 分),其他的点(占总数的79.5)越出界外, 与"标准成分"有明显的差异. 综上所述,G.Tlschendorf提出的稀有金 属花岗岩的主要成分不髓作为一种地球化学准 则去衡量同类岩体的成矿专属性.