电子探针波谱分析在长石鉴定中的应用

殷　晓，迟广成，陈英丽，刘桂香，迟惠中，邵九龙

（1.沈阳地质调查中心，沈阳 110032；2.辽宁省矿产勘察院，沈阳 110031）

电子探针波谱分析在长石鉴定中的应用

殷晓1，迟广成1，陈英丽1，刘桂香1，迟惠中1，邵九龙2

（1.沈阳地质调查中心，沈阳 110032；2.辽宁省矿产勘察院，沈阳 110031）

变质岩岩石薄片鉴定中，当出现微斜长石格子双晶和斜长石聚片双晶不发育，或者长石和石英颗粒小于0.05mm等情况，在镜下往往难以区分，因而岩石难以定名。本实验采用电子探针波谱分析技术测试矿物的微区化学成分，利用所得的元素组合及其对应的氧化物质量分数来推测矿物的名称。实验结果证明利用电子探针波谱分析技术鉴定长石种类是行之有效的手段。

变质岩；长石；化学成分；电子探针波谱分析

变质岩中石英、碱性长石和斜长石主要是以石英为正突起和一级黄干涉色，碱性长石为低负突起、格子双晶和一级灰干涉色，斜长石为低正突起、聚片双晶和一级灰干涉色来区分，如果微斜长石格子双晶和斜长石聚片双晶不发育，二者通过岩石薄片鉴定很难区分，如果长石和石英颗粒小于0.05mm，显微镜下也难以区分。但不同的矿物元素组成和含量不同，只要我们测试出该矿物主量元素的含量，就可以推测出所测矿物的名称[1]。本次研究是在设定的仪器条件下利用电子探针波谱技术对变质岩中长石进行分析，利用所得的元素组合及其对应的氧化物质量分数推测矿物的名称[2]，以验证岩石薄片鉴定和X射线粉晶衍射分析变质岩中长石成分的结论[3-5]。

1 仪器条件及样品制备

1.1仪器及工作条件

测试工作由课题组人员在成都地质矿产研究所完成，使用仪器：日本电子公司生产的电子探针，仪器型号：JAX-8100，实验条件：室温：23℃，湿度：40%，加速电压：15KV，工作电流：1*10-8A，工作距离：11mm，束斑直径：1μm[6-7]。

1.2试样制备

将25件变质岩样品磨制成岩片，试样表面要光滑平整，应能比较容易找到直径大于100um的无檫痕、麻坑的镜面区域，切忌防止各种污染，试样的镀膜厚度要足以保证电子束束流的稳定，并采取一定措施，保证与标准物质的碳膜等厚度，用于图像观察的试样制备，切忌人为破坏，以保证能观察到试样的真实自然状态[8]。

2 测试方法

2.1定性分析

用电子图像波谱仪或能谱仪对待测试样进行定性分析，以确定待测试样中的元素组成和选择相应的测量谱线和标样。作定性成分扫描检查：用波谱仪或能谱仪的X射线图像或各种电子图像对待测试样进行定性成分检查，以确定试样的待测部位附近有无其他矿物的干扰，进一步选择待测部位，主元素分析应正确无误，微量元素和痕量元素需经仔细核查后，方可提交结果[9]。

2.2定量分析

1）选用国际或国家的标准物质作为测量对比标准样品，其标准物质是：含有定量分析程序欲测定的所有元素，其组分应尽可能与待分析的试样接近。根据定性分析结果，依次测量标样和试样中的元素的特征X射线强度和背景强度，建立定量分析表。必须至少分析一个成分与即将进行的分析试样相近的标样进行分析前检查，如结果超差，应检查仪器、测量条件，或重新测量标准样品[10]。

2）在实际分析过程中，常出现分析结果不符合GB-T 15617-2002标准规定的允许误差，应立即检查原因，包括样品本身组成、样品磨光度、表面污染、导电性、仪器状态偏差、所选择条件等，直到结果不超差为止。每次分析测试之前应对仪器稳定性和准确度进行测试，通过某一标准物质的一组或几组X射线测量值的统计分析，判断仪器是否正常后，方可进行各项分析测试[11]。

3）选择适当的修正方法用计算机进行自动修正计算，对变价元素通常选用低价，如铁、锰常用二价。在有干扰元素的情况下应作干扰校正，先准确测定干扰系数，用干扰元素的强度，乘以该元素的干扰系数得到每个干扰元素的干扰量，然后计算出诸干扰元素对某一元素的总干扰量。

4）总量分析误差应小于±2%。硅酸盐矿物通常具有严格的化学计量化，应检查硅酸盐矿物的成分与理论分子式是否相符，其原子比误差应小于5%。每个给出定量值的元素，其定量值不得小于绝对误差，小于绝对误差的定量值只能作为参考值，这些值实际上已小于当时测量条件的探测极限[12]。

5）在开始和结束时选择合适的标准物质或监控样，以监控分析质量，达不到质量要求时，应重新调整仪器。电子探针分析结果一般应精确到小数点后第二位，多于小数点后第二位时，应同时报出不确定度，或简要说明所使用的分析方法[13]。

6）定量分析的总和为98%~102%（含H2O、F、OH、CO2等组分的矿物例外）。含量为5%以上的主元素，允许重复测试相对偏差不大于5%，1%~5%的元素允许重复测试相对偏差不大于10%，1%以下的元素，允许重复测试相对偏差不大于20%[14]。

3 结果讨论

3.1碱性长石测试结果

表1　变质岩中碱性长石电子探针波谱分析统计（wB%）

表2　变质岩中斜长石电子探针波谱分析统计表（wB%）

本次研究课题组利用电子探针波谱仪对变质岩中碱性长石作了微区化学成分定量分析，共测试22点，电子探针波谱分析成分：K2O、Na2O、CaO、MgO、FeO、Al2O3、SiO2、Cr2O3、MnO2、TiO2共10项。

碱性长石主要化学成分含量（见表1）：Al2O3为15.65%～18.04%、K2O为12.77%～16.17%、 SiO2为55.70%～64.48%；次要成分含量：Cr2O3为0.00%～0.46%、FeO为0.00～1.05%、Na2O为0.21%～2.35%、CaO为0.03%～0.20%、TiO2为0.00～0.12%；总量为91.50%～98.12%。

3.2斜长石测试结果

斜长石共检测3点，主要化学成分含量（表2）：Al2O3为22.23%～24.52%、Na2O为6.77%～7.67%、CaO为5.33%～7.50%、SiO2为57.83%～58.38%；次要成分含量：Cr2O3为0.11%～1.49%、FeO为0.00～ 0.08%、K2O为0.10%～0.25%、TiO2为0～0.01%；总量为95.49%～97.19%。

3.3 问题探讨

正长石和微斜长石分子式为K〔AlSi3O8〕，正长石化学组分为：K2O为16.9%、Al2O3为18.4%、SiO2为64.7%；微斜长石中Ab含量可达20.3%，当微斜长石中Ab﹥Or时，为钠微斜长石。测试结果显示：只有2点成分显示Na2O含量大于2%，表明碱性长石中有钠长石成分，推测所测22件样品为碱性长石，其中2件测试样品为正微斜长石[15]。

斜长石分子式为Na1-xCax〔Al1+xSi3-xO8〕，据斜长石中含量不同，斜长石可划分为钠长石（Ab100-90，An0-10）、奥长石（Ab90-70，An10-30）、中长石（Ab70-50，An30-50）、拉长石（Ab50-30，An50-70）、培长石（Ab30-10，An70-90）和钙长石（Ab10-0，An90-100）。这次研究所测斜长石化学成分Na2O和CaO含量接近，经计算所测斜长石中Ab为47、48、59，An为41、43、52。理论上中长石Ab为70~50，An为30~50，拉长石Ab为50~30，An为50~70；可以判定测试矿物中有2个为中长石，1个为拉长石[16]。

22个碱性长石和3个斜长石电子探针波谱分析数据总量偏小，总量偏小的原因主要是样品抛光面不平、二次喷碳引起的表面不干净、蚀变作用等原因引起的。

4 结论

本次试验选择25件变质岩样品做矿物微区化学成分分析，其中包含22个碱性长石和3个斜长石。其中22件样品电子探针波谱分析结果显示，样品中主要化学成分含量：Al2O3为15.65%～18.04%、K2O为12.77%～16.17%、SiO2为55.70%-64.48%；与碱性长石组分相当，推测所测样品为碱性长石。其余3件样品电子探针波谱分析结果显示，样品中主要化学成分含量：Al2O3为22.23%～24.52%、Na2O为6.77%～7.67%、CaO为5.33%～7.50%、SiO2为57.83%～58.38%；与斜长石组分相当，可以确定所测样品为斜长石。电子探针波谱分析结果分析结果可信。

实验证明利用电子探针波谱分析技术鉴定长石种类是行之有效的手段。

[1] 贺同兴，卢良兆，李树勋，兰玉琦.变质岩岩石学[M]. 北京：地质出版社，1980：1～251.

[2] 潘兆橹.结晶学及矿物学[M]. 北京：地质出版社，1985：1～246.

[3] 迟广成，王娜，吴桐. X射线粉晶衍射仪鉴别鸡血石[J]. 岩矿测试，2010，29（1）：82～84.

[4] 迟广成，宋丽华，王娜，等. X射线粉晶衍射仪在山东蒙阴金伯利岩蚀变矿物鉴定中的应[J].岩矿测试，2010，29（4）：475～477.

[5] 迟广成，肖刚，陈英丽， 等. X射线粉晶衍射仪在千枚岩鉴定与分类中的应用[J].地质与资源，2013，22（5）：409～414.

[6] GB/T4930，电子探针分析标准样品通用技术条件[S].

[7] 叶大年，从柏林. 岩矿实验室工作方法[M].北京：科学出版社，1981：30～359.

[8] GB/T17366-1998，矿物岩石的电子探针分析试样的制备方法[S].

[9] GB/T15074，电子探针定量分析方法通则[S].

[10] GB/T17359-1998，电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则[S].

[11] 郭立鹤.现代矿物学地球化学实验技术方法与地学应用[M]. 北京，中国地质出版社，1986，1～19.

[12] GB/T14506.1-28-2010，硅酸盐岩石化学分析方法[S].

[13] GB/T14505-2010，岩石和矿石化学分析方法总则和一般规定[S].

[14] GB/T15617-2002，硅酸盐矿物的电子探针定量分析方法[S].

[15] 王璞，潘兆鲁，翁玲宝.系统矿物学（上册）[M].北京，地质出版社，1982，160～188.

[16] 李胜荣. 结晶学与矿物学[M].北京：地质出版社，2008：264～268.

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

国土资源部项目资助（201011029-3）

殷晓（1960-），男，辽宁沈阳人，高级工程师，从事岩矿测试工作。

迟广成（1964-），男，辽宁沈阳人，教授级高级工程师，从事岩矿测试工作。