X射线粉晶衍射法结合运用于岩矿鉴定的薄弱部分——隐晶质岩石

何 丽，范 超，田 颖，张 悦，徐 翠，修 迪

(河北省区域地质矿产调查研究所，河北 廊坊 065000)

1 岩矿鉴定法

岩矿鉴定是一种通过显微镜观察岩石的结构、构造以及矿物成分依据，为地质工作者提供有效资料的一种工作方法。在新的测试方法不断发展的当代，偏光显微镜对透明矿物的研究，在地质工作中依然发挥不可取代的重要作用[1]，岩矿鉴定法也是最直观、最简单、最实用的一种分析手段[2]，这种方法不仅快捷、经济、有效，为地质工作缩时省费，而且根据显微镜下的组构特征可以揭示矿物间的共生、反应及演变等多种关系，从而为该区域地质演化过程提供有效的证据。

1.1 岩矿鉴定法的优点

一般我们能从岩矿薄片鉴定结果中为地质工作者提供以下资料和依据：1)岩石定名，准确确定3大岩种属及分类，为地质工作者剖面及填图提供依据；2)测定透明矿物的晶型、光性特征及粒度等特征，为研究岩石的成因、形成条件等提供依据，也为其他不同测试方法提供依据；3)提供蚀变、矿化信息，通过对岩石后期不同期次的交代、矿化作用，为地质找矿提供信息；4)对沉积岩中可能存在的化石进行初步鉴定，为进一步化石鉴定及地层时代、古生态环境提供初步资料；5)对砂岩的粒度分析，为沉积环境提供依据，对岩石孔隙度的分析为找油气等提供参考等[3]。

1.2 岩矿鉴定法的缺点

对于大多数岩石而言，运用岩矿鉴定法会为地质工作者提供有效、及时、经济的运用结果，但是对于少部分岩石岩矿鉴定法也存在无法准确定性的问题：1)对于粒度细小的隐晶质岩石，由于粒度细小经肉眼无法准确确定矿物成分及含量，因此定名存在一定的误差及准确性，例如各种类型的板岩，由于粒度细小无法准确判定长石、石英、粘土矿物等的种属及含量，若无法准确定名，地质工作者就无法准确恢复原岩；2)对于粒度粗大的岩石例如伟晶岩类，由于岩石组成矿物粒度一般>5 mm，显微镜下无法将岩石组成矿物、粒度大小完全观察到，对于其准确定名多数只能结合标本及野外地质情况考虑；3)对于含量极少的特征性矿物，由于切面、粒度细小等各方面原因无法测定光性特征，无法准确给岩石定名；4)对于大理岩的准确鉴定，大理岩主要有白云石大理岩、方解大理岩及菱镁矿大理岩3种，碳酸盐矿物白云石、方解石、菱镁矿均属于三方晶系，具相同的晶体光学特征，一般情况下借助茜素红与其反应可以区别方解石、白云石，但是白云石及菱镁矿无法准确确定种属及其各自含量[4]。

2 X射线粉晶衍射法

X射线粉晶衍射分析亦是常规的岩矿测试方法之一[5]。矿物的X射线的物相分析包括定性分析和半定量分析。X射线定性相分析指的是用X射线衍射数据来对岩石样品中存在的矿物成分进行鉴别，岩石大多数是由多种矿物组成，岩石学的研究必定得鉴定岩石的矿物成分，特别是含量少的矿物(含霓石碱性花岗岩中的少量霓石对岩石分类有重大意义)，因此物相定性分析使X射线粉晶衍射在矿物学中应用最为广泛[6]。X射线物相半定量分析由于矿物表样难以取得以及对样品等要求高，相对于定性相分析应用较少，但是足以运用于地质和岩矿等方面的需要。

2.1 X射线粉晶衍射技术的优点

1)在造岩矿物研究中可以为橄榄树、辉石、角闪石及石榴石、碳酸盐等成分测定提供准确的测试数据，对岩石的成因、演化及成矿条件研究提供依据[5]；2)在粘土矿物成分鉴定广泛应用，通过对粘土矿物的研究可应用于相应的成岩作用、盆地成熟度等领域；3)对矿物类质同相及同质多相的研究，对了解元素赋存状态以及矿物的生成条件有重要意义。

3 结果与讨论

3.1 分析仪器及测试条件

1)岩矿鉴定法

将岩石按照规范制成35 mm×25 mm，厚0.03 mm的薄片，用OLYMPUSBX53偏光显微镜通过光的特性对薄片进行单偏光、正交偏光下观察，运用晶体光学、岩石学知识，确定岩石的矿物组成、结构构造、蚀变及变质特征等。

2)X射线粉晶衍射

测试仪器PANalytical-EMPYREANSERIES2，将粒度<0.074 mm(200目)的样品均匀混合，以均匀的力度压入到厚度为0.2 mm的玻璃凹槽中，从而确保凹槽内的样品有足够且均匀的面积和厚度，表明平整，然后按仪器工作条件进行测定。测试条件：X射线管为铜靶，电压40 kV，电流40 mA，扫描范围2θ为4(°)～45(°)，发散狭缝(DS)为1/2(°)和防散射狭缝(SS)为1(°)，接收光路防散射狭缝为8(°)，步进扫描，步长为0.013(°)，1 s扫描一次。然后采用中国石油勘探开发研究院林西生教授研发的全岩矿物XRD定量分析软件Rockquan+2012版软件进行数据处理，逐个对谱图进行平滑、扣背底和分峰等处理。环境条件：X衍射仪的室温要求在(25±2)℃，相对湿度要求为50%±2%。

3.2 两个火成岩用岩矿鉴定法的结果

岩石1：手标本新鲜面呈灰紫色，具斑状结构，块状构造。镜下鉴定如下：岩石具斑状结构(见图1a)—基质隐晶结构(见图1b)，块状构造，由斑晶、基质构成。斑晶由斜长石(35%)、角闪石(5%～10%)及黑云母(1%～5%)组成，粒度一般0.5～3 mm，少数0.2～0.5 mm。斜长石呈半自形板状，杂乱分布，表面较干净，部分粒内聚片双晶可见，根据⊥(010)晶带最大消光角法测定其牌号An=41，为中长石；角闪石呈自形—半自形近菱形六边形，不均匀分布，具暗化现象；黑云母呈片状，零星分布，暗化明显。基质由长英质(55%)组成。长英质呈微晶状，粒度<0.2 mm，局部见微晶板条状斜长石(略显定向零星分布)，杂乱分布。由于肉眼鉴定的局限性，基质粒度细小，岩石可能为石英粗安岩或是石英安山岩。

岩石2：手标本新鲜面呈灰色，略发紫，具斑状结构，块状构造。显微镜下观察如下：岩石具斑状结构(见图1c)—基质包含嵌晶结构(见图1d)。斑晶由斜长石(40%)、黑云母(10%)及少量石英(1～5%)组成。斜长石呈半自形板状，均匀分布，粒度0.2～2.8 mm不等，以>0.5 mm为主，环带结构发育(见图1c)，表面干净，聚片双晶不发育；黑云母呈片状，具暗化现象，均匀分布，片径一般0.1～0.3 mm，少数0.3～1.5 mm，多色性较明显：Ng＇=褐色，Np＇=浅黄色；石英呈他形粒状，零星分布，粒度一般0.5～2.5 mm，粒内轻波状消光。基质由长英质(45%～50%)组成，长石呈微晶板条状、微粒状嵌布在石英基底上构成包含嵌晶结构，杂乱分布。同样由于基质粒度细小无法准确确定长石种属及其含量，该岩石可能为英安岩或流纹岩。

a 斑状—基质微晶结构(+)4×10；b 微晶结构(+)10×10；c 斑状—基质包含嵌晶结构、斜长石环带结构(+)4×10；d 包含嵌晶结构

图1岩石显微照片

以上两个岩石均由于基质粒度细小而无法准确给岩石定名。

3.3 两个火成岩用X射线粉晶衍射法的结果

根据以下图谱(图2)计算出岩石组成矿物成分的相对含量(见表1)。岩石1中长石的相对含量计算相对比值：钾长石/斜长石=15%，其中钾长石/长石总量=13%，石英在整个岩石中的相对含量高；岩石2中长石的相对含量计算相对比值：钾长石/斜长石=22%，其中钾长石/长石总量=18%，石英在整个岩石中的相对含量较低。

a 岩石1图谱及分析；b 岩石2图谱及分析图2 岩石图谱及分析

两件样品显微镜下定名与XRD与显微镜结合定名对比，见表2。

表1 X射线衍射全岩分析结果 %

表2 岩石定名对比

4 结 论

通过对以上两种隐晶状火成岩的岩矿薄片鉴定法及XRD与岩矿鉴定法相结合的岩石定名可以看出。

1)岩矿鉴定薄片法对于隐晶质岩石的优势在于能够确定岩石的结构和构造、组成矿物的颜色、形状、颗粒大小等，并判断岩石属于3大岩中的哪一类(火成岩、沉积岩及变质岩)。

2)XRD方法的优势在于XRD能更加准确地测出岩内层状硅酸盐矿物及其含量与名称，使岩石的定名更加准确。

因此，X射线粉晶衍射的半定量成分分析在火成岩、沉积岩、变质岩3大岩中的隐晶质岩石命名中起到了关键性作用，虽然半定量分析结果中矿物含量可能比实际岩石中含量高，因此需要具体结合岩石薄片显微镜下鉴定，从而给出更加科学合理的岩石名称，这样也可很好地提高地质工作准确性。