草莓紅綠柱石(Pezzottaite)的微結(jié)構(gòu)研究及其應(yīng)用.pdf

1、本文對(duì)馬達(dá)加斯加花崗偉晶巖中的草莓紅綠柱石進(jìn)行了顯微鏡觀察，研究了它的宏觀外貌及其在鏡下各種光學(xué)性質(zhì)；采用熱場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡-能譜儀(FESEM-EDS)、電子探針(EPMA)、高分辨等離子質(zhì)譜儀(HR-ICP-MS)、X-射線單晶(XRSCD)和粉晶衍射儀(XRD)和同步輻射X光形貌(SRXRT)等方法研究了其微成分和微結(jié)構(gòu)的變化，利用譜學(xué)方法-傅立葉紅外光譜(FTIR)，拉曼光譜(Raman)，紫外-可見(jiàn)-近紅外光譜(Uv-VIS)，

2、電子順磁共振譜(EPR)等研究了其精細(xì)結(jié)構(gòu)，對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)-空間群，生長(zhǎng)形態(tài)、微形貌的變化-晶格缺陷和物理性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，對(duì)其成因也進(jìn)行了分析。
　　 通過(guò)對(duì)該偉晶巖礦床的實(shí)地地質(zhì)考察和室內(nèi)研究，認(rèn)為草莓紅綠柱石是偉晶巖晚期熱液交代階段Be，Li和Cs等稀有金屬高度礦化的產(chǎn)物，巖體應(yīng)屬于復(fù)雜的鈮-釔-氟(NYF)和鋰-銫-鉭(LCT)混合型稀有金屬晶洞花崗偉晶巖。
　　 在單偏光鏡下，可見(jiàn)此礦物具多色性現(xiàn)象，//C軸為

3、橙粉紅色，而上C軸呈紫粉紅色。正中突起。在正交偏光鏡下，平行消光，干涉色低，有異常消光現(xiàn)象。在錐光鏡下觀察為一軸晶負(fù)光性，有異常的二軸晶干涉現(xiàn)象。折射率//C軸為1.607～1.612和上c軸分別為1.612～1.616。常見(jiàn)平行光軸方向的管狀氣液相包裹體，它們主要分布于晶體產(chǎn)生的微裂隙之中。
　　 利用SEM-EDS、FESEM-EDS等進(jìn)行了的成分半定量能譜分析，以及線和面的掃描；另外，通過(guò)EPMA和LA-ICP-MS等進(jìn)行

4、了成分定量分析，發(fā)現(xiàn)草莓紅綠柱石微區(qū)的化學(xué)成分分布不均勻(Cs2O wt.％的含量變化為10.393～14.737％)，常呈環(huán)帶狀或脈狀分布。由晶體核部到邊部特別是風(fēng)化熔蝕的柱面上，Cs的含量增加。認(rèn)為Cs元素是在晶體生長(zhǎng)晚期從外層交代“綠柱石”進(jìn)入晶格而形成。元素定量成份分析表明，晶體中存在Mn2、Fe2+等以類質(zhì)同像的方式置換八面體中Al3+和Li+對(duì)四面體中Be2+的置換。晶體化學(xué)式為:(CS0.627 Na0.095 K0.04

5、1 Rb0.031 Ca0.028)0.822(Be2.099 Li0.869)2.968(Al1.964 Fe0.0140)1.974 Si6.040 O18簡(jiǎn)單化學(xué)式為: Cs(Be2 Li)Al2 Si6018。
　　 采用X-射線單晶衍射儀，對(duì)多個(gè)草莓紅綠柱石單晶樣品進(jìn)行了現(xiàn)代X射線單晶德拜衍射技術(shù)和單晶衍射的研究。發(fā)現(xiàn)草莓紅綠柱石的衍射數(shù)據(jù)中有兩套強(qiáng)弱不等的衍射點(diǎn)，強(qiáng)衍射點(diǎn)為綠柱石結(jié)構(gòu)，弱衍射點(diǎn)為超結(jié)構(gòu)。由于結(jié)構(gòu)中Li

6、，Be離子的有序分布引起結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性降低，由六方晶系變成三方晶系。晶胞參數(shù)為:α=1.59503(6)nm，b=1.59503(6)nm，c=2.78283(19))nm，α=β=90°，γ=120°，z=18，晶胞體積v=6.1313(5)nm3。超結(jié)構(gòu)的結(jié)果造成礦物的晶胞參數(shù)增大，特別在C軸方向較綠柱石增大三倍。確定了各個(gè)原子的坐標(biāo)、鍵長(zhǎng)和鍵角的變化。研究并討論了堿金屬Li+Cs→Be在結(jié)構(gòu)中的有序置換，結(jié)構(gòu)的變化對(duì)礦物的物理性質(zhì)、

7、晶體的牛長(zhǎng)形態(tài)和形貌的影響。提出晶胞參數(shù)c/a值增大會(huì)造成晶體結(jié)構(gòu)沿C軸的化學(xué)鍵力變?nèi)酰沟脅1010)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而攤塌，而{0001}生長(zhǎng)顯得相對(duì)發(fā)育。
　　 本礦物的空間群是R3c還是R3c在國(guó)際上存在著爭(zhēng)論。作者首先發(fā)現(xiàn)草莓紅綠柱石中具有一種獨(dú)特的復(fù)三方偏三角面體負(fù)晶包裹體，為對(duì)稱型3m的一般形，與空間群R3c相對(duì)應(yīng)；其次是見(jiàn)到少量的完整的晶體形態(tài)，它們是具有對(duì)稱中心的幾何單形即{0001)和{1121)組成的聚形。又由壓

8、電性實(shí)驗(yàn)證明此礦物不具壓電性。確定其空間群為R3c。
　　 利用SRXRI研究表明:草莓紅綠柱石中具復(fù)雜的缺陷存在:(1)刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)線缺陷的特征，刃位錯(cuò)的伯氏矢量b()[001]；//(001)；螺位錯(cuò)的伯氏矢量b//[001]。位錯(cuò)的方向變化較大；(2)面缺陷如小角晶界和大角晶界的鑲嵌結(jié)構(gòu)和雙晶:(3)體缺陷如管狀(負(fù)晶)包裹體等。
　　 首次獲得了草莓紅綠柱石的同步輻射X射線單色光形貌圖及其搖擺曲線。發(fā)現(xiàn)大部份草

9、莓紅綠柱樣品的晶體完美程度較綠柱石低，存在各種缺陷。搖擺曲線具有寬闊(半高寬值大)和多峰的特征。形貌圖中常見(jiàn)從晶體中心發(fā)散延伸至表面密集的生長(zhǎng)位錯(cuò)束。還有塑性變形、位錯(cuò)圓錐、雙晶和管狀包裹體填充等缺陷特征。
　　 FTIR和Raman研究了此礦物的精細(xì)結(jié)構(gòu)及水在隧道結(jié)構(gòu)中的狀態(tài)，同時(shí)也指出三方晶系的草莓紅綠柱石振動(dòng)譜學(xué)的特征。研究表明晶體的結(jié)構(gòu)孔道中I型、II型水分子并存，且II型水的含量明顯占優(yōu)。紅外光譜中Si-0伸縮振動(dòng)峰位

10、于1039cm，兩個(gè)強(qiáng)度近于相同的II型水特征伸縮振動(dòng)吸收峰位于3591cm-1和3545cm-1。認(rèn)為與隧道中含高Cs離子有關(guān)。其特征拉曼譜峰為1096cm-1和681cm-1。
　　 利用UV-VIS吸收光譜分析，發(fā)現(xiàn)草莓紅綠柱石的吸收模式與淡紅色高銫綠柱石相似，其主吸收帶位于藍(lán)區(qū)489nm，而綠區(qū)553nm吸收肩相對(duì)較弱，認(rèn)為是與Mn有關(guān)的吸收。通過(guò)電子順磁共振譜研究表明，馬達(dá)加斯加的草莓紅綠柱石和淡紅色高銫綠柱石都具有M