CN111999325B - 一种基性岩中原位锆石的寻找方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基性岩中原位锆石的寻找方法，是将新鲜基性岩制成探针薄片后，结合偏光显微镜、偏光镜阴极发光仪、电子探针分析仪BSE成像及电子探针能谱仪进行分析，从而准确判断原位锆石的位置。本发明的方法可以解决在硅不饱和的基性岩(SiO2＜52％)中难以寻找硅酸盐矿物锆石(ZrSiO4)的问题，并可以观察基性岩原位锆石的形态特征及与其它矿物的空间关系特征，便于在此基础上进行实验分析。

Description

一种基性岩中原位锆石的寻找方法
技术领域
本发明涉及一种在地质研究中经常需要矿物(锆石)的寻找方法，特别涉及基性岩(SiO2＜52％)中原位锆石的寻找方法。
背景技术
锆石由于极稳定的晶体结构使其具有记录在结晶时的物理化学特征的能力，并成为矿物包裹体的寄主矿物。在如今地质实验分析中，锆石年代学已成为使用U-Pb法定年的成熟稳定的方法；同时锆石微量元素、Hf同位素特征可以反映生长机制、结晶温度、共生矿物和形成环境等信息，对其寄主岩浆熔体的研究有重大价值。但对于基性岩来说，由于硅不饱和(SiO2＜52％)、Zr含量较低，不利于锆石生长，导致在基性岩中锆石难以寻找。
目前在基性岩中获得锆石的方法有破岩再选单矿物的方法和扫描电镜扫薄片的方法。破岩再选单矿物的方法主要是采取“原岩选择→破碎机破岩→碎后样品淘洗→强磁、电磁选矿物→制成锆石靶”一系列步骤，该方法虽然可以快速得到大量基性岩石中的锆石，但由于锆石普遍存在于沉积岩浆和变质岩中而导致样品消耗大，且在破岩和淘洗过程中可能有其它不明的锆石混入而造成样品污染，通过该方法得到的基性岩锆石的来源和锆石类型都有多种解释。扫描电镜扫薄片的方法是通过扫描电镜能谱仪得到锆元素分布图来寻找原位锆石，由于通过扫描电镜难以对薄片中锆含量高的位置进行精确标记，而没有明确的扫描区域会导致工作量大。
因此，需要进一步探索在基性岩中找到原位锆石的方法。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供了一种基性岩中原位锆石的寻找方法，旨在可以少样品、少工作量的在基性岩中准确找到原位锆石。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基性岩中原位锆石的寻找方法，包括如下步骤：
步骤1、将新鲜基性岩制成探针薄片；
步骤2、通过偏光显微镜在正交偏光和单偏光下对探针薄片进行观察，找出类似锆石矿物并在探针薄片中圈出相应位置；
步骤3、通过偏光镜阴极发光仪观察所圈定位置的类似锆石矿物：若观察到明显的锆石阴极发光特征，则在所述探针薄片表面喷镀导电材料后直接进行步骤5；若未观察到明显的锆石阴极发光特征，则在所述探针薄片表面喷镀导电材料后进行步骤4；
步骤4、通过电子探针分析仪BSE成像观察所圈定位置的类似锆石矿物：若观察到锆石的BSE特性，则进行步骤5；若未观察到锆石的BSE特性，则判定所圈定位置并非锆石矿物；
步骤5、利用电子探针能谱仪对所圈定位置的类似锆石矿物进行分析，通过矿物成分确定其是否为锆石。
进一步地，所述导电材料为碳。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
本发明可以利用少量样品在基性岩中找到原位锆石，能够直接观察锆石在原位的形态以及与周围矿物晶体间的关系，更符合对于基性岩中锆石实验分析的需求，对今后在硅不饱和岩石中的锆石在原位状态下进行地质实验分析有一定的辅助作用。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明实施例1中，利用偏光显微镜观察到的类似锆石矿物图像，其中(a)为正交偏光下的图像、(b)为单偏光下的图像；
图3为本发明实施例1中，利用偏光镜阴极发光仪观察到的类似锆石矿物CL图像(图3(a))和电子探针分析仪观察到的类似锆石矿物BSE图像(图3(b))；
图4为本发明实施例1中，利用电子探针分析仪得到的3个类似锆石矿物的能谱图(图4(a)～(c))。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明公开了一种基性岩中原位锆石的寻找方法，包括如下步骤：
步骤1、将新鲜基性岩制成探针薄片；
具体的，是选择新鲜基性岩样品送至相关制片机构(如分析测试公司)，对样品进行切割、打磨、剖光后制成探针薄片。也可以根据条件自行对新鲜基性岩样品切割成长方形小块后，再送至制片机构制成探针薄片。
步骤2、通过偏光显微镜在正交偏光和单偏光下对探针薄片进行观察，找出类似锆石矿物并在探针薄片中圈出相应位置；
具体地，通过偏光显微镜观察探针薄片，是利用锆石在正交偏光下具有最高级干涉色三级～四级(呈鲜艳的红、蓝、绿干涉色)与多色性，并且在单偏光下可看到正极高突起的性质，使用偏光显微镜在探针薄片中寻找有类似特征的矿物，使用记号笔在薄片上标记该矿物位置。
根据探针薄片的观察情况，可圈出多个类似矿物位置或者在片中无类似的矿物都是正常情况。
步骤3、通过偏光镜阴极发光仪观察所圈定位置的类似锆石矿物：若观察到明显的锆石阴极发光特征，则在探针薄片表面喷镀导电材料后直接进行步骤5；若未观察到明显的锆石阴极发光特征，则在探针薄片表面喷镀导电材料后进行步骤4；
具体地，使用偏光镜阴极发光仪，利用锆石在阴极射线激发下能发出亮白色、亮黄色、微黄色光的特征，对上一步找到的类似锆石矿物进行观察。若利用偏光镜阴极发光仪观察到明显的锆石阴极发光特征，则进一步判断其为类似锆石矿物，可直接进行后续的电子探针能谱仪分析。若不能观察到明显的锆石阴极发光特征，并不能直接排除其为锆石，因为锆石中U含量过高也会导致阴极发光不明显。为提高准确性，需通过电子探针分析仪BSE成像再判断。
步骤4、通过电子探针分析仪BSE成像观察所圈定位置的类似锆石矿物：若观察到锆石的BSE特性，则进行步骤5；若未观察到锆石的BSE特性，则判定所圈定位置并非锆石矿物；
具体地，由于阴极发光图像与BSE背散射图像的明暗程度成反比，在进行步骤3观察后若不能观察到明显的阴极发光图像，如果类似矿物是锆石则在BSE图像中呈现出亮灰白色。
步骤5、利用电子探针能谱仪对所圈定位置的类似锆石矿物进行分析，通过矿物成分确定其是否为锆石。
具体地，在通过偏光镜阴极发光仪观察和BSE背散射成像观察后，对有明显阴极发光特征和BSE图像特征的矿物，进行电子探针分析通过能谱图确认该矿物为锆石。
实施例1
步骤1、取新疆黄山东基性-超基性岩体中新鲜的基性岩，用小型切割机切下50块长、宽、厚分别为5厘米、2厘米、1厘米左右的块体，送至薄片加工机构，经过打磨抛光后，粘在5厘米长、2.5厘米宽、1毫米厚的载玻片上，制成探针薄片。
步骤2、根据锆石在正交偏光下具有最高级干涉色与多色性的特征，并在单偏光下可看到正极高突起的性质，使用Carl Zeiss Axio scop 1专业偏光显微镜观察探针薄片，在探针薄片中寻找有类似特征的矿物，并标记好位置。如图2所示，在显微镜视域范围内发现了3个具有类似锆石矿物特征的矿物，圈出矿物位置做好标记。
步骤3、由Axio scope.A1偏光显微镜和CLF-2阴极发光仪组成偏光镜阴极发光仪，通过观察图2中的区域得到该区域阴极发光的图像(如图3(a)所示)，图中观察到疑似矿物的阴极发光不明显，锆石中如果U含量过高也会导致阴极发光不明显，所以不能排除其是锆石。
步骤4、使用高真空镀膜仪对薄片粘有样品的一面喷镀上导电碳材料，然后将样品镀碳的面朝上，用碳导电胶固定薄片四角将其固定在样品架上，放入JOEL-JAX-8230电子探针分析仪(EPMA)样品仓中，抽真空，加速电压15kV，束斑尺寸3μm，探针电流20nA。观察类似锆石矿物的背散射电子像(BSE)，得到该区域的背散射图像(如图3(b)所示)，3个具有类似锆石矿物特征的矿物呈现亮灰白色，符合锆石的BSE特征。
步骤5、在上一步观察完矿物的BSE图像后，使用电子探针能谱仪分析3个矿物，得到如图4所示的能谱图，可确认找到的矿物是锆石。
以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基性岩中原位锆石的寻找方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将新鲜基性岩制成探针薄片；
步骤2、通过偏光显微镜在正交偏光和单偏光下对探针薄片进行观察，找出类似锆石矿物并在探针薄片中圈出相应位置；具体地，通过偏光显微镜观察探针薄片，是利用锆石在正交偏光下具有最高级干涉色三级～四级与多色性，并且在单偏光下可看到正极高突起的性质，使用偏光显微镜在探针薄片中寻找有类似特征的矿物；
步骤3、利用锆石在阴极射线激发下能发出亮白色、亮黄色、微黄色光的特征，通过偏光镜阴极发光仪观察所圈定位置的类似锆石矿物：若观察到明显的锆石阴极发光特征，则在所述探针薄片表面喷镀导电材料后直接进行步骤5；若未观察到明显的锆石阴极发光特征，则在所述探针薄片表面喷镀导电材料后进行步骤4；
步骤4、通过电子探针分析仪BSE成像观察所圈定位置的类似锆石矿物：若观察到锆石的BSE特性，则进行步骤5；若未观察到锆石的BSE特性，则判定所圈定位置并非锆石矿物；
步骤5、利用电子探针能谱仪对所圈定位置的类似锆石矿物进行分析，通过矿物成分确定其是否为锆石。
2.根据权利要求1所述的寻找方法，其特征在于：所述导电材料为碳。
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