岩石矿物阴极发光鉴定

1、样品制备

先制作岩石阴极发光薄片,与普通岩石薄片相比,这种薄片不加盖片,顶面抛光,厚度略大(0.04mm),用502胶粘在载片上,如含油要先清洗。

2、阴极发光原理

当电子束(例如来自扫描电子显微镜的电子束)与矿物相互作用时,会发生多种多样的过程,这些过程可用于各种显微镜观察。除电子信号外,各种非相干和相干过程还会生成宽范围的电磁辐射。

阴极发光最通常在扫描电子显微镜中进行。在装有您所研究的样本的真空室中,电子束聚焦在样本上。

然后,样本在电子束作用下所产生的光必须用收集光学器件(例如反射镜或物镜)采集,或由腔室内的阴极发光检测器直接捕获。当通过光学元件收集光时,光会被导向至一个光检测元件,例如光电倍增管(PMT),光谱仪或照相机。

阴极发光可以用来探索物质的许多基本性质。它可以用于研究光的传输,散射,材料的电子结构,共振现象等等。因此,它为基础研究以及与行业直接联系的应用研究提供了有价值的信息来源。

阴极发光与纳米光子学领域高度相关。它适用于金属以及电介质和半导体纳米结构,包括纳米粒子,纳米线,超分子,超表面和光子晶体。这些结构可用于(生物)传感,荧光增强,非线性光学,低阈值蒸汽产生,LED,太阳能电池,集成光子学,激光等领域。

阴极发光是研究地质样本并获得地质扫描电子显微镜分辨率的额外对比度和光谱信息的理想工具。岩石发出的阴极发光能够洞悉有关晶体生长,带状,胶结,置换,变形,物源,微量元素和缺陷结构的信息。这可用于对岩石进行指纹识别,并以亚微米级显示有趣的空间纹理。阴极发光通常与其他分析工具(例如SIMS,LA-ICP-MS,BSE,EDS,WDS和μCT)结合使用,以更全面地了解所有相关的岩石特性。

陶瓷、电介质和(化合物)半导体在许多器件和功能材料中起着重要作用,其中包括闪烁体,磷光体,大功率电子发光二极管,二极管激光器和太阳能电池。纳米结构化越来越多地用于优化这些材料的光学性能。阴极发光可用于研究这些材料(散装和纳米结构材料)并确定其在纳米级的发光特性。

3、阴极发光其他领域应用

阴极发光也越来越多地应用于软物质,包括聚合物和生物组织。

4、阴极发光用于岩石矿物鉴定原理:

矿物由于其电子结构不同,价态不同,配位体性质和数量、配位体形态不同,对其电子能级有不同的影响,在电子冲击下不同矿物发出不同的光(颜色和强度不同)。

目前,岩石薄片阴极发光检测在沉积岩(碎屑岩和碳酸盐岩)领域有重要应用价值,对岩浆岩和变质岩的成因研究也有一定价值。

5、设备

6、鉴定内容

6.1 碎屑岩:

6.1.1 根据矿物发光颜色判断碎屑岩的矿物成分、孔隙成因等内容

6.1.2 矿物成分差别:应重点鉴定偏光显微镜下难以判别的矿物成分,方法如下:

a) 用Fe2+/Mn2+ 比值确定碳酸盐矿物发光颜色。

b) 判断碎屑岩样品中各矿物的阴极发光颜色。

c) 描述碎屑岩样品中各矿物的阴极发光颜色。

d) 判断石英的成因。

6 .1.4 判别孔隙成因

应根据发光情况,结合偏光显微镜下观察判别孔隙成因,并将孔隙分为原生孔隙与次生孔隙,孔隙类型应按SY/T 5368 给出的方法对孔隙进行描述。

6.1.5 胶结方式按下述方法判别:

a) 次生加大胶结:胶结物围绕碎屑颗粒生长,胶结物与碎屑颗粒发光颜色不同,可具环带构造。

b) 多期充填胶结:指两期或两期以上形成的同一种结胶物。

c) 破裂愈合胶结:指岩石或矿物颗粒颗粒破裂形成的裂缝被胶结物愈合为一整体。

d) 压溶嵌合式胶结;颗粒呈凹凸状或缝合线状接触,胶结物含量很少。

6.1.6 胶结期次,指出同一种胶结物具有两种或两种以上填充结构。

6.1.7 石英加大级别分为:

a) 弱: 具加大现象的石英颗粒小于岩石中石英颗粒数的10%。

b) 中: 具加大现象的石英颗粒数占岩石中石英颗粒数的≥ 10%~ ≤ 50%。

c) 强:具加大现象的石英颗粒数大于岩石中石英颗粒数的50%。

6.1.8 判断岩石中被溶蚀的残余矿物或组分名称

6.1.9 判断交代与被交代矿物的名称或相互间的交代关系。

6.1.10 判断生物碎屑发光特征以及它们的交代、被交代、重结晶等特征。

6.1.11描述矿物的环带形态、带数、缺陷、溶蚀及发光颜色

6.1.12 描述在偏光显微镜观察下已消失的原始结构和构造。

6.1.13 根据自生矿物的发光颜色、行成序次和胶结特征等判断成岩演化序列按表4进行。

6.1.14 根据裂缝的数量、宽度、溶蚀及充填物成分及充填方式等特征。

6.1.15 恢复原始孔隙的特征,判断孔隙的发育特征与演化历史。

6.1.16 应用SY/T 5368 给出的染色手段判别碳酸盐矿物。

6.1.17 对岩石样品中有代表性的阴极发光现象应拍摄照片,并做好记录。

6.2碳酸盐岩:

6.2.1鉴定碳酸盐岩的组分、成因、孔隙演化、结构构造等内容。

6.2.2 应重点鉴定偏光显微镜下难以确定的组分。包括颗粒(粒屑)、陆源矿物、自生矿物和填隙物:

a)碳酸盐矿物的Fe2+ / Mn2+ 比值与发光颜色。

b)矿物的发光颜色与微量元素关系

c)各种组分的阴极发光颜色

6.2.3 阴极发光下判别碳酸盐中各类孔隙的成因,并将孔隙分为原生孔隙与次生孔隙。孔隙类型描述应按SY/T5368给出的方法对孔隙进行描述。

6.2.4 判断胶结物的世代关系,描述各世代发光特征。

6.2.5 判断胶结物形成期次与各期次的矿物名称

6.2.6 描述溶蚀孔发育的部位及被溶蚀的组分名称

6.2.7 交代关系

6.2.8 生物碎屑

6.2.9 环带特征

6.2.10成岩特征与成岩阶段

6.2.11 描述在偏光显微镜下部分或全部消失的颗粒、生物碎屑、孔隙、矿物、结构和构造。通过恢复岩石中的原始结构来推断其原岩岩性。

6.2.12 裂缝特征

6.2.13 孔隙演化

6.2.14 染色判别碳酸盐矿物

6.2.15 代表性发光现象记录要求
6.2.16 观察结果描述

6.3火山碎屑岩:

6.3.1鉴定火山碎屑岩的主要矿物、次要矿物和其它矿物的发光颜色等,鉴定结果参照表A.3填写

6.3.2根据表2描述各矿物的发光颜色,并确定偏光显微镜下不易鉴别的矿物成分

6.3.3结构构造恢复、

6.3.4描述岩样蚀变作用,指出交代与被交代的关系

6.3.5代表性发光现象记录要求

6.3.6观察结果描述

6.4、岩浆岩

6.4.1根据阴极发光与偏光对应观察鉴定岩浆岩的矿物成分、物性特征等内容,鉴定结果参照A.3填写

6.4.2根据发光颜色确定矿物成分

6.4.3描述岩样中孔、洞、缝的数量、期次、大小、充填物及充填特征

6.4.4原始结构与构造恢复

6.4.5次生变化与蚀变作用

6.4.6代表性发光现象记录

6.4.7观察结果描述

6.5、变质岩

6.5.1鉴定变质岩中主要矿物、次要矿物和其他矿物的成分以及结构,构造等内容,鉴定结果参照表A.3填写。

6.5.2根据发光颜色确定矿物成分

6.5.3原始结构与构造恢复

6.5.4次生变化与蚀变作用

6.5.5代表性发光现象记录

6.5.6观察结果描述