草莓紅綠柱石(Pezzottaite)的微結構研究及其應用.pdf

1、本文對馬達加斯加花崗偉晶巖中的草莓紅綠柱石進行了顯微鏡觀察，研究了它的宏觀外貌及其在鏡下各種光學性質；采用熱場發(fā)射掃描電鏡-能譜儀(FESEM-EDS)、電子探針(EPMA)、高分辨等離子質譜儀(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構的變化，利用譜學方法-傅立葉紅外光譜(FTIR)，拉曼光譜(Raman)，紫外-可見-近紅外光譜(Uv-VIS)，

2、電子順磁共振譜(EPR)等研究了其精細結構，對其晶體結構-空間群，生長形態(tài)、微形貌的變化-晶格缺陷和物理性質進行了系統(tǒng)研究，對其成因也進行了分析。
　　 通過對該偉晶巖礦床的實地地質考察和室內研究，認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物，巖體應屬于復雜的鈮-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，可見此礦物具多色性現象，//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，有異常消光現象。在錐光鏡下觀察為一軸晶負光性，有異常的二軸晶干涉現象。折射率//C軸為1.607～1.612和上c軸分別為1.612～1.616。常見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生的微裂隙之中。
　　 利用SEM-EDS、FESEM-EDS等進行了的成分半定量能譜分析，以及線和面的掃描；另外，通過EPMA和LA-ICP-MS等進行

4、了成分定量分析，發(fā)現草莓紅綠柱石微區(qū)的化學成分分布不均勻(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化熔蝕的柱面上，Cs的含量增加。認為Cs元素是在晶體生長晚期從外層交代“綠柱石”進入晶格而形成。元素定量成份分析表明，晶體中存在Mn2、Fe2+等以類質同像的方式置換八面體中Al3+和Li+對四面體中Be2+的置換。晶體化學式為:(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簡單化學式為: Cs(Be2 Li)Al2 Si6018。
　　 采用X-射線單晶衍射儀，對多個草莓紅綠柱石單晶樣品進行了現代X射線單晶德拜衍射技術和單晶衍射的研究。發(fā)現草莓紅綠柱石的衍射數據中有兩套強弱不等的衍射點，強衍射點為綠柱石結構，弱衍射點為超結構。由于結構中Li

6、，Be離子的有序分布引起結構的對稱性降低，由六方晶系變成三方晶系。晶胞參數為: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。超結構的結果造成礦物的晶胞參數增大，特別在C軸方向較綠柱石增大三倍。確定了各個原子的坐標、鍵長和鍵角的變化。研究并討論了堿金屬Li+Cs→Be在結構中的有序置換，結構的變化對礦物的物理性質、

7、晶體的牛長形態(tài)和形貌的影響。提出晶胞參數c/a值增大會造成晶體結構沿C軸的化學鍵力變弱，使得{1010)結構不穩(wěn)定而攤塌，而{0001}生長顯得相對發(fā)育。
　　 本礦物的空間群是R3c還是R3c在國際上存在著爭論。作者首先發(fā)現草莓紅綠柱石中具有一種獨特的復三方偏三角面體負晶包裹體，為對稱型3m的一般形，與空間群R3c相對應；其次是見到少量的完整的晶體形態(tài)，它們是具有對稱中心的幾何單形即{0001)和{1121)組成的聚形。又由壓

8、電性實驗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雜的缺陷存在:(1)刃位錯和螺位錯線缺陷的特征，刃位錯的伯氏矢量b()[001]；//(001)；螺位錯的伯氏矢量b//[001]。位錯的方向變化較大；(2)面缺陷如小角晶界和大角晶界的鑲嵌結構和雙晶:(3)體缺陷如管狀(負晶)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。形貌圖中常見從晶體中心發(fā)散延伸至表面密集的生長位錯束。還有塑性變形、位錯圓錐、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結構及水在隧道結構中的狀態(tài)，同時也指出三方晶系的草莓紅綠柱石振動譜學的特征。研究表明晶體的結構孔道中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伸縮振動峰位

10、于1039cm，兩個強度近于相同的II型水特征伸縮振動吸收峰位于3591cm-1和3545cm-1。認為與隧道中含高Cs離子有關。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，其主吸收帶位于藍區(qū)489nm，而綠區(qū)553nm吸收肩相對較弱，認為是與Mn有關的吸收。通過電子順磁共振譜研究表明，馬達加斯加的草莓紅綠柱石和淡紅色高銫綠柱石都具有M