(1)发不发光与激活剂和猝灭剂的含量有关。
猝灭剂为是阻止矿物发光的元素,如铁、钴、镍均为猝灭剂,含一定量猝灭剂矿物就不发光,如有的白云石。
激活剂是指能引起矿物发光的元素,如锰、钛及其他稀土元素。
(2)发什么颜的光与含有何种激活剂或与同一激活剂的不同化合价有关。如Ti4+长石发兰光,Fe3+的长石发红光,因微量元素不同而有不同的发光颜。又如Mn4+发红光,而Mn2+发黄绿或橙光。
(3)发光强度与激活剂及猝灭剂的相对含量有关,激活剂所占比例愈大,发光强度愈大。
常见矿物的阴极发光特征:
1.碳酸盐
碳酸盐矿物发光颜从黄—暗红。通常,文石为黄,方解石为黄—橙红,白云石呈暗红,铁白云石则不发光。
不同发光颜与含不同原有关,含Mn2+为橙红,含Th2+为橙黄,含有一定量Fe3+则发红光。
根据电子探针分析,碳酸盐的主要激活剂为Mn2+,而猝灭剂为Fe2+。
2.长石
长石的阴极发光颜很多,其中最常见的为蓝、红及绿。通过阴极发光显微镜与电子探针的联合分析,看看出长石发光颜与所含不同的激活剂有关。
长石最普遍的阴极发光颜为蓝,经测定,这类长石均含有少量Ti4+,而其他发光颜的长石均无Ti4+显示,可见发蓝光的长石与长石中含Ti4+有关。
发红光的长石较少,从结果来看,他与e3+、Cr3+及Mn4+有关。
发绿光长石少见。含Mn2+的长石常发绿光。在拉长石中,由于Ca2+被Mn2+取代,而发
石英砂岩绿光。
3.石英
石英的阴极发光现象有U.Zinkernagel作了系统的研究,他对不同岩石的石英都进行了阴极发光特性的研究,包括火成岩,接触变质岩、区域变质岩、沉积自生石英等,同时也对热液条件下人工培养的石英进行了定性的发光研究。根据他的研究石英的阴极发光的主要特征为,所有石英的发光光谱表现出两个发射极大值:①波长为350—450nm,在蓝范围内。
②波长为600—650nm,在红范围内。不同石英其光谱组成中,上述两个发射极大值强度不同。在沉积碎屑石英中,有着三种不同的发光类型
Ⅰ.“紫”发光石英:这类石英蓝范围的发射强度大于或者相等于红范围的强度。
Ⅱ.褐发光石英:这类石英红范围的发射强度大于蓝范围。
Ⅲ.不发光石英:无发射光谱。
Zinkernagel的研究表明,各种石英颗粒的发光特征是在母岩形成过程中获得的,代表其岩石
形成时的温度条件,三种不同发光类型正好反映了三种不同成因的石英。石英发光类型与岩石类型及温度之间的关系
发光类
型
Ⅰ发光颜
“紫”(在兰紫和红紫之
间变化)温度条件
>573℃快速
冷却
>573℃缓慢
冷却
Ⅱ褐
300℃-573℃低级变质岩火山岩
高级区域变质
岩产状
深成
岩接触变
质岩a.变质的火山岩b.变质的沉积岩a.接触变质岩b.区域变质岩c.回火沉积岩(自生石英)Ⅲ不发光<300℃沉积岩中的自
生石英
(据Zinkernagel,U,1978)
Ⅰ.“紫”发光石英:石英在高温(>573℃)条件下快速冷却结晶出,它形成于侵入岩,火山
岩及接触变质岩中。
Ⅱ.各发光石英:有两种情况,有高温条件下缓慢冷却形成,如有的高级区域变质岩中的石英,另一种是300℃-573℃条件下结晶出,如低级变质岩中的石英。
Ⅲ.不发光石英:在成岩作用中形成,又未经300℃以上后期回火作用的自生石英。
对于不同成因石英的不同发光效应,有人解释为是由于晶格有序度不同所致。快速冷却的高温火成岩中石英的晶格有序度较低,在电子束轰击下而激发出蓝紫光,在成岩过程中形成的自生石英由于其结晶温度低,结晶速度缓慢,晶格排列有序而无缺陷,因而不发光。
区域变质石英的有序度介于两者之间而呈褐红。有人认为石英不同发光效应是因为含不同激活剂所造成。发光原因的看法尚不一致,但三种石英的发光特征是公认的。
二、应用阴极发光对成岩作用的研究
沉积岩中有些成岩作用及结构构造特征,在一般显微镜下是难以认识的,如硅质胶结作用,碳酸盐的白云花及去白云化作用,被重结晶破坏的结构构造等。他们在阴极发光下可以获得满意的结果,这对于恢复原来岩石的结构构造、了解沉积环境及成岩变化是十分重要的。
1.硅质胶结及其他成岩作用
(1)当石英呈无痕加大时,在一般显微镜下就难以分辨出石英碎屑部分的自生加大部分。在阴极发光显微镜下,碎屑石英与自生加大石英发光颜截然不同,从而很容易地解决是否存在硅质胶结作用以及胶结程度、胶结世代。
(2)对于强烈硅质胶结的石英砂岩,在普通的显微镜下观察到的结构和构造有着一定程度的失真,不能正确反映沉积特征,在阴极发光显微镜下,原始碎屑颗粒的形状、大小、分选一目了然。从而为判断沉积时的形成条件提供了真实依据。
(3)在阴极发光显微镜下,可以了解石英颗粒的压碎和愈合作用。
(4)推断成岩序列。胶结物的形成顺序与成岩演变有着密切关系,在存在石英次生加大时,可以用阴极发光推断成岩顺序。
①当石英在碎屑接触处没有加大,而在与胶结物接触处有明显加大。这说明岩石首先经受了压实或压溶作用,其后当有硅质来源是,使未接触的孔隙处产生自生加大,后又被其他化学胶结作用再次胶结。各种作用的顺序是石英自生加大晚期胶结作用,而晚于机械压实作用。
②当石英的自生加大在颗粒四周均有,及碎屑石英颗粒之间和颗粒与其他胶结物之间都有加大,中这表明石英自生加大早于机械压实作用或同时进行,由于自生加大形成支架阻碍了压实作用,随后产生其他胶结作用。
(5)在阴极发光显微镜下可以用石英自生加大的情况来推测孔隙类型。
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