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      河南嵩縣車村至合裕一帶螢石寶石學(xué)特征及產(chǎn)地化學(xué)特性

      2019-10-11 08:11:38宋嘉釋
      世界有色金屬 2019年16期
      關(guān)鍵詞:光澤螢石裂隙

      宋嘉釋

      (河南省黃金貴金屬產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心,三門(mén)峽市有色金屬質(zhì)量科學(xué)研究所,河南 三門(mén)峽 472000)

      1 產(chǎn)地概況

      嵩縣車村-欒川縣合裕一帶,在漫長(zhǎng)的地質(zhì)史上發(fā)生了多期次巖漿活動(dòng),形成了較為豐富的螢石礦產(chǎn)資源。截至2017年9月底數(shù)據(jù),已知螢石礦床、礦點(diǎn)共計(jì)50處,查明大型礦床4個(gè)、中小型礦床10余個(gè)。在該地區(qū)累計(jì)查明螢石資源儲(chǔ)量1013萬(wàn)噸,占河南全省累計(jì)查明螢石資源儲(chǔ)量的68.58%,保有資源儲(chǔ)量800多萬(wàn)噸,占全省保有資源儲(chǔ)量的80%以上。通過(guò)實(shí)地考察表明,嵩縣車村-欒川縣合裕一帶螢石礦具有產(chǎn)量較大、分布較為集中、礦床類型多等特點(diǎn)[2]。

      圖1 礦區(qū)螢石樣本實(shí)物拍攝圖

      2 樣本信息

      通過(guò)對(duì)實(shí)地采集,分別挑選結(jié)晶形態(tài)較好、顏色豐富(綠色、紫色、黃色)并具有代表性的螢石樣本,樣本實(shí)物拍攝如圖1所示:

      3 常規(guī)寶石學(xué)特征

      使用常規(guī)寶石學(xué)設(shè)備對(duì)Sample1、Sample2、Sample3三枚樣本進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如表1所示。

      3.1 顏色分布

      對(duì)本礦區(qū)樣本顏色進(jìn)行目測(cè)觀察,該礦區(qū)三枚樣本顏色較為豐富,可見(jiàn)淺黃色-中黃色、淺綠色-中綠色、淺紫色-深紫色顏色漸變,且多種顏色聚合于同一樣本,可見(jiàn)白色、灰色、褐色等共生礦物。

      3.2 光澤及透明度

      對(duì)該礦區(qū)樣本Sample1、Sample2、Sample3透明度進(jìn)行目測(cè)觀察,三枚樣本光潔解理面呈玻璃光澤,裂隙發(fā)育部分呈亞玻璃光澤、受外力削切面呈弱玻璃光澤,附有白色、灰色共生礦物部分呈土狀光澤。

      3.3 多色性

      由于螢石為等軸晶系,各向同性,故無(wú)多色性特征。使用二色鏡進(jìn)行不同角度觀察驗(yàn)證,三枚樣本均未見(jiàn)多色性。

      3.4 發(fā)光性

      使用GIC臺(tái)式雙波長(zhǎng)紫外燈(長(zhǎng)波LW=365nm ,短波SW=253.7nm),觀察Sample1、Sample2、Sample3三枚樣本在紫外波長(zhǎng)輻射下,受激條件發(fā)光狀況,觀察結(jié)果如表1所示:

      表1 該礦區(qū)螢石樣本發(fā)光性觀察結(jié)果

      觀察表明,該礦區(qū)樣本在紫外光照射下,發(fā)光性基本狀態(tài)為:LW—呈藍(lán)白色中等熒光,SW—黃白色弱熒光。

      3.5 折射率

      使用FABLE折射儀(型號(hào):FGR-002),測(cè)量范圍:1.35~1.85,分辨率0.01,誤差:±0.002,分別對(duì)三枚樣本進(jìn)行觀測(cè)。使用拋光機(jī)對(duì)樣本測(cè)試面進(jìn)行拋光前處理,保證樣本與折射儀形成良好光學(xué)接觸。測(cè)試結(jié)果如下表2所示:

      結(jié)果表明,不同顏色樣本折射率有些許差異,分析可能是由于不同顏色樣本所含的微量元素不同所致。

      圖2 Sample1放大成像一覽

      圖3 Sample2放大成像一覽

      圖4 Sample3放大成像一覽

      表2 該礦區(qū)螢石樣本折射率測(cè)試結(jié)果

      3.6 莫氏硬度測(cè)試

      使用莫氏硬度計(jì)對(duì)Sample1、Sample2、Sample3進(jìn)行刻劃有損測(cè)試,測(cè)試結(jié)果為:三枚樣本均為莫氏硬度4。

      3.7 顯微觀察(7.5X-50X)

      使用寶石攝影體視顯微鏡進(jìn)行顯微觀察,設(shè)備參數(shù):7.5X-50X連續(xù)變倍,變倍比為1:6.7,配備CCD,采用FPGA+ARM架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng),使用HDMI數(shù)字高速高清信號(hào)進(jìn)行顯微成像傳輸。為觀察并記錄該礦區(qū)螢石樣本的表面特征及內(nèi)部包裹體特征,分別對(duì)三枚樣本在寶石攝影體視顯微鏡下進(jìn)行放大觀察。顯微觀察采用透射光源和反射光源相結(jié)合的方式進(jìn)行,觀察結(jié)果及圖像信息分別如圖2、圖3、圖4所示:

      如圖2所示,Sample1放大觀察后可見(jiàn)由多組不完全解理所組成的階梯狀表面,可見(jiàn)明顯裂隙,黑褐色礦物包裹體,可見(jiàn)白色伴生礦物。在樣本中部區(qū)域可見(jiàn)彩色薄膜干涉效應(yīng),分析可能由于樣本礦物表面厚度不一,或內(nèi)部含有的水分對(duì)光波產(chǎn)生相互干涉而形成新的光波所產(chǎn)生的。

      如圖3所示,Sample2放大觀察后可見(jiàn)由多組不完全解理所組成的階梯狀表面,黃褐色礦物結(jié)晶包裹體,可見(jiàn)明顯裂,紫色延裂隙部位富集,紫色生長(zhǎng)色帶,紫色-綠色過(guò)渡自然,可見(jiàn)白色伴生礦物。

      如圖4所示,Sample3放大觀察后可見(jiàn)由多組不完全解理所組成的參差狀表面,部分解理面呈油脂光澤,可見(jiàn)深褐色固液兩項(xiàng)礦物包裹體,明顯礦物裂隙,可見(jiàn)小片彩色薄膜干涉效應(yīng),黃色-綠色過(guò)渡自然,可見(jiàn)白色伴生礦物。

      綜上所述,該礦區(qū)螢石多裂隙,可見(jiàn)黑褐色、黃褐色等固液兩項(xiàng)礦物包裹體,偶見(jiàn)彩色薄膜干涉效應(yīng),顏色過(guò)渡自然,可見(jiàn)白色伴生礦物。

      4 化學(xué)元素分析

      4.1 主要元素測(cè)定(DETA滴定法)[3]

      使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5195.1-2017 螢石 氟化鈣含量的測(cè)定 EDTA滴定法和蒸餾-電位滴定法對(duì)Sample1、Sample2、Sample3三枚樣本進(jìn)行Ca、F主含量分析。經(jīng)測(cè)試,該礦區(qū)螢石化學(xué)主元素成分Ca(50.04%),F(xiàn)(47.52%),略低于螢石理論主要化學(xué)元素Ca(51.33%),F(xiàn)(48.67%)[1],分析原因可能是由于該礦區(qū)螢石在形成過(guò)程中周邊地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜,含有其它元素的礦物與CaF2形成化學(xué)反應(yīng)并一同結(jié)晶。

      4.2 其他元素測(cè)定(電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法)[4]

      使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5195.16-2017 螢石 硅、鋁、鐵、鉀、鎂和鈦含量的測(cè)定 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法對(duì)三枚樣本其它元素進(jìn)行分析:

      使用美國(guó)PE公司Optima 8000電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀對(duì)螢石樣本進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定條件為:波長(zhǎng)范圍:165~900nm,分辨率:<0.009nm,雙光學(xué)系統(tǒng),高色散分級(jí)光柵,焦距:0.3m,光柵密度:79/nm,閃耀角:63.4°,紫外敏感、雙重電耦合器件CCD陳列檢測(cè)器,電源200-254VAC,20A,50/60Hz(±1%)。測(cè)量元素霧化器背壓268psi,泵流速為1.5ml/min,采用軸向觀測(cè)方向,棱鏡溫度為24.2℃,環(huán)境溫度為25℃,相對(duì)濕度為54%?;瘜W(xué)試劑按國(guó)標(biāo)方法,使用分析純的氫氧化鈉、碳酸鈣、硼酸、硝酸、硼酸、過(guò)氧化氫。對(duì)三枚樣本進(jìn)行其它含量分析,測(cè)試結(jié)果如表3所示。

      表3 微量元素測(cè)定結(jié)果一覽

      由表3所示,該礦區(qū)螢石含有Si、K、Al、Mg、Fe、Ti等微量元素,其中Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占1%以上。

      5 結(jié)論

      寶石學(xué)特征:欒川螢石樣本結(jié)晶形態(tài)為塊狀、粒狀集合體;肉眼可見(jiàn)參差狀、亞貝殼狀斷口;顏色較為豐富,可見(jiàn)紫色、綠色、黃色呈團(tuán)狀、條帶狀漸變分布,紫色沿裂隙部位富集;亞玻璃光澤—弱玻璃光澤,解理面可見(jiàn)油脂光澤;半透明—微透明;均質(zhì)體;折射率為1.434~1.1.436(單折射),不同顏色樣本折射率有些許差異,分析可能由于微量致色元素所致;無(wú)多色性;莫氏硬度4;紫外光照射下LW—呈藍(lán)白色中等熒光,SW—黃白色弱熒光;顯微觀察可見(jiàn)裂隙,黑褐色、黃褐色等礦物固體、固液兩項(xiàng)包裹體,偶見(jiàn)彩色薄膜干涉效應(yīng),可見(jiàn)顏色生長(zhǎng)帶,白色伴生礦物。

      產(chǎn)地化學(xué)特性:通過(guò)EDTA滴定法進(jìn)行分析得出,主要化學(xué)成分占比為Ca(50.04%),F(xiàn)(47.52%),略低于螢石主要化學(xué)元素的理論值,分析可能是由于該礦區(qū)螢石在形成過(guò)程中周邊地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜,含有其它元素的礦物與CaF2形成化學(xué)反應(yīng)并一同結(jié)晶。使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀進(jìn)行微量元素的測(cè)定,Si、K、Al、Mg、Fe、Ti等微量元素均存在于該礦區(qū)螢石中,其中Si占比1%以上。

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