青海软玉致色机制及成矿机制研究

发布时间：2017-09-26 07:18

  本文关键词：青海软玉致色机制及成矿机制研究

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【摘要】：青海软玉矿床发现于九十年代早期,至少探明储量为1600吨,因此被认为是世界上最大规模的软玉矿床之一。青海软玉与世界其他地区出产的软玉相比,具有良好的透明度和非常丰富的颜色,除了白色系列外,还包括绿色、棕色、黄色、紫色等颜色,其中特有的品种为翠绿玉和烟青玉。由于青海软玉优良的品质,越来越受到人们喜爱,市场价值也越来越高。特别是青海软玉作为北京29届奥运会制作奖牌的材质,逐渐被世界所认可,已成为世界公认的重要的软玉品种之一。然而,尽管青海软玉的经济价值不断提高,市场比例逐渐增大,但对青海软玉的科学研究仍然比较滞后,很多问题急待解决。因此,在本论文中,我们选取了8种具有代表性颜色的结构细腻的青海软玉样品,对青海软玉的致色机制和成矿机制进行系统和全面的研究。在青海软玉致色元素和致色机制的研究中,我们主要分析8种颜色(白色、青白色、翠青玉、糖色、烟青色、黄色、翠青色、青色和碧绿色)青海软玉样品中主要致色元素和相应的致色机制。X射线衍射和矿物分析,得出不同颜色青海软玉的主要致色矿物为透闪石,含量在95%以上。进一步X射线衍射分析结果表明,不同颜色青海软玉的结晶度比较高,平均为96.61%,不同颜色青海软玉中透闪石的晶格常数a0、 b0、 c0和β与标准透闪石晶格常数数值有所差异,说明离子置换普遍存在。除了青玉和碧玉外,其他颜色青海软玉中b0低于透闪石的标准值,说明八面体空隙M1、M2和Mg2+被高电价小离子半径的离子置换,而对于青玉和碧玉,则为低电价大离子半径的离子。不同颜色青海软玉中过渡性金属元素的含量主要由X荧光光谱及等离子质谱仪测得,分析结果表明,青海软玉可能的致色元素为Fe2+、Fe3+、Mn和Ni。将所有样品分别在常温下和低温下进行电子顺磁能谱测试,结果表明：在常温下,不同颜色青海软玉的能谱图基本相似,主要有两个谱线区域,一个在3500Gs附近,三组距离比较近的六重超精细结构谱线,g=2.001,为三个间隔比较近的M1、M2和M3位置上的Mn2+的特征谱线；另一个在1600Gs附近,g=4.331,为M1、M3和M3位置上Fe3+的特征谱线。然而,值得注意的是Mn2+和Fe3+特征谱线强度并不与其含量呈正比,主要原因为：高电价的锰离子取代M1、M2和M3位置上Mg2+,部分Fe3+取代T位置上的Si4+。同时,M1、M2和M3位置上Fe3+的特征谱线在同种颜色的样品中,随着色调的加深,谱线强度增强,而Mn2+特征谱线强度在同种颜色样品中,随着色调的加深,谱线强度减弱,由此说明M1、M2和M3位置上Fe3+对青海软玉的致色有一定的影响,而Mn2+与致色没有明显的关系。在低温93K下,在g=1.970处没有检测到T,的电子顺磁能谱特征谱线,说明青海软玉中Ti主要为Ti4+。在氧化环境中,将样品分别加热到500。C和800。C,退火后,进行可见光谱测试,根据颜色和吸收峰的变化,结合致色元素的分析结果,我们可以得出8种颜色青海软玉的致色原理：(1)褪色样品：白玉和黄玉主要为02-→Fe3+电荷转移,糖玉为Mn4-4A2→4T2(F)和Fe3-6A,→4E+4A1(4G)电子跃迁,烟青玉为Fe2+→Ti4+电荷转移。这些样品在加热过程中,Fe2+和Mn4+被氧化,数量减少,导致相应的400-500 nm或550-560 nm间的吸收峰减弱甚至消失,从而引起褪色作用；(2)颜色加深样品：青白玉主要为Fe3+6Al→4E+4A,(4G)电子跃迁,翠青玉主要为Cr3+4A2→4T2、Fe3+6A1→4E+‘A,(4G)和Cr34A2→4T1+2E,电子跃迁,青玉和碧玉主要为Fe2+→Fe3+和Fe2+(5T2)+Fe3+(6A1)→Fe2+(5E)+Fe3+(6A1)电荷转移,在加热过程,这些样品发生氧化反应,导致Fe3+和Cr3"含量增加,400-500 nm或550-560 nm间的吸收峰强度变大,从到引起颜色的加深。在不同颜色青海软玉的成矿机制和成矿环境的研究中,红外光谱测试和电子探针数据表明,不同颜色青海软玉的主要矿物组成为透闪石。同时,由电子探针数据分析阳离子在透闪石中占位情况,根据以c(Mg)、c(Ca+K+Na)和c(Fe2++Fe3+)为端元元素的三角投影图可得,不同颜色青海都为接触交代矿床。根据青海软玉总Fe2+(3+)/(Mg2++Fe2+(3+)and的比值及Cr,Co和Ni的含量为坐标轴进行投影,可以得出,白玉、青白玉、糖玉、烟青玉、翠青玉和黄玉是与白云质大理岩有关的接触交代矿床,而青玉和碧玉是与超镁铁岩有关的接触交代矿床。进→步次要矿物的形态和成分的分析结果表明,青海软玉可能存在四种成矿过程,分别为白云质大理岩→透闪石、白云质大理岩→透辉石→透闪石、辉石→蛇纹石→透闪石和橄榄石→蛇纹石→透闪石。1) 我们应用等离子质谱仪对不同颜色青海软玉中的微量元素和稀土元素进行测试,并以此来说明不同颜色青海软玉的成矿来源和成矿环境。与白云质大理岩有关的青海软玉,其球粒陨石的稀土元素的标准分配模式为,轻稀土元素较为富集,中稀土元素较平,6 Eu中等负异常,并且这些样品中稀土元素的含量都非常低,与白云质大理岩的稀土分配模式相似,说明相似的起源。而与超镁铁岩有关的青海软玉中,青玉的稀土元素分配模式为左倾,重稀土元素富集,6Eu中等负异常,与纯橄榄岩的稀土元素分配模式相似,而碧玉稀土元素分配模式表现为,深V字形,轻、重稀土分异都不明显,与辉长岩的稀土元素分配模式相似。根据对成矿环境有指示意义的元素比值(Fe2+/Fe3+,δCe,Sr/Ba,Zr/Hf,Hf/Ta和Zr/Ta)的分析,可以得出,不同颜色的青海软玉中,从白玉→青白玉→黄玉→翠青玉→糖玉→烟青玉→碧玉→青玉,氧逸度依次降低,从黄玉→翠青玉→碧玉→烟青玉→青玉→糖玉→青白玉→白玉,成矿环境中碱性逐渐增加。
【关键词】：青海 软玉 透闪石 颜色 致色 成矿类型 成矿过程 成矿环境
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P619.28
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 青海软玉概述13
• 1.2 选题依据及研究意义13-14
• 1.3 研究现状14-22
• 1.3.1 软玉研究现状14-20
• 1.3.2 青海软玉研究现状20-22
• 1.4 研究内容及研究方法22-23
• 1.5 论文的研究进度及主要工作量23-24
• 1.5.1 论文的研究进度23
• 1.5.2 主要工作量23-24
• 1.6 主要研究成果24-28
• 第二章 青海软玉矿床地质概况28-37
• 2.1 东昆仑区域板块演化及特征28-30
• 2.2 青海软玉成玉的地质条件30-32
• 2.3 青海软玉主要产地及矿山概况32-36
• 2.3.1 纳赤台三岔河玉矿32-33
• 2.3.2 大(小)灶火玉矿33-35
• 2.3.3 托拉海(野牛沟)玉矿35-36
• 2.4 小结36-37
• 第三章 青海软玉的矿物学研究37-47
• 3.1 扫描电镜特征37-40
• 3.2 微观结构特征40-43
• 3.3 典型矿物组成43-46
• 3.4 小结46-47
• 第四章 青海软玉致色元素研究47-65
• 4.1 引言47-48
• 4.2 不同颜色青海软玉致色矿物分析48-51
• 4.2.1 红外光谱分析48-50
• 4.2.2 微观结构及次生矿物分析50-51
• 4.3 不同颜色青海软玉化学成分分析51-57
• 4.3.1 主要化学成分分析51-54
• 4.3.2 过渡性金属元素含量分析54-57
• 4.4 电子顺磁共振波谱57-63
• 4.4.1 常温下电子顺磁能谱分析58-62
• 4.4.2 低温下电子顺磁共振波谱62-63
• 4.5 小结63-65
• 第五章 不同颜色青海软玉变温可见光谱分析及致色机制研究65-80
• 5.1 引言65
• 5.2 透闪石的结构65-66
• 5.3 不同颜色青海软玉X射线衍射分析66-68
• 5.4 青海软玉呈色机理分析68-70
• 5.5 不同颜色青海软玉可见光谱归属分析70-79
• 5.5.1 常温下不同颜色青海软玉可见光谱分析70-72
• 5.5.2 分别加热到500℃和800℃后不同颜色青海软玉可见光谱分析72-79
• 5.6 小结79-80
• 第六章 不同颜色青海软玉成矿类型及成矿过程研究80-96
• 6.1 引言80-81
• 6.2 不同颜色青海软玉差热分析81-84
• 6.3 成矿类型分析84-90
• 6.3.1 不同颜色青海软玉成因分析84-87
• 6.3.2 不同颜色青海软玉成矿类型分析87-90
• 6.4 成矿过程分析90-94
• 6.4.1 不同颜色青海软玉次要矿物成分分析90-92
• 6.4.2 不同颜色青海软玉成矿过程92-94
• 6.5 小结94-96
• 第七章 不同颜色青海软玉成矿来源及成矿环境研究96-119
• 7.1 引言96
• 7.2 不同颜色青海软玉地球化学特征96-105
• 7.2.1 青海软玉稀土元素特征96-99
• 7.2.2 青海软玉微量元素特征99-105
• 7.3 不同颜色青海软玉成矿来源分析105-111
• 7.3.1 镁质白云质大理岩的青海软玉成矿来源分析105-109
• 7.3.2 蛇纹岩或蛇纹岩化的超镁铁岩的青海软玉成矿来源分析109-111
• 7.4 不同颜色青海软玉成矿环境分析111-115
• 7.4.1 氧化还原环境分析111-113
• 7.4.2 酸碱性环境分析113-115
• 7.5 青海软玉成矿年代分析115-118
• 7.5.1 钾氩定年法115-116
• 7.5.2 青海软玉三个与矿点的成矿年代116-118
• 7.6 小结118-119
• 结论119-122
• 参考文献122-132
• 致谢132-133
• 攻读博士期间的研究成果133-134
• 附录134-136

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本文编号：922174