α-石英双晶的腐蚀像在各不同结晶学面上的特征及晶体对称研究

对α-石英双晶上具有不同结晶学意义的晶面和切面进行了腐蚀像的微分干涉显微镜（DIC）观察与研究。经研究发现,在鉴定道芬双晶与巴西双晶上,除了双晶缝合线有差异（道芬双晶双晶缝合线为曲线而巴西双晶的双晶缝合线为直线）外,不同的结晶学晶面或切面上这两种双晶的腐蚀像也各不相同。在六方柱{1010}面存在道芬双晶处,直角梯形蚀坑的方位关系为二次轴关系;六方柱{1010}面上存在巴西双晶处,直角梯形蚀坑的方位关系为对称面关系。菱面体{1011}面上存在道芬双晶处,道芬双晶双晶缝合线两端分别是菱面体正形、菱面体负形出露处,导致蚀坑形状不同;菱面体{1011}面上存在巴西双晶处,不规则三角形蚀坑形态的方位关系为对称面关系;三方柱切面{1120}面上存在道芬双晶处,道芬双晶双晶缝合线两端分别是三方柱正形、三方柱负形出露处,导致蚀坑形状不同;三方柱切面{11120}面上存在巴西双晶处,椭圆形或四边形蚀坑方位应为对称面关系,但实验中未见到。这一研究对认清α-石英道芬双晶和巴西双晶腐蚀像的对称关系,鉴定α-石英的双晶类型具有理论与实际意义。     

红柱石腐蚀像立体模型及与对称的关系

采用摩尔比为1∶1的NaOH-KOH混合熔融物对红柱石晶体各不同结晶学方向的自然晶面和切面进行了腐蚀实验,建立了红柱石晶体腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型。相同腐蚀条件下,红柱石晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同,故根据腐蚀坑形态可进行晶体定向。腐蚀坑形态能体现了晶体的对称性。红柱石晶体各晶面(切面)的腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型和投影图可用来进行红柱石晶体的定向及缺陷研究。     

红柱石腐蚀像立体模型及与对称的关系北大核心CSCD

采用摩尔比为1∶1的NaOH-KOH混合熔融物对红柱石晶体各不同结晶学方向的自然晶面和切面进行了腐蚀实验,建立了红柱石晶体腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型。相同腐蚀条件下,红柱石晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同,故根据腐蚀坑形态可进行晶体定向。腐蚀坑形态能体现了晶体的对称性。红柱石晶体各晶面(切面)的腐蚀坑形态在三维空间分布的立体模型和投影图可用来进行红柱石晶体的定向及缺陷研究。     

α-石英晶体与刚玉晶体(0001)面腐蚀像的结晶学对称

晶体的腐蚀像是指晶面(或切面)在酸、碱溶液中被腐蚀后形成的具有一定形状的蚀坑。腐蚀像不仅可以揭示晶面及晶体的对称性,还可以揭示晶面的结晶学意义。本文对同属三方晶系,但对称型不同的α-石英晶体(点群32)和刚玉晶体(点群3m)的(0001)切面和晶面进行了腐蚀像的微分干涉显微镜(DIC)观察与研究。经研究发现,α-石英晶体(0001)切面的腐蚀像为等边三角形,与该面上出露三次对称轴的对称关系一致,等边三角形的三边分别平行于[0110]、[1010]、[1100]方向,即垂直于X、垂直于Y、垂直于U轴方向。该等边三角形腐蚀像与该切面边棱的方位关系表明在包含三次轴的方向上无对称面存在,与α-石英晶体的对称型是相符的。刚玉晶体(0001)晶面的腐蚀像亦为等边三角形,与该面上出露3次对称轴的对称关系一致,等边三角形的三边分别平行于[2110]、[1210]、[1120]方向,即X、Y、U轴方向。刚玉晶体(0001)面的腐蚀像与该晶面边棱的方位关系表明在包含3次轴的方向上有3个对称面存在,这3个对称面分别垂直于[2110]、[1210]、[1120]方向,即X、Y、U轴方向,与刚玉晶体的对称型相符。因此,同属于三方晶系同一单形平行双面{0001}的α-石英晶体与刚玉晶体(0001)晶面的蚀坑形态是一致的,均为等边三角形,但等边三角形腐蚀坑的方位不同,等边三角形腐蚀坑与边棱的方位关系反映该晶体的对称型特点。这一研究对认清三方晶系不同对称型矿物晶体(0001)面腐蚀像的对称关系,丰富同一晶系不同对称型矿物各面腐蚀像之间的关系研究具有理论与实际意义。     

橄榄石腐蚀像立体模型构建及其岩石组构研究之启示

利用20% 浓度的氢氟酸（HF）对橄榄石晶体不同方向之切面进行了腐蚀实验,以期建立三维立体构型。在晶体上选 取垂直任一结晶轴的单形,如（100）,（010）,（001）等平行双面,（110）,（011）,（101）等菱方柱和（111）菱方双锥进 行了腐蚀实验,由原子力显微镜记录各个切面腐蚀像。结果显示,相同切面上的腐蚀像具有固定的几何形状及角度,且在 晶面上的结晶学方向固定。各腐蚀像形状具有共性,即长轴为[010] 方向,短轴为[100] 方向。由不同切面腐蚀像的变化规律, 建立了橄榄石腐蚀像三维立体模型。相同腐蚀剂对不同晶面腐蚀的容易程度差异巨大,以蚀坑在DIC200× 下能清晰观察到 腐蚀像形态为标准,橄榄石各切面的腐蚀速率为v（010）>v（110）>v（100）>v（111）>v（101）>v（001）>v（011）。由橄榄石晶体腐蚀像的唯一 性及其结晶学定向,在橄榄岩切片中将橄榄石颗粒切面指数化,并获得其结晶学定向及结晶优选方向。由此,在大别山碧 溪岭石榴子石二辉橄榄岩中推断橄榄石[100] 主极密垂直面理面,[010] 主极密平行于线理面。腐蚀像所确定的晶体结晶优选 性为当地构造动力提供了一定有价值资料,开拓了腐蚀像的地质应用意义。     

晶面腐蚀像与晶面对称及晶面结构的关系

综合分析了石英、石榴子石、橄榄石、锆石、红柱石的各不同结晶学意义的晶面腐蚀像特点,总结了晶面腐蚀像与晶面对称性及晶面结构特点之间的关系.腐蚀像不仅可以揭示晶面及晶体的对称性,还可以揭示晶面的结晶学意义,即同一晶体上的不同结晶学意义的晶面,尽管对称性相同,也具有不同的腐蚀像;不同晶体之间的具有相同对称性的晶面可能会有相同的腐蚀像;腐蚀像类似于一种宏观晶体形态,主要与晶面的对称性有关,与晶面上原子、离子排列的结构细节关系不大;同一晶体的同一晶面在不同的腐蚀剂中所得的腐蚀像也可能完全不同;有些晶面的腐蚀像可以用晶体生长形态的常见晶面与被腐蚀面的交棱来解释.该研究在揭示晶体溶解形态机理、将溶解形态与晶体生长形态对比、用溶解形态来反映晶体曾经经历的酸-碱环境等方面具有理论与实际意义.      

不同成因类型水晶晶体形貌的研究

对不同成因类型的水晶品体的形貌特征的研究,表明水晶的晶体形貌差异主要与围岩的组成性质有关,而晶体上的大菱面体单形晶面上的微形貌特征则与品体生长时的温度及热动力环境条件变化有关.     

东北-铅锌矿床氧化带中的菱锌矿晶体及其分带性

这一铅锌矿床氧化带内的菱锌矿晶体形态种类较多,变化也大,是氧化带分带和形成条件的重要指示体。作者对氧化带不同部位的各种形态的菱锌矿晶体进行了研究,发现在该氧化带内有菱锌矿新的单形z{0552}和新的聚形:c{0001},e{0112},r{1011},z{0552}。此外,我们对菱锌矿的结晶习性和分带性做了一些探讨。     

黄铁矿成因形态学

在1981—1986年野外工作的基础上,作者对胶东三县四个金矿床黄铁矿晶体形态进行了系统研究,对其中2495粒晶体进行了统计,对300粒晶体进行了测角,对60粒晶体进行了微形貌观察。根据以上实际工作及国内外有关资料提出了黄铁矿晶休常见单形出现频率的定量资料与晶体微形貌的特点,特别是{210}面上负条纹的特征与成因探讨。并讨论了黄铁矿晶体形态与分带性,与形成温度,与主、微量成分,与共生组合及与矿化等的关系。查明黄铁矿形态及其晶面微形貌的发育与硫逸度、温度、冷却速度等密切相关。在以上基础上提出了胶东四个金矿床中蚀变岩型金矿及石英脉型金矿两种成因类型黄铁矿形态特征上的五点差异。最后对黄铁矿研究方法要点进行了总结。     

水热合成Y棒型石英晶体的形态特征

合成Y棒型石英晶体的外表特征对于压电元件的加工定向有密切关系,如能从外表特征正确鉴别各种单形和确定左右形,则可根据外表特征直接进行定向加工。笔者对本实验室合成的Y棒型晶体的外表特征进行了专门的观察和测定。我们采用的Y棒型籽晶一般在X和Z轴方向上各厚2—5毫米,沿Y轴长度在100—200毫米之间(图1)。     

矿物晶体腐蚀像的新应用

矿物晶体腐蚀像是一种研究晶体对称、晶格缺陷等传统的方法。对腐蚀像提出了一个全新的研究思路,建立各种不同矿物晶体的腐蚀像立体模型,从而可以在这个模型上进行：①腐蚀像的晶体对称理论意义及其在岩石中矿物晶体定向作用的研究;②腐蚀像所反映的晶格缺陷与定向及其地质意义的研究;③腐蚀像所反映的晶体溶解机理的结晶学各向异性特征的研究。这些研究充分挖掘了腐蚀像在地质学、矿物学中的新的研究意义。     

平武板状绿柱石{0001}晶面的溶蚀像特征与晶体生长

板状绿柱石产于花岗岩云英岩化边部或晶洞壁的白云母-钠长石-绿柱石-水晶的矿物组合中,钠长石呈自形晶,绿柱石的洁净度与透明度相对较差。晶体测量表明,晶体的单形晶面发育依次为c{0001}→s{11 2-1}→p{10 1-1}→m{10 1-0}→v{21 3-1}、n{45 9-4}、a{11 2-0}。微分干涉显微镜(DIC)及扫描电镜(SEM)研究表明:各单形晶面上生长纹(微形貌)反映面网结构的对称性,c{0001}单形晶面上的六边形溶蚀坑(50～170μm)是由平行晶体C轴的各单形晶面生长层从晶体中心向外叠堆组成,层生长机理制约晶体生长全过程,平行双面(c)的生长层较薄(5～8μm)且较稳定,六方双锥(s)生长层较厚且圆滑,六方柱(m)生长层由晶体中心往外其厚度由厚逐渐变薄(12～20μm),台间隔由窄变宽。晶体溶蚀是从面网密度最大的c{0001}开始,溶蚀面积依平行双面(c)、六方双锥(s)单形晶面由大变小,六方柱(a)、复六方双锥(v、n)单形晶面因面网密度小而未受到溶蚀。据矿物共生组合、流体包裹体均一法测量与拉曼光谱(LRS)分析表明板状绿柱石是在中–高温(303℃)、过饱和度较大、成矿介质的钠长石化发育且热动力环境相对稳定的条件下形成,气液包裹体主要由H2O、CO2及微量CH4、N2组成,CO2及微量CH4、N2可能与碳酸盐围岩有关。     

小秦岭金矿含金石英脉中黄铁矿晶体的表面微形貌研究

利用微分干涉显微镜、扫描电镜、透射电镜等对小秦岭金矿含金石英脉中黄铁矿晶体的表面微形貌进行了研究。黄铁矿晶体的{210}面上发育自由生长层，表明{210}面是F面，其生长机理受二维成核层生长所制约。除简单的五角十二面体外，其他形态黄铁矿晶体的{210}面上也发育有自由生长层。{210}面上的正条纹有些是由{100}面上生长层的边缘台阶在{210}面上叠堆形成，另一些正条纹则是{210}面上生长层边缘台阶堆叠的产物。透射电镜和电子衍射花样研究表明，负条纹黄铁矿晶体是由30～50nm大小的核团经自动定向附生作用形成，每个核团不是单晶体，而是由许多早先在溶液中形成的小微晶聚合而成。这些特征表明负条纹黄铁矿晶体是在溶液过饱和度极高和温度梯度小的理想环境中形成，它的形成与杂质无关。PBC理论和唐纳-哈克定律能较好地解释自然界中黄铁矿晶体{100}面上普遍发育自由生长层、而{210}面上自由生长层极为罕见的原因。除日本释迦内矿区黑矿之上的浮岩凝灰岩中产生出负条纹黄铁矿晶体外，在石英脉型金矿床中也有负条纹黄铁矿晶体产出。     

一个天然发育完好的金晶体的特征

在豫西某爆破角砾岩金矿床中,发现两颗发育完好的自然金晶体,粒径2mm,二者不规则连生,均系菱形十二面体,可见9个发育完好的晶面。共生矿物有、方解石、石英、绿泥石、黄铁矿、楚碲铋矿、斜方辉铅铋矿、铋车轮矿等。金矿化富集带、矿体主要赋存于角砾岩体的中上部。蚀变矿化作用具显著的多阶段性,可分为七个矿化阶段。文中所述自然金晶体产于晚期成矿期的石英、方解石-黄铁矿阶段。     

岩浆岩中石英晶体的对称性连生

矿物晶体连生是岩浆岩中晶体生长及岩石结构形成过程中的一个重要现象，可以提供岩浆演化过程信息.用电子背散射衍射技术(EBSD)分析了天堂寨花岗岩和梅川花岗闪长岩中石英晶体的结晶学取向关系.这2种岩石中石英的道芬双晶和交生(两晶体以某个相同的面重合连生)出现概率非常高.除了道芬双晶和交生外，还发现了一种特殊的石英晶体对称性连生现象.在这种特殊的对称性连生体中，考虑石英的劳埃群3 2/m(而不是石英的点群32)，两晶体形成的道芬双晶的双晶面(0001)或(1010)与第3个晶体的对称面(1120)重合.这样的重合使得这3个晶体的连生体保留了道芬双晶的某些对称性.这种双晶面与第3个晶体的对称面重合的现象在我们以前报道的NH₄Cl晶体聚集体和透辉石枝晶聚集体中也出现过.这种现象说明晶体的连生受控于对称性，即:晶体连生会选择对称性高的形式.由于劳埃群是与晶体空间格子的对称性相关而并不是与晶体结构的对称性相关的，所以，空间格子的对称性可能是控制晶体对称性连生的主要因素.      

天然α-石英晶体中孪晶界面的X射线形貌研究

本文用X射线透射形貌方法研究了天然α-石英晶体中两类常见的孪晶界面——巴西孪晶和道芬孪晶,并就其所显示的不同孪晶界面的衍衬干涉条纹及消象规律作了进一步讨论,认为这是由于不同孪晶界面两边消光距离不同导致的衬度变化;为此,还结合应用X射线反常散射效应和光学显微术观察了孪晶界面两部分的相对位移负量所引起的某些衍射面上点阵弛豫现象,由此解释了石英晶体中孪晶界面引起强度的互补关系,以及不同型式孪晶界面对结构变化的影响。     

石英道芬双晶对晶格优选取向及变形机制的贡献和意义

矿物是岩石圈最基本的物质组成,其变形行为、特性和物理/化学过程直接影响着大陆岩石圈的力学强度和流变学性质。石英是地壳主要的组成矿物之一,对其变形机理及制约因素的研究,是理解地壳流变学性质的关键。石英中的道芬双晶在晶体形态上表现出沿c轴方向的6次对称,早期研究认为其只能形成于α-和β-石英的相变过程中,越来越多的研究发现,机械应力诱发的道芬双晶对温度和应力具有一定的依赖性。通过对高黎贡剪切带内变形石英的EBSD组构分析并结合前人的研究,发现石英道芬双晶对晶内塑性应变的分布及其不同滑移系的激活起着重要作用。α-石英晶体中菱面<r>方向比<z>方向具有更高柔度,即更适应变形。在外力作用下,石英道芬双晶通过菱面<r>和<z>上的弹性性质差异,即相比<z>方向,在压缩方向(σ₁)上代表晶面方向的极点更多地聚集在<r>方向,形成一种较为少见的菱面<r>晶格优选取向。由此可见,道芬双晶是石英塑性变形过程中的一种特殊的流变弱化机制,其不仅使得晶体发生可恢复的结构弱化,还通过动态重结晶作用和颗粒边界滑移机制来细化颗粒协调应变,对矿物晶体内的应变局部化过程具有重要的贡献。此外,道芬双晶还是潜在的应力计。     

直流弧光放电等离子体CVD金刚石薄膜中的晶体类型与特征

采用自主研制的直流弧光放电等离子体CVD设备,以甲烷和氢气为气源,在YG6硬质合金基体上制备出主显晶面为（100）、（111）以及纳米晶粒的金刚石薄膜涂层。SEM观测其晶体类型主要为立方体、八面体、立方八面体,其中以立方八面体为主。随着碳源气体浓度的增加,金刚石晶体的形态会呈现从八面体一立方八面体一立方体顺序转变的趋势;而薄膜的表面形貌呈现从主显（111）晶面-（111）与（100）晶面混杂-主显（100）晶面顺序转变的特征。此外,CVD金刚石薄膜中还存在有许多类似接触孪晶、贯穿孪晶、复合孪晶,以及球形或聚晶晶粒形态的晶体,并且多数孪晶属于类似（111）复合孪晶结构。     

水热条件下黄铁矿片、板状晶体的微结构

利用透射电子显微镜(TEM)系统观测了黄铁矿片、板状晶体的微结构,发现在水热条件下生成的黄铁矿片、板状晶体具有正方形、矩形等多种形貌。其中,正方形较多,矩形次之,另可见到一些其他不规则形状。黄铁矿片、板状晶生长完好,未见缺陷。经测定多数四边形片状黄铁矿的两组边分别平行(010)和(100),其生长晶面为(001);个别四边形片状黄铁矿的两组边分别平行(010)和(101),其生长晶面为(101),矩形片状黄铁矿长轴生长方向为001。在水热条件下黄铁矿以多形貌出现,黄铁矿的片、板状晶体多数是沿(001)面生长的结果,(001)为黄铁矿片、板状晶体的主要二维生长面,并沿001方向扩展,构成了二维晶体。     

黔东南坑头金矿床热液蚀变特征及成矿过程研究

黔东南金成矿区位于江南造山带金成矿省的西南端,成矿条件优越。坑头金矿床是黔东南金成矿区的一个中型矿床,在其深部找矿中,发现除石英脉型矿体外,还存在蚀变岩型矿体。然而,这种蚀变岩型矿体的构造形态、蚀变类型、与石英脉型矿体之间关系和金的赋存状态尚不清楚。本研究与当前的勘查工作紧密结合,围绕石英脉型矿体和新发现的蚀变岩型矿体为研究切入点,借助微区分析技术(扫描电镜和电子探针)进行系统的“流体- 蚀变- 成矿”研究。蚀变矿物金红石矿物化学显示为热液成因,具有典型造山型金矿床的金红石标型特征。围岩的沉积- 成岩过程(包括低级变质作用过程),主要形成了草莓状黄铁矿和含铁碳酸盐岩,为后期含金硫化物(黄铁矿和毒砂)的形成提供物质基础(如Fe)。金的成矿富集过程主要经历了绢云母+毒砂+黄铁矿+石英(Ser+Apy+Py+Qtz)阶段、黄铁矿+毒砂+石英(Py+Apy+Qtz)阶段和自然金+石英(Au0+Qtz)阶段。在Ser+Apy+Py+Qtz阶段,主要表现为含矿流体与围岩的初级交代,形成大量浸染状黄铁矿+毒砂的硫化带;Py+Apy+Qtz阶段主要为流体沿着剪切带再交代,形成蚀变岩型矿体;Au0+Qtz阶段主要表现为含金石英大脉的形成。金的赋存状态研究显示,蚀变岩矿体中Au以他形显微- 次显微自然金赋存在蚀变岩硫化物裂隙中,或以化学结合态方式赋存在黄铁矿和毒砂中(后者占主导)。在晚期Au0+Qtz阶段,自然金呈自形、粗粒(~0. 5 mm)赋存在石英脉中。综合研究认为,多期构造(流体)交代导致的溶解- 再沉淀可能是坑头金富集成矿主要原因之一。