α-石英晶体腐蚀形貌三维空间变化规律与晶体对称研究

通过对α-石英自然晶面六方柱面(100)和(010)、菱面体正形面(101)与菱面体负形面(011)、以及介于上述自然晶面之间的切面进行腐蚀形貌的观察研究发现,石英晶体同种单形的晶面(切面)腐蚀坑形态相同,但方位可以有变化,不同单形的晶面(切面)腐蚀坑形态不同;同一单形的正形与负形腐蚀坑形状不同;蚀坑形态能够反映晶体的对称性。α-石英晶体各晶面(切面)的蚀坑形态在三维空间分布的投影图可用于岩石中α-石英晶体的定向及缺陷研究。这一观察研究对厘清α-石英晶体腐蚀形貌立体全方位的对称关系、指导岩石中α-石英晶体的定向研究具有理论与实际意义。     

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。     

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.      

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-石英晶体中菱面方向比方向具有更高柔度,即更适应变形。在外力作用下,石英道芬双晶通过菱面和上的弹性性质差异,即相比方向,在压缩方向(σ₁)上代表晶面方向的极点更多地聚集在方向,形成一种较为少见的菱面晶格优选取向。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...     

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。     

菱切面角温度计作为形变温度计在五台山区的应用

肖钠双晶主要在形变过程中产生,它的结合面是菱形切面。菱形切面的位置既取决于斜长石的化学成分,也取决于它的结构状态。后者本身就是温度的函数。因此,菱切面的位置取决于形变时的温度。在五台山区峨口花岗岩内获得了49个菱切面角温度值。从直方图上可以看出存在有520℃和480℃的两个峰。这温度与围岩的石榴石—黑云母对494—508℃的温度对应。它意味着形变温度与绿片岩相变质温度一致。在五台山区绿片岩相变质时观察到两期形变作用,这与两个温度峰相符。因此,利用菱切面角温度计可以研究形变与变质的关系。     

文象花岗岩的成分、结构和成因机制

文象花岗岩具有特殊文象结构,研究其三维拓扑结构和形成过程有助于了解花岗质岩石的结晶作用.以北京周口店房山岩体和湖北罗田蕙兰山的文象花岗岩为研究对象,综合利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针和电子背散射衍射等技术方法,对岩石矿物组成、结晶学取向和拓扑结构进行了系统研究.结果表明:(1) 文象花岗岩的矿物组成与其形成地质环境有关,石英和长石的含量变化范围很大,其中石英含量通常在20%~45%,但是相同地区同期形成的文象花岗岩具有相对稳定的矿物组成;(2) 长石作为寄主矿物通常呈半自形－自形粗大晶体,可以是碱性长石或斜长石,其端元组分以钾长石和钠长石为主,低温下常分解为条纹长石;(3) 石英在长石寄主矿物中规则穿插生长,在三维空间通常呈近似平行板状、长条状/柱状或非连通枝杈状,并只在特定岩石断面形似象形文字;(4) 正交偏光显微镜下,石英可以具有多种消光位,但是通常在一定范围内同时消光;(5) 石英普遍发育道芬双晶,偶见日本双晶;(6) 条纹长石中钾长石与钠长石对应(100)、(010)、(001) 面和[001]轴近似平行;(7) 多数石英颗粒与寄主长石之间具有密切结晶学取向关系,即石英[1123]轴近似平行长石c[001]轴.该研究证实文象花岗岩是石英和长石同时生长的结果,而长石作为寄主矿物影响并控制着石英的成核与生长方向.      

俄罗斯地台北缘和东北缘的曲面金刚石(英文)

曲面金刚石广泛产于金刚石砂矿和含金刚石的金伯利岩管及钾镁煌斑岩中。曲面金刚石是一种特殊的晶体类型 ,它与平坦面金刚石相比 ,不仅晶习不同 ,曲面金刚石常呈四六面体 ,而平坦面金刚石常呈八面体 ,而且它更坚实 ,更具宝石价值。热力学计算和实验表明 ,八面体金刚石比立方八面体和立方体金刚石的形成温度高 ,意味着曲面金刚石形成深度较浅 ,可能在石墨 -金刚石稳定区的边界上。目前对曲面金刚石是生长形还是由平坦面金刚石熔蚀而成尚有不同见解。文章对俄罗斯地台北缘和东北缘的曲面金刚石进行了综合研究。经切割抛光 ,用 X射线形貌法、阴极发光法和普通光学法进行了结构研究 ,还对金刚石进行了光学荧光、 X射线荧光 ( T=77～ 2 90 K)、ESR电子自旋共振、可见光区的吸收谱等研究。用光学测角仪和扫描电镜查明 ,研究区的金刚石中四六面体单形占 60 %～ 80 %、 { 0 65} +{ 365} +{ 1 1 1 }聚形占 8%～35%、平坦面八面体占 0～ 8%且无菱形十二面体。研究发现金刚石表面覆有成分不同的薄膜 ,厚约 0 .1～ 1 μm,其成分有 2 9种之多。表明天然金刚石是在多种金属和碳的熔体中结晶的 ,乌拉尔 -巴西型金刚石的曲面晶为生长晶而非熔蚀晶。在罗蒙诺索夫金伯利岩管中获取的金刚石表面附有超基性岩的原生矿物组合?