湖南砂矿矿物包裹体特征及其产地标识意义

王 琦

（黄埔海关技术中心，广东 东莞，523000）

湖南是本次研究物重要的产区，前人的研究多注重在地质地球物理、重砂矿物学、指示矿物等方面，取得了大量的找矿信息，但是寻找其原生矿的问题一直没有获得突破，针对包裹体标型特征的研究较为薄弱。

本文通过显微形貌观察技术和成分测试手段，对近年来湖南沅水流域新收集到的包裹体进行了详细的形貌分析和成分研究。以期获取湖南砂矿矿物包裹体的成因来源信息及产地标识特征[1]。

1 样品概况

本文研究的样品为近年采自湖南沅水流域的包裹体毛坯，数量共计22。样品的粒度普遍较小，颜色以黄色、褐色为主，色调深浅不一，部分晶面可见绿色或褐色斑点，有绿斑和褐斑共存的现象。多数晶体出现棱角和晶面圆化的现象，具有锐利晶棱和平整晶面的理想晶体很少见，绝对意义上的单形罕见，主要以聚形为主。

晶形以圆化的菱形十二面体为主，其次为圆化的八面体，晶形较好，少量不规则状（圆化、三角板、具极大变形率的板块状扁平形）、双晶形和连晶。晶面形貌复杂多样，有凹坑状、线状生长纹和形态多样的蚀像等。

样品是先在显微镜下观察，挑选出含有特征包裹体的毛坯，在切割工厂进行了切磨加工，以尽可能使矿物包裹体裸露或靠近表面，部分样品经过多次的抛磨，最终获得厚度约1mm～1.5mm左右的近平行的双面抛光薄片。薄片经浓硫酸沸煮、蒸馏水清洗、乙醇浸泡和超声波清洗机清洗的过程，以清除切磨时残留在其表面的磨料及黏胶等难溶物质，以利于后续测试。

2 仪器测试

使用实体显微镜、微分干涉相差显微镜和和Diamond ViewTM对钻石包裹体的形貌特征进行全面观察和记录；采用激光拉曼光谱仪和傅里叶变换红外光谱-红外显微镜联用仪对包裹体进行光谱采集，所用激光拉曼光谱仪包括英国RENISHAW（雷尼绍）公司的RENISHAW inVia、RENISHAW RM2000，法国Jobin Yvon公司的LABHR-VIS LabRAM HR800，激光波长分别为514.5nm和633nm，扫描范围100cm-1～4000cm-1，傅里叶变换红外光谱-红外显微镜联用仪的型号为德国EQUNOX 55，样品扫描次数128次，背景扫描次数128次，测定时仪器的分辨率4cm-1，光圈处于“open”状态，控制光斑直径为0.5mm，扫描范围600cm-1～ 4000cm-1。

对于部分已经出露表面的包裹体配合采用电子探针及能谱技术进行元素含量测定，以确切判断其种类及成分特征，使用的仪器为JXA-8800R电子探针/INCAX射线能谱联用仪[2]。

3 包裹体的特征分析

样品中的包裹体以黑色石墨和晶体包裹体为主，一般为50μm～100μm，矿物包裹体形态各异，以矿物的自形及其熔蚀体、碎片为特征，同时还出现少见的针管状、哑铃状和钉头状晶体，几乎所有晶体都有不同程度的浑圆化，同时包裹体在矿物中的呈现出较明显的趋向性分布，说明本文研究的包裹体是在结晶、生长过程中捕虏的，属于同生或原生包裹体，可以直接反映寄主矿物形成的物理化学环境[3]。

本文研究结果统计显示，湖南钻石中P型和E型包裹体的比例为21：16，P+E型包裹体可共存，显示出湖南矿物来源的复杂性。

P型包裹体类型以橄榄石出现频率最高，晶形以粒状、短柱状为主，还有哑铃状，橄榄石周围常环绕黑色石墨包裹体和微裂隙，橄榄石晶面上多见黑色斑点状，以分散或密集地在晶面和晶棱上存在，斑点个体大多数呈拉长椭圆形，拉长方向大致与包裹体晶体的延长、变形方向或晶体受熔蚀方向一致。

成分分析表明均属于镁橄榄石，Mg/（Mg+FeT）比值(阳离子数)为0.91～ 0.94（平均值为0.93），其成分以贫Fe（FeO为6.14%～8.52%）、高NiO（NiO＞0.3%）为特征。

在研究样品中还发现柯石英和蓝晶石包裹体。柯石英包裹体为无色板状和浑圆状晶体，晶体显示较平直的边棱，应为原生包裹体，而浑圆状晶体具有多个曲面，并在部分晶面上有黑色定向密集石墨斑点，判断该包裹体被钻石捕获后经历了熔蚀过程，并伴有温压的变化。利用柯石英包裹体的拉曼强峰521cm-1的漂移估算出其寄主钻石的形成压力为2.90GPa。

湖南钻石中柯石英包裹体的出现，可作为所赋存的岩石曾处于很高压力条件下的可靠标志。蓝晶石包裹体呈灰白色透明阶梯状熔蚀形态，晶体周围没有裂隙分布，附近还有熔蚀残体形态及浑圆状晶体包裹体。

偏光显微镜和Diamond ViewTM图像表明蓝晶石位于钻石生长环带的中心，表明蓝晶石是在形成初期被捕获的原生包裹体；寄主矿物具有多阶段的环带，环带边界显示起伏状，表明该矿物在形成经历了重复生长和熔蚀过程。

4 结论及认识

对砂矿矿物中包裹体的类型及其比例、包裹体温压计的研究，可提取出矿物的成因类型信息：不同成因类型产出的包裹体之间具有一定的可区分特征；包裹体温压计可估算矿物形成的温压范围；湖南砂矿包裹体具有一定的产地找矿标识意义。

（1）湖南钻石中P型和E型包裹体的比例接近，P型和E型组合的相对丰度可用来代表钻石形成的来源物质中每种岩石类型的相对重要性，说明湖南砂矿矿物形成时岩石圈地幔中榴辉岩具有重要地位，与山东、辽宁两地的形成环境有差异。

（2）本研究区域发育的包裹体呈密集定向分布，说明该区域形成矿物的稳定区边界范围内的热力学条件下并伴有温压变化。

（3）砂矿中包裹体特征包含了矿物提取物的产地来源差异的信息，特征内容包括包裹体组合及其成分差异、部分特殊的包裹体及其出现的可能性等。包裹体特征结合其形貌、色系、内部结构、同位素等方面特征进行判读识别，可进一步提高产地来源的识别性和准确性。