多金属矿床断层剖面矿物X射线衍射分析及其意义

谢 飞

（贵州大学矿业学院，贵州 贵阳 550003）

多金属矿床属于热液成因的硫化物矿床，拥有较高的地质价值与经济价值，其中与成矿相关的岩石主要有花岗斑岩与次英斑岩等，其基本的含矿岩石主要为古生界的灰岩、页岩、砂岩等。矿床发育类型与成矿功能通常以蚀变类型为主，而断层发育能够为矿化热液与蚀变发育提供较为稳定的“云移通道”，并能够在成矿后进行自行改造，通过分析和探究断层剖面的矿物组成、断层泥及含矿脉体，能够帮助人们更好地探究矿床的构造作用、矿化作用及蚀变作用之间的内在联系，为我国矿床学研究的健康发展，开辟出全新的发展方向。而将新型学科有机地融入到地质研究的过程中，可以补充并优化传统矿物研究所存在的不足，提高矿物研究的时效性和有效性。而将X射线衍射充分地融入到矿床成分分析与结构研究的过程中，可以增强矿物识别的精准性，帮助人们获取更加可靠的矿物信息。但为切实探究X射线衍射在多金属矿床断层剖面中的意义，本文需要以实验探究与分析的方式，来对其进行深入地研究[1]。

1 多金属矿床断层剖面的实验部分

1.1 样品采集

在多金属矿床断层剖面实验中，我们需要采集矿场的729平台、658平台、825平台的断层剖面，作为实验样品。在样品组成成分上，主要包括含矿脉体、蚀变围岩及断层泥等类型。其中02-1、02-2、04-1等样品的高程如下：含矿脉体的高程为624m、断层泥624m、蚀变围岩634m。而经纬度信息普遍在“N24.653 623”-“N24.634 531”，“E113.714 345”-“E113.727 605”之间，部分样品的经纬度信息相同，如02样品内不同子样品的经纬信息相同。而在样品处理上，需要将岩石样品进行碾碎处理，并用200目筛对其进行过滤。随后将其放置在50℃的烘箱内烘干，烘干时间不应低于25小时。最后将经过烘干的岩石样品进行密封储存，以待测试。然而在样品采集与处理的过程中，必须确保不同样品间存在明显的差异性，譬如在样品类型上应包含不同的类型。而在相同类型的样品中，则需要在高程、经纬度上存在明显的差异和不同，唯有如此，才能帮助人们更好地探究样品的“物相”，提高实验的有效性和针对性[2,3]。

1.2 测试方法

本实验中“X射线衍射”测试主要是在A大学实验室中进行，所选用设备型号为“3500型衍射仪”，测试使用的基本参数为：扫描范围为20°~90°，步宽为0.02.管流，管压、铜把为：41kv/30mA。由于本实验主要是借助X射线衍射来探究断层剖面的性质，所以需要对其相应的原理进行介绍。通常来讲X射线形成的原理有如下两点：

（1）在真空环境中，快速移动的电子会在碰撞到金属阳极靶时急剧减速，而根据电磁学原理解释，能够发现具备加速性状的带电粒子会散射电磁波。假如电子能量足够高时，便会形成相应的X射线。

（2）当原子内层的部分电子发生跃迁时，带电粒子会从高能处跃迁到低能处，并散射出相应的光子。如果跃迁幅度大，便会产生X射线光子。X射线衍射是通过辐射X射线的方式，分析材料的衍射图谱，并获取目标材料的内部分子、原子及成分结构等信息。其原理如下，当X射线与特定物质或材料发生作用时，便会出现部分射线被吸收，部分射线被散射，而部分射线则会继续传播的现象。如果散射与入射的线波出现相同或相似的数值时，便会产生衍射现象。能够帮助人们通过对比标准衍射与物质衍射的图谱，鉴别物质的“物相”。

2 多金属矿床断层剖面的实验分析

通过对多金属矿床断层剖面的分析，能够帮助人们确定不同断层剖面所蕴涵的矿物类型及种类，确定矿物与矿物在地质发育中所潜藏的关系，论证X射线衍射在矿床断层研究中所拥有的地质学意义。

2.1 “X射线衍射”图谱分析

在X射线衍射仪器的支持下，研究者能够切实地探究和分析多金属矿床的矿物成分，明确不同断层剖面之间的“联系”和“关系”，并为我国探究地质运动，矿物形成，提供条件和抓手。在本次实验中，笔者以X射线衍射的方式对多金属矿床的不同样品进行测试和实验，并生成相应的X射线衍射图谱，使实验和测试过程，更加“便捷”、“快速”。通过结合多金属矿床的地质背景与基本特点，对所有矿床样品进行测试并分析所生成的图谱，能够发现：729平台的样品中蚀变围岩与含矿脉体等样品均含有透闪石、方解石、白云母、石英等矿物质。但含矿脉体中却含有大量的金属硫化物，具体包括黄铜矿与黄铁矿等矿物。而在断层泥样品中，除了包括以上矿物外，还包含黑铜矿、铜矾等氧化物。在658平台的样品中，蚀变围岩与含矿脉体的组成成分与729平台的样品分析结果相似，唯一的区别在于，658平台中含有大量的石榴石矿物，且除了矿物成分外，还蕴含着大量的粘土矿物与氧化矿物。譬如水蓝铜矾、蒙脱石、伊利石等。最后在825平台中，我们通过X射线衍射图谱分析，能够发现，蚀变围岩的基本成分主要有钾铁矾、蒙脱石、伊利石、锰铝泥石、阳起石、石英等矿物成分，相较于729平台与658平台，825平台的风化程度相对较高，且黏土矿物与氧化矿物的比例也相对明显，因此能够确定断层泥样品在地质发育的过程中，继承了蚀变围岩中的基本矿物。而在探究矿物组成成分的层面上，我们通过对蚀变类矿物组合分析，能够发现所有样品的蚀变类型，具体包括青磐岩、黄铁绢英岩及矽卡岩等矿物组合。其中黄铁娟组合包括黄铜矿、黄铁矿、绢云母、石英等矿物。青磐岩组合包括黄铁矿、碳酸盐、绿泥石等矿物，而矽卡岩则包括石榴石、阳起石、透闪石等矿物，此类蚀变矿物的形成和发展，充分表明了多金属矿床岩石是经过热液蚀变反应而形成的。而通过探究断层泥样品中的基本组成成分，可以发现断层泥中拥有含矿脉体、蚀变围岩所拥有的硫酸盐物、金属氧化物及其他矿物成分（滑石、高岭石、蒙脱石、伊利石等）。而通过探究断层泥中的风化及氧化矿物，则发现岩石在化学风化与物理风化的过程中，与矿床的断层存在着紧密的内在联系。总而言之，通过数据分析和理论探究，能够帮助研究人员在蚀变围岩、含矿脉体、断层泥等断层剖面中，鉴别出矽卡岩、黄铁绢岩、青磐岩等矿物组合，并以此推证该矿区的多金属矿床是经历长时期、多种类蚀变作用而形成的。由于断层泥中蕴含着大量的含矿脉体、蚀变围岩及相应的粘土矿物、硫酸盐矿物及氧化物等矿物，说明了，断层在矿床地质发育的过程中为岩石的化学风化与物理风化提供了基本的支持。

2.2 “X射线衍射”的地质意义

X射线衍射是一种重要的物相分析与晶体结构技术，能够被广泛应用在材料生产、教学、航空航天、科研、化工、石油、冶金及地质勘探等领域，可以在地质研究中发挥出难以替代的功能和作用。而在地质研究与矿物学研究中，X射线衍射及粉晶射线技术可以在矿物定量与定性分析中，彰显出举足轻重的功能和作用，能够提高对矿物类别、成分及相互关系的探究质量。此外，X射线衍射还被广泛应用在类质同象、岩组学、粘土矿物、照岩矿物及结晶度检测等领域中，其中在多性研究、参数测定、矿物分析中的应用较为广泛。并且在矿物缺陷、结构测定、矿物物相、无序结构等领域拥有较为高的发展前景。在多金属矿床断层剖面研究中，我们能够通过矿物检测与矿床实验的方式，探究出X射线衍射在地质学研究中所发挥的功能和作用。然而为更全面地介绍X射线衍射的基本价值和地质学意义，笔者需要结合多金属矿床断层剖面，对其所拥有的功能和价值进行总结和归纳。即通过分析X射线衍射图谱，并结合多金属矿床的地质背景，对蚀变围岩、含矿脉体、断层泥等断层剖面所探测出的金属矿物、氧化矿物等矿物类型进行中总结。经过测试发现，多金属矿床断层剖面的矿物类型主要有：①黏土矿物：滑石、蒙脱石、伊利石；②硫酸盐与氧化物：钾明矾石、钾矾石、铜矾、黑铜矿；③青磐岩：黄铁矿、碳酸盐、绿泥石等；④矽卡岩组合：石榴石、阳起石、透闪石等。⑤黄铁绢组合：黄铜矿、黄铁矿、白云母、石英等。其中蚀变围岩包括绢云母、矽卡岩等蚀变矿物，“石英”、“方解石”等矿物可能来源于热液蚀变（硫酸盐和与硅化作用）和沉积岩（砂页岩与灰岩），含矿脉体主要包括矽卡岩组合与黄铁绢岩组合。而这些矿物蚀变类别与岩石矿化存在紧密的内在联系，能够帮助人们探究“岩石矿化”的走向和趋势。譬如断层泥的矿物成分中包含大量的含矿脉体与蚀变围岩，能够帮助人们探究矿物形成的过程与形态。因此，X射线衍射图谱分析，能够帮助人们更好地探究矿物的基本类型，及矿物在地质发育过程中所经历的反应和变化，如物理风化、化学风化等。并且可以根据矿物组成成分，引导地质学家明确不同岩石在地质变化的过程中，所存在的内在联系，厘清地质变化与环境之间的关系。因此将X射线衍射应用在多金属断层剖面研究中，拥有较为鲜明的发展价值和地质意义，可以为我国的“找矿勘探”与“矿床学研究”提供更加丰富、更加多元、更加多样的地质数据和信息[4,5]。

3 结语

通过对多金属矿床断层剖面的X射线衍射测试及分析，能够发现X射线衍射技术在矿床学、地质学及矿物研究等领域拥有难以替代的功能和作用，能够帮助人们探究断层剖面矿物的类型、种类及矿物的基本成分，确定矿物所经历的变化过程及矿物与矿物之间的内在联系，提高我国在多金属矿床研究中的研究质量和效率。与此同时，也为我国未来的矿床研究、矿物研究及地质研究开辟出全新的发展方向。而在X射线衍射测试的背景下，我们可通过X射线衍射的图谱分布，探究出蚀变围岩、含矿脉体、断层泥所拥有的矿物成分组合及类型，确定该矿区岩石是在蚀变作用影响下所形成的。而由于不同样品中蕴涵着大量的黏土矿物、碳酸盐矿物及氧化物，可以确定矿床的断层作用在岩石风化中，发挥着重要地驱动功能和作用。与此同时，该分析与研究过程也揭示了X射线衍射在矿床研究中所蕴涵的地质学意义。