磷灰石在矿床学研究中的应用*
2021-05-19舒启海
邢 凯,舒启海
(中国地质大学地球科学与资源学院,北京 100083)
磷灰石(Apatite)晶体的分子通式是A10(PO4)6Z2,属于六方晶系钙磷酸盐矿物(图1)。A 位置通常是以Ca2+为主导的二价阳离子,除Ca2+以外,还可为Mg2+、Fe2+、Sr2+、Mn2+、Pb2+、Cd2+或Zn2+等,其他稀土元素离子或碱金属离子(K+、Na+)也可以通过类质同象替换占据A 位置。[PO4]3-离子可部分被[SiO4]4-、[SO4]2-或[CO3]2-等络阴离子团替代。Z 主要由F-、OH-、Cl-离子组成,按附加阴离子不同,磷灰石可分为氟磷灰石Ca5(PO4)3F、氯磷灰石Ca5(PO4)3Cl以及羟基磷灰石Ca5(PO4)3(OH)。其中,氟磷灰石最常见,它就是一般所指的磷灰石。
近年来,副矿物(如磷灰石、榍石、独居石和锆石等)的原位微区成分被广泛用来反演岩浆、热液的物理化学性质及其演化过程(Wang et al.,2010;Zhu et al., 2011; 2017; 2018; Cao et al., 2015; Xu et al.,2015; 2016; 2019; Deng et al., 2015; 2020a, b; Pan et al., 2016; 2018; Shu et al., 2019; Zeng et al., 2016;Chelle-Michou et al.,2017;Richards et al.,2017;Chen et al, 2018; Xing et al., 2020; 2021)。磷灰石是岩浆岩中一种常见的副矿物(Watson,1980),在热液矿床中,往往也非常发育(Mao et al., 2016; Zeng et al.,2016; Chen et al., 2018; Zhu et al., 2018; Xing et al.,2020;2021)。对样品中磷灰石的研究,一般需先借助普通光学显微镜、阴极发光(CL)和扫描电镜(SEM)来鉴定其矿物学特征,如形状、大小、冷阴极光颜色,然后对薄片中的磷灰石晶体或者挑选出的磷灰石单矿物颗粒进行电子探针(EPMA)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)以及二次离子质谱(SIMS)等手段来获得其元素和同位素组成。其中,LA-ICP-MS 主要是利用高能量的激光将样品表面熔融、溅射和蒸发后,产生的蒸汽和细微颗粒被载气直接带入等离子体发生电离,最后经过质谱检测待测元素的技术。SIMS 是通过高能量离子束轰击样品表面,使样品表面的原子或原子团吸收能量而发生溅射,产生二次粒子,这些带电粒子经过质量分析器后就可以得到关于样品表面信息的图谱。……
