X射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用_迟广成(1).pdf

2014 年 9 月 September 2014 岩矿测试 ROCK AND MINERAL ANALYSIS Vol． 33，No． 5 698 ～705 收稿日期 2013 －05 －21; 修回日期 2013 －08 －15; 接受日期 2014 －02 －02 基金项目 国土资源部公益科研专项 变质岩岩石矿物鉴定检测技术方法研究 201011029 －3 作者简介 迟广成， 高级工程师， 从事岩矿测试工作。E- mail chiguangcheng126． com。 文章编号 02545357 2014 05069808 X 射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用 迟广成，肖刚，伍月，陈英丽，王海娇，胡建飞 沈阳地质矿产研究所，辽宁 沈阳 110032 摘要 大理岩主要有方解石大理岩、 白云石大理岩和菱镁矿大理岩三种。 以往大理岩是依据偏光显微镜下观察岩石结构构造及矿物成分进行分类 定名， 由于方解石、 白云石、 菱镁矿都属于三方晶系， 具有闪突起、 高级白 干涉色、 一轴晶负光性和菱形解理等相同晶体光学特征， 偏光显微镜下区 分十分困难。为了准确鉴定大理岩中碳酸盐矿物种类及其相对含量， 本 文利用岩石薄片偏光显微镜和 X 射线粉晶衍射技术对 32 件大理岩岩石 样品进行分析测试。岩石薄片鉴定结果表明 大理岩造岩矿物主要有方 解石、 白云石、 菱镁矿、 石英、 斜长石、 白云母、 黑云母、 绿泥石、 黏土和金属 矿物。根据岩石结构构造及矿物组分特征， 可把32 件大理岩样品划分为方解石大理岩、 长英质方解石大理岩、 石英绿泥白云石大理岩、 白云石大理岩、 云英质白云石大理岩和菱镁矿大理岩等15 个类型。X 射线粉晶衍射分 析表明 大理岩造岩矿物主要有方解石、 白云石、 菱镁矿、 石英、 斜长石、 钾长石、 云母、 绿泥石、 滑石和蒙脱石。 综合分析认为 岩石薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分方解石、 白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物， 以及细小的石 英、 钾长石和斜长石、 滑石和白云母等鳞片状硅酸盐矿物; X 射线粉晶衍射分析技术不仅能准确检测出大理岩 中方解石、 白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物种类及相对含量 方解石、 白云石和菱镁矿的 X 射线衍射主峰有明显 差异， d 值分别为0．303 nm、 0．288 nm 和0．274 nm ， 而且能够有效鉴别岩石中粉砂级斜长石、 钾长石与石英 三 种矿物的 X 射线衍射主峰 d 值分别为0．319 nm、 0．324 nm、 0．334 nm ; 且能区分蒙脱石、 绿泥石、 云母和滑石等 层状硅酸盐矿物 四种硅酸盐矿物的 X 射线衍射主峰 d 值分别为 1． 400 nm、 0． 705 nm、 0． 989 nm、 0． 938 nm 。 综合岩石薄片偏光显微镜鉴定和 X 射线粉晶衍射分析结果， 最终确定32 件大理岩样品划分为 22 个岩石类型。 研究认为 仅根据岩石薄片偏光显微镜鉴定或 X 射线粉晶衍射技术其中一种方法不能准确鉴定大理岩岩石， 应 将大理岩岩石野外观察、 岩石薄片鉴定和 X 射线粉晶衍射技术结合起来， 才能准确确定大理岩岩石类型。 关键词 大理岩; 岩石薄片鉴定; X 射线衍射法; 分类命名 中图分类号 P588． 313; P575． 5文献标识码 B 我国云南大理县是著名的大理岩产地， 大理岩 由此得名。大理岩是由石灰岩、 白云岩等碳酸盐岩 类经变质后形成的， 大理岩类碳酸盐矿物含量占 50以上， 可含各种钙镁硅酸盐及铝硅酸盐矿物， 一 般为粒状变晶结构、 条带状构造或块状构造。大理 岩命名方式为 颜色 特征构造 非碳酸盐矿物 碳酸盐矿物种类 大理岩， 如绿灰色条带状金云透 闪白云石大理岩［1 ］。较纯的碳酸盐原岩变质重结 晶后形成的大理岩， 主要有大理岩、 白云石大理岩、 菱镁矿大理岩， 可含微量白云母、 斜长石、 钾长石、 磁 铁矿和石墨等; 含少量硅质的石灰岩， 变质后形成含 石英的大理岩; 含硅、 铝、 镁杂质的石灰岩 即泥质 灰岩和泥质白云质灰岩 ， 低级变质时可出现含蛇 纹石、 滑石、 绿泥石、 绿帘石等大理岩， 变质程度稍高 可出现含透闪石、 钙铝榴石、 方柱石、 斜长石的大理 岩， 温度更高可出现含透辉石、 镁橄榄石、 金云母、 尖 晶石等大理岩［2 ］。 到目前为止， 大理岩岩石定名主要以野外观察和 896 ChaoXing 岩石薄片鉴定为主要技术手段， 鉴定结果是否正确完 全依赖分析人员长期岩石薄片鉴定积累的经验， 主观 因素起到了很大作用， 这给大理岩鉴定结果带来了很 大不确定性。有的地质工作者利用稀盐酸浸蚀法、 油 浸法、 差热分析法、 染色法鉴定碳酸盐矿物种类， 鉴定 结果也不准确 ［ 3 ］。随着 X 射线粉晶衍射技术的快速 发展 ［ 4 －7 ］， 许多地质工作者将该项技术应用于岩石造 岩矿物检测领域 ［ 8 ］。国内外研究表明， X 射线粉晶衍 射技术不但能够检测出岩石中的结晶矿物组分， 通过 全谱拟合应用软件还能半定量分析出岩石中不同矿 物组分的相对含量 ［ 9 －12 ］， 为研究大理岩岩石矿物检 测方法提供了一个切实可靠的技术手段。本文利用 X 射线粉晶衍射技术对32 件大理岩造岩矿物进行半 定量分析， 以期准确检测出方解石、 白云石和菱镁矿 等碳酸盐矿物种类及含量， 从而解决以往大理岩岩石 分类定名不准确的难题。 1样品采集与处理 课题组在辽宁省本溪、 凤城、 岫岩、 海城地区， 江 还山组、 杨树沟组、 王家沟组、 华子峪组、 汤家沟组、 高家峪组地层采集大理岩样品共 32 件。其中， 辽中 南地区采集大理岩岩石样品 19 件 样品编号前为 字母 P ， 辽东地区采集大理岩岩石样品 13 件 样品 编号前为字母 b 。并对 32 件大理岩岩石样品进行 岩石薄片磨制和全岩样品粉碎加工［13 ］。 2大理岩岩石薄片鉴定 大理岩岩石薄片鉴定在沈阳地质矿产研究所实 验测试中心完成。利用偏光显微镜鉴定岩石结构构 造及矿物组分， 并对大理岩样品进行分类定名。鉴 定中将显微镜下具高级白干涉色、 闪突起、 一轴晶负 光性和菱形解理的矿物定为碳酸盐矿物 表 1 ［15 ］。 岩石分类命名时将碳酸盐矿物总量大于 50、 具有 粒状变晶结构的岩石定为大理岩［14 ］， 加稀盐酸剧烈 起泡者， 定为方解石大理岩; 不剧烈起泡者， 定为白 云石大理岩或菱镁矿大理岩。 本次研究工作利用岩石薄片偏光显微镜检测技 术， 对采集的大理岩岩石的结构构造、 矿物颜色、 形 态、 颗粒大小、 含量及光学特征进行系统分析， 综合 岩石薄片鉴定结果， 将 32 件大理岩样品划分为 15 个类型 见表 2 方解石大理岩 7 件， 见显微照片 图 1a 、 含石英方解石大理岩 2 件 、 云英质方解石 大理岩 1 件 、 石英方解石大理岩 1 件 、 长英质方 解石大理岩 1 件 、 硅砂泥质方解石大理岩 1 件 、 含云母石英白云石大理岩 2 件 、 石英绿泥白云石 大理岩 1 件 、 含石英绿泥白云石大理岩 1 件 、 石 英白云石大理岩 1 件 、 白云石大理岩 7 件， 见图 1b 、 云英质白云石大理岩 3 件 、 含石英白云石大 理岩 2 件 、 菱镁矿大理岩 1 件， 见图1c 和含云母 白云石大理岩 1 件， 见图 1d 。 32 件大理岩造岩矿物光学特征见表 1。大理岩 中， 次要矿物石英、 白云母、 金属矿物、 黑云母、 斜长 石、 绿泥石和黏土矿物是根据矿物镜下光学特征而 定; 主要造岩矿物方解石、 白云石和菱镁矿， 利用岩 石薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分， 需结合标本 与稀盐酸反应程度才能进行初步判断。若碳酸盐类 岩石加稀盐酸剧烈起泡， 可推测碳酸盐矿物为方解 石。若碳酸盐类岩石加稀盐酸不剧烈起泡， 可推测 碳酸盐矿物为白云石或菱镁矿 这次工作中菱镁矿 的定名主要是根据野外采样收集的资料而定 。实 际上， 采用岩石薄片鉴定技术和与稀盐酸反应观测 方法， 这两种测试手段结合分析碳酸盐矿物种类会 表 1大理岩主要造岩矿物基本光学特征 Table 1The main optical characteristics of the rock- ing minerals for marble rocks 矿物特性方解石白云石菱镁矿石英斜长石绿泥石黑云母白云母 化学成分Ca［CO3］CaMg［ CO3］Mg［ CO3］SiO2CaAlSi3O8－－－ 晶系三方三方三方三方三斜单斜单斜单斜 颜色无 － 白白 － 暗褐黄 － 灰白无色无色无 － 黄绿褐 － 浅黄无色 形态柱、 板片粒 － 块状粒 － 土状粒状柱状鳞片叶片状叶片状 解理三组完全三组完全三组完全无两组完全一组完全一组极完全 光性一轴 － 一轴 － 一轴 － 一轴 二轴晶 二轴晶 － 二轴晶 － 二轴晶 － 突起闪突起闪突起闪突起正低正 － 负低正低 － 中正中弱闪突 干涉色高级白高级白高级白Ⅰ级黄白Ⅰ级灰Ⅰ级灰Ⅱ ～ Ⅳ级Ⅱ ～ Ⅳ级 标志特征{ 0112} 双晶{ 0221} 双晶－波状消光聚片双晶异常干涉色平行消光鸟眼消光 加稀盐酸剧烈起泡不剧烈起泡粉末无泡不起泡不起泡不起泡不起泡不起泡 996 第 5 期迟广成， 等 X 射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用第 33 卷 ChaoXing 出现很多错误的结论。如果 1 件大理岩样品中含有 60方解石、 30 白云石和 10 石英， 利用岩石薄 片鉴定技术和与稀盐酸反应观测方法只能把 90 碳酸盐矿物定为方解石， 鉴定结果中显示不出 30 白云石的存在， 显然， 与岩石的实际矿物组成不符。 可见， 大理岩岩石矿物鉴定及分类命名应该引进更 有效的测试技术加以解决［16 ］。 表 2大理岩岩石薄片检测定名及矿物组分特征 Table 2The detected name and mineral characteristics of the marbles with microscopic identification 样品编号岩石类型样品件数 矿物组分及含量 方解石石英斜长石黏土白云母金属矿物 b26、 b27、 b28、 b31、 b32、 b45、 P142 方解石大理岩794 ～990 ～5－－＜10 ～3 P139、 P144条带状含石英大理岩290 ～942 ～5－－2 ～41 P96云英质大理岩17020－－73 P141石英方解石大理岩17520－－41 b43长英质大理岩1602018－－2 P140硅砂泥质大理岩16216－184－ 样品编号岩石类型样品件数菱镁矿石英 P77菱镁矿大理岩1973 样品编号岩石类型样品件数白云石石英白云母绿泥石 P154、 P155含云石英白云石大理岩270 ～7518 ～255 ～70 ～10 P156石英绿泥白云石大理岩17515－10 P197含石英绿泥白云石大理岩1905－5 P196石英白云石大理岩18515－－ 样品编号岩石类型样品件数白云石石英白云母金属矿物绿泥石黑云母 b33、 b34、 b35、 b46、 b47、 P79、 P80 白云石大理岩794 ～980 ～30 ～30 ～40 ～30 ～3 P95、 P152、 P153云英质白云石大理岩350 ～7015 ～3015 ～200 ～50 ～5－ P94、 P198含石英白云石大理岩290 ～955 ～70 ～20 ～1－－ b40含云母白云石大理岩1801104－5 注 P 号样品采集于辽中南地区， b 号样品采集于辽东地区。 图 1大理岩显微照片 Fig． 1The micrographs of marble samples a方解石大理岩; b白云石大理岩; c菱镁矿大理岩; d含云母 白云石大理岩。 3大理岩 X 射线粉晶衍射分析 3． 1仪器与工作条件 大理岩矿物成分 X 射线粉晶衍射分析工作由 沈阳地质矿产研究所实验测试中心完成。使用的仪 器为 Bruker － D8 X 射线粉晶衍射仪 德国布鲁克公 司生产 。仪器测量条件为 X 射线管选用铜靶， 管 压 40 kV， 管流 40 mA， 扫描范围 2θ 角为 4 ～ 65 全谱 ; 检测器为闪烁计数器， DS 发散狭缝 和 SS 防散射狭缝 均为 1． 0 mm， RS 接收狭缝 为 0． 1 mm， 步长为0． 02/步， 扫描速度为0． 5 秒/步［17 －18 ］。 3． 2样品测试及解译 将岩石薄片鉴定为大理岩的32 件岩石， 制成74 μm 以下粉末样品， 在玛瑙钵中研磨至15 μm 左右， 制成待测 样。在给定的测试条件下， 用 X 射线粉晶衍射仪对样品 进行扫描， 取得相应岩石的 X 射线衍射图谱， 利用 EVA 软件进行矿物定性解译和半定量分析 ［ 20 －21 ］。大理岩造 岩矿物X 射线衍射图谱基本特征 ［ 19 ］见表3， 其 X 射线粉 晶衍射图谱解译的矿物组成及含量见表4 ［ 22 －23 ］。 007 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 表 3大理岩主要造岩矿物 X 射线衍射图谱基本特征 Table 3The basic characteristics of X- ray diffraction pattern for main rock- ing minerals of marble 矿物大理岩造岩矿物 X 射线衍射图谱8 个强衍射峰 d 值及相对强度 I 值 方解石 I104556545 d 0．3030 0．2490 0．2280 0．2100 0．1905 0．1873 0．1417 0．1045 白云石 I104747745 d 0．2880 0．2670 0．2190 0．2013 0．1808 0．1785 0．1387 0．1112 菱镁矿 I104847446 d 0．2740 0．2510 0．2100 0．1942 0．1702 0．1407 0．1355 0．1069 石英 I810876766 d 0．4290 0．3340 0．1819 0．1543 0．1383 0．1373 0．1182 0．1082 斜长石 I664410556 d 0．4030 0．3750 0．3490 0．3360 0．3190 0．3180 0．2930 0．2520 钾长石 I675610659 d 0．4210 0．3770 0．3460 0．3330 0．3240 0．2995 0．2570 0．1795 云母 I1067510587 d 0．9890 0．4930 0．4430 0．3460 0．3310 0．2972 0．2548 0．1984 滑石 I1054104747 d 0．9380 0．4710 0．4530 0．3120 0．2610 0．2480 0．1873 0．1530 绿泥石 I108968655 d 0．7050 0．4760 0．3550 0．2660 0．2400 0．2020 0．1670 0．1550 蒙脱石 I107464447 d1．400 0．4450 0．3080 0．2550 0．2480 0．1690 0．1645 0．1492 注 d 为矿物晶格间距 单位 nm ， I 为晶面衍射相对强度。 3． 3大理岩综合岩石分类定名 根据 X 射线粉晶衍射半定量矿物成分分析结 果结合显微镜下岩石矿物结构构造特征， 可将 32 件 大理岩划分为 22 个类型 见表 4 方解石大理岩 4 件， 见图 2 、 含白云石方解石大理岩 1 件 、 含 绿泥石方解石大理岩 1 件 、 白云石长英质方解石 大理岩 1 件 、 白云石云母方解石大理岩 1 件 、 含 云母白云石长英质方解石大理岩 1 件 、 含石英白 云质方解石大理岩 1 件， 见图 3 、 云英白云质方解 石大理岩 2 件 、 钙质粉砂岩 2 件 、 绿泥钙质粉砂 岩 2 件 、 白云石大理岩 1 件， 见图 4 、 含云母白 云石大理岩 2 件 、 含石英白云石大理岩 3 件 、 含 滑石石英白云石大理岩 1 件 、 方解滑石云母白云 石大理岩 2 件 、 云母长英质白云石大理岩 1 件 、 云英白云石大理岩 1 件 、 绿泥云英白云石大理岩 1 件 、 滑石白云石大理岩 1 件 、 滑石菱镁矿大理 岩 1 件 、 菱镁矿大理岩 1 件， 见图 5 和含绿泥石 滑石菱镁矿大理岩 1 件 。 表 4大理岩 X 射线粉晶衍射分析矿物成分含量 Table 4The mineral compositions of the marble by X- ray diffraction analysis XRD 岩石薄片鉴定 32 件大理岩岩石分类 样品 件数 矿物组分含量 方解石白云石石英云母滑石钾长石斜长石绿泥石蒙脱石 大理岩490． 6 ～97．90 ～2．70．7 ～4．10 ～0．9－－－－1．3 ～4．2 含白云石大理岩181． 510． 04．6－－－－－4．0 含绿泥石大理岩188． 61．31． 4－3．1－－5．6－ 白云石长英大理岩151． 812． 011． 82． 9－－17．71．32．5 白云石云母大理岩170． 411． 04．610．9－－－－3．1 云母白云石长英大理岩153． 412． 415． 09． 4－5．42．0－2．5 含石英白云质大理岩163． 515． 88．83． 9－4．3－－3．7 云英白云质大理岩230． 4 ～48．0 16．9 ～19． 5 17．4 ～39．1 9．0 ～13． 5－0 ～2．9－－0 ～3． 2 钙质粉砂岩29．0 ～37． 36． 8 ～16．422． 5 ～38． 6 10．8 ～16．1－16． 3 ～20．6 2．0 ～3．5－ 绿泥钙质粉砂岩2－25．1 ～35． 4 27． 4 ～28． 4 12．7 ～21．8－8．6 ～15．90 ～1．45．8 ～17．5－ 白云石大理岩11．088． 91． 50．92．8－2．5－2．5 含云母白云石大理岩20 ～1． 182．9 ～92．3－5． 8 ～10．9－－1．8 ～1．9－0 ～3． 5 含石英白云石大理岩3－81．9 ～87． 45．8 ～8．00 ～4．00 ～5．4－1．5 ～4．20 ～4．40 ～4． 8 含滑石石英白云石大理岩1－81． 96． 4－5．4－1．5－4．8 方解滑云白云石大理岩26． 5 ～9． 664．3 ～70． 7－8．9 ～14．2 7．6 ～9．5－1．3 ～1．91．8 ～3． 6 云母长英白云石大理岩1－59． 816．27．9－16．2－－－ 云英白云石大理岩1－71． 615．410．4－－2．6－－ 绿泥云英白云石大理岩1－64． 114．010．8－－－11．1－ 滑石白云石大理岩14．978． 0－3． 211．0－1．4－1．5 大理岩岩石分类样品件数方解石白云石石英菱镁矿滑石钾长石斜长石绿泥石蒙脱石 菱镁矿大理岩10．70．51． 090．63．4－－3．8－ 滑石菱镁矿大理岩10．70．31． 281．516．4－－－－ 绿泥滑石菱镁矿大理岩10．80．60． 885．86．7－－5．4－ 107 第 5 期迟广成， 等 X 射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用第 33 卷 ChaoXing 图 2方解石大理岩 X 射线衍射图谱 Fig． 2The X- ray diffraction pattern of the calcite marble 图 3含石英白云石方解石大理岩 X 射线衍射图谱 Fig． 3The X- ray diffraction pattern of the calcite marble including dolomite 图 4白云石大理岩 X 射线衍射图谱 Fig． 4The X- ray diffraction pattern of the dolomite marble 4大理岩岩石薄片鉴定和 X 射线粉晶衍射 结果分析 4． 1两种鉴定方法分析造岩矿物的检出率 32 件岩石样品中， 造岩矿物石英、 方解石、 云 母、 白云石、 斜长石、 菱镁矿、 绿泥石、 蒙脱石、 滑石和 钾长石用岩石薄片偏光显微镜鉴定法和 X 射线粉 图 5菱镁矿大理岩 X 射线衍射图谱 Fig． 5The X- ray diffraction pattern of the magnesite marble 晶衍射检测法的矿物检出率明显不同 见表 5 。除 了云母和石英， X 射线粉晶衍射法矿物检出率比岩 石薄片偏光显微镜鉴定法矿物检出率更高， 二者检 出率差值最小为 6． 3， 最大为 50． 0。大理岩造 岩矿物 X 射线粉晶衍射技术与岩石薄片偏光显微 镜鉴定技术检测结果比对显示 X 射线粉晶衍射技 术更能准确检测出岩石中方解石、 白云石、 斜长石、 菱镁矿、 绿泥石、 蒙脱石、 滑石、 钾长石等矿物组分， 对于岩石薄片偏光显微镜鉴定法在 32 件岩石样品 中单一检出的斜长石、 菱镁矿和绿泥石， 以及零检出 的滑石和钾长石矿物有更高的检出率， 这充分体现 了岩石薄片偏光显微镜鉴定技术的局限性。可见， 大理岩岩石定名仅靠野外观察和岩石薄片偏光显微 镜鉴定是不准确的， 必须利用 X 射线粉晶衍射技术 加以验证。 两种鉴定方法的检出矿物结果比对显示 X 射 线粉晶衍射技术能准确鉴定出大理岩中白云石、 方 解石和菱镁矿等碳酸盐矿物及含量， 区分粉砂 － 细 砂级石英、 钾长石、 斜长石和云母、 滑石、 绿泥石、 蒙 脱石等层状硅酸盐矿物， 这些都是岩石薄片鉴定很 难做到的。 4． 2两种鉴定方法的技术优势 岩石薄片偏光显微镜鉴定技术优点在于能准确 鉴定出岩石结构构造、 造岩矿物颜色、 形态、 颗粒大 小及主要矿物组分含量， 可以判别岩石是属于岩浆 岩、 沉积岩还是变质岩。其缺点在于很难区分方解 石、 白云石和菱镁矿等碳酸盐矿物， 以及细小的石 英、 钾长石和斜长石、 滑石和白云母等鳞片状硅酸盐 矿物。 比较而言， X 射线粉晶衍射半定量分析技术优 点在于能准确检测出大理岩中方解石、 白云石和菱 镁矿等碳酸盐矿物种类及相对含量， 三种矿物 X 射 207 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing 表 5大理岩 X 射线粉晶衍射与岩石薄片鉴定检出矿物结果比对 Table 5The identified minerals of marble detected by X- ray diffraction and rock microscopic identification 比对参数石英方解石云母白云石斜长石菱镁矿绿泥石蒙脱石滑石钾长石 X 射线衍射检出数27222131163111796 岩石薄片检出数28132118115100 二者检出率差值－3．131． 1037． 546．96．318．850．028．118． 7 二者检出符合数23131816115100 二者检出符合率8559865263345600 线衍射主峰 d 值分别为 0． 303 nm、 0． 288 nm 和 0． 274 nm， X 射线衍射主峰差异明显; 而且， 能够有 效鉴别粉砂级斜长石、 钾长石与石英三种矿物， 三种 矿物的 X 射线衍射主峰 d 值分别为 0． 319 nm、 0． 324 nm、 0． 334 nm; 能够区分蒙脱石、 绿泥石、 云母 和滑石等层状硅酸盐矿物［24 ］， 这四种硅酸盐矿物的 X 射线衍射主峰 d 值分别为 1． 400 nm、 0． 705 nm、 0． 989 nm 和 0． 938 nm。其缺点在于仅仅根据 X 射 线粉晶衍射半定量分析方法测定的岩石矿物组分及 含量， 缺少岩石结构构造特征的情况下， 不能判断岩 石是属于岩浆岩、 沉积岩还是变质岩。本次研究发 现 仅根据岩石薄片鉴定或 X 射线粉晶衍射技术其 中一种方法不可能准确鉴定出大理岩岩石名称， 只 有把大理岩岩石野外观察、 岩石薄片鉴定和 X 射线 粉晶衍射检测技术紧密结合起来， 才能准确鉴定出 大理岩岩石的名称。 4． 3大理岩岩石类型的确定 大理岩岩石薄片偏光显微镜检测定名与 XRD 岩石薄片偏光显微镜检测定名结果比对显示 表 6 b26、 b28、 b31、 b33、 b45、 P94、 P155、 P198 号 8 件 样品二者岩石定名相同; b27、 b32、 b34、 b35、 P77、 P156、 P196、 P197 号 8 件样品二者岩石定名基本相 同; b40、 b46、 b47、 P139、 P140、 P142、 P141、 P144、 P154 号 9 件样品二者岩石定名大类相同， 详细定名 有明显差异; b43、 P79、 P80、 P95、 P96、 P152、 P153 号 7 件样品二者岩石定名不同。由于层状硅酸盐矿物 X 射线粉晶衍射半定量分析结果可能比实际岩石中 含量高 表2 和表4 ， 在岩石鉴定时， 须将 X 射线粉 晶衍射检测结果与岩石薄片偏光显微镜鉴定技术相 结合， 才能给出更加科学合理的造岩矿物组分及含 量。经岩石薄片偏光显微镜检测定名和 XRD 岩 石薄片偏光显微镜检测定名综合比对后， 这次研究 最终把 32 件大理岩样品划分为 22 个岩石类型。 表 632 件大理岩岩石薄片定名与 XRD 岩石薄片定名对比 Table 6Comparison of mineral names of 32 marbles with microscopic identification and X- ray diffraction microscopic identification 样品编号 大理岩岩石分类 岩石薄片鉴定XRD 岩石薄片鉴定 样品编号 大理岩岩石分类 岩石薄片鉴定XRD 岩石薄片鉴定 b26大理岩大理岩P94含石英白云石大理岩含石英白云石大理岩 b27大理岩含白云石大理岩P95云英质白云石大理岩钙质粉砂岩 b28大理岩大理岩P96云英质大理岩钙质粉砂岩 b31大理岩大理岩P139含石英大理岩含白云石云母大理岩 b32大理岩含绿泥石大理岩P140硅砂泥质大理岩含云母白云石长英质大理岩 b33白云石大理岩白云石大理岩P141石英大理岩云英白云石质大理岩 b34白云石大理岩含云白云石大理岩P142大理岩含石英白云石质大理岩 b35白云石大理岩含云白云石大理岩P144含石英大理岩云英白云石质大理岩 b40含云母白云石大理岩方解滑云白云石大理岩P152云英质白云石大理岩绿泥钙质粉砂岩 b43长英质大理岩白云石长英质大理岩P153云英质白云石大理岩绿泥钙质粉砂岩 b45大理岩大理岩P154含云英白云石大理岩云母长英质白云石大理岩 b46白云石大理岩滑石白云石大理岩P155含云英白云石大理岩云英白云石大理岩 b47白云石大理岩方解滑云白云石大理岩P156石英绿泥白云石大理岩绿泥云英白云石大理岩 P77菱镁矿大理岩滑石菱镁矿大理岩P196石英白云石大理岩含滑石石英白云石大理岩 P79白云石大理岩菱镁矿大理岩P197含石英绿泥白云石大理岩含石英白云石大理岩 P80白云石大理岩绿泥滑石菱镁矿大理岩P198含石英白云石大理岩含石英白云石大理岩 307 第 5 期迟广成， 等 X 射线粉晶衍射仪在大理岩鉴定与分类中的应用第 33 卷 ChaoXing 5结语 以往大理岩岩石定名主要以野外观察和岩石薄 片偏光显微镜鉴定为主要技术手段。实际上， 大理 岩主要造岩矿物方解石、 白云石和菱镁矿， 利用岩石 薄片偏光显微镜鉴定技术很难区分， 鉴定过程中往 往需结合标本与稀盐酸 盐酸浓度为 10 反应程 度才能进行初步判断， 一般认为加稀盐酸剧烈起泡 为方解石， 加稀盐酸不剧烈起泡为白云石; 如果大理 岩中同时含有方解石和白云石两种碳酸盐矿物， 用 岩石薄片偏光显微镜鉴定技术和加稀盐酸法根本区 分不开。本次研究发现， 大理岩中细小的石英、 钾长 石和斜长石、 滑石和白云母等鳞片状硅酸盐矿物利 用岩石薄片偏光显微镜鉴定技术也很难区分。本文 利用 X 射线粉晶衍射半定量分析技术， 准确检测出 大理岩中白云石、 方解石和菱镁矿等碳酸盐矿物种 类及相对含量， 而且能鉴别出粉砂级斜长石、 钾长石 与石英成分， 区分蒙脱石、 绿泥石、 云母和滑石等层 状硅酸盐矿物。 研究表明 岩石薄片偏光显微镜鉴定技术优点 在于能准确鉴定出岩石结构构造， 划分岩石所属大 类， 而 X 射线粉晶衍射技术优点在于能准确鉴定出 岩石矿物组分。由此可见， 将大理岩岩石野外观察、 岩石薄片偏光显微镜鉴定和 X 射线粉晶衍射技术 相互结合起来， 才能准确鉴定大理岩岩石的名称， 为 大理岩原岩恢复和原岩沉积相的判断提供更多的矿 物学信息。 6参考文献 ［ 1］GB/T 17412． 31998， 岩石分类和命名方案 变质 岩岩石的分类和命名方案［ S］ ． ［ 2］贺同兴， 卢良兆， 李树勋， 兰玉琦． 变质岩岩石学［ M］ ． 北京 地质出版社， 1980 105 －190． ［ 3］潘兆橹． 结晶学及矿物学［M］ ． 北京 地质出版社， 1985 235 －246． ［ 4］马生， 施倪承． X 射线晶体学 晶体结构分析基 本理论及实验技术［ M］ ． 武汉 中国地质大学出版社， 1995 2 －23． ［ 5］姚心侃． 多晶 X 射线衍射仪器的技术进展［ J］ ． 现代 仪器， 2001 3 1 －4． ［ 6］杨庆余， 周荣生． 巧妙的构想大胆的创新 劳厄与 X 射线衍射的实验［ J］ ． 大学物理， 2002， 21 4 34 － 37． ［ 7］He B B． Introduction to two- dimensional X- ray diffraction ［ J］ ． Powder Diffraction， 2003， 18 2 71 －80． ［ 8］廖立兵， 李国武． X 射线衍射方法与应用［ M］ ． 北京 地质出版社， 2008 134 －136． ［ 9］迟广成， 王娜， 吴桐． X 射线粉晶衍射仪鉴别鸡血石 ［ J］ ． 岩矿测试， 2010， 29 1 82 －84． ［ 10］ 迟广成， 宋丽华， 王娜， 崔德松， 周国兴． X 射线粉晶衍 射仪在山东蒙阴金伯利岩蚀变矿物鉴定中的应用 ［ J］ ． 岩矿测试， 2010， 29 4 475 －477． ［ 11］迟广成， 肖刚， 陈英丽， 伍月， 胡建飞， 王海娇， 岳明 新， 王鑫． X 射线粉晶衍射仪在辽宁瓦房店金伯利岩 蚀变矿物鉴定中的应用［J］ ． 地质与资源， 2012， 21 1 160 －164． ［ 12］ 马礼敦． X 射线粉晶衍射的新起点 Rietveld 全谱 拟合［ J］ ． 物理学进展， 1996， 16 2 251 －256． ［ 13］ DZ/T 0130． 1 ～162006， 地质矿产实验室测试质量 管理规范［ S］ ． 2006 275 －286． ［ 14］Kretz C． Symbols for rock- ing minerals［ J］ ． American Minerologist， 1983， 68 277 －279． ［ 15］ 李胜荣． 结晶学与矿物学［M］ ． 北京 地质出版社， 2008 264 －268． ［ 16］ 林培英． 晶体光学与造岩矿物［M］ ． 北京 地质出版 社， 2005 125 －153． ［ 17］ 刘粤惠， 刘平安． X 射线衍射分析原理与应用［ M］ ． 北 京 化学工业出版社， 2003 72 －77． ［ 18］ 马礼敦． X 射线粉晶衍射仪［ J］ ． 上海计量测试， 2003， 30 5 41 －46． ［ 19］ 中国科学院贵阳地球化学研究所． 矿物 X 射线粉晶 鉴定手册［ M］ ． 北京 科学出版社， 1978 117 －122． ［ 20］ 马礼敦． 近代 X 射线多晶体衍射 实验技术与数 据分析［ M］ ． 北京 化学工业出版社， 2004 21 －69． ［ 21］ 廖立兵， 李国武， 蔡元峰， 黄俊杰． 粉晶 X 射线衍射在 矿物岩石学的应用［ J］ ． 物理， 2007， 36 6 134 －136． ［ 22］ 梁栋材． X 射线晶体学基础［ M］ ． 北京 科学出版社， 1991 11 －46． ［ 23］ 叶大年， 金成伟． X 射线粉晶衍射法及其在岩石学中 的应用［ M］ ． 北京 科学出版社， 1984 76 －128． ［ 24］ 迟广成， 肖刚， 张俊敏， 钟辉， 王海娇， 胡建飞． X 射线 粉晶衍射仪在千枚岩鉴定与分类中的应用［ J］ ． 地质 与资源， 2013， 22 5 409 －414． 407 第 5 期 岩矿测试 http ∥www． ykcs． ac． cn 2014 年 ChaoXing The Application of X-ray Powder Diffraction to Marble Definition and Classification CHI Guang- cheng，XIAO Gang，WU Yue，CHEN Ying- li，WANG Hai- jiao，HU Jian- fei Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，Shenyang 110032，China Abstract Marble primarily consists of three types calcite，dolomite and magnesite． Marble classification is based mainly on the structures and mineral compositions seen under the microscope． It is very difficult to determine calcite，dolomite and magnesite under the microscope because each type has the same crystal optical characteristics，such as flash protrusions，senior white interference color，uniaxial optical negative and rhomboid cleavage，which belong to the triclinic system． In order to identify the mineral types and the relative content of the carbonate in marble accurately， 32 marble samples were tested with mi