一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法
阅读说明：本技术 一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法 (Method for discriminating origin type of zircon by using zircon structure ) 是由 王生云 范洪海 王凤岗 陈金勇 吴玉 朱泉龙 王伟 宋振涛 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于锆石类型鉴定技术领域,具体涉及一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法。采集岩矿石样品；选出非磁性重矿物锆石,制备分析样品靶；采集锆石样品背散射电子图像和阴极发光电子图像；将采集的锆石背散射电子图像和阴极发光电子图像与典型的锆石进行晶体形貌与内部结构特征比对,从而判别锆石成因类型。该方法涵盖面广、时效性好、适用性强、准确性高。判别锆石成因类型,从而对获得的锆石U-Pb年龄作出科学、合理的解释具有十分重要的意义,推广应用前景广阔。(The invention belongs to the technical field of zircon type identification, and particularly relates to a method for judging a zircon cause type by using a zircon structure. Collecting a rock ore sample; selecting non-magnetic heavy mineral zircon, and preparing an analysis sample target; collecting a back scattering electron image and a cathode luminescence electron image of a zircon sample; and comparing the acquired zircon back scattering electron image and the acquired cathodoluminescence electron image with the crystal morphology and the internal structure characteristics of typical zircon, thereby judging the cause type of the zircon. The method has the advantages of wide coverage, good timeliness, strong applicability and high accuracy. The method has very important significance for scientifically and reasonably explaining the U-Pb age of the obtained zircon and has wide popularization and application prospects.)
技术领域
本发明属于锆石类型鉴定技术领域，具体涉及一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法。
背景技术
由于锆石物理、化学性质稳定，并且普通铅含量低，富含铀、钍，离子扩散速率很低，封闭温度高(>800℃)，这些特征使锆石成为U-Pb定年的最理想对象。此外，锆石通常在各种类型的岩石中普遍存在，锆石样品容易分选。从而锆石成为了地质研究中一种强有力的工具，锆石U-Pb法一直是地质学者讨论地质事件发生时间的最常用方法。随着科学技术的发展，研究者发现同一地质体中不同的锆石颗粒及同一颗锆石不同区域具有不同的成因。从而，对锆石进行成因类型的判别，进而对所获得的锆石U-Pb年龄作出科学、合理的解释，对认识地质作用过程和推动地球科学的发展至关重要。
锆石属于四方晶系，为岛状硅酸盐类，规则而多变的晶面组合特征使其成为一个典型的形态标型矿物。锆石晶体的大小取决于初始岩浆的锆含量，锆石的晶体形态由其结晶时的物理化学条件和晶体内部结构决定。锆石的基本形态特征可以揭示它在岩石中的历史，并据此合理地解释所得到的年龄值，从而锆石形态学研究备受学者的关注。研究者曾利用锆石长度、宽度、长宽比和频率分布曲线，锆石柱面、锥面和延长指数，平直度、延长率、柱面和锥面指数等方法来研究锆石形态从而确定其成因类型。而以上锆石形态的研究方法离不开镜下的详细观察以及大量的统计、分析，需要耗费研究者大量的时间及精力，长时间的占用仪器设备，且不易被初级研究者掌握。随着科技的发展，利用锆石背散射电子(BSE)图像和阴极发光电子(CL)图像，可以十分有效的揭示锆石内部结构从而判断其成因类型，而且避免了人为统计造成的误差，同时具有经济、操作简便、测定时间短等特点。因此，利用锆石背散射电子(BSE)图像和阴极发光电子(CL)图像对锆石进行成因鉴定是十分有意义且有效的。
发明内容
本发明的目的是提供一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法，能够简便快捷、经济快速的判别锆石成因类型。
本发明的技术方案如下：
一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法，包括如下步骤：
1)采集岩矿石样品；
2)选出非磁性重矿物锆石，制备分析样品靶；
3)采集锆石样品背散射电子图像和阴极发光电子图像；
4)将采集的锆石背散射电子图像和阴极发光电子图像与典型的锆石进行晶体形貌与内部结构特征比对，从而判别锆石成因类型。
所述的步骤1)中，花岗岩类锆石含量较高，采集1～5kg左右样品，基性岩类锆石含量低，采集15～50kg样品。
所述的步骤2)中，采集的岩矿石样品机械破碎至50～80目，利用重选和磁选技术分选出非磁性重矿物锆石。
所述的步骤2)中，锆石颗粒粘在双面胶上，用无色透明的环氧树脂固定，固化之后将表面抛光。
所述的步骤3)具体为
3.1)将制备好的锆石分析样品靶进行锆石背散射电子照相和阴极发光电子照相；
3.2)在高真空扫描电子显微镜的测试台中放入待测试锆石样品；
3.3)利用高真空扫描电子显微镜汇聚电子束作为激发源轰击锆石样品表面，产生电子信号，采集相应的电子图像。
电子信号为二次电子、背散射电子或阴极荧光，电子图像为二次电子图像、背散射图像或阴极发光图像。
所述的高真空扫描电子显微镜进行高真空模式二次电子图像和背散射电子图像观察、低真空模式背散射电子图像观察。
所述的高真空扫描电子显微镜进行除氢、氦、锂以外的所有元素能谱的定性和半定量分。
所述的高真空扫描电子显微镜的探测器为二次电子探测器或半导体探测器。
本发明的显著效果如下：
本方法设计的一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法，充分利用了现有的高精尖仪器，充分发挥了先进技术手段在矿物分析中的作用，因此该方法涵盖面广、时效性好、适用性强、准确性高。判别锆石成因类型，从而对获得的锆石U-Pb年龄作出科学、合理的解释具有十分重要的意义，推广应用前景广阔。
由于本方法设计的锆石背散射电子(BSE)图像和阴极发光电子(CL)图像与典型不同成因类型锆石BSE图像和CL图像比对方法，能够简单、快捷、有效的判别锆石成因类型，为认识地质作用过程和推动地球科学的发展提供技术支撑。
附图说明
图1为本发明所提供的一种运用锆石结构判别锆石成因类型的方法流程图；
图2为本发明实施例中某地区花岗岩和基性岩浆岩中锆石阴极发光图像。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，
步骤一，采集岩矿石样品；
通过野外地质调查，确定并采集需要进行年代学研究的岩矿石样品。根据岩石类型，确定样品数量。通常花岗岩类锆石含量较高，采集1～5kg左右样品即可，基性岩类锆石含量低，需采集15～50kg样品。
步骤二，分选锆石，制备分析样品靶；
将步骤一中采集的岩矿石样品机械破碎至50～80目，利用重选和磁选技术分选出非磁性重矿物锆石。锆石颗粒(大于30颗)粘在双面胶上，用无色透明的环氧树脂固定，固化之后将表面抛光。
步骤三，采集锆石样品背散射电子(BSE)图像和阴极发光电子(CL)图像；
将步骤二制备好的锆石分析样品靶运用扫描电子显微镜或电子探针等仪器进行锆石背散射电子(BSE)照相和阴极发光电子(CL)照相，如图2所示。
具体为
3.1)将制备好的锆石分析样品靶运用TESCAN扫描电镜GAIA3进行锆石背散射电子(BSE)照相和阴极发光电子(CL)照相；
3.2)依据扫描电子显微镜操作规程，在高真空扫描电子显微镜的测试台中放入待测试锆石样品，按照仪器相关操作说明调整焦距，使测试样品处于最佳位置。
高真空扫描电子显微镜主要功能是进行高真空模式二次电子图像和背散射电子图像观察、低真空模式背散射电子图像观察；另外还可以进行除氢、氦、锂以外的所有元素能谱的定性和半定量分，其主要技术指标为：
高真空模式分辨率：3.0nm；低真空模式分辨率：4.0nm；放大倍数：5-300000倍；探测器：二次电子探测器、半导体探测器；图像种类：二次电子图像、背散射图像(成分像、拓扑像、立体像)；
3.3)利用扫描电子显微镜汇聚电子束作为激发源轰击锆石样品表面，产生各种电子信号(例如，二次电子、背散射电子、阴极荧光)，采集相应的电子图像(二次电子图像、背散射图像、阴极发光图像)。
步骤四，将采集的锆石背散射电子(BSE)图像和阴极发光电子(CL)图像与典型的锆石进行晶体形貌与内部结构特征比对，从而判别锆石成因类型。
将步骤三采集的锆石背散射电子(BSE)图像和阴极发光电子(CL)图像与典型的不同成因类型锆石进行晶体形貌与内部结构特征比对，从而准确判别锆石成因类型。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
岩浆锆石一般为长柱状，多数为具直线生长纹的自形晶体，常为简单的四方双锥或复四方双锥，锥面和柱面发育完善，在BSE图像、CL图像上可见明显的岩浆振荡生长环带或宽缓的岩浆生长环带，一般中基性岩浆岩锆石常常形成较宽的结晶环带，酸性岩浆岩锆石一般形成较窄的岩浆环带；变质锆石发育多晶面，没有锥面和柱面之分，即使是外形呈现长粒状的锆石，变质重结晶锆石在BSE图像、CL图像上常具有较多的暗色包体、浑圆状的生长纹和浑圆形内核，主要有无分带、弱分带、扇形分带、面状分带、云雾状分带、斑杂状分带、海绵状分带、流动状分带等复杂的结构类型；热液锆石也会形成类似于岩浆锆石的振荡环带或扇形分带，被热液叠加改造的锆石常常显示复杂的次生内部结构，并穿插原生结构，出现许多磷酸盐硅酸盐的包裹体。