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    岩石中斜长石双晶的背散射电子衍射测试与分析

    赵珊茸 刘宇坤 徐畅

    赵珊茸, 刘宇坤, 徐畅, 2022. 岩石中斜长石双晶的背散射电子衍射测试与分析. 地球科学, 47(4): 1399-1414. doi: 10.3799/dqkx.2021.150
    引用本文: 赵珊茸, 刘宇坤, 徐畅, 2022. 岩石中斜长石双晶的背散射电子衍射测试与分析. 地球科学, 47(4): 1399-1414. doi: 10.3799/dqkx.2021.150
    Zhao Shanrong, Liu Yukun, Xu Chang, 2022. Electron Back-Scatter Diffraction Analysis for Twins of Plagioclase in Some Rocks. Earth Science, 47(4): 1399-1414. doi: 10.3799/dqkx.2021.150
    Citation: Zhao Shanrong, Liu Yukun, Xu Chang, 2022. Electron Back-Scatter Diffraction Analysis for Twins of Plagioclase in Some Rocks. Earth Science, 47(4): 1399-1414. doi: 10.3799/dqkx.2021.150

    岩石中斜长石双晶的背散射电子衍射测试与分析

    doi: 10.3799/dqkx.2021.150
    基金项目: 

    国家自然科学基金项目 41872037

    详细信息
      作者简介:

      赵珊茸(1962-),女,教授,博士生导师,从事晶体对称、晶体形貌、矿物晶体化学的研究.ORCID:0000-0001-8847-6991.E-mail:shanrongzhao@126.com

    • 中图分类号: P572;P583

    Electron Back-Scatter Diffraction Analysis for Twins of Plagioclase in Some Rocks

    • 摘要: 斜长石双晶很常见,双晶律达10多种,但斜长石的各种双晶律在光学显微镜下不容易鉴别.基于背散射电子衍射(EBSD)技术,对产于大别山地区的3种岩石(花岗岩、闪长岩、变粒岩)中斜长石双晶进行了精确测定.3种岩石中均以卡-钠复合双晶(包括钠长石律、卡斯巴律、卡-钠复合律)为主,这种卡-钠复合双晶在光学显微镜下只表现为两个聚片单体的聚片双晶,还有1个或2个单体以晶畴形式分散在聚片单体中,在光学显微镜下不可辨别.除了卡-钠复合双晶外,偶见肖钠长石律、柱面{130}、{130}和{110}律.并发现了新的斜长石双晶律的复合关系和规则连生关系:(1)卡斯巴律-柱面{130}律-柱面{110}律可以形成复合双晶;(2)卡-钠复合律-柱面{130}律-柱面{130}律可以形成具三-六方对称的规则连生体,但不能形成复合双晶.基于本文有限的斜长石双晶统计数量,3种岩石中斜长石各双晶律出现的概率差异不大,可能斜长石双晶律出现概率与成岩条件关系不大.精确测定斜长石双晶律的方法,为今后大规模测量统计岩石中斜长石双晶律、发现新的斜长石双晶律及其复合关系等,提供一种方便有效的方法与手段.

       

    • 图  1  3种岩石镜下照片(正交镜,5×10)

      a. DT-37的花岗结构及矿物组成;b. DT-24的半自形粒状结构及矿物组成;c,d. HA-17的变晶结构及矿物组成

      Fig.  1.  The optical microscopic photos of the three rocks

      图  2  二长花岗岩(DT-37)中斜长石颗粒9 EBSD测试信息

      a. EBSD测试扫描区域正交镜下照片;b. EBSD测试扫描区域SEM图;c. 扫描区域取向信息图

      Fig.  2.  EBSD test for Grain 9 of plagioclase in monzonitic granite (DT-37)

      图  3  二长花岗岩(DT-37)中斜长石颗粒9的极图

      Fig.  3.  Pole figures of Grain 9 of plagioclase in monzonitic granite (DT-37)

      图  4  组成卡-钠复合双晶的4个单体之间构成的双晶复合关系

      实线表示钠长石律(Ab);虚线表示卡斯巴律(Cd);点划线表示卡-钠复合律(Ab-Cd)

      Fig.  4.  Twin compound relationships among the four individuals with Albite-Carlsbad compound twin

      图  5  卡-钠复合双晶的两种形式

      a. 通常认为的卡-钠复合双晶形式;b. 本文EBSD测试所得到的卡-钠复合双晶形式. Ab.钠长石律;Cd.卡斯巴律;Ab-Cd.卡-钠复合律

      Fig.  5.  Two kinds of Albite-Carlsbad compound twin forms

      图  6  二长花岗岩(DT-37)中斜长石颗粒6 EBSD测试信息

      a. EBSD测试扫描区域正交镜下照片;b. EBSD测试扫描区域SEM图;c. 扫描区域取向信息图

      Fig.  6.  EBSD test for Grain 6 of plagioclase in monzonitic granite (DT-37)

      图  7  二长闪长岩(DT-24)中斜长石颗粒2 EBSD测试信息

      a. EBSD测试扫描区域正交镜下照片;b. EBSD测试扫描区域SEM图;c. 扫描区域取向信息图

      Fig.  7.  EBSD test for Grain 2 of plagioclase in monzonitic diorite (DT-24)

      图  8  二长闪长岩(DT-24)中斜长石颗粒2中单体3-4-5之间极图

      图中虚线为{110}、{1$ \overline{3} $0}的迹线

      Fig.  8.  Pole figures of individuals 3-4-5 in Grain 2 of plagioclase in monzonitic diorite (DT-24)

      图  9  二长闪长岩(DT-24)斜长石颗粒2中单体3-4-5构成的双晶律复合关系

      Cd. 卡斯巴律;Prism{1$ \overline{3} $0}. 柱面{1$ \overline{3} $0}律;Prism{110}. 柱面{110}律

      Fig.  9.  Twin compound relationship among individuals 3-4-5 in Grain 2 of plagioclase in monzonitic diorite (DT-24)

      图  10  二长变粒岩(HA-17)中斜长石颗粒6 EBSD测试信息

      a.EBSD测试扫描区域正交镜下照片;b.EBSD测试扫描区域SEM图;c.扫描区域取向信息图

      Fig.  10.  EBSD test for Grain 6 of plagioclase in monzonitic leptite (HA-17)

      图  11  二长变粒岩(HA-17)中斜长石颗粒6单体1-2-3-4之间极图

      粗虚线为单体1-3之间的双晶面{1$ \overline{3} $0}和单体2-4之间的双晶面{130}的迹线,这两个双晶面是重合的;细虚线为单体1-3的{110}和单体2-4的{1$ \overline{1} $0}的迹线,这两个面也是重合的

      Fig.  11.  Pole figures of individuals 1-2-3-4 in Grain 6 of plagioclase in monzonitic leptite (HA-17)

      图  12  二长变粒岩(HA-17)中斜长石颗粒6单体1-2-3-4之间双晶关系

      Fig.  12.  The twin relationship among individuals 1-2-3-4 in Grain 6 of plagioclase in monzonitic leptite (HA-17)

      图  13  二长变粒岩(HA-17)中斜长石颗粒6单体1-2-3-4相互重合的极点的规律分布

      黑色数字表达的是双晶轴所在的位置

      Fig.  13.  The regular distribution of the overlapping poles among individuals 1-2-3-4 in Grain 6 of plagioclase in monzonitic leptite (HA-17)

      表  1  斜长石晶体化学式

      Table  1.   The chemical formula of plagioclase

      样品编号 晶体化学式(O=8.000) 长石端元组分
      DT-37 (Na0.757Ca0.212K0.035Mg0.001Mn0.001Fe0.007)1.013
      [(Al1.130Si2.845)3.975O8.000]
      Ab75.4An21.1Or3.5
      更长石
      DT-24 (Na0.838Ca0.155K0.018Mn0.001Fe0.003)1.015
      [(Al1.145Si2.847)3.992O8.000]
      Ab82.9An15.3Or1.8
      更长石
      HA-17 (Na1.003Ca0.013K0.005Fe0.001)1.022
      [(Al0.950Si3.028)3.978O8.000]
      Ab98.2An1.3Or0.5
      钠长石
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      表  2  斜长石与钾长石的晶胞参数测试结果

      Table  2.   The cell parameters of plagioclase and K-feldspar

      样品编号 晶胞参数
      a(Å) b(Å) c(Å) α(°) β(°) γ(°)
      DT-37 Pl 8.111 12.734 7.123 94.292 116.665 87.527
      Kf 8.511 12.912 7.171 90.306 116.015 88.977
      DT-24 Pl 8.150 12.838 7.160 94.570 116.675 87.774
      Kf 8.580 12.923 7.196 89.922 116.250 89.240
      HA-17 Pl 8.139 12.771 7.156 94.094 116.681 87.689
      Kf 8.600 12.962 7.224 90.739 115.952 87.744
      注:Pl. 斜长石;Kf. 钾长石.
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      表  3  斜长石双晶律的极图特征

      Table  3.   The pole figure characteristics of twin laws of plagiclase

      双晶律种类 极图特征
      钠长石律 {010}面, < 100 > 、 < 001 > 轴两单体极点重合;{100}、{001}面, < 010 > 轴两单体极点近于重合.特征概括为:3个主面和主轴都重合或近于重合
      卡斯巴律 {100}、{010}、{110}、{130}面、 < 001 > 轴两单体极点重合; < 010 > 轴两单体极点近于重合.特征概括为:主轴 < 100 > 不重合,主面{001}不重合,但{hk0}面重合
      卡-钠复合律 {010}面, < 001 > 轴两单体极点重合;{100}面, < 010 > 轴两单体极点近于重合.特征概括为:主轴 < 100 > 不重合,主面{001}不重合,且{hk0}面也不重合
      肖钠长石律 {100}、{001}面, < 010 > 轴两单体极点重合;{010}面, < 100 > 、 < 001 > 轴两单体极点近于重合;简单概括为:3个主面和主轴都重合或近于重合.这与钠长石是相似的,与钠长石律区别是: < 001 > 轴两单体之间夹角为6.98°,这个角度在极图上也很难看出来.肖钠长石律与钠长石律只能通过双晶接合面的方向区别:钠长石律接合面为{010},肖钠长石律接合面为{h0l}
      巴温诺律 {021}、{0$ \overline{2} $1}面, < 100 > 轴两单体极点重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{021}面对称
      曼尼巴律 {001}面, < 010 > 、 < 100 > 轴两单体极点重合,{010}面两单体极点近于重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{001}面对称
      柱面{110}律 {110}、{1$ \overline{3} $0}面, < 001 > 轴两单体极点重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{110}面对称
      柱面{1$ \overline{1} $0}律 {1$ \overline{1} $0}、{130}面, < 001 > 轴两单体极点重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{1$ \overline{1} $0}面对称
      柱面{130}律 {130}、{1$ \overline{1} $0}面, < 001 > 轴两单体极点重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{130}面对称
      柱面{1$ \overline{3} $0}律 {1$ \overline{3} $0}、{110}面, < 001 > 轴两单体极点重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{1$ \overline{3} $0}面对称
      阿拉律 < 100 > 轴,{010}、{001}面两单体极点重合; < 010 > 轴两单体极点近于重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于垂直 < 100 > 的面对称
      X律 {100}面, < 010 > 、 < 001 > 轴两单体极点重合;{010}面两单体极点近于重合,其他方向晶面或晶轴的极点关于{100}面对称
      注:表格据Xu et al., 2016, 本文作者重新整理.
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      表  4  二长花岗岩(DT-37)中斜长石双晶测试分析统计

      Table  4.   Twin analysis and statistics for plagioclase in monzonitic granite (DT-37)

      颗粒(单体) 双晶律及其复合关系 双晶中单体接触情况 双晶形式描述
      1(1, 2, 3) 颗粒中以单体1为主,单体2和3以晶畴形式零散分布在单体1内部 无聚片,主晶-晶畴为卡斯巴律和卡-钠复合律
      2(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体2和3为主,单体1以晶畴形式零散分布在单体2内部,单体4以晶畴形式零散分布在单体3内部.单体2-3的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      3(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和2为主,单体3、4以晶畴形式零散分布在单体2的内部.单体1-2的接合面是(010) 聚片为卡斯巴律,主晶-晶畴为钠长石律和卡-钠复合律
      4(1, 2) 颗粒中以单体1为主,单体2以晶畴形式零散分布在单体1内部 无聚片,主晶-晶畴为卡-钠复合律
      5 (1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和2为主,单体4以晶畴形式零散分布在单体1内部,单体3以晶畴形式零散分布在单体2内部.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      6(1, 2, 3) 颗粒中以单体1和2为主,单体3以晶畴形式零散分布在单体1的内部.但单体1-2的接合面不是(010)而是(h0l),所以单体1和2是肖钠长石律 聚片为肖钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      7(1, 2) 颗粒中以单体1和2为主.单体1和2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,无晶畴
      8(1, 2) 颗粒中以单体1和2为主.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,无晶畴
      9(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和2为主,单体4以晶畴形式零散分布在单体1内部,单体3以晶畴形式零散分布在单体2内部.单体1-2接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      10(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体2为主,单体1、3、4以晶畴形式零散分布在单体2内部.单体2-4的接合面大致为(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡斯巴律和卡-钠复合律
      11(1, 2, 3) 颗粒中以单体1和2为主,单体3以晶畴的形式分布在单体2中.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      注:实线表示钠长石律(Ab);虚线表示卡斯巴律(Cd);点划线表示卡-钠复合律(Ab-Cd).
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      表  5  二长闪长岩(DT-24)样品中斜长石双晶测试分析统计

      Table  5.   Twin analysis and statistics for plagioclase in monzonitic diorite (DT-24)

      颗粒(单体) 双晶律及其复合关系 双晶中单体接触情况 双晶形式描述
      1(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1为主,单体2-3交织形成另一个聚片,单体4以晶畴形式零散分布在单体1的内部.单体1与单体2-3的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      2(1, 2, 3, 4, 5) 颗粒中以单体3和4为主,单体1以晶畴形式零散分布在单体3的内部,单体2以晶畴形式零散分布在单体4的内部.单体3-4的接合面是(010).单体5很少量,主要以晶畴形式分布在单体1中 聚片为卡斯巴律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,钠长石律基本不接触
      1-2-3-4-5共 < 001 > ,且3-4-5之间形成另一种复合双晶
      3(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和2为主,单体4以晶畴形式零散分布在单体1的内部,单体3以晶畴形式零散分布在单体2的内部.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      4(1, 2, 3) 颗粒中以单体1为主,单体2、3以晶畴形式零散分布在单体1的内部 无聚片,主晶-晶畴为卡斯巴律和卡-钠复合律
      5(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1为主,单体2、3、4交叉在一起(类似于主晶-晶畴的关系) 无聚片.主晶-晶畴为钠长石律、卡斯巴律和卡-钠复合律
      6(1, 2) 颗粒中以单体1为主,单体2以晶畴形式零散分布在单体1的内部 无聚片,主晶-晶畴为卡斯巴律
      7(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和2为主,单体3、4、1以晶畴形式零散分布在单体2的内部.单体1-2的接合面是(010) 无聚片,主晶-晶畴为卡斯巴律、卡-钠复合律和钠长石律
      8(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和2为主,单体2和3交织形成一个聚片, 单体4很少,以晶畴分布在1和2中.单体1-2的接合面是(010) 聚片为卡斯巴律,主晶-晶畴为卡-钠复合律和钠长石律
      9(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 颗粒中以单体6为主,单体1、2以晶畴形式零散分布于单体6中.单体5很少 无聚片,主晶-晶畴为卡斯巴律和钠长石律
      另一个区域单体3、4和7交织在一起,单体8在3和4中两个区界面方向性不好.两个区内部各单体界面也不清楚,无方向性
      注:实线表示钠长石律(Ab);虚线表示卡斯巴律(Cd);点划线表示卡-钠复合律(Ab-Cd).
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      表  6  二长变粒岩(HA-17)样品中斜长石双晶测试分析统计

      Table  6.   Twin analysis and statistics for plagioclase in monzonitic leptite (HA-17)

      颗粒(单体) 双晶律及其复合关系 双晶中单体接触情况 双晶形式描述
      1(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和4为主,单体2以晶畴形式零散分布在单体1的内部,单体3以晶畴形式零散分布在单体4的内部.单体1-4的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      2(1, 2, 3, 4, 5, 6) 颗粒中以单体1和5为主,单体2、3、4以晶畴形式零散分布在单体1的内部,单体6以晶畴形式零散分布在单体5的内部.单体1-5的接合面是(010) 聚片为卡斯巴律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,钠长石律基本不接触
      3(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体1和3为主,单体2以晶畴形式零散分布在单体1的内部,单体4以晶畴形式零散分布在单体3的内部.单体1-3的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      4(1, 2, 3) 颗粒中以单体1和2为主,单体3以晶畴形式零散分布在单体1的内部.单体1-2的接合面是(010),单体2-3基本不接触 聚片为卡斯巴律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,钠长石律基本不接触
      5(1, 2, 3, 4) 颗粒中以单体2和3为主,单体1以晶畴形式零散分布在单体2的内部,单体4以晶畴形式零散分布在单体3的内部.单体2-3的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      6(1, 2, 3, 4, 5, 6) 颗粒中以单体1和2为主,单体4以晶畴形式零散分布在单体3的内部,单体1-2局部沿(010)方向规则接触 聚片为卡-钠复合律,主晶-晶畴也为卡-钠复合律
      单体1-2-3-4中存在三种双晶律,组成一个具三-六方对称的规则连生体
      5-6为钠长石律,单体5很少,接触关系不明确
      7(1, 2) 颗粒中以单体1和2为主.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,无晶畴
      8(1, 2, 3) 颗粒中以单体1和2为主,单体3以晶畴形式零散分布在单体2的内部.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,主晶-晶畴为卡-钠复合律,卡斯巴律基本不接触
      9(1, 2) 颗粒中以单体1和2为主.单体1-2的接合面是(010) 聚片为钠长石律,无晶畴
      注:实线表示钠长石律(Ab);虚线表示卡斯巴律(Cd);点划线表示卡-钠复合律(Ab-Cd).
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    出版历程
    • 收稿日期:  2020-08-11
    • 网络出版日期:  2022-04-29
    • 刊出日期:  2022-04-25

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