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认识杂卤石

2019-05-19 07:29阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1778086794

最近接触到一批绿豆岩的薄片。第一次接触绿豆岩，对其镜下特征几乎一无所知，就在网上下载了相关资料学习。
在一篇文章中先找到一张川东地区三叠系含盐层系地层柱状剖面图。在剖面图中得知，川东地区三叠系嘉陵江组上部及雷口坡组下部普遍含杂卤石层。
认识杂卤石
 图片1 川东地区钻孔三叠系含盐系地层柱状图及成岩旋回划分
（自'川东北黄金口背斜三叠系深部杂卤石特征及成因探讨'）


之前从未在岩石薄片中看到过杂卤石，随后在《盐类矿物鉴定工作方法及手册》中找到杂卤石的光性资料了解杂卤石的光性特征。在书中得知：杂卤石（Polyhalite）属于硫酸盐类矿物，三斜晶系。
其化学组成 K2Ca2Mg（SO4
）4·2H2O或K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O，K2O 15.62%（K 12.9%），CaO 18.6%，MgO 6.9%，SO3 53.11%，H2O 5.98%。混入物有Fe2O3和硬石膏。
结晶习性：晶体沿b作纤维状或依{010}呈板状，叶片状（100）、延伸[001]成柱状（图9-99）棒状。集合体通常为致密块状、叶片状、粒状及纤维状集合体，组成放射状、菊花状、束状、毛发状、毛毡状等（图9-100）。具解理，一组解理完全；具裂理。聚片双晶常见，双晶面（010）及{100}，因而产生格子双晶，有时平行柱状。平行柱状。
物理及化学性质：浅灰色、肉红色、灰白色或淡黄色，无色透明少见，有时呈砖红色。玻璃光泽一油脂光泽，但常常是暗淡无光（杂卤石手标 本与硬膏很相似），性脆。多片状断口或贝壳状断口。硬度2.5~3.5.密度2.72~2.78。熔度1.5~2。部分溶于水，溶速缓慢，在NACI溶液中由于有盐效应可加速其溶解，在水中分解成石膏或石膏和钾石膏。盐酸溶后析出钾石盐。
光学性质：薄片中无色透明，有时为淡红色（因含铁质），常呈自形~半自形粒状 (似变质岩结构)或纤维状、放射状结构（图9-100），有时为叶片状。解理平行（100）清 断，裂开面平行(010)。正突起低，Ng=1.567、Nm=1.560、Np=1.547、双折射率中等Ng-Np=0.020，干涉色可至二级蓝色(很鲜艳)。倾斜消光，消光角有20°~29°。光轴近于平行纤维。聚片双晶常见（图9-100g），双晶面(010)及(100)，因而产生格子双晶。二轴晶负光性，2V=62°（60°~70°），2E=107°，色散r
变化：加热到320℃杂卤石脱水，形成K2CaMg（SO4）3和CaSO4的混合物。

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 图9-100a 杂卤石呈他形——半自形粒状集合体 正交偏光 放大80倍
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图9-100b 纤维状杂卤石呈束状排列 单偏光 放大18倍


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图9-100c 细板状和粒状杂卤石不规则排列组成毛毡状结构 正交偏光 放大80倍


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图9-100d 石盐（H）中的杂卤石（Po）成放射状排列 正交偏光 放大180倍


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图9-100e 纤维状杂卤石成放射状排列组成菊花状构造 正交偏光 放大15倍


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图9-100f 纤维状杂卤石组成绒球状结构 正交偏光 放大15倍


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图9-100g 杂卤石的聚片双晶 正交偏光 放大25倍
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 鉴定特征：杂卤石和硬石膏很相似，手标本不易区分，但杂卤石光泽暗淡，具收敛性，而硬石膏较明亮，无收敛性。在镜下硬石膏具完好的两组垂直解理，折光率和双折射率均高，为平行消光，而杂卤石折光率和双折射率均较低，复双晶常见。为斜消光。亦可采用1.565或1.570的浸油区别。最好的办法作水浸试验，杂卤石在水中缓慢的析出石膏小晶体，逐渐整个矿物变为石膏小颗粒的集合体。在钻井中取出的杂卤石岩心表面往往有一层黄色薄壳（与钻井泥浆成分有关），硬石膏则无，是以特征性区别。与石膏的区别是，杂卤石的折光率大于树胶，干涉色高，遇水分解析出石膏。斜水钙钾矾没有双晶。与钙芒硝的区别是在杂卤石易裂解理片上，可见一个光轴，而在钙芒硝的易裂解理片上则可见近于垂直锐角等分线的干涉图。
水浸试验：慢速溶于水，析出大量针状石膏的中间产物，蒸发结晶时除析出石膏，还有泻利盐和K2SO4·nH2O晶出。
微化及染色反应：将矿粉加水溶解后(加热)加亚硝酸铜铅钠试液测试，可 见明显的钾反应(照片2-5)，或将杂卤石粉末与亚硝酸铜铅钠作用，在大头针的研磨下立即出现黑色沉淀。粉末与镁试剂作用则被染成蓝色。以铬蓝黑R染色时杂卤石被染成红色，硬石膏不染色。
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产状：原生杂卤石系从富含钾、镁和钙的天然卤水中形成的，常与硬石膏、 石盐、无水钾镁矾等共生，形成杂卤石层分布在石盐之中，或夹于硬石膏 层之间成薄互层，亦有分布于泥质白云岩之中形成单层。其形成时之温度范围颇大，自0℃~80℃ 都可以形成。
在钾石盐中石盐和钾盐常为杂卤石和含盐黏土物质所包围，组成钾石盐中特征的粗网状结构。钾石盐地段常常为次生的杂卤石岩所代替，杂卤石常沿着钾石盐颗粒和含盐粘土的接触带分布。
次生杂卤石是其他钾矿物次生变化而来，在硫酸盐型钾盐矿床中，杂卤石化具有很重要的意义，在盐矿床的早期成岩作用中，杂卤石可以交代硫酸钙而成 (图9-101)，或由富含钾、镁硫酸盐的卤水作用于石膏 （硬石膏)而成，或水镁矾、光卤石(钾石盐)与硬石膏作用生成。亦可由无水钾镁矾或钾盐镁矾变质而成。在那些由于构造或剥蚀作用使之接近地表的盐矿床中，大部份钾盐矿物为杂卤石所代替。杂卤石在地表一定深度内经淋滤变为石膏或泥质残余物。
产地：海相杂卤石在四 川三叠系深井中广泛分布，与石盐、硬石膏呈薄互层状产出。在背斜轴部保存条件好的部位可在二、三百米的地下保留。陆相杂卤石在湖北、山东第三纪盐矿层中也有产出，与石盐、钙芒硝、钾石膏共生。
用途：杂卤石可直接用作钾肥。
得知杂卤石的光性特征之后，开始在岩石薄片内寻找杂卤石。这批薄片中普遍含有硬石膏，是否含有杂卤石呢？随后，在一块薄片中看到一粒岩屑，由细小鳞片状或板条状具一级灰至二级蓝干涉色的矿物交织组成，将矿物进一步放大后，在正交偏光间看到该矿物具发育的聚片双晶及格子双晶，具斜消光，消光角约30°，在单偏光下具低的正突起，无色。与书中描述的杂卤石光性完全一致，看来，这就是剖面中介绍的杂卤石。
杂卤石在岩石中与硬石膏、石膏共生，此时，要在正交偏光间仔细观察：硬石膏的折射率及双折射率均高于杂卤石，在单偏光下：硬石膏也是无色的，但突起比杂卤石高，硬石膏具两组近直交的完全解理；在正交偏光间，硬石膏的最高干涉色可达三级绿，而杂卤石不超过二级蓝；硬石膏具平行消光，而杂卤石则具斜消光；杂卤石常见聚片双晶和格子双晶，而硬石膏可发育简单双晶和聚片双晶，很少出现格子双晶。部分杂卤石的切面干涉色与石膏接近，此时，在单偏光下进行观察：石膏在单偏光下具很低的负突起，而杂卤石具低的正突起。
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 1 在井壁的岩屑样中看到一块由大量细小板条状干涉色鲜艳的矿物为主组成的岩石碎屑
（正交偏光）


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2 岩屑中常见这种含硬石膏砂屑云岩，其中的硬石膏呈自形粒状，具鲜艳的二级干涉色
（正交偏光）

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3 将照片1中的岩石进一步放大后可见该矿物较清晰的聚片双晶，并偶见格子双晶，在正交偏光间具斜消光，与杂卤石的光性基本吻合 （正交偏光）

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4 杂卤石的双折射率为0.020，在正交偏光间最高干涉色可达二级蓝色（标准厚度下），常见聚片双晶，可出现格子双晶，具斜消光（正交偏光）

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5 杂卤石常呈自形-半自形粒状或纤维状、放射状结构，有时为叶片状，正交偏光间最高干涉色为鲜艳的二级蓝色，聚片双晶常见，并可见格子双晶，具斜消光（正交偏光）

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6 为照片5的同视域单偏光照片，杂卤石在单偏光下无色（含铁时可具淡红色），低的正突起，解理平行（100）清晰（单偏光）

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7 在正交偏光间，杂卤石具斜消光，据此可与硬石膏加以区别（正交偏光）

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8 硬石膏具平行消光，具完好的两组垂直解理，正交偏光间最高干涉色可达三级绿(正交偏光）

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9 硬石膏在单偏光下无色，具中度正突起，具两组近直交的较完全解理（单偏光）

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10 杂卤石常与石膏共生，石膏在在单偏光下具负突起，在正交偏光间干涉色与石英相同，最高干涉色为一级白色或稻草黄色，在干涉色偏高的切面上看不到解理，平行解理的切面上具斜消光；在解理特清晰的切面上具平行消光（正交偏光）

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11 石膏在单偏光下无色，具低的负突起，晶形为他形或半自形柱状或不规则粒状集合体，有时为纤维状（单偏光）


对不常见的透明矿物的鉴定，需要在偏光显微镜下对其光性进行逐条对比分析。每种晶体都具有一定的内部结构，矿物的突起是由其折射率大小决定的，矿物的干涉色则是由其双折射率的大小所决定的。对未知矿物，我们可以通过在单偏光下观察矿物的晶形、突起（贝克线）、糙面、解理、颜色，有颜色是可以观察矿物的多色性及吸收性等；在正交偏光下可以观察矿物的干涉色、消光类型及消光角、延性符号、双晶等进行确定。在正交偏光间最先引起注意的是矿物的干涉色，在标准厚度（厚0.03mm，此厚度下石英的干涉色为一级灰白）的岩石薄片中矿物的干涉色是由矿物的双折射率大小决定的。以杂卤石为例，杂卤石的双折射率中等，Ng-Np=0.020，最高干涉色为二级蓝。因岩石薄片中的矿物多为任意切面，所以，在标准厚度下其干涉色不会高于二级蓝的。在中国知网上，关于杂卤石的文献并不多，在查阅文献过程中，在两篇附有杂卤石偏光显微镜下照片的文献中惊奇的发现，其中展示的杂卤石的干涉色竟然高达四级甚至高级白！也就是说：文章中展示矿物并非杂卤石！这显然是作者对杂卤石的干涉色并不十分了解所造成的常识性错误。
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12 这是其中一篇文章中所附的杂卤石偏光显微镜下照片，若岩石薄片为标准厚度，通过矿物的楔状边可知，该矿物的干涉色高达四级绿，显然不是杂卤石（正交偏光）
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13 这是另外一篇文章中关于杂卤石的附图，图中明确指出具高级白干涉色的矿物为杂卤石，而杂卤石的双折射率为0.020，最高干涉色为二级蓝，图中具高级白干涉色的矿物不可能是杂卤石！


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