柴北緣都蘭北帶超高壓變質榴輝岩磷灰石中液包體硫化鐵礦物之電子顯微研究

王奕量

摘要
  磷灰石為柴北緣超高壓變質帶都蘭北帶退變榴輝岩的附屬礦物之一,其產狀主要可分為:包裹在石榴子石中(包裹磷灰石的石榴子石主晶常沿著包裹體破裂)、產於基質與綠輝石、斜黝簾石及金紅石等礦物共生(兩標本內共生的基質礦物多被石榴子石聚晶包圍)及與後期退變質礦物共生等三種。本研究的榴輝岩樣品均有石榴子石富集現象,其中兩樣品的石榴子石聚晶約占80 vol.%以上,另一樣品為含有中粒石榴子石的斑狀榴輝岩,標本普遍出現破裂且受到後期退變作用,部分裂隙充填次生礦物,如方解石或綠片岩相礦物群。磷灰石內出現奈米級粒狀(直徑55 ~ 370 nm)或針狀(50×20 nm ~ 870×120 nm)及微米級桿狀(~2.5 × 0.5 μm)或針狀(~20 × 0.5 μm)的硫化物礦物,密集的奈米級硫化物礦物造成磷灰石產生多色性;鄰近裂隙的磷灰石常有微米級針狀硫化物礦物和液包體,針狀硫化物礦物的長軸沿著兩個交角互成90度的方向順向排列,長軸平行磷灰石c軸的硫化物礦物數量較豐富。本研究以SEM-EDS及TEM-EDS進行分析,顯示這些硫化物礦物的種類包含隕硫鐵、磁黃鐵礦、含銅磁黃鐵礦及黃銅礦,硫化物礦物與主晶磷灰石有兩組低階密勒指數的結晶方位關係:桿狀隕硫鐵之長軸為a軸且垂直磷灰石c軸,<001>隕硫鐵 // <001>磷灰石、<48-3>隕硫鐵與<13-3>磷灰石夾~0.6度、(2-10)隕硫鐵 // (3-10)磷灰石、<100>隕硫鐵與<100>磷灰石夾~10度;針狀隕硫鐵之長軸亦為a軸且平行磷灰石c軸,<001>隕硫鐵 ⊥ <001>磷灰石、<-110>隕硫鐵與<-12-2>磷灰石夾~1.3度、(11-2)隕硫鐵 // (0-1-1)磷灰石。此結晶方位關係與前人對綠輝石及石英析出物的研究結果相似,皆出現析出物c軸與主晶c軸呈平行或垂直的兩組關係,且有偏好的結晶方位。根據此退變榴輝岩其他礦物內僅出現零星硫化物礦物、磷灰石產狀及內部硫化物礦物的微組織推測硫化物礦物的成因可能與板塊隱沒的熱液換質作用相關,富含氯及硫的熱液攜帶鐵、銅、鈷及鎳等金屬以原生液包體形式被磷灰石包裹並形成硫化物礦物。

中文關鍵詞:磷灰石,硫化物礦物 ,超高壓變質作用 ,都蘭 ,穿透式電子顯微鏡