中文摘要

中國南蘇魯地區隕硫鐵(磁黃鐵礦)於磷灰石中之結晶關係研究

 

研究生:蔡宗翰

指導教授:余樹楨、蕭炎宏

 

摘要

析出物的現象普遍存在於超高壓變質礦物中,然而超高壓礦物中析出的成因可能不同於在火成岩中之出溶現象。超高壓礦物的析出現象主要可能是肇因於在超高壓變質環境下,受壓力影響將不同離子充填進入主晶結構,之後超高壓岩體快速上升即相當於等溫減壓的過程而析出。
  本研究樣本取自江蘇省石湖(南蘇魯超高壓變質帶)之角閃石片岩。主要組成礦物為角閃石、綠簾石、斜長石和少量黑雲母、榍石及金紅石。在其附屬礦物氟-磷灰石中發現不透光析出物,由穿透式電子顯微鏡半定量和選區電子繞射分析結果得知,該硫化鐵為隕硫鐵,但不排除為磁黃鐵礦具有隕硫鐵超結構,成分約在Fe0.93S ~ Fe0.95S範圍。產狀有兩種,分別為(1)長桿狀長10 ~ 50 um,寬0.5 ~ 1 um(2)短桿狀長1 ~ 4 um,寬約0.5 ~ 1 um。長短桿狀隕硫鐵的生長方向約成90度交角且沒有相交的現象,皆有優勢排列。長桿狀隕硫鐵之長邊平行磷灰石c軸生長,廣泛均勻分佈沒有集中於磷灰石中央或邊緣,相對於長桿狀隕硫鐵,短桿狀隕硫鐵的數量則較為稀少。經電子繞射分析長短桿狀兩種形式的隕硫鐵與磷灰石各大致有以下結晶順構關係(偏差約在1 ~ 2)
(1)
長桿狀:[ 2 -1 -2 ]Ap // [ 1 -1 0 ]Tr( 1 2 0 )Ap // ( 0 0 1 )Tr
(2)
短桿狀:[ 2 -1 -2 ]Ap // [ 2 -2 1 ]Tr( 1 2 0 )Ap // ( 1 1 0 )Tr
  兩種結晶的生長方式主要是受主晶氟-磷灰石與隕硫鐵之晶體結構影響。磷灰石是由CaO5X (X=F,OH,Cl)多面體沿c軸方向呈六次對稱分佈。這些多面體沿c軸方向重複出現(Hughes et al, 1989)。而隕硫鐵結構是NiAs型的結構,在c軸方向因相鄰兩個FeS6正八面體是以共面關係相連,增高了其排斥力的作用,較為不穩定。因此推測當隕硫鐵的c軸方向與氟-磷灰石c軸方向垂直時,能生長為長桿狀;反之當隕硫鐵的c軸方向與氟-磷灰石c軸方向平行時,則生長為短桿狀。實驗結果顯示,則是分別在垂直面與平面產生角度上的旋轉偏差。但仍然證實隕硫鐵能夠生成為長桿狀,主要是氟-磷灰石結構沿著c軸方向是比較容易壓縮,而隕硫鐵在平面方向上結構較為穩定所影響;另一方面短桿狀隕硫鐵則是在結構可以延伸的平面方向,但卻受制於磷灰石同為平面方向的網狀相連結構,而形成短桿狀。隕硫鐵的不同產狀,最主要可能是由於結晶階段不同或變質過程中受到溫壓與應力變化所造成的,則需要更進一步的相關研究。