超高压变质岩矿物的TEM和HRTEM研究——以双河含柯石英硬玉石英岩中的硬玉为例

摘要

用高分辨透射电镜(HRTEM)研究大别山双河硬玉石英岩时,在硬玉单晶500nm的显微域内,发现了无序的C2/c结构和有序的P2<,1>/n结构.根据一组选区电子衍射(SAED)图所确定的空间群C2/c和晶胞参数:a=0.94nm,b=0.86nm,c=0.52nm,β=107.0°;相当于硬玉.由另一组SAED图所确定的是有序结构空间群P2<,1>/n,晶胞参数为:a=0.96nm,b=0.88nm,c=0.53nm, β=106.5°;相当于绿辉石.绿辉石(Omp)基本上是硬玉(Jd)和透辉石(Di)的固溶体.富含硬玉和富含透辉石的端员相当于C2/c空间群,而介于这两者的中间成分,相当于空间群P2<,1>/n.Di-Jd的平衡相图表明在高温(约620-750)条件下,有序的P2<,1>/n域和无序的C2/c域之间无两相区.所揭示的P2<,1>/n结构,表明在该二元系内,有第三端员结构,即绿辉石接近于Jd<,50>Di<,50>.绿辉石的形成温度在约620至750之间.因此,在硬玉中不同结构域的产出代表了非平衡的矿物组合.这是由于原超高压变质矿物硬玉的不完全分解反应所致.电子探针分析结果表明硬玉中含Jd端员为82-89mol％,未见环带.用透射电镜(TEM)中的能谱仪(EDS)分析了C2/c和P2<,1>/n结构域,分别相当于硬玉和绿辉石的成分.已知硬玉仅有C2/c结构,并在高压下稳定.纳米级P2<,1>/n结构的存在,明显证实了绿辉石是次生原因,而且原硬玉矿物在退变质减压过程中的分解有密切关系.