鉴定和研究矿物的其他主要方法简介

鉴定和研究矿物的方法，随工作目的和要求的不同而异（表16-1）。不同的方法各有其特点，它们对样品的要求及所能解决的问题也各不相同。下面仅介绍某些重要方法的简要特点。

1.成分分析方法

此类方法所得结果即为物质的化学成分数据。除经典化学分析系化学方法外，其他常用方法均属物理方法，大多可同时分析多种元素，但一般不能区分变价元素的价态。

1）经典化学分析

此法准确度高，但灵敏度不很高，分析周期长，很不经济。样品要求是重量超过500mg的纯度很高的单矿物粉末。

此法只适用于矿物的常量组分的定性和定量分析。主要用于新矿物种或亚种的详细成分的确定和组成可变的矿物成分变化规律的研究。但不适用于稀土元素的分析。

表16-1 鉴定和研究矿物的主要方法一览表

2）光谱分析

此法准确度较差（尤其是对含量大于3%的常量元素），但灵敏度高，且快速、经济。可测元素达70多种。一次测试即能获得全部主要元素及微量元素的信息。样品要求：仅需数十毫克甚至数毫克的粉末样品。

光谱分析通常用于矿物的微量和痕量元素的定性或半定量分析。特别是对于稀有分散元素也能获得良好的效果。常作为化学分析的先导，以初步了解样品中元素的种类和数量，供进一步分析或研究时参考。

3）原子吸收光谱分析

原子吸收光谱（AAS）分析灵敏度高，干扰少，快速、精确且较经济。可测70多种元素，但一次只能分析一种元素，不宜于定性分析。样品用量少，仅需数毫克粉末样。

AAS主要用于10-6数量级微量元素和10-9数量级痕量元素的定量测定。适宜于测定沸点低、易原子化的金属元素及部分半金属元素。也可进行常量分析。但对稀土、Th、Zr、Hf、Nb、Ta、W、U、B等高温元素的测定的灵敏度较低，对卤族元素、P、S、O、N、C、H等尚不能测定或效果不佳。

4）X射线荧光光谱分析

X射线荧光光谱（XRF）分析准确度较高，成本低，速度快，可不破坏样品。可分析元素的范围为9F～92U。XRF要求数克至十克（一般4～5g，最少可至数十毫克）较纯的粉末样。液态样品也可分析。

XRF用于常量元素和微量元素的定性或定量分析。尤其对稀土元素及稀有元素Nb、Ta、Zr、Hf等的定量分析有效。但不能测定变价元素的价态。

5）等离子体发射光谱分析

等离子体发射光谱（ICP）分析比光谱分析更为快速和灵敏，检测下限可达（0.1×10-9）～（10×10-9）。精度较高，可达±3%，可测定除H、O、N和惰性气体以外的所有元素。样品要求：粉末，最少可以数毫克，也可以为液态样品。

ICP适用于常量、微量和痕量元素的定性或定量分析。特别宜于分析包裹体中含量极低的重金属离子。

6）激光显微光谱分析

激光显微光谱（LMES）分析灵敏度高，快速，有效，成本低，且被破坏样品的面积小。可测70多种元素。样品可以是光片、不加盖玻璃的薄片或大小合适的手标本，样品表面应抛光，切忌被污染；重砂、粉末或液体样品要作某些处理。

LMES适于微粒、微量、微区的成分测定。用于研究矿物的化学成分及元素的赋存状态，特别适用于微细疑难矿物的分析和鉴定。但是，目前对O、N、S等许多非金属元素尚无法分析，对碱金属、难熔金属（如Mo、Ta等）的检测灵敏度较低。

7）质谱分析

质谱分析灵敏度和准确度均高，且分析速度快。以纯度≥98%、粒径

质谱分析系10-6数量级定量分析，常用于准确测定各种岩石、矿物和有机物中元素的同位素组成。从10～30g的陨石标本中提取的稀有气体即足以为分析所用。

8）中子活化分析

中子活化分析（NAA）灵敏度高，大多数元素的灵敏度达10-6～10-13g。准确度高，精度高（一般在±1%～±5%）。可测的元素达80多种。可同时测定多种元素，分析速度快，且不破坏样品。样品要求是纯的单矿物粉末，样量仅需数毫克至数十毫克。

NAA系超痕量、痕量、半微量甚至常量元素的定量分析。可直接测定浓度很低的贵金属元素，对稀土元素的分析特别有效。广泛用于同位素组成、同位素地质年龄的测定。此外，也常用于测定包裹体成分。适用于分析陨石和月岩样品的组成。

9）电子探针分析

电子探针分析（EPMA）灵敏度高，检测下限可达10-16g。精度一般可达1%～2%，但对微量元素的精度则可差于20%。分辨率高（约7nm）。放大倍数为数十倍至数十万倍。分析速度快，直观，且不破坏样品。可测元素的范围大：波谱分析为4Be～92U，能谱分析为11Na～92U。样品可以是光片、不加盖玻璃的薄片或矿物颗粒，且表面必须清洁、平坦而光滑。

EPMA系微米数量级微区的成分分析，宜于常量元素的定量分析。既可定点作定性或定量分析，又能作线扫描和面扫描分析，以研究元素的种类、分布和含量，了解矿物成分分布的均匀程度和元素在矿物中的赋存状态，定量测定矿物内部各环带的成分。最适于微小矿物和包裹体成分的定性或定量分析，以及稀有元素、贵金属元素的赋存状态的研究。此外，还可辅以形貌观察。EP-MA只能分析固态物质，对有机物质的分析有困难；不能分析元素的同位素、各种形式的水（如 H2 O和 OH-等）及其他挥发组分，无法区分 Fe2+和 Fe3+。

2.结构分析方法

此类方法一般不破坏样品，其分析结果是各种谱图，用于研究物质的晶体结构、分子结构、原子中电子状态的精细结构。有些还可借以鉴定样品的物相，如宝石学上目前常利用红外吸收光谱、激光拉曼光谱、可见光吸收光谱等技术来鉴别天然宝石和合成宝石。

1）X射线分析

X射线分析是晶体结构研究和物相分析的最常用而有效的方法。其具体方法种类繁多，一般可归为单晶法和粉晶法两类。

（1）单晶法：通常称为X射线结构分析，又有照相法和衍射仪法之分。目前主要采用四圆单晶衍射仪法，其特点是自动化程度高，快速，准确度高。单晶法要求严格挑选无包裹体、无双晶、无连晶和无裂纹的单晶颗粒样品，其大小一般在0.1～0.5mm。因此在应用上受到一定限制。单晶法主要用于确定晶体的空间群，测定晶胞参数、各原子或离子在单位晶胞内的坐标、键长和键角等；也可用于物相鉴定，绘制晶体结构图。

（2）粉晶法：又称粉末法，也有照相法和衍射仪法之分。粉晶法以结晶质粉末为样品，可以是含少数几种物相的混合样品，粒径一般在1～10μm。样品用量少，且不破坏样品。照相法只需样品5～10mg，最少可至1mg左右；衍射仪法用样量一般为200～500mg。粉晶衍射仪法简便，快速，灵敏度高，分辨能力强，准确度高。根据计数器自动记录的衍射图（diffraction diagram），能很快查出面网间距d值和直接得出衍射强度，故目前已广泛用于矿物或混合物之物相的定性或定量分析。粉晶法主要用于鉴别结晶质物质的物相，精确测定晶胞参数，尤其对鉴定粘土矿物及确定同质多象变体、多型、结构的有序—无序等特别有效。

2）红外吸收光谱分析

红外吸收光谱（IR）测谱迅速，数据可靠，特征性强。傅里叶变换红外光谱仪具有很高的分辨率和灵敏度及很快的扫描速度。样品不受物理状态限制，可以是气态、液态、结晶质、非晶质或有机化合物。干燥固体样品一般只需1～2mg，并研磨成2μm左右的样品。

IR已广泛应用于物质的分子结构和成分研究。适用于研究不同原子的极性键，可精确测定分子的键长、键角、偶极矩等参数；推断矿物的结构，鉴定物相；对研究矿物中水的存在形式、络阴离子团、类质同象混入物的细微变化、有序—无序及相变等十分有效。IR广泛用于粘土矿物和沸石族矿物的鉴定，也可对混入物中各组分的含量作定量分析。

3）激光拉曼光谱分析

激光拉曼光谱（LRS）系无损分析，其测谱速度快，谱图简单，谱带尖锐，便于解释。几乎在任何物理条件（高压、高温、低温）下对任何材料均可测得其拉曼光谱。样品可以是粉末或单晶（最好是5mm或更大者），不需特别制备，粉末所需量极少，仅0.5μg即可。也可以是液体样品（10-6ml）。

LRS和IR同为研究物质分子结构的重要手段，两者互为补充。LRS适用于研究同原子的非极性键的振动。

4）可见光吸收光谱分析

可见光吸收光谱分析简便、可信，不需挑选单矿物，不破坏样品。以0.03mm标准厚度的薄片为样品，但研究多色性时则需用单晶体。

此法主要用于研究物质中过渡元素离子的电子构型、配位态、晶体场参数和色心等。也常用于颜色的定量研究，探讨透明矿物的呈色机理。可适于研究细小（粒径在1～5mm）的矿物颗粒。

5）穆斯堡尔谱分析

穆斯堡尔谱分析又称核磁伽马共振（NGR）。分析准确、灵敏、快速，解谱较为容易。目前仅可测40多种元素近90种同位素。所研究的元素可以是主成分，也可是含量为万分之几的杂质。样品可以是晶质或者非晶质；既可是单晶，也可是矿物或岩石的粉末。但样品中必须含有一定浓度的与放射源中γ射线的核相同的元素。含铁矿物样品中Fe原子浓度为5mg/cm2为宜，硅酸盐样品量一般为100mg左右，因样品中Fe含量等因素而异。

NGR主要用于研究57Fe和119Sn元素离子的价态、配位态、自旋态、键性、磁性状态、占位情况及物质结构的有序—无序和相变等，也可用于物相鉴定和快速成分分析。对粘土矿物及陨石、月岩、海底沉积物等晶质多相混合物的研究很有效。

6）电子顺磁共振分析

电子顺磁共振（EPR）分析也称电子自旋共振（ESR）分析。灵敏度高。不破坏样品。只适于研究顺磁性离子：室温下能测定的主要有V4+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Ni2+、Cu2+、Eu2+、Gd3+等；而Ti3+、V3+、Fe2+、Co2+及多数稀土元素离子则只能在低温下测定。EPR分析对样品要求不高：固体、液体（0.1～0.01ml）、压缩气体或有机化合物均可；可以是单晶，也可以是粉末多晶混合物，但一般以单晶（粒径在2～9mm）为好。样品中顺磁性离子的浓度不超过1%，以0.1%～0.001%为宜。样品不需任何处理。

EPR主要用于研究过渡金属离子（包括稀土元素离子）的微量杂质的价态、键性、电子结构、赋存状态、配位态、占位情况、类质同象置换及结构的电子—空穴心、结构的有序—无序、相变等。也可作微量元素的定性或定量分析及地质年龄的测定等。在宝石学上，常用于鉴别天然宝石与合成宝石及研究宝石的染色机制。

7）核磁共振分析

核磁共振（NMR）分析目前最常用的高分辨的核磁共振仪广泛应用于某些分子结构的测定，其分辨率高，灵敏度高，测量速度快。但可测元素的种类有限，主要有1H、7Li、9B、11B、13C、19F、23Na、27Al、29Si、31P、40Ca等。样品可以是较浓的溶液（约0.5ml）、固体（一般20～80mg）或气体。

NMR主要用于研究矿物中水的存在形式、质子的结构位置及离子的键性、配位态和有序—无序分布特征等，研究相变和晶格缺陷。

3.其他测试方法

1）透射电子显微镜分析

透射电子显微镜（TEM）分析的功能主要是利用透射电子进行高分辨的图象观察，以研究样品的形貌、晶格缺陷及超显微结构（如超显微双晶和出溶片晶等）等特征，同时用电子衍射花样标定晶体的结构参数和晶体取向等。配有能谱仪（或波谱仪）者尚可进行微区常量元素的成分分析。TEM具有很高的分辨率（达0.1nm左右）和放大倍数（为100倍～200万倍），可以直接观察到原子。样品可以是光片、不加盖玻璃的薄片或粉末样，表面须平坦光滑。

2）扫描电子显微镜分析

扫描电子显微镜（SEM）分析的主要功能是利用二次电子进行高分辨率的表面微形貌观察。通常也辅以微区常量元素的点、线、面扫描定性和定量分析，查明元素的赋存状态等。SEM的分辨率高（达5nm左右），放大倍数为10倍～30万倍。样品可以是光片、不加盖玻璃的薄片、粉末颗粒或手标本。其制样简单，图象清晰，立体感强，特别适合粗糙表面的研究，如矿物的断口、晶面的生长纹和阶梯等观察及显微结构分析等。

3）微分干涉（相衬）显微镜分析

微分干涉（相衬）显微镜（DIC）能够观察矿物表面纳米数量级的分子层厚度。反射型显微镜用于研究晶体表面微形貌，观察晶体表面上的各种层生长纹和螺旋生长纹，从而探讨晶体的生长机制；透射型显微镜用于研究岩石薄片中矿物的结晶状态及内部显微构造，能清晰看到微米数量级的微裂纹，从而有助于研究岩石受应力作用的方向和性质。微分干涉（相衬）显微镜的纵向分辨率高，立体感强。其样品可以是带晶面的晶体颗粒或者薄片。

4）热分析

热分析系根据矿物在加热过程中所发生的热效应或重量变化等特征来鉴定和研究矿物。广泛采用的有差热分析和热重分析。

（1）差热分析（DTA）：是测定矿物在连续加热过程中的吸热（脱水、分解、晶格的破坏和类质同象转变等）和放热（氧化、结晶等）效应，以研究矿物的结构和成分变化。用于了解水的存在形式，研究物质的内部结构和结晶度，研究类质同象混入物及其含量，可进行物相的鉴定及其定量分析。尤其对粘土矿物、氢氧化物和其他含水矿物及碳酸盐类等矿物的研究最为有效。DTA只适用于受热后有明显的物理、化学变化的物质，一般仅用于单相物质纯样的研究，样量仅需100～200mg，粒度在0.1～0.25mm。DTA设备简单，用样量少，分析时间较短，但破坏样品，且干扰因素多，混合样品不能分离时会相互干扰。因此，必须与X射线分析、电子显微镜、化学分析等方法配合使用。

（2）热重分析（TG）：是测定矿物在加热过程中质量的变化。热重曲线的形式取决于水在矿物中的存在形式和在晶体结构中的存在位置。TG仅限于鉴定和研究含水矿物，并可确定其含水量。TG以纯的矿物粉末为样品，样量一般需2～5g，且破坏样品。TG常与DTA配合使用。目前正向微量（10-5g）分析发展。

（一）容矿层位及展布特征

六盘山盆地岩盐含矿岩系为白垩系下统六盘山群乃家河组上岩段（K1n2），厚度146.32～507.16m。寺口子矿段在ZKⅦ-1孔中见到岩盐矿层，单层最大厚度56.93m，最小厚度2.47m，矿层累计厚度为328.95m，NaCl含量为29.96%～94.04%，平均为62.58%（表3-2），含矿率83.50%。夹石层11层，夹石最小厚度2.16m，最大厚度18.02m，平均厚5.40m，NaCl平均含量为24.03%。底板为紫红色、灰色白云质泥岩，泥质白云岩。

表3-2 寺口子矿段岩盐矿层特征一览表

上店子矿段富矿层位根据容矿岩石特征可分为上、中、下三个层位，下矿层分布于矿区西南部的下部，底板在ZK101、ZK203和ZK206为紫红色粉砂质泥岩含石膏薄层，灰色泥质白云岩、白云质灰岩夹石膏薄层。其余钻孔未见底，厚度不详。已控制的矿层有9层（ZK204），单层岩盐矿层最大厚度58.81m，最小厚度2.02m，平均厚度20.90m。累计岩盐矿层最大厚度195.15m，最小厚度5.18m，平均厚度74.99m，NaCl含量为30.59%～76.99%，平均为57.31%（表3-3）。厚度变化较大，岩性主要由碎裂状灰色含白云质钠长石泥岩和紫红色白云质泥岩、钙芒硝泥岩、无水芒硝岩及岩盐、角砾状岩盐等组成。夹石层0～9层，最大厚度18.46m，最小厚度1.84m，平均厚度6.43m。NaCl含量为10.87%～27.95%，平均为20.83%。

中矿层分布于矿区西南部的中部，底板在ZK201、ZK202、ZK204、ZK301、ZK302和ZK401为紫红、暗紫色和灰色含铁质钠长石泥岩岩盐层和含白云质钠长石泥岩。已控制的矿层有9层（ZK202、ZK204），单层岩盐矿层最大厚度83.47m，最小厚度0.52m，平均厚度20.27m。累计岩盐矿层最大厚度136.71m，最小厚度48.76m，平均厚度84.83m，NaCl含量为34.19%～83.72%，平均为67.18%（表3-3）。岩性主要由碎裂状灰色含白云质钠长石泥岩和紫红色白云质泥岩互层、钙芒硝泥岩、无水芒硝岩及岩盐、角砾状岩盐等组成。中矿层除在ZK201见矿单层厚度较大外，在其余钻孔以岩盐层单层厚度小，层数多，夹层厚度较大，颜色较杂等特征可作为标志层。夹石0～8层最大厚度25.07m，最小厚度2.01m，平均厚度9.82m。NaCl含量为11.41%～28.87%，平均为20.40%。

上矿层分布于矿区西南部的上部，在ZK301顶部岩性为紫红、灰绿和暗紫色含岩盐白云岩、粉砂质泥岩、泥岩。其余钻孔未见顶。矿层顶板直接为古近系清水营组紫红色泥质砂岩、粉砂岩。呈角度不整合覆盖于矿层之上。底板在ZK201、ZK202、ZK204、ZK301、ZK302和ZK401为紫红、暗紫色和灰色含铁质钠长石泥岩岩盐层和含白云质钠长石泥岩。已控制的矿层有8层，单层岩盐矿层最大厚度47.3m，最小厚度0.59m，平均厚度14.52m。累计岩盐矿层最大厚度133.30m，最小厚度33.89m，平均厚度79.51m，NaCl含量为30%～89.67%，平均为58.54%（表3-3）。岩性主要由碎裂状灰色含白云质钠长石泥岩和紫红色白云质泥岩、钙芒硝泥岩、无水芒硝岩及岩盐、角砾状岩盐等组成。夹石0～6层最大厚度18.66m，最小厚度2.13m，平均厚度8.70m。NaCl含量为9.80%～29.69%，平均为19.66%。

硝口地区岩盐矿层厚度平面上变化较大（图3-2），沉积中心地带厚度大，而向外围厚度急剧下降，整体上呈一周边薄而中间厚的透镜体。在东部，通过钻孔ZK102、ZK205、ZK303证实，受断层影响，地层断陷较大，约大于2000m，含盐层位埋深不详。

图3-2 硝口—上店子岩盐矿区纵剖面图

表3-3 上店子矿段富矿层位特征一览表

注：括号内为平均值。

（二）矿石类型及产出特征

根据矿物组合特点及构造特征按其主要矿物组合可划分为以下几种类型：以岩盐为主的盐类矿石，包括岩盐矿石、角砾状或碎裂状岩盐矿石；以芒硝类硫酸盐类为主的矿石有无水芒硝矿石、钙芒硝矿石以及少量硬石膏矿石（表3-4）。

表3-4 含盐矿石类型划分及产出特征

岩盐矿石呈灰白色，透明-半透明状（图3-3），粗晶结构，块状构造，矿石主要成分为岩盐，结晶粗大，盐晶2～15mm，岩盐纯度较高，NaCl含量大于95%（图3-4）。杂质含量较低，主要为晶体中包含的白云质或钙芒硝矿物包裹物，以及钙芒硝、硬石膏、白云质钠长石泥岩小碎块等。这种类型一般厚度较小，在0.25～1.81m。

图3-3 岩盐矿石粗大晶体（ZKⅦ-1）

图3-4 粗晶结构块状岩盐（NaCl含量98.68%）

角砾状岩盐矿石为细晶结构，角砾状或碎裂状构造（图3-5），角砾为紫红色或灰色含矿岩石成分，为泥晶结构的含白云质钠长石泥岩或泥质白云岩，多呈棱角状，无磨圆，角砾大小不一，局部呈碎裂状碎块，角砾含量20%～50%，胶结物为岩盐，占50%～80%。岩盐呈粒状，晶体中有大量岩屑杂质颗粒。

图3-5 白云质角砾状岩盐矿石

无水芒硝矿石为灰白色-白色，半透明-不透明，中-粗晶结构，块状构造，矿石主要矿物为无水芒硝和少量岩盐，这种类型厚度一般较小，多小于1m，为岩盐夹石层较大空间的张裂隙中充填结晶而成。

含岩盐钙芒硝矿石，灰色-灰白色，细-中晶结构，条带状或碎裂状、块状构造。矿石主要矿物为钙芒硝，部分呈条带状分布于白云质钠长石泥岩中，属原生沉积类型，岩盐主要以脉状分布于裂隙中。

硬石膏矿石为灰白色，细-中晶结构，条带状或团块构造，硬石膏多呈自形板状晶体，呈沙包状、团状分布于含白云质钠长石泥岩中，部分呈层理状条带状分布，并与沉积层理平行。此种类型的矿石分布较少，仅局部出现。

（三）矿物学特征

矿床赋存的主要盐类矿物包括石盐、钙芒硝、无水芒硝、硬石膏等。除盐类矿物以外，其他共生矿物较少，包括极少量硫化物矿物如黄铜矿、黄铁矿以及氧化物矿物镜铁矿、赤铁矿等；脉石矿物主要为绢云母、绿泥石、白云石、钠长石和钾长石，顶底板围岩见碎屑石英、方解石等，盐类矿物以及钠长石可见不同阶段成因特点。本次研究通过光薄片鉴定、单矿物挑选、电子探针能谱成分分析、差热分析、包体测温等技术手段系统分析固原岩盐矿物学特征，并以此为依据总结其成矿规律。

1.盐类矿物

（1）石盐（NaCl）

石盐见有三种类型，原生蒸发沉积型成因矿物见于灰色含钙芒硝钠长石泥质岩中，粒度细小，小者20～40μm（表3-5，图3-6，图3-7），集合体呈致密状，部分颗粒见溶蚀，常与泥质伴生；后期充填型石盐多分布于角砾胶结物中或破碎带裂隙中，半自形结晶体，结晶颗粒较粗，粗者达15mm，一般粒度0.5～5mm；在局部地区还见有蓝色石盐，呈纤维状，针状集合体，纤维呈定向分布，该形态与石盐等轴晶系的对称不相符合，其形态成因可能是更小的定向连晶体或者其他原因导致的形态变化。

表3-5 各成矿期形成的石盐特征及成因

图3-6 沉积型微晶石盐与粘土混杂

图3-7 沉积型石盐，其中见溶解空洞

原生沉积型石盐矿物爆裂法测温图（图3-8）特征：整个样品在加热过程中未出现明显的包裹体爆裂强度和次数，说明该样品内部几乎没有气液包裹体存在，这也表明石盐矿物是在水体中缓慢沉积。差热分析（图3-9）显示800～816℃为主要的吸热谷，该吸热谷代表了石盐的熔化温度；部分样品还在600℃左右有一个很小的吸热谷，可能是细晶重结晶的吸热反应。

图3-8 爆裂法包体测温频数计包体计数图（沉积型石盐）

图3-9 沉积型石盐差热分析图

图3-10 石盐衍射图

（a—石盐；b—ICDD卡片数据，Cuka，40kv、100mA）

后期充填型石盐化学成分较纯，电子探针成分测定：Na45.73%，Cl54.27%，局部石盐中含有少量的钾元素（图3-10，图3-11）。爆裂法包体测温（图3-12）显示：该类型的石盐含有较多包裹体，样品在150℃左右开始有极少量包裹体爆裂，在360℃之前爆裂仅50次左右，强度弱；在360℃以后爆裂次数增多，强度明显增强，其中强度变化并不稳定，在450℃左右强度达到最大，然后呈递减趋势，共计爆裂1187次。表明改造期石盐可能受到构造热液的溶解形成高温卤水充填于构造裂隙中而形成。差热分析图显示只有779～817℃的吸热谷（图3-13），为该类型石盐的熔化温度。

图3-11 粗粒结晶石盐的SEM形貌及能谱图

图3-12 爆裂法包体测温频数计包体计数图（充填型石盐）

蓝色纤维状石盐在ZK201顶底部和ZKⅦ-1钻孔中见到，单体极小，大小0.15μm×20μm（图3-14），含少量Si，能谱分析结果为Na38.29%，Cl60.30%，Si1.41%。包体测温（图3-15）显示，该类型石盐包裹体含量较多而且形成温度较高，样品在150℃之前有极少量的内部包裹体爆裂，150℃到350℃爆裂次数增多，但强度不大，共计爆裂380次左右，350℃后爆裂强度、频率开始显著增大，爆裂峰值温度在560℃左右，之后迅速下降，样品共计爆裂4169次。一般来说爆裂温度的峰值，可以代表矿物形成时的上限温度，该类型的石盐出现在560℃的温度峰值，表明该类型石盐可能受到构造高温热液的作用。差热分析（图3-16）显示该类型的石盐与其他两种石盐的不同特征，整个加热区间，120℃左右出现了放热峰，在400～500℃出现多次较小的吸热谷，799℃的吸热谷为熔化温度。

图3-13 充填型石盐差热分析图

图3-14 蓝色石盐的SEM形貌及能谱图

图3-15 爆裂法包体测温频数计包体计数图（蓝色石盐）

图3-16 蓝色石盐差热分析图

（2）无水芒硝（Na2SO4）

无水芒硝见有原生沉积和后期充填型两种类型。原生沉积型与粘土矿物混生，粒度小，有的呈纤维状集合体，含量少。电子探针成分测定Na 36.29%，S 22.83%，O 40.88%，能谱分析表明部分沉积型无水芒硝含有少量K元素（图3-17），可能含有钾芒硝。

爆裂法测温图（图3-18）特征：气液包体含量极少，在放大的坐标图上看到在70℃左右开始有少量爆裂，强度、频率均很微弱，在400～500℃强度有所增加，期间爆裂并不连续，有3段明显高峰，分别是405℃、465℃、493℃，其中465℃的峰稍强，但总体强度非常低，爆裂次数极少，总共只有115次爆裂。表明沉积环境中形成的矿物一般不含有气液包裹体。

差热分析显示（图3-19），270℃左右出现了吸热谷，在650℃为较强的吸热谷，在710℃、750℃、940℃出现多次较小的吸热谷，650℃处的吸热谷为分解温度，其后的吸热谷可能是分解后的残留物相转变反应。从形成的无水芒硝看，只有当温度高于32.5℃无水芒硝才从过饱和的溶液中沉淀出来，低于32.5℃则结晶成芒硝（Na2SO4·10H2O）（何法明等，1985），从而可以得出当时盐湖处于高温干燥的古气候条件。

后期充填期形成的无水芒硝，呈白色或浅灰色，不透明-半透明，半自形-他形粒状，粒度1～5mm，部分重结晶后为细粒状集合体呈致密块状，多分布于岩石裂隙中。

爆裂法测温图（图3-20）显示：样品在210℃开始爆裂，虽频次、强度均不高，但在210～480℃断续出现爆裂峰，爆裂共计478次，表明改造期形成的芒硝可能受到构造热液的溶解再充填，这一规律和石盐显示的规律完全一致。差热分析（图3-21）显示，260～270℃出现了吸热谷，在650～660℃为较强的吸热谷，该吸热谷为熔化分解温度。

图3-17 无水芒硝能谱图显示其中含钾元素

图3-18 爆裂法包体测温频数计包体计数图（沉积型无水芒硝）

图3-19 沉积无水芒硝差热分析图

图3-20 爆裂法包体测温频数计包体计数图（充填型无水芒硝）

图3-21 充填型无水芒硝差热分析图

（3）钙芒硝（Na2SO4·CaSO4）

无色或白色，透明-半透明，结晶粒度不等，镜下最高干涉色一级红，单晶X射线衍射晶胞参数测定结果a＝10.1206Å，b＝8.3823Å，c＝8.4830Å，β＝112.588°（图3-22）。钙芒硝也见有两种类型，沉积成因呈单晶状者分布于灰色或紫红色的白云质钠长石泥岩中，或以集合体呈层理状分布，在沉积物中与粘土共生者小至20～50μm，部分见微晶球状集合体、针状集合体，为早期原生沉积成因矿物（图3-23，图3-24）；后期充填成因的钙芒硝多为粒状集合体，一般0.3～1mm，部分为自形-半自形晶，板状晶可达2～5mm（图3-25）。

在薄片中可见钙芒硝交代硬石膏（图3-26）。钙芒硝是一种微溶于水的硫酸盐矿物，其晶体多呈菱板状，沉积顺序介于石膏和石盐之间，属于暖相矿物，气温越高越有利于钙芒硝的析出，该现象的钙芒硝可能是在热的条件下交代硬石膏形成的。

差热分析曲线与无水芒硝完全不同（图3-27，图3-28），不存在260～270℃的吸热谷，570℃左右出现小的吸热谷，在650～660℃为较强的吸热谷，该吸热谷为该类型钙芒硝熔化分解温度。

（4）硬石膏（CaSO4）

硬石膏主要分布于沉积旋回底部或矿体底部的白云质泥岩中，主要为硬石膏，部分为石膏。多呈半自形-自形晶板状，白色，自形晶者0.5mm×2mm～2mm×5mm，见于白云岩中呈条带状分布（图3-29），为原生沉积成因硬石膏，与钠长石共生（图3-30），部分他形粒状者也见于裂隙分布，镜下最高干涉色三级蓝（图3-31）。

图3-22 钙芒硝衍射图

（Moka，45kv、35mA）

a—钙芒硝；b—ICDD卡片数据

图3-23 钠长石颗粒表面钙芒硝针状晶体

（ZK204Y-20）

图3-24 针状放射状钙芒硝集合体

（ZK201Y-2）

图3-25 自形晶钙芒硝

（ZK202Y-6）

图3-26 硬石膏被钙芒硝所交代

（ZK401Y-13，正交偏光，10×6.3）

图3-27 沉积型钙芒硝差热分析图

图3-28 充填型钙芒硝差热分析图

图3-29 角砾中见纹层状硬石膏

（胶结物为石盐，ZK204Y-19）

图3-30 板状硬石膏

（ZK201Y-13，正交偏光，10×6.3）

图3-31 硬石膏衍射图

（Moka，45kV、35mA）

a—硬石膏；b—ICDD卡片数据

爆裂法测温图（图3-32）特征：两期石膏样品包裹体含量极低，在50℃开始有少量包体爆裂，53℃强度达到最大，共计爆裂81次，56℃左右以后无包体爆裂，表明其形成温度低。

石膏和硬石膏的差热分析曲线显示，原生沉积石膏的吸热谷为174℃，而后期成因的石膏分别出现在165℃和181℃的两个吸热谷，可能是两个结晶水分别脱出的温度。硬石膏在729～735℃左右出现较强的吸热谷，该吸热谷为石膏分解温度（图3-33，图3-34）。

图3-32 爆裂法包体测温频数计包体计数图

2.脉石矿物

（1）白云石

泥晶状集合体，在含铁质较高的紫红色岩石中表面呈褐色，与粘土矿物混生，部分与钙芒硝硬石膏或钠长石形成纹层状，条带状。

（2）钠长石

见有两种类型的钠长石，一种结晶极为细小为微晶-粉晶颗粒，粒度0.05～0.1mm半自形板状、粒状，颗粒边缘棱角状，镜下表面干净，有时可见简单双晶，电镜下见分布于粘土矿物中，无碎屑特征，呈板状、粒状，与碎屑状有明显区别（图3-35，图3-36）。

图3-33 石膏差热分析图

图3-34 硬石膏差热分析图

图3-35 石盐的中自形晶钠长石

（ZK201Y-12）

图3-36 粘土中的钠长石（Na）和钾长石（K）

（ZK201Y-12）

能谱成分分析表明钠长石纯度较高（图3-37），局部颗粒集合体构成纹层状，条带状集中分布与硬石膏等共生，粒间镶嵌并见泥晶粘土矿物、白云石，在含矿岩系中普遍存在，并以本类型钠长石为主。另一种为细结晶状，结晶较好，多见于小晶洞中，为微晶的晶簇状，晶体呈自形板状晶体，无色透明，0.1～0.5mm，并常见与镜铁矿等共生，主要分布于钠长石泥岩中钠长石富集部分，少量也见于顶部泥质岩中，如寺口子采集的黄色泥岩样品中见晶簇状钠长石分布于盐晶留下的小晶洞中。此种类型较少。

图3-37 钠长石能谱图

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