石英SEM_CL微结构及其在岩石学中的应用.pdf

第 26 卷第 3 期2011 年 3 月地球科学进展ADVANCES IN EARTH SCIENCEVol 26No 3Mar，2011文章编号:1001-8166(2011)03-0325-07石英 SEM-CL 微结构及其在岩石学中的应用*李艳青1，佘振兵1，2，马昌前1，2(1 中国地质大学地球科学学院，湖北武汉430074;2 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室，湖北武汉430074)摘要:综述了国外扫描电镜阴极发光(SEM-CL)成像技术在岩石学研究中的应用实例。采用阴极发光探测器和扫描电镜结合的方法对石英等矿物进行观察，可以在高放大倍数和高分辨率下获得其他方法所无法揭示的丰富的微结构信息，如暗条痕和斑块、愈合裂纹、环带、复杂剪切纹、面状结构等，这些不同的微结构成为不同类型岩石中所特有的特征，因此，对沉积岩物源示踪具有较重要的参考价值。岩浆岩及热液石英中所显示的穿插结构、溶解结构、重结晶结构反映矿物多期生长和改造过程，指示岩石形成的物理和化学条件，为岩石成因探讨、岩浆演化以及成矿过程等方面的研究提供重要依据。同时，SEM-CL 图像可以清晰地揭示沉积岩中石英胶结物的生长过程，从而为沉积岩的成岩历史提供了重要信息。关键词:扫描电镜阴极发光;石英;微结构;岩石成因中图分类号:P578 494文献标志码:A石英作为一种物理化学性质相对稳定的矿物普遍存在于自然界各类岩石中，保留了岩石形成过程的大量信息。石英在阴极射线照射下的发光性质可以反映其内部结构和成分特征，因此得到了广泛的应用。以往的研究一般将阴极发光仪和光学显微镜结合来观察石英，根据不同来源的石英在阴极发光下呈现的不同颜色来分析其生长和改造过程，进一步研究其成岩作用和成岩环境，探讨沉积物的来源等1 6。近年来，国外学者将高分辨率的阴极发光探测器和扫描电镜结合(SEM-CL)起来，在高放大倍数和高分辨率下观察到了矿物的阴极发光特征，获得了丰富的微结构信息，如环带、剪切纹、愈合纹、斑块等，并成功地应用于沉积物源示踪7，8、岩浆演化过 程 的 探 索9 以 及 成 矿 流 体 活 动 期 次 分析10，12，13，显示了该方法在岩石学研究中广阔的应用前景。1沉积岩中石英 SEM-CL 微结构与物源判别1 1沉积岩石英 SEM-CL 微结构特征不同来源的石英颗粒在 SEM-CL 下呈现出一系列普通光学阴极发光显微镜下所观察不到的微结构特征。这些图像以单色的灰度来呈现，在黑色(即无阴极发光)到白色(即强阴极发光性)之间变化，通过普通光学阴极发光显微镜对相同石英颗粒的观察比对得出:石英在 SEM-CL 下的暗色区域对应红色棕红色阴极发光，明亮区域对应蓝葡萄紫的阴极发光14。在这细微的明暗变化基础上可以观察到不同来源的石英所具有的特有结构特征:环带、愈合纹、复杂剪切纹、面状结构、暗条痕和不规则斑块。此外，部分石英颗粒内部呈现均一的发光性或极模糊的难以识别的结构特征7，8。以下为石英在*收稿日期:2010-07-14;修回日期:2010-10-08*基金项目:国家自然科学青年基金项目“大别造山带白垩纪巨量岩浆侵位的沉积响应研究”(编号:40802018);国家地质学理科基地人才培养基金“利用扫描电镜阴极发光成像法分析砂岩物源”(编号:J0830520);湖北省高等学校省级教学研究项目“地质学专业本科生科研能力培养机制的探索与实践”(编号:2009108)资助作者简介:李艳青(1987-)，女，山西太原人，本科生，主要从事岩石学矿物学研究 E-mail:450036841 qq com*通讯作者:佘振兵(1979-)，男，湖北荆州人，副教授，主要从事沉积岩石学方面研究 E-mail:zbsher cug edu cnSEM-CL 下观察到的几类典型的微结构特征。1 1 1暗条痕(dark CL streaks)和斑块(patches)在 SEM-CL 下，一些石英表面呈现具低发光强度的不规则条痕或不发光斑块(图 1)。结合偏光显微镜排除矿物孔洞或薄片本身问题等的前提下，这些暗条痕大多存在于颗粒表面的破裂周围，推测其可能代表破裂的延伸，或者是颗粒沿裂隙溶解形成孔隙并被后期不发光的石英充填所致。研究发现，石英颗粒中的破裂在深度为 6 15 km 的深成侵入岩中发育，而且与溶解有关的孔隙结构常存在于这些破裂周围15，这就为后一种可能性提供了支持。与暗条痕相反，不发光斑块与破裂无明显空间上的联系，这些斑块可能代表颗粒受应力的区域，可能由后期硅质充填前期的溶解区域形成7。虽然暗条痕和斑块具体的成因机制还不很清楚，但是中深成侵入岩中 90%以上的石英都具有这种特征，因此这可以成为鉴定侵入岩型石英的一个标志性特征8。1 1 2愈合裂纹(healed fractures)许多石英颗粒呈现极细且清晰的深色线状结构，它们分布稀疏，间隔排列，有时见有多组线状结构以近恒定的角度相互交错(图 1)。这些线状结构不能在背散射下显示，说明它们不是开放的裂隙，而是被愈合或被不发光的 SiO2充填的封闭裂隙，其成因可能与地壳深部的压力变化有关7。也有学者把这种黑纹叫做微破裂(microcracks)8，认为是石英在岩浆侵入后期的冷却过程中发生热收缩致使颗粒表面产生内压力，从而产生破裂16，常会有几个世代的叠加。愈合裂纹在中深成侵入岩石英中也非常普遍，和暗色条痕、斑块一起成为侵入岩型石英的鉴定特征，Schieber 等17 通过大量实验在花岗闪长岩的石英中观察到这些特征的普遍存在。图 1深成侵入岩中石英所显示的黑色愈合裂纹(F)和暗条痕(箭头)以及斑块(P)7 Fig 1Plutonic quartz displaying filled fractures(F)and dark CL streaks(arrows)and patches(P)7 1 1 3环带(zoning)岩浆岩尤其是喷出岩中的石英在 SEM-CL 下可观察到清晰的同心环带，与斜长石中的环带相似，为喷出岩石英的一个鉴定特征。环带在 CL 下呈现出明暗程度的差异，使各个带之间的界限清晰，单个环带宽度一般 1 100 m，并与颗粒边缘平行，它们在普通光学显微镜下和背散射下都不可见8。石英的环带代表着由熔蚀、生长到再熔蚀的复杂演化历史，因此所观察到的环带大多数呈圆浑圆状，并伴随一些港湾状结构、熔蚀结构产出。这种环带中发光颜色的差异可能是由于岩浆中微量元素的组成发生周期性变化，承担激活剂和猝灭剂的微量元素重新分配，从而使环带显示了不同颜色。1 1 4复杂剪切纹(complex shears)石英的微结构中还包括一些不完全平行的多期复合剪切结构，常常表现为较短且裂隙不大的剪切，常与张开 30 50 m 的破裂共生，将整个颗粒切割成小碎块状，剪切与破裂之间夹角一般约 90(图2)。这种结构普遍存在于变质岩石英中，暗示其曾发生了变形作用，剪切形成的碎块发光强度很低，表明变质和变形作用破坏了原始石英的 CL 特征7，8。Bernet 等8 在 SEM-CL 下对大量低级变质石英的观察中发现，低级变质过程中，这种脆性变形特征在300 400 温度条件下的石英中普遍存在18，他们将这种剪切纹描述为平行的微裂隙(microfrac-tures)，它与深成侵入岩中的微破裂区别在于具有更强的定向性，与区域应力场方向一致，且结构的尺度较小。因此，这可以作为低级变质岩型石英的一个鉴定特征。1 1 5不规则和均一的发光(irregular and nondif-ferential CL)一些石英颗粒呈现出模糊且无规律的 CL 结构特征，这些特征普遍存在于变质岩石英中，且常作为其唯一的特征存在。具体表现为整个颗粒呈现近均一的弱 CL 发光不发光，或呈晕染状发光特征，并且随着变质强度的增加，原有的结构渐渐模糊甚至消失7，8。1 1 6面状结构(planar features)在冲击作用下，石英会发生不同程度的冲击变质作用，形成机械双晶、扭折带、击变玻璃等标志性结构甚至会产生高压的标型矿物，如柯石英等。在SEM-CL 下，冲击石英最典型的特征是存在一系列不规则地叠加和切割的面状页理(图 3)，其成因可能与陨石撞击产生的冲击波的作用有关7，19，20。623地球科学进展第 26 卷1 2SEM-CL 下不同来源石英的判别标准为便于通过石英的 SEM-CL 结构特征来进行物源研究，本文在前人研究基础上将不同来源的石英的 SEM-CL 特征总结如下:深成侵入岩石英:通常具有暗条痕或黑色不规则斑块，同时可见深灰色黑色的不定向愈合纹或微破裂;喷出岩石英:50%以上具有环带，环带多呈浑圆状，常伴随有港湾状结构和熔蚀结构，也可出现均一或斑驳的 CL 发光特征;低级变质岩石英:以脆性变形结构为特点，常见基本平行的剪切纹;中高级变质岩石英:具塑性变形特征，颗粒内部阴极发光强度较其他石英明显降低，有些变质重结晶石英显示黑色且均一的 CL发光;沉积岩中自生石英:主要以碎屑石英周围的次生加大边形式产出，CL 下不发光的加大边与内部发光的碎屑石英形成鲜明对比，有时显示几个世代的加大边生长在碎屑石英周围，可以通过 CL 强弱鉴别出来21;脉石英:基本都显示与变质石英相似的 CL 特征，极少数脉石英具有岩浆岩石英的 CL特征，如环带，但其环带为不规则的尖棱尖角状;冲击石英:经变质后常呈现若干组面状结构，各组结构面不规则地叠加和互相切割。值得注意的是，有时同种 CL 特征会出现于不同来源的石英中，如环带作为喷出岩的一种鉴定特征在有些深成侵入岩中也会出现，但是侵入岩中的环带通常会与愈合纹、暗条痕共生出现，二者可以此区别。此外，沉积岩自生石英和热液石英中也曾报道过 CL 环带22，这些均需要对微结构特征进行进一步研究或与普通光学显微镜结合观察来确定。用石英的 SEM-CL 特征分析沉积岩物源对样品制备有一定的要求，待测薄片表面要尽可能抛光并且覆盖厚度适宜的导电物质，且对中粗粒石英颗粒的鉴别效果最好。与其他矿物(如碎屑锆石等)相比，石英作为碎屑沉积岩中最常见且一般是含量最高的矿物，其固有的元素组成和晶体结构特征决定了它在各种风化、沉积、成岩环境下微结构的稳定性6，这无疑能够提供关于沉积物来源更全面的信息。因此，在传统的偏光显微镜观察石英微结构的基础上结合高分辨率的 SEM-CL 观察分析可以更加详尽地了解石英中所含的物源信息。2应用石英的高分辨率阴极发光特征判别岩浆演化和成矿过程21岩浆岩石英的 SEM-CL 微结构与岩浆演化过程岩浆岩中的石英在 SEM-CL 下可以呈现一些特殊的微结构特征，如环带结构、港湾状结构、溶蚀结构等以及一些次生结构，包括矿物颗粒边界的变质晕等16。特定的结构特征往往反映了特定的形成条件。如岩浆岩石英斑晶中的生长环带指示了石英在生长过程中伴有岩浆房温压条件和熔体/流体成分的波动。正是晶体与熔体流体之间的不平衡关系，才造成了环带生长边界的波动16，而外界条件的这种变化共同控制了环带的形态和形成过程等。石英中的环带结构在 SEM-CL 下呈现明暗相间的条带，其成因可能与生长条件的变化导致的内部结构723第 3 期李艳青等:石英 SEM-CL 微结构及其在岩石学中的应用和微量元素分配量的改变有关。由此，通过研究石英环带中微量元素的分布，可以帮助探索岩浆的演化历史。喷出岩石英中的环带可分为:低振幅、细密(单个带宽 2 20 m)且形成不受外界条件影响的振荡环带(oscillatory zoning)和高振幅的(单个带宽50 1 000 m)阶状环带(step zoning)9 2 种，振荡环带有时发育在高一级的阶状环带内部。-石英常显示阶状环带而-石英常具振荡环带23。阶状环带主要受外界条件的控制，其边界为熔蚀面，显示不断生长的痕迹24。石英中的微量元素的分布受熔体中微量元素含量、不同阶段元素的分布和体系中热力学条件的控制16。在 SEM-CL 下的观察显示，Ti 含量越高的石英 CL 发光越偏蓝色，而高 Ti 石英一般形成于高温高压条件下25，26。Mller 等9 将喷出岩中石英环带的形成机理与岩浆房的演化过程联系起来，认为镁铁质岩浆上升进入花岗质岩浆房并与之混合，就导致岩浆中气体饱和度、温度、压力和含Ti 包裹体的增加，促使已结晶的石英发生熔蚀和增生，并使 Ti 进入石英晶格;而石英的持续生长又导致岩浆中 Ti 含量逐渐降低，形成振荡环带，直到下一次镁铁质岩浆的加入前形成一个完整的阶状环带。除 Ti 以外，石英中 Al、Ti、K 和 Fe 含量的分布也与 CL 结构有关，岩浆岩石英中这些元素的含量有助于更好地理解岩浆分异过程16。因此，通过石英 SEM-CL 的微结构研究并结合电子探针等分析和流体包裹体研究，可以提供有关岩浆演化过程的重要信息，进而为岩石及矿床成因的研究提供有力证据16。2 2热液石英的 SEM-CL 微结构及其意义近年来，石英 SEM-CL 已被运用于成矿作用研究中，成为识别矿化期次、推断矿化过程及其物理化学条件的一种重要方法。Rusk 等10，12，13 以 Butte 地区的斑岩型铜矿床为例，对复杂的多期侵入的热液型矿脉中石英进行了观察研究，将其 CL 强度分为暗色、灰色和浅色 3 个级别，并识别出 3 类 SEM-CL结构特征，而这些结构在光学显微镜或背散射下不能完全显示。2 2 1穿插结构如暗色 CL 石英条带切穿浅色 CL 石英(图4C);不规则状暗色 CL 石英斑块与网脉状暗色 CL石英细脉相连(图 4B);浅色 CL 石英被可代表破裂的暗色 CL 石英分隔而呈现方块状(图 4D)。这些微结构暗示石英经历了机械破裂过程。形成原因可能为流体渗入使石英发生膨胀破裂，后期石英沿破裂再沉淀充填形成。电子探针分析显示，暗色 CL石英较浅色 CL 石英富 Al 和 Fe 但贫 Ti，说明这些CL 强度不同的石英代表了至少 2 期不同化学组分流体的结晶10，11，25。图 4斑岩铜矿中石英脉的 SEM-CL 结构10 Fig 4SEM-CL microstructures of quartz veinin porphyry copper10 A 浅色 CL 石英被溶解，边缘生长自形暗色 CL 石英环带(白色虚线内);B 泼溅状和网脉状结构;C 暗色 CL 石英破裂条带;D 浅色 CL 石英被暗色 CL 石英破裂分隔而呈方块状;E 浅色 CL 石英重结晶为灰色 CL 石英(黑色虚线内);py 黄铁矿;rut 金红石;Epoxy 树脂;比例尺:100 mA dissolution of CL-bright quartz，followed by growth of euhedralCL-dark quartz(white dotted circle);B cobweb and splatertexture;C CL-dark fractures;D CL-dark quartz fracturesseparating quartz shards that fit together like puzzle pieces;E recrystallization of CL-bright quartz to CL-gray quartz(black dotted circle);py pyrite;rut rutile;scale:100 m2 2 2溶解结构如不规则的形似泼溅状的暗色 CL 石英斑块被网状暗色 CL 石英细脉连接(图4B);港湾状浅色 CL石英内核外围被自形灰色 CL 加大边包裹(图 4A)。这些微结构分别代表了沿石英内部的破裂或边缘发生了溶蚀作用，CL 强度低的石英由后期不同成分的流体充填结晶而成。这些结构的形成机理可能是，岩浆热液流体的渗入导致体系压力变化，改变了石英的溶解度，从而控制了石英的溶解和再沉淀过程，823地球科学进展第 26 卷形成了这种复杂的结构10。2 2 3重结晶结构主要表现为浅色 CL 石英被宽大的灰色 CL 石英边包裹(图 4E)。后期矿化作用导致的重结晶程度控制了 CL 灰色部分的分布。尽管石英发光强度降低，但前期形成的浅色 CL 石英结构和颗粒边界仍有保留。阴极发光强度的变化可能由于化学条件改变引起石英中微量元素的扩散所致。这 3 种微结构特征记录了矿化过程中石英经历的各种过程，可以成为矿化时期某一特定事件的标志，从而推出当时特定的物理化学条件。另外，Rusk 等12，13 对深成侵入岩中的石英以及3 条不同期次侵入的矿脉中的石英进行了阴极发光强度定量分析，发现阴极发光强度与石英沉淀结晶的温度呈现相关关系:深成侵入岩石英在接近 750结晶时具有最高的发光强度，而主期矿脉石英在250 结晶时具最低的发光强度。同时，用电子探针和 ICP-MS 分析不同矿脉中 Al、P、Ti 和 Fe 这几种微量元素显示，Al 在各世代矿脉中含量最高，而 Fe最少，Al、Ti 的含量随阴极发光强度的增加而增加，可以认为是阴极发光的激活剂。P 的含量变化不大，Fe 含量随阴极发光的增强而减少，可以认为是猝灭剂。以上实例表明，SEM-CL 揭示的石英微结构特征反映成矿过程中热液石英的复杂生长和改造历史，可为研究成矿流体成分、物理化学条件和矿化期次提供重要信息。3石英 SEM-CL 微结构对沉积成岩过程及古环境的指示采用 SEM-CL 对沉积岩中几个世代的自生石英进行图像观察辨别，结合用偏光显微镜对石英颗粒磨圆度、接触边界类型、胶结物、孔隙等的观察研究27，可为分析沉积岩的成岩演化历史提供重要信息28。只用光学显微镜识别出净砂岩中的自生石英胶结物常常比较困难，但采用 SEM-CL 方法通常可以揭示其胶结物的生长过程。在 Bernet 等28 对中粗粒石英砂岩的研究中，将石英分成 3 种类型:第一类为碎屑石英，即继承石英;第二类为继承石英胶结物，只显示完全不发光的残余斑块，在一些发光强度较强的石英中容易辨认;第三类为沉积后的石英胶结物，在 SEM-CL 图像中呈一系列范围较大的灰色阴影，发光强度比继承石英胶结物要强，有些呈加大边生长在碎屑石英周围(图 5)。以上研究选择的样品为很少受压实作用影响的或基质含量很少的石英砂岩，以期能识别更多骨架颗粒的加大边，结果在 SEM-CL 下观察到的胶结物比在光学显微镜下观察到的多了 10%30%。对美国纽约州南东地区志留系 Shawangunk 砾岩和Binnewater 砂岩的物源分析发现，中粗粒碎屑石英主要来自侵入岩，圆度为圆次圆，CL 强度低并发育微破裂;细砂级石英多为火山岩石英;另有 10%15%为来自先存沉积岩中的自生石英胶结物。大量石英胶结物的发现，否定了以往对这套碎屑岩主要来自深成侵入岩的认识，并据此认为物源区的岩浆岩结晶基底早期曾被石英砂岩覆盖。此外，根据当地火山岩石英细碎的特点并结合美国东北部志留纪时期的古纬度，推测该地区当时处于温度变化快的高温气候，这样才能加速不稳定火山岩石英颗粒的分解，进而为 Shawangunk 砾岩和 Binnewater 砂岩图 5砂岩中继承石英胶结物和自生石英胶结物，二者 CL 强度有明显差异28 Fig 5Inherited quartz cement and authigenicquartz cement in sandstone，characterized bydifferent CL intensities28 a SEM-CL 图;b 素描a SEM-CL image，b Sketch923第 3 期李艳青等:石英 SEM-CL 微结构及其在岩石学中的应用提供物源，这从另一个角度证实了该区当时为亚热带气候28。自生胶结物和源区搬运物的区分及比例的划分对了解沉积岩区地壳演化有着重要的意义。而SEM-CL 作为一种区分不同世代石英的有效手段，可为研究沉积岩的成岩历史提供重要的依据。4结语目前，国内已广泛应用 SEM-CL 技术开展锆石的显微结构和成因分析，作为锆石原位微区 U-Pb定年必备的前期工作，极大地促进了锆石年代学的发展。阴极发光分析技术在碎屑岩和碳酸盐岩成岩作用研究中都具有很好的前景，尤其是在恢复岩石原有组构方面29。但是，将 SEM-CL 技术运用于石英等其他矿物研究在国内还鲜有报道。石英广泛存在于各种岩石中，它的结构和成分记录了岩石所经历的复杂地质过程。CL 作为一种通过观察矿物的发光颜色来判断矿物内部结构的仪器与高分辨率、高放大倍数的扫描电镜相结合，为观察石英的内部微细结构提供了可能。从单颗粒石英所呈现的图像中我们可以区分其最原始的物源;根据微区结构如环带等的分析可以推断其内部成分的变化;通过不同世代的石英胶结物的观察可以分析其成岩过程，并获取有关古气候及地壳演化等方面的信息。目前，由于技术水平的限制，SEM-CL 方法的优势还不能完全被发挥出来，如薄片的抛光及镀金(镀碳)厚度把握、样品温度、仪器束电流及加速电压的控制、光电倍增器的对比度和亮度的调试、图像采集的时间等等，但我们相信，经过不断的探索和努力，把这一技术全面引入到岩石学研究中，将会提供有关岩石成因、演化的更多的重要信息。参考文献(References):1Lai Yong Application of cathodoluminescence to mineralizationand lithogenesis studyJ Acta Scientiarum Naturalium Universi-tatis Pekinensis，1995，31(5):631-638 赖勇 阴极发光技术在成岩成矿作用研究中的应用J 北京大学学报:自然科学版，1995，31(5):631-638 2Wang Yanqi Application of Catholuminescence Microscopy in Re-search of Quartz Secondary AlterationM Beijing:Ocean Press，1992 王衍琦 阴极发光显微镜在研究石英次生变化中应用M 北京:海洋出版社，1992 3Ying Fengxiang，Wang Yanqi Elemental composition and CL col-or of mineralsJ Journal of Chinese Electron Microscopy Society，1990，9(3):244 应凤祥，王衍琦 矿物的元素组成与阴极发光颜色J 电子显微学报，1990，9(3):244 4Zhang Benqi，Yu Hongzhong，Jiang Zaixing，et al Characteristicsand diagenetic environments of source rocks by cathodolumines-cence J Petroleum Exploration and Development，2003，30(3):118-121张本琪，余宏忠，姜在兴，等 应用阴极发光技术研究母岩性质及成岩环境J 石油勘探与开发，2003，30(3):118-121 5Zhang Shaoping，Dun Tiejun Application of the cathodolumines-cence microscope in the mineral identificationJ Journal ofChang an University(Earth Science Edition)，1989，11(1):42-51张绍平，顿铁军 阴极发光显微镜在岩矿鉴定方面的应用 J 长安大学学报:自然科学版，1989，11(1):42-51 6Qiao Shuqing，Yang Zuosheng Advances in study on quartz as atracer for material source J Advances in Marine Science，2006，24(2):266-274 乔淑卿，杨作升 石英示踪物源研究进展J海洋科学进展，2006，24(2):266-274 7Seyedolali A，Krinsley D H，Boggs S，et al Provenance interpre-tation of quartz by scanning electron microscop-cathodolumines-cence fabric analysisJ Geology，1997，25(9):787-790 8Bernet M，Bassett K Procenance analysis by single-quartz-grainSEM-CL/optical microscopyJ Journal of Sedimentary Reseach，2005，75:492-500 9Mller A，Ren M，Behr H J，et al Trace elements and cathodolu-minescence of igneous quartz in topaz granites from the Hub StockJ Mineralogy and Petrology，2003，79(3/4):167-191 10Rusk B G，Reed M H Scanning electron microscope cathodolu-minescence analysis of quartz reveals complex growth histories inveins from the Butte porphyry copper deposit，MontanaJ Geol-ogy，2002，30(8):727-730 11Smedes H W Regional geologic setting of the boulder batholith，MontanaJ Economic Geology，1973，68:907 12Rusk B G，Reed M H，Dilles J H，et al Intensity of quartzcathodoluminescence and trace-element content in quartz fromthe porphyry copper deposit at Butte，MontanaJ AmericanMineralogist，2006，91(8/9):1 300-1 312 13Rusk B G Cathodoluminescent Quartz Textures and Fluid Inclu-sions in Veins of the Porphyry Copper-molybdenum Deposit inButte，Montana:Constraints on the Physical and Chemical Evo-lution of the Hydrothermal SystemD Eugene:University ofOregon，2003 14Gtze J，Pltze M，Habermann D Origin，spectral characteris-tics and practical applications of the cathodoluminescence(CL)of quartzA reviewJ Mineralogy and Petrology，2001，71(3/4):225-250 15McCuaig T C，Kerrich R P-T-t-deformation-fluid Characteristicsof Lode Gold Deposits M/Lentz D R，eds Alteration and Al-teration Processes Associated With Ore-forming Systems Water-loo:Geological Association of Canada Press，1994:339-379 16Peng Huijuan，Wang Xiongwu，Tang Juxing，et al The applica-tion of quartz cathodoluminescence in study of igneous rockJRock and Mineral Analysis，2010，29(2):153-160彭惠娟，汪雄武，唐菊兴，等 石英阴极发光在火成岩研究中的应用J岩矿测试，2010，29(2):153-160033地球科学进展第 26 卷 17Schieber J，Krinsley D，Tennison E Provenance Studies of Fine-grained Sediments with Scanned-Cathodoluminescence of Quartz:Potential Applications in Planetary ExplorationR Houston:33rd Annunal Lunar and Planetary Science Conference，2002 18Milliken K L，Laubach S E Brittle Deformation of Sandstone Di-agenesis as Revealed by Scanning Cathodoluminescence Imagingwith Application to Characterization of Fractured ReservoirsMPagel M，Barbin V，Blanc P，et al eds Cathodoluminescencein Geosciences Berlin:Springer-Verlag，2000:225-244 19Stffler D，Langenhorst F Shock metamorphism of quartz in na-ture and experimentJ Meteoritics，1994，29:155-181 20Grieve R A F，Langenhorst F，Stffler D Shock metamorphismof quartz in nature and experiment II Significance in Geosci-ence J Meteoritics and Planetary Science，1996，31:6-35 21Milliken K LCathodoluminescent textures and the origin ofquartz silt in oligocene mudrocks，south TexasJ Journal ofSedimentary Research，1994，64(3a):567-571 22Wilkinson J J，Johnston J D Pressure fluctuations，phase sepa-ration and gold precipitation during seismic fracture propagationJ Geology，1996，24(5):395-398 23Ortoleva P J Role of attachment kinetic feedback in the oscilla-tory zoning of crystals grown from meltsJ Earth Science Re-view，1990，29(1/4):3-8 24Ramseyer K，Baumannn J，Matter A，et al Cathodolumines-cence colors of quartzJ Mineralogical Magazine，1988，52:669-677 25Ruffini R，Borghi A，Cossio R，et al Volcanic quartz growthzzoning identified by cathodoluminescence and EPMA studiesJMikrochim Acta，2002，139:151-158 26Ramseyer K，Mullis J Factors influencing short-lived blue cath-odoluminescence of-quartz J American Mineral，1990，75(7/8):791-800 27Dickinson W R，Beard L S，Brakenridge G R，et al Provenanceof north America phanerozoic sandstones in relation to tectonicsettingJ Geological Society of America Bulletin，1983，94(2):222-235 28Bernet M，Kapoutsos D，Bassett K Diagenesis and provenanceof Silurian quartz arenites in south-eastern New York StateJSedimentary Geology，2007，201:43-55 29Huang Sijing，Tong Hongpeng，Huang Keke，et al Application ofcathodolum inescence analyse to the recovery of feldspar contentin sandstoneJ Advances in Earths Science，2008，10(23):1 013-1 019 黄思静，佟宏鹏，黄可可，等 阴极发光分析在恢复砂岩碎屑长石含量中的应用 鄂尔多斯盆地上古生界和川西凹陷三叠系须家河组的研究J 地球科学进展，2008，10(23):1 013-1 019SEM-CL Analysis of Quartz and Its Application in PetrologyLi Yanqing1，She Zhenbing1，2，Ma Changqian1，2(1 Faculty of Earth Sciences，China University of Geosciences，Wuhan430074，China;2 State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources，China Universityof Geosciences，Wuhan430074，China)Abstract:Recent applications of Scanning Electron Microscope-Cathodo Luminescene(SEM-CL)techniquein petrology are summarized Observations of quartz using CL detectors attached to SEM with high magnification andresolution have shown various microstructures，such as dark streaks，patches，healed fractures，zoning，shears，planar features，etc，which are invisible under traditional petrographic microcopes These microstructures are di-agnostic for detrital quartz of different origins Quartz in hydrothermal and magmatic rocks reveals penet