袁 晶, 唐春花, 周 渝,3, 錢正江, 劉小龍, 孫 超

(1.江西省地質(zhì)調(diào)查勘查院 基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查所,江西 南昌 330030;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院,北京 100083;3.東華理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330013)

高純石英是指SiO2含量高于99.9%的石英砂,根據(jù)SiO2純度,可劃分為低端(99.900%≤ω(SiO2)<99.990%)、中端(99.990%≤ω(SiO2)<99.995%)、中高端(99.995%≤ω(SiO2)<99.998%)、高端(ω(SiO2)≥99.998%)四個(gè)產(chǎn)品等級(jí)(汪靈,2022)。高純石英廣泛應(yīng)用在集成電路、光纖、太陽(yáng)能電池、激光、航天等行業(yè)中,在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中具有重要地位和作用(賈德龍等,2019;李光惠等,2020;陳從喜等,2020)。然而,目前高純石英探明儲(chǔ)量明顯不足,是世界稀缺的資源(郝文俊等,2020;顏玲亞等,2020)。

高純石英原料是指經(jīng)提純工藝可提取高純石英砂的天然硅質(zhì)原料礦產(chǎn)。天然水晶是最初的高純石英原料,隨著天然水晶資源的逐漸枯竭以及高純石英需求的增加,美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家開始尋求天然水晶的替代品,針對(duì)脈石英、石英巖、花崗巖石英都開展了大量研究工作。20世紀(jì)90年代美國(guó)尤尼明公司(Unimin,現(xiàn)為矽比科Sibelco)利用Spruce pine地區(qū)的花崗偉晶巖成功提取出了ω(SiO2)≥99.998%的高純石英砂(楊軍,2004)?；◢弬ゾr是高純石英原料選擇的新方向(王九一,2021;汪靈,2022;張海啟,2022a,2022b)。國(guó)內(nèi)對(duì)于花崗偉晶巖型高純石英的研究起步較晚,2010年以來(lái),一些學(xué)者開始關(guān)注花崗偉晶巖型高純石英原料(張曄等,2010;張佩聰?shù)?2012;趙金洲等,2022;張思遠(yuǎn)等,2023;Zhang et al.,2022),開展了花崗偉晶巖的工藝礦物學(xué)及成因研究,還有學(xué)者開展了花崗偉晶巖的提純?cè)囼?yàn)研究(從金瑤,2019;張研研等,2018;張海啟等,2022a,2022b)。上述成果為我國(guó)花崗偉晶巖型高純石英原料的研究奠定了良好的基礎(chǔ),但總體來(lái)看,對(duì)該類型高純石英原料的評(píng)價(jià)仍處于探索階段。

江西棠陰地區(qū)大地構(gòu)造位置屬東南造山帶之雩山隆起北緣(圖1a),區(qū)內(nèi)廣泛出露南華-寒武紀(jì)變質(zhì)巖和志留紀(jì)花崗巖體。受北北東向鷹潭—安遠(yuǎn)斷裂帶和近南北向宜黃—寧都斷裂帶控制,該區(qū)北東向斷裂極為發(fā)育(圖1b)。棠陰地區(qū)廣泛發(fā)育花崗偉晶巖,主要分布于志留紀(jì)花崗巖體內(nèi)及接觸帶附近,呈脈狀、囊狀產(chǎn)出,長(zhǎng)一般數(shù)米至數(shù)百米,寬不足一米至數(shù)十米,寬度大于1 m的脈體達(dá)200余處。

圖1 棠陰地區(qū)大地構(gòu)造位置圖(a)和區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖(b)Fig.1 Tectonic location map(a) and regional geology schematic map(b) of Tangyin area

2020—2021年,江西省地調(diào)院開展了棠陰花崗偉晶巖型高純石英原料的普查工作,認(rèn)為該區(qū)可作為4N級(jí)高純石英原料礦產(chǎn)地。筆者采用石英巖相學(xué)、原礦石英化學(xué)成分和石英原位微區(qū)分析等方法,開展了棠陰礦區(qū)的花崗偉晶巖中石英礦物雜質(zhì)元素含量及賦存狀態(tài)研究,評(píng)價(jià)了高純石英原料品級(jí),以期為花崗偉晶巖型高純石英原料評(píng)價(jià)體系的建立提供依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)位于棠陰花崗巖體西北部(圖1b),區(qū)內(nèi)主要出露南華-震旦系洪山組和志留紀(jì)棠陰花崗巖體(圖2)。洪山組主要由黑云斜長(zhǎng)變粒巖、二云片巖、矽線二云片巖組成,夾磁鐵石英巖。棠陰巖體巖性為英云閃長(zhǎng)巖-花崗閃長(zhǎng)巖-黑云母二長(zhǎng)花崗巖-二云二長(zhǎng)花崗巖,礦區(qū)內(nèi)僅出露黑云母二長(zhǎng)花崗巖。礦區(qū)花崗偉晶巖分布于棠陰花崗巖體內(nèi)接觸帶,呈脈帶分布。

圖2 棠陰礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 Geological map of Tangyin mining area

礦區(qū)花崗偉晶巖帶長(zhǎng)約650 m,寬約300 m,已發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的花崗偉晶巖脈5條,由南至北依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ(圖2)?；◢弬ゾr侵入中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖中,呈大脈狀、條帶狀、囊狀,走向北東東,總體傾向北北西,局部?jī)A向南南東,產(chǎn)狀較陡,一般為65°～85°。Ⅰ號(hào)花崗偉晶巖呈囊狀,長(zhǎng)約380 m,厚42.82～69.86 m;Ⅱ號(hào)花崗偉晶巖呈大脈狀,長(zhǎng)約265 m,厚12.99～21.28 m,鉆孔ZK702控制傾向延深121 m;Ⅲ號(hào)花崗偉晶巖呈條帶狀,長(zhǎng)約500 m,厚12.68～26.55 m,鉆孔ZK702控制傾向延深75 m;Ⅳ號(hào)花崗偉晶巖呈條帶狀,長(zhǎng)約650 m,厚11.71～31.35 m,鉆孔ZK701控制傾向延深56 m;Ⅴ號(hào)花崗偉晶巖呈條帶狀,長(zhǎng)約400 m,厚6.55～11.61 m。

1.2 礦石特征

礦石為花崗偉晶巖(圖3a,c),花崗偉晶結(jié)構(gòu),主要礦物為鉀長(zhǎng)石(45%～55%)、斜長(zhǎng)石(10%～15%)、石英(20%～28%)、白云母(5%～10%),含少量電氣石(1%～3%)和石榴子石(<1%)。鉀長(zhǎng)石呈半自形柱狀,大小一般為0.5～4.0 cm,發(fā)育格子狀雙晶;斜長(zhǎng)石半自形柱狀,大小一般為0.3～2.0 cm,發(fā)育聚片雙晶(圖3d);石英為無(wú)色-淺灰白色,少量煙灰色,半透明-透明,油脂光澤,它形粒狀,常見微裂紋發(fā)育,大小為0.2～4.0 cm,以0.5～1.5 cm居多,弱波狀消光(圖3b);白云母呈片狀,片徑一般為0.2～2.0 cm;電氣石呈黑色,自形長(zhǎng)柱狀,長(zhǎng)2～8 cm,直徑為0.1～1.5 cm(圖3c,d);石榴子石呈紅褐色,自形粒狀,粒徑一般為0.5～5.0 mm(圖3c,d)?；◢弬ゾr局部呈文象結(jié)構(gòu),石英呈不規(guī)則長(zhǎng)條狀、枝杈狀嵌布于鉀長(zhǎng)石中,長(zhǎng)0.3～3.0 cm,寬0.5～3.0 mm(圖3e,f)。

圖3 棠陰花崗偉晶巖的巖相學(xué)特征Fig.3 Petrographic characteristics of Tangyin granite pegmatite

花崗偉晶巖中石英礦物主要發(fā)育帶狀、群狀、線狀包裹體,星散狀包裹體相對(duì)較少(圖4)。帶狀和群狀包裹體寬度為20～200 μm,以氣液包裹體為主,主要呈橢圓狀或圓狀,少量呈管狀、不規(guī)則狀,大小幾微米至幾十微米不等;線狀包裹體主要沿裂隙分布,窄而平直,其中可見較多的礦物雜質(zhì);星散狀包裹體多呈微塵狀,多數(shù)小于2 μm,呈圓狀,以氣液包裹體為主;微小礦物有針狀金紅石(圖4d)和片狀白云母等。

學(xué)院還根據(jù)《創(chuàng)業(yè)教育師資隊(duì)伍建設(shè)規(guī)劃》，制定了《創(chuàng)業(yè)教育教師隊(duì)伍建設(shè)進(jìn)度表》，加強(qiáng)學(xué)校 “雙創(chuàng)教育試點(diǎn)班”課程開發(fā)和教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)。從 2013 年至 2018 年學(xué)院共分階段地培養(yǎng)了創(chuàng)客大爆炸導(dǎo)師15人、 SYB 講師 18 人、職業(yè)指導(dǎo)師8人、高校就業(yè)指導(dǎo)師7人。同時(shí)，聘請(qǐng)清華大學(xué)教授、優(yōu)秀創(chuàng)業(yè)校友、企業(yè)行業(yè) HR 等兼任學(xué)生創(chuàng)業(yè)教育導(dǎo)師，逐步形成了以校內(nèi)創(chuàng)業(yè)師資為主、校外創(chuàng)業(yè)師資為輔的創(chuàng)業(yè)教育導(dǎo)師智庫(kù)。職業(yè)化的創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)為學(xué)生創(chuàng)業(yè)教育和創(chuàng)業(yè)實(shí)踐提供了堅(jiān)強(qiáng)的師資保證。

圖4 棠陰花崗偉晶巖中石英包裹體分布特征Fig.4 Distribution characteristics of quartz inclusions in the granite pegmatite of Tangyin

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

樣品主要采自槽探TC702、TC1101和鉆孔ZK701、ZK702中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)花崗偉晶巖,均為新鮮的巖石樣品。采樣位置見圖2。

2.2 樣品處理及分析方法

挑選花崗偉晶巖中經(jīng)物理分選后的石英單礦物作為樣品。樣品破碎至0.3～2.0 mm,雙目鏡下人工挑選石英,挑樣過(guò)程中盡量排除長(zhǎng)石、云母等脈石礦物,酸浸處理后開展分析測(cè)試。分析測(cè)試在自然資源部南昌礦產(chǎn)資源檢測(cè)中心完成,分析測(cè)試儀器為iCAP-Q四極桿ICP-MS質(zhì)譜儀(D523),分析方法為ICP-MS。

花崗偉晶巖中石英原位微區(qū)測(cè)試在中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所礦床地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。LA-ICP-MS 儀器采用GeoLasPro193 nm ArF準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent7900 等離子質(zhì)譜儀。分析過(guò)程中,激光工作參數(shù)為頻率9～10 Hz,能量10～12 J/cm2,束斑44 μm。在測(cè)試之前用SRM610對(duì)ICP-MS性能進(jìn)行優(yōu)化,使儀器達(dá)到最佳的靈敏度和電離效率(ω(U/Th)≈1)、盡可能小的氧化物產(chǎn)率(ω(ThO/Th)<0.3%)和低的背景值。含量計(jì)算采用多外標(biāo)、總量歸一化法,外標(biāo)為NIST SRM610或GSE-1G,每分析10次樣品則分析外標(biāo)兩次(NIST SRM610/GSE-1G+10個(gè)石英測(cè)試點(diǎn)+ NIST SRM610/GSE)。NIST SRM612、GSD-1G以及一個(gè)天然石英標(biāo)樣被用來(lái)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量。詳細(xì)分析流程見藍(lán)廷廣等(2017)。

3 分析結(jié)果

3.1 原礦石英化學(xué)分析

棠陰花崗偉晶巖中原礦石英SiO2含量為98.54%～99.86%,平均含量為99.25%,雜質(zhì)元素總量為677.86×10-6～7 350.44×10-6,平均含量為3 450.85×10-6,主要雜質(zhì)元素為Al、Na、K,占比85%～95%,其次為Ca、Mg、Fe、Mn、B、Li、Ti,占比5%～15%,Cu、Cr、Ni微量,占比小于1%(表1)。

表1 原礦石英SiO2及主要雜質(zhì)元素含量

棠陰與Spruce pine花崗偉晶巖中原礦石英Al、Na、K、Ca含量均較高,前者可能受人工挑選石英時(shí)混入鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石所致,后者可能因?yàn)榛烊肓蒜c長(zhǎng)石(張曄等,2010)。棠陰Fe、Li、Ti、Cu含量明顯高于Spruce pine,棠陰原礦石英品質(zhì)低于Spruce pine。

3.2 石英原位微區(qū)分析結(jié)果

棠陰花崗偉晶巖石英原位微區(qū)分析結(jié)果見表2。棠陰花崗偉晶巖石英主要雜質(zhì)元素為Al、Ti、Ca、P、Li、Na,少量為K、Ge、B、Fe,其他元素含量極低(<1×10-6)。Al是石英中最富集的雜質(zhì)元素,含量為54.35×10-6～285.98×10-6(平均含量116.15×10-6);Ti總體含量較高且變化大,為2.90×10-6～40.96×10-6(平均含量25.13×10-6);Ca含量變化大,為0～87.50×10-6(平均含量20.81×10-6);P總體含量較穩(wěn)定,平均含量15.54×10-6;Li含量0.34×10-6～17.03×10-6(平均含量9.82×10-6);Na含量變化大,為1.01×10-6～80.48×10-6(平均含量9.47×10-6);K總體含量較低,平均含量1.80×10-6;Ge、B、Fe含量低,平均含量低于2×10-6。Al、Li、Ti含量之和(∑Al+Li+Ti)變化較大,為80.15×10-6～327.94×10-6(平均含量151.09×10-6);雜質(zhì)元素含量總和(∑總)100.40×10-6～408.61×10-6(平均含量202.84×10-6)。

表2 棠陰花崗偉晶巖石英LA-ICP-MS分析結(jié)果

4 討論

4.1 石英雜質(zhì)元素含量特征及賦存狀態(tài)

棠陰花崗偉晶巖石英的主要雜質(zhì)元素為Al、Ti、Ca、P、Li、Na、K等(表2),雜質(zhì)元素以晶格雜質(zhì)、包裹體和微小礦物(長(zhǎng)石、云母、黏土礦物等)多種形式賦存于石英礦物中(郭文達(dá)等,2019;馬超等,2019)。石英內(nèi)部晶格雜質(zhì)元素是極難去除的,其占比的多少直接影響石英的可提純性。晶格雜質(zhì)的存在形式主要包括電荷補(bǔ)償替代、離子團(tuán)替代和等價(jià)替代(G?tze et al.,2004;Larsen et al.,2004)。Al是棠陰花崗偉晶巖石英中最主要的雜質(zhì)元素,平均含量達(dá)116.15×10-6。石英晶格雜質(zhì)元素中,Al常以Al3+替代Si4+的形式存在,導(dǎo)致石英晶格內(nèi)部電荷不平衡,為保持電價(jià)平衡,需要Li+、Na+、K+等堿金屬陽(yáng)離子來(lái)補(bǔ)償,或與相鄰的P5+形成離子團(tuán)(Beurlen et al.,2011)。棠陰石英樣品中Al、Li含量呈顯著的線性正相關(guān)(圖5a),表明Al3++Li+替代Si4+的類質(zhì)同象普遍,可見Li主要作為補(bǔ)償離子Li+賦存于石英晶格中。而Na、K含量相對(duì)穩(wěn)定,與Al的相關(guān)性較差(圖5b,c),表明Na、K主要賦存于包裹體和長(zhǎng)石、云母等礦物中。大部分樣品中的P與Al含量呈現(xiàn)明顯的線性正相關(guān),也有少量樣品具有相對(duì)低Al、高P的特征(圖5d),推測(cè)P既可能以P5+形式與Al3+形成離子團(tuán),替代相鄰的2個(gè)Si4+進(jìn)入石英晶格,也可能以磷灰石等礦物形式賦存。

圖5 棠陰花崗偉晶巖石英主要雜質(zhì)元素相關(guān)性圖解Fig.5 Correlation diagram of main impurity elements in the Tangyin granite pegmatite

棠陰花崗偉晶巖石英中Ti含量呈現(xiàn)明顯的差異性(圖5e),部分樣品Ti含量較高,達(dá)30×10-6～40×10-6,其他樣品Ti含量低,為5×10-6～15×10-6。Ti含量的高值可能由金紅石所致(圖4d),代表了以獨(dú)立礦物賦存的雜質(zhì);另一部分Ti以Ti4+的形式置換Si4+進(jìn)入了石英晶格,Ti含量的低值可能代表了晶格雜質(zhì)。石英中Ca平均含量達(dá)20.81×10-6,但不同測(cè)試點(diǎn)差異大(0～87.5×10-6),可能是由于石英礦物內(nèi)部的斜長(zhǎng)石、方解石等微小礦物所致。

因此,棠陰花崗偉晶巖石英中Al作為晶格雜質(zhì)的占比低于60%,K、Na、P、Ti等主要雜質(zhì)元素部分以晶格雜質(zhì)形式存在,另一部分賦存于獨(dú)立礦物和包裹體中。

4.2 石英原料品級(jí)評(píng)價(jià)

石英內(nèi)部雜質(zhì)元素含量和賦存狀態(tài)研究是高純石英原料品級(jí)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),其中晶格雜質(zhì)元素含量和包裹體特征是制約石英提純的關(guān)鍵因素(Müller et al.,2012;郭文達(dá)等,2019;楊曉勇等,2022;唐春花等,2023)。

4.2.1 晶格雜質(zhì)評(píng)價(jià)

原位微區(qū)分析(LA-ICP-MS)是評(píng)價(jià)石英原料品質(zhì)的重要手段之一(Müller et al.,2008,2012;Beurlen et al.,2011;G?tze et al.,2017;Zhang et al.,2022;周渝等,2023),石英原位微區(qū)分析雜質(zhì)含量可用于評(píng)價(jià)石英內(nèi)部晶格雜質(zhì)的含量。一些學(xué)者開展了不同地區(qū)花崗偉晶巖中石英礦物的原位微區(qū)分析,并對(duì)石英原料的品級(jí)進(jìn)行了評(píng)價(jià),取得了顯著效果。Müller等(2007,2012)將Al、Ti含量作為評(píng)價(jià)高純石英原料的指標(biāo),認(rèn)為Al、Ti含量之和小于50×10-6的石英具有提純至4N5以上的潛力。張佩聰?shù)?2012)根據(jù)石英中Al的含量將優(yōu)質(zhì)高純石英原料劃分為Al10、Al20、Al30三個(gè)品級(jí)。

不同地區(qū)的高純石英原料品級(jí)的差異,主要表現(xiàn)為Al、Ti、Li等元素含量的不同,特別是Al。美國(guó)Spruce pine和河南盧氏高純石英原料主要雜質(zhì)元素為Al,前者(平均含量11.19×10-6)明顯低于后者(平均含量22.02×10-6),其他主要雜質(zhì)Ti和Ge相似,均低于3×10-6(Zhang et al.,2022)。挪威Drag高純石英原料主要雜質(zhì)元素為Al(平均含量21.23×10-6)、其他主要雜質(zhì)Li、Ti、K含量低于5×10-6(Müller et al.,2012)。挪威Sveconorwegian高純石英原料主要雜質(zhì)元素為Al(平均含量41.3×10-6),其他主要雜質(zhì)Li、Ti、K含量6×10-6～8×10-6(Müller et al.,2008)。巴西Borborema石英原料主要雜質(zhì)元素為Al、Li、Ti、K、Ge、P等,其中Al、Li含量較高,分別達(dá)264.76×10-6和56.34×10-6(Beurlen et al.,2011)。

∑Al+Li+Ti值的高低決定了原料品級(jí)的高低,美國(guó)Spruce pine花崗偉晶巖石英∑Al+Li+Ti平均含量為13.26×10-6,石英礦物經(jīng)提純SiO2含量達(dá)99.998%以上;河南盧氏花崗偉晶巖石英∑Al+Li+Ti平均含量為24.82×10-6,石英礦物經(jīng)提純SiO2含量達(dá)99.997%(張海啟等,2022a)。此外,石英SiO2與∑Al+Li+Ti含量呈顯著的線性負(fù)相關(guān)性(圖5f),也表明∑Al+Li+Ti可用于判別石英原料品質(zhì)。

綜上,基于前人及本研究成果,認(rèn)為∑Al+Li+Ti值可作為評(píng)價(jià)石英原料品級(jí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。不同地區(qū)的石英原料品級(jí)由高至低為Spruce pine、河南盧氏、Drag、Sveconorwegian、棠陰和Borborema(表3)。棠陰花崗偉晶巖石英中∑Al+Li+Ti平均含量為151.09×10-6,結(jié)合前述雜質(zhì)元素賦存狀態(tài)的分析結(jié)果,至少有40%的Al及部分Ti不賦存在石英晶格中。因此,石英晶格的∑Al+Li+Ti應(yīng)低于100×10-6,可推斷出棠陰花崗巖偉晶巖石英可提純至99.99%以上。

表3 不同地區(qū)花崗偉晶巖型高純石英原料主要微量元素含量

4.2.2 包裹體評(píng)價(jià)

汪靈(2022)研究提出,包裹體越大、分布越集中(帶狀、群狀、線狀),通過(guò)提純工藝去除難度越小,反之,包裹體越小、分布越隨機(jī)(星散狀),則去除難度越大。棠陰花崗偉晶巖石英主要發(fā)育沿微裂隙、裂紋等薄弱帶分布的帶狀、線狀以及群狀包裹體,而星散狀包裹體相對(duì)較少(圖4),提純過(guò)程中容易去除。因此,從石英內(nèi)部包裹體特征分析,棠陰花崗偉晶巖石英具有較好的可提純性。

基于對(duì)棠陰花崗偉晶巖石英晶格雜質(zhì)含量和包裹體特征的分析,該石英原料品質(zhì)較好,具有較好的可提純性,理論上可作為4N級(jí)以上的高純石英原料。事實(shí)上,棠陰花崗偉晶巖經(jīng)提純?cè)囼?yàn),雜質(zhì)元素總量為89.79×10-6(表4),石英精礦可達(dá)4N1級(jí)。

表4 提純后石英精礦雜質(zhì)元素含量

4.3 花崗偉晶巖型高純石英原料評(píng)價(jià)方法討論

花崗偉晶巖型高純石英原料評(píng)價(jià)必須加強(qiáng)石英原料雜質(zhì)類型、含量、賦存狀態(tài)研究。利用原礦石英SiO2和雜質(zhì)元素含量評(píng)價(jià)石英原料的好壞具有局限性,主要原因在于人工挑選石英單礦物存在不確定因素,會(huì)不可避免混入粘連的長(zhǎng)石、云母等脈石礦物,導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映石英本質(zhì)特征,如表1中部分樣品Al、K等元素含量過(guò)高(TYQ01),前人研究中也同樣存在類似問(wèn)題(張曄等,2010)。顯微鏡下觀察石英內(nèi)部包裹體的類別、大小、分布特征,可初步評(píng)價(jià)石英品質(zhì),進(jìn)一步定量統(tǒng)計(jì),其結(jié)果可作為一個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。原位微區(qū)測(cè)試對(duì)于評(píng)價(jià)石英原料品級(jí)具有顯著效果,基于測(cè)試結(jié)果加以綜合分析估算晶格雜質(zhì)的理論含量,其結(jié)果可判別石英的品級(jí)。因此,石英包裹體巖相學(xué)分析和原位微區(qū)測(cè)試是有效評(píng)價(jià)高純石英原料品級(jí)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。此外,一些學(xué)者提出X射線衍射、紅外吸收光譜特征分析、石英加熱相變特征分析、掃描電鏡陰極發(fā)光等技術(shù)方法,對(duì)研究石英內(nèi)部雜質(zhì)元素的賦存狀態(tài)也具有較好效果(曹燁等,2010;李艷青等,2011;陳小丹等,2011;陳劍鋒等,2011;G?tze et al.,2017;田青越,2017;王云月等,2021),可作為進(jìn)一步評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法。

5 結(jié)論

(1)棠陰花崗偉晶巖石英內(nèi)部包裹體以氣液相為主,主要呈帶狀、群狀、線狀集中分布,少量呈星散狀分布,在提純工藝過(guò)程中易于去除。

(2)棠陰花崗偉晶巖石英微量元素主要為Al、Ti、Ca、P、Li、Na,少量為K、Ge、B、Fe,雜質(zhì)元素總量(∑總)為100.40×10-6～408.61×10-6(平均含量為202.84×10-6),Al、Li、Ti元素含量之和(∑Al+Li+Ti)為80.15×10-6～327.94×10-6(平均含量為151.09×10-6),雜質(zhì)元素含量較低。

(3)賦存于石英晶格的∑Al+Li+Ti低于100×10-6,理論分析棠陰花崗偉晶巖石英經(jīng)提純SiO2含量可達(dá)99.99%以上,通過(guò)提純?cè)囼?yàn),結(jié)果得到驗(yàn)證。

(4)石英原位微區(qū)分析和石英巖相學(xué)分析相結(jié)合是有效評(píng)價(jià)石英品級(jí)的實(shí)驗(yàn)方法。