SCHERTL Hans-Peter, 李旭平

(1.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590； 2.波鴻魯爾大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 地質(zhì)礦產(chǎn)地球物理研究所，德國(guó) 波鴻 44780)

17世紀(jì)下半葉，Sippel[1]在研究薄片的陰極發(fā)光(cathodeluminescence，CL)時(shí)，完成了礦物的第一次CL研究。作為薄片應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，利用CL揭示同一樣品的礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以彌補(bǔ)電子探針(electron microprobe，EMP) 或其他技術(shù)對(duì)巖石礦物研究的不足。通常利用偏光顯微鏡看不到薄片中變質(zhì)礦物的內(nèi)部生長(zhǎng)特征，而采用CL觀察可通過(guò)其顏色特征，在幾秒鐘內(nèi)即可識(shí)別出來(lái); 與CL顯微鏡連接的光譜儀甚至可以測(cè)得化學(xué)成分的數(shù)據(jù)。關(guān)于CL的物理和晶體光學(xué)性質(zhì)的詳細(xì)信息，可以參考相關(guān)的教科書(shū)(Gaft等[2]和其中提到的參考資料)。

一般情況下，CL是由Mn2+等活化元素誘發(fā)使得CL光譜中出現(xiàn)較寬的發(fā)射譜帶[2-3]。需要注意的是，相同元素(如Mn、Fe、Eu)在不同礦物中的寬泛的發(fā)射譜帶可以出現(xiàn)在不同的波長(zhǎng)位置。如二價(jià)激活元素Mn會(huì)導(dǎo)致純方解石的CL顏色為黃色，鎂方解石為橙色，白云石為紅色，文石為綠色[3-4]。此外，三價(jià)稀土元素也可作為活化劑，產(chǎn)生狹窄的發(fā)射譜帶。與寬頻譜帶相比，這些波段在光譜中基本占據(jù)相同的波長(zhǎng)位置，與礦物的種類無(wú)關(guān)[5]，由此對(duì)不同礦物產(chǎn)生相同的陰極發(fā)光顏色。引起典型發(fā)光顏色的稀土元素含量可以低于EMP，甚至低于微質(zhì)子誘發(fā)的X射線發(fā)射(proton induced X-ray emission，PIXE)的檢出限。然而鐵卻作為主要的不發(fā)光元素，抑制了陰極發(fā)光。

總的來(lái)說(shuō)，對(duì)變質(zhì)礦物的綜合研究很少。Neuser等[6]首次對(duì)超高壓(ultrahigh power，UHP)巖石的變質(zhì)礦物進(jìn)行了CL研究，并對(duì)Dora-Maira和Zermatt-Saas地區(qū)的含柯石英樣品進(jìn)行了研究。隨后，地質(zhì)學(xué)家對(duì)Dora-Maira超高壓巖石[4,7-9]和哈薩克斯坦Kokchetav地塊的含金剛石超高壓變質(zhì)巖[4,10-14]進(jìn)行了CL研究，并對(duì)不同地區(qū)的硬玉及含硬玉巖石進(jìn)行了詳細(xì)的研究[15-20]。 Schertl等[21-22]集中對(duì)來(lái)自多米尼加共和國(guó)的富含硬玉的巖石進(jìn)行CL研究，并與Hispaniola島和北部Playa Grande出土文物的現(xiàn)場(chǎng)樣品中的硬玉進(jìn)行了比較。Kempe等[23]對(duì)蒙古阿爾泰地區(qū)礦石進(jìn)行了CL和掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)綜合研究，其大理巖和鈣硅酸鹽巖的變質(zhì)礦物樣品由Houzar等[24]提供。Satish-Kumar等[25]重點(diǎn)研究了日本岡山Fuka的高溫矽卡巖中的礦物(硅灰石、灰硅鈣石、粒硅鈣石、硅鈣石、斜方硅鈣石)，G?tze等[26]研究了低級(jí)變質(zhì)作用和沉積巖中的黏土礦物(高嶺石、迪開(kāi)石、珍珠石、埃洛石和葉蠟石)。

早期的CL方法主要應(yīng)用在沉積巖(±巖漿巖)中的碳酸鹽礦物、長(zhǎng)石、石英和金剛石，以及用于定年前的鋯石結(jié)構(gòu)研究。本研究展示了該方法在變質(zhì)巖礦物研究中的常規(guī)應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)，迄今為止，這類研究的影響被遠(yuǎn)遠(yuǎn)低估了。本研究探討如何輔助EMP、離子探針、年齡測(cè)定、CL光譜以及礦物包裹體分析等技術(shù)對(duì)CL顯微鏡獲得的信息進(jìn)行綜合分析，并對(duì)30多年來(lái)變質(zhì)礦物陰極發(fā)光的研究成果進(jìn)行總結(jié)。

1 分析技術(shù)

陰極發(fā)光(CL)研究使用的設(shè)備為波鴻魯爾大學(xué)研發(fā)的HC1-LM熱陰極顯微鏡。該設(shè)備結(jié)合CL與單偏光(plane-polarized light，LPL)和正交偏光(crossed polarized light，+PL)研究在電子束下拋光的薄片樣品。利用調(diào)節(jié)螺絲，薄片可以在真空室內(nèi)水平或垂直移動(dòng)。觀察前，薄片先鍍上金或碳膜，電子束流能量為14 keV，束流密度為9 μA/mm2。用高靈敏度數(shù)碼顯微鏡相機(jī)(DP73, Olympus)拍攝顯微照片，用超靈敏冷卻CCD探測(cè)器(Princeton Instruments公司的PIXIS系列)記錄CL光譜。有關(guān)設(shè)備使用的更多細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱文獻(xiàn)[8]。

2 結(jié)果與討論

本研究根據(jù)晶體化學(xué)分類闡述所選變質(zhì)礦物的CL特征。研究的礦物序列從正硅酸鹽開(kāi)始，如橄欖石、石榴石、鋯石、灰硅鈣石和鋁硅酸巖；然后是雜硅酸鹽礦物，如黝簾石、硬柱石、粒硅鈣石；再后是鏈狀硅酸鹽礦物，如硅灰石、硬玉、綠輝石、透輝石、透閃石、葡萄石以及層狀硅酸鹽礦物綠泥石；最后，重點(diǎn)討論架狀硅酸鹽礦物長(zhǎng)石以及氧化物礦物，如石英、柯石英和玉髓。本研究主要介紹礦物的彩色CL圖像，有的需結(jié)合單偏光(LPL)或正交偏光下(+PL)進(jìn)行比較分析，有的礦物還需結(jié)合CL譜圖的化學(xué)組成、礦物包裹體等進(jìn)行CL圖像和內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究。礦物縮寫(xiě)參照文獻(xiàn)[27]。

2.1 橄欖石

2.2 石榴石族

石榴石是變質(zhì)巖中最重要的礦物之一，含有不同礦物的包裹體。這些包裹體在生長(zhǎng)過(guò)程中被圈閉在石榴石晶體的核部、幔部和邊部，可以提供巖石形成的壓力-溫度路徑，記錄進(jìn)變質(zhì)、峰期變質(zhì)和退變質(zhì)等關(guān)鍵信息。

2.2.1 鎂鋁榴石

樣品取自意大利北部Dora-Maira地體的超高壓變質(zhì)白片巖(也稱鎂鋁榴石英巖)(Chopin[28]、Schertl等[29])。研究表明，純的鎂鋁榴石(Mg3Al2[SiO4]3)的CL特征表現(xiàn)出暗的發(fā)光核部、明亮的藍(lán)白色幔部以及幾乎沒(méi)有發(fā)光的黑暗邊部(圖1(c))。此外，CL研究還揭示了鎂鋁榴石核部晶面的生長(zhǎng)過(guò)程以及幔部振蕩環(huán)帶結(jié)構(gòu)。電子探針研究表明，暗色發(fā)光的核部(FeOtot的含量為1.32%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)和邊部 (FeOtot，2.0%)比發(fā)強(qiáng)藍(lán)白色光的幔部(FeOtot，1.17%)略富集鐵元素(Schertl等[4])。石榴石的成分總體上接近于端元成分(Py96 -98.1Alm1.6 -2.9And0.1-0.3)。本研究實(shí)例中，稀土元素是發(fā)光致色元素。Schertl等[8]通過(guò)解釋鎂鋁榴石的CL光譜，證明了晶體結(jié)構(gòu)中Sm3+、Dy3+和Tb3+共同發(fā)光致色。鎂鋁榴石的陰極發(fā)光光譜記錄了核部(藍(lán)線)、幔部(紅線)和邊緣(綠線)的特征，表明核部和幔部稀土元素富集程度明顯高于邊緣區(qū)域。需要注意Sm3+、Dy3+和Tb3+帶峰和寬闊的Fe3+峰之間的細(xì)微區(qū)別(圖1(d))。

2.2.2 鈣鋁榴石-鎂鋁榴石固溶體

圖1(e)是來(lái)自Kokchetav地體(哈薩克斯坦)含金剛石鈣硅酸鹽巖中的另一種石榴石，呈褐橙色發(fā)光，但中間不規(guī)則區(qū)域不發(fā)光。石榴石周?chē)雎兜募?xì)粒淡藍(lán)綠色邊緣是石榴石分解的產(chǎn)物：?jiǎn)涡陛x石+尖晶石(不發(fā)光)的后成合晶[4,10]。這類石榴石代表了鈣鋁榴石-鎂鋁榴石系列固溶體，不發(fā)光部分的鐵鋁榴石(Alm)和鈣鐵榴石(And)組分(Grs52.1And5.9Py37.7Alm3.1Sps1.2) 高于發(fā)光部分(Grs58.5And2.7Py35.6Alm1.4Sps1.9)[4]。Sobolev等[14]選擇具有棕橙色發(fā)光核部和不發(fā)光邊部的石榴石，利用離子探針進(jìn)行原位δ18O研究，δ18O從晶粒邊緣的11.3‰到核部的12.8‰VSMOV(vienna standard mean ocean water)，δ18O的變化梯度為1.5‰ /200 μm。如果不借助于石榴石的CL圖像，就不可能實(shí)現(xiàn)上述研究。因此，CL圖像結(jié)合δ18O研究效果顯著。通過(guò)δ18O成分剖面研究得出在峰期變質(zhì)條件下穩(wěn)定的氧同位素成分不可能超過(guò)100萬(wàn)年，表明在俯沖達(dá)到峰期變質(zhì)條件后板塊折返就開(kāi)始了，否則δ18O剖面將由于擴(kuò)散作用而不復(fù)存在。

2.2.3 鈣鋁榴石

富鈣鋁榴石(Ca3Al2[SiO4]3)端元的石榴石的特征是邊緣有振蕩環(huán)帶，顯示橙色和不發(fā)光區(qū)域(圖1(f))。值得注意的是，石榴石在正交偏光下呈各向異性的光性(見(jiàn)圖1(f))，既與發(fā)光區(qū)域不相關(guān)，也與不發(fā)光區(qū)域無(wú)關(guān)。該石榴石的核部未在圖中出露，顯示強(qiáng)發(fā)光的橙色部分與不發(fā)光的石榴石帶相間出現(xiàn)。Schertl等[8]對(duì)該石榴石進(jìn)行了詳細(xì)研究，認(rèn)為與不發(fā)光區(qū)域相比，邊緣的發(fā)光區(qū)域含有更少的鐵、鈦和更多的鋁含量。振蕩環(huán)帶的主要端元成分為Grs88.8Adr7.5(橙色區(qū))和Grs75.3Adr12.8Schor-Al4.4Mori-Mg3.8(不發(fā)光區(qū))。少量的Schor-Al和Mori-Mg的端元分別構(gòu)成鈦榴石-Al (Ca3Ti2[Si1Al2O12])和鈣鈦榴石-Mg (Ca3TiMg[SiO4]3)。因此，石榴石結(jié)構(gòu)中的類質(zhì)同象替換是Al3+=Fe3+和2Al3+=Ti4++Mg2+。石榴石核部的強(qiáng)橙色發(fā)光部分的主要成分為(Grs93.4Adr3.3)。

2.3 鋯石

鋯石(Zr[SiO4])的SHRIMP定年和LA-ICP-MS分析已成為常規(guī)的年代學(xué)研究方法，CL是辨識(shí)鋯石晶體不同區(qū)域的有用而靈敏的工具。電子探針(EMP)分析提供的通常只是黑白圖像。圖1(g)是用CL顯微鏡拍攝的Dora-Maira地體變質(zhì)花崗巖的鋯石圖像，鋯石呈藍(lán)綠色振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶。雖然變質(zhì)花崗巖經(jīng)歷了700 ℃以上的超高壓變質(zhì)作用，但鋯石仍保留了其巖漿原巖的振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶。這種環(huán)帶是在花崗質(zhì)熔體中結(jié)晶的典型特征(如Corfu等[30])。來(lái)自Dora-Maira地體的鎂鋁榴石石英巖(白片巖)是由變質(zhì)花崗巖交代形成的，并在變質(zhì)花崗巖中形成透鏡體。鋯石既有振蕩環(huán)帶的巖漿域也有早期的變質(zhì)域。通過(guò)對(duì)該鋯石定年分析，確定其振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶年齡早于270 Ma，代表巖漿原巖的年齡，而變質(zhì)邊緣域則具有35 Ma的年輕年齡(Gebauer等[31-32]。該變質(zhì)花崗巖曾俯沖到地幔深度并在隨后的折返過(guò)程中未經(jīng)歷強(qiáng)烈的變形，而且處于干環(huán)境體系。因此，部分鋯石只保留了其巖漿結(jié)構(gòu)域，沒(méi)有記錄變質(zhì)區(qū)域[9]。

(a) 橄欖石， 正交偏光； (b) 橄欖石，CL; (c) 鎂鋁榴石，CL; 點(diǎn)1～3為本研究討論的鎂鋁榴石-鈣鋁榴石固溶體化學(xué)成分;(d)顯示了與(c)對(duì)應(yīng)的一個(gè)鎂鋁榴石的三個(gè)CL光譜峰 (核部、幔部、邊部); (e) CL圖，鎂鋁榴石-鈣鋁榴石固溶體; (f) 鈣鋁榴石CL圖和插入的正交偏光圖; (g) 鋯石的CL圖; (h) 矽線石的CL圖

2.4 鋁硅酸鹽礦物

2.4.1 矽線石

矽線石(Al[6]Al[4][O|SiO4])具有典型的紅色發(fā)光特征。內(nèi)蒙古孔茲巖帶石榴石中含有近乎均勻的紅色發(fā)光的矽線石(圖1(h))。 CL圖中的晶體垂直于c軸切面，而下面的晶體大致平行于c軸切面，周?chē)菬o(wú)陰極發(fā)光的石榴石。圖2(a)是另一顆來(lái)自南非Namaqualand高溫片麻巖的矽線石，該顆粒出現(xiàn)在富石英基質(zhì)中，垂直于c軸切面，呈典型的(010)解理，并具有部分蝕變邊緣帶。在CL圖中，矽線石顆粒呈“云塊狀”方形中心帶(箭頭所示)。核部可能是紅柱石晶體，在進(jìn)變質(zhì)過(guò)程中紅柱石轉(zhuǎn)變?yōu)槲€石晶體，也可能代表較早一期的矽線石，包裹著大量的石英包裹體。

2.4.2 紅柱石

該紅柱石(Al[6]Al[5][O|SiO4])是在南非Ohrigstad北部的變質(zhì)片巖中形成的變斑晶。紅柱石的形成是由于Bushveld侵入巖引起的接觸變質(zhì)作用。其CL特征是近乎均勻的藍(lán)色發(fā)光(圖2(b))，與邊緣相比，核部的藍(lán)色略深。

2.4.3 藍(lán)晶石

藍(lán)晶石(Al[6]Al[6][O|SiO4])的典型發(fā)光色為紅色到藍(lán)色。雖然在正交偏光下看不到晶體的帶狀結(jié)構(gòu)，但在CL下顯示出深紫色的核部和明亮的藍(lán)紫色邊緣(圖2(c))。該樣品來(lái)自意大利北部Dora-Maira地體的超高壓變質(zhì)“石榴石硬玉石英巖”，藍(lán)晶石核部的亮色帶狀包體為鋯石(箭頭位置)，左側(cè)的淡黃色顆粒為硬玉，含次生鈉長(zhǎng)石小脈。Schertl等[4]對(duì)來(lái)自同一地點(diǎn)的白片巖(鎂鋁榴石石英巖)的藍(lán)晶石晶體研究表明，與亮藍(lán)色的邊緣相比，深藍(lán)色的核部含鐵略高(圖2(c))。結(jié)合礦物包裹體研究表明，藍(lán)色邊緣是在約40 kbar的超高壓條件下形成的。由此可見(jiàn)，藍(lán)晶石是以往研究中被低估的一種礦物，可以用來(lái)區(qū)分不同的變質(zhì)世代，在特殊情況下還可以區(qū)分不同藍(lán)晶石形成的變質(zhì)反應(yīng)，從而可以更精確地得出含藍(lán)晶石高壓變質(zhì)巖經(jīng)歷的溫度-壓力軌跡。藍(lán)色發(fā)光藍(lán)晶石光譜顯示Cr3+在688.5和705.2 nm處有兩條窄帶，在500和710 nm處有兩條寬帶。此外， Cr3+的存在也會(huì)導(dǎo)致許多藍(lán)晶石晶體發(fā)紅色光。

圖2(d)所示來(lái)自Dora-Maira 地體中白片巖的藍(lán)晶石晶體，具有以下三個(gè)特征：①顯示同心環(huán)帶；②左下箭頭處有藍(lán)色發(fā)光，是由獨(dú)居石包裹體產(chǎn)生的放射性暈環(huán)；③礦物由雙晶體構(gòu)成，CL圖中很容易看到雙晶的每個(gè)單體具有不同的發(fā)光顏色。值得注意的是，根據(jù)藍(lán)晶石礦物結(jié)構(gòu)，薄片上不同晶體的取向會(huì)導(dǎo)致不同的發(fā)光，這是由于兩個(gè)雙晶單體的取向不同，對(duì)不同波長(zhǎng)的光吸收不同所致。

在偏光顯微鏡下很難看到藍(lán)晶石晶體的嵌晶結(jié)構(gòu)(圖2(e))，在CL顯微鏡下可以明顯觀察到，呈強(qiáng)烈均勻的紅色發(fā)光(圖2(f))，該樣本來(lái)自挪威西部片麻巖省。圖2(g)所示的Pohorje(Slowenia)榴輝巖中的藍(lán)晶石具有強(qiáng)烈的紅色發(fā)光，并顯示環(huán)帶結(jié)構(gòu)，目前對(duì)這種分帶的原因尚不完全清楚，可能是由熔融作用[30]或是在流體作用下形成的，例如矽卡巖礦床中透輝石(見(jiàn)2.9.1)或硬玉巖的形成(見(jiàn)2.9.2)。

(a) 矽線石CL圖; (b) 紅柱石CL圖; (c)～(d)和(f)～(g) 藍(lán)晶石CL圖;(e)與(f) 相同內(nèi)容的正交偏光下圖像;(h) 灰硅鈣石CL圖

2.5 灰硅鈣石

灰硅鈣石(Ca5[(SiO4)2|CO3])是一種典型的高溫矽卡巖礦床中的礦物。采自羅馬尼亞的Apuseni山脈矽卡巖礦床中的灰硅鈣石，正交偏光下為單晶體，沒(méi)有分區(qū)現(xiàn)象(未附照片)，CL圖顯示均勻暗淡的棕綠色發(fā)光(圖2(h))。更多的CL研究表明，在結(jié)晶學(xué)上不同取向的灰硅鈣石具有相同的發(fā)光顏色和強(qiáng)度(見(jiàn)2.6粒硅鈣石討論)。Satish-Kumar等[25]研究發(fā)現(xiàn)日本Fuka的灰硅鈣石與羅馬尼亞的灰硅鈣石均具有相同的發(fā)光顏色和特征。

2.6 粒硅鈣石

粒硅鈣石(Ca5[Si2O7|(CO3)2])是一種高溫接觸變質(zhì)巖中的常見(jiàn)礦物。來(lái)自羅馬尼亞的Apuseni山脈的變質(zhì)巖樣本(圖3(a))顯示兩個(gè)粒硅鈣石晶體(左下和右側(cè))，在薄片上均呈不同的晶體取向和發(fā)光方顏色；右邊的晶體呈均勻的橙褐色，而左邊的晶體發(fā)光則暗得多。雖然發(fā)光不同，但EMP分析證明它們的化學(xué)成分是相同的。

2.7 硬柱石

高壓-低溫變質(zhì)巖中常見(jiàn)的硬柱石(CaAl2[Si2O7|(OH)2]·H2O)一般不發(fā)光。多米尼加共和國(guó)Rio San Juan雜巖中一種非常罕見(jiàn)的含鈉云母的硬玉巖(硬玉的體積分?jǐn)?shù)為75%)富含硬柱石 (體積分?jǐn)?shù)為10%)。圖3(b)中核部的粗粒硬柱石為強(qiáng)藍(lán)色發(fā)光。在這個(gè)晶體的左下方有兩個(gè)用白色虛線圈閉的、小的自形硬柱石晶體和右邊緣一個(gè)大的、用白色虛線圈閉的綠泥石礦物幾乎不發(fā)光。硬柱石中亮白色發(fā)光圓形包體是鋯石，綠色發(fā)光的基質(zhì)礦物為硬玉。硬柱石與綠泥石在同一片理層中，呈異常的棕色干涉色，但沒(méi)有發(fā)光。

2.8 黝簾石

黝簾石(Ca2Al3[Si2O7|SiO4|O|OH])常呈綠色發(fā)光，晶體結(jié)構(gòu)中如果含有過(guò)高的綠簾石端元成分(即鐵含量過(guò)高)就會(huì)缺乏發(fā)光性。圖3(c)～3(e)中的主要礦物是黝簾石，采自委內(nèi)瑞拉Margarita島Macanao北部海岸La Pared地區(qū)含藍(lán)晶石和黝簾石的榴輝巖。在CL光下可見(jiàn)微弱的分帶現(xiàn)象，即偶見(jiàn)白線的強(qiáng)烈綠色發(fā)光邊緣和發(fā)光不強(qiáng)烈的綠色核部(圖3(e))。但在正交偏振光下(圖3(d))和單偏光下(圖3(e))，看不到黝簾石晶體的分帶現(xiàn)象。圖3(c)中細(xì)粒黃色發(fā)光礦物為磷灰石，卻在單偏光和正交偏振光下無(wú)法辨認(rèn)。CL顯微鏡還可以清晰顯示細(xì)粒副礦物如磷灰石和鋯石的分布狀況。該樣品中綠輝石為棕褐色，石英為藍(lán)紅色，自形石榴石不發(fā)光。

采自委內(nèi)瑞拉Margarita島El Maco和Boquerón道路旁邊的榴輝巖，出現(xiàn)針狀晚期黝簾石晶體，也顯示綠色發(fā)光(圖3(f))。黝簾石是交代石榴石形成的，并被晚期不發(fā)光的綠輝石反應(yīng)邊所圍繞。而基質(zhì)中的早期綠輝石含鐵較少，因此呈黃褐色發(fā)光。箭頭所示的深藍(lán)色到紫色發(fā)光的粒狀晶體為榍石(圖3(f))，在核部呈強(qiáng)淡藍(lán)色發(fā)光的是鋯石。

來(lái)自?shī)W地利Pinzgau的黝簾石呈半自形晶(圖3(g)，晶體核部(c)呈暗橄欖綠發(fā)光，幔部(m)呈強(qiáng)烈的綠色振蕩生長(zhǎng)環(huán)帶，而邊緣(r)類似于核部，顯示暗橄欖綠發(fā)光。在CL圖中黝簾石晶體的右上方出現(xiàn)扇形分區(qū)。EMP研究表明，發(fā)光與鐵含量相關(guān)，強(qiáng)烈的綠色發(fā)光區(qū)域(圖3(g)中點(diǎn)m)鐵含量較低(Fe2O3=0.91%)，而暗橄欖綠邊緣區(qū)域鐵含量較高 (點(diǎn)r， Fe2O3=1.92%)。

圖3(h)為坦桑尼Merelani的帶狀深綠色發(fā)光的寶石級(jí)黝簾石(坦桑石)，顯示振蕩分帶區(qū)和無(wú)發(fā)光區(qū)域，下半部分米黃色發(fā)光的礦物是鈣鋁榴石，解理完全的亮橙色晶體是方解石。

(a) 粒硅鈣石CL圖; (b) 硬柱石藍(lán)色CL圖; (c)、(e)和(f)～(h) 為黝簾石; (c)、(f)～(h) 見(jiàn)綠色CL圖;(d)、(e)與(c) 圖像內(nèi)容相同，分別是正交偏光和單偏光下的圖片; (b) 中的白色虛線框中指的是不發(fā)光的硬柱石晶體; (f) 中的箭頭指的是小顆粒榍石； (g) 中c，m，r分別為核部、幔部、邊緣成分

2.9 輝石族

2.9.1 透輝石

根據(jù)化學(xué)成分，透輝石(CaMg[Si2O6])可產(chǎn)生各種發(fā)光顏色。在哈薩克斯坦Kokchetav地體的含金剛石超高壓變質(zhì)鈣硅酸鹽巖石中的透輝石(與圖1(e)的石榴石采在同一位置)，在CL顯微鏡下，大顆粒變斑晶顯示深綠色核部和稍亮的橄欖綠邊緣。此外，還發(fā)現(xiàn)一顆藍(lán)發(fā)光色的晚期細(xì)粒透輝石(圖4(a))，呈包含深綠色核心的藍(lán)色顆粒(圖4(a)中箭頭)，EMP分析顯示，綠色的核部含有較高的鉀和鐵(K2O=0.44%，F(xiàn)eOtot= 2.3%)，而藍(lán)色邊緣中鉀和鐵含量低得多(K2O=0.20%，F(xiàn)eOtot=0.8%)。有些超高壓(UHP)輝石巖中的透輝石的鐵含量高而不發(fā)光，但出溶的鉀長(zhǎng)石呈藍(lán)色發(fā)光(見(jiàn)2.14)。Sobolev等[33]研究了來(lái)自Kokchetav地體石榴石中的透輝石包體，其K2O含量可達(dá)1.14 %，而大量的鉀只能在非常高的壓力下才能進(jìn)入輝石結(jié)構(gòu)。

圖4(b)所示的輝石與圖4(a)中的輝石來(lái)自Kokchetav地體的同一位置，是取代石榴石的退變質(zhì)礦物，在后成合晶結(jié)構(gòu)的中心仍保留石榴石殘留。輝石的化學(xué)成分接近透輝石端元[11]，在石榴石周?chē)鷺?gòu)成部分后成合晶，不發(fā)光的細(xì)粒分解產(chǎn)物為尖晶石；基質(zhì)由紅色發(fā)光的白云石和橙色發(fā)光的鎂方解石組成(圖4(b))。研究表明，超高壓條件下不含鉀的輝石形成綠色/藍(lán)色的發(fā)光簇，更多細(xì)節(jié)參見(jiàn)文獻(xiàn)[10-11]。

2.9.2 硬玉

硬玉(NaAl[Si2O6])是攜帶CL信息的極有研究?jī)r(jià)值的礦物。一般來(lái)說(shuō)，硬玉具有黃綠色、藍(lán)色或紅色的發(fā)光特征。

首先討論的是來(lái)自多米尼加共和國(guó)、里約熱內(nèi)盧San Juan雜巖中的硬玉和含硬玉巖石。巖石以巨礫形式出現(xiàn)在蛇紋巖雜巖體中[21]。圖4(f)所示的硬玉是早期形成的，呈藍(lán)色(I)和橄欖綠(II)發(fā)光，被玫瑰紅色(III)和深綠色(IV)區(qū)域所圍繞，最外面的礦物呈紅色(V)和深藍(lán)色(VI)。使用CL顯微鏡很容易區(qū)分硬玉的不同世代，但在單偏光和正交偏光下卻無(wú)法分清其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。造成這些硬玉晶體不同發(fā)光顏色的原因是流體成分的微小變化以及不同發(fā)光元素的存在。

CL圖的優(yōu)勢(shì)在于能夠識(shí)別出不同礦物在不同階段形成的區(qū)域。圖4(g)展示了三個(gè)不同世代的硬玉，在正交偏光下，硬玉與鈉長(zhǎng)石和方解石共生(圖4(h))，白色箭頭指向鈉長(zhǎng)石的(010)雙晶面。在CL圖中早期的硬玉(I)呈深綠色，組成了礦物顆粒的核部，其特征是含有細(xì)小的硬柱石和方沸石等礦物包裹體，構(gòu)成很“臟”的區(qū)域。這與顯微結(jié)構(gòu)形態(tài)復(fù)雜的紫紅色幔部(II)和具有強(qiáng)黃綠色發(fā)光的晚期邊緣(III)明顯區(qū)別。CL圖中所顯示的這種詳細(xì)世代信息在正交偏光下卻無(wú)法看到(圖4(h))。圖5(a)～5(c)是同一硬玉樣品的正交偏光、CL和Mg分布圖。晶體內(nèi)位于幔部的紫紅色部分是II期的硬玉晶體，很容易與黃綠色、具有振蕩環(huán)帶的邊部(III)區(qū)分開(kāi)來(lái)。很明顯，Mg分布圖的等值線與CL圖的分帶一致。電子微探針測(cè)得的三個(gè)不同成分區(qū)域的硬玉各組分端元如圖5(b)所示。雖然區(qū)域II和區(qū)域III的CL顏色相差很大，但他們的組成幾乎相同(Jd98vs Jd99)，可在低于EMP檢測(cè)限的REE活化元素的作用下使發(fā)光顏色不同。只有暗綠色發(fā)光部分具有較低硬玉組分(Jd84)。與圖4(c)、4(e)所示的透輝石相似，來(lái)自多米尼加共和國(guó)的硬玉巖在CL顯微鏡下也顯示復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括晶體生長(zhǎng)過(guò)程中結(jié)晶面的生長(zhǎng)變化。CL顯微鏡也可用于研究考古玉器的來(lái)源，采用CL方法可以確定多米尼加共和國(guó)北部Playa Grande居民點(diǎn)出土的手工制品，是來(lái)自附近的硬玉巖，而不是前人提出的來(lái)自危地馬拉的硬玉巖[22]。

圖5(d)展示了來(lái)自危地馬拉的硬玉巖，正交偏光下主要包含藍(lán)色的核部和綠色的邊緣區(qū)域。藍(lán)綠色發(fā)光核部(箭頭所示)揭示了非常小尺度的微觀結(jié)構(gòu)，記錄了晚期硬玉退火時(shí)引發(fā)的不同裂紋系統(tǒng)。如果鐵的含量過(guò)高，如霓石 (NaFe3+[Si2O6])或鈣鐵輝石 (MgFe[Si2O6])的端元成分，硬玉不發(fā)光。如圖5(e)是采自中國(guó)雙河的硬玉巖，硬玉不發(fā)光，只有圍繞在其周?chē)挠灿竦姆纸猱a(chǎn)物斜長(zhǎng)石呈藍(lán)紅色。

圖5(f)～5(g)所示另一個(gè)采自Dora-Maira地體Parigi/Case Ramello白片巖中的硬玉-藍(lán)晶石石英巖[28-29]，CL圖像顯示綠色硬玉晶體的核部發(fā)光暗淡、邊部明亮。硬玉深淺顏色相互交錯(cuò)并部分被細(xì)粒平行定向纖維包圍，顯示如箭頭所示的藍(lán)色發(fā)光(圖5(f))。該藍(lán)色發(fā)光礦物為鈉長(zhǎng)石，是硬玉與石英的反應(yīng)產(chǎn)物。位于硬玉核部的是不發(fā)光的多硅白云母(Ph)。Mg元素分布圖(圖5(g))顯示硬玉最外層是強(qiáng)烈的黃色發(fā)光域，向內(nèi)發(fā)展到不明顯的綠黃色(Mg含量相對(duì)較高)，硬玉核部則呈藍(lán)色(Mg含量較低)，其中包體多硅白云母呈橙色。由于Fe和Mg是負(fù)相關(guān)關(guān)系，核部富集抑制發(fā)光的Fe元素，因此這些區(qū)域?yàn)榘迭S發(fā)光特征。薄片研究發(fā)現(xiàn)很少見(jiàn)硬玉晶體核部呈明亮的綠色發(fā)光。圖5(g)中藍(lán)色裂紋的礦物也是鈉長(zhǎng)石。

Harlow等[15]、Sorensen等[16]集中研究了世界各地的硬玉；Maresch等[17]和Takahashi等[19]分別研究了來(lái)自古巴中部Escambray地體和加州New Idria的硬玉。Kryza等[18]對(duì)波蘭西南部Kaczawa山脈的藍(lán)片巖型細(xì)晶硬玉的典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。上述實(shí)例都證明了CL方法研究硬玉的優(yōu)越性。

2.9.3 綠輝石

綠輝石是硬玉-透輝石固溶體，通常不發(fā)光，但在鐵含量低的情況下，可顯示褐色到綠色發(fā)光。

圖5(h)為中國(guó)蘇魯毛北的超高壓含石英榴輝巖中顯示綠色發(fā)光的綠輝石晶體。同一晶體中的兩種綠輝石，由較亮的發(fā)光核部(點(diǎn)1和3)和較暗的發(fā)光邊部(點(diǎn)2和4)組成。EPM分析表明，較亮的發(fā)光核部含有較低的鐵和較高的鈉(點(diǎn)1:FeO=2.1%, Na2O=6.9%;3:FeO=1.8%，Na2O=8.0%)；相比之下，邊部鐵含量較高具有弱發(fā)光(點(diǎn)2:FeO=2.8%,Na2O=6.4%;4:FeO=3.0%,Na2O=6.3%)。由此可見(jiàn)，如果沒(méi)有CL顯微鏡觀察，對(duì)單顆粒綠輝石晶體中成分差異的研究是不可能實(shí)現(xiàn)的。圖5(h)中下部亮白色發(fā)光礦物包裹體為鋯石，左下部幾微米處是具柯石英假象的石英包裹體。綠輝石通常不發(fā)光，因?yàn)樵S多綠輝石顆粒含有相當(dāng)數(shù)量的鐵，即富含鈣鐵輝石或霓石端元成分。

圖5(i)所示為來(lái)自Margarita島的榴輝巖，其中含有綠輝石、石榴石和黝簾石。CL顯微鏡下綠輝石呈褐色，左邊綠色的變晶為黝簾石。石榴石不發(fā)光，呈冠狀結(jié)構(gòu)，綠輝石為其同心外環(huán)。圖3(c)和3(f)為來(lái)自同一巖石中的綠輝石顆粒。

2.10 硅灰石

圖6(a)～6(b)所示硅灰石(Ca[Si3O9])為羅馬尼亞Cornet Hill的高溫矽卡巖，在CL下呈藍(lán)色發(fā)光和振蕩環(huán)帶。Mn是CL發(fā)光的活化元素之一，但對(duì)硅灰石進(jìn)行主量元素(Si、Ti、Al、Fe、Mg、Mn、Ca、Na、K)EMP測(cè)定分析，未發(fā)現(xiàn)不同生長(zhǎng)環(huán)帶存在化學(xué)成分差異。硅灰石下方的非發(fā)光礦物是鈣鋁榴石-鈣鐵榴石固溶體系列的石榴石，富含Ti，在單偏光下呈黃色。

2.11 透閃石

透閃石(Ca2Mg5[Si8O22|(OH2)]樣品來(lái)自瑞士Campolungo。切面近乎垂直于晶體的c軸，因此正交偏光下的圖像很好地顯示了{(lán)110}解理面(圖6(c))。雖然在正交偏光下干涉色是均勻的，但CL微弱的同心帶狀結(jié)構(gòu)(圖6(d))，其核部是棕黃色，邊緣呈棕藍(lán)色。與邊緣(點(diǎn)1)相比，核部(點(diǎn)2)中Fe含量略高，Ti含量略低，EMP的分析結(jié)果與CL相同。透閃石中通常只有低含量的FeO (<0.2%) 和TiO2(<0.05%)。

2.12 葡萄石

葡萄石(Ca2Al[AlSi3O10| (OH)2]也是CL研究中很有前景的礦物，是典型的亞綠片巖相礦物。葡萄石常在火山巖孔隙中形成自形晶體，并可在低級(jí)變質(zhì)火成巖中呈脈體出現(xiàn)。研究中觀察到難以識(shí)別的微觀結(jié)構(gòu)，需要借助不同的方法進(jìn)一步研究。

首先研究的葡萄石樣品由單一礦物構(gòu)成，采自坦桑尼亞Merelani，該地區(qū)以其寶石級(jí)的藍(lán)色透明黝簾石晶體而聞名(圖3(h))。葡萄石在CL下具有鑲木地板狀結(jié)構(gòu)，呈棕色和紫色發(fā)光(圖6(e))。分別在正交偏光下(圖6(f))與CL下(圖6(e))觀察，正交偏光下具有均勻消光的葡萄石晶體在CL下顯示完全不同的顏色，正交偏光下呈單一黃干涉色的葡萄石晶體在CL下呈現(xiàn)部分紫色發(fā)光和部分深棕色發(fā)光(圖6(e)～6(f))所示的紅色箭頭指向同一個(gè)小裂紋)。圖6(f)中箭頭的左側(cè)有一個(gè)藍(lán)色的葡萄石晶粒，顯示雙晶連生，雙晶兩側(cè)呈不同的CL發(fā)光(右邊是紫色，左邊是深棕色)，棕色發(fā)光部分還包含一些不規(guī)則的紫色斑塊。EMP研究表明，紫色發(fā)光區(qū)域與棕色發(fā)光區(qū)域之間無(wú)明顯的成分差異，兩個(gè)區(qū)域都接近端元的礦物成分，Ti、Fe、Mg、Mn、Na、K的含量均在電子探針的檢出限以下。

研究的第二個(gè)葡萄石樣品采自意大利Monzoni，葡萄石填充在自形的黝簾石晶體之間的空隙中。葡萄石在CL下呈黃色發(fā)光或不發(fā)光(圖6(g))，在正交偏光下(圖6(h))呈扇狀。CL圖像 (圖6(g))顯示的黃色部分呈自形晶體結(jié)構(gòu)(紅色箭頭1)，分布于不發(fā)光的基質(zhì)中。箭頭1的右邊為變形結(jié)構(gòu)。箭頭2指示的是黃色發(fā)光的“自形晶體”，受構(gòu)造作用，部分晶體上移而被分裂成兩部分。與第一個(gè)葡萄石樣品(圖6(e)和圖6(f))相反，第一個(gè)葡萄石樣品中不同發(fā)光區(qū)域顯示相同的化學(xué)成分；而第二個(gè)葡萄石樣品的EMP顯示(圖6(g)～6(h))其化學(xué)成分存在微小但明顯的差異，不發(fā)光部分的晶體中Fe2O3tot的含量約1.3%，而黃色發(fā)光部分的鐵含量接近檢測(cè)限(0～0.04%)，可見(jiàn)晶體結(jié)構(gòu)中的主要替代成分是Fe3+和Al3+。此外，鈉在不發(fā)光部分含量略高(約0.12%)，而黃色發(fā)光部分為0～0.04%。這些數(shù)據(jù)再次證明鐵是一種發(fā)光抑制劑。鈉含量的差異可能是由葡萄石在不同世代發(fā)展過(guò)程中流體成分的變化而致。黃色發(fā)光的自形礦物(圖6(g))可能出現(xiàn)在不同礦物或礦物組合的基質(zhì)中，隨后被葡萄石替代保留了原礦物的假象。所觀察到的殘留結(jié)構(gòu)表明，新形成的葡萄石(黃色顆粒)繼承了原有礦物的一些特殊元素，這些元素導(dǎo)致發(fā)光的差異。因此，具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的晶體需要借助不同的方法進(jìn)一步研究，以深入理解葡萄石樣品的CL呈色機(jī)理。

2.13 綠泥石

來(lái)自Dora-Maira地體的超高壓(UHP)變質(zhì)白片巖的化學(xué)分析表明，全巖含鐵量極低，因此，在鎂鋁榴石巨晶中作為包裹體的綠泥石的Mg/(Mg+Fe)比值(XMg)高達(dá)0.99[29]。其化學(xué)成分接近斜綠泥石端元Mg5Al[AlSi3O10|(OH8)]。由于巖石的化學(xué)成分缺鐵，綠泥石發(fā)光且呈灰色(圖7(a))。紅色發(fā)光的礦物是鎂鋁榴石，中下部亮白色發(fā)光礦物為藍(lán)晶石，右下部箭頭所指的是圓形金紅石細(xì)小晶體，呈棕黃色發(fā)光并具有同心帶狀結(jié)構(gòu)。

另一個(gè)實(shí)例來(lái)自喜馬拉雅雅魯藏布縫合帶的路曲(日喀則)蛇綠巖，是透閃石化方輝橄欖巖的綠泥石。該綠泥石的鐵含量很低，XMg約為0.98，并顯示暗紅色發(fā)光(圖7(b))。細(xì)?；|(zhì)中的礦物有透閃石、蛇紋石和發(fā)黃光的透輝石。如果作為抑制發(fā)光元素的鐵含量過(guò)高，則綠泥石不發(fā)光，如圖3(b)所示藍(lán)色硬柱石晶體右邊有一顆不發(fā)光的綠泥石，XMg值為0.55。

2.14 長(zhǎng)石族(斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石)

長(zhǎng)石族是很有應(yīng)用前景的CL發(fā)光礦物，如巖漿巖中的斜長(zhǎng)石常表現(xiàn)出細(xì)微的生長(zhǎng)和再吸收結(jié)構(gòu)，在變質(zhì)巖石學(xué)領(lǐng)域也可觀察到一些用偏光顯微鏡不易識(shí)別的現(xiàn)象。由于斜長(zhǎng)石和鉀長(zhǎng)石是不同類型的連生結(jié)構(gòu)，這一節(jié)詳細(xì)介紹和討論這兩種長(zhǎng)石的CL發(fā)光特征。

通常在薄片中很難明確和快速區(qū)分鉀長(zhǎng)石(K[AlSi3O8])、斜長(zhǎng)石(鈉長(zhǎng)石Na[AlSi3O8]和鈣長(zhǎng)石Ca[Al2Si2O8]之間的固溶體和石英。鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石的雙晶不發(fā)育，很難識(shí)別長(zhǎng)石的種類和結(jié)構(gòu)。圖7(c)展示了華北造山帶北部赤城的高壓泥質(zhì)麻粒巖，在正交偏光(+PL)下，鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石和石英的基質(zhì)中出現(xiàn)變形和藍(lán)晶石雙晶，但基質(zhì)中的三種礦物都是一級(jí)灰干涉色，而且并非所有的鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石都以雙晶的形式出現(xiàn)，因此不易區(qū)分。但運(yùn)用CL顯微鏡卻很容易鑒別(圖7(d))，發(fā)光的長(zhǎng)石和不發(fā)光的石英很容易識(shí)別，鉀長(zhǎng)石呈淺藍(lán)色、斜長(zhǎng)石則呈深藍(lán)色，很容易將鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石區(qū)分開(kāi)來(lái)，部分顆粒還記錄了斜長(zhǎng)石的帶狀結(jié)構(gòu)(如箭頭所示)，核心的藍(lán)色較邊部的深。藍(lán)晶石呈強(qiáng)烈的紅色發(fā)光和形變結(jié)構(gòu)。

另一個(gè)樣品來(lái)自膠北地體的麻粒巖，箭頭所示的鉀長(zhǎng)石在斜長(zhǎng)石中呈薄片狀出溶并呈淡藍(lán)色發(fā)光，而斜長(zhǎng)石則呈藍(lán)紫色發(fā)光(圖7(e))。該巖石中還可見(jiàn)到中性條紋長(zhǎng)石的連生特征。巖石的另外兩種主要成分在單偏光下的特征是，石榴石呈高凸起，黑云母呈褐色、多色性(圖7(f))，均沒(méi)有CL發(fā)光(圖7(e))。

在哈薩克斯坦Kokchetav地塊的高壓巖石中還見(jiàn)到一個(gè)不發(fā)光的單斜輝石晶體(圖7(g))，其內(nèi)含有細(xì)粒鉀長(zhǎng)石的藍(lán)色發(fā)光出熔體。單斜輝石在高壓下能夠在其結(jié)構(gòu)中容納大半徑陽(yáng)離子鉀(見(jiàn)圖4(a)的相關(guān)討論)，在壓力釋放過(guò)程中，即在俯沖板塊折返過(guò)程中，鉀被排出單斜輝石結(jié)構(gòu)，形成鉀長(zhǎng)石的出溶體。

2.15 SiO2族(石英、柯石英、玉髓)

該例子是來(lái)自意大利北部Dora-Maira地體的超高壓變質(zhì)白片巖中的不同SiO2相(見(jiàn)圖1(c))?？率⑿纬捎诔邏鹤冑|(zhì)條件下，并被包裹在由鎂鋁榴石構(gòu)成的石榴石中(圖7(h))。石榴石是非常堅(jiān)固的礦物，在壓力降低過(guò)程中保護(hù)了柯石英向石英的完全轉(zhuǎn)變。巖石基質(zhì)中的柯石英均已轉(zhuǎn)化為石英，石榴石、硬玉、藍(lán)晶石和鋯石等礦物可以作為時(shí)間容器，在一定程度上阻止了柯石英的完全分解[28-29，32]。圖7(h)顯示了藍(lán)綠色發(fā)光的柯石英晶體，在俯沖板塊折返過(guò)程中，部分柯石英轉(zhuǎn)變?yōu)槭?，在CL下呈紫羅蘭色發(fā)光(在正交偏光下可見(jiàn)柵狀結(jié)構(gòu))；在CL下還發(fā)現(xiàn)黃色發(fā)光的玉髓(Cly)取代了部分柯石英，但對(duì)柯石英/玉髓與石榴石之間的石英邊緣卻沒(méi)有影響。Mosenfelder等[34]基于CL的可視化功能以及流體滲透性建立了柯石英的保存模型。由此可見(jiàn)，除了借助拉曼光譜，CL顯微鏡也有助于區(qū)分石英和柯石英。圖7(h)中紅色環(huán)帶結(jié)構(gòu)的礦物是藍(lán)晶石，鎂鋁榴石不發(fā)光，在SiO2包體周?chē)蟹派錉盍鸭y(黃色小箭頭)，這是由于柯石英反應(yīng)形成石英時(shí)體積增大所致。Schertl等[7]對(duì)Dora-Maira地體中二氧化硅的陰極發(fā)光特征也進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

(a)～(b) 綠泥石CL圖; (c)～(d) 長(zhǎng)石，分別代表正交偏光圖和CL圖;(f)與(e) 內(nèi)容相同，分別代表CL圖和單偏光圖，鉀長(zhǎng)石明亮的藍(lán)色發(fā)光現(xiàn)象，斜長(zhǎng)石略深的藍(lán)色發(fā)光區(qū)域和石英不發(fā)光現(xiàn)象; (e)和(f) 中的箭頭指向鉀長(zhǎng)石在斜長(zhǎng)石中的出溶體; (g) 中的藍(lán)點(diǎn)為鉀長(zhǎng)石在單斜輝石中的出溶體; (h) 中不同SiO2相的CL特征 (Cly =玉髓)

3 結(jié)語(yǔ)

在過(guò)去的幾十年里，CL顯微鏡技術(shù)在地球科學(xué)中已被證明是一種很有發(fā)展前景的技術(shù)，可以揭示礦物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。本研究綜述了CL在變質(zhì)巖和變質(zhì)礦物中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，未涉及與巖漿巖、沉積巖和礦石有關(guān)的礦物；特別是與電子探針、離子探針、年代測(cè)定以及流體和礦物包裹體等研究方法相結(jié)合，有助于更精確地重建大規(guī)模造山過(guò)程。CL顯微鏡的優(yōu)點(diǎn)之一是能直接獲得礦物的真實(shí)顏色信息。結(jié)合光譜儀的使用還可得到化學(xué)成分的信息。將CL顯微鏡與電子微探針相結(jié)合，在定年之前研究鋯石單顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雖然只能提供黑白圖像，但已成為地球科學(xué)中不可或缺的測(cè)試工具。

本研究綜述了非均勻分帶和振蕩環(huán)帶、礦物出溶特征、分解產(chǎn)物和后成合晶礦物的識(shí)別特征、生長(zhǎng)過(guò)程中晶面的變化、溶解和變形現(xiàn)象、副礦物在巖石基質(zhì)中的分布以及CL譜圖提供的化學(xué)數(shù)據(jù)。例如，如果沒(méi)有CL顯微鏡，就不可能區(qū)分Dora-Maira地體中鎂鋁榴石石英巖中不同藍(lán)晶石的形成變質(zhì)反應(yīng)，也不可能區(qū)分鋯石中真正的包裹體和假象包裹體。有些變質(zhì)礦物不發(fā)光，例如鐵含量過(guò)高的礦物不發(fā)光。研究總結(jié)了大量不同種類的發(fā)光礦物。因此，CL顯微技術(shù)在俯沖變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)、接觸變質(zhì)以及超高壓和超高溫巖石等變質(zhì)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是一種便宜、相對(duì)簡(jiǎn)單而又非常有效的工具。

雖然這里得出的很多主要結(jié)論都是描述性的，但如果不借助CL技術(shù)，許多現(xiàn)象會(huì)被忽略，一些重要的研究結(jié)果就不可能得出。因此上述研究可為巖石學(xué)的應(yīng)用開(kāi)辟新的思路，建議在使用其他技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究之前，更常規(guī)地使用CL顯微鏡進(jìn)行薄片巖相學(xué)研究。

致謝：衷心感謝Rolf Neuser拍攝的陰極發(fā)光圖像；感謝趙令權(quán)、陳爽和張丁丁提供的透輝石和長(zhǎng)石照片(圖4(e)、圖7(b)～7(f))；感謝三位匿名審稿人的細(xì)心審閱。