Mineralogical characteristics and purification of high-purity quartz from pegmatites in the Aravalli-Delhi orogenic belt, NW India

本文对印度西北部Aravalli-Delhi造山带伟晶岩石英原料矿石(YD-1)进行了高纯石英(HPQ)潜力评价。样品YD-1伟晶岩中石英为烟灰色, 透明度、结晶度高, 结晶粒度大, 共生矿物以颗粒巨大的长石和片状云母为主。石英原料矿石经高温煅烧、水淬、破碎、筛分、重选、磁选、浮选、酸洗和氯化焙烧得到石英精砂。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、激光烧蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)对石英原料矿石和提纯后精砂的显微结构、包裹体特征和化学成分进行观察和测试, 并详细分析了该地区高纯石英原料矿石的形成机制。显微特征观察结果表明, 石英原料矿石具粗粒粒状变晶结构, 晶粒较为完整且结晶度较好, 可见石英颗粒与斜长石、白云母密切共生。石英晶体中主要为沿石英微裂隙发育的次生流体包裹体为主, 晶内大面积几乎没有包裹体, 仅少量分布线性排列的次生流体包裹体。提纯后的石英精砂与美国矽比科公司IOTA-CG石英精砂具有非常相似的包裹体特征, 仅少量残留含有气液包裹体的不纯净颗粒, 更多为纯净颗粒。化学分析显示石英原料矿石中晶格杂质元素Al和Ti含量分布均匀且均较低, Al含量为7.77×10^-6~11.59×10^-6, Ti含量为7.29×10^-6~8.97×10^-6, 相应配位或耦合杂质元素Li、K、Na、B等含量也呈低含量均匀分布。较低的晶格杂质元素含量印证了Aravalli-Delhi活动带伟晶岩石英结晶于演化程度较高、杂质元素较少的中-晚期熔体, 结晶温度范围为542~572℃。均匀的阴极发光特征进一步表明石英形成于稳定的结晶环境, 且后期改造作用较弱。YD-1伟晶岩原料矿石经过提纯后制得的石英精砂仅残留杂质元素Al、Ti和其他少量的金属阳离子, 总杂质元素为13.31×10^-6, SiO₂纯度达到99.999%, 优于美国矽比科公司IOTA-CG石英砂, 有望成为坩埚用内层砂矿石原料, 具有巨大的经济价值。