利用活塞圆筒装置在1.2 GPa, 1 473 K的条件下合成了白硅钙石。 采用外加热装置和金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术, 采集了白硅钙石298, 353, 463, 543, 663, 773以及873 K温度区间的常压及1 atm～14.36 GPa(常温)压力区间的拉曼谱图。 扫描电镜下, 该研究合成的样品为结构一致的单一相, 颗粒大小为10～20 μm。 电子探针分析结果表明, 样品的组成为Ca7.03(2)Mg0.98(2)Si3.94(2)O16, 该组分完全吻合白硅钙石理论组分。 Raman分析结果表明, 高温时白硅钙石的拉曼谱图中具有29个振动峰。 随着温度的升高, 部分振动峰出现了合并或者弱化消失的现象。 该现象尤其以800～1 200 cm-1范围内的909, 927和950 cm-1振动峰峰位最为明显, 这些振动峰分别在873, 773以及873 K时弱化消失。 据此, 白硅钙石的结构在实验温压范围内稳定, 且随着温度和压力的升高, 其拉曼振动峰峰位分别呈现往低频和高频方向线性飘移的趋势。 除此之外, 根据高温和高压拉曼实验的结果, 分别计算了白硅钙石拉曼振动峰峰位的等压mode-Grüneisen参数和等温mode-Grüneisen参数, 其算术平均值分别为1.47(2)和0.45(3)。 最后结合高温和高压拉曼实验的结果, 计算了白硅钙石的非谐系数, 结果表明, Si-O振动模式对于非谐效应的贡献要小于其他振动模式。

云开地块西南缘飞鹅岭矽卡岩型铅锌多金属矿床近矿围岩、 隐伏岩体、 内矽卡岩、 外矽卡岩和矿体中石英、 方解石的拉曼光谱及红外光谱分析结果表明, 与隐伏岩体中新生石英相比, 近矿围岩、 内矽卡岩和外矽卡岩中的α-石英有不同程度向对称性较低的石英转变的趋势; 从近矿围岩→隐伏岩体→内矽卡岩, 石英的结晶度和有序度在逐渐升高, 外矽卡岩中石英的结晶度和有序度存在明显差异。 石英这种微观结构的变化与矽卡岩成矿过程的多阶段演化密切相关, 近矿围岩、 内矽卡岩和外矽卡岩的石英受热液流体和温度的影响易产生重结晶、 结构调整作用。 在同一样品中, 结晶较早呈半自形-自形晶的方解石具有较高的结晶度和有序度, 相反, 结晶较晚呈半自形或它形的方解石具有较低的结晶度和有序度。 外矽卡岩中方解石晶体包含有二氧化硅杂质, 而内矽卡岩和矿体中方解石较为纯净。 其原因应与矽卡岩形成阶段相关, 早-晚期矽卡岩阶段处于较高温环境下, 活跃的含二氧化硅流体容易进入方解石晶体内, 相反, 晚期硫化物阶段处于较低温环境下, 最晚结晶的方解石较为纯净。 因此, 石英和方解石的谱学特征反映了矽卡岩型矿床成矿的多阶段演化过程。

东秦岭地区早古生代的二郎坪群海相火山沉积建造中广泛发育有硅质岩建造, 这些硅质岩形成于同一时代但因后期成岩演化而产生了结晶程度和有序度的差异。 鉴于此, 选择西峡、 嵩县、 南召三地的二郎坪群硅质岩进行了常量元素地球化学特征及有序度的研究。 研究结果表明, 该硅质岩的SiO2含量为84.75%～94.12%、 平均89.09%, SiO2/(K2O+Na2O)值26.69~114.78、 平均65.67, SiO2/Al2O3值10.48~61.52、 平均30.58, 它们极好的吻合大陆边缘环境的热水沉积硅质岩特征; Raman分析结果表明, 硅质岩在该研究中的特征Raman位移有394, 464, 465和467 cm-1, 石英的特征峰经高斯拟合后的FWHM值按照“嵩县→南召→西峡”逐渐降低, 这反映了嵩县、 南召、 西峡的硅质岩有序度和结晶程度依次逐渐升高。 然而, 硅质岩中SiO2含量分别为嵩县地区87.36%最低, 南召地区硅质岩89.57%其次, 西峡地区硅质岩90.35%最高。 据此, 常量元素中SiO2的含量与有序度之间存在同步递增的趋势, 这反映硅质岩内石英的SiO2含量和有序度在成岩过程中增大的同时还可能存在对杂质元素的“剔除作用”。 然而, 这种成岩演化中的杂质剔除作用应该并不是导致硅质岩全岩常量元素含量差异的决定性因素。 在研究中, Raman光谱分析极好的揭示了二氧化硅的有序度, 这可能是探究硅质岩后期成岩演化的重要手段。

熊耳群是前寒武纪火山-沉积作用的产物, 其顶部的马家河组(玄武)安山质火山岩内发育了夹层状热水成因硅质岩。 选择熊耳群马家河组硅质岩夹层中的碧玉岩为对象, 利用偏光显微镜, XRD, Raman和EBSD等方法剖析了其微区特征。 研究结果显示: 硅质岩内石英颗粒的显微镜和EBSD照片均表现出颗粒细小、 结晶程度低和紧密堆积结构等特点, 这完全吻合热水沉积硅质岩的特征;硅质岩内粒径不同的颗粒呈条带(或薄层)状交互出现, 不同条带(或薄层)内矿物的组成存在明显的差异, 这应该反映了原始物质供给的周期性变化;XRD分析结果指示硅质岩内的主要矿物为低温石英, 其晶胞参数为a=b=0.491 3 nm, c=0.540 5 nm和Z=3;EBSD照片和Raman分析结果显示硅质岩内微量的杂质矿物形成于不同阶段, 其中粘土矿物和黄铁矿呈零星分布并反映了原始沉积成因, 长英质矿物和铁镁硅酸盐矿物均来源于火山凝灰质沉积;火山凝灰质矿物的颗粒偏大并构成了硅质岩内的粗颗粒条带(或薄层), 它们与热水沉积为主的细颗粒矿物条带(或薄层)交互产出, 这反映了火山作用的周期性反复活动;后期的碳酸盐热液沉淀于硅质岩内裂隙中, 它们还导致石英颗粒边缘有序度升高。 虽然熊耳群硅质岩内的矿物种类和成因均极为复杂, 但火山物质的输入是导致熊耳群硅质岩SiO2含量偏低的根本原因并得到了硅质岩内大量火山成因矿物的证实。 在硅质岩的微组构研究中, Raman光谱分析可以有效的揭示微区上矿物的类型、 微区结构及有序度, 这些特征是反映硅质岩内部矿物形成与演化过程中微区变化的重要信息。