矿物学报

Acta Minalogica Sinica

  • 氟碳铈矿-(La)的水热合成实验

    解港;周丽;张为;李和平;王力;

    氟碳铈矿是稀土矿床最主要的矿石矿物,开展氟碳铈矿的水热合成实验对于揭示稀土元素的热液成矿作用具有重要意义。本文采用La(NO_3)_3·6H_2O、NaF和NaHCO_3/Na_2CO_3作为实验初始物,分别在不同温度、pH、氟离子浓度,碳酸氢钠/碳酸钠条件下,运用水热法合成了氟碳铈矿,并对合成产物进行了XRD和SEM分析。实验结果显示,碳酸氢钠、碳酸钠和低氟离子浓度条件下均可形成氟碳铈矿-(La)纯相,但高氟离子浓度条件下还生成有氟铈矿-(La)杂相。鉴于自然界氟碳铈矿的普遍出现以及氟铈矿的极少产出,稀土矿床中氟碳铈矿结晶沉淀于氟离子浓度不太高的环境。

    2018年05期 v.38 469-473页 [查看摘要][在线阅读][下载 492K]
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  • 林伍德石含水机制的第一性原理研究

    靳佳冀;余天成;张飞武;

    林伍德石中的结构水(OH-)对林伍德石的密度、成分和弹性等物理化学性质,以及地幔转换带地震波的传播速度等都有着重要影响。本文首次尝试在计算地球化学领域引入van der Waals长程作用力修正的第一性原理计算方法,该方法比基于传统密度泛函理论计算的结果更加接近实验观测值。采用该方法我们分别计算模拟了水在林伍德石中不同的赋存机制:Mg空位机制(V″Mg+2H*O)、Si空位机制(V″″Si+4H*O)和反位机制(Mg″Si+2H*O)。通过对缺陷形成能和相关化学反应能的模拟计算,我们发现在不同的压力条件下结构水在林伍德石中的赋存机制不同。在低压条件下,V″″Si+4H*O机制最稳定,而在高压条件下,结构水更倾向于Mg空位取代机制,而这2种机制在所考虑的全部压力条件下都比反位取代机制Mg″Si+2H*O在能量上更稳定。对于在林伍德石晶格中同时存在3价离子Fe3+、Al3+、Sc3+、Lu3+、Y3+、Nd3+的情况下,含Al3+、Fe3+和Nd3+的体系中Si位取代机制M'Si+H*O比Mg位取代机制V″Mg+M*Mg+H*O稳定,而含Sc3+、Lu3+和Y3+的体系中Mg空位取代机制最稳定。

    2018年05期 v.38 474-480页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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  • 大洋多金属结核的矿物学特征与南极底流(AABW)活动

    袁良榕;张恩;

    总结了大洋多金属结核的形态、构造类型、矿物组合、区域分布等特征,及其对南极底流活动的反映。采用扫描电镜(SEM)对结核生长过程中构造类型的变化进行连续观察,结合透射电镜(TEM)与X射线粉晶衍射(XRD)分析结果对结核的矿物类型作进一步的确定。结果表明,结核的形态、构造类型、矿物组成之间有着很好的响应关系,且受控于南极底流活动强弱的影响,结核形成初期(核心层),南极底流活动强度较强、海水氧化性较高,形成的锰矿物以水羟锰矿为主,构造类型多为斑杂状。结核生长中、后期(外壳层),南极底流活动较弱、海水氧化性较低,形成的锰矿物以钙锰矿为主,其构造类型逐渐过渡为柱状构造及纹层状构造。此外,多金属结核的区域分布及元素变化特征与南极底流活动具有密切联系,南极底流活动区往往对应着多金属结核的大面积分布区,南极底流活动区和非活动区δCe_N和Ce/La值具有明显差别。

    2018年05期 v.38 481-489页 [查看摘要][在线阅读][下载 771K]
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  • 古气候转换对砂岩型铀矿成矿的影响——以内蒙古二连盆地2081砂岩型铀矿床为例

    彭云彪;李华明;李玲;康世虎;

    对二连盆地2081铀矿床进行系统采样和分析,以探讨古气候转换对砂岩型铀矿成矿过程的重要意义。利用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段分析了赛汉组沉积矿物中矿物含量及其他记录古气候变化的地球化学参数随深度的变化。结果表明,2081铀矿床成矿期古气候演化可划分为5个主要阶段,先后经历了温暖潮湿(Ⅰ)—干冷(Ⅱ)—温暖半湿润(Ⅲ、Ⅳ)—干热(Ⅴ)的演化系列,相应地出现了3个重要的气候转换时期。2081铀矿床的2个重要成矿期与其中2次重要的气候转换期在时间、空间上高度吻合,其中二号矿体的成矿期与Ⅱ—Ⅲ、Ⅳ气候转变期一致,一号主矿体的成矿期与Ⅲ、Ⅳ—Ⅴ气候转变期一致,这些特征表明区域性的气候转换期是形成砂岩型铀矿的重要条件。

    2018年05期 v.38 490-498页 [查看摘要][在线阅读][下载 461K]
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  • 云南富宁两期基性岩地球化学性质与金矿成矿

    韦朝文;皮桥辉;胡瑞忠;胡云沪;吴建标;李国;杨雄;

    基性岩与金矿的关系一直备受关注。本文研究了富宁周边分布的2期基性岩,以及该地区的几个大型金矿。结果表明,早期基性岩的U-Pb年龄为(258±5)Ma,与前人研究成果相吻合,认为富宁早期基性岩与峨眉山地幔柱相关。晚期基性岩~(206)Pb/~(238)U年龄为(219.9±6.6)Ma (MSWD=1.2),与早期基性岩差异明显。晚期基性岩的主微量和稀土元素研究均显示可能存在俯冲物质混染,熔体源区为富集岩石圈地幔端元(E-MORB)和亏损岩石圈地幔端元(N-MORB)部分熔融的混合产物。结合前人对该地区构造活动的研究,认为晚期基性岩来源于地幔并受俯冲物质污染。矿相学与地球化学的研究显示,2期基性岩对于金矿的形成均有贡献,早期基性岩提供了有限的作用,而晚期基性岩年龄与该区几个大型金矿成矿年龄大致相吻合,结合地球化学分析与前人研究,认为晚期基性岩除了大量萃取地层成矿物质外,也是成矿流体循环成矿的重要热源,加之频繁的构造活动对早期矿床的叠加成矿作用,最终形成该区的几个大型金矿。因此晚期基性岩与该区金矿成矿有密切关系,是该区下一步寻大矿揪小矿的重要标志。

    2018年05期 v.38 499-514页 [查看摘要][在线阅读][下载 1004K]
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  • 山西五台山东腰庄金矿绿泥石成因矿物学研究

    刘燚平;陈静;张华锋;王春亮;

    绿泥石作为常见的变质和热液蚀变矿物,其成分特征能够反映流体的物理化学条件,为其成因和有关的成矿条件提供重要信息。山西五台山东腰庄金矿位于新太古代五台山绿岩带,具有不同成因的多期绿泥石化现象,分别有前寒武纪区域变质作用有关的绿泥石(简称C1)、变质作用晚期热液矿化蚀变的绿泥石(变形的硫化物-(电气石)石英脉中;C2)和主成矿(矿体热液脉中;C3)等3期绿泥石。对不同期次绿泥石的成因矿物学研究显示,C1为镁质绿泥石,C2和C3为铁质绿泥石。相对C2而言,C3的Al含量相对升高。从早到晚,绿泥石形成温度分别为348~464℃(平均398℃),288~490℃(平均380℃)和145~259℃(平均215℃)。C2和C3的lgf(O_2)分别为-32.28~-24.76(平均-28.91),-50.37~-35.71(平均-42.07),对应的lgf(S_2)为-10.24~-6.28(平均-8.49)和-19.26~-11.98(平均-15.23)。总体而言,东腰庄金矿围岩中的变质成因绿泥石(C1)相对富镁,而与早期矿化有关的热液绿泥石(C2)则相对富铁,形成于中温、高氧逸度(HM-NNO之间)的较氧化环境之中,而晚期与主成矿有关的热液绿泥石(C3)虽然也属于铁质绿泥石,但是其形成的温度和氧逸度(NNO-FMQ之间)等均有降低趋势。绿泥石的成分及物理化学性质在空间上表现出明显的差异性,其Fe/(Fe+Mg)从围岩至矿体呈升高趋势,而f(O_2)及f(S_2)值则呈现降低趋势,可以很好地指示成矿流体演化趋势和找矿。

    2018年05期 v.38 515-530页 [查看摘要][在线阅读][下载 1397K]
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  • 贵州普安地区龙潭组煤系“三气”储层孔隙特征对比:以黔普地1井为例

    杜胜江;陈厚国;罗香建;符宏斌;赵丽华;卢树藩;刘国栋;杜玉昆;蔡路;宋继伟;

    储层的孔隙发育对煤系"三气"的赋存和运移有重要的影响,本文利用压汞实验、氮气等温吸附等方法对研究区黔普地1井龙潭组的煤、泥页岩、砂岩系统开展孔隙对比研究。结果表明,煤、泥页岩、砂岩平均孔隙度之比为1∶0.176∶0.249,具有典型的低孔低渗特征。压汞研究发现,煤岩的孔径要大于泥页岩和致密砂岩,渗透性能也更好。液氮等温吸附分析也显示煤岩的孔径明显大于泥岩和致密砂岩,且具有更大的孔隙体积。氮气吸附曲线总体呈现反S型,样品在吸附氮气的过程中发生了毛细孔凝聚现象,样品孔隙呈开放状态,孔隙结构具有一定的无规则孔特征,以两端开口的圆筒孔及四周开放的平行板孔为主,微孔隙内各个孔径阶段的孔隙均比较发育,连通性好,有利于天然气运移。

    2018年05期 v.38 531-540页 [查看摘要][在线阅读][下载 566K]
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  • 桂北宝坛地区镁铁-超镁铁质杂岩体的类型:来自尖晶石的指示

    张航;王宗起;覃小锋;宫江华;傅振洋;田伟伦;

    江南造山带西段宝坛地区广泛发育镁铁-超镁铁质岩,由于其构造位置的重要性成为Rodinia相关研究的热点,构造环境争议较大。宝坛下如龙、大坡岭地区镁铁-超镁铁质岩侵入四堡群,主要由蛇纹石化橄榄岩、蛇纹石化橄辉岩和角闪石岩组成,个别岩体有辉长岩,未见火山熔岩相出现,不同于蛇绿岩、科马提质熔岩。杂岩体富含角闪石,有辉砷镍矿出现,显示出富流体特征。岩体尖晶石相对富Fe、Cr、Ti贫Al,在尖晶石成因化学成分图解中,多数样品落入阿拉斯加型杂岩体区域附近,表明宝坛镁铁-超镁铁质杂岩体与阿拉斯加杂岩体具有相似特征,形成于与俯冲相关环境。

    2018年05期 v.38 541-547页 [查看摘要][在线阅读][下载 816K]
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  • 陨石汞的高温释放-回收预富集方法

    刘德泽;李世杰;王世杰;曾小家;

    近年来,在线汞蒸汽进样系统(Online Mercury Vapor Generation System)结合多接收等离子体质谱技术(MC-ICP-MS)已经可以实现汞同位素的高精度分析,然而对于汞含量较低的陨石样品,传统的消解方法难以对其进行预富集以满足同位素测试的要求,应用其他有效的陨石样品预富集方法是解决这一问题的关键。本文介绍的管式马弗炉加热的方法可实现陨石汞的有效预富集,使低含量的陨石样品实现同位素测定,此方法对陨石汞的回收率达到(96.9±6.6)%,具有较高的回收水平,可以满足同位素测试的需求,并在该方法的基础上细化了几个关键问题,包括:陨石样品贮存的温度条件(<70℃),样品粒度对回收率的影响等。

    2018年05期 v.38 548-556页 [查看摘要][在线阅读][下载 176K]
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  • 难选氧化锌矿硫化焙烧-浮选试验

    王聪兵;郑永兴;陈禄政;赖振宁;

    针对氧化锌矿浮选分离困难、选矿指标低的问题,提出氧化锌矿硫化焙烧-浮选技术方案。以硫磺为硫化剂,通过硫化焙烧,将氧化锌矿物转化为硫化锌矿物,再使用传统的硫化矿浮选法分选。试验原矿含锌5.13%,氧化率达86.55%,主要脉石矿物为石英和方解石。通过焙烧试验,确定最佳焙烧条件为硫磺添加量3%,焙烧温度650℃,焙烧时间60 min,磨矿细度-74μm占85%;然后通过闭路浮选试验,获得锌品位38.96%、锌回收率86.33%的锌精矿。

    2018年05期 v.38 557-562页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]
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  • 长期施肥对土壤颗粒粘粒矿物组成及其演变特征的影响

    刘智杰;黄丽;李峰;Ndzana Georges Martial;周方亮;李小坤;鲁剑巍;

    在湖北省武穴市长期定位试验的基础上,取不同施肥处理(施氮磷钾处理/NPK,氮磷钾-秸秆配施处理/NPKS)和荒地(HD)的土样,分离其耕层土壤(0~20 cm)不同粒级(<2000 nm与450~2000、100~450和25~100 nm三个粒级)的土壤颗粒,并分析各粒级颗粒中粘粒矿物组合和氧化物的差异,揭示不同施肥措施下农田土壤颗粒中粘粒矿物的变化特征。结果表明,不同施肥处理土壤粘粒矿物的组成一致,均以高岭石为主,并都含有蛭石、HIV(1.4 nm过渡矿物)和伊利石,且随颗粒粒径减小矿物从2:1型向1:1型过渡;与荒地土壤相比,施氮磷钾处理中伊利石和蛭石减少,HIV增加,而氮磷钾-秸秆配施处理中则是伊利石减少,蛭石和HIV增加。随粒径减小,3种土壤颗粒中SiO_2和Fe_2O_3含量逐渐降低,Al_2O_3含量逐渐增加,其中各粒级颗粒的硅铝率和硅铁铝率也逐渐降低;与荒地土壤比,施氮磷钾和氮磷钾-秸秆配施处理各粒级颗粒的元素组成无明显变化,而硅铝率和硅铁铝率却有明显提高。3种土壤颗粒中游离态铁、铝含量的顺序为HD>NPKS>NPK,与铁游离度的变化规律一致,但非晶形铁、铝含量和铁的活化度变化不明显。各形态铁、铝氧化物的含量均随粒径减小而逐渐增大,与铁的游离度和活化度的变化规律一致。

    2018年05期 v.38 563-571页 [查看摘要][在线阅读][下载 291K]
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  • 亚铁驱动针铁矿晶相重组耦合砷氧化机制

    刘亚楠;陈曼佳;童辉;李芳柏;刘承帅;华健;龙胜桥;高庭;刘宇晖;夏亚飞;

    砷是土壤中重要的(类)重金属污染物,其毒性主要取决于在环境中的形态及氧化还原状态。游离态Fe(Ⅱ)(Fe(Ⅱ)_(aq))驱动铁(氢)氧化物晶相重组过程是土壤铁循环的重要组成,对土壤中重金属的吸附、固定、钝化等环境行为有重要影响。本研究采用~(57)Fe稳定同位素示踪方法研究厌氧条件下Fe(Ⅱ)_(aq)驱动针铁矿晶相重组过程中砷的氧化还原及形态变化过程。结果显示,在只有针铁矿存在的对照处理中,针铁矿本身对As(Ⅲ)没有氧化作用,但83%的As(Ⅲ)被吸附到针铁矿表面。在Fe(Ⅱ)_(aq)和针铁矿共存体系中,Fe(Ⅱ)_(aq)可与针铁矿中结构态Fe(Ⅲ)发生铁原子交换,As(Ⅲ)的存在降低了铁原子交换速率。同时,在Fe(Ⅱ)_(aq)驱动针铁矿晶相转化过程中,77%的As(Ⅲ)被氧化成As(Ⅴ),As活性降低。另外,部分吸附在针铁矿表面的As(Ⅲ)和氧化转化后的As(Ⅴ)通过针铁矿的晶格单元包裹或取代Fe结构位的形式被针铁矿结构化固定,从而进一步降低了As的活性。

    2018年05期 v.38 572-579页 [查看摘要][在线阅读][下载 272K]
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  • 嗜酸铁还原菌与生物氧化毒砂产物作用过程中砷释放行为

    岳停停;周继梅;周磊;刘璟;

    毒砂是常见的含砷硫化物矿物,其化学式为FeAsS,它的氧化还原过程密切与砷的释放和滞留有关。本次研究采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)和嗜酸铁还原菌(A.CryptumJF-5)分别代表生物氧化过程和还原过程,将其与毒砂连续作用30 d,从地球化学和次生矿物学角度讨论氧化还原过程对毒砂中砷释放的影响。结果表明,Thiobacillus ferrooxidans与毒砂作用30 d其砷的释放浓度要比非生物条件高3倍,生物氧化作用后的毒砂红外光谱、X射线衍射仪和扫描电镜同时显示出现结晶度更好的黄钾铁矾(KFe_3(SO_4)~2OH)_6。这些氧化蚀变后的毒砂再与A.CryptumJF-5作用30 d,高活性的JF-5(pH=2)要高于低活性的JF-5(pH=3)80 mg/L。这表明还原过程能够引起氧化过程中释放-再固定的砷从次生矿物中释放出来。这些还原次生矿物的红外光谱在793 cm~(-1)波数出现一个弱振动,XPS结果表明微生物还原过程引起砷的价态从As(V)变为As(III)。SEM电镜揭示还原过程引起次生矿物形貌出现明显的变化。

    2018年05期 v.38 580-585页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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