碳酸盐岩中粘土的分离及测定方法研究

摘要

碳酸盐岩中的稀土元素是沉积环境示踪的理想参数，然而，碳酸盐岩中常混入有非碳酸盐组分例如:石膏、重晶石、岩盐及钾镁盐矿物等，此外还有少量蛋白石、自生石英、海绿石、磷酸盐矿物与有机质。粘土、碎屑石英和长石及微量重矿物是常见的陆源混入物。陆源矿物含量超过50％时，则碳酸盐岩过渡为粘土或碎屑岩。由于自生沉积碳酸盐矿物的稀土元素含量非常低，同时陆源粘土等含有较高的稀土元素含量，少量陆源矿物的混入，将严重影响碳酸盐矿物的稀土元素含量和配分，从而影响对沉积氧化还原信息的示踪。因此，如何从碳酸盐岩中去除混有的陆源粘土等杂质，仅获得自生碳酸盐矿物部分的微量元素和稀土元素信息非常重要。但由于自生沉积碳酸盐矿物的稀土元素含量远低于陆源粘土等其他矿物，少量粘土混入将严重干扰稀土元素的测定，尤其在样品溶解过程中少量陆源粘土矿物的溶解将导致稀土元素测定结果的升高，从而影响沉积环境的氧化还原示踪。因此，如何在样品处理过程中避免陆源粘土矿物中稀土元素的释放，从而获得海洋环境自生沉淀形成的碳酸盐矿物中的元素方法非常重要。
　　本文使用超声波辅助淘洗技术，对多个碳酸盐矿物含量不同的泥灰岩样品中的粘土进行了超声淘洗分离以及恒温沉降，以期达到消除粘土对碳酸盐岩稀土元素测定结果的干扰。将每个样品磨碎并分成五个不同粒度等级，分别在100mL的烧杯中加入蒸馏水进行超声淘洗，不断重复淘洗并去除上次粘土悬浮液，直至上层液清亮为止，确定了粘土含量不同的碳酸盐岩中粘土分离的理想方法条件。收集淘洗后的固体样品，烘干恒重，计算粘土洗出率，结果表明粘土洗出效果良好。同时，对淘洗后的样品进行了全岩溶解并对其元素结果进行了测定，首先采用化学滴定初步估计淘洗效果，后期使用选择性酸溶并结合ICP-OES分析方法，结果表明，超声淘洗后的样品中，粘土的特征元素Al的含量与粘土洗出率具有较好的相关性，表明超声淘洗技术能有效去除碳酸盐岩中的陆源粘土，有利于提高碳酸盐岩中碳酸盐矿物的稀土元素含量分析结果准确性。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 碳酸盐岩的成分

1．1．1 化学成分

1．1．2 矿物成分

1．2 碳酸盐岩的结构

1．2．1 碳酸盐岩颗粒组分

1．2．2 亮晶胶结物

1．2．3 碳酸盐岩的孔隙

1．3 碳酸盐岩中的粘土的分配规律

1．4 现有的粘土测定技术

1．4．1 反复冷冻-解冻法

1．4．2 悬浮扩散法

1．4．3 同步跟进提取法

1．5 粘土测定方法

1．5．1 X射线衍射检测法(XRD)

1．5．2 ICP-AES检测法(ICP—AES)

1．5．3 紫外分光光度法

1．5．4 EDTA络合滴定法

1．5．5 LA-ICP-MS分析

第2章 实验部分

2．1 样品来源及XRD表征

2．1．1 样品来源及名称

2．1．2 样品全岩XRD表征分析

2．2 实验原理

2．2．1 粘土分离原理

2．2．2 粘土测定原理

2．3 主要实验仪器与试剂

2．4 分析手续

2．4．1 粘土的分离

2．4．2 粘土的测定

2．5 碳酸盐岩溶解中主要存在的反应

2．6 溶解反应时的pH值计算

第3章 数据分析

3．1 样品洗出率

3．2 铝含量测定结果

3．3 淘洗前后铝含量对比

3．4 超声淘洗数据分析

3．5 酸溶数据分析

3．5 分析总结

第4章 问题与讨论

4．1 关于淘洗中弃去上层液

4．2 超声淘洗中的温度控制

4．3 测定方法的选择

4．4 关于样品恒重

4．5 滴定终点的判断

4．6 粘土的去除率与洗出率

4．7 酸溶实验

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果