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2016年全国矿物科学与工程学术研讨会

2016年全国矿物科学与工程学术研讨会

  • 召开年：2016
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2016-10

主办单位：中国矿物岩石地球化学学会;中国地质学会;中国硅酸盐学会;中国复合材料学会

会议文集：2016年全国矿物科学与工程学术研讨会论文集

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  • 摘要：普通蛋白石是在表生环境下由硅酸盐矿物风化后产生的二氧化硅胶体溶液凝聚而成,也可由热水中二氧化硅沉淀而成.本文选取粉色、绿色、和黄色三种不同颜色的蛋白石,在研究其宝石矿物学特征的基础上,利用红外光谱、粉晶X射线衍射、扫描电镜等现代测试手段探究蛋白石的微观结构与二氧化硅结晶相的关系;并利用紫外可见吸收光谱和X射线荧光光谱推断不同颜色蛋白石的致色元素.rn 反射法红外光谱分析表明绿色蛋白石吸收峰最弱，是三个样品中成熟度最低的蛋白石，介于A型蛋白石和CT型蛋白石之间；黄色蛋白石的结晶度较粉色高，属于CT型蛋白石；而粉色蛋白石的结晶程度也高于绿色蛋白石。rn 粉晶X射线衍射分析进一步证明，黄色和绿色蛋白石中的主要矿物组成是α-方石英，次要矿物为α-磷石英，除此之外还有少部分结晶石英；而粉色蛋白石中除了上面三种矿物，还有少量粘土矿物坡缕石。rn 扫描电镜测试分析表明粉色蛋白石表现为不规则排列、棱角分明的块状晶粒；黄色蛋白石表面有块状晶粒碎屑、自形雏晶，而绿色蛋白石颗粒边缘无定型，不规则团聚状。粉色和黄色蛋白石呈现不同程度的结晶趋势，相比之下绿色蛋白石的成熟度较差。rn 紫外可见光光谱和X射线荧光光谱的分析表明粉色蛋白石为Mn致色，Mn元素含量约0.05%；黄色蛋白石为Fe致色，Fe元素含量约为0.21%；绿色蛋白石为Fe致色，Fe元素含量约为1.40%。
  • 摘要：中国是工业用高温高压(HPHT)合成金刚石的第一大国和强国,2015年工业用合成金刚石产量达2400多吨,占全球供应量的98％以上.自2015年初以来,NGTC深圳实验室以及北京实验室相继在不同客户送检钻石首饰样品中,检测到无色——近无色小颗粒HPHT合成钻石.这表明无色——近无色HPHT合成钻石也开始逐渐进入我国宝石市场,并被掺杂在天然钻石中出售.rn 宝石级Ⅰa型HPHT合成钻石的生长采用的是温度梯度法。在高温高压下，石墨转化为碳素并溶于金属触媒中，在一定温度梯度驱动下，碳素将从高温处的高浓度区向低温处的低浓度区扩散，并在低温晶种处与过饱和而结晶使晶种长大。继美国，日本，英国，俄罗斯后，2002年起我国已迅速成为拥有自主自发宝石级HPHT合成钻石技术的国家。今日国内HPHT合成厂商已成功的批量合成出优质Ⅰb，Ⅱa，Ⅱb型，以及可与天然钻石中氮含量相比拟的高氮型小颗粒至大颗粒钻石。其中小颗粒无色一近无色合成钻石的技术领先，产量占全球的90%以上。rn 为引导市场的健康有序发展，及时掌握合成钻石的技术、产品、研发等现状，国家珠宝玉石质量监督检验中心(NGTC)今年对国内最主要的合成钻石厂家进行了逐一走访交流，并实地采集了黄色及无色——近无色HPHT合成钻石原石和切磨样品。为科学准确快速智能排查和鉴定天然和合成钻石，对数千颗天然钻石，上万颗合成钻石的宝石学性质进行了系统的大数据采集和分析，自主创新研发了宽频诱导发光测试仪( GV5000)，钻石发光光谱检测仪(PL5000)，和UV-Ⅵs-NIR全谱钻石筛选仪(DS5000)等。用于快速钻石排查和鉴定的仪器。使我国的钻石排查和鉴定达到国际先进行列。
  • 摘要：绿松石是中国四大古玉之一,近年来,绿松石市场持续升温,人们对其研究也越来越深入.关于绿松石,前人研究工作主要集中在矿床成因以及宝石矿物学特征.但对绿松石重要的孔隙特征研究几乎没有.绿松石是一种含水的铜铝磷酸盐,化学式为CuAl6(PO4)4(OH)8·5H2O.绿松石通常呈块状、致密块状、皮壳状等隐晶质集合体.绿松石的孔隙特征对其性质具有重要的影响.孔隙发育的绿松石与结构致密、孔隙度低的绿松石相比,结构疏松,硬度低且韧性差,耐久性差,颜色发白不鲜艳,光泽较差多呈土状光泽,价值较低.通过电化学处理(又称稳固化处理)可以通过充填孔隙达到减小天然绿松石的孔隙度的目的,从而增强绿松石的耐久性,并改善其颜色光泽,提升价值.因此,绿松石孔隙研究工作至关重要.rn 目前测定孔隙的主要手段为扫描电子显微镜(SEM)。对绿松石切片进行连续扫描，从而获得精确的孔隙结构图像。这种方法虽然可以观察到孔隙微观特征，但是测定孔隙大小分布以及孔隙度时采用统计方法，代表性、精确性较差，测定时间长，应用较为局限。使用气体吸附法可以测得绿松石微观纳米级孔隙度的大小及不同孔径孔隙的分布特征。基于此，在本次研究过程中，笔者对天然绿松石以及电化学处理绿松石的孔隙进行了定量分析，并探讨了天然绿松石、电化学绿松石孔隙之间的差异。rn 使用气体吸附法对绿松石的孔隙进行定量研究，可以得到其总孔隙度以及孔径分布特征，对比发现天然绿松石较大孔径孔隙经过电化学处理后被部分充填，总孔容减少。根据天然绿松石与电化学处理绿松石的吸附——脱附曲线类型可以判断其物相类型，发现电化学处理绿松石结构中存在胶体等充填物，这可以作为其与天然绿松石的鉴别特征。
  • 摘要：无机水合盐中水的状态对相变潜热具有重要的影响,本文选择了三种典型的样品CuSO4·5H2O(胆矾),Na2HPO4·12H2O和Na2SO4·10H2O(芒硝)进行测试,利用热重-差热同步测试仪检测样品的热效应,并通过拉曼光谱进行结构分析,发现对于在相变点以脱结晶水为主的相变材料,水在晶体中的状态不同,会使相变材料在脱水过程中产生不同的热效应,直接影响到相变潜热的大小.大部分无机水合盐所带结晶水数目越少,每摩尔水的平均潜热越高.通过对在相变点脱去部分结晶水的Na2HPO4·12H2O和在相变点脱去全部结晶水的Na2SO4·10H2O的对比研究中可以发现,对于前人关于无机水合盐的潜热大小与结晶水数目之间的定量关系这一结论是否具有普适性,还有待进一步研究.
  • 摘要：尽管蛇纹石矿物的重结晶机理已被描述为镁橄榄石和顽火辉石的拓扑发展,然而目前其动力学机制仍不清楚.这是由于蛇纹石重结晶过程中往往伴随着镁橄榄石及顽火辉石新相的变化,经典JMA模型拟合法对这类复杂反应并不适用,目前仍然缺少一种对于其重结晶过程的有效的动力学描述.因此采用STA409PC同步热分析仪获得其重结晶过程中的非等温DSC数据,基于JMA、SB (M,N)模型及等转化无模型法对其重结晶过程中的动力学机制进行了对比研究.
  • 摘要：胶东地区是典型的热液成矿区,是我国金矿资源的主要产区,同时因分布许多大型、超大型矿床而吸引很多国内外知名学者在此进行研究,取得了很多突出成果,在国内外都有重要影响.胶东地区也是我国富镁绿泥石矿资源主要分布区之一,生成典型的热液交代型绿泥石(1).绿泥石是热液型多金属矿床中分布广泛的近矿晕矿物(2),其化学成分、晶体结构、蚀变程度以及光谱特征均与成岩环境和矿化强度密切相关,是一种重要的找矿标志.rn 本文选取胶东谢家沟矿区绿泥石作为研究对象，通过光学显微镜、X-射线衍射仪等分析方法，对谢家沟矿区三个阶段的绿泥石特征进行分析。发现绿泥石化一般分布于钾化与绢云岩化的过渡带，或叠加于弱绢云岩化带中，颜色呈灰绿色，硬度低，是与金成矿关系密切的脉石矿物。绿泥石多与黄铁矿共生，或在磁铁石英岩裂隙中呈长条状聚集体断续分布，有时也与灰色硅质成分、黄铁矿交替呈条带状分布。谢家沟矿区的绿泥石在钾长石、绢云岩、黄铁绢英岩和石英中都有出现，同时与黄铁矿、方铅矿共生，说明绿泥石的形成伴随整个蚀变期，因此，该区绿泥石的形成温度范围较广，形成环境变化较大。rn 通过绿泥石的产出状态，将绿泥石分为三类：Ⅰ类绿泥石为继承性绿泥石，由富Mg、Fe的石榴石、角闪石和黑云母经蚀变而生成。其中，由石榴石和角闪石蚀变而来的绿泥石多呈团块状分布，由黑云母蚀变而来的保留黑云母的片状特征，部分显示墨水蓝异常干涉色；角闪石绿泥石化较强的位置，绿泥石连片生长，角闪石呈孤岛状分布。(2)Ⅱ类绿泥石由热液带入了富Mg、Fe的物质，充填到白云母、钾长石、和石英等矿物的缝隙间，发生交代反应而形成，此类绿泥石在岩石中的分布多受岩石裂隙位置和大小控制，只在交代强烈的地方进入到矿物内部；根据石英裂隙间绿泥石的产出状态可以看出，此处绿泥石的生成在石英形成之后，部分以孔隙环边衬里产出，且在后期不断生长。另外，在绿泥石形成之后的很长时期，仍有自生石英的形成。(3)Ⅲ类绿泥石为蠕虫状，与碳酸盐矿物伴生，也是因热液交代作用形成，但此类绿泥石只沿裂隙生长，在裂隙之外的地方无蚀变现象发生，说明此阶段的绿泥石生长所需热液来源不足，温度较低。可见，谢家沟矿区的绿泥石生长于酸性和碱性两种成岩环境中，因而该矿区在成岩成矿过程中经历了不同的阶段。经分析认为，谢家沟矿区的绿泥石由溶蚀．结晶，溶蚀-迁移-沉淀结晶的方式形成(4)。
  • 摘要：蛇纹石是一类含水的富镁硅酸盐矿物,在洋脊区的大洋底、扩张洋脊、俯冲带等多种地质体中均有出现,是海洋地壳、蛇绿岩套、洋壳及绿岩带的重要矿物成分.辽宁岫岩玉主要由叶蛇纹石组成.对辽宁岫岩蛇纹石相变过程及蛇纹石化过程研究,有助于认识蛇纹石玉化机理,揭示蛇纹石相变机理,同时为岫玉成因机制探讨提供科学依据.rn 本文以辽宁岫岩北瓦沟蛇纹石为研究对象。综合显微岩相观察，常温、高温X射线衍射分析，电子探针分析，差示扫描量热一热重分析手段等。实验结果显示：物相分析显示其主要组成矿物为叶蛇纹石，同时电子探针数据发现蛇纹石化过程中有橄榄石，菱镁矿等矿物蚀变残余，这说明岫玉形成并非只交代大理岩形成，也通过交代橄榄岩的方式形成。另一方面，差示扫描量热．热重实验及高温物相分析实验得出，蛇纹石在室温-150℃，失重小且伴随吸热过程，很可能为吸附水脱失阶段；600℃之前仍为叶蛇纹石；600℃-800℃之间，失重最大，结构水脱失过程，出现新的铁镁橄榄石的相；当温度升到840℃左右，出现放热峰，出现铁镁橄榄石和顽火辉石的混合相，说明此时蛇纹石已完全转变为其他固相产物。rn 综上所述，笔者认为岫玉中既有橄榄石残余，也有菱镁矿残余，说明蛇纹石不仅仅是菱镁大理岩在SiO2热液交代下形成，也可能是富Si质热液交代了橄榄岩形成。
  • 摘要：钛铁矿(FeTiO3)和赤铁矿(Fe2O3)在高温条件(大于650℃)下能够以异价类质同像置换的方式2Fe3+→Ti4+Fe2+,形成钛铁矿-赤铁矿固溶体(以下简称钛铁矿固溶体).由于钛铁矿固溶体中Fe3+的含量与结晶时的温度和氧逸度直接相关,因此,钛铁矿固溶体是岩石学研究中多种"温度-氧逸度计"的重要组成部分.另外,钛铁矿固溶体在不同类型的岩石中分布广泛,一直是地磁学领域中重要的载磁矿物.钛铁矿固溶体在不混溶温度(约600-700℃)的范围内会逐渐分解为钛铁矿和赤铁矿两种物相,因此火成岩体的钛铁矿中通常会出现具择优取向的赤铁矿片晶. 根据上述结论，在运用铁钛氧化物温度一氧逸度计而重建原始钛铁矿固溶体的成分时，钛铁矿中磁铁矿片晶中的Fe3+应归于钛铁矿固溶体，而其中的Fe2+应归于共生的钛磁铁矿固溶体。另外，磁铁矿片晶的形成，显著改变了钛铁矿的磁学性质，从而为解释某些自然钛铁矿中异常的剩余磁化强度提供了矿物学依据。
  • 摘要：叶山铁矿床位于长江中下游成矿带中部的铜陵矿集区铜陵县钟鸣镇西南4km,构造上处于下扬子褶皱带贵池-马鞍山断褶带中部的舒家店背斜北西翼,铜陵矿集区隆起北缘新桥矿田西北部,为铜陵矿集区一小型铁矿床.矿区出露地层有上泥盆统五通组、中石炭统黄龙组、上石炭统船山组、下二叠统栖霞组及上覆的第四系沉积物,东部叶山冲有一条近南北向的横断层,见中生代侵位形成的小岩株、岩脉,岩性为花岗闪长岩、闪长斑岩.围岩蚀变微弱,近底板围岩发育硅化、绢云母化,局部具黄铁矿化;接触带主要发育矽卡岩化、大理岩化.rn 研究表明，叶山褐铁矿主要由矽卡岩矿物，但不排除少部由铁氧化物转化形成，其中黑色褐铁矿主要由富锰矽卡岩矿物风化而来，黄褐色褐铁矿主要由低锰或不含锰矽卡岩矿物风化而来：褐铁矿的微形貌特征、主微量元素及其结构水含量的差异表明Type-Ⅰ褐铁矿是在局部水岩反应不够强烈，针铁矿快速结晶的环境下形成的，Type-Ⅱ、Ⅲ褐铁矿反映了水岩反应充分，针铁矿缓慢结晶的过程。并通过本文对褐铁矿的矿物组成研究，初步认定叶山铁矿床为矽卡岩型铁矿床。
  • 摘要：氧逸度fO2(Oxygen fugacity)是岩石物理化学的一个重要参数.对于理想气体,氧逸度等同于有效氧分压(Oxygen partial pressure),是指混合气体总压力之下的氧的分压力.氧逸度不仅对岩浆演化和岩石成因有重要影响,而且在一定程度上控制了岩浆与热液成矿过程中成矿元素的活化迁移和富集成矿.对岩浆岩氧逸度的研究有助于更好地了解成矿作用的过程,评价岩体的成矿性.本文通过对晋东北地区黑狗背花岗岩体氧逸度的研究，尝试对比不同氧逸度计算方法的差异性，并初步探讨在中酸性侵入岩的氧逸度研究中计算方法的选择。
  • 摘要：冕宁-德昌稀土矿带位于四川省内,大约长270千米,宽15千米.矿带包括牦牛坪超大型、大陆槽大型、木落寨和里庄小型矿床及一系列矿化点.其中牦牛坪、里庄和木落寨矿床杂岩体成岩和成矿阶段主要形成于22-27Ma,大陆槽矿床主要形成于11Ma左右.这些矿床中在从岩浆至热液不同的演化阶段中出现了大量的脉石矿物和矿石矿物为研究成因矿物学和找矿矿物学提供了绝佳的场所.rn 根据冕宁．德昌稀土矿带中两个最重要的矿床的矿物组合及共生关系可将矿化过程分三个阶段：岩浆阶段、伟晶岩阶段、热液矿物阶段。在前两个阶段有氟碳铈矿的产出但是矿化很弱。伟晶岩阶段主要有重晶石、石英、萤石，在牦牛坪矿床的光头山以面状分布，而在大陆槽1号矿体以粗脉状分布；这个阶段稀土矿成矿微弱。伟晶岩阶段中矿物成因温度高，无色萤石、重晶石和石英中出现熔融包裹体、熔流包裹体和大量矿物子晶；在热液阶段，重晶石、紫色萤石、石英、霓辉石、钠铁闪石大量出现并伴随有氟碳铈矿矿化，其中霓辉石和钠铁闪石在牦牛坪矿床独有。在热液阶段的最晚期，氟碳铈矿大规模沉淀，成矿温度在350℃以下。在大陆槽矿床中这种矿化的规律已经有详细的描述。rn 牦牛坪超大型稀土矿床中大孤岛矿区发育牦牛坪矿床最典型的大脉型REE矿化作用，并呈现明显的岩浆热液期矿物分带，依据本次填图和实测剖面以及前人的研究基础，结合矿物共生组合、成矿与否和脉的规模，将大孤岛矿脉分为粗脉和细脉两种。粗脉是指脉宽超过10cm的脉体，依据是否含矿，将粗脉分为含矿和不含矿两亚类。rn 研究表明，氟碳铈矿主要形成于成矿热液最晚期，晚于其它脉石矿物。这一特征与大陆槽矿床出现的氟碳铈矿形成于成矿最晚期一致。早期大量的脉石矿物的沉淀提高了成矿流体中稀土元素的纯度和浓度，构造活动的不断出现也降低了成矿流体的温度，为晚期的氟碳铈矿的大规模沉淀提供了良好的先决条件。同时这些特征与C-O同位素的变化一致，大多数原生碳酸岩相对于热液方解石和氟碳铈矿来讲，其C-O同位素明显向低温热液蚀变方向演化。
  • 摘要：微生物浸出技术是利用微生物和(或)其代谢产物溶浸金属硫化矿中金属元素的新技术,具有流程短、能耗小、成本低、污染少等优点,在处理低品位、复杂、难处理硫化矿中发挥着重要作用.硫化矿的微生物浸出过程会形成多种多样的中间产物,例如黄钾铁矾、S0、Sn2-和S2O32-等.这些浸出产物的形成和累积受到浸出体系的显著影响,同时又能反过来影响整个生物浸出过程.其中,元素硫作为浸出过程中的核心元素,其活化氧化对于硫化矿的溶解具有重要意义.目前,S0的活化虽然取得了一定的进展,但相关研究还不足以对浸矿菌硫活化的作用模式进行清晰的阐明.当涉及到不同形态S0时,相关研究变得更加复杂.因此,本研究主要关注硫化矿浸出过程中界面物质形态的转化以及元素硫的活化机制.rn 针对不同温度特性的典型浸矿微生物作用于含硫能源底物过程为研究对象，开展如下工作：首先结合相关文献对浸出过程中可能参与的S/Fe/Cu形态标准物质建立S/Fe/Cu的K边X射线近边结构（XANES）光谱和Fe的L边XANES光谱数据库，结合典型浸矿微生物浸出黄铜矿过程中浸出参数的变化，利用同步辐射X射线衍射(SR-XRD)和XANES光谱学技术，研究浸出过程中矿物表面的物质形态演替；其次，比较研究典型浸矿微生物对两种不同形态S0（α-S8和μ-S）的利用及硫形态转化差异，并基于同步辐射微束X射线荧光(μ-XRF)成像技术和扫描透射X射线显微镜(STXM)成像技术分析细胞表面特异选择性键合巯基钙离子，对细胞胞外巯基进行定量分析和原位显微表征；最后基于比较蛋白质组学方法筛选典型浸矿微生物胞外硫活化相关蛋白质基因，并通过RT-qPCR验证及比较研究这些硫活化相关蛋白质基因在不同形态SO和Fe2+基质中的表达差异。通过这些研究推衍了黄铜矿生物浸出过程中间产物的形成机制模型，提出了硫氧化微生物对两种形态S0的利用机理，并在分子水平上验证了硫氧化微生物硫活化的相关性，为揭示硫氧化微生物尤其是嗜酸热古菌对元素硫活化的分子机制奠定了基础。
  • 摘要：白云石和高镁方解石(high magnesium calcite,HMC)是自然界中两类常见的含镁碳酸盐矿物.从晶体结构上来看,白云石中的钙、镁离子沿c轴方向每隔一层CO32-层交替排列形成阳离子有序结构,其空间群为R-3,而高镁方解石中的两种阳离子的排列则是随机无序的,因此保持方解石晶体结构的特征,空间群为R-3c.镁含量达到40 mol％以上的高镁方解石通常被称为无序白云石.虽然生物成因高镁方解石在自然界中并不罕见(Long et al.,2014),但理论上热力学稳定的镁方解石能够容纳的镁含量最多为10 mol％.实验室条件下,高镁方解石尤其是镁含量高于40 mol％的无序白云石,仍难以合成.采用CO2气体扩散法在室温下进行了高镁方解石的矿化实验，并利用FTIR、XRD、SEM、ICP-AES等测试手段对产物的组成、结构和形貌等进行分析和表征。实验结果显示，矿化反应进行8～48小时，所获得的产物均为镁含量高达40 mol%的富镁ACC，而矿化56小时的产物为富镁ACC和镁含量为20 mol%的高镁方解石(HMC)的混合相；随着矿化时间的进一步延长，产物中ACC含量不断减少，而HMC含量增加；同时结晶相HMC中的镁含量也不断增加，矿化300小时后达到50 mol%，但由于其XRD图谱中未见有(015)等白云石的超结构衍射线，因此该矿化产物仍为无序白云石。一系列SEM分析显示，矿化初期沉淀的ACC具有球形形貌，而随后结晶的HMC为球形聚集体或进一步发育为哑铃状，指示两者在形貌上可能具有继承性。同时，对不同矿化时间的溶液离子浓度测定结果表明，矿化初始阶段钙离子与镁离子浓度均明显下降，56小时后钙离子几乎沉淀完全，而镁离子浓度则保持下降的趋势。这些结果指示，当前条件下无序白云石的形成可能由富镁ACC前躯体经过一种固态相转变而非溶解．再沉淀过程实现。实验结果有助于人们加深对高镁方解石乃至低温白云石形成机制的了解。
  • 摘要：广东肇庆端砚的矿物组成与物性特征端砚始现于唐代,因产于广东肇庆端州的端溪而得名。通过使用偏光显微镜、X射线衍射和扫描电镜、电子能谱等矿物学方法，研究了紫端的物质成分、致色机理，并探讨了紫端的岩石成因。研究表明，紫端的基本矿物组成是水云母和绿泥石等片状粘土矿物以及石英和少量长石等粒状矿物，还有赤铁矿。正是遍布紫端石体的羽毛状、尘埃状的不透明赤铁矿，导致了端砚与众不同的紫色。产于山东泗水之滨的泗滨砭石是古代制作打击乐器，后来中医用以制造砭具的一种石材，加热后的砭具对人体有加快血液流动和疏通经络等明显的理疗效果．泗滨砭石是一种含CaCO3高达96%的微晶灰岩，曾分别用超纯开水和加入多元素等离子体标准溶液的开水，对泗滨砭石碎块进行冲泡实验，在不同时段用ICP-AES和ICP-MS分别测定冲泡液中微量元素的含量，以了解饮用砭石泡水的水质状况。
  • 摘要：中国四川会理拉拉铜矿床位于扬子地块西南缘,康滇地区中段,是中国西南地区重要的Fe-Cu-Mo-Au-REE多金属矿床,前人研究认为其为典型的铁氧化物-铜-金(IOCG)矿床.矿区出露于由一套变质火山-沉积岩组成的元古界河口群落凼组中,其地层主要为黑云母片岩、结晶大理岩、(磁铁矿±石英)钠长变粒岩及钠长石角砾岩.磁铁矿是该矿床的主要矿石矿物之一,且为Fe的主要载体.rn 根据结构构造和产出位置将矿床中的磁铁矿分为四个世代：碎屑状磁铁矿(Mt1)、拉长定向状磁铁矿(Mt2)、稠密浸染状磁铁矿(Mt3)、粗粒脉状磁铁矿(Mt4)。从电子探针分析测试结果得出，拉拉IOCG矿床中磁铁矿富含Ti、Al、Mn、V。在Mtl中Ti02含量较高，平均含量为46.77%，指示其物质来源具有深源特征、成矿流体具有高温、高压特征; V2O5平均含量0.31%，这可能与岩浆岩中磁铁矿的形成温度较高、类质同象替换作用较为发育有关；MnO含量平均1.19%，Ti/V比值为167.9，均显示海相火山喷发．沉积成因磁铁矿特征；rn综上推测碎屑状磁铁矿成矿流体为深源的高温富Ti含铁矿浆。Mt2粒径明显大于Mt1，产出形态差异大且呈板条状拉长定向，说明在成矿过程中受到了定向挤压力作用影响。rn Mt3中V、Ti、SiO2的平均含量分别为582.816×10-6、1017.75×10-6、0.05%，三者均表现出热液成因磁铁矿特征。Al2O3平均含量为0.17%，指示磁铁矿形成温度较低。MnO含量低，平均0.01%，Ti/V比值低，平均1.84，显示具有陆源沉积物铁质来源的特征。Mt3与大量碳酸盐矿物共生，因此推测Mt3可能是由变质热液交代而形成的。Mt4各化学成分含量、特征参数值、晶体化学式与Mt3相近，说明二者有着共同的成因及铁质来源。
  • 摘要：氧尖晶石系列矿物由于其特殊的磁学、电学等性质被矿物学、材料学、凝聚态物理学等科学领域学者研究,同时该系列矿物在常温常压与高温高压下存在结构与性质不同的现象1,并且利用实验金刚石压腔研究并原位模拟地球深部矿物的结构与性质随温压的改变,但锗钴尖晶石在高温高压条件下的拉曼研究还较少.此次研究对象为锗钴尖晶石,探测高温高压下,拉曼活性振动变化,更进一步得到氧尖晶石中占据四面体和八面体阳离子的晶格振动信息,从而能够在研究此高压矿物性质的工作中提供热力学信息.实验模拟下地幔顶部温压环境,利用DAC装置加压到P=42.5GPa,进行激光加热实验,激光温度～1800K.高压激光加温拉曼图谱显示加热诱导样品稳定性降低,卸压实验显示,P=12.2GPa,740 cm-1产生微弱小峰,P=1.5GPa,671cm-1峰强明显增加.可以从卸压图谱中看出,其高温高压相处于稳定态.
  • 摘要：拟采用金刚石压腔——激光加热技术，模拟下地幔温压条件；结合激光拉曼技术，了解Fe2O3在地球深部的物质特性。研究结论：Fe2O3 PPv结构稳定存在于核幔边界顶部；相变为PPv后，介电常数的变化，导致极强的电磁耦合作用，产生极强的拉曼光谱；Fe2O3表现出非金属性，说明与Fe2O3 PPv相关下地幔部分导电性较低，CMB顶部的电导率要小于CMB，与Fe2O3 PPv相关核幔间存在弱场耦合。
  • 摘要：深部地球的主要物相都是名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals,NAMs),即理想化学式中不含H的矿物.研究表明H能够以缺陷的形式进入NAMs晶格中,与O形成O-H键,地质学上习惯称之为"水".随着对天然和合成的样品研究的深入,NAMs可能构成了深部地球最主要的水储库的观点已经被广泛接受.虽然NAMs中的水含量仅若干到几千ppm (wt.),但是其对矿物物理化学性质有显著的影响.近年来NAMs中水的研究已经成为地球科学领域的前沿和热点之一,但是主要集中于研究水对矿物乃至地球系统的宏观影响,水效应的微观机制依然模糊.基于地球深部高温的环境，利用原位变温红外光谱和拉曼光谱研究了辉石、橄榄石和长石中的水和晶格在高温下的振动，主要做了以下工作：rn (1)为了深入理解水发挥驱动力的微观机制，必须了解水在NAMs晶体结构中是如何存在的，即结合机理。通过原位变温红外光谱发现，在600℃范围内，H在辉石晶格中不会发生位置的迁移；1000℃时，单斜辉石中的低波数的H会脱去，并且有一部分在晶格中形成新的缺陷OH。而长石在300℃即可发生H质子迁移。这一结果要求在探讨H对地球内部岩石系统的影响机制时，必须要依据矿物中H在高温下真实的状态来分析。rn (2)对上地幔的主要矿物相橄榄石进行原位高温（室温到1000℃）拉曼光谱测量，分析其晶格振动频率随温度的变化，并且和无水的橄榄石进行对比，结果表明水降低晶格振动的非谐性，从而使得热熔提高了11%。上述成果为深部地球环境下矿物的热力学性质提供了新的数据，为认识地球提供了新的依据。此外，歪长石的晶格振动在200℃左右发生突变，发生可逆的位移相变(displacive phase transition)。和无水长石相比，275 ppm的水使歪长石的位移相变温度降低了150℃。由于位移相变直接与弹性性质相关联，所以长石中的水能够为地壳地震波速的异常和多样性提供新的依据。
  • 摘要：地球内部是一个复杂的高温高压系统,地球内部不同深度的物质组成及其物理化学性质是当前地球科学研究的主要内容之一,其对进一步揭示地球内部的物质结构和动力学过程至关重要(谢鸿森,1997).目前,对上地幔的矿物组成相对比较清楚,主要组成矿物有橄榄石(α相)、辉石以及石榴子石(Anderson,1989).其中,石榴子石是常见的造岩矿物,也是上地幔(特别是上地幔中下部)和超高压变质岩中的重要组成矿物(Anderson,1989;Irifune et al.,1993).因此,利用同步辐射高温高压X射线衍射实验技术获得石榴子石的热弹性参数是了解上地幔以及俯冲带的组成、状态、性质及其演化的基础.rn 石榴子石状态方程的研究仍主要集中在PV状态方程方面，而对于PVT状态方程的研究相对较少。因此，本文对两大系列石榴子石矿物（铝系列石榴子石：铁铝榴石—镁铝榴石—锰铝榴石；钙系列石榴子石：钙铝榴石—钙铁榴石一钙铬榴石）进行了系统的PVT状态方程研究，获得了一系列详尽的两大系列石榴子石矿物的热弹性参数资料，将对正确认识高温高压条件下石榴子石矿物的结构、热弹性参数等物理性质具有重要的实际意义，同时，也将为构建地球物质模型提供重要的基础实验数据。
  • 摘要：随着现代化工业生产的迅猛发展,大气、水体、土壤、水生生物、甚至是人体血液及母乳中均能检测出多种持久性有机污染物(Persistent Organic Compounds,POPs),如硝基苯、多氯联苯、四溴双酚A等.大量研究表明,还原作用是POPs在自然界缺氧环境中(如地下水、底泥)的主要降解途径.此外,还原作用能有效防止卤代二苯并呋喃等类二噁英类物质的生成.天然矿物在自然界中广泛存在,其对POPs的还原降解作用被认为是POPs非生物转化的重要途径,引起了国内外研究者的广泛关注.rn 本研究采用共沉淀法制备锌类质同像置换磁铁矿（Fe3-xZnxO4），用XRD、BET、TG、表面位密度等技术表征磁铁矿的结构和表面物理化学性质，以硝基苯为目标污染物，在中性条件下，探讨锌类质同像置换对磁铁矿与Fe(ll)共存体系还原硝基苯性能的影响。rn 表征结果表明，Fe3-xZnxO4的比表面积、表面羟基量和表面位密度随着锌置换量的增加而增大，晶粒尺寸随着锌置换量的增加而减小。中性条件下，锌磁铁矿对硝基苯没有明显的吸附和还原作用；吸附络合态的Fe(Ⅱ)的还原活性明显强于溶解态Fe(Ⅱ)。锌显著提高磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系对硝基苯的还原性能。Fe3-xZnxO4/Fe(ll)体系还原活性受游离态Fe(Ⅱ)浓度、电导率、锌置换量及其占位变化所制约。当锌置换量较低时，优先占据磁铁矿结构中的四面体位，还原活性随锌置换量的增加而增加；当锌置换量较高时，少量锌占据八面体位，降低了铁在八面体位的相对含量，还原活性轻微下降。
  • 摘要：自Terry Beveridge等首次提出矿物与微生物存在相互影响后,科研人员开始将目光转向用跨学科的方法和合作来解释微生物与其所处环境之间的相互作用.近年来产甲烷微生物同铁氧化物之间的交互作用得到全世界研究者关注,环境因子如pH、温度及营养条件对铁氧化物-微生物体系的作用影响显著,其中食微比是重要的环境因子之一.rn 本研究利用300mL血清瓶构建反应装置，厌氧产甲烷微生物取自啤酒厂UASB反应器，固定加入量为0.5gVS/L，以乙酸钠为碳源设置三个梯度分别为12、20、60mM，按照乙酸量计算食微比分别为1.45、2.42、7.26，赤铁矿和针铁矿加入量分别为O、40、200、2000mg/L，共24个实验组，每组设两个平行样。实验结果利用修正的Gompertz方程进行拟合分析计算得到甲烷产率，利用DGGE法对微生物群落进行分析。rn 结果表明铁氧化物的存在有利于铁还原微生物的生长，食微比影响铁还原菌同产甲烷菌的竞争作用，进而导致铁氧化物对厌氧产甲烷过程产生促进或抑制效果。
  • 摘要：苯酚的毒性强,应用广泛,故需要重视其去除技术的研究.近年来发展起来的非均相光催化Fenton氧化技术,利用铁改性蒙脱石材料作为非均相催化剂,该工艺具有高效快捷、催化剂又易分离等优点.以往研究表明,紫外光(UV)显著促进非均相Fenton反应速率,但UV高耗能,限制了该技术的广泛应用.可见光耗能小,且可以利用太阳能,因而具有广泛的应用前景.因此,本研究将可见光引入Fenton反应系统,以考查可见光对非均相Fenton反应降解苯酚的诱导效果.此外,还着重分析了可见光催化Fenton氧化苯酚的降解动力学特征,并探究溶液中溶解铁浓度水平对该反应动力学及苯酚降解速率的影响.
  • 摘要：铁改性蒙脱石(Fe-Mt)较之蒙脱石(Mt)，在催化增强界面Fe(Ⅱ)还原性能方面表现出优越的性能。当溶液pH=6.5～6.7时，Fe(Ⅱ)/Fe-Mt系统对邻硝基苯酚的还原转化速率就很快，差不多1h内就可以实现完全转化，而Fe(Ⅱ)/Mt系统的转化率仅达到50%左右。后者若要达到100%，溶液pH值需要升高至7.2以上。至于铝改性蒙脱石(Al-Mt)，其催化性能与材料制备的煅烧温度密切相关。随着煅烧温度的升高，材料的还原催化性能发生特殊的变化，研究表明，该变化趋势与材料表面的酸位密度变化趋势一致。只有当材料的煅烧温度高于500℃时，还原催化性能才表现出来。当材料的煅烧温度高于600℃时，Al-Mt还原催化性能与纯相γ-Al2O3的相当。
  • 摘要：本实验为探究腐植酸钠对黄铜矿和方铅矿浮选分离的影响研究.通过对目前铜铅硫化矿浮选分离的现状了解得知,铜铅硫化矿的浮选分离困难.铜铅硫化矿物浮选分离常用的抑制剂重铬酸盐和氰化物不仅对浮选工作人员的健康有影响,而且对环境有害.本试验选用无毒的有机抑制剂腐植酸钠,探究在矿物优先被氧化的情况下,腐植酸钠对黄铜矿和方铅矿浮选分离的影响.
  • 摘要：黑龙江省阿城地区中二叠统土门岭组是一套碎屑沉积-极低级变质岩石(王成文等,2008;胡大干等,2011),主要岩性为泥岩、泥质粉砂岩、页岩等.rn 岩石常量元素地球化学X荧光光谱分析,Al2O3/TiO2介于20.76-26.73之间,反映其物质来源主要为长英质物质.岩石微量元素和稀土元素地球化学的ICP-MS分析,B元素含量的平均值为1.23μg/g,Sr/Ba平均值是0.20,Th/U平均值为10.29反映其为陆相沉积环境.V/(V+Ni)平均值0.80,V/Cr平均值近于2,属于还原环境.稀土元素配分模式表现为轻稀土元素较富集,分异不明显,重稀土相对亏损,分异不明显,Eu出现负异常,表明其碎屑物质可能来自于佳木斯地块的长英质岩石.rn 全岩样品XRD分析显示矿物组成主要为石英、斜长石和粘土矿物。粘土矿物主要表现为伊利石、伊利石，高岭石，少量绿泥石，部分绿泥石／蒙脱石混层，未出现蒙脱石及伊利石／蒙脱石混层矿物。粘土矿物总量达全岩矿物总量的40%以上，具有地质体成因的指示意义。粘土矿物成因标志研究表明：伊利石结晶度Kubler指数变化于0.27到0.42，平均值为0.35，伊利石多型为2M1型，按照Frey等(1999)、毕先梅等(2004)成岩．极低级变质作用的划分标准，该地层所经历的成岩．极低级变质作用温度可能在240℃±。由于所研究的大多数样品中绿泥石含量低于粘土矿物总量的1%。仅在1个含绿泥石21%泥岩样品中，采用电子探针分析，测得<2μm绿泥石5点的化学组成，依据Stefano (1999)提出的地质温度计，估算出平均温度为210℃。这一温度可能代表了自生绿泥石的形成温度，近于成岩．极低级变质温度。这一温度与伊利石结晶度和伊利石多型所刻画的温度基本一致。伊利石bo值变化于8.990和9.005之间，平均值是8.993。按照Guidotti等(1986)提出的地质压力计，指示其经历的压力属于中低压。rn 显然，矿物成因标志的研究查明了阿城地区中二叠统土门岭组曾经历了成岩-极低级变质作用的地质事件，对揭示研究区的地质演化历史具有重要的科学意义。
  • 摘要：长春东部是兴蒙造山带重要的组成部分,东西分别与敦-密断裂和嫩江-八里罕断裂带相邻,南与西拉木伦河缝合带毗邻.区内上古生界发育有大量的暗色泥岩和碳酸盐岩(王成文等,2008).泥质岩石中黏土矿物能够记录其在地质演化过程中物理、化学信息,具有成因的指示意义.胡大干等(2010)曾对吉林省东部石炭-二叠系泥质岩石中伊利石成因标志进行了探讨,提出了该区上古生界经历了极低级变质作用改造的认识.近年来,通过对长春东部中二叠统范家屯组黏土矿物成因标志的研究,取得了进一步的认识.rn 长春东部范家屯组剖面位于九台市波泥河镇附近，出露良好，属于人工露头，剖面长150m，主要岩石为泥岩、粉砂质泥岩，采样12件。采用XRD分析方法，分析了样品中矿物相对含量、伊利石结晶度、多型以及bo值。研究表明：区内泥质岩石的矿物组成主要为石英，斜长石及黏土矿物，黏土矿物总量达到全岩矿物总量的40%以上，符合研究的需要。黏土矿物主要为伊利石（73%～100%，平均值93.83%），部分高岭石（1%～15%，平均值5.5%）以及少量绿泥石（1%～12%，平均值5%），未出现蒙脱石及伊利石／蒙脱石混层矿物，应属于成岩．极低级变质作用的产物。泥质岩石中伊利石结晶度Kubler指数介于0.38～0.49之间，平均值为0.44，按照Frey等(1999)、毕先梅等(2004)对成岩，极低级变质作用的划分方案，该区泥质岩石变质温度可能为200℃±，地层主体属于成岩-低级近变质带；伊利石多型以2M1多型为主，其次为1Md+2M1多型，伊利石多型的上述特征，表明岩石遭受的变质温度应在200℃±，地层经历了成岩-极低级变质作用；样品伊利石bo值介于8.986～9.013之间，平均值9.001。按照Guidotti等(1986)提出的白云母bo值与压力定性关系，研究区范家屯组经历的变质压力属于中低压。rn 矿物的成因标志揭示了长春东部中二叠统范家屯组地层经历了成岩-极低级变质作用的改造，对于探讨研究区上古生界的演化历史具有重要的研究意义。
  • 摘要：富磷橄榄石是指P2O5含量大于1wt％的橄榄石.这种橄榄石虽然不常见,但是已经在多种地球和地外样品中被观察到.前人实验结果表明磷在橄榄石和玄武质熔体之间的分配系数小于0.1 (Brunet&Chazot 2001),因此贫磷的橄榄石在自然界较为常见.但是,这也使得探索富磷橄榄石的成因变得非常有趣.前人根据天然样品的观察分析和实验室模拟研究认为富磷橄榄石的形成需要两个必要条件(Boesenberg & Hewins 2010;Fowler-Gerace & Tait 2015):(1)从高温熔体中快速结晶;(2)熔体拥有较高的P2O5含量,同时SiO2活度较低.最近,在研究一块球粒陨石(DaG 978)中的橄榄石时,观察到一些次生橄榄石颗粒可含有5.5 wt％的P2O5.这些富磷橄榄石的产状揭示了一种新的富磷橄榄石形成机制.rn DaG 978陨石是一块经历了流体协助变质作用的3.5型碳质球粒陨石。DaG 978中的富磷橄榄石出现在一个镁铁质球粒碎块中，呈板条状围绕贫磷橄榄石颗粒或者低钙辉石。该球粒碎块不仅含有少量磷灰石和陨磷钙钠石，同时含有FeNi金属和陨硫铁。FIB-TEM观察表明富磷橄榄石中含有细粒铁铝尖晶石包裹体且在微米尺度存在较大的P2O5含量变化。根据这些富磷橄榄石的板条状产状和含有铁铝尖晶石包裹体，提出富磷橄榄石是富磷流体交代低钙辉石过程中形成的。其岩相学特征同时可以排除高温熔体结晶成因。橄榄石微米尺度P2O5含量的变化指示了富磷橄榄石的非平衡形成机制。同时认为非平衡交代作用可以解释前人观察到的部分富磷橄榄石成因。
  • 摘要：长江中下游成矿带是中国东部重要的铜(金、铁)多金属成矿带,矿带内发育层状铜(金)多金属硫化物矿床,铜陵地区为成矿带内典型层状铜(金)多金属硫化物矿集区.矿区内层状铜(金、铁)硫化物矿床受控于中-上石炭统、上二叠统和中-下三叠统碳酸盐地层,但是层状铜多金属硫化物矿体主要产于中-上石炭统黄龙组和船山组.学者们对铜陵地区铜(金)多金属硫化物矿体成因进行了大量研究,提出多种成因机制和成矿模型,但是其成矿作用仍存在较大争议(侯增谦等,2011;Mao et al.,2011;徐晓春等,2014).虽然矿集区内矿石的胶状、花瓣状、纹层状等结构构造被认为是沉积成因标志,但是年代学、同位素等地球化学特征则显示其热液成因,为此长期以来对铜陵地区具胶状结构、纹层状构造矿石成因认识制约了对层状铜多金属硫化物矿床形成和成矿作用解析.因此,从纳米尺度对铜陵矿集区胶状黄铁矿矿石成因研究尤为重要.现今矿集区内微晶黄铁矿已被改造，表现为由显晶质黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿等矿物组合，以及由硫化物矿物和沉积碳酸盐矿物组成的纹层状、同心环状结构构造和受沉积构造控制的层状、似层状矿体。因此，长江中下游及铜陵地区层状铜多金属硫化物矿体的层控机制不仅是碳酸盐地层，同沉积微晶黄铁矿层也是重要因素。
  • 摘要：对于岩矿石样品中矿物含量的分析,以往多是利用光学显微镜、X射线衍射等方法进行半定量分析.近年来,国外扫描电镜厂商推出了几款针对矿物组成定量分析的仪器.该类设备是扫描电镜加配一台或多台X射线能谱仪和矿物分析软件,计算矿物组成等方面的信息.这类仪器多用于工艺矿物学参数的研究,用于矿床学的矿石组构、矿物组成的研究较少,而用于铀矿石矿物组成的研究更是鲜有报道.本文首次利用Precise公司的AMICS型和Tescan公司的TIMA型自动矿物参数定量分析仪对东胜砂岩型铀矿床矿石矿物的组成进行定量分析研究.提出自动矿物参数定量分析系统对于砂岩型铀矿的矿物组成定量分析是可行的。相比于传统矿物定量分析方法，其技术优势在于：(1)能够对微量物相进行定量分析；(2)能够进行矿物共生组合关系研究；(3)能够计算元素含量以及某一元素在各种矿物中的占比；(4)能够统计矿物颗粒粒度及其比例；(5)测量速度快。
  • 摘要：运用粒度分布分析、X射线衍射分析、扫描电镜分析等测试方法对河南夜长坪钼矿尾矿进行了详细的分析、表征.结果表明,该钼矿尾矿分为粗、细粒两种类型,由不同选矿工艺产生.粗尾矿平均粒径约为52.5μm,细尾矿平均粒径为6μm.两种类型尾矿均主要由白云石、方解石、闪石、萤石、蛇纹石、石英、云母、滑石和软水铝石组成,但每种矿物的含量不同.微区形貌和成分分析表明不同矿物呈现不同的微观形貌和粒径.基于上述的表征结果,结合经济成本和环境效益,建议粗尾矿用于矿山回填,而细尾矿可用作橡塑的无机补强材料.
  • 摘要：本研究采用海藻酸钠(SA)为固定化载体包埋固定活体耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)形成固定化颗粒,探讨了其对铀的吸附性能,采用SEM、EDS、FT-IR、XRD等测试手段,进一步分析了该颗粒对UO22+的生物矿化行为.结果表明:固定化颗粒对铀具有良好的吸附性能,在初始铀浓度为50mg/L,溶液pH=3.5,投加量为25g/L时,吸附率达95％以上,最大吸附量达103.82 mg/g(DW);固定化活体耐辐射奇球菌吸附铀后颗粒表面形成了主要含有Ca、P、U元素的化合物;包埋固定剂和耐辐射奇球菌都参与了颗粒与UO22+的作用过程;吸附前后耐辐射奇球菌细胞壁的主要成分和结构保持完整,N-H、C-N、羟基、羧基、羰基是主要的吸附功能基团;吸附后,图谱中950～400 cm-1指纹区范围的单键面内弯曲振动峰整体增强,并且出现O=U=O的对称伸缩振动峰(819cm-1)和反对称伸缩振动峰(923 cm-1);颗粒经低温灰化后灰分含有Ca(UO2)(PO4)·3H2O,综合文献报道[1],推测SA固定化活体耐辐射奇球菌与UO22+之间产生了生物矿化作用,铀在固定化活体耐辐射奇球菌表面形成了变钙铀云母:Ca(UO2PO4)2·6H2O,其中Ca元素来自固定包埋剂(SA/CaCO3)、P元素来自耐辐射奇球菌的细胞膜及其代谢过程释放的含P物质.
  • 摘要：铊(Tl)是典型的剧毒重金属元素之一,是美国环境保护署(EPA)优先控制的重金属之一,也是我国兼顾防治的重金属之一.我国(含)铊矿产资源丰富,其开发利用引发了严重的Tl污染.但由于多年来我国对铊污染重金属在环境界面的迁移转化行为是了解其环境地球化学行为的重要课题之一.锰氧化物是自然界中存在的催化能力最强的金属氧化物.软锰矿(β-MnO2)是最稳定的锰氧化物之一.本文主要通过放射性同位素标记的方法研究了微量重金属铊在软锰矿表面的吸附行为.rn 研究结果表明，在所研究的pH (pH=4～8)范围内，软锰矿对Tl+均有一定的吸附作用，单位吸附量为0.36～1.36nmol/g。且吸附作用随pH的变化较为显著，如pH 8时的吸附量大约是pH 4.5时的四倍）。软锰矿对Tl(Ⅰ)的表观吸附平衡常数也随着pH的升高而增大，在较窄的范围内(pH 6～7)急剧增大，吸附曲线呈S形分布。这是由于Tl+在所研究pH范围内，主要以Tl+离子的形式存在于溶液中。软锰矿的等电点为pH=5.8左右，其表面在pH<5.8时(pH 4～5)带正电，与Tl+离子之间存在着较强的静电斥力，因而对Tl+的作用很小，而在pH>5.8 (pH 6～8)时带负电，与Tl+离子之间存在的静电引力，也可使表面对Tl+的吸附作用迅速增大。此外，软锰矿对Tl+的吸附除了对Tl+离子的表面静电作用和内层络合作用外，可能还存在着表面氧化机制。大量的研究表明，氧化锰能作为许多氧化还原反应的电子接受体，在很大的pH范围内其表面对Tl+离子的吸附易于受氧化还原作用的影响。在本研究中，可能正是由于Tl+离子在锰氧化物表面形成了三价铊离子，水解作用较为强烈，使得矿物表面对Tl+的吸附对体系pH值的依赖较为强烈。由此可推知，软锰矿表面对Tl+的吸附作用是内层络合作用的专性吸附、静电引力作用的非专性吸附和表面氧化作用的共同结果。
  • 摘要：汞在环境中表现出持续性,生物积累性和毒性,被众多国家列为优先控制污染物.矿业、工业和燃煤是我国汞污染排放的来源,汞在燃煤烟气里的存在形态主要是零价汞(Hg0),二价汞(Hg2+)和吸附在固体颗粒上的汞(Hgp).在现有的燃煤电厂烟气处理装置中,二价汞和吸附态汞可被有效去除,但是零价汞则不能被有效去除,成为燃煤电厂排放烟气中汞的主要存在形态.现有研究表明,硫化物矿物对气态零价汞有一定的吸附稳定作用,并发展了多种吸附剂.本研究主要关注铁掺杂闪锌矿对燃煤电厂烟气中气态零价汞的吸附性能.rn XRD结果表明，经过400℃热处理后，铁掺杂闪锌矿的物相与合成闪锌矿相同，没有出现其他物相。振动磁强计分析结果显示，铁掺杂闪锌矿经过热处理后表现出了一定的磁性，有利于与实际烟气中飞灰的分离。XPS结果显示，铁掺杂并没有明显改变闪锌矿表面的化学组成，以Zn，O和S为主。在吸附实验后，闪锌矿表面出现的Hg信号归属为HgS。在吸附实验中，尽管闪锌矿的使用量是铁掺杂闪锌矿的二倍，但是铁掺杂闪锌矿仍表现出更好的吸附效果，烟气中水和二氧化硫的存在则表现出抑制作用。由此推测，经热处理后的铁掺杂闪锌矿在表面形成更多阳离子空位，增加了对Hg的吸附位点。Hg与S逐渐形成稳定HgS，而与S连接的金属离子则与氧气结合。水和二氧化硫则与Hg形成竞争吸附关系，表现出抑制作用。
  • 摘要：水铁矿广泛存在于土壤和水体中,具有较大的比表面积和高表面活性,是关键的地质吸附剂,在环境污染物的迁移转化过程中扮演重要角色.另一方面,在复杂的自然环境中往往是多种污染物质共存的,因此,对多组分共同吸附机制的研究能够为预测环境中污染物的迁移与截留以及纳米矿物在污染控制方面的应用提供理论依据.rn 本研究从观察多元污染物组分在水铁矿表面的复合吸附行为出发，将批量吸附实验和谱学表征相结合，拟阐明在不同复合吸附体系中矿物表面结构、共存离子性质、溶液条件等因素影响下重金属阳离子与含氧阴离子的复合吸附机制。通过对重金属阳离子(Cd2+)和两种常见无机阴离子(PO43-和SO42-)在水铁矿表面的同时吸附实验研究，等温吸附和pH吸附边的结果表明两种复合体系的共存污染物均存在协同作用，且协同作用P+Cd大于S+Cd体系。Cd(Ⅱ)的等温吸附曲线表明Cd(Ⅱ)在分别与2mM的P和S共存时，平衡吸附量由0.05 mmol/g分别提升至0.4 mmol/g和0.2 mmol/g。此外，Cd(Ⅱ)的pH吸附边也向低pH方向偏移，由～pH 5.5分别偏移至～pH 4.2和4。
  • 摘要：重金属在环境微界面(如矿物-溶液界面)上的吸附作用是影响其在表生环境中迁移、转化和生物有效性的重要过程(1).大量研究表明,氧化物或粘土矿物和水溶液组成的界面容易吸附重金属使之被固定下来,其机制是从表面络合到表面沉淀的连续过程(2,3),当吸附密度较小时形成表面络合物(内圈络合和外圈络合),随着吸附密度增大转变为表面沉淀,此时如果体系中存在铝元素,二价重金属离子通常会和Al(Ⅲ)形成具有水滑石结构的层状双金属氢氧化物(layered double hydroxide,LDH)(4).这些研究大都是基于单金属吸附体系中某一金属离子在矿物-溶液界面的吸附行为和机制开展的,但是在自然界的真实环境中,如酸性矿山废水系统或者是尾矿处理系统,往往是多种金属共存的体系.在这样的体系中,竞争吸附会显著影响金属离子的吸附行为和机制(5),因此有必要针对多金属吸附体系开展研究.rn 研究表明，多金属吸附体系中钴、镍、锌金属离子在pH 6.0时发生竞争吸附，pH7.5时发生非竞争吸附，生成LDH。该结果有助于理解自然环境下这些金属离子在矿物-溶液界面上的动态吸附行为和机制，为污染水体／土壤中重金属的生物有效性评价提供一定的理论依据。
  • 摘要：近年来,随着研究的深入,有研究成果显示,蒙脱石层间对有机物的吸附能够起到保存有机物的作用.董海良课题组研究了微生物降解蒙脱石层间吸附有机质的作用方式,发现微生物主要通过分泌代谢产物如有机酸和破坏蒙脱石晶体结构对层间有机质进行再利用,通过制备单一有机质蒙脱石,探讨不同菌株作用下蒙脱石层间有机质的含量变化,结果表明蒙脱石层间域具有一定的保存有机质的能力.rn 作者初步研究了蒙脱石-土壤菌短期／长期作用后蒙脱石层间域内有机质变化。研究中蒙脱石属钙基蒙脱石，d001值是1.486 nm，蒙脱石添加浓度为1.6 g/L;土壤菌为短小芽孢杆菌，属革兰氏阳性菌，短杆状，生长至16h后达稳定生长期，接菌比例设置为1:100（v：v）；短期作用时间为1 d，长期作用时间为360 d。rn 研究结果表明蒙脱石与短小芽孢杆菌作用过程中大量菌体粘附于蒙脱石表面，形成蒙脱石．细菌复合体。通过XRD测试，结果显示短期作用后蒙脱石d001值增大至2.034 nm，表明细菌代谢产物可能进入蒙脱石层间域内，使其d001值增大，001面半高宽值增大，蒙脱石晶体结构有一定改变。差热结果显示，原矿失重4.95%，短小芽孢杆菌作用席蒙脱石失重23.70%，表明除吸附水、结构水外，蒙脱石吸附了一定量的有机物。元素分析结果显示，短小芽孢杆菌作用后蒙脱石C、N质量分数分别为6.10%、18.25%。长期作用后蒙脱石d001值降低至1.257 m，在不额外加入营养源的条件下，重新接入细菌培养液作用1 d后，蒙脱石d01值重新增大至1.959nm，表明细菌代谢产物能够重新进入蒙脱石层间域内使其d001值增大。以上结果初步表阳在营养物质充足时蒙脱石可吸附一定量的有机物，起保存有机物的作用，在营养匮乏时，短小芽孢杆菌可利用蒙脱石吸附的有机物，这对于蒙脱石缓存有机物提供了基础数据支撑。
  • 摘要：近年来,天然矿物作为环境处理材料的潜在应用得到了很多研究关注.在挥发性有机化合物(Volatile Oraganic Compounds,VOCs)治理领域,矿物的应用才刚刚开始,研究前景广阔.层状硅酸盐矿物(即粘土矿物)属于天然矿物,其分布范围广,储量高,成本低廉,且具有耐高温和表面活性高等优异的物理化学性质,但其对VOCs的吸附性还少有报道.rn 本文研究表明，层状硅酸盐矿物的苯吸附性能受其层间结构和表面羟基基团的控制。因此，通过调控层状硅酸盐矿物的层间结构和表面性质，提高层状硅酸盐矿物的层间微孔含量，增加层状硅酸盐矿物表面有效的活性基团可望改善其苯吸附性能。值得指出的是，在实际应用中，VOCs吸附环境中还存在其他影响因素（如水分子的竞争吸附等），需要对此开展进一步的针对性研究。
  • 摘要：在锂离子电池负极材料中,天然石墨和人造石墨一直是使用量最大的负极材料,但是人工石墨由于生产过程中需要高温处理,使其生产成本提高并对环境产生不利影响,相对于人造石墨而言,天然石墨有很多优点,如来源广,价格低,充放电电压平台低,理论比容量高等,是一种十分理想的锂离子电池负极材料.然而天然石墨直接应用时也会存在很多问题,如与电解液相容性差,易发生由于溶剂化锂离子的共嵌入而引起的石墨层剥离而造成循环性能降低,大电流充放电性能差等.因此,天然石墨必须进行改性处理后才能被用作锂离子电池负极材料,本文对国内外天然石墨的改性技术进行了详细的介绍,并对不同的改性技术的特点进行了归纳与分析,并指出了未来天然石墨改性技术的发展趋势.rn 锂离子电池具有高电压、高能量、循环寿命长、无记忆效应等众多优点，已经在消费电子、电动工具、医疗电子等领域获得了广泛应用。在纯电动汽车、混合动力汽车、电动自行车、轨道交通、航空航天、船舶舰艇等交通领域逐步获得推广。同时，锂离子电池在大规模可再生能源接入、电网调峰调频、分布式储能、家庭储能、数据中心备用电源、通讯基站、工业节能、绿色建筑等能源领域也显示了较好的应用前景。锂离子电池的负极材料是锂离子电池的重要组成部分，负极材料的组成和结构对锂离子电池的电化学性能具有决定性的影响。rn 目前商业化锂离子电池采用的负极材料主要包括：①石墨类碳材料，分为天然石墨、人造石墨；②无序碳材料，包括硬碳和软碳；③钛酸锂材料；④硅基材料，主要分为碳包覆氧化亚硅复合材料、纳米硅碳复合材料、无定形硅合金等。在锂离子电池负极材料中，天然石墨和人造石墨一直是使用量最大的负极材料，但是人工石墨由于生产过程中需要高温处理，使其生产成本提高并对环境产生不利影响，相对于人造石墨而言，天然石墨有很多优点，如来源广，价格低，充放电电压平台低，理论比容量高等，是一种十分理想的锂离子电池负极材料。
  • 摘要：本论文采用阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)协同改性蒙脱石,湿法制备阴-阳离子型有机蒙脱石.用XRD、热分析和元素分析等方法,从反应时间、改性剂用量和加料顺序三个方面探究了阴-阳离子型有机蒙脱石的制备机制.XRD和热分析的结果表明,SDS不能单独进入蒙脱石层间,但是在CTAC存在的情况下,SDS可以与CTAC协同作用进入蒙脱石层间,形成阴-阳离子型有机蒙脱石(d001=39.80-51.30(A)).阴、阳离子表面活性剂的加入顺序会影响阴一阳离子型有机蒙脱石的d001值和热稳定性。经过分析表明，在阴一阳离子型有机蒙脱石制备过程中，SDS插层可能存在Fig.1中Ⅳ(A)和Ⅳ(B)两种方式。紫外分光光度法测定阳离子型有机蒙脱石和阴一阳离子型有机蒙脱石插层反应后液相体系氮含量的结果显示：阳离子有机蒙脱石插层反应后的液相体系中的氮含量高于阴一阳离子有机蒙脱石插层反应后的液相体系。该结果说明阴离子有机改性剂在插层过程中，有CTAC阳离子的消耗，说明阴离子表面活性剂在进入蒙脱石层间的插层反应过程中，阳离子CTAC+与阴离子一起协同进入到了蒙脱石层间。火焰光度法测定样品钠含量的结果显示，阳离子型有机蒙脱石插层反应后的液相体系中的钠含量与阴一阳离子型有机蒙脱石插层反应后的液相体系中的钠含量相当，说明阴离子表面活性剂在插层过程中，Na+并没有随同SDS-进入蒙脱石层间。由此可以得出结论：阴-阳离子有机蒙脱石的制备机制和阳离子有机蒙脱石（离子交换）不同。在阴-阳离子有机蒙脱石的制备过程中，部分阳离子先进入到蒙脱石层间，之后，SDS解离出的十二烷基苯磺酸根阴离子（SDS-）与CTAC解离出的十六烷基三甲基铵根阳离子(CTAC+)组成离子对，协同进入蒙脱石层间，即Fig.1中Ⅳ(A)所示。
  • 摘要：光催化剂通过利用太阳能,在清洁能源及环境污染控制等方面具有很大的潜力,因而受到了广泛的关注.高效的半导体光催化剂的发展也因此受到了来自各个领域(如材料科学和环境科学)的科学家们的高度重视.rn 本研究中，探索了C60分子在C60/LDH复合光催化材料的光化学性能方面起到的作用。结构表征结果表明，C60/LDH中的C60和LDH之间存在化学作用，（红外光谱和拉曼光谱结果）。相较于初始的LDH，C60/LDH在可见光处的吸收显著地增强。此外，光致发光光谱和瞬态光电流分析结果都表明C60分子能够有效地将LDH导带上的光生电子转移出去，使得光生电子和空穴的复合减少。光催化实验结果表明在模拟太阳光的照射下C60/LDH对OⅡ的脱色率比原始的LDH更高，且2%C60/LDH显示出最强的光催化活性。
  • 摘要：氨选择性催化还原(NH3-SCR)是现阶段应用最广泛、技术最成熟的脱硝手段,铁基氧化物作为多种NH3-SCR催化剂中的一种,因其高效、稳定、抗水抗硫性强等特点而被广泛关注[1-3].菱铁矿是一种分布较广泛的含铁碳酸盐矿物,我国目前已探明储量超过10亿吨,主要分布在陕西、贵州、青海等省区,其主要主要成分是FeCO3,而研究表明,热处理菱铁矿会分解产生磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿, 且随着热处理温度升高,产物的变化规律为:FeCO3→Fe3O4→γ,Fe2O3→α-Fe2O3[4].所以利用菱铁矿制备NH3-SCR催化剂可能会成为一种操作简单,成本低廉的铁基催化剂制备方法.于是笔者选取铜陵天然菱铁矿研磨筛分后,在不同温度热处理制备Fe2O3作为NH3-SCR催化剂.利用模拟烟气考察了其脱硝效率,并且利用XRD、TEM、XPS、NH3-TPD、UV-Vis DRS等表征手段分析了催化剂构效关系.
  • 摘要：水玻璃又名硅酸钠(Na2O.nSiO2),被广泛用于制备硅胶、白炭黑、沸石分子筛等硅酸盐类产品.传统工业生产方法需纯碱和硅粉在高温下熔融制得,不仅生产工艺复杂,且对资源和能耗消耗高[1].蛋白石是特殊形态的SiO2同质多像,本次研究所用的蛋白土产自苏皖地区凹凸棒石矿石带,蛋白石中Opal-CT和Opal-A都具有很低的结晶度(晶畴仅几个纳米)和纳米粒级特征[2].蛋白石特殊的结构特征决定其与强碱具有很高的反应活性,可以直接用水热碱溶解制备水玻璃,对蛋白石矿产资源的高效综合利用有着重要意义.本研究首先通过单因素实验确定影响水玻璃模数和SiO2浸出率因素和水平,在此基础上以响应面法中Box-Behnken(BBK)实验设计来优化蛋白石制备水玻璃工艺以获得最优工艺参数并探究不同影响因素之间相互作用关系.
  • 摘要：本实验主要是制备一系列不同改性剂浓度的阳离子有机蒙脱石,通过有机蒙脱石在不同温度下热处理后的流变性、触变性、胶体率等各项应用性能及XRD、扫描电镜、显微镜等各项结构性能来讨论阳离子蒙脱石在油基体系中的热稳定性,并结合在油机体系中热处理前后总体系内N元素含量变化、红外等指标的变化推测有机蒙脱石在有机体系中热失活的根本原因.研究表明，CTAB改性有机蒙脱石在油机体系中随着热处理温度的升高，有机蒙脱石应用性能会有所下降，且有机蒙脱石结构相应也会改变。
  • 摘要：以高岭石/甲醇插层复合物为中间体,通过多次置换插层反应,将正辛基三甲基氯化铵(OTAC)插入高岭石层间,并利用XRD及TEM对有机粘土层间结构及形貌进行表征.结果表明:浓度对插层复合物形貌具有控制作用,层间季铵盐排列模式及插层复合物形貌主要取决于层间表面活性剂的堆积密度.不同反应溶液浓度时,插层复合物卷曲特征不同:0.4～1.2mol/L时,进入层间表面活性剂数量逐渐增多,1.2mol/L时烷基链集合体层间堆垛密度达到最大;浓度继续增加,多余烷基链因静电力对已有结构产生破坏,此过程应与可逆反应过程相似.
  • 摘要：膨胀珍珠岩是一种粒状多孔矿物,一般呈灰色或白色,,由酸性火山玻璃质熔岩经过破碎[1-2],筛分至一定粒度,再经预热,在1400℃以上高温延时烧结而成[3-4];有吸声、绝热、轻质、无毒、无味、不发霉及不燃烧等特点[5].针对其以上特点,膨胀珍珠岩主要用于保温及防火浮子方面,近些年来也在相变储能方面有所应用[6-7].但膨胀珍珠岩极易吸水,吸水率可达自身重量的4～9倍,而吸水后其在保温和灭火方面的实际应用价值都大幅下降[8-9],所以急需对其进行表面改性.本文采用硅烷偶联剂KH-570做表面改性剂,将7mLKH-570与5mL乙醇和5g膨胀珍珠岩共同置于瓷舟中混合均匀,封口后在60℃下保温3h完成表面改性.选用上海中晨数字技术设备有限公司的JC2000C型接触角测量仪测量其接触角;并测量其渗透时间以表征其疏水性能.测试结果表明其接触角可达130°以上,渗透时间达到7500s以上,而未改性膨胀珍珠岩的接触角在10°左右,渗透时间约为1～2s.结果表明膨胀珍珠岩表面引入了长链有机官能团,使膨胀珍珠岩的表面极性降低,且微孔被封闭,疏水性能得到明显提高,可以避免因吸水而造成的使用性能下降,极大的扩展了膨胀珍珠岩的应用范围.
  • 摘要：随着现代高技术领域对于材料性能要求的不断提高以及全球常规能源的日益枯竭,纤维增强聚合物材料(fiber-reinforced polymers,FRPs)研究领域中的一个重要方向是如何通过结构设计以及材料选型来发展具有低成本、高性能以及环境友好的新型材料[1].传统的石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维等增强体存在着诸多成本、性能或者环境相容性的问题,因此高性能、低成本、环境友好型纤维的研制与开发近年来受到了广泛的重视.在所发展的各种高性能天然纤维中,玄武岩纤维(basalt fiber,BF)以其低成本、高性能以及优良的环境友好等特性在FRPs研究中备受关注[2,3].本文于文献中首次研究了连续玄武岩纤维增强苯乙炔基交联型聚酰亚胺复合材料的制备与性能。实验选用俄罗斯进口连续玄武岩纤维(CBF)为增强材料，以苯乙炔基苯酐封端聚酰亚胺(PETI)为树脂基体，采用高温模压工艺制备了PI-CBF复合材料。该复合材料具有优良的耐热稳定性，可长期工作于316℃高温环境中，在高技术领域中具有良好的应用前景。
  • 摘要：本课题采用溶胶凝胶法制备多铁性材料铁酸秘,并研究了用钴元素对BiFeO3晶体进行A位掺杂和用镧元素对BiFeO3晶体进行B位掺杂的制备条件,获得制备纯相的关键数据,并且制备了经过掺杂后的铁酸秘陶瓷.对陶瓷的微波吸收性能进行了测试和研究,发现随着掺杂量的提高,陶瓷的微波吸收性能相应得到了提高.
  • 摘要：制备集能量转换和储存于一体的新材料及柔性器件对于研究者们是非常具有吸引力和挑战性的,本研究制备了一种全氟叠氮苯甲酸改性石墨烯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(rGO-TFB/PVDF-HFP)新型功能复合薄膜材料,并制备了全固态柔性薄膜器件.该材料具有能量转化和储存双重功能,可作为纳米压电发电机和电容器的介质,将身体产生的低频率机械能转化为电能并原位存储,用于需要时释放.
  • 摘要：在光催化领域,TiO2是常见研究用半导体矿物,P25型TiO2由80％锐钛矿与20％金红石组成,具有较高光催化效果.近些年对TiO2的研究主要集中在对重金属及有机物的吸附研究及光催化降解,对于将TiO2制成工作电极结合电化学工作站利用三电极体系研究核素铀的降解较少涉及.本研究采用P25型TiO2粉末通过直流电压法制作半导体矿物工作电极,与铂片电极,Ag/AgCl参比电极构成三电极光催化体系,通过电化学阻抗(EIS)对光催化反应前后半导体矿物电极的电子传输能力分析,并考查了P25型TiO2半导体矿物电极在四种不同小分子有机物(甲酸、甲醇、乙酸、乙醇)作为空穴捕获剂的条件下对U(Ⅵ)的光催化还原降解能力,以期为U(Ⅵ)的光催化实际处理提供理论依据.
  • 摘要：层状或隧道结构的钠锰氧化物材料具有特殊的孔道结构,其间容易插入其他离子或分子,使孔道结构的钠锰氧化物具有很好的离子交换性能,对某些金属的吸附能力强,又具有一定的氧化能力,不仅可以用于环境污染的治理,或作为催化剂,还可制备电化学性能极好的电极材料.研究表明,不同元素比例的钠锰氧化物在作为超级电容器或钠离子电池电极材料方面颇具潜力.如使用NaMnO2、Na0.44MnO2、Na0.67MnO2、Na0.91MnO2、Na0.7MnO2.05等作为正极材料的混合超级电容器具有良好的循环性能以及高功率性能.
  • 摘要：湖南香花岭矽卡岩位于我国南岭钨锡多金属成矿带的中北缘,湘南钨锡多金属矿集区的西南缘,主要产出Sn、W、Nb、Ta、Pb、Zn等,是我国典型的锡多金属矿床.香花岭矽卡岩的成矿主要与区内癞子岭花岗岩(2.2km2)有成因联系,分布于癞子岭花岗岩周围或地层断裂处.野外观察表明,香花岭矽卡岩具有明显的分带,主要由磁铁矿-符山石-石榴石矽卡岩→氟硼镁石金云母交代岩→含铍条纹岩→金云母氟硼镁石大理岩演变.根据矿物的组合关系,矽卡岩主要经历了矽卡岩期和热液蚀变期.晶体化学研究表明：香花岭矽卡岩中早期的Sn主要以类质同象形式存在于角闪石、尖晶石等矿物中，随着Sn的浓度升高，锡矿物：锡石、尼日利亚石、孟宪民石等晶出。然而，在晚期热液作用下，角闪石、尖晶石、孟宪民石等周围有锡石析出，同时在葡萄石、塔非石、金绿宝石等晶体边缘形成富Sn的环边，显示晚期含Sn热液的矿物学行为。香花岭矽卡岩中的含锡矿物的晶体化学特征不仅反映了矽卡岩形成过程中Sn的富集、迁移、结晶过程，同时丰富了Sn的晶体化学行为。
  • 摘要：蒙脱石(Mt)是具有2∶1型层状结构的硅酸盐粘土矿物,由两硅氧四面体晶片和一铝氧八面体晶片组成的单元层与单元层层间具有可交换的阳离子,经酸改性后十分适宜作为固体催化剂或载体.甘油又是生物柴油、肥皂等化工生产过程中的副产物,是替代丙烯等石油基化工原料合成丙烯醛等的可持续的生物基原料[1,2].丙烯醛是一种重要的化工中间体,被广泛地应用于食品、农药、高分子树脂、医药等领域.利用生物质衍生物甘油为原料,开发固体催化剂催化甘油脱水合成丙烯醛,是目前国内外的研究热点之一[3,4].本研究采用硫酸、盐酸、磷酸和乙酸对蒙脱石进行酸改性,并在磷酸改性的蒙脱石上负载W含量为4-16wt.％的钨氧化物WOx作为催化剂,用于甘油气相脱水反应.通过XRD、TG/DTG、BET、NH3-TPD、FT-IR、XPS、UV-vis等表征,并探讨酸改性的蒙脱石和负载WOx的蒙脱石催化剂催化性能的异同及原因.
  • 摘要：赤泥的综合利用与资源化问题是世界性难题.大量堆存的赤泥既占用土地,又涉及资源、环境问题.赤泥的碱性和所含的重金属元素会对周边的土壤、水系等造成危害;赤泥中有价元素得不到经济有效的回收利用,又涉及资源浪费问题.赤泥综合利用的门路广泛,却又因为赤泥存在的差异,在每一方法上都有工艺技术的瓶颈,制约了赤泥大规模综合利用的推广.赤泥的基本属性可以指导赤泥的综合利用途径.本文概括了赤泥所具备的资源属性、材料属性和环境属性,旨在揭示属性与赤泥综合利用间的关系.
  • 摘要：蒙脱石的二维纳米片层作为其重要的结构特征,与其很多应用密切相关,如作为制备类石墨烯材料的模板剂,重金属离子的锁定剂,热催化的载体,生命分子的保护剂,阻燃聚合物复合材料的填料等.显然,蒙脱石的热特征在上述应用中扮演着重要角色.目前,关于蒙脱石热处理的研究主要关注原土(钙土或钠土)和聚合羟基金属离子柱撑蒙脱石的热稳定性,以及蒙脱石对层间域物质的影响(如有机物的分解过程)等方面.相比之下,对含有不同层间域物种(如无机或有机离子)的改性蒙脱石的热行为和结构转变则关注较少.rn 本研究先用小尺寸无机阳离子(Li+)、聚合羟基金属离子(羟基聚铝离子，Al13)和有机阳离子（亚甲基蓝，MB）分别改性原始钙蒙脱石(Ca-Mt)，然后将得到的样品（Li-Mt，Al13-Mt和MB-Mt）和Ca-Mt加热至不同的温度并保温一定时间（氩气气氛），对比探究不同性质的层间域物种对蒙脱石热特征的影响。实验结果显示，当温度从室温升至700℃，Ca-Mt和Li-Mt的片层分别在500℃和300℃闭合；而Al13-Mt和MB-Mt的片层在该温度范围内不闭合，这分别源于层间域的氧化铝柱子和类石墨烯片层的保护作用。当温度进一步升高，Al13-Mt的片层结构在900℃直接分解，转变为无定型相，而MB-Mt的片层结构在1100℃仍然有一些保留。此外，Ca-Mt、Li-Mt和Al13-Mt在1100℃下的特征产物也不同，分别为莫来石、β-锂辉石和矽线石；而MB-Mt的主要产物为μ-堇青石。以上结果表明，蒙脱石层间域物种对其热稳定性、结构转变过程及高温相种类均具有较大影响。
  • 摘要：生物质气化是一种最具前景的生物质转化技术,通过气化方式可将生物质转化成清洁能源和其他化工产品.然而,在生物质气化过程中产生的焦油是阻碍生物质气化技术发展的关键问题[1].因此,必须采取有效的方法降低气化过程中产生的焦油浓度.目前,国内外主要采用热裂解、催化裂解和重整的方法从而实现降低焦油的含量,对于催化剂的选择主要有Ni基催化剂、碱金属催化剂和粘土矿物催化剂,其中镍基催化剂由于其对碳氢化合物中的C-H和C-C键具有较高的催化活性而被广泛报道。
  • 摘要：脉石英是由热液或变质作用形成、呈脉状产出、几乎由石英单矿物组成的岩石[1].我国脉石英的矿物资源丰富,分布比较广泛.尽管其矿床规模一般不大,但由于SiO2含量一般在99％以上,是加工高纯石英的良好原料[2-3].石英矿物中普遍存有包裹体,按其成因可分:原生包裹体、假次生包裹体、次生包裹体三类[4].前人关于石英气液包裹体有很多研究[5-7],但是用于高纯石英加工原料的脉石英气液包裹体特征却几乎未见报道.气液包裹体是高纯石英的杂质赋存状态之一,本文以SiO2纯度较高的优质脉石英和纯度较低的普通脉石英为研究对象,对它们包裹体的特征进行初步对比分析,这对高纯石英原料选择是有益的.结果表明，适用于高纯石英加工的优质脉石英的气液包裹体含量较少，包裹体类型主要为原生包体，而次生包裹体、固态包裹体少见；而普通脉石英的气液包裹体含量较多，且显微裂纹发育，其包裹体类型主要为次生包裹体（包括气液包体、固态包体），而原生包体较少。
  • 摘要：桂北牛塘界钨矿位于南岭西段,属层状矽卡岩型白钨矿床,矿区断裂构造发育,四组断裂呈弧状将矿体包围.牛塘界岩体属于桂北加里东壳源重熔型花岗岩的范畴,为富集W元素(6.44～7.85 ppm)的岩浆结晶形成[1].遭受热液改造的花岗岩中普遍出现细鳞片状,二级干涉色的矿物充填于粒间,一般认为是绢云母.前人对绢云母成因的描述主要为低级变质岩和热液交代岩的特征矿物[2],未见充填于粒间孔隙并与大片白云母相接触的现象.该岩体中"绢云母"特征及成因的研究,将有助于进一步认识该成岩成矿的过程和机制.rn 本次选择矿体深部遭受热液改造的牛塘界花岗岩为研究对象，运用扫描电子显微镜观察、激光拉曼光谱分析、电子探针分析等手段，对该岩体中类似绢云母的矿物进行形貌、结构和成分的详细研究。扫描电镜下观察到大片的白云母边部发生破碎，大量粒度为几微米大小的极细鳞片状矿物堆于破碎的边部。拉曼光谱测试结果显示，这些鳞片状矿物振动特征与白云母几乎一致，说明结构与白云母的结构是一致的。电子探针成分数据与白云母的对比后发现，鳞片状矿物的钾含量较低。rn 在前人研究的基础上，结合该矿床的地质背景，认为白云母虽然具有挠性，但该岩石中的白云母，遭受持续强烈的破碎作用，首先在边部出现裂隙，在热液进入后，层片进一步被打开，层间的大阳离子钾离子被带走，从而破碎为更细的鳞片状，这些细鳞片随着热液的运移在粒间沉淀，就形成了充填于粒间的细鳞片状的白云母。rn 综上所述，桂北牛塘界花岗岩中本次所观察的细鳞片状矿物，成分及结构仍然具有白云母的特征，只是粒度较小。应为白云母破碎的产物。该细鳞片状矿物详细成分结构的认识，对理解热液蚀变过程有科学意义，在相关矿床成因的研究中提供了有效的矿物学证据，为判定矿床形成的物理化学条件等有实际价值。
  • 摘要：新近发现于西天山北段吐拉苏-也里莫墩地区东端的铁列克特金矿床,产于伊犁晚古生代火山岩带中,与该火山岩带内的阿希、京西、伊尔曼得、恰布坎卓它、加曼特、小于赞等金矿床相比,其相关研究尚属空白.笔者通过野外调查并在室内借助电子显微镜、电子探针测试等手段,初步探讨了该矿点的矿物组合、物质成分、及矿物的存在形式.为进一步查明矿床的成因打下基础.铁列克特金矿床处于伊犁-中天山陆块北东缘的博罗霍洛早古生代岛弧带。区域内断裂构造发育，以NWW向-近EW向压扭性断裂为主，矿区出露地层有奥陶系、志留系、石炭系、第三系、第四系。主要可见地层为下石炭统大哈拉军山组上亚组，是一套中酸性火山岩及火山碎屑岩，化学成分SiO2平均79.88%。矿床产于一条数百米长的构造蚀变带内，该带由几条走向为300°～310°的构造破碎角砾岩带组成，宽约10～50米。全区己发现五条较大矿带，在矿区北部的三条矿带内圈出12条金矿体、15金矿化体，金平均品位在0.85×10-6～2.94×10-6，最高品位可达26.3×10-6。围岩蚀变强烈，常见蚀变类型为黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化，且越靠近矿体蚀变越强烈，呈带状分布。矿体呈脉状产出，以蚀变岩型、石英细网脉．石英细脉型矿石为主，金的高品味与烟灰色石英脉有关。矿石矿物组合为金属硫化物型组合，金属矿物为黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、赤铁矿、褐铁矿等；非金属矿物为石英、绢云母等。矿石构造以网脉状、块状构造为主，局部有交错脉状及梳妆构造。矿石多呈自形一半自形粒状结构、碎裂状结构。
  • 摘要：目前,黑曜石是宝石市场中非常受欢迎的一种中低档宝石,但是其在宝石学领域的研究很少.市面上黑曜石的品种有很多,本文选取金丝黑曜石和彩虹黑曜石作为主要研究对象,从它们的光学效应特征入手,结合偏光显微观察等测试手段,探究其特殊光学效应的成因.rn 研究表明金丝黑曜石在光源下具猫眼效应，眼线较粗，明亮灵活。放大观察发现，这是其内部平行排列的大量管状包体对光的反射形成的，由于管体较粗，所以金丝黑曜石的眼线也较粗。rn 彩虹黑曜石具备“平行的晕彩圈”样式，研究样品中的彩虹黑曜石圆珠的晕彩样式非常典型，可以见到红、绿等色的彩圈。rn 放大观察，彩虹黑曜石的平行条纹由大量短针状包体组成，并且以疏密程度相区分，形成深浅不同的条纹。偏光显微镜下，测得其短针状包体长度为10-30μm。根据基本光学原理推断，彩虹黑曜石的晕彩圈即由这些密集平行排列的短针状包体形成的层状结构对光的干涉和衍射形成。rn 研究还发现，彩虹黑曜石具有细小针状包体构成的平行层状结构，抛光面与这一结构平行或成小角度相交可以表现出晕彩，与之垂直或者角度太大都不能够显现出晕彩。
  • 摘要：经历了复杂地质过程的岩石中的锆石定年问题一直备受关注并具有争议性,缅甸硬玉岩就是其中之一.近年来,Yui et al.(2013)对缅甸硬玉岩中的锆石进行了研究,并指出其Ⅰ型锆石为继承型,代表岩浆岩源岩年龄为160±1 Ma,类型Ⅱ为交代热液锆石,指示硬玉岩的形成年龄至少为77±1 Ma.然而,该研究中的第二组和第三组锆石中,只有来自于同一个样品中的三个数据结果为77 Ma;相反地,另一样品的六个数据结果却为147 Ma.然而，他们选择性地使用了次要年龄77 Ma并没有使用主要年龄测试结果147 Ma，并忽略了曾有人报道过147Ma为硬玉岩的主要形成年龄。这些不完全重结晶锆石产生了非分散且相对较窄的U-Pb年龄分布。回顾所有可用的缅甸硬玉岩中的锆石数据，可将缅甸硬玉岩中的锆石分为火山型(GroupⅠ)和热液型(Group-Ⅱ)。Ⅰ型锆石的加权平均年龄为158～163 Ma，更可能以洋壳为源岩的变质玄武岩和剥露出的以蛇纹岩为基质的混杂岩的形成年龄。Ⅱ型锆石包括两个主要的亚型，记录了两次大范围的热液活动，指示硬玉岩形成于147 Ma和77 Ma的岩脉沉淀。其他次要亚型可能只经历了局部和小范围的地质事件。此外，发生在保存下来的俯冲带变质峰期（例如，剥露出的榴辉岩）前的早期缅甸硬玉岩沉淀要比后期沉淀范围更广泛，而在此期间，局部和小范围的地质事件可能被一些次要锆石和其它定年矿物所记录。
  • 摘要：碳酸锰矿是锰矿的主要自然产出形式之一,目前对碳酸锰矿的成因仍在探索之中.氧化还原电位控制下的化学沉淀成因说曾在学界普遍接受(Roy,1981),但是一些地区的同位素证据表明,化学沉淀不是碳酸锰矿形成的唯一途径.Jena E.Johnson et al.(2013)对Kalahari沙漠的含锰层中凝固物及薄层中的碳酸锰矿进行C同位素分析,发现δ13C信号很低(-8.1％ to-12.5％),对Koegas子群中碳酸锰矿的分析得到同样的结果,这些碳酸锰矿的C同位素组成相比海水中溶解的无机碳的值差别很大,且13C含量非常低在中生代和新第三纪深海沉积物中也发现很多成岩作用形成的碳酸锰矿,它们也表现出类似的同位素特征(Matsumoto,1992;Okita et al.,1988),这些结果都暗示着有机碳氧化和孔隙流体中的锰氧化物沉淀还原两者耦合的次生成岩作用导致碳酸锰矿的沉积.锰还原细菌能够氧化有机物还原锰氧化物,从而促进碳酸锰矿的沉积.因此,研究生物还原锰氧化物形成碳酸锰矿物对于揭示自然界碳酸锰矿的成因具有重要意义.rn 本研究选取一株异养微生物Dietzia cercidiphylli 45-1b及酸性水钠锰矿，研究45-1b氧化乙酸还原水钠锰矿的过程及产物。实验以接种45-1b活化菌液的酸性水钠锰矿悬浊乙酸钠培养基为实验组(45-1b)，含等量无菌培养基的酸性水钠锰矿悬浊乙酸钠培养基为空白对照组(Blank)，置于35℃，150 r/min震荡培养。定期取样进行pH、离子浓度等测试。培养10 d后收集、清洗、烘干矿物样品，利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法对经45-1b作用的酸性水钠锰矿进行矿物学表征。rn 研究结果表明，在有氧条件下，Dietzia cercidiphylli 45-1b氧化乙酸还原水钠锰矿，释放Mn2+并产生CO2，溶于水后形成HCO3-，随着反应的进行，菱锰矿开始沉淀，引起体系中相关离子浓度的变化，并且菱锰矿的沉淀受微生物量、镁钙比、硫酸根浓度的影响。
  • 摘要：宜兴紫砂矿物原料底槽青为紫红色的泥质粉砂岩，块状构造，粉砂泥质均质结构；主要化学成分平均值：w(SiO2) 59.15%，w(Al2O3) 22.71%，w(Fe2O3) 6.85%，w (K2O) 2.57%，四者之和达91.28%;矿物组合特征为石英+高岭石+伊利石+赤铁矿，其中石英含量40%左右，分布比较均匀，颗粒大小为10～100μm。
  • 摘要：沉积岩型铅锌矿床是世界上铅锌矿产资源的主要来源.湖南白云铺铅锌矿床是赋存于碳酸盐岩中,受特定层位控制的一座大型沉积岩型铅锌矿床.该矿床经历了多阶段的成矿过程,矿石中黄铁矿结构复杂,呈现多世代共生特征.由于混合了不同阶段多种成因的黄铁矿,传统的全岩或单矿物同位素分析方法无法将不同世代黄铁矿的同位素组成区别开来.因此,利用二次离子质谱(SIMS)技术,对不同类型黄铁矿进行原位硫同位素分析,可为揭示白云铺铅锌矿床不同成矿阶段硫的来源和演化特征,确定成矿作用过程提供关键证据.rn 根据矿物共生组合特征以及不同类型黄铁矿的结构、组分和硫同位素数据，白云铺铅锌矿床中黄铁矿的形成主要可划分为三个阶段：早期沉积的莓球状Py1，成矿早期的胶状Py2和成矿期的粒状Py3。莓球状(Py1)由极细粒黄铁矿微晶(≤1μm）聚集而成，数量相对较少，一般分布于闪锌矿脉内部或沿脉壁生长。As含量较高，介于0.85-4.02 wt%，均值1.69%，δ34S为-22.7—-14.9‰，指示了沉积过程中海水硫酸盐的细菌还原作用。胶状(Py2)由内核和多层同心环带组成。内核形貌特征与早期莓球状黄铁矿相似，外环带由黄铁矿柱状、条带状晶体组成，且强烈破碎。As含量为0.03-2.08 wt%，均值0.25 wt%，δ34S为-8.4—-0.2‰，不同环带δ34S变化范围较小。Py2流体的硫可能主要来源于海洋沉积岩的变质或熔融。由于交代早期莓状Py1，Py2中混入了沉积黄铁矿中的硫。胶状Py2沉淀过程中硫的分馏基本达到平衡，不同环带中δ34S值的变化相对较小。黄铁矿(Py3)主要呈粒状自形．半自形晶体，内部发育多层交互生长环带，包括贫砷环带和富砷环带。贫砷环带中As为0.22-0.29 wt%，均值0.26 wt%．与Py2中As含量相似。834S为-4.6—+1.3‰，略高于Py2，指示其硫与Py2可能为同一来源，但基本无早期沉积硫的混入。富砷环带As含量为2.67-3.70 wt%，均值3.20 wt%，δ34S为-15.1—-7.7‰。指示富砷环带沉淀时，成矿热卤水中有大气降水混入。大气降水淋滤地层中的As，增加了流体的As含量和氧逸度，导致富砷环带的As明显增加，δ34S显著减小。
  • 摘要：闪锌矿是自然界常见的金属硫化物矿物,常与黄铜矿、黄铁矿和方铅矿等共生,对其典型特征及其成因进行研究,不仅有助于认识矿床的成矿环境和成矿机制,对指导找矿也有一定的实际意义.山西耿庄金矿区可见黄铜矿包裹闪锌矿及闪锌矿中包裹有黄铜矿,研究闪锌矿与黄铜矿共生体的形成机制,为分析矿床形成过程中热液演化机制及物化条件都具有一定的指示意义.闪锌矿出现于成矿过程的中晚期阶段，多呈暗红褐色，黑色。将本矿床中的闪锌矿分为2个世代：第一世代闪锌矿颗粒较大，部分含有较多黄铜矿，黄铜矿呈浑圆状、棒条状、蠕虫状、串珠状及不规则状，细小者多呈乳滴状；第二世代的闪锌矿主要分布在黄铜矿中，主要呈短柱状、树枝状及四角星状，亦可见不规则状，两种矿物的接触线，无明显的凹入或凸出，而是呈光滑、平直或舒缓波状。其中，星状闪锌矿对角线定向排列，夹角约85°，粒径4~20μm不等，包括空心及实心星状；树枝状闪锌矿数量极多，呈V形，长约1~10μm。rn 第一世代闪锌矿的形态随着黄铜矿群体的大致轮廓变化，表明闪锌矿的生长与内部的黄铜矿有一定的制约关系。黄铜矿斑点的大小变化有一定规律，一般情况下闪锌矿颗粒的边缘不含黄铜矿，即存在宽度不等的“净化边”。对其进行化学成分测定，由内至外，黄铜矿中Zn的含量一般较高，由中心至边部依次增加，而大颗粒的黄铜矿中，从中心到边部，黄铜矿的形态由大变小，Zn含量呈逐渐增大趋势，Cd含量0.02%～0.03%，闪锌矿基底中的Cd含量明显较高，为0.29%～0.37%，且越靠近边部，闪锌矿中Cu含量越低。Zn含量为0.14～0.27%．与中心黄铜矿中Zn含量相近。靠近黄铜矿中心的闪锌矿中Cu与Fe的含量较高，说明两者发生了化学成分的交换，表现出含Zn热液从外向内交代黄铜矿的特点，且边部净化边近似交代完全。rn 含有第二世代闪锌矿的基底黄铜矿中Zn的含量很低，为0.03%～0.14%，而早期和方铅矿共生的不含闪锌矿的黄铜矿中Zn的含量相对较高，可达1.52%。闪锌矿中含有大量的Fe，为Fe闪锌矿，含量8.04%~15.93%，Cd含量0.06%~0.24％。不同形态的闪锌矿中Fe的含量变化范围较大，树枝状、空心星状闪锌矿中Fe含量>10%，乳滴状及星状为8%左右。黄铜矿中的闪锌矿ZnlCd比值指示闪锌矿的主要形成温度为中高温，根据Cu-Fe-Zn-S体系图，表明黄铜矿中的闪锌矿是由原始黄铜矿和中间固溶体出溶的结果。
  • 摘要：鲕粒结构是沉积过程中一类非常特殊的颗粒类型,其承载有沉积时水动力条件、气候环境等重要信息.广西下雷锰矿是典型的热水沉积矿床,主要含矿层位有三层,发育丰富的锰质豆、鲕粒结构.本文在岩相学观察基础上,利用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)等对下雷锰矿中鲕粒结构的微观特征进行观测，研究发现金属氧化物和硫化物主要以相对较自形的晶粒分布在Ⅱ、Ⅲ矿层中由碳酸锰矿-硅酸锰矿组成的基质及鲕粒之中，具有交代残余结构，显示出多期次特征。石英脉切穿磁铁矿、黄铁矿，说明金属氧化物和硫化物与锰矿同时沉积，而石英脉则是由后期活动生产的。本次研究观察到锰矿石中存在的黄铁矿、硫钴镍矿等硫化物，证实下雷锰矿海相沉积具有良好的还原条件，可使低价的锰矿保持稳定而发生沉淀。由河流、地下水带入海中的丰富Mn2+在海水．沉积界面的还原条件（缺氧）下，沉积形成鲕状菱锰矿，进一步受变质作用影响锰质不断聚集而形成自形一半自形的蔷薇辉石环带。
  • 摘要：攀枝花钒钛磁铁矿是世界上著名的典型的岩浆矿床,其钒钛磁铁矿中见有大量纳-微米级别的尖晶石出溶体,其形貌丰富多样、结构类型较为复杂.这种纳-微米出溶矿物作为成矿活动的遗迹承载着其所处地质环境变化过程的重要信息.为探究尖晶石出溶体的序变特征及成因,本文在野外观察基础上,采集攀枝花钒钛磁铁矿兰家火山矿段的矿石标本,综合运用岩相观察和场发射扫描电镜、电子探针等微区原位观测手段,研究钒钛磁铁矿中的尖晶石出溶体的成分、形貌和分布特征.rn 分析认为，随着温度的逐渐降低，Mg2+和Al3+逐渐从磁铁矿晶格中脱离出来，在钛磁铁矿之间的晶界或者与钛铁矿的晶界处率先形核，并在充足的物源(Mg2+和Al3+)供给条件下逐渐发育长大，形成粒度较大的出溶体。由于尖晶石在这些晶界处出溶，其消耗了周围钛磁铁矿中大量的Mg2+和Al3+，使钛磁铁矿临近晶界的边缘部分形成Mg2+和Al3+的“贫化区”，并产生了钛磁铁矿从核心到边缘Mg2+和Al3+含量渐减的成分序变，这种成分上的序变直接导致了钛磁铁矿内部的尖晶石环带。rn 因此，由于出溶位置形核能力及出溶物质的差异产生了两种类型的尖晶石出溶体并形成了钛磁铁矿中尖晶石出溶体的粒度序变特征。
  • 摘要：在表生风化作用条件下,从原生矿物的风化蚀变到最终稳定粘土矿物相的形成过程中,早期的粘土矿物母质易遭受后期环境变化的改造,导致粘土矿物相互之间的转化.粘土矿物种类繁多,其转化方式及其机理受矿物的晶体化学、风化强度和气候环境条件等多因素控制.本文选取长江中下游地区九江红土剖面,重点采用X射线衍射及高分辨透射电镜显微镜,对红土中的粘土矿物转化方式和机理进行研究.rn 溶解，重结晶机制和固相转化机制为粘土矿物转化的两种主要机制。高分辨率透射电镜数据显示，九江红土剖面中粘土矿物的转化并未伴随着母质矿物的完全溶蚀，而是基于单元层的局部转化形成混层矿物，而混层矿物中各个粘土矿物单元层彼此连接生长，并非各个粘土物相的“基本粒子”，转化机理为侧向演化的拓扑关系而并非整个粘土矿物晶体溶蚀后再形成新的物相，因此，九江红土剖面中粘土矿物的转化机理应为固相转化机制控制下的粘土矿物的不均匀风化。
  • 摘要：研究古海水的氧化还原条件对反演全球构造演变和生命演化有重要意义.沉积岩中微量元素的含量、赋存形态和同位素分馏特征等对古海水氧化还原条件有重要指示作用.前人主要以深海页岩为研究对象,据其中的微量元素特征反演海水氧化还原条件.碳酸盐岩主要形成于浅海沉积环境,研究其中的微量元素特征,可以反演海水氧化还原条件的微小变化.然而,由于碳酸盐岩中微量元素含量通常较低,且碳酸盐岩在成岩过程中有可能经历较复杂的变化,因此用于研究页岩中微量元素的方法不适合用于研究碳酸盐岩.rn 基于元素价态对其活动性的制约、矿物对元素的吸附，以及元素和矿物的氧化还原性等原理，研究认为，通过分析碳酸盐岩中微量元素的分布特征和元素之间的相关性，可以反演碳酸盐岩形成的氧化还原条件。rn 本文研究表明，碳酸盐岩中微量元素分布特征及元素之间的相关性对沉积环境的氧化还原条件具有指示作用；通过该方法有望精确确定沉积环境氧化还原电位，进而可以研究短时间尺度内大气氧含量的微小变化；中二叠统(～265 Ma)全球大气氧含量处于一个较高水平。
  • 摘要：作为酸性矿山废水(Acid Mine Drainage,AMD)环境中两种重要的铁氧化物,施氏矿物和水铁矿对AMD环境中的许多环境地球化学过程起着重要作用.然而,硫酸根在施氏矿物结构和水铁矿表面的配位环境仍不清楚,这阻碍了进一步理解其结构、形成与转化和环境行为.本研究通过结合SK边XANES/EXAFS光谱,量子化学计算和表面配位模型等技术揭示了不同环境条件下硫酸根的配位形态变化.结果表明硫酸根在施氏矿物结构和水铁矿表面均形成内圈配位和外圈配位,它们的相对含量随pH、离子强度和样品水含量的变化而变化,但配位结构保持不变.硫酸根的内圈配位吸附量随pH的增加而减少，但不受离子强度的影响；在低离子强度时，水铁矿表面硫酸根的外圈配位吸附量在pH5达到最大值随后减小，而在高离子强度时随pH单调的减少。在干燥过程中，硫酸根外圈配位显著向内圈配位转化。不同环境条件下，EXAFS测定的S-Fe原子间距为3.22-3.26(A)，指示双齿双核内圈表面配位。在限制内圈配位结构前提下，不同条件系内圈配位和外圈配位的吸附量可通过拓展三层表面配位模型很好的拟合。rn 假定施氏矿物结构类似于一种扭曲的四方纤铁矿结构，硫酸根内圈配位表明，形成隧道的共边八面体双链需含有缺陷，形成具有反应活性的单配位表面OH官能团，并与硫酸根发生配位交换反应。干燥效应表明隧道结构中除了硫酸根离子外还有水分子。水铁矿表面硫酸根的吸附特性改进了对硫酸根吸附的理解及其对其它环境化学过程的影响，对于在矿物表面形成内圈和外圈配位的阴离子吸附行为有重要的借鉴意义。
  • 摘要：伊毛缟石是一种具有管状形貌的纳米级含水铝硅酸盐矿物.其单管由一层卷曲的、内部羟基被孤立原硅酸根基团取代的三水铝石层构成,内径约1nm,外径约2nm.由于具有独特管状结构和表面官能团(管内为硅羟基,管外为铝羟基),伊毛缟石在复合材料,液晶,催化和气体吸附、分离与储存等领域具有广泛的应用前景,近年来正越来越受到研究者们的关注.本研究采用原子力显微镜(AFM)对伊毛缟石溶剂热合成体系进行研究，重点探索前体物质（铝离子和原硅酸根离子水解、聚合、反应生成的羟基铝硅酸盐）转化为管状伊毛缟石的过程和机制。本研究以结晶氯化铝为铝源，原硅酸钠为硅源，在酸性介质中加热至98℃后保温120小时合成伊毛缟石。在不同保温时间段提取合成液，将新剥离云母片浸于所取合成液中，然后将云母片用超纯水冲洗，晾干后置于AFM下观察。
  • 摘要：自20世纪中叶以来,研究者们对晶体形成过程展开深入研究并充分发展了晶体生长的经典理论.经典结晶理论包括晶体成核理论及在不同界面状态下的晶体生长机制,如层生长理论、螺型位错生长机制及以刃型位错、层错作为台阶源的其他位错生长机制等.同时,奥斯特瓦德熟化(Ostwald-ripening)过程为溶液中纳米颗粒的去向提供了除生长之外的另一种解释,即小于临界尺寸的颗粒将发生溶解,溶解态的离子或分子供大于临界尺寸的颗粒继续生长.尽管经典的成核-生长模型和奥斯特瓦德熟化过程取得了一定成功,但仍有很多晶体生长现象难以被其解释.例如,在低于经典模型所预测的浓度下无定形相的形成;不规则、枝状晶体的形成;生命体中生物矿物精美的微结构的出现;地质记录中大量具有反常矿物学及解理学特征的矿物沉积物等.而非经典结晶理论,包括有前驱体参与的结晶过程、取向附聚(oriented attachment)生长机制、介晶形成机制及球晶生长机制等,则为解释这些现象提供了一定合理的依据.
  • 摘要：氢键O-H…O是水在地球深部物质中主要赋存形式之一.高温高压下氢键结构的变化会影响宿主的物理化学性质,这对解析地球深部热力学和动力学过程有着重要的意义.俯冲板片进入下地幔后,部分物质会转变为金红石和类金红石结构,如斯石英SiO2(P42/mnm),致密含水镁硅酸盐phase H(P2/m),δ-AlOOH(P21/nm,Pnnm).δ-AlOOH中的氢键在高压下会由非对称构型O-H…O转变为对称构型O-H-O,导致δ-AlOOH发生空间群由P21/nm变为Pnnm的二级相变.这在前人的实验和第一性原理计算结果中得到了证实，但是高温下δ-AlOOH中氢键的对称化行为，及其对δ-AlOOH性质的影响还未得到研究。300K时δ-AlOOH在10-15 GPa下发生氢键对称化，且对称化压力与温度成正相关，斜率约为1×10-3 GPa/K。可推测δ-AlOOH从其在下地幔上部产生直到其沿着冷俯冲板片到达核幔边界，其中的氢键一直以对称的构型存在。氢键对称化的δ-AlOOH的体积模量和体波速等物理性质显著强于非对称化的δ-AlOOH，从而在研究8-A100H在地幔中的性质时应该以氢键对称化的8-A100H为基础。氢键O-H…O是水赋存于下地幔的主要形式，氢键结构的变化是研究含水物质在地幔中性质时的重要考虑因素。
  • 摘要：地核中的铁进入下地幔,以杂质的形式存在于矿物中,导致矿物性质的变化(力学、热力学性质、热传导及地震波速等),为解释地球深部观测现象提供了新的途径.前人对地球内部的热导率进行了一些探索,但主要在环境条件下或者较低的压力下,然后通过外推的方式得到高压下的热导性质,而对于含铁的矿物热导率研究还甚少.本文采用第一性原理方法计算结合Boltzmann-Transport关系对含亚铁离子的下地幔矿物(MgO,Perovskite,Post-perovskite)的晶格热导率进行了初步的研究.rn 亚铁离子在三种矿物中都占据A位，目前的研究成果表明，在高压作用下亚铁离子在MgO中会产生高自旋到低自旋的转变，而在Perovskite，Post-perovskite两种矿物中保持高自旋态。因此，本文的计算基于以上自旋态进行。计算结果揭示了①在含铁的MgO中，当铁为高自旋态时，其热导率较低旋态铁时要低，随着自旋态转变的完成，含铁热导率会增加，②三种矿物含铁使得热导率减少了近60%，这和Manthilake等人在低压时的报道结果相似，③结合地温模型，得到核幔边界处的热导率为5.03Wm-1K-l，通过核幔边界的热流为3.3～5.64TW，该热流值可以满足地球发电机的热流(2～3.5TW)，也符合Lay等人报道的来源于地核热流的估算值(5～15TW)。
  • 摘要：二价铜离子(Cu2+)具有3d9的价电子构型,这是一种强的Jahn-Teller效应离子,它在各种铜矿物或化合物中的四方面状配位特征就是这一效应的结构反映.晶体场理论是研究离子晶体电子能级分裂的有效手段,因此利用铜的离子晶体来研究压力对二价铜离子的Jahn-Teller效应的影响、进而了解Cu2+离子高压晶体化学行为的有效途径.氟是一种电负性很大的元素,CuF2是一种典型的离子晶体,是研究压力对二价铜离子Jahn-Teller效应影响的典型化合物.rn 利用DAC装置和同步辐射X-射线衍射对CuF2样品进行常温高压实验探测其在压力作用下发生相变的可能性，并了解其高压相的晶体结构。CuF2高压实验研究结果表明：1、CuF2常温常压结构（P21／n，畸变的金红石结构）在高压下不稳定；2、在16.3GPa发生相变，出现高压新相，高压新相一直稳定维持到43.4GPa;3、相变为不可逆相变；4、推测高压新相可能为四方相。
  • 摘要：氢-水化合物(H2-H2O)的形成和稳定性研究,是环境、能源和行星等诸多学科前沿的重要方向.应用金刚石压砧高温高压装置,在吉帕级的压力条件下,对水的固体和光协同催化分解机制开展拉曼光谱实验.rn 实验结果显示：1、高压条件下(20GPa)，水只有在固体催化和光催化的同时作用下，才能高效分解产生氢；2、分解形成的氢在卸压过程中逐渐从固体催化材料中解析出来，部分溶解于水中。随着压力的进一步减小，氢能完全溶解于水，形成稳定的氢-水化合物。rn 水在高压条件下协同催化分解机制的发现，为人类氢能源高效开发利用提供了新的思路，为气-液两相相互作用研究提供了新的平台。
  • 摘要：660公里地震波不连续界面作为上下地幔的分界面,主要是由后尖晶石相变造成的(Ito and Takahashi,1989;Irifune et al.,1998),即林伍德石分解生成布里奇石和铁方镁石.由于该相变的克拉珀珑斜率为负值,所以会对地幔对流产生阻碍作用,从而阻碍了上下地幔的物质交换,例如俯冲板块到达660公里界面会被阻滞.对于后尖晶石的相变大都是在大压机(multi-anvil press)里进行的,而通过大压机高温高压原位测量发现的后尖晶石相变压力要比实际观察值小1～2GPa,即相变深度要浅50公里左右. 另外,通过大压机原位测量得到的克拉珀珑斜率的绝对值(-1.3～-0.4 MPa/K)也明显小于地震观测所得(-3.0～-2.5 MPa/K.另一方面,激光加温金刚石压腔实验:分别利用Mg2SiO4单一组分和原生地幔岩(pyrolite)成分验证了后尖晶石相变的压力和克拉珀珑斜率都与地震观测相吻合,即后尖晶石相变与660公里界面是吻合的,而不需要考虑其它影响因素(如矿物中的结构水).而导致大压机原位测量与激光加温DAC结果之间出现差异的主要原因是现有的压标物质Pt和Au的高温高压状态方程之间存在着显著差异，需要进一步的测定工作。另一方面，大压机在高压下的温度测量以及DAC激光加温时的温度测量间的差异也有待于进一步探讨。另一方面，在660公里不连续面附近，除了有后尖晶石相变以外，还有后石榴石相变和后秋本石相变，即石榴石和秋本石像布里奇石的相转变。因为在地幔转换带的下半部分，除了有60%左右的林伍德石外，还有30%的石榴石和大约10%的秋本石，在660公里不连续面附近。林伍德石，石榴石和秋本石都陆续会相变生成布里奇石，进而导致布里奇石是下地幔中最普遍和重要的硅酸盐矿物，占据了下地幔体积的70～80%。新近的高精度地震观测还发现，上升的地幔柱可以顺利通过660公里不连续面而进入地幔转换带，这说明高温下，后石榴石相变在660公里不连续面处起了主导作用，而该相变的克拉珀珑斜率是正值，对地幔对流有促进作用。因此，在不同的温度条件下，不同的相变规律对660公里界面起着主导作用，由于其不同的克拉珀珑斜率，对地幔的物质交换与对流将产生不同影响。
  • 摘要：粘土矿物是烃源岩中常见的无机矿物成分,其成岩转化(如蒙皂石向伊利石转化)与有机质成熟度密切相关,大量模拟实验普遍认为有机质等生烃母质的热解受到粘土矿物催化作用影响.但在烃源岩中,粘土矿物由于其巨大的比表面积和电荷性,多与地层中的有机质紧密的结合在一起形成粘土有机复合体.然而,迄今为止,关于粘土矿物层间有机质热解行为研究还很少.为探明粘土矿物．有机质复合体中有机质的热解行为及生烃机制，本文对三种不同类型的有机质(十八烷酸(OA)，十八烷基季铵盐(OTAB)以及十八胺(ODA))进行了高压热解实验研究。选择未熟或低熟页岩中普遍存在的蒙脱石，分别制备了蒙脱石，有机质层间（离子交换法）和层外复合体（机械球磨法）。将样品至置于350℃、36Mpa的条件下进行金管高压釜热解实验，最后由气象色谱(GC)检测出气体成分，以考察蒙脱石与有机质的复合对有机质高压热解及其生烃潜力的影响。rn 实验结果表明，对于脂肪酸(OA)以及脂肪胺(ODA)有机质，蒙脱石的复合使得热解产生的气态烃产量增加，异构化程度增强，蒙脱石主要表现为催化作用；对于烷基季铵盐有机质(OTAB)，热解产生的气态烃产量减少，蒙脱石主要表现为抑制作用。而对于不同复合方式的有机质，如层间有机质ODA(Mtinter-ODA)，其总气态烃产率是纯ODA的10倍以上，而层间OTAB的甲烷含量以及总气态烃含量却远低于纯OTAB以及层外OTAB。因此，蒙脱石的层间域结构对有机质的热解表现出放大催化（如ODA）或放大保护(OTAB)作用。
  • 摘要：核能的快速发展和核电的利用,产生大量放射性废物,部分放射性核素一旦释放到环境中,将会给环境污染和人类健康带来重大危害.镧系元素作为锕系元素的结构类似物,可以很好的表征其在环境中的迁移行为.土壤中微生物代谢活动强烈影响镧锕系元素的化学形态,从而影响其环境迁移行为[1],具有重要的科学意义.目前传统方法往往研究镧锕系元素在微生物表面上的吸附行为,并利用模型分析其可能作用机理,不足以准确分析微生物活动对镧锕系元素在环境中行为的影响.体积排阻色谱-电感耦合等离子体质谱联用(SEC-UV-ICP-MS)技术,结合同步辐射技术,可以在分子水平上给出镧锕系元素在环境介质上的化学形态,准确判断和分析其在环境中的化学行为.该研究表明，微生物活动能够强烈地影响Ce元素在环境介质中的氧化价态以及化学形态，进而影响其环境行为。该发现预示着微生物代谢活动在促进放射性污染物的环境迁移方面所可能扮演的重要作用。
  • 摘要：大洋锰结核氨浸渣(OMNLR)是大洋锰结核氨浸提取Ni、Co、Cu等有价金属后的矿物残渣.过去的报道已证明OMNLR富含菱锰矿和针铁矿,并且铁、锰氧化物同时具有较高的吸附性能和强氧化性.因此,OMNLR经高温煅烧后形成的铁锰复合氧化物在脱硫时可能会兼具铁氧化物强反应活性、高脱硫容量和锰氧化物热稳定性高、反应速率快(ZnO脱硫速率的4倍)的优势,并可能在一定程度上弥补铁氧化物高温脱硫时易被还原成单质铁以及锰氧化物脱硫平衡浓度高的缺陷.前期研究也发现OMNLR空气煅烧后可在常温下脱硫.本研究着重探索了热处理OMNLR高温脱硫的可再生性.rn 结果显示，大洋锰结核氨浸渣在N2保护气氛下煅烧，可形成铁锰复合氧化物脱硫剂-Mn(Fe)O。该脱硫剂可在高温范围内有效脱除H2S，且可在600℃下进行高效恢复再生，经过9次再生，OMNLR脱硫剂仍能保持较高的脱硫容量，没有中毒失效现象，总脱硫容量可达1233.2(mg/g脱硫剂)，说明OMNLR煅烧产物是一种具有稳定脱硫容量且可多次再生的高效高温脱硫剂。
  • 摘要：挥发性有机污染物(VOCs)造成的环境问题对人类的稳定发展和健康带来严重的威胁,环境污染的控制和治理成为人类面临的重大问题.以半导体为催化剂的光催化反应技术引起了人们的极大兴趣,而Bi2WO6作为一种可见光诱导的新型催化剂,其禁带宽度较窄,有良好的可见光吸收性能,无毒、无二次污染、降解效率高等一系列优点而得到关注,广泛应用于光催化领域中.然而,Bi2WO6的颗粒粒径小且容易团聚,因此许多研究将其负载到载体上来克服这些问题.针铁矿(FeOOH)由于具有纳米尺度、高比表面积、高化学活性等性质在水处理、催化、染料等领域具有很多的应用.本文将针铁矿作为负载剂,采用水热法制备Bi2WO6/针铁矿复合催化剂,并对其进行表征.探讨了复合催化剂合成的最佳条件,研究影响苯光催化的因素,并对苯光催化降解的反应机制进行讨论.rn 用水热法合成了Bi2W06/针铁矿复合催化剂，发现当针铁矿与Bi2WO6的摩尔质量比为0.8:1，焙烧温度为350℃，前驱体溶液的pH值为3时制备的复合催化剂具有最好的催化活性，当苯初始浓度为50 mg/m3时在紫外光照220 min后其降解率达到71.9%，明显高于纯Bi2WO6。用红外光谱仪检测到中间产物有苯醌、苯酚、苯甲醛、醇类、烷烃等。此外探究了苯降解的影响因素，发现在苯初始浓度较低和通入氧气的情况下有利于增强复合催化剂的催化活性，最后对苯光催化降解的机制进行了分析，认为其主要的机制是具有强氧化性的自由基和生成了电子-空穴对。
  • 摘要：混层六方水钠锰矿是土壤中普遍存在的一种氧化锰矿物,亦是大洋锰结核和沉积物的重要组成部分.具有颗粒细小、结构缺陷多、电荷零点(PZC)低(1.S-2.S)、负电荷量高、表面反应活性强等特性,对污染物和营养元素等的环境地球化学行为具有重要作用.天然水钠锰矿中常富集多种金属离子(Fe3+、Co2+、Ni2+等),它们的地球化学行为与氧化锰矿物紧密相关(Burn et al.,1993;Feng et al.,2015).不同金属离子性质(半径、氧化态等)的差异,导致它们在水钠锰矿结构中的赋存机制不同:或是对矿物结构中M n4+、M n3+或空位的替代;或是吸附于矿物层间或边面位点(图1;Manceau et al.,2007;Peacock, 2009).水钠锰矿锰氧八面体层对过渡金属离子的兼容性与过渡金属离子与其所替代的Mn(Ⅳ)或Mn(Ⅲ)的半径差成反比(Yin et al.,2013).这些结果有助于进一步理解环境中金属离子与水钠锰矿之间的相互作用机制，及其对重金属污染元素环境地球化学行为的影响。
  • 摘要：饮用水中的氟污染物被认为是目前威胁人类健康的主要问题之一[1].根据世界卫生组织(WHO)规定,安全饮用水中的氟含量不能超过1.5mg/L[2].全世界有超过35个国家,超过2亿人口正面临饮水型氟中毒的威胁[3].氟中毒在中国也是一种流行严重的地方病,在四种主要的地方病中,地氟病分布最广,危害最大.rn 羟基磷灰石(HAP)在自然界中广泛分布，相比于其他吸附剂还有吸附量大，吸附效果好，环境友好等特点。前人对羟基磷灰石除氟也开展了一定的研究，但是由于实验条件的限制，大多数研究停留在吸附实验部分，关于羟基磷灰石除氟的反应机制还存在一些争论。本次研究通过控制反应时间、pH、初始氟离子浓度得到羟基磷灰石对F的最佳吸附条件，计算出理论的最大吸附量。同时运用扫描电镜(SEM)，高分辨率透射电镜（HR-TEM）以及F的固体核磁共振技术(19F NMR)以查明羟基磷灰石对F的吸附机制。rn 实验表明，所选用的羟基磷灰石在扫描电子显微镜下呈球状集合体，在高分辨率透射电子显微镜下呈现板状、柱状单晶形式存在。吸附实验表明，pH对羟基磷灰石除氟的影响较大，控制pH较低(>4)，反应24-48小时以上可以得到最佳的吸附效果，且理论的最佳吸附量为21.6mg/g。rn 通过19F NMR，HR-TEM以及EDX分析得出，在pH7，中等初始F-浓度(<100mM)条件下，羟基磷灰石对F的吸附机制以离子交换反应为主，即F-取代了羟基磷灰石的隧道-OH。当初始氟浓度增大到一定程度时(>100mM)，羟基磷灰石除氟的机制发生改变，并生成沉淀态CaF2。选区电子衍射分析呈现出清晰的电子衍射花样，表明新生成CaF2具有良好的晶形。
  • 摘要：大兴安岭中南部地处东亚造山带东段,大地构造单元主要由兴安地块和松嫩地块组成(Seng(o)r et al.,1993).区内出露地层主要为古生界二叠系地层及部分中生界地层.二叠系地层由下至上依次为大石寨组、哲斯组和林西组.胡大干等(2009,2011,2012,2016)通过对区内二叠纪泥质岩石中粘土矿物的成因标志进行了探讨,认为该区上古生界变质程度相当于极低级变质作用.绿泥石的成分与温度有较好的相关性,应用绿泥石地质温度计,可以估算变质作用的温度.因此,对绿泥石成因意义的讨论,有助于揭示研究区上古生界的热演化历史.研究表明，级绿泥石地质温度计估算的温度与伊利石等粘土矿物的成因标志所揭示的温度较为吻合，表明绿泥石地质温度计是表征古地温的有效手段。同一地层中有机质地质温度计估算的温度值略高于无机矿物地质温度计估算的温度值。
  • 摘要：本文选取湖南中部寒婆坳矿区的煤和石墨样品为研究对象,通过微晶结构参数的变化来探讨煤系石墨的结构有序化过程.石墨矿床根据成因可分为区域变质矿床、接触变质矿床和岩浆热液矿床3大类[1],前者即指显晶质鳞片状石墨,第二个类型即指煤系隐晶质石墨.接触变质类型矿床是由岩浆侵入含煤岩系引起煤层的接触变质形成.受接触变质煤层会形成以岩基为热源中心向外辐射的变质环带,依次为石墨带、半石墨带(碳中间相带)、高级无烟煤带、无烟煤等变质相.从石墨到正常煤层这种连续的变质环带,是研究煤系石墨结构有序化过程的理想场所.
  • 摘要：矿物的多体性是由两种或两种以上性质不同的结晶模块按照不同比例和堆积顺序构筑成结构和化学组成不相同的矿物特性.具有相同模块、不同比例的矿物可以构成一个多体系列矿物(polysomatic series),而其中的每一个成员均为该系列的一个多体矿物.矿物多体性的研究对于全面认识造岩矿物和固溶体的晶体结构、化学成分关系、结构无序和交代过程等具有重要的理论和现实意义.硅镁石族矿物是具有典型矿物多体性的矿物,由橄榄石结构模块和块硅镁石结构模块组合构成.虽然前人对硅镁石族矿物进行了晶体化学、晶体结构研究,但硅镁石族中多体矿物之间的关系及它们之间的演化等仍然缺乏认识.rn 湖南香花岭含铍条纹岩产于癞子岭花岗岩与围岩接触带部位，是我国重要的多金属(Be、Li、W、Sn、Pb、Zn)矿床。黄蕴慧先生(1988年)对香花岭条纹岩进行了详细的矿物学研究工作，并鉴别了该条纹岩中的粒硅镁石(chondrodite)和块硅镁石(norbergite)。作者再对香花岭含铍条纹岩进行铍矿物研究时，发现粒硅镁石和块硅镁石一起产出于该条纹岩中，这将有利于深入研究硅镁石族多体矿物之间的演化关系。电子探针化学成分分析表明，相对于块硅镁石，粒硅镁石富含Si和Fe，而块硅镁石相对富含Mg和F。粒硅镁石属于单斜晶系，空间群为P21／c，晶胞参数a=7.8503(6)，b=4.7297(3)，c=10.2753(7)，β=109.117(8)，V=360.48(A)3;块硅镁石为斜方晶系，空间群为P2/m 2/m 2/m，晶胞参数a=10.2875(7)，b=8.7972(6)，c=4.7134(4)，V=426.57(A)3;粒硅镁石和块硅镁石晶体结构中Si位均含一定量的B，粒硅镁石富含B较多一些(0.108/晶胞vs 0.077/晶胞)。矿物组合和晶体结构特征研究表明，香花岭条纹岩中硅镁石族矿物由粒硅镁石向块硅镁石演化，可能由于粒硅镁石晶体结构中橄榄石模块不稳定造成；而这种演化直接反映了块硅镁石交代粒硅镁石的反应过程。粒硅镁石中的Fe仅仅分布在其晶体结构的Mg1位，经过热液交代反应后，少量的Fe和Si被带出，导致块硅镁石Fe和Si相对较少。
  • 摘要：花岗闪长岩、石英闪长岩或闪长岩等侵入镁质大理岩在接触部位发生以接触交代变质作用为主要特征的镁质矽卡岩成矿作用.在区域构造多期次的活动背景下,成矿流体多期次活动,晚期形成的细颗粒透闪石多期次交代已经形成的粗颗粒的透闪石并形成由细粒透闪石组成的软玉.镁质矽卡岩的形成机制是揭示矽卡岩形成过程中元素的迁移性质的重要线索.其中部分镁质矽卡岩含有的软玉是一种单矿物集合体,主要由透闪石;Ca2Mg5Si8O22(OH)2组成,以及少量的锆石,绿辉石、磷灰石、透辉石、阳起石、绿泥石、方解石、金属硫化物等.目前根据整个和田镁质矽卡岩矿带中的矿物组成、矿物共生组合和矿物分带进行了期次和阶段的划分.rn 新疆和田镁质矽卡岩（含和田玉）原生矿床主要出现在莎车一叶城、和田一于田和且末一若羌矿床。它们均产生于相似的地质背景并且大多数位于前寒武纪含白云石大理岩与分布于海西期地表浅部中．酸火成岩的接触带上。在镁质矽卡岩中从岩浆岩到镁质大理岩逐步分布着不同的矿物及矿物分带，这些矿物分带及其地球化学特征和O-H同位素特征显示了整个矽卡岩的形成过程和物质的带入带出。在不同的镁质矽卡岩矿床中，由于成因温度、物质组成和围岩的地球化学特征的变化，在矿物分带中会出现不同的矿物共生组合和矿物分带，例如在若羌矽卡岩矿床中出现了粉红色的黝帘石，和田市附近的白玉河和墨玉河中的软玉中出现了石墨、金红石、钙铝榴石等矿物。由于镁质大理岩中出现大量的红褐色氧化物，在且末和皮山391，382矿床中出现了红褐色的软玉。rn 在镁质矽卡岩的年龄研究中，矿床定年一直是一个难题，主要是由于大量镁质矽卡岩矿床中较少出现云母等用于定年的矿物。以往尝试过采用Ar-Ar法对部分镁质夕卡岩矿床中出现的金云母进行定年。由于含K量较低，因此并没有成功，近年来，不同岩石的锆石U-Pb定年已被用于约束地质过程，特别是在一些罕见的岩石中，如硬玉和软玉。在镁质矽卡岩中的软玉里选出了大量锆石，并通过这些锆石和花岗岩的锆石中的岩相学、微量元素、氧同位素、矿物包裹体等确定了这两种锆石都是来自于岩浆岩，软玉中的锆石经历过重结晶作用和流体蚀变作用。软玉中锆石的年龄结果与岩浆岩中的基本一致。近两年来通过SHRIMP U-Pb等方法和手段陆续对新疆和田境内的主要镁质矽卡岩矿床进行了深入研究，并获得了可靠地年龄用于约束整个矿带的演化和矿床形成时代。今年重新对且末和皮山的软玉矿床进行了重新研究，鉴于软玉中的锆石经历了重结晶或者成矿流体的改造，因此很难获得理想的协和年龄。且末金山糖玉矿床获得的锆石年龄在420-440Ma;新藏公路392糖玉矿床中闪长岩中的锆石获得的协和年龄为453±4Ma。根据这些年龄可以判断，整个新疆和田镁质矽卡岩成岩成玉时代主要在400-450Ma之间。这个数据和前人采用K-Ar法测得的和田玉原生矿床金云母绝对年龄249 Ma、258Ma完全不同，鉴于云母的出现也可能与后期地质热事件有关，因此本次研究获得的年龄更为可靠。进而否定了以往认为的整个和田玉矿带的形成年龄与青藏高原隆生的地质事件有关的看法。
  • 摘要：铜陵矿集区是长江中下游成矿带内重要成矿区,区内存在有大量的褐铁矿资源.除部分因含金而作为铁帽型金矿开采外,大部分褐铁矿因品位低等原因而被丢弃,造成了严重的资源浪费,尤以新桥矿田为典型代表.近年来,随着矿物学与纳米科学技术的交叉融合,大量研究表明褐铁矿中的主要矿物针铁矿为纳米粒级,具有纳米矿物特性和纳米效应,在滞留重金属、转化环境污染物等方面具有很高的效能,显示出褐铁矿作为功能材料有巨大的潜在应用价值,因此,有必要对褐铁矿的地球化学特征进行一定的研究.由于在新桥矿田,褐铁矿主要是由黄铁矿和菱铁矿风化而来,因此,褐铁矿根据原生矿石的不同可分为两种类型:黄铁矿风化形成的褐铁矿(简单称为Ⅰ型褐铁矿)和菱铁矿风化形成的褐铁矿(Ⅱ型褐铁矿).本研究通过地球化学方法,对新桥矿田两种类型褐铁矿的主量元素、重金属元素含量特征进行研究.该研究对褐铁矿成因、指导寻找原生矿及其资源化、材料化利用不仅具有科学意义,而且具有重要的应用价值.研究表明，两种类型褐铁矿的主、微量元素特征存在着明显的区别：Ⅰ型褐铁矿中富TFe、P、Cu、As等，贫K、Ca、Mg、Pb、Zn、Mn等；Ⅱ型褐铁矿中富Si、Al、K、Zn、Mn等，贫P、Cu、Pb、As等。与原生矿石相比，有较为明显的继承性；在褐铁矿的形成过程中部分元素发生明显迁移：Ⅰ型褐铁矿明显富集Na、P、Cu、Pb、Zn、As，而Ca、Mg、K流失显著；Ⅱ型褐铁矿则明显富集Si、Al、Na、P、As，而Ca、Pb、Zn、Mn流失显著。
  • 摘要：X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)技术是目前最准确、最权威的获得晶体结构数据的方法,也是矿物研究中的不可缺少的实验手段.在研究新矿物、稀有矿物(如铀矿物等)过程中,常常遇到样品晶粒细小无法获得理想单晶、含量极少不能满足传统粉末测试样品量的问题,使研究难以进行下去.本文以束磷钙铀矿为例给出微区X射线粉晶衍射和单晶衍射仪拍摄德拜图两种解决方案,并通过与常规粉末衍射结果对比讨论了两种方案的优缺点.rn 测试结果表明，微区粉晶衍射和甘多菲法均可对极微量样品开展衍射测试，获得有效的结构数据。计算微区粉晶衍射数据得到晶胞参数为a=1.7419nm，b=1.6033 nm，c=1.3567 nm，V=3.7888 nm3，半高宽为0.1°～0.36°，与常规粉末衍射结果一致。从强度来看，微区粉晶衍射相比常规粉晶衍射大大减小了择优取向的影响，这是由于微小区域内晶体颗粒数量非常有限，被测试到的有限的晶面将极大影响衍射峰峰型和强度。计算甘多菲法的衍射数据得到晶胞参数为a=1.7337 nm，b=1.5932 nm，c=1.3542 nm，V=3.7403 nm3，半高宽为0.48°～0.85°，与常规粉末衍射结果误差较大，但可以完成定性分析。甘多菲法中衍射峰的宽化是不可避免的，主要受到单晶仪面探测器分辨率和衍射光斑大小的限制。此外，由于单晶衍射仪阻光器的存在会阻挡部分低角度（本实验为小于6.32°）衍射信息的接收，因此建议使用铜靶测试在低角度有衍射峰的样品。
  • 摘要：深蓝紫色的烟青玉做为青海三岔河一种特殊的颜色品种,其致色元素与致色机制一直未有人研究。本文选取了多个深浅不同的,具有代表性颜色的烟青玉样品,分别对其运用红外光谱仪、拉曼光谱、电子顺磁共振能谱、X荧光光谱仪(XRF)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、紫外可见光谱仪进行了测试,通过红外、拉曼光谱发现烟青玉由透闪石组成.XRF和ICP-MS对颜色深浅不同的烟青玉样品进行测试,Fe2+、Fe3+、Mn和Ti的含量随着颜色的加深,含量增加.常温下电子顺磁共振能谱测试表明,四面体位置T上Fe3+和八面体位置M1、M2和M3上Mn2+随着颜色的加深,含量减少,与烟青玉的致色无明显关系.液氮温度下电子顺磁共振能谱中未观测到Ti3+,说明烟青玉中的Ti主要为Ti4+.可见光谱测试,颜色深浅不同的烟青玉样品中,主要吸收峰在450nm和560nm附近,随着颜色的加深,两处吸收峰的强度增加.结合烟青玉致色元素的分析,450nm处的吸收峰主要为八面体位置上Fe3+6A1→4E+4A1(4G),560nm处的吸收峰主要为Fe2+→Ti4+。
  • 摘要：水钠锰矿是一种广泛存在于地质环境中的含水层状锰氧化物.一般认为,环境中水钠锰矿形成与微生物活动密切相关.水钠锰矿能够吸附固定重金属,以Cu2+为例,Pe(n)a曾提出水钠锰矿与铜的结合方式有三种:吸附于阳离子空位;进入锰氧八面体层;吸附于侧边缘表面.本研究利用Pseudomonas putida MnB1氧化Mn2+形成水钠锰矿,重点探讨了Cu2+在不同阶段进入水钠锰矿结构时的赋存状态及其矿物本身的结构稳定性.rn 研究表明，共沉淀体系中的Cu2+和吸附体系中Cu2+在水钠锰矿中的配位形式和结合方式不同；两种固定Cu2+的方式对生物成因水钠锰矿的结构对称性、锰氧化物及结晶度产生不同影响，进一步的研究将为水钠锰矿固定环境中重金属的反应机制提供理论依据。
  • 摘要：富勒烯及其衍生物作为一类重要的碳纳米材料,在多个领域(如环境修复、生物医药和材料科学等)具有潜在应用.随着富勒烯基碳纳米材料的扩大生产及应用,它们将不可避免地进入环境中.因此,它们对人体健康和自然环境的影响需要引起高度关注.虽然富勒烯具有高度疏水性,但是水溶性富勒烯(如水溶性富勒烯聚集体和多羟基富勒烯(PHF))能够通过多种方法(超声、溶剂交换等)方便地制备.水溶性拓展了其应用范围,但同时也可能增加其对人体健康和环境的危害.实际上,水溶性富勒烯对细菌和人体细胞的生物毒性已被一些研究证实.因此,关于水体中水溶性富勒烯高效去除的前瞻性研究不仅有利于控制其潜在风险,而且对于可持续碳纳米产业具有重要意义.其中,PHF作为富勒烯在环境中的主要产物,其污染控制尤其需要被重视.rn 本研究选择典型阳离子聚合物聚乙烯亚胺(PEI)作为改性剂来修饰蒙脱石，考察未改性蒙脱石和PEI改性蒙脱石对PHF的吸附，并且探讨可能的吸附机制和吸附状态。rn 吸附实验结果表明，PEI改性蒙脱石在较广pH范围内均对PHF具有较好的吸附能力，这可能是静电引力和氢键吸附共同作用导致的（zeta电位和红外光谱结果）。PEI改性蒙脱石对PHF的吸附量随着PEI负载量的增加而增大，随溶液pH值的减小而增大。PHF在所有吸附剂上的吸附等温线数据均能较好符合Langmuir模型，在PEI改性蒙脱石上的最大吸附量为210 mg/g，远远高于未改性蒙脱石(15 mg/g)。此外，XRD和TEM结果显示吸附的PHF主要存在改性蒙脱石外表面。该工作表明，阳离子聚合物改性蒙脱石对PHF具有较好的亲和力，能够作为水体中PHF的潜在吸附剂。
  • 摘要：近年来研究表明在一些重要的深成和表生矿床中存在大量亚微米和纳米级别的金属颗粒.例如,在卡林型金矿中发现了以含砷黄铁矿和毒砂为主要载体矿物的纳米金.前人针对金的化学价态、形貌和性质进行了一定的探索.部分研究认为在热液矿床成矿过程中,金可能在水力作用下以胶体形式迁移,最终因为热液条件的变化而沉积在载金矿物表面.但是目前对于纳米金的成因以及相关纳米尺寸效应在成矿过程中的作用还没有统一认识.rn 本文研究表明，体系pH小于黄铁矿等电点(pHiep)时，黄铁矿表面带正电因而吸附带负电的纳米金。未发生氧化的黄铁矿pHiep通常小于2，氧化后由于表面吸附了铁氧化物或氢氧化物pHiep升高至4-5，此外黄铁矿氧化还会导致体系pH降低。因此，黄铁矿氧化对吸附纳米金有促进作用。碱性初始条件下，黄铁矿氧化形成带正电的铁氧化物或羟基氧化物胶体从而吸附纳米金。黄铁矿和纳米金均在吸附实验中体现出一定的尺寸效应。小尺寸黄铁矿由于比表面积更大、氧化速度更快，所以吸附能力更强。在小尺寸纳米金（初始pH6.13）中氧化黄铁矿表面带负电，而在大粒径纳米金溶胶（初始pH3.9）中黄铁矿表面带正电，所以小尺寸纳米金体现出吸附滞后性；当pH<4时，小粒径纳米金由于带电量更大所以表现出更快的吸附速度。
  • 摘要：凹凸棒石作为一种含水富镁的硅酸盐矿物(粘土矿物),具有纤维状的形貌、独特的链层状结构和一系列优异的性能,如比表面积、吸附性、离子交换能力等,从而在行业内得到广泛应用.通过对凹凸棒石的晶体结构(图1)及理化性质做了一系列表征,包括XRD、FTIR、粒度分析、TEM,可见其在吸附和环境修复领域具有良好的应用前景.rn 土壤中矿物界面对重金属离子的吸附作用是维持环境质量的重要过程，因此对重金属离子在矿物表面的吸附行为和吸附机制有一个大致的认识非常重要。金属镍离子在凹凸棒石表面的吸附受pH (pH 3～10)、离子强度(I=0.001～0.1M)、镍离子初始浓度(CO[Nj2+]=0.07～2.1mM)等因素的影响。rn 吸附等温实验结果显示，有机质、碳酸盐等杂质会降低凹凸棒石对镍离子的吸附率，而用钠离子饱和凹凸棒石能提高它的吸附能力。
  • 摘要：海泡石是天然的2∶1型的富镁层链状粘土矿物,由2片硅氧四面体与1片镁氧八面体结合构成单元层,层与层之间相互链接形成多孔结构,其表面暴露有活性原子位,具有一定的酸性,可以.用于吸附和酸催化反.但是和天然蒙皂石族粘土矿物类似,其自然结构的酸性往往难以满足工业酸催化反应的要求.通过酸化反应，可以进一步强化其酸性，但采用酸活化反应处理海泡石后影响其结构与酸性的规律以及导致的酸催化性能尚不清楚。本工作研究了不同的酸处理条件对海泡石结构以及酸性的影响，并通过酸改性海泡石催化甘油脱水反应评价和分析了其酸性的本质与作用机理。实验发现盐酸和硫酸酸化处理有助于“疏通”海泡石的孔道，增加比表面积和酸性位。以酸改性海泡石作为催化剂催化甘油脱水的反应，能显著提高甘油转化率、丙烯醛选择性和收率。
  • 摘要：我国辉钼矿储量丰富,其主要成分二硫化钼(MoS2)具有类石墨烯的层状结构,是典型的层状过渡金属硫化物,具有丰富的物理和化学特性.本研究通过剥层-重堆积法在纳米级MoS2层间引入了Mg金属客体离子,从而制备出Mg插层MoS2 (Mg-MoS2).扫描电镜分析表明,插层后的MoS2微观形貌为颗粒状.X射线衍射分析表明,Mg-MoS2层间距由原来的0.62nm增加到1.2 nm.进一步研究发现,Mg-MoS2中Mg是以水合离子的形式存在于MoS2层间.经一定温度的退火处理可以将层间的水分子逐步去除,同时伴随层间距的不断减小.另外还发现通过正丁基锂与MoS2制备的Li插层MoS2前驱体结构不稳定,但Mg-MoS2结构十分稳定.此外,可通过调控合成条件得到不同Mg离子浓度插层的MoS2样品.以上结果将为后续研究金属客体离子插层对MoS2特性(如储锂性能)的影响提供必要的基础.
  • 摘要：通过体外模拟天然骨生物矿化和材料自组装的形成机制,以羟基磷灰石和胶原为原料,结合原位合成法和凝胶途律研究制备了羟基磷灰石/胶原复合仿生骨材料.利用傅里叶变换红外光谱仪(FTI球)和X射线衍射仪(XRD)研究表征了复合材料的结构特征,并研究了其酸碱性利拉伸力学性能.结果表明,所得到的复合材料中的无机相主要是碳酸取代的弱结晶羟基磷灰石,具有类似自然骨的组成,有望成为一种理想的骨组织替代材料.
  • 摘要：碲钨矿是李国武教授等于2014年在攀西地区南部的云南省华坪县境内发现的一种天然K-Te-W氧化物新矿物,化学简式:(K1.5□0.5)Σ2(Te1.25W0.25□0.5)Σ2W5O19,新矿物具有钨青铜型结构的衍生结构,并存在占位非公度调制结构,化学式中写为空位或非整数,此前从未发现过类似成分和结构的天然矿物或人工合成物.钨青铜型结构人工合成材料在二次电池、电制变色和化学传感器等方面具有广阔的应用前景,目前在电子材料领域已成为仅次钙钛矿型材料的第二大类电子材料[2-4].碲钨矿具有新型的钨青铜型结构的衍生结构,在材料学上的应用是值得探索的课题,对其进行人工合成和性能研究有其重要的实际意义.rn 利用压片处理进行制样的固相合成法，由于压片原料之间接触较为致密，减弱了低熔点原料的升华对成分变化的影响，直接按化学计量配料就能得到符合配比的合成物，这对于所用原料含低熔点易挥发试剂的矿物合成找到了一种新方法，对进一步碲钨矿合成材料应用及性能的研究具有重要意义。
  • 摘要：羟基金属柱撑蒙脱石具有比表面大、价格低廉、吸附能力强等优点,可作为载体和吸附剂;纯磷酸银具有量子产率高等优点,然而由于其比表面积小以及受光激发时容易生成单质银而导致稳定性差进而影响光催化性能.本研究从资源回用以及提高磷酸银催化性能和稳定性角度出来,采用羟基铁铝柱撑蒙脱石(Fe-A1/Mt)和羟基铝柱撑蒙脱石(Al/Mt)作为载体负载磷酸银,制备了Ag3PO4/Fe-Al/Mt和Ag3PO4/Al/Mt光催化材料.
  • 摘要：乳液是一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与之不相容的液相中形成的多相胶体分散体系,广泛应用于食品、化妆品等多个领域.乳液的油/水界面具有不稳定性,需要加入乳化剂保持其稳定,有机乳化剂作为当前主流产品被广泛应用.然而,传统有机乳化剂带来的环境问题使该类乳化剂的应用受到了限制.以无机固体颗粒为乳化剂制备Pickering乳液开创了制备环境友好型乳液研究和应用的新思路.以粘土矿物、碳酸钙等为代表的无机固体颗粒因其可以有效稳定乳液,乳液粘度、类型可控,以及绿色等优点成为当前研究的热点.rn 本文以六水合硝酸镁、九水合硝酸铝、尿素、碳酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氨水等为原料，通过共沉淀法合成了碳酸根、硝酸根型层状双氢氧化物，分别记为：CO3-LDH-c、N03-LDH-c，并通过水热法合成了碳酸根、硝酸根型层状双氢氧化物，分别记为CO3-LDH-h、NO3-LDH-h;将茂名高岭土原矿经筛选、提纯获得高纯高岭石样品。将以上层状粘土矿物材料用作乳化剂，制备Pickering乳液，通过控制乳化剂添加量等条件，研究其乳化效果及稳定性。
  • 摘要：针铁矿是表生氧化环境中普遍存在的一种铁氧化物,广泛存在于土壤和沉积物中,对营养元素以及有毒有害元素的迁移、转化、富集具有重要的作用,体现了针铁矿-水界面的活跃性.针铁矿较强的表面活性与其矿物学特征密切相关.针铁矿的矿物学特性,包括晶体结构、晶体形态以及表面物理化学特征已有广泛报道.关于针铁矿的可控制备和表征也有部分报道,笔者进一步探究了温度和pH对合成针铁矿的调控作用.

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