180℃热液条件下锆石表面溶解行为研究

报道了锆石颗粒在180℃,HCl或NaCl溶液中经过240～712 h反应后表面特征的变化.扫描探针显微镜(SPM)对比观测表明,反应前后锆石表面微形貌发生了显著变化,反应后锆石表面平台和台阶普遍存在溶蚀现象,而在NaCl(1 mol/L)溶液中反应712 h的锆石表面出现了nm级、串珠状定向排列、可能是ZrO2的沉淀物.X射线光电子能谱(XPS)测定发现,锆石溶解过程中元素Si比元素Zr有更快的溶出速率,因而反应后锆石表面可以形成富锆的薄层.锆石表面溶解现象还得到了反应溶液ICP-MS分析结果的进一步支持,测定反应后溶液成分的变化发现,随着反应时间的增加,Zr,Hf,U等元素的溶出量也随之增加,HCl溶液中锆石各元素的溶出量最高,均比NaCl中性溶液中的溶出量要高.     

人工合成H2O及NaCl-H2O体系流体包裹体低温原位拉曼光谱研究

盐水化合物低温时具有特征的拉曼光谱, 已有实验证明这种拉曼光谱适合于判定标准溶液的溶质性质. 人工合成流体包裹体作为天然包裹体的参照物, 可以被用来验证许多涉及流体包裹体的假设的有效性, 也是检验激光拉曼法测定单个流体包裹体溶质性质可行性的关键. 本文采用Sterner和Bodnar提出的方法, 在50/100 MPa, 500~600℃范围内合成了纯H₂O体系和NaCl含量为5.12, 9.06, 16.6, 25wt%的NaCl-H₂O体系的流体包裹体. 联合使用冷热台和激光拉曼探针, 在低温(-180℃)时原位测定采集了冰及水石盐(NaCl·2H₂O)的拉曼光谱. 研究表明合成包裹体的盐水化合物(NaCl·2H₂O)具有特定的拉曼光谱, 可以做为鉴定自然界水-盐体系包裹体中NaCl存在的标准. 包裹体中的水在冷冻后以结晶冰的形式出现, 而不是以非晶质的固体(水玻璃)形式出现. 初次冷冻后采集的原位拉曼谱显示了明显的冰峰(3098 cm^-1), 但没有典型的水石盐拉曼谱峰出现. 随着温度的升高, 在-40~-22℃温度区间观察到明显的相变, 其代表了水石盐的结晶事件而不是熔化事件, 对低于NaCl-H₂O体系低共熔点(-20.8℃)的相转变温度的解释应该慎重. 盐水化合物的拉曼谱与冰的拉曼谱的相对强度及截面之比, 指示出流体包裹体盐度的相对大小. 水石盐的3423 cm^-1峰与冰峰(3098 cm^-1)的峰高、峰的截面积之比是获得NaCl-H₂O体系盐度信息的比较理想的参数.     

南京大平山铜矿砷的赋存状态及矿石S、Pb同位素

本文通过显微观察和电子探针分析,发现大平山铜矿矿石中砷元素主要以硫化物方式,呈毒砂和少量砷黝铜矿独立矿物赋存于矿石中.毒砂主要呈自形-半自形粒状、他形粒状,赋存方式主要有:(1)以独立矿物呈稀疏浸染状分布于矿石中,局部呈条带状和中等稠密浸染状分布于矿石中;(2)呈交代方式与黄铁矿和黄铜矿伴生于矿石中,毒砂形成一般晚于黄铁矿和黄铜矿;(3)有少数毒砂被晚期黄铜矿、黄铁矿晶体包裹.砷黝铜矿呈他形粒状与黄铁矿、黄铜矿和毒砂共生,往往交代黄铁矿和黄铜矿.硫同位素分析结果表明砷主要来自晚期岩浆热液,或可能来自晚期火山热液;铅同位素分析结果表明砷可能主要来自上地壳.     

氧化亚铁硫杆菌氧化黄铜矿的实验研究

黄铜矿是自然界中最为常见的含铜硫化物,矿石或尾矿中黄铜矿的风化往往会导致严重的矿区重金属污染,细菌的参与可以改变黄铜矿的氧化分解行为.本文通过对比实验系统研究了氧化亚铁硫杆菌（Acidothiobacillus ferrooxidans）对黄铜矿氧化分解的影响.利用等离子光谱仪（ICP-AES）、pH计、X射线衍射仪（XRD）和激光拉曼光谱分别测定了实验溶液的成分变化以及黄铜矿表面沉淀的物质组成.结果表明,细菌对实验溶液的pH值、Eh值和黄铜矿的氧化进程起着重要的控制作用.随着反应的进行及细菌的生长,溶液的pH值呈下降趋势,Eh值呈上升趋势,H＋和Cu2＋离子浓度升高.实验表明,细菌是整个氧化过程的主导因素,反应初期,Acidothiobacillus ferrooxidans氧化溶液和黄铜矿中的Fe2＋成Fe3＋ 随着反应的进行和Fe3＋的增多,在Acidothiobacillus ferrooxidans和Fe3＋的共同作用下,黄铜矿被氧化,并可生成自然硫,自然硫进而被Acidothiobacillus ferrooxidans氧化为SO42- Fe3＋对黄铜矿的化学氧化作用和细菌的生物氧化作用持续进行,构成了黄铜矿的氧化过程.反应后期,Fe3＋以次生沉淀形式覆盖在矿物表面,沉淀物对黄铜矿的溶出有抑制作用.     

南京栖霞山铅锌矿山中的现代钙华: 一种高度富锌和锰的方解石

金属硫化物矿山开发引发的重金属污染已成为当前急需解决的环境问题. 以南京栖霞山铅锌矿采矿巷道壁上的现代钙华为研究对象, 利用电子探针、扫描电子显微镜和X射线粉末衍射分析等矿物学手段, 分析了钙华中的矿物组成及其重金属元素的赋存形态和分布状况. 结果表明钙华的主要矿物成分为方解石. 尽管地层水的重金属含量较低, 但是钙华中碳酸盐矿物的微量元素含量却较高, 最高含量分别为: Mn 23.65%, Zn 9.60%, Mg 0.76%, Fe 4.44%和Pb 0.66%. 钙华在电子探针背散射电子像中呈现出复杂的韵律壳层构造, 成分分析表明这种韵律壳层构造与重金属的分布有关. 另外, 在钙华中见有螺旋状及团絮状物质可能表明微生物参与了钙华的形成过程, 并与重金属的富集存在关联. 所报道的高度富锌-锰方解石对矿山环境中的重金属污染治理具有可借鉴意义.     

川北矿山梁地区大隆组塔斯马尼亚藻胞囊内黄铁矿莓状体的形成机制及其地质意义

在四川省青川县矿山梁地区大隆组硅质灰岩中首次发现了塔斯马尼亚藻化石．文中基于详细的显微观察和微束分析技术,总结了塔斯马尼亚藻胞囊内黄铁矿莓状体的形态和分布特点,研究了胞囊内黄铁矿莓状体和玉髓的形成时间、充填方式、充填次序,发现黄铁矿微晶或莓状体多被生物膜包裹,黄铁矿和玉髓形成于水一沉积物界面附近,黄铁矿莓状体的形成与硫酸盐还原菌的活动有关,玉髓的充填时间则相对较晚．初步探讨了黄铁矿莓状体的地球化学意义,认为沉积岩中生物胞囊或壳内的黄铁矿莓状体仅能反映特定阶段的局部微环境的氧化还原状态,不一定是沉积-成岩过程为强还原环境的反映．     

376铀矿床的同位素地质研究

本文所研究的376铀矿床位于雪峰期M岩体的内外接触带中,成矿时代属加里东晚期。根据Rb—Sr,U—Pb和K—Ar同位素年龄以及氧、铅和硫稳定同位素资料,并结合矿区的地质特征,笔者认为:成矿溶液以大气降水来源为主;成矿物质主要来源于M岩体,部分来源于变质沉积岩;矿床的形成与加里东晚期变质作用有着密切的成因上的联系。     

碱性长石结晶动力学的高温高压实验

花岗岩－ＮａＦ－Ｈ２Ｏ体系中碱性长石结晶动力学的实验研究证明：在碱性长石结晶过程中存在成核延滞，在７００℃时延滞时间约１８ｈ，６５０℃时约６ｈ；碱性长石的成核速率和生长速率都随结晶时间而变化，即它们在整个结晶过程中并非常数。提出把成核延滞时间引入到成核速率和晶体生长速率计算公式中的新思路，并由此获得了较为可靠的成核速率和晶体生长速率。     

太平洋中部锰结核及洋底软泥中发现低成熟烃类

对太平洋中部洋底锰结核及洋底软泥中氯仿抽提物的色谱-质谱分析发现, 其烃类生物标志化合物大多具低成熟特征(个别达到成熟烃特点): "A"/C高达11.4～19.75; 碳数奇偶优势指数(CPI)值为1.22～1.23; 藿烷C31-22S/(22S+22R)值为0.59～0.60, Tm/Ts值为0.99～1.19; βα莫烷/(αβ+βα)藿烷值为0.12～0.14; C29甾烷20S/(20S+20R)值为0.35～0.41; ββ/(ββ+αα)值为0.38～0.45; 芳烃TA(Ⅰ)/TA(Ⅰ+Ⅱ)值为0.16～0.21; 甲基菲指数MPⅡ为0.35～0.67. 根据样品采集区的地质环境条件, 结合其有机地球化学特征, 可能是洋底热液活动促使洋底沉积物中有机质发生了热降解, 导致了洋底成烃作用, 并运移或渗透到锰结核及浅部软泥中. 这一现象的揭示对于认识大洋底部环境中油气生成机理和拓展海洋油气勘探思路具有一定的启示意义.     

金红石-锡石固溶体相分离现象的计算模拟

计算模拟方法是研究矿物固溶体的性质,尤其是固溶体的相分离现象的重要手段.介绍了相关计算模拟方法的基本理论,并将其用于重要矿物固溶体金红石-锡石体系的相分离现象研究中.研究发现在金红石-锡石的固溶隙内,会出现明显的规律性的相分离,随着杂质浓度的升高,出溶相依次表现为纳米球状、纳米(线)柱状、纳米片层状,其中片层状出溶在考虑模拟体系的约束之后与前人的实验研究一致.蒙特卡罗模拟的片状出溶区间为SnO2摩尔含量0.28~0.75,与几何学分析的0.28~0.72是非常接近的.密度泛函理论计算和J值分析结果都显示(001)面和(100)面的单位面积界面能十分接近,并且显著小于(110)面.由于界面能的存在,分离相的界面面积最小化可能是控制出溶体形状和方向的主要因素.