X射线晶体学技术的发展及其在地球深部物质研究中的应用

随着光源更为全面的应用、探测器及计算技术方面的发展X射线晶体学技术得到了利用电子藕合探测器技术（CCD）对矿物晶体包括对地幔矿物及具有调制结构的矿物晶体结构的测定．开发出电子藕合探测器技术中的甘道菲（Gandolfi）方法。该方法不仅能对单晶样品进行德拜环的测定，而且可大量应用于难以取得单晶颗粒的样品的XRD研究．从而使得处于单晶（具有严格单一的晶体学取向）及粉晶（具有完全随机的晶体学取向）之间过渡类型的晶体的XRD研究成为可能。该方法与粉末衍射图谱的全谱拟合（Rietveld method）法相结合可解决粉晶结构解析和精修问题。     

氟碳钙铈矿结构中晶体缺陷的高分辨电镜研究

用高分辨电子显微术（ＨＲＥＭ）研究了氟碳钙铈矿（ＢＳ）晶体结构中的无序堆垛和体衍交生现象，结果表明该矿物的衍生多晶体是由钙－铈氟碳酸盐矿物中不同组分的氟碳铈矿（Ｂ）和直氟碳钙铈矿（Ｓ）结构单元层沿ｃ方向无序堆垛而成。高分辨结构象揭示出氟碳钙铈矿衍生多晶体的微结构特征。讨论了氟碳钙铈矿结构中的堆垛层错等晶体缺陷现象。     

川东北飞仙关组白云岩岩石结构演化

根据矿物结晶学理论,白云石可按照晶体大小和晶边形貌划分为不同的结构,其结构的演化主要受原岩化学组成、岩石结构和白云岩化流体的影响。白云岩原岩可分为不同化学组分的泥灰岩和含颗粒泥灰岩,泥灰岩可细分为成分均匀的和含溶孔、胶结物的泥灰岩;含颗粒泥灰岩可细分为未接受任何改造的、发生溶蚀胶结作用的和发生泥晶化等作用的含颗粒泥灰岩。以川东北飞仙关组白云岩为例,在不同浓度的白云岩化流体条件中,讨论不同结构白云岩岩石的演化。结果表明：泥晶化及溶蚀作用是白云石岩石结构演化和形成的基础;大多数鲕粒白云岩在低浓度白云岩化溶液中形成;糖粒状白云岩为外来高浓度的白云岩化流体改造形成。     

自然金{110}晶面微形貌的STM观察

自然金常呈不规则粒状或团块状产出，规则晶体少见，因此自然金晶体的晶面形貌研究资料不多。作者用扫描隧道显微镜对自然金菱形十二面体晶面进行观察，获得金（Ａｕ）（１１０）晶面一系列微形貌图象，并从晶体生长和晶体结构的角度讨论了各种微形貌现象的成因。     

岩浆岩中石英晶体的对称性连生

矿物晶体连生是岩浆岩中晶体生长及岩石结构形成过程中的一个重要现象，可以提供岩浆演化过程信息.用电子背散射衍射技术(EBSD)分析了天堂寨花岗岩和梅川花岗闪长岩中石英晶体的结晶学取向关系.这2种岩石中石英的道芬双晶和交生(两晶体以某个相同的面重合连生)出现概率非常高.除了道芬双晶和交生外，还发现了一种特殊的石英晶体对称性连生现象.在这种特殊的对称性连生体中，考虑石英的劳埃群3 2/m(而不是石英的点群32)，两晶体形成的道芬双晶的双晶面(0001)或(1010)与第3个晶体的对称面(1120)重合.这样的重合使得这3个晶体的连生体保留了道芬双晶的某些对称性.这种双晶面与第3个晶体的对称面重合的现象在我们以前报道的NH₄Cl晶体聚集体和透辉石枝晶聚集体中也出现过.这种现象说明晶体的连生受控于对称性，即:晶体连生会选择对称性高的形式.由于劳埃群是与晶体空间格子的对称性相关而并不是与晶体结构的对称性相关的，所以，空间格子的对称性可能是控制晶体对称性连生的主要因素.      

四川平武富碱型绿柱石晶体的晶格缺陷与生长机制

在低饱和度，碱性，气成一热液条件下形成的四川平武绿柱石宝石晶体，具有特征的扁平板状几何外形，在绿柱石晶体的{0001},{1010},{1121}面上，普遍发育螺旋位错，束合螺旋位错，层错及接触双晶，它们共同构成了绿柱石晶体生长的主要台阶源，微分干涉显微镜，扫描电镜和透射电镜研究结果证实，由填隙变形，位错滑移和水解弱化等综合作用，直接导致绿柱石硅氧四面体六方环结构和铍氧四面体 结构的局部畸变，并相应引起多面体体积，化学键力，键合能及晶面的法向生长速率发生变化，从而决定了该区绿柱石晶体生长的形 态，由绿柱石晶体中的线缺陷（螺旋位错），而缺陷（层错，双晶）及点缺陷（空位，包裹体）的协同作用，是导致四川平武扁平板状绿柱石晶体形成的主要原因。     

蛭石精矿的有机改性试验

采用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)对蛭石精矿进行了有机改性,利用X射线衍射法(XRD)、红外光谱(IR)、差示扫描量热法(DSC)和热失重分析(TG)对蛭石精矿和有机改性蛭石进行了表征。实验结果表明,当反应液中蛭石与水的质量比为1∶10、反应温度在60~70℃时,HDTMAB的阳离子HDTMA进入绝大部分蛭石晶粒的晶层,将蛭石的晶层间距撑大,蛭石的(001)晶面间距d001从1.45986 nm增大到3.70134 nm。HDTMA进入了单晶颗粒之间,将蛭石颗粒分散成单晶颗粒。     

晶体光学方法的新进展

笔者通过系统研究提出了定量晶体光学的概念。认为定量晶体光学是研究晶体在各种偏光装置下光学参数(亮度、颜色等)定量变化规律的一门科学。定量晶体光学的发展与摄象技术和计算技术的发展是分不开的。定量晶体光学研究有着深远意义,也有十分广阔的应用前景。     

高温高压条件下铁岭灰岩晶包有机质的饱和烃演化特征

对铁岭灰岩抽提除去沥青“Ａ”后的残渣进行高温高压模拟实验,模拟实验研究表明,晶包有机质的释放与温度与温度和压力有关,高压有利于晶包有机质释放。晶包有机质和干酪根主要释放出低碳数烷烃,Ｐｒ／ｎＣ１７、Ｐｈ－ｎＣ１８在热演化过程中变化不大,Ｐｒ／Ｐｈ则波动较大。     

丁二酸桥联双核铜Cu(C_3N_2H_4)_2(C_4H_5O_4)_2晶体的超分子结构及形貌特征

用XRD,SEM和TEM研究新型配合物Cu(C3N2H4)2(C4H5O4)2的超分子结构和微观形貌,并对新型晶体的平衡外形进行模拟计算,结果表明:该配合物分子具有丁二酸桥联的双核铜结构,中心铜离子处在2个咪唑和4个丁二酸以单齿配位组成的八面体中心,在ab平面,分子中有十四元大环,环内Cu(1)-Cu(2)原子间距为0.8031nm,C(2)-C(2′)为0.4183nm;在ac平面,沿着[010]方向分子内呈现凹的六边形纳米级孔洞;沿[100]方向分子依靠弱的氢键作用,层状堆积成三维超分子结构。此外,随着丁二酸的碳链沿[001]方向无限延伸,形成以铜离子为交叉中心的带状拓扑构型。SEM观察到晶体表面形成有明显的凹坑,区域呈现层状阶梯,说明晶体在(100)面遵照台阶-扭折模型呈层状生长结晶。TEM微区形貌像显示晶体存在条纹和缺陷结构,整体保持柱状构型,这与模拟的晶体平衡外形呈柱状一致。模拟结果表明晶体最易外显晶面为(100)面,外显比例达41.247%,这与晶体超分子层沿[100]方向通过氢键作用堆积,键作用力较弱密切相关。     

黄铁矿含金机理探讨

在大多数金矿床中,黄铁矿是金的主要载体矿物之一.本文从黄铁矿的晶体结构化学角度出发,分析了黄铁矿的晶体结构特点;探讨了金以An⁺和An^-离子形式分别替代Fe²⁺离子和S^2-离子的形成机理以及以可见金方式在黄铁矿中的赋存机制.通过分析,认为金在黄铁矿中的富集主要与黄铁矿的晶体结构有关,特别是与黄铁矿中的Fe-S、S-S、An-S和Fe-Au键的电子结构特点有关.     

LA-ICP-MS analysis of single fluid inclusions in a quartz crystal (Madan ore district,Bulgaria)

A “long-living” crystal of barren quartz from Kroushev Dol Pb-Zn deposit (Madan district, Rhodope Mountains, Bulgaria) was studied. The semitransparent base part (the “root”) of the crystal contains abundant inclusions, predominantly along healed cracks, while the upper half or third of the crystal is clear and poor in inclusions. In order to analyze fluid inclusions in the quartz crystal, it was cut into 4 pieces across and along the c-axis and doubly-polished sections were prepared. Fluid inclusions trapped in this quartz supply information about the temporal evolution of paleofluids depositing ore minerals.     

湖南锡矿山锑矿床氧化带的自然硫

本文研究的自然硫产于锡矿山锑矿床氧化带底部。它的特点是晶体细小且晶面众多,其外貌颇似小的球状体。有关它的研究结果将为矿物学形态学以及晶体形态与成因的联系(成因形态学)提供新的资料,     

Distribution and segregation of trace elements during the growth of ore mineral crystals in hydrothermal systems: geochemical and mineralogical implications

The interfacial crystal layer of poorly soluble mineral grown under hydrothermal conditions is modified chemically into a surficial nonautonomous phase (SNAP) and, in this capacity, takes part in growth process, doing several important functions. This paper considers some of them related to geochemistry and mineralogy. The new interpretation is given to the following phenomena: (1) selection of components during crystal growth in multiphase associations; (2) stability of multiphase parageneses having a common chemical component; (3) dual character of the distribution coefficients due to different properties of the crystal volume and SNAP; (4) formation of nano- and microinclusions of unusual composition different from the basic mineral phase; (5) spatial ordering of nano- and microparticles during their directed aggregation at the growing crystal face; (6) accumulation of valuable components (primarily noble metals), incompatible in most of mineral matrixes, in the surficial layer; and (7) effect of “hidden” metal content, associated with the presence of noble metals in the SNAP or of nano- and microinclusions formed during the SNAP evolution.     

Sticking together: Mechanisms of quartz synneusis in high-silica magma

The formation of crystal clusters by synneusis (magmatic sintering) affects a wide range of magmatic systems from olivine clusters in komatiite to quartz clusters in high-silica granite. A common feature of synneusis in any mineral phase is the alignment of neighbouring crystals in certain lower-energy orientation relationships. However, the underlying mechanisms involved with both the alignment of crystals in lower-energy orientations and the binding of crystal clusters are not well understood. In the absence of mechanisms that bind crystals together upon contact, the same hydrodynamic forces that may bring crystals together can in theory also serve to disaggregate clusters. Here I use cathodoluminescence imaging and crystal orientation data from quartz clusters in high-silica granite to show that i) rapid crystalline neck growth along attachment surfaces and ii) grain rotation are two mechanisms that reduce the grain boundary energy of crystal clusters while increasing clusters’ shear strength. The continued crystallization of sintered phases as the magmatic body cools further cements crystal pairs and resists cluster disaggregation. Together these mechanisms underpin both the formation and preservation of large crystal clusters in dynamic magmatic environments.     

白云石成因研究新方法--白云石晶体结构分析

传统的白云石研究方法对于白云石成因分析具有多解性,对于已有白云石成因模式的套用或重新建立新的白云石成因模式将白云石的形成机理过于简单化、模式化。白云石的晶体结构保存了晶体的形成环境、结晶速度、晶体生长与变化特征、流体特征的证据,白云石晶体结构分析是进行白云石成因分析的有效手段,之前很少有研究者从晶体结构角度进行白云石成因分析。在岩石学和地球化学研究的基础上,本文对四川盆地灯影组-寒武系鞍状白云石、纤状白云石、残余颗粒细晶白云石、孔洞充填粗晶白云石和泥晶白云石五种白云石进行了微组构取样,并利用X衍射仪、透射电镜等晶体结构研究手段,从晶体结构角度对五种白云石组构的有序度、晶胞参数、晶格条纹、晶面间距、晶格缺陷等晶体结构参数进行了差异性研究,分析了它们不同的形成环境和成岩演化特征,初步建立了不同类型白云石晶体结构判识标志。     

矿物晶体腐蚀像的新应用

矿物晶体腐蚀像是一种研究晶体对称、晶格缺陷等传统的方法。对腐蚀像提出了一个全新的研究思路,建立各种不同矿物晶体的腐蚀像立体模型,从而可以在这个模型上进行：①腐蚀像的晶体对称理论意义及其在岩石中矿物晶体定向作用的研究;②腐蚀像所反映的晶格缺陷与定向及其地质意义的研究;③腐蚀像所反映的晶体溶解机理的结晶学各向异性特征的研究。这些研究充分挖掘了腐蚀像在地质学、矿物学中的新的研究意义。     

Redefinition of Lemanskiite: New Mineralogical Data,Crystal Structure,and Revised Formula NaCaCu5(AsO4)4Cl · 3H2O

Geology of Ore Deposits - The crystal structure of lemanskiite is determined for the first time (R = 0.019) and the mineral is redefined. Its chemical formula, crystal system, space group and...     

平武板状绿柱石{0001}晶面的溶蚀像特征与晶体生长

板状绿柱石产于花岗岩云英岩化边部或晶洞壁的白云母-钠长石-绿柱石-水晶的矿物组合中,钠长石呈自形晶,绿柱石的洁净度与透明度相对较差。晶体测量表明,晶体的单形晶面发育依次为c{0001}→s{11 2-1}→p{10 1-1}→m{10 1-0}→v{21 3-1}、n{45 9-4}、a{11 2-0}。微分干涉显微镜(DIC)及扫描电镜(SEM)研究表明:各单形晶面上生长纹(微形貌)反映面网结构的对称性,c{0001}单形晶面上的六边形溶蚀坑(50～170μm)是由平行晶体C轴的各单形晶面生长层从晶体中心向外叠堆组成,层生长机理制约晶体生长全过程,平行双面(c)的生长层较薄(5～8μm)且较稳定,六方双锥(s)生长层较厚且圆滑,六方柱(m)生长层由晶体中心往外其厚度由厚逐渐变薄(12～20μm),台间隔由窄变宽。晶体溶蚀是从面网密度最大的c{0001}开始,溶蚀面积依平行双面(c)、六方双锥(s)单形晶面由大变小,六方柱(a)、复六方双锥(v、n)单形晶面因面网密度小而未受到溶蚀。据矿物共生组合、流体包裹体均一法测量与拉曼光谱(LRS)分析表明板状绿柱石是在中–高温(303℃)、过饱和度较大、成矿介质的钠长石化发育且热动力环境相对稳定的条件下形成,气液包裹体主要由H2O、CO2及微量CH4、N2组成,CO2及微量CH4、N2可能与碳酸盐围岩有关。     

Quantifying the Building Blocks of Igneous Rocks: Are Clustered Crystal Frameworks the Foundation?

Most phenocryst populations in volcanic rocks, and those preservedin shallow-level igneous intrusions, are clustered (variouslyreferred to as clots, clumps or glomerocrysts). These clustersof crystals are the building blocks that accumulate to formthe high-porosity, touching crystal frameworks from which igneouscumulates form. Examination of touching crystal frameworks inolivine- (komatiite cumulates and experimental charges) andplagioclase-dominant crystal populations (Holyoke flood basalt,Connecticut, USA) reveal complex, high-porosity, clustered crystalarrangements. Olivine touching frameworks in komatiite flowsare interpreted to form in hundreds of days. Plagioclase frameworksare calculated to have formed in less than 17 years for a crystalgrowth rate of 1 x 10^-10 mm/s to less than 3 years for a growthrate of 5 x 10^-10 mm/s based on crystal size distributions.The origin of crystal clusters is likely to involve either (ora combination of) heterogeneous nucleation, remobilization ofcumulate mushes or crystals sticking together during settlingand/or flow. The spatial distribution pattern of clustered crystalframeworks from both natural and experimental examples constrainsfields on spatial packing diagrams that allow the identificationof touching and non-touching crystal populations, and furtherimprove our understanding of crystal packing arrangements andcluster size distributions. KEY WORDS: cumulates; CSD; komatiite; basalt; spatial packing; textural analysis