热液矿床矿物微形貌与晶体生长环境研究

应用高分辨率扫描隧道显微镜(STM)和场效应扫描电镜(FEG SEM),对取自山西义兴寨金矿等4处热液矿床的黄铁矿、方铅矿、赤铁矿等矿物的表面生长微形貌进行了观察研究,并与实验合成的黄铁矿、方铅矿等矿物的微形貌特征进行对比。发现了自然矿物结晶三维成核成因的黄铁矿微球状晶,在合成和自然矿物的晶面观察到漏斗状晶和胞状结构等生长形貌。合成黄铁矿表面发育平整光滑的生长台阶,反映静态无扰动、接近平衡的晶体生长环境;而大量产于热液矿床的黄铁矿、方铅矿等晶体普遍发育胞状或拉长的胞状结构表面,并总体呈台阶状排列的表面结构,证明自然成矿热液体系的高过饱和度和流动生长环境。研究表明,热液成矿过程中矿物结晶作用有从成核、台阶状晶体生长、到形成“平衡”多面体生长的一个演化过程;形成于复杂条件的矿物晶体表面微观结构,包含丰富的成矿环境信息。     

重晶石巨晶中FeS2-Fe(Ni、Co)S2晶须微观形貌多样性及研究意义--以山西耿庄金矿为例

矿物的形貌是其成分,结构和生长环境的综合反映。近年来,在微观尺度上开展矿物学研究,已取得系列成果。为科学解释成矿作用,分析地质环境等提供了重要依据,晶须作为天然矿物生长的一种特殊形式,仅有少量报道。系统的矿物学研究尚未开展。     

生物矿化研究现状和展望

生物矿化过程是指在生物体中细胞的参与下,无机元素从环境中选择性地沉淀在特定的有机质上而形成的新矿物.生物矿化矿物的结晶严格受生物体分泌的有机基质的控制,是在有机基质膜板诱导下的晶体生长.生物体内有机基质指导矿物晶体的成核、生长和聚集,使得生物矿物具有特定的形貌、取向和组装方式,从而产生特殊的功能.生物矿化近年来受到化学、物理、生物以及材料学等多学科的关注.综述了生物矿化的类型、过程、机理及常用的研究方法和研究进展,并作了学科展望.     

几种岛状硅酸盐矿物的形貌学研究

测量研究了锆石、黄石、石榴石、羟硅铍石和符山石的形态和微形貌，并分别列出了这些晶体的化学成分和其它鉴定参数，观察到的生长和溶蚀螺纹证实螺旋生长机制在硅酸盐矿物晶体生长中具有重要意义。     

热液条件下锐钛矿晶体生长的实验

为了解金属离子生长成为热液矿石矿物的过程和机理,使用氟钛酸钾稀溶液在100 MPa和200~400℃条件下开展了一系列等温不等时和等时变温实验.结果显示该热液条件下形成了不同形貌的锐钛矿.随着反应时间和温度的增加,锐钛矿由几十纳米生长至十几微米;10 h以内的晶体生长速度远高于10 h以后,相对高温下的晶体生长速度则高于低温,表明锐钛矿的热液生长与温度、过饱和程度密切相关.综合来看,粒子成核生长、定向附着和奥氏熟化先后控制了热液锐钛矿的生长,而金属在流体中的过饱和程度和溶解-沉淀过程则决定了其生长速度.因而锐钛矿的形态特征可用于指示其形成的温度、世代关系甚至含氟流体的演化历史.      

重晶石的水热原位混合合成实验

重晶石(BaSO4)是自然界常见的硫酸盐矿物,它既可以作为矿石矿物供开采利用,同时也是热液矿床常见的脉石矿物.开展重晶石的水热合成实验对于揭示其形成条件具有重要意义.目前重晶石的水热合成主要采用室温混合钡盐和硫酸盐溶液成核、后续加温生长的实验方法(室温混合-高温熟化生长法).为了更好地模拟重晶石的热液形成环境,本文开展了高温原位混合钡盐和硫酸盐溶液(高温原位混合法)而合成重晶石的探索性实验,并同室温混合实验进行对比研究.结果显示,2种不同方法合成的重晶石晶体大小不一样,形貌截然不同.室温混合-高温熟化生长法合成的重晶石主要为近等轴的粒状晶体,而高温原位混合法合成的重晶石为长短轴比很大的树枝状.室温混合-高温熟化生长形成的重晶石,在室温成核阶段,成核温度较低,产生的晶格缺陷或空位少,有利于沿晶体构型生长,且在后续的高温熟化生长阶段,由于己有大量晶核形成,生长环境一直处于相对较低的过饱和度条件,晶体生长较慢,主要沿原有晶面生长,不发生定向生长,从而形成晶面发育良好的近等轴的粒状晶体;而高温原位混合形成的重晶石,高温下成核与生长近乎同时进行,没有足够的时间产生完美晶核,且晶核周围处于过饱和度相对于室温混合较高的环境,晶体择优生长,从而形成长短轴比很大的树枝状,并且与海底热液喷口因流体混合作用而形成的树枝状重晶石的形貌特征很相似.实验结果表明树枝状可能是重晶石在高温流体混合条件下形成的重要形貌标型特征.     

小秦岭金矿含金石英脉中石英晶体微形貌研究

利用微分干涉显微镜等手段对小秦岭金矿含金石英脉中不同成矿阶段的石英晶体微形貌进行了研究。石英晶体{101^-1}、{011^-1}、{101^-0}单形晶面上不同特征的微形貌对了解石英晶体的生长机理、生长速率、生长环境的变化及成矿溶液的过饱和度具有重要意义，同时也可提供成矿阶段划分及晶体生长时热力学条件的信息。     

黄铁矿晶体形貌学研究进展

介绍了黄铁矿晶体形貌学、黄铁矿晶体表面微形貌学的研究内容;黄铁矿习见晶形在金矿床研究中的标型意义;近年来黄铁矿晶须形貌学研究进展;黄铁矿形貌的生长机制研究内容等.根据前人黄铁矿习见晶形研究成果的理论实践意义,分析认为纳-微米黄铁矿晶须形貌成因和生长地质过程研究,不仅在矿物结晶生长理论研究中有意义,在认知纳米矿物,理解纳米矿化现象等方面有启示,纳-微米黄铁矿晶须形貌学研究值得重视.     

人体高发疾病的病理性矿物研究进展

人体很多疾病病灶中都有矿物晶体沉淀,这些矿物与通过地球化学作用生成的矿物在成分、结构和产状上有很大差异。病理性矿物的矿化过程必然有人体有机组织和成分的参与,并影响着疾病的发生和发展。因此含有丰富的能反映人体环境及周围环境变化影响人体的信息,这些信息具体蕴藏在矿物外部微形貌、内部微结构、化学组成和成因、产状等方面。本文总结了一些高发疾病如肿瘤、心血管疾病、关节炎、中枢神经系统疾病中病理性矿物的分布和特征,综述了矿物与疾病关系的部分研究成果。     

甲状腺乳头状癌中砂粒体矿物学研究

砂粒体矿化对诊断甲状腺乳头状癌具有高度的特异性,对其矿物成分及形成机理的分析有望对研究肿瘤的发生发展过程提供辅助信息.本文以甲状腺乳头状癌中的同心层状砂粒体矿化作为研究对象,采用偏光显微镜、环境扫描电镜及其能谱、傅立叶变换红外光谱、电子探针和高分辨透射电子显微镜,对原位和分离处理样品的表面形貌、结构和矿物成分进行了观察测试.研究结果表明,甲状腺乳头状癌中砂粒体是由纳米尺寸的粒状、短柱状碳羟磷灰石及一些无定形低Ca/P(原子分数,下同)的磷酸钙矿物混合组成,砂粒体的同心层状构造具有微胶粒成因的特征,是结构和成分不同的直接反映,砂粒体中Ca、P及 Ca/P的分布具有从外向内逐渐升高的趋势.     

鱼耳石的成因矿物学属性:环境标型及其研究新方法

鱼耳石是鱼类头骨两侧的组织器官,是典型生命矿物文石的载体,发育明显的环带结构.其环带数和韵律层厚度反映鱼龄和鱼体生长速率;其δ18O值能指示水体温度.利用环带的几何学特征、颜色、常量和微量元素特征与氧同位素和碳同位素组成结合,可有效地鉴别鱼的种群结构,追索鱼的源区、迁移习性、营养水平,记录水体环境的变迁,预测未来水体环境变化趋势,指导渔业生产战略布局.本文首次开发的鱼耳石之文石纳米形貌和热发光参数,可有效地指示相应水体的环境特征,用于进行不同来源区的判别和鱼类资源管理.     

环境演变的矿物标识研究新进展

天然矿物是自然演变的产物，在其形成和变化的整个过程中，不同时间和空间尺度上的环境变化都会在矿物中留下烙印，使得矿物成为环境演变信息的载体。本文对黄土、河流、湖泊、海洋、大气等自然环境体中的天然矿物所标识的环境演变规律进行了系统的概括，揭示了矿物的外部微形貌、内部微结构、化学组成、化学性质、物理性质、谱学特征、成因及其共生组合等方面特征与环境演变的关系，显示出矿物标识环境演变的信息载体作用。     

不同成因锆石的微量元素特征研究进展

对近年来不同成因锆石(岩浆锆石、变质锆石和热液锆石)微量元素特征方面有关的研究进展进行了系统的总结和评述.锆石的微量元素特征能够反映主岩的成分演化,共生分离结晶相,混合以及熔融源区性质等诸多信息.对于岩浆锆石,其微量元素组成随岩浆分异演化系统地变化,从超镁铁质岩到花岗质岩,锆石微量元素含量总体上增长.幔源岩浆锆石微量元素含量低,稀土配分模式显示弱的Eu负异常或没有异常,重稀土部分相对平缓,而壳源岩浆锆石微量元素含量较幔源锆石高,稀土配分模式显示强烈的Ce正异常和Eu负异常.岩体中单一颗粒岩浆锆石和颗粒之间微量元素组成的变化也可以反映结晶出锆石的岩浆组成的演化.对于变质锆石,在进变质、退变质以及热峰条件等宽泛的温压条件下,通过原岩锆石的固态重结晶、溶解再结晶、含Zr矿物变质反应释放Zr进而成核结晶等机制形成,其内部生长结构复杂,微量元素特征可以反映生长机制、共生矿物和形成环境等信息.热液锆石形成有类似岩浆锆石的生长环带,流体包裹体、热液矿物包裹体的存在可以指示锆石确切的热液成因.热液锆石的微量元素组成能够反映不同的热液矿物组合以及流体组成的变化.     

火焰法合成金刚石薄膜中晶体的组织结构研究

金刚石薄膜的结晶习性、位错、孪晶、生长方式不但是其本身的特性,同时与它的生长环境息息相关,因此把握住沉积与晶体生长的关系,是准确地控制和获得所需性能薄膜的基础。对火焰法合成金刚石薄膜的晶体生长方式、结晶习性、孪晶、聚晶以及显微结构进行研究和分析,可为火焰法合成金刚石薄膜提供理论基础。     

环境与生命矿物学的科学内涵与研究方法

环境与生命矿物学是矿物学、环境科学与生命科学之间的交叉学科,是成因矿物学在生命领域的拓展和延伸,是地球系统科学的重要组成部分。生命起源的矿物表征和矿物作用;极端环境下的生物多样性及生物与矿物的关系;生物体的矿物组成、作用、宏微观形貌和自组装结构;生命矿物成核、生长和自组装过程的有机质调控及其响应环境变化的标型特征;生物矿化的过程、机理及其资源环境效应;矿物(含药用矿物)在生命活动中的作用、过程与机理及其开发利用,是环境与生命矿物学的主要研究内容。生命矿物有其自身的特点,选择用于环境及其变迁研究的生命矿物时,应遵循"贯通性"、"灵敏性"、"统计性"和"周期性"等四原则。根据生命矿物进行环境分析研究时,要注意甄别影响矿物学特征变化的环境要素;既要善于利用较便捷成熟的成因矿物学研究手段和方法(如热发光,简称TL),还要充分利用其他学科中的技术(如计算体层摄影术,简称CT),创造性地开发生命矿物学的环境标型。     

菊花石形貌测量及生长机理探讨

对华南栖霞组中菊花石花瓣单晶及花体总貌（即矿物集合体形貌）中的各细节进行了测量与统计,确定了菊花石各中花瓣的结晶取向关系及花体总貌中的某些特征参数,探讨了菊花石的生长机理并用其解释菊花石的形貌特征及结晶环境。     

真实自回避行走中晶体生长界面结构的分形行为

晶体生长过程实际上就是生长基元从周围环境中不断地通过界面而进入晶格座位的过程。一般认为,研究生长基元以何种方式以及如何通过界面进入晶格座位是晶体生长界面结构研究中的关键。在生长基元以分子或者原子的微粒子形式在生长环境中进行无规游走的前提下,本文运用真实自回避行走(TSAW)模型,通过重整化群思想来研究晶体生长界面结构的分形行为。研究发现:晶体生长界面结构的分形行为与生长基元的游走路径形态密切相关,并且在理想状况下真实自回避行走与标准Koch曲线的分形维极为接近。     

氯化钠和硫酸钾晶体生长动力学研究

研究了不同添加剂对晶体生长的影响,对NaCl和K2SO4晶体在流化床中的动态生长行为及单个晶体在溶液中的静态生长行为进行了研究.实验中还考虑了晶体表面的完整程度对晶体生长的影响,并对上述晶体的生长机理进行了分析.此外,对存在添加剂及纯溶液中NaCl和K2SO4晶体的溶解过程进行了研究.结果表明,本实验所选用的添加剂在低浓度下即能有效抑制NaCl和K2SO4晶体生长.     

纯油条件下合成碳酸盐岩烃类包裹体及其捕获机制探讨

设计了在接近实际储层温压条件下,流体介质为纯原油时在冰洲石中合成烃类包裹体的实验。合成样品的显微观察及荧光分析证实实验成功合成了烃类包裹体,实验证明油气对晶体生长和包裹体的形成有抑制作用,但不会终止其形成,纯油条件晶体仍能生长捕获包裹体,水并不是矿物生长捕获烃类包裹体的必须条件。结合矿物润湿性实验及前人研究将碳酸盐岩烃类包裹体捕获机制归纳为3种情况:油水共存(水润湿)、油水共存(油润湿)及纯油条件。水润湿条件下由水溶液提供矿物质来源,较易形成包裹体; 油润湿条件下由水溶液和油中的极性组分共同提供矿物质来源; 纯油条件下由原油中的极性组分和裂解产生的有机酸提供物源,形成烃类包裹体较少,晶体生长受到抑制。     

山东平度六方柱状方解石的晶体学特征及环境意义

<正>方解石(CaCO3)是分布最广的矿物之一,常见于各种岩石中,是碳酸盐岩成岩过程中充填胶结作用最常见和最重要矿物之一,它还是一种非常重要的环境矿物。方解石晶体形貌、结构与化学成分可以反映其成岩流体中的成分、介质温度