内蒙古八大关斑岩型Cu Mo矿床成矿流体特征及成矿机制研究

八大关斑岩型Cu-Mo矿床是我国内蒙大兴安岭成矿带北段典型的斑岩型Cu-Mo矿床之一,矿体主要产出在成矿斑岩体与围岩的内外接触带。通过详细的岩相学和矿相学观察,矿床可以划分出5个成矿阶段,即钾长石阶段→辉钼矿-石英阶段→磁铁矿-黄铁矿(黄铜矿)石英阶段→铜(铅锌)石英阶段→石英-绿泥石±碳酸盐阶段。矿床内石英中的流体包裹体类型有富气相包裹体、富液相包裹体、含子矿物的多相包裹体和含CO_2的三相包裹体,但石英-绿泥石阶段石英中明显缺乏后两类包裹体。显微测温和激光拉曼结果显示,石英斑晶中代表早期成矿流体的均一温度为460~572℃,盐度ω(NaCl_(eq))高达59.76%,子矿物有石盐和代表氧化环境的硬石膏,气相成分富含CO_2,液相成分以H_2O为主,富含CO_3~(2-)。辉钼矿-石英阶段流体包裹体的均一温度为320~440℃,盐度ω(NaCl_(eq))为0.83%~63.13%,子矿物有石盐、赤铁矿和未知硫化物,可见富气相、富液相和含CO_2或子矿物的多相包裹体共存,且其具有相近的均一温度,但盐度相差悬殊,指示成矿流体曾发生过沸腾作用;而铜(铅锌)-石英阶段的均一温度为260~340℃,盐度ω(NaCl_(eq))为0.42%~37.40%,子矿物有石盐和硬石膏,气液相成分以H_2O为主,富含CO_3~(2-)。与辉钼矿-石英阶段相比,该阶段成矿流体的温度变化尤为显著。石英-绿泥石阶段中流体包裹体的均一温度为237~306℃,盐度ω(NaCl_(eq))则低于10.86%,无子晶,贫CO_2。综合O、H同位素,初始成矿流体属于中高温、高盐度、高氧逸度和富CO_2的岩浆热液;随着成矿过程的进行,大气水的混合比例越来越高,成矿流体逐渐演化为岩浆热液和大气水的混合热液;晚阶段成矿流体主要以大气水为主。通过系统的流体包裹体研究,我们认为矿床的成矿物质是由同一流体带入成矿热液系统,但其沉淀机制却发生了解耦,即辉钼矿的沉淀主要与减压沸腾作用有关,而铜(铅锌)硫化物的沉淀主要与温度降低有关。     

河南崤山金矿床流体包裹体及同位素特征

崤山金矿床位于华北克拉通南缘的豫西地区,矿体大多呈脉状产于断裂带内。成矿期可以划分为3个阶段:(1)石英-黄铁矿阶段;(2)石英-多金属硫化物阶段;(3)石英-碳酸盐阶段。成矿期石英中发育气液两相水溶液包裹体(WL型)和H_2O-CO_2包裹体(C型)。石英-黄铁矿阶段发育WL型和C型包裹体,它们的均一温度为300~393℃,盐度w(NaCl_(eq))为1.6%~11.0%,密度介于0.57~0.82 g/cm~3;石英-多金属硫化物阶段亦发育WL型和C型包裹体,它们的均一温度为261~298℃,盐度w(NaCl_(eq))为1.1%~11.8%,密度介于0.74~0.89 g/cm~3;石英-碳酸盐阶段仅见WL型包裹体,其均一温度为193~258℃,盐度w(NaCl_(eq))介于2.2%~12.7%,密度为0.87~0.97g/cm~3。成矿流体具有中高温、中低盐度、低密度等特征,属于H_2O-NaCl±CO_2体系。崤山金矿石英的δ~(18)OH_2O值介于0.7‰~4.5‰之间,δDV-SMOW值介于-47.8‰~-69.5‰之间。H-O同位素结果表明成矿流体主要来源于岩浆水。矿石硫化物的δ_(34)SV-CDT值为0.7‰~3.9‰,206Pb/204Pb值为17.391~17.728,~(207)Pb/~(204)Pb值为15.420~15.577,~(207)Pb/~(204)Pb值为37.420~37.923。S-Pb同位素结果表明成矿物质主要来源于花岗质岩浆。崤山金矿为中温热液脉型金矿,流体相分离和温度的降低是导致矿质沉淀的主要机制。     

江西香炉山矽卡岩型白钨矿矿床成因与流体特征

香炉山白钨矿矿床位于江西修水县城西北35 km处,是一座超大型白钨矿矿床。文章通过对该矿床蚀变矿化特征的研究,表明香炉山白钨矿矿床的矿化类型主要为矽卡岩型,其次为蚀变岩型(云英岩化型)。根据产状和岩相学特征进一步可将矿床的矿化过程划分为3个阶段:①矽卡岩化阶段;②白钨矿-白云母-石英阶段;③石英-硫化物阶段。流体包裹体测温结果显示,矽卡岩化阶段均一温度为354~518℃,峰值为465℃,ω(NaCl_(eq))为6.88%~13.4%;白钨矿-白云母-石英阶段均一温度为225~408℃,峰值为340℃,ω(NaCl_(eq))为2.41%~12.28%;石英-硫化物阶段均一温度为185~344℃,峰值为280℃,ω(NaCl_(eq))为2.41%~11.58%。该矿床的成矿流体为典型的中-高温、中低盐度流体体系。流体中富含F、P、H_2O等挥发分对成矿的运移和富集起到一定的作用,而CO_2对钨的迁移作用不大。流体包裹体岩相学及测温结果揭示了流体在矽卡岩阶段经历沸腾或不混溶过程,含F、低盐度、成矿流体呈酸性,有利于钨矿的沉淀,这些是含矿流体内钨迁移与成矿的重要因素。     

滇东北乐红大型铅锌矿床流体包裹体地球化学

乐红铅锌矿床是扬子地块西南缘滇东北铅锌(银)多金属矿集区中的典型代表之一。通过对该矿床不同成矿阶段闪锌矿、石英、重晶石和方解石中流体包裹体岩相学、显微测温学和显微激光拉曼探针等测试,阐述了该矿床成矿流体性质和演化特征,并探讨了其成矿过程。研究发现,该矿床流体包裹体主要包括4类:Ⅰ类气相、Ⅱ类水溶液相(由Ⅱa型-富液相气液两相、Ⅱb型-富气相气液两相、Ⅱc型纯液相组成)、Ⅲ类含CO_2三相(V_(CO_2)+L_(CO)+L_(HO))及Ⅳ类含子矿物(L+V+S)包裹体。结果显示,重晶石阶段的均一温度为240.3~319.3℃,w(NaCl_(eq))为2.24~2%~1~20.73%,表现出中高温-中低盐度流体性质;白云石-黄铁矿-石英阶段具有中-高温(219.8~310.1℃),中盐度(w(NaCl_(eq))为7.02%~17.61%)特征;闪锌矿-方铅矿-黄铁矿阶段,包括S1闪锌矿具有中温(217.8~292.2℃)-中盐度(w(NaCl_(eq))为8.81%~16.71%)性质;S2闪锌矿具有中低温(180.2~241.3℃)-中盐度(w(NaCl_(eq))为7.73%~18.47%)性质;S3闪锌矿具有中低温(140.4~227.4℃)-中低等盐度(w(NaCl_(eq))为0.35%~19.21%)的流体性质,通过该阶段中含CO_2三相包裹体测试,估算成矿压力和成矿深度分别为45~74.9 MPa(平均58.2 MPa)、1.7~2.8 km。方解石阶段均一温度为165.3℃,中等盐度,w(NaCl_(eq))为11.28%,表现出低温-中等盐度的特征。不同成矿阶段的包裹体温度大致反映了该矿床成矿流体从早阶段至晚阶段,呈现中高温、中低盐度→中温、中等盐度→中低温、中低盐度的演化过程;早期高温-低盐度深部流体在热动力和构造应力驱动下大规模运移,受断裂构造影响发生减压沸腾作用,同时与大气降水发生混合,成矿流体物化性质陡变引起铅锌硫化物等的沉淀,并最终形成矿床。该研究为揭示矿床流体性质、演化及矿床成因提供了证据,深化了"构造-流体‘贯入’成矿"模型,亦对深化矿床成矿机制与指导找矿预测具有重要意义。     

赣南淘锡坑石英脉型钨矿床成矿机制探讨:来自流体包裹体的证据

赣南地区淘锡坑钨矿床是典型的大型石英脉型钨锡多金属矿床。矿体赋存于震旦系浅变质砂(板)岩,并延伸至深部花岗岩内,按空间产出位置分为内带矿体和外带矿体,包括宝山、西山、烂埂子、枫岭坑4大脉组,矿体产出各不相同,矿物组合也具有明显分带特征。在详细的岩相学研究基础上,文章选择淘锡坑主成矿期石英为研究对象,并与共生黑钨矿作对比,从空间角度开展不同脉组、不同矿体或中段的流体包裹体的对比研究。根据流体包裹体岩相学,石英包裹体类型有H_2O-NaCl型包裹体(Ⅰ型)、H_2O-NaCl-CO_2型包裹体(Ⅱ型)和纯CO_2体系裹体(Ⅲ型)及少量含石盐子晶的多相包裹体,并同时捕获贫CO_2的盐水溶液包裹体和纯CO-2气相包裹体。包裹体显微测温结果显示:内、外带石英脉气液两相的包裹体均具有较宽温度和盐度范围,外带均一温度和盐度w(NaCl_(eq))分别集中于200～220℃、1%～6%,内带均一温度和盐度w(NaCleq)分别集中于100～220℃、3%～7%,流体为中-低盐度、富含CO_2的H_2O-CO_2-NaCl体系,不同脉组不同矿脉之间对比结果均显示出多期成矿的特征。在矿脉形成过程中,流体的成分和温度在内外接触带有明显变化,表明岩体与围岩接触界面是造成淘锡坑矿床内带矿体和外带矿体的成矿条件改变的转折位置,成矿流体在此附近发生CO_2逸失引起相分离的不混溶作用是成矿的主要因素。     

新疆西准噶尔石屋斑岩型Cu-Au矿点地质特征、成矿流体及成矿潜力

石屋Cu-Au矿位于新疆西准噶尔巴尔鲁克山东北部,是近年发现的斑岩型矿点。研究区发育闪长岩、石英闪长岩、石英闪长玢岩和英云闪长斑岩,成矿与晚石炭世石英闪长玢岩有关,矿化以细脉状和浸染状为主。热液蚀变包括钾化、硅化、电气石化、绿泥石化、绿帘石化等。矿石矿物以黄铜矿和黄铁矿为主。含矿石英脉中的流体包裹体可分为富液相(Ⅰ型)、富气相(Ⅱ型)和含子矿物相(Ⅲ型)3类。成矿过程分为3个阶段:早阶段主要发育石英、钾长石,均一温度集中在300~360℃,盐度分为中低盐度和高盐度2类;主阶段主要发育石英、黄铜矿和黄铁矿,均一温度为220~260℃,w(NaCl_(eq))为0.5%~6.9%,为中温低盐度流体,属于H_2O-NaCl-CO_2-C_2H_6-CH_4体系;晚阶段发育石英和方解石,均一温度集中在132~179℃,w(NaCl_(eq))为0.2%~6.2%,为低温低盐度流体,属于H_2O-NaCl-CO_2-CH_4-C_2H_6体系。早阶段和主阶段硫化物的δ~(34)S值为-0.2‰~+2.7‰,表明成矿物质源自岩浆。成矿流体温度、压力的下降和p H值的变化是导致矿质沉淀的主要原因。与区域上大型-超大型斑岩铜矿对比研究,发现石屋铜金矿点在成矿时代、构造背景和成矿岩体氧逸度方面与其相似,因此具有很大的成矿潜力。     

湖南锡田钨锡多金属矿床流体包裹体研究

锡田钨锡多金属矿床是南岭钨锡成矿带的重要组成部分。文章主要针对石英脉型钨锡矿和云英岩型钨矿中的石英流体包裹体进行了显微测温和激光拉曼光谱分析,流体包裹体分为4类:富液相两相水溶液包裹体(L型)、富气相两相水溶液包裹体(V型)、V_(CO_2)-L_(CO_2)-L_(H_2O)三相包裹体(C型)和含子晶三相包裹体(S型)。石英脉型钨锡矿均一温度为240~440℃,ω(NaCl_(eq))为1.4%~9.5%,云英岩型钨矿均一温度为370~470℃,且富锡石样品均一温度(t_h:310~420℃,ω(NaCl_(eq))为4.3%~9.5%)略高于富黑钨矿样品(t_h:240~340℃,ω(NaCl_(eq))为1.4%~7.7%)。流体包裹体气相成分主要为CO_2、CH_4、N_2。结合流体包裹体显微测温、激光拉曼光谱分析结果和野外矿床地质特征,探讨了成矿流体中N_2、CH_4的源区、W和Sn的赋存状态以及其成矿机制。W以一系列钨酸、钨酸根离子、碱金属钨酸盐赋存于流体中,Sn主要赋存状态为Sn(+2价)-Cl络合物。石英脉型钨锡矿因流体上升至花岗岩体或围岩的构造裂隙中,成矿流体与围岩相互反应以及与地壳流体与大气水混合,其p、t急剧下降以及流体pH值变化,导致黑钨矿沉淀,成矿流体从还原环境转为氧化环境致使锡石沉淀成矿。云英岩型钨矿有效成矿机制是流体沸腾或不混溶。     

黑龙江省铜山斑岩铜矿床流体包裹体研究

铜山大型铜矿床位于小兴安岭西北部,是中亚-兴蒙造山带北东段最著名的斑岩型铜矿床之一,矿体产于加里东期花岗闪长岩和中奥陶世多宝山组安山岩、凝灰岩中,铜矿化与硅化-绢云母化关系密切.流体包裹体研究表明,铜山铜矿床主要发育气液两相包裹体、含CO_2包裹体和含子矿物多相包裹体.成矿流体在形成过程中经历了早、中、晚3个阶段的演化.成矿早阶段发育气液两相水溶液包裹体和少量含子矿物多相包裹体,均一温度介于420℃～＞5500C之间,流体盐度介于13.72 wt%～59.76 wt%NaCl eqv之间;中阶段为铜山矿床的主成矿阶段,发育气液两相水溶液包裹体和含CO_2包裹体,均一温度为241℃～417℃,流体盐度介于2.96 wt%～14.04 wt%NaCl eqv之间,主成矿期成矿流体总体上属H_2O-CO_2-NaCl体系;晚阶段仅发育气液两相水溶液包裹体,均一温度为122℃～218℃,盐度介于3.71 wt%～15.96 wt%NaCl eqv之间,表明晚阶段有大气降水的混入.成矿早、中阶段的流体均为不混溶流体,流体沸腾作用是金属硫化物大量沉淀的主要机制.铜山矿床形成于陆缘弧环境.     

新疆维宝矽卡岩铜铅锌矿床维西矿段成矿流体性质和来源

维宝矽卡岩铜铅锌矿床位于新疆与青海两省交界处,大地构造位置属祁漫塔格造山带西段,自西向东可以分为维西、主矿段和维东3个矿段。维西矿段以铜矿化为主,主矿段铜铅锌矿化均较发育,而维东矿段则以铅锌矿化为主。前人对维东矿段和主矿段进行了详细的流体地球化学研究,而对维西矿段尚未涉及。本次笔者选取维西矿段与铜矿化密切相关的矽卡岩和脉体,进行了流体包裹体和氢氧同位素研究。维西矿段主要发育3种类型的包裹体,即富液相包裹体、富气相包裹体和含CO_2三相包裹体,前两种类型包裹体最为发育,激光拉曼分析显示它们的气体成分主要为H_2O,含少量的CO_2、CH_4和N2,证明维西矿段成矿流体主要为H_2O-NaCl体系;含CO_2三相包裹体含量很少,仅出现于石英-硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段,包裹体中气相成分为CO_2。维西矿段成矿过程可以分为早期矽卡岩阶段、晚期矽卡岩阶段、石英-硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段等4个阶段;随着流体演化,流体的温度和盐度均呈现出下降趋势,均一温度分别集中于440~490℃、410~453℃、300~410℃和150~220℃,而盐度w(NaCl_(eq))则分别集中于14.0%~21.0%、13.4%~17.8%、8.0%~14.0%和2.0%~10.0%。石英-硫化物阶段可以进一步分为2个亚阶段:与铜矿化密切相关的脉体均一温度集中于380~410℃,而与铅锌矿化相关的脉体均一温度集中于300~380℃。氢、氧同位素分析表明维西矿段成矿流体最初来源于岩浆水,在石英-碳酸盐阶段与大气水发生大量混合,而石英-硫化物阶段的氢氧同位素变化则可能与岩浆脱气作用和富δ~(18)O矿物的沉淀有关。大量的证据表明,温度下降和沸腾作用是引发维宝矿床矿质沉淀的诱因,而自西向东成矿流体温度的降低以及沸腾作用强度的减弱是造成维宝矿床空间上呈现矿化分带的主要因素。     

辽宁省小佟家堡子金矿床流体包裹体及同位素地球化学特征

辽宁小佟家堡子金矿床位于华北克拉通北缘。矿区出露地层为元古宇辽河群大石桥组大理岩和盖县组片岩,断裂构造控制着矿体的产出。矿石类型包括石英脉型和蚀变岩型。围岩蚀变类型有硅化、绢云母化和碳酸盐化。成矿过程划分为早、中、晚3个阶段,依次为石英±黄铁矿阶段、石英-多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐阶段,金主要沉淀于石英-多金属硫化物阶段。流体包裹体研究表明,小佟家堡子矿床发育富液两相包裹体、富气两相包裹体、含CO_2包裹体和纯CO_2包裹体。成矿早阶段石英中仅见富液两相包裹体,包裹体均一温度介于311~408℃之间,盐度介于5.9%~14.3%NaCl eqv之间;成矿中阶段石英中发育富液两相包裹体、富气两相包裹体、含CO_2包裹体和纯CO_2包裹体,包裹体均一温度介于268~376℃之间,盐度介于4.1%~13.0%NaCl eqv之间;成矿晚阶段石英中仅见富液两相包裹体,均一温度介于201~254℃之间,盐度介于1.6%~7.6%NaCl eqv之间。成矿流体具中温、低盐度、富CO_2的特征,属于H_2O-NaCl±CO_2体系。流体不混溶作用是金沉淀的主要机制。成矿流体的δ~(18)OW值为0.3‰~2.3‰,δD_W值为-99.8‰~-96.2‰,表明成矿流体以岩浆水为主,混合部分变质水和大气降水。金属硫化物的δ~(34)S值介于+4.6‰~+12.9‰。金属硫化物的铅同位素比值变化较小,~(206)Pb/~(204)Pb=17.671~18.361,~(207)Pb/~(204)Pb=15.569~15.659,~(208)Pb/~(204)Pb=37.695~37.937。S-Pb同位素组成表明成矿物质主要来自辽河群变质岩和晚三叠世岩浆岩。黄铁矿中流体包裹体3He/4He值为0.27~0.53 Ra,地幔流体参与成矿作用的比例为2.9%~5.8%,地壳流体占主导地位。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积.沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制.区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的.早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造-古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积.下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据.     

多年冻土融沉性分类研究

在冻土工程中,冻土的融沉性评价是工程地质勘察的主要内容之一,融沉性分类是冻土地基基础设计施工的重要依据．根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据,提出了细砾、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土的融沉系数一含水量或融沉系数一超塑含水量线性回归方程式,得到与各融沉性分级相应的界限含水量或界限超塑含水量．最后...     

Kinetics of dehydration of Ca-montmorillonite

Isothermal thermogravimetric experiments have been carried out to determine the reaction kinetics of the dehydration processes in fuller's earth, a natural Ca-montmorillonite. Dehydration in swelling clays is a complex reaction, and analysis of the thermogravimetric data using empirical rate equations and time-transformation analysis reveals that the nature of the rate controlling mechanism is dependent upon both the temperature regime of the sample as well as the extent of reaction. For fuller's earth, we find that the dehydration kinetics are dominated by a nucleation and growth mechanism at low temperatures and fractions transformed (stage I), but above 90 °C the last stages of the reaction are diffusion controlled (stage II). The activation energy for dehydration during stage I is around 35 kJ · mol⁻¹, whereas the removal of water during stage II requires an activation energy of around 50 kJ · mol⁻¹. These two stages of dehydration are associated with primary collapse of the interlayer (stage I) and movement of water that is hydrated to cations within the interlayer (stage II). Received: 28 August 1998 / Revised, accepted: 27 January 1999