离子交换反应合成铅长石的实验研究

对长石与Pb(NO_3)_2粉末在380℃条件下反应48h的产物进行XRD分析,显示出现了d值分别为6.54、3.42、3.32、3.27,2.57的铅长石的5个特征峰。XPS分析表明Pb4f7/2在长石矿物中的结合能为138.39~138.44eV。实验证明Pb2 与长石结构中的碱性或碱土性离子发生了离子交换反应,生成了铅长石。     

山西古元古代关帝山花岗岩杂岩的成因:地球化学和Nd同位素证据

关帝山花岗杂岩包括惠家庄岩体、市庄岩体和横坚岩体等诸多不同规模的花岗岩体,它们形成于1906Ma到1848Ma,主要由早期的片麻状花岗闪长岩、二长花岗岩,晚期的块状浅色二长花岗岩组成。地球化学和Nd同位素特征证明它们形成于复杂的砂页岩和粘土岩等表壳岩的部分熔融,部分熔融的残留相主要为石榴子石、辉石、角闪石、斜长石和一些副矿物,岩浆演化经历了云母、长石等矿物的结晶分异。这些花岗岩的源区物质与大陆边缘弧有亲缘关系,岩浆形成与演化发生在同碰撞到造山后的构造背景,可能与华北克拉通中部构造带东部陆块和西部陆块拼合的地质过程有关。山西古元古代关帝山花岗岩杂岩的成因:地球化学和Nd同位素证据@刘超辉$北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院!100871 @刘树文$北京大学造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院!100871     

中条山涑水杂岩南段的古元古代钾质花岗岩系列:年代学、地球化学及岩石成因

在中条山涑水杂岩南段存在一套时代为1944~1968Ma的高钾钙碱性花岗岩系列,其岩石组合为二长闪长岩、石英二长岩和正长花岗岩。微量元素特征和Sm-Nd同位素特征表明其为古元古代加厚地壳中TTG类岩石为主的重熔产物。这说明在古元古代晚期华北克拉通中部带处于碰撞造山环境,支持华北克拉通东西部陆块在古元古代对接的认识。中条山涑水杂岩南段的古元古代钾质花岗岩系列:年代学、地球化学及岩石成因@田伟$造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院!100871 @刘树文$造山带与地壳演化教育部重点实验室,北京大学地球与空间科学学院!100871 @张华锋$中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室!北京,100083     

无机界矿物天然自净化功能之矿物超微孔道效应

孔径在0.3～2.0nm范围内的矿物结构孔道属于通常意义上的微孔道,如天然锰钾矿结构中由Mn—O八面体构建并由K等充填其中的微孔道,类似于大家熟知的沸石中由Si—O和Al—O四面体所构建并由Na和Ca充填其中的微孔道,往往具有分子筛功能。本文重点提出孔径在0.3nm以下的天然矿物结构孔道为超微孔道。由于无机离子包括水分子均小于0.3nm,自然界中大多数无机矿物超微结构孔道能成为地球物质发生离子交换的场所而表现出离子筛功能。长期以来人们并没有把约占地壳质量一半以上的长石矿物归类为孔道结构矿物,主要归咎于其孔径过于微小,有关长石孔道离子交换效应更没有引起人们足够的重视。实验研究结果表明,无论是在高温条件下,还是在低温条件下,长石矿物都能表现出一定的离子交换性,具有明显的孔道结构矿物特征。在高温条件下Na 与钾长石发生离子交换反应,能形成Na2O含量达15.9%的钠长石。在中温条件下Pb2 与钾长石发生离子交换反应,能生成铅长石物相。在常温条件下Cd2 与钾长石发生离子交换反应,能生成镉长石物相。长石矿物所体现出的良好的超微孔道效应,在对重金属污染物无害化处理包括核废料安全性处置领域具有潜在应用价值。天然矿物超微孔道在地球物质迁移与交换过程中一直发挥着鲜为人知的独特作用。极少数天然矿物微孔道分子筛效应孕育有净化分子型气体污染物的作用,而大多数天然矿物超微孔道离子筛效应却孕育有净化离子型水体污染物的作用。     

松辽盆地储层成岩反应与孔隙流体地球化学性质及成因

松辽盆地储层的砂岩类型为典型的不稳定砂岩,岩屑、长石等不稳定组分的含量较大。长石的钠长石化作用和长石、岩屑的水化水解作用、溶解作用、导致了不稳定组分的转变以及大量离子游离于孔隙水中,同时导致大量的自生矿物沉淀。因此,在沉积物沉积埋藏过程中,孔隙水与矿物之间发生了一系列物理和化学变化,通过水－岩之间的离子交换改变了孔隙不中的离子组合。在砂碉成岩过程中,各种成岩反应随着沉积物的埋藏压实具有不同程度的阶     

北羌塘新生代火山岩长石矿物激光探针原位测试及其微量元素特征初探

利用电子探针和激光探针剥蚀系统(LAICPMS),对北羌塘半岛湖新第三纪粗面安山岩中的碱性长石和斜长石进行了系统分析,讨论了激光探针原位(insitu)测试方法的有关细节及其对暗色矿物和浅色矿物的耦合性。在此基础上分析归纳了本区长石矿物中痕量元素及稀土元素地球化学性状。结果表明,长石中强烈地富集了Rb、Sr、Ba和Eu,在两类长石中,无论是大离子亲石元素还是稀土元素,均未显示明显的选择性富集规律。     

合成施威特曼石吸附Cu^2＋和Pb^2＋的实验研究

施威特曼石普遍存在于含大量SO42-的酸矿水中,其表面吸附的SO42-使得该矿物具有强吸附重金属离子的能力,可用于处理重金属离子污染。实验通过在不同浓度Cu2＋溶液中合成施威特曼石时发现,Cu2＋与施威特曼石的共沉淀量较低,FTIR分析表明Cu2＋与施威特曼石的羟基发生反应。开展施威特曼石吸附Pb2＋的实验,结果表明施威特曼石对Pb2＋的吸附符合Langmuir模型,施威特曼石吸附Cu2＋和Pb2＋后出现1545.4 cm-1和1435.0 cm-1（Cu2＋）两个吸收峰,可能是施威特曼石孔道表面形成了三元配合物。在241×10-6的初始浓度（与尾矿孔隙水的Pb2＋含量相近）下有61.4%的Pb2＋去除率,显示了较好的环境修复价值。     

硅酸盐-磷酸盐平衡反应对熔体中磷制约实验

目前，根据磷灰石溶解度模型、P在碱性长石与熔体相间的分配以及黑云母、锰铝榴石、透锂长石与对应的磷酸盐（包括斜磷锰铁矿、磷铝锂石-羟磷锂铝石）的平衡研究，已对过铝质岩浆中P的归宿进行了有效的平衡。但未见锰铝榴石-磷灰石的平衡研究。由于锰铝榴石-磷灰石矿物共生组合是花岗岩和LET型伟晶岩中最常见的矿物组合，直到岩浆演化晚期才出现锂辉石-磷铝锂石-羟磷锂铝石的组合。为此，本文实验研究锰铝榴石-磷灰石平衡反应，对过铝质岩浆体系中P溶解度起控制作用。     

正长石矿物与氯化钠离子交换反应实验研究

将正长石与氯化钠进行混合,在810℃的温度条件下进行反应。对反应前后的样品进行XRF的定量成分分析。2 g长石与20 g NaCl反应时间分别为12、24、36、48、72 h,反应后Na₂O含量从3.35%分别达到了9.05%、9.33%、10.1%、10.5%和10.8%;与40 g NaCl混合后长石中的Na₂O含量则分别变为9.98%、10.3%、10.5%、10.9%和11.9%。反应12 h后正长石的离子交换速度减缓,离子交换量缓慢增加。计算离子交换反应的Na⁺分配系数,可以看出高浓度的NaCl熔盐相对于低浓度的熔盐,离子交换反应的分配系数值更高,反应进行的更加充分。正长石在高温条件下显示部分离子筛效应,可以成为良好的离子交换剂材料。     

龙泉关韧性剪切带同变形花岗岩的构造特征及其独居石测年

龙泉关韧性剪切带(LQGSZ)为华北克拉通内一条重要构造带,并将下伏阜平杂岩与上覆五台杂岩分割开来。该带经历了3期变形,第一期为主期变形,变形性质为韧性剪切,上盘沿WNW缓倾的面理向ESE运动,其他两期为后期垮塌滑动。剪切带内强变形部位发育一系列平行剪切面理展布的花岗岩,并构成剪切带的一个主要组分。这些花岗岩在其侵位时经受剪切带主期变形作用,形成糜棱状岩石。变形特征及其与围岩接触关系证明这些花岗岩可能是剪切作用下的原地部分重熔产物,即同变形花岗岩。花岗岩内独居石为岩浆成因矿物,所以独居石结晶年龄可代表岩浆事件年龄,也即龙泉关韧性剪切带主期变形年龄。两个样品的独居石电子探针定年得出了LQGSZ同变形花岗岩的多峰值年龄,其中1846Ma和1877Ma为两样品的主峰值年龄,代表龙泉关韧性剪切带的主期变形年龄。这与华北地区1850Ma左右的区域地质事件年龄完全一致,该事件被认为是华北东、西部地块的碰撞所致,证明了龙泉关韧性剪切带的发育是这次拼合事件同期的韧性剪切带。龙泉关韧性剪切带同变形花岗岩的构造特征及其独居石测年@张进江$北京大学地球与空间科学学院!100871 @赵兰$北京大学地球与空间科学学院!10087...     

钱家店砂岩型铀矿床铀矿物嵌布特征及对中性(CO2+O2)地浸采铀效率的影响

可地浸砂岩型铀矿中铀矿物的空间嵌布特征直接影响其与溶浸剂的接触反应程度,厘清铀矿物浸出过程中的嵌布变化规律对于综合提高铀的浸出率至关重要。基于此,本研究采集了钱家店砂岩型铀矿床Ⅳ号矿段样品,进行了室内浸出实验并对中性浸出反应前后矿样进行了SEM-EDS镜下观察、以及TESCAN综合矿物分析等表征手段,定量分析了浸出前后铀矿物嵌布、解离度、连生矿物和粒度变化特征。结果表明：(1)钱家店砂岩型铀矿床独立铀矿物主要以沥青铀矿为主,以及少量铀石,完全被包裹的沥青铀矿和铀石解离度分别由61.06%～68.17%增加至83.45%、由46.88%～58.27%增加至65.22%,指示沥青铀矿的解离度参数变化程度明显大于铀石,说明沥青铀矿更易发生氧化溶解。(2)沥青铀矿和铀石多呈现6～12μm、4～10μm粒径范围与长石、石英、黄铁矿、云母、黏土矿物连生,而这些连生的矿物多呈现包裹铀矿物的状态使铀矿物难以与溶浸液接触反应。(3)浸出之后,可见石英长石碎屑颗粒内部还残留有大量铀矿物,并且其边缘发现有小颗粒(5μm)铀石残余,指示CO₂+O₂浸出条件下完全被包...     

柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究

运用十二烷基磺酸钠和聚羟基硅铝对蒙脱石进行改性后的柱撑蒙脱石,分别研究了溶液的pH值,初始浓度和反应时间对Cu2 ,Cr3 和Cd2 三种重金属离子的吸附性能、平衡模型和动力学过程。结果表明:十二烷基磺酸钠柱撑蒙脱石对三种重金属离子都具有很强的吸附能力,聚羟基硅铝柱撑粘土次之;柱撑后的蒙脱石对单组分的重金属离子的吸附平衡方程符合Langmuir模型;吸附行为的动力学符合假一级动力学方程。柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究@刘云$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,510640 @吴平霄$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,5…     

CO2流体对岩屑长石砂岩改造作用的实验

通过密闭容器中CO2-H2O-砂岩体系相互作用实验,研究了不同温度和压力下CO2流体对岩屑长石砂岩成分的改造。反应后溶液中总矿化度的变化、样品质量的损失及扫描电镜(SEM)的观察结果表明:长石、方解石和石英的溶蚀强度随温度的升高而增大,CO2流体对岩屑长石砂岩的溶蚀作用与温度正相关;同时通过扫描电镜观察发现,200℃和300℃时样品表面均有一种未知的铝硅酸盐矿物生成,并通过反应液的pH值及各种离子浓度的变化解释了CO2流体-砂岩相互作用过程中矿物溶解、沉淀的机制。     

榍石：U－Pb定年及变质P－T－t轨迹的建立

榍石在各类岩石中普遍存在，其稳定性受全岩成分、氧逸度和水活度以及温度和压力等因素影响。它在岩浆岩中主要存在于高Ca/Al比值的岩石中，在变质岩中常见于绿片岩相、蓝片岩相和角闪岩相岩石，在钙质变质岩中其稳定范围可达榴辉岩相或高压麻粒岩相。一般榍石结构中U含量较高，且具有高达高角闪岩相上限的U Pb同位素体系封闭温度，是理想的U-Pb定年矿物。由于榍石的组成元素均为岩石中的主要元素，很容易与其它矿物、熔体及流体发生反应，所以榍石的U-Pb年龄记录的更可能是结晶年龄，而不是简单的扩散重置年龄；也因为它容易反应，变质榍石复杂的U Pb体系可能记录了岩石的整个变质历史信息。通过与榍石平衡共生的矿物组合或利用榍石Zr温压计可确定岩石的P T条件，结合相关的榍石年龄信息即可建立变质过程的P T t轨迹。利用SHRIMP、LA MC ICP MS以及LA ICP MS方法可对不均一榍石颗粒内部进行原位微区分析得到有意义的U Pb年龄；利用榍石中Zr含量对温度，尤其是对压力比较敏感，可建立榍石Zr含量温压计。     

鄂尔多斯盆地石盒子组地层二氧化碳矿物封存能力评估

CO2的地质封存技术是减少CO2向大气排放的一种有效方法。矿物封存由于储存时间长,安全性高,对CO2地质封存至关重要。本文以鄂尔多斯盆地石盒子组地层为例,利用模拟软件TOUGHREACT研究了CO2注入后,各矿物的溶解和沉淀机理,确定固碳矿物和CO2的矿物封存量;通过改变绿泥石和长石类矿物的初始含量,研究原生矿物组分对CO2矿物封存潜力的影响。结果表明,以石英、长石为主的砂岩储集层中,长石类、绿泥石和高岭石是主要的溶解矿物,铁白云石是主要的固碳矿物,原生矿物中绿泥石和长石类矿物对CO2的矿物封存量影响很大,绿泥石和长石类矿物的体积分数增加,CO2的矿物封存量也增加。     

天然矿物微孔——超微孔道环境效应

孔径在0.3～2.0nm范围内的矿物结构孔道属于通常意义上的微孔道,如天然锰钾矿结构中由Mn-O八面体所构建并由K等元素充填其中的微孔道,类似于大家熟知的沸石中由Si-O和Al-O四面体所构建并由Na和Ca充填其中的微孔道,往往具有分子筛功能。本文重点提出孔径在0.3nm以下的天然矿物结构孔道为超微孔道。由于无机离子(包括水分子)大小均小于0.3nm,自然界中大多数无机矿物超微结构孔道均能成为地球物质发生离子交换的场所而表现出离子筛功能。长期以来人们并没有把约占地壳重量一半以上的长石矿物归类为孔道结构矿物,主要归咎于其孔径过于微小,…     

热采条件下砂岩储层矿物转化的实验研究

研究了中国渤海湾北部油藏区砂岩储层中粘土矿物在高温、高压流动 条件下矿物组 分和体系结构的变化,原样包含石英、长石及粘土矿物等。提供了两组岩芯流动实验的结果 ,测试了样品在150℃、200℃、250℃,pH值为9、11、13下的反应结果,并对实验前后的样 品做了X射线衍射分析、电子探针分析。实验结果表明,粘土矿物的转化和迁移是造成储层 伤害的一个重要原因,一些离子对矿物反应有重要的影响作用。如何在开采过程中有效防止 易膨胀粘土及易迁移粘土的生成是保持储层渗透性的关键。实验结果可用于砂岩储层的注热 水/汽开采过程。     

二长石地质温度计在估算乌拉山金矿碱性长石形成温度中的应用

内蒙古乌拉山金矿田内主要出露晚太古代乌拉山群区域变质岩和规模不一的花岗岩体以及不同时代、不同种类的脉状地质体。含金矿脉中主要矿物共生组合为碱性长石、石英、斜长石、碳酸盐矿物(方解石、白云石)和少量金属硫化物。矿床的显著特征为碱性长石交代作用强烈，碱性长石也广泛产于该地区其他各种类型的岩石中。本文采用电子显微探针分析了共生碱性长石和斜长石的化学成分，并采用三元二长石温度模型估计了碱性长石的平衡温度。结果表明，第一成矿阶段的碱性长石一石英含金矿脉中碱性长石的形成温度为353℃，第二成矿阶段石英含金矿脉中碱性长石的形成温度为281℃，矿脉碱性长石形成压力约为5kbar。这些结果与同类矿石中平衡共生的碳酸盐矿物和云母类矿物的地质温度计估计的形成温度以及共生石英中流体包裹体的均一温度非常一致。因此，乌拉山金矿床形成和富集的温度可估测为260～380℃，压力约为5kbar。此外，应用二长石温度计计算了本地区区域变质片麻岩和花岗岩中碱性长石的平衡温度，所得温度比采用共生铁铝榴石和黑云母温度计估计的温度要低约250℃。这表明共生的铁铝榴石和黑云母的平衡温度可能代表其寄主变质岩变质期温度及寄主花岗岩原生温度，而区域变质岩和花岗岩中的碱性长石在经历了随后多次热液作用后，可能重新平衡再生，这也与前人对乌拉山金矿的矿床地质和同位素研究的结果一致。     

国内矿物治理重金属废水研究进展与展望

综述了我国利用天然矿物治理重金属废水方面的研究新成果。天然铁的硫化物、天然铁锰的氧化物、方解石与磷灰石等具有良好的表面吸附与氧化还原化学活性;不同介质中它们能不同程度地表现出对Cr^6 、Pb^2 、Hg^2 、Cd^2 等重金属离子的吸附作用,可广泛用于重金属废水处理。矿物吸附重金属离子机理的研究表明,矿物对重金属的吸附是矿物表面与无机重金属离子之间的表面作用过程,包括矿物表面功能基与重金属离子的配位反应、矿物表面氧化还原反应和沉淀转化作用,以及矿物表面离子交换吸附作用等。     

酸溶蚀模拟实验与致密砂岩次生孔隙成因机理探讨： 以鄂尔多斯盆地盒8段为例

鄂尔多斯盆地盒8段发现并探明了一批目前中国内陆最大的致密砂岩气田（藏）,该致密砂岩气田的储层岩性主要为 一套“低长石、低杂基、高成分成熟度”的石英砂岩,储集空间类型以多类型的次生溶蚀孔隙为主。针对盒8段致密砂岩 次生孔隙的成因机理,本文在大量薄片观察、扫描电镜、场发射、CT扫描分析的基础上,开展了高温高压条件下真实岩心 的酸溶模拟实验,实验样品为鄂尔多斯盆地石盒子组绿灰色中粗粒含凝灰质长石石英砂岩、绿灰色中粗粒含凝灰质长石岩 屑砂岩、灰色中粗粒含凝灰质岩屑石英砂岩和灰色中粗粒含凝灰质石英砂岩等4种不同类型的砂岩岩心,采用地层水中普 遍存在的乙酸配置成0.5mol/L的反应介质,选用2mL/min流速,动态溶蚀100h后,不同类型砂岩的次生孔隙显著增加, 物性明显改善,通过对不同岩性实验前后样品的同位扫描、水-岩反应速度、离子浓度等测定分析,发现盒8段致密砂岩储 层次生孔隙的成因主要为凝灰质、长石等铝硅酸矿物和碳酸盐矿物的溶蚀,探讨了实验样品中不同矿物的溶蚀序列,凝灰 质、碳酸盐矿物主要在低温条件下发生溶蚀蚀变,高温条件下主要为长石的溶蚀。揭示凝灰质、碳酸盐岩、长石等矿物溶 蚀、次生孔隙形成、新生矿物的发育机理,结合埋藏史、热史分析,建立了盒8段致密砂岩储层埋藏-成岩-孔隙演化模 式,明确了鄂尔多斯盆地盒8段石英砂岩次生孔隙的成因机理。