广西铝针铁矿的研究及其意义

文章论述了广西某些地区铝土矿及红土的针铁矿中铝的类质同象置换现象，并运用Ｘ射线衍射分析法测定其中的置换率。这种针铁矿称为铝针铁矿。文中指出，在地表氧化条件下形成的针铁矿中，这种置换现象工矿企业为普遍；置换率的高低反映其形成时的地质环境及物理化学条件；高置换率常数与高成熟度红土化作用特别是红土型铝土矿密切相关。     

矿物吸附金的实验研究及其在红土型金矿形成中的意义

Au(Ⅲ）－氯化物和Au(Ⅰ)－硫代硫酸盐被蒙脱石、高岭石、伊利石、针铁矿、褐铁矿及黄铁矿的吸附实验研究结果表明，各种矿物对AuCl4^-的吸附作用显著大于Au(S2O3)2^3-，粘土矿物对金的吸附能力，蒙脱石＞高岭石＞伊利石；含铁矿物中，黄铁矿＞针铁矿＞褐铁矿。矿物对金的吸附作用与矿物结构和金的存在形式有关，即受矿物表面基、金组分的稳定性和位阻的影响；天然雨水中所含微量H2O2是Au、黄铁矿等不同矿物氧化－还原的催化剂，可加速地表岩（矿）石的风化氧化过程和Au的溶解与迁移。雨水对红土中的Au具有一定的淋滤浸取能力。红土型金矿形成于富Cl^-、SO4^2-的酸性、氧化的水化学环境，含金黄铁矿等硫化物的氧化不仅直接导致了Au的溶解和酸的释放，而且其反应产物Fe^3 、S2O3^2-等为Au的氧化、溶解和迁移提供了氧化剂和络合剂，并促进Au的溶解和迁移；Au主要以硫代硫酸络合物、氯化络合物及其水合物的形式进行迁移；硫代硫酸根的氧化和风化壳下部的还原作用是导致金络合物失稳、Au被其他矿物吸附和沉淀富集的主要因素。矿物对金的吸附在红土型金矿的形成过程中起了重要作用。     

广西平果堆积型铝土矿矿石特征及工艺研究

广西平果岩溶堆积型铝土矿床赋存于岩溶洼地、谷地中的红土层中。可供露采，储量丰富，矿石具有中铝、高铁、高Al／Si比、低硫等特点。矿石的绝大部分由硬水铝石、针铁矿、赤铁矿和高岭石组成，含量约占85％，其它矿物含量甚少。是国内罕见的能运用拜耳法生产氧化铝的优质新型铝土矿资源。     

溶解性有机质协同针铁矿光催化还原Cr(Ⅵ)的行为与机理研究

在上覆水体中，太阳光驱动下溶解性有机质与矿物之间的相互作用对污染物迁移转化行为的影响及其机制尚未引起足够的重视。本文以富里酸和针铁矿分别作为溶解性有机质和半导体矿物的代表，建立实验室光催化体系，系统探究了富里酸影响针铁矿光催化还原六价铬[Cr(Ⅵ)]的行为和机理。结果表明，与光照-针铁矿体系相比，光照-针铁矿-富里酸体系对Cr(Ⅵ)的去除率由19.8%提高至68.7%,故富里酸显著提高了针铁矿光催化还原Cr(Ⅵ)的能力，增强机制主要归结于富里酸提高了针铁矿产生光生电子的能力。此外，被还原的部分Cr(Ⅲ)与针铁矿表面羟基结合形成稳定的CrO(OH),并固定在针铁矿表面。这一成果可为半导体矿物在酸性矿山废水治理中的应用提供理论依据。     

南方红土的磁性矿物组成及其区域性差异

位于我国热带、亚热带地区的南方红土是我国分布最广的第四纪土状沉积,其经历了较强的化学风化作用,具有典型的磁性矿物组成.磁性矿物是沉积物的重要组成成分.磁性矿物的种类、粒度和含量等信息可以反映沉积物形成时的温度、降水等气候条件.因此,了解红土沉积物磁性矿物组成对于研究南方红土区的环境演化具有重要意义.本文综合分析了安徽室城、浙江长兴、江西九江及广西百色4个剖面不同层位红±样品的x-T曲线、三轴等温剩磁热退磁曲线等岩石磁学结果,发现南方红土的磁性矿物组成主要为磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿及针铁矿,这些磁性矿物的相对含量不仅具有地带性差异,而且在不同风化阶段也存在差异.其中百色剖面顶部棕色土中磁赤铁矿含量相对其他剖面较高,与百色地区现今较强的风化作用相符.同一剖面内网纹红土中赤铁矿的含量较高,磁赤铁矿的含量相对较低,指示网纹化时期较强的成土作用引起磁赤铁矿向赤铁矿的转化.此外,岩石磁学结果显示百色剖面网纹红土及均质红土中含有一种特殊性质的磁性矿物,即粒度较细、解阻温度较低的成土成因赤铁矿,该矿物为后期强烈风化作用的产物.该次生矿物携带了较强的化学剩磁,引起了百色剖面初始碎屑剩磁的重磁化.该研究表明磁性矿物组成的差异还可以用来解释南方红土剩磁记录的多样性.     

铜陵矿区废矿石次生氧化产物及其成因初探

对铜陵矿区废矿石的矿物组成及其成因进行研究,利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析原生矿物及其风化产物的组成,探讨次生矿物的形成机制。XRD及SEM/EDS分析表明,废矿石中残留的主要原生矿物为黄铁矿,次生矿物为针铁矿、赤铁矿、水铁矿及次生硫酸盐矿物。原生矿物风化为次生矿物的过程是从黄铁矿的裂隙带等有缺陷的部位开始,逐步氧化成最终产物针铁矿。中间过程出现了矿物相及形态的多样性,局部可能会先形成中间产物水铁矿,由于水铁矿很不稳定,在不同的温、湿度条件下会很快转化成针铁矿或赤铁矿。针铁矿在风化过程中呈现出多种形态,针状矿物最先形成,随后重结晶成球状集合体和菱方双锥单晶,最后在废矿石表面完全覆盖一层土状针铁矿。SEM观察到的黄铁矿表面的生物矿物与最外层风化层上的菌丝类物质说明,在废矿石的风化过程中生物亦起了一定的作用。     

《论红土型金矿的矿化时间》

红土型金矿指产于红土风化壳中，金的富集与成矿均与红土风化作用密切相关的矿床。金矿红土风化剖面一般见于热带、亚热带地区，年平均温度在２０℃以上，降雨量１５００～２０００ｍｍ，产出地形较为平坦，其风化剖面自上而下分为：①腐植质红土层，厚０～２ｍ；②上部红土层，厚０～５ｍ；③含矿红土层，金矿赋存于豆状、球状或结核状铁矿物中，红土的主要矿物成分为三水铝石、针铁矿、高岭石等；④杂色红土层；⑤半风化基岩层。红土风化作用过程顺序为：①碳酸盐型风化壳阶段；②高岭土型风化壳阶段；③砖红土型风化壳阶段。风化作用过程取决于化学溶解迁移（Ｄ）、机械迁移（Ｔ）及与之相关的雨量（Ｒ）、降雨特征、坡长（Ｘ）（指分水岭至坡底的水平距离）、坡度（）及植被发育情况等。通常风化堆积模型如下：式中：ｚ为土壤厚度，ｔ为风化进行的时间，ｄｚ／ｄｔ表示风化堆积的速度（ｍｍ／ａ），Ｐｓ为土壤状态参数，Ｄ为化学迁移速率，Ｔ为机械迁移速率。计算表明，一般合矿红土风化剖面厚３０～５０ｍ，其形成时限一般在１～１０Ｍａ之间。我国南方属热一亚热带地区，具备红土化金矿床的形成条件，应注意普查这一类型矿床。     

红土型镍矿床成因的多样性：基于全球尺度的对比研究

红土型镍矿床是全球镍矿成因体系中资源储量最大的一类.为探讨红土型镍矿床成因机制的多样性,基于全球广域尺度,选择以载镍矿物为分类视角,开展铁氧化物型、水镁硅酸盐型和粘土型等3类矿床的对比研究.铁氧化物型矿床在矿化剖面上以铁质红土层为优势岩(土)相层,以针铁矿为主要载镍矿物,矿石中镍品位偏低但伴生钴矿化.矿床的成矿条件依赖于热带气候环境、稳定大地构造背景、纯橄榄岩母岩和剪切构造带等多种因素的集成耦合.强氧化和水解作用是载镍铁氧化物和氢氧化物发育的主要机制,镍在红土化过程中主要以类质同象进入低结晶度针铁矿晶格或被吸附的方式富集成矿;水镁硅酸盐型矿床以风化壳中出现厚大腐岩层为标志,以镍蛇纹石、镍滑石等水镁硅酸盐矿物为主要载镍矿物相,矿石多为高品位硅镁镍矿.矿床的发育严格受控于热带雨林或热带草原气候环境,与活跃大地构造背景及富镁橄榄岩母岩条件密切相关,属强淋滤表生作用的产物.离子交换作用和次生沉淀作用共同构成了水镁硅酸盐矿床发育的成矿机制;粘土型矿床以红土剖面中出现稳定的粘土矿物层为标志,局限于偏干旱的热带气候背景,与低缓的地形地貌、排水受阻的水文环境及蛇纹岩母岩条件等具有专属性联系,属未遭受充分表生淋滤作用的产物.镍与次生蒙脱石类矿物发生离子交换作用是粘土型矿床发育的主要机制.     

花岗岩上发育的亚热带红土岩石磁学特征

本文对发育于花岗岩上的两个亚热带红土剖面进行了系统的岩石磁学研究,测试了磁化率、频率磁化率、等温剩磁、非磁滞剩磁、磁滞回线等常温磁学参数,选取代表性样品进行了高低温岩石磁学分析,拟探讨亚热带红土磁性矿物的特征及湿热环境下土壤中磁性矿物的转化规律。实验结果表明:亚热带红土的强磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿;弱磁性矿物为赤铁矿和针铁矿,滞水土层中含有纤铁矿。花岗岩具有较强的磁性,在其上发育的红土也因此具有较强的磁性。花岗岩中的亚铁磁性矿物的磁畴以多畴占主导地位,随着风化强度的增强,逐渐形成较细粒的超顺磁与单畴磁性矿物。亚热带红土中的磁赤铁矿与位于半干旱区黄土高原成土作用形成的磁赤铁矿存在着磁学性质上的差异,表现为具有更高的居里点(约600℃和640℃),可能说明亚热带红土中的磁赤铁矿粒径更粗。两个剖面在磁学性质上存在着明显的差异,泉州剖面磁性矿物以磁铁矿为主,磁化率最高可达1823×10~(-8)m~3/kg,平均值为1033.1×10~(-8)m~3/kg,具有较低的剩磁矫顽力;福州剖面磁性矿物以磁铁矿和部分热稳定磁赤铁矿为主,磁化率最高为385.73×10~(-8)m~3/kg,平均值为91.5×10~(-8)m~3/kg。基于磁学参数分析,认为母质与后期成土作用共同造成了两个剖面的磁学性质差异,但后者起主导作用。磁化率在两个剖面中,均随着深度减小而减小,与温带地区表层土磁化率增强有很大区别。湿热环境条件下,强磁性矿物溶解或转化为弱磁性矿物的程度主导剖面磁化率变化。     

桂林红土的工程地质性及其形成条件

桂林红土主要由更新世残积，坡残积，冲洪积及坡洪积经后期湿热化改造而成，在物质组成上其粘粒含量较高，一般都在５０％以上，矿物成分以次生高岭石，伊利石，绿泥石，滑石针铁矿以及蒙脱石，蛭石，混层粘土矿为主，含量通常在４０％～７５％；化学成分上铁铝氧化物大量富集，钾，钠，钙，镁等碱和碱土金属氧化物明显减少，前者一般达２５％～３５％，后者常常在５％以下，经近千组土工试验资料综合分析，桂林红土具以下几个基本特     

红色粘土型金矿成因矿物学特征

红色粘土型金矿是表生湿热气候条件下含金基岩经不彻底的红土化作用而形成的一种新类型金矿床。以云南上芒岗、贵州老万场和湖北蛇屋山金矿为例 ,对红色粘土型金矿的成因矿物学特征进行了研究。结果表明 ,表生成因的高岭石 +伊利石 +针铁矿 +自然金组合可作为该类型金矿的标型矿物组合 ;高岭石的 ( 0 0 1 ) X射线衍射峰半高宽可作为标型特征反映介质的酸性程度和硅、铝的饱和程度 ,进而指示金的富集部位 ;针铁矿中的铝置换率可反映红土化程度和粘土中的含水量 ,进而指示古潜水面的位置 ;金的粒度、形态和赋存状态可反映金的迁移富集程度和富集机制。     

铁矿物形成过程中的细菌作用研究

研究表明，细菌作用下形成针铁矿、水针铁矿和赤铁矿的过程中，细菌对矿物的作用贯穿于溶解吸附、络合、转换、结晶成核的全过程。细菌对矿物的作用具专属性。细菌作用不仅使原来矿物产生溶解、形成新矿物，生物化学显微环境的差异也可导致生成矿物的不同。同时细菌作用对矿物晶体结构、表面性质也产生影响。     

贵州老万场金矿床红土化作用及对金赋存状态的制约

红土的矿物成分、硅酸盐成分和化学蚀变指数(CIA)特征表明,贵州老万场红土化过程经历了粘土化、铝土矿化、铁化三种化学风化作用;地球化学上属早期红土化作用阶段.风化过程中K2O、Na2O、CaO相对于Al2O3的淋失量很高,显示较强的化学蚀变作用.红土剖面中成矿元素Au、As、Sb含量变化很大.Au通常为40～4 551 ng/g;Sb普遍小于0.1%;As通常为0.n%,最高1.8%.它们普遍高于大厂层硅质岩中相应成矿元素的含量.红土化过程中,Au、As的富集与Fe的富集作用有明显的关系,并与红土剖面中相对还原的部位有关,而Sb则在相对氧化的环境中聚集.红土剖面中稀土元素含量普遍较高,轻重稀土元素之比通常小于10,稀土元素分布模式非常相似,与大厂层稀土元素特征有明显差别.微量元素图解显示红土剖面中的大离子亲石元素、不相容元素与大厂层也有明显的不同.成矿元素间的差异性也很明显,表明大厂层岩石可能并不为老万场红土层的发育提供直接的物质来源,红土层的发育似乎与后期第四系的冲积物、洪积物有关.成矿物质也可能不与大厂层直接有关.带能谱的透射电镜(TEM-EDX)观察表明金的存在形式多样,虽然金主要以浑圆状的自然金颗粒产出,但也可以被针铁矿(含砷针铁矿)、石英硅质吸附,或被伊利石等吸附.显示红土化过程中铁还原作用对金富集的重要性.     

黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的定量分析与气候干湿变化研究

为了了解黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的分布特征,文章采用对铁氧化物矿物灵敏的漫反射光谱法(DRS),开展了赤铁矿和针铁矿的鉴定和测定研究,提出了定量分析赤铁矿和针铁矿含量的DRS新方法.选择天然典型黄土和古土壤样品,首先采用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法去除其中成壤成因的铁氧化物矿物,以其为基体配制含不同赤铁矿和针铁矿的系列标样,然后进行DRS测试和多元逐步回归分析,分别建立测定赤铁矿和针铁矿含量的校准方程并加以检验.利用DRS方法,分析了多个黄土剖面的赤铁矿和针铁矿含量,发现黄土-古土壤剖面的赤铁矿/针铁矿比值可作为东亚季风干/湿变化的敏感指标.该比值较高时反映了干燥土壤环境,而较低时指示了潮湿土壤环境.对灵台和洛川剖面中赤铁矿/针铁矿比值的分析,初步揭示了2.6Ma年以来黄土高原东亚季风阶段性变强的特征.     

同步辐射软X射线吸收谱与发射谱测定天然针铁矿能带结构

天然半导体矿物由于成分、缺陷复杂,传统测试方法如紫外可见漫反射等难以准确测定其禁带宽度.本文以针铁矿为例,通过第一性原理计算得到纯针铁矿及掺Al针铁矿的电子结构.计算结果显示,纯针铁矿导带底与价带顶均由Fe3d与O2p轨道组成,而当含杂质Al时,Al2p与O2p发生杂化参与了价带组成.在此基础上,利用同步辐射X射线氧的K边吸收谱与发射谱对纯针铁矿及天然针铁矿的能带结构进行了测定.结果表明,天然含Al的针铁矿禁带宽度为2.30eV,小于纯针铁矿(2.57eV).本研究提供了一种测定天然氧化物矿物禁带宽度的新方法,为深入研究天然半导体可见光催化活性产生机制提供了理论依据.     

合成铁氧化物矿物对苯酚的吸附实验研究

采用TEM、X射线衍射分析及BET比表面积测定等手段对合成的针铁矿、赤铁矿两种矿物进行表征,对此两种矿物对苯酚的吸附特性并批处理吸附实验研究结果表明,针铁矿对苯酚的吸附量大于赤铁矿的吸附量;针铁矿吸附苯酚的pH吸收边为峰型曲线,且峰值在pH 7～8。Langmuir方程拟合结果的吻合程度较之Henry线性方程与Freundlich方程高。实验中氧化铁矿物表面对苯酚的吸附则主要表现为表面分子吸附,可能存在表面疏水性作用,而静电离子交换和表面配合吸附模式不明显。     

南方红土磁性地层年代学研究进展

南方红土是中国分布最广的第四纪土状堆积,蕴含丰富的古气候、古地理以及古人类演化的信息。然而,南方红土地区长期高温多雨的气候造成许多定年材料的缺乏,导致其年代学研究进展比较缓慢。磁性地层学方法是一种适合于中、新生代海陆相沉积物定年的快捷、有效的方法,近年来南方红土的磁性地层年代学研究取得了很好的结果。文中比较系统地总结了近年来南方红土磁性地层年代学研究方面的进展。这些研究显示南方红土中的载磁矿物包括赤铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿和针铁矿,其中磁铁矿和赤铁矿是特征剩磁的主要载体。磁性地层结果表明南方红土记录了Matuyama负极性时晚期至Brunhes正极性时早-中期的沉积,其沉积起始年龄不晚于Jaramillo正极性亚时,即早于11 Ma。这些磁性地层学结果为揭示南方红土记录的环境变化和中国南方亚热带地区早期人类演化提供了年代学基础。     

希瓦氏奥奈达菌MR-1还原针铁矿的实验研究及地球化学意义

本文实验研究了希瓦氏奥奈达菌株(Shewanella oneidensis MR-1,以下简称MR-1)在pH为中性的厌氧条件下还原针铁矿的过程,探讨了MR-1菌异化还原针铁矿的动力学特征。采用邻菲罗啉分光光度法检测了反应前后溶液中铁含量的变化,利用扫描电子显微镜、粉晶X射线衍射和激光拉曼光谱分析了针铁矿及其还原产物的形貌特征和物相组成。结果表明,针铁矿在厌氧条件下可被MR-1还原,生成磁铁矿、菱铁矿等次生矿物。本文认为针铁矿的微生物异化还原过程以直接接触机制为主,同时存在间接还原机制;溶液中的Fe2+与CO32-、SO42-等沉淀生成菱铁矿等次生产物,同时部分Fe2+、Fe3+离子可吸附于矿物表面,甚至能引起矿物相的转化,两者共同构成了针铁矿的次生分解路径。     

石英砂表面铁胶膜的合成——pH和铁摩尔比[Fe(Ⅱ)]/[Fe(Ⅲ)]的影响

本研究以石英砂为载体,在其颗粒表面合成铁胶膜,并探讨合成体系不同初始pH(5,6,7)及铁摩尔比(R=[Fe(Ⅱ)]/[Fe(Ⅲ)])等条件对铁胶膜形成的影响。研究表明,在初始pH相同的情况下,当R为0时,铁胶膜的矿物成分为弱晶质的水铁矿;R为0.01时的矿物成分为赤铁矿;R分别为0.02、0.04、0.06和0.10时为针铁矿,且随着R增加,X射线衍射(XRD)图谱中针铁矿的峰强度逐渐增加,扫描电镜(SEM)可观察到针铁矿晶形逐渐变大,且在R为0.10时晶体形貌最大;当R为0.50和体系只加入Fe(Ⅱ)时合成的铁矿物主要为针铁矿与磁铁矿的混合物。当R一定时,随着合成体系初始pH的增加,胶膜中针铁矿的XRD峰强度逐渐增强,在初始pH为7时其峰最强,且晶形逐渐变大。     

几种铁（氢）氧化物对溶液中磷的吸附作用对比研究

铁(氢)氧化物不仅是土壤中广泛存在的矿物,也是重要的矿物资源。表生地质作用形成的针铁矿、赤铁矿和无定形氢氧化铁都具有纳米尺度,具有很高的表面积,表现出对磷的专性吸附,是低浓度磷的潜在吸附材料。本文通过铁(氢)氧化物对水溶液中磷酸根的等温吸附实验,初步对比研究了针铁矿、合成氧化铁黄、赤铁矿和无定形氢氧化铁对水中低浓度磷的吸附作用。结果表明,无定形氢氧化铁对水溶液中磷酸根的吸附能力最强(对低浓度磷的吸附达到5.5mg/g),其次是氧化铁黄和针铁矿,赤铁矿的吸附能力最差。几种铁(氢)氧化物对磷吸附容量的差别主要受比表面积控制。无定形氢氧化铁、合成氧化铁黄、针铁矿、赤铁矿对磷的吸附符合Freundlich等温方程。针铁矿和赤铁矿对磷的吸附动力学符合双常数速率方程。