尖晶石的矿物学特性及其在工业上的应用

尖晶石族矿物广泛地分布于自然界，它们是许多变质岩和岩浆岩的主要矿物成分。工业上应用较多的主要是镁铝尖晶和镁铬尖晶石。镁铝尖晶石耐火材料是目前冶金用耐火材料的重点发展方向之一，对这种材料的理论及应用研究也成为耐火材料研究的热点。尖晶石的其它应用，如尖晶石轴承及颜料等也取得了较大的发展。笔者根据尖晶石的矿物学特性，对尖晶石的生成以及工业生产的基本原理、基本工艺和基本过程操作一系统的概述，并对尖晶石原料     

电气石和亚微米级ZnO:镁电气石包覆粉体的吸波性能研究

电磁波吸收材料的研究最初源于发展隐形技术的需要,目前,对吸波材料的研究和应用已成为解决环境电磁污染的研究新热点(袁军等,2011)。笔者运用非均相凝聚法和化学沉淀法成功将亚微米级的ZnO包覆于镁电气石粉体表面,其     

武钢镁碳砖首次用于盛钢桶衬砖的侵蚀机理研究

作者对我国武钢转炉盛钢桶镁碳砖的理化性能、使用条件,侵蚀情况等进行了详细的研究,在渣线处,它明显地优于镁砖.同时,在镁碳砖渐变带与反应带之间发现—镁铝尖晶石层,有延缓钢渣的锓蚀作用,并从热力学计算揭示了脱碳层及镁铝尖晶石层的形成,提出了增强衬砖寿命的具体改进措施,具有重要的理论和实际意义.     

山东蒙阴金伯利岩中尖晶石族矿物特征及种类划分

山东蒙阴金刚石矿区金伯利岩中的尖晶石族矿物究竟是铬铁矿还是尖晶石一直倍受争议,为了确定山东蒙阴矿区形态复杂的尖晶石族矿物种类,项目组对矿区的尖晶石族矿物进行了系统的采样,利用电子探针对50件尖晶石族矿物MgO、FeO、TiO2、Al2O3、MnO、Cr2O3进行微区化学成分分析,结果显示,山东蒙阴金刚石矿区金伯利岩中尖晶石族矿物A、B端元成分复杂,不存在单纯的铬铁矿或尖晶石矿物种,以化学分子式分类为基础得到的尖晶石族矿物种类主要有:铁镁-铬铁钛、镁铁-铬铁铝钛、铁镁-铬铝铁、镁铁-铬铝铁、铁镁-铬铁钛铝、镁铁-铬铝、铁镁-铬铝7个亚种。山东蒙阴金伯利岩中尖晶石族矿物的主要端元组分为MgAl2O4、MgCr2O4、FeCr2O4,矿物化学成分分析表明,Mg质量分数较高(7.3%~11.8%),其中Fe、Mg离子数比近于1:1,构成富镁的铬铁矿。     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

橄榄岩中尖晶石的O同位素继承性与晶体结构转换

应用增量法计算的矿物对O同位素分馏曲线，得到正尖晶石-矿物对O同位素温度高于尖晶石在地幔中的熔点，而用反尖晶石-矿物对计算的O同位素温度低于尖晶石的熔点，较为合理。因此，地幔橄榄岩中镁铝尖晶石的O同位素组成可能继承了其母体反尖晶石特征，即使反结构尖晶石在发生相变作用变成正结构尖晶石时未发生O同位素再平衡。     

西南天山东德沟镁铁-超镁铁岩中尖晶石的矿物学特征及其地质意义

中国西南天山东德沟镁铁-超镁铁岩出露于天山伊犁-中天山板块和塔里木板块之间的碰撞造山带中,岩石类型主要为(方辉)橄榄岩,且普遍经历了含水流体(熔体)的渗透交代作用,含有形态和成分变化复杂的尖晶石,表现为从红褐色到黄褐色、再到深绿色和浅绿色,尖晶石的Cr2O3和FeO的含量依次降低,Al2O3和MgO的含量逐渐增高。研究认为红褐色和黄褐色的铬尖晶是原生矿物,而绿色的镁铝尖晶石为次生矿物。原生铬尖晶石的Cr#为0.41~0.87,Mg#为0.21~0.61,且成分变化大,显示其可能具多期熔融的复杂成因;次生绿色的尖晶石形态不一、成分相对有较大变化,表明其至少形成于两个期次的变质作用或流体交代过程。原生铬尖晶石具有SSZ环境橄榄岩的特征,指示其寄主岩石可能是俯冲上板片地幔楔岛弧环境的橄榄岩残片。     

金伯利岩中铬的相态及找矿地球化学信息--以华北地台为例

对华北地台金伯利岩地球化学找矿信息提取表明:铬是判别岩体含矿与否的重要指示元素。铬的相态分属尖晶石、镁铝榴石和镁钛铁矿三类矿物族。研究得出,各矿物指示含矿的化学成分标型为:铬尖晶石Cr2O3>53%,Al2O3<11%,MgO<12%,Cr#值大于0 7。镁铝榴石Cr2O3>5%,Al2O3<19%,Cr#值大于0 2。镁钛铁矿Cr2O3>1%,MgO>11%。由于铬尖晶石相对稳定,其化学组成为提取金伯利岩找矿信息的首选对象。     

贵州施秉下翁哨地区镁铝榴石和铬尖晶石自然重砂罕见特高异常查证

综合利用以往资料发现,贵州施秉下翁哨地区存在特高浓度镁铝榴石、铬尖晶石等自然重砂异常,且长期未能解释其来源及金刚石找矿指示问题。由于资料形成于"文革"时期,有人怀疑其可靠性,通过针对性的野外调查和采样分析,佐证了该异常的客观存在和以往资料的可靠性。镁铝榴石和铬尖晶石自然重砂含量水平实属罕见,异常区分布于高出现代河床200m的斜坡上部,残积于古河道砂砾石冲积层(?)中,矿物学分析未见重砂矿物明显的搬运磨蚀痕迹,电子探针分析分属于G9镁铝榴石和S5铬尖晶石,应主要来源于石榴和尖晶二辉橄榄岩,系载体母岩——钾镁煌斑岩就近风化残积的结果。     

贵州施秉下翁哨地区镁铝榴石及铬尖晶石重砂异常地球化学指示源岩

以往资料显示,贵州施秉下翁哨地区镁铝榴石和铬尖晶石自然重砂,高度浓集于下翁哨盆地北岸对门坡一带新近系翁哨组含砾粘土岩和盆地南侧2km处斜坡带"不明成因"砂砾石堆积物中,构成罕见的高含量重砂异常,在贵州众多金刚石找矿信息中尤为瞩目,其来源及其金刚石找矿指示意义长期成谜。通过对盆地南侧2km处斜坡带"不明成因"砂砾石堆积物采样分析查证,原样中镁铝榴石为2.7粒/L,铬尖晶石大于5.0粒/L,异常客观存在;电子探针研究表明,镁铝榴石和铬尖晶石分属G9镁铝榴石和S5贫钛高铝富镁铬铁矿,其来源与金伯利岩关系不大。     

南天山榆树沟麻粒岩地体的尖晶石研究

新疆榆树沟麻粒岩地体中发育两类尖晶石：一类见于中、基性麻粒岩体中,其化学成分富 Ａｌ 贫 Ｃｒ ,属铝尖晶石,镜下为深绿色,呈半自形至他形粒状,与其它变质矿物共生,表现为麻粒岩相的新生变质矿物;另一类发育在空间上与麻粒岩体紧密相邻的超镁铁质岩体中,为铬尖晶石,镜下为深褐红色,呈不规则粒状分布于橄榄石、斜方辉石和单斜辉石之间,为麻粒岩相变质过程中稳定的残余矿物。后者属于 Ｄｉｃｋ 等人划分的 Ｉ 型尖晶石,它的存在说明超镁铁质岩体为大洋岩石圈地幔的组成部分。这两类尖晶石的特征一方面说明该地体遭受了麻粒岩相的变质作用改造,另一方面也提供了榆树沟麻粒岩相蛇绿岩套属洋盆构造环境的直接矿物学证据。     

南天山榆树沟麻料岩地体的尖晶石研究

新疆榆树沟麻粒岩地体中发育两在晶石：一类见于中、基性麻粒岩体中,其化学成分富Ａｌ贫Ｃｒ,属铝尖晶石,镜下为深绿色,呈半自形至他形粒状,与其它变质矿物共生,表现为订粒岩相的新生变质矿物;另一类发育在空间上与麻粒岩体紧相邻的超镁铁质岩体中,为铬尖晶石,     

伊通上地幔剪切带捕虏体中富铝尖晶石的地球化学特征

伊通上地幔剪切带中辉石岩、二辉橄榄岩和易剥橄榄岩是3个主要地幔捕虏体,其中尖晶石的化学成分以富铝为特征。辉石岩中尖晶石在薄片下呈绿色,为铝含量高、铬含量低的铝尖晶石;与之相比,二辉橄榄岩和易剥橄榄岩中尖晶石在薄片下呈棕色,为铝含量相对较低、铬含量相对较高的富铝铬尖晶石。尖晶石的颜色与Al、Mg、Cr、Fe含量有关。在不同捕虏体中尖晶石成分具有不同的变化范围,尖晶石化学成分之间存在一定的相关性,Mg#与Cr#,Mg#与Fe2 和Cr与Al呈现负相关性,而Mg#与Al#呈现出正相关性,反映不同捕虏体中尖晶石具有同一来源和成因联系。在地幔岩石部分熔融和结晶过程中Cr和Al的分异明显。固溶体条件下基本服从八面体Cr Al替代关系,而不同地幔捕虏体中尖晶石的成分差异是岩浆部分熔融和结晶过程中元素分异、固溶体离子替代的结果。     

铬尖晶石和石榴石的相变:大陆科学钻探CCSD-PP3孔超镁铁岩超高压变质作用的证据

PP3超镁铁岩主要岩石类型有纯橄岩和石榴石橄榄岩,两者为渐变,主要矿物为橄榄石、铬尖晶石、石榴石、单斜辉石和斜方辉石.铬尖晶石的Cr#[Cr/(Cr+Mg) ×100]从51~89变化,TiO₂和MnO₂值分别低于0.26%和0.46%.铬尖晶石矿物表现为4期次演化的特点,反映了从岩浆期、榴辉岩相、角闪岩相和绿片岩相演化特征.随着超镁铁岩的演化,铬尖晶石表现为Cr#不断增大,而Mg#[Mg×100/(Mg+Fe2+) ]不断减少、氧逸度不断增加的过程.PP3铬尖晶石反映了地幔来源,为大陆岩石圈超镁铁岩特征,后期随折返而演化.从石榴石与铬尖晶石相互转变过程看出,PP3超镁铁岩经历了深度加大的过程,超镁铁岩曾经到达100km以上的岩石圈地幔深处.在绿片岩相-绿片角闪岩相变质过程中,铬尖晶石中Cr、Mg和Al减少,Fe相对增加,产生富Cr尖晶石变质作用样式.晚期剪切变形等次生变化影响了铬尖晶石矿物成分.      

黔东施秉下翁哨地区金刚石指示矿物地球化学特征及其地质意义

对黔东施秉下翁哨地区金刚石指示矿物镁铝榴石、铬尖晶石分别进行了电子探针（EMPA）主量元素和LA- ICP- MS微区原位微量元素测试,结果表明：镁铝榴石主要属于G9型（约占87%）,次为G12型（约占11%）和G3型（约占2%）,源区为二辉橄榄岩和异剥橄榄岩,当其与橄榄石共生,获得平衡温度（tNi）为686~1225℃,压力（PCr）为1.9~4.0 GPa,少数落在形成金刚石的主要温压范围内（压力约4.0~6.5 GPa,温度约950~1300℃）;铬尖晶石主要来源于橄榄岩尖晶石捕虏晶（Xen）（约占90%）,少量为铬铁矿（Chr）（约占10%）,个别落在全球原生金刚石中铬铁矿包裹体的范围内。研究认为,恢复区域加里东期造山运动以来的古地貌,寻找金刚石指示矿物的母岩体/新岩体及开展其矿物间的对比研究工作,特别是对加里东期以来区域的地幔物质组成、岩石圈厚度和热状态等进行深入研究,将对扬子克拉通的演化、深部地幔结构剖析和金刚石成矿事件等具有重要的科学研究意义。     

黔东南苍蒲塘钾镁煌斑岩含铬尖晶石地球化学特征及其对金刚石含矿性的指示

钾镁煌斑岩是将原生金刚石从地幔带至地表的主要岩石类型之一,携带了岩石圈地幔金刚石源区和基底岩石丰富的地球化学信息。由于风化作用影响,出露地表的钾镁煌斑岩岩石结构和化学成分均发生明显变化,岩石组成和成因的原始信息很难保存。但是钾镁煌斑岩携带的锆石和尖晶石等副矿物/捕掳晶,可成为研究地幔深部岩浆–构造作用过程、钾镁煌斑岩金刚石含矿性等重要科学问题的探针。本文对黔东南苍蒲塘钾镁煌斑岩中的锆石和铬尖晶石分别进行了SHRIMPU-Pb定年和主量、微量元素分析。定年结果显示,苍蒲塘钾镁煌斑岩携带有古老的基底物质,较为年轻的岩浆锆石暗示其侵位年龄为451±7Ma,与黔东南其他钾镁煌斑岩的形成时代基本一致。苍蒲塘钾镁煌斑岩中铬尖晶石表面具有明显的溶蚀现象,具有高Cr(Cr#>0.6)、Ni(300~1026μg/g)和低Ti(TiO2<0.13%)、Ga(12.9~33.4μg/g)的特征,与全球金伯利岩/钾镁煌斑岩橄榄石捕虏体中的铬尖晶石特征相似;元素地球化学分析显示,铬尖晶石与受俯冲作用改造的地幔橄榄岩有关。依据铬尖晶石Cr#值(0.56~0.87)及其存在条件,推测其原始岩浆的压力范围为(30~53)×10^2MPa,对应于99~175km的深度,部分达到了金刚石稳定区的上限,暗示苍蒲塘地区具有较好的金刚石找矿前景。     

东天山圪塔山口铜镍矿区镁铁-超镁铁质岩体橄榄石与尖晶石矿物学特征

新近发现的圪塔山口含铜镍矿化镁铁-超镁铁质岩体位于新疆东天山黄山-镜儿泉铜镍矿带东端,共有4个镁铁-超镁铁质岩体,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号岩体均见铜镍硫化物矿化,研究表明其形成时代(282Ma)及岩浆来源与东天山地区其它铜镍矿化镁铁-超镁铁质岩体一致。本文对主要造岩矿物橄榄石及副矿物尖晶石进行了显微镜下观察及电子探针分析,结果表明橄榄石Fo值介于83.1~86.6之间,平均85.2,为贵橄榄石,其Ni含量变化于1273×10-6~2719×10-6,平均1918×10-6;尖晶石根据铝含量的不同可以分为高铝和低铝两种。圪塔山口岩浆为地幔源区发生15.8%~18.8%的部分熔融,并有过剩橄榄石加入的玄武质岩浆经结晶分异作用形成的派生岩浆。对橄榄石分离结晶和硫化物熔离的计算模拟表明橄榄石结晶前,岩浆已经达到S饱和,结晶过程始终伴随硫化物的熔离作用,虽然早期结晶的橄榄石与硫化物熔体间发生了Fe-Ni交换,但仍有很好的铜镍成矿潜力。     

苏鲁超高压变质带岗上超镁铁质岩铬尖晶石形成过程——铬成矿新机制

岗上超镁铁质岩主要由纯橄岩和石榴橄榄岩组成,主要组成矿物有橄榄石、铬尖晶石、石榴子石、单斜辉石和斜方辉石等。铬尖晶石的Cr#[Cr/(Cr+Mg)×100]从51到89变化,铬尖晶石矿物表现为4期次演化的特点,反映了从岩浆期向榴辉岩相、角闪岩相和绿片岩相演化特征。随着超镁铁质岩的演化,铬尖晶石中Cr#不断增大(51增大到89),而铬尖晶石Mg#[Mg×100/(Mg+Fe2+)]不断减少,氧逸度不断增加。在绿片岩相—绿片角闪岩相退变质过程中,铬尖晶石中Cr、Mg和Al减少,Fe相对增加,产生富Cr尖晶石变质作用样式。晚期剪切变形等次生变化有利于富铬铬尖晶石矿物的形成和铬尖晶石的富集。同时,角闪岩相和绿片岩相变质作用使铬尖晶石富集呈现容易开采的条带状,降低了铬尖晶石与其他硅酸盐矿物的结合强度,降低了开采强度和成本,使原本不易于开采的铬铁矿矿体变得可以开采。这些意味着铬铁矿矿体展布要结合后期变质作用进行综合分析。     

根据矿物薄片颜色判估铬尖晶石类型的方法

尖晶石族矿物为AB2X4型氧化物,因其阳离子A和B元素的不同,分属Cr、Fe、Al、Zn、Mn、Ti、Ni等不同种属,并有不同的产状。其中铬尖晶石仅见于幔源超镁铁岩和镁铁岩中。对岩石中副矿物铬尖晶石的薄片颜色与其矿物化学类型对比发现,二者存在着明显的专属关系,薄片中铬尖晶石的不同颜色可做为寄生岩体可能产出铬矿床或镍矿床的判据。副矿物和造矿铬尖晶石的化学通式是相同的,其中二价阳离子为Mg和Fe,三价阳离为Cr、Al和Fe。铬尖晶石以其三价阳离子含量百分比的不同分为不同的种属。岩石薄片下,铬尖晶石类矿物除含钛磁铁矿、铬磁铁矿和高铁…     

应用电子探针技术研究北京密云放马峪铬铁矿床成因——来自含铬尖晶石矿物化学的证据

似层状铬铁矿床长期以来被认为是岩浆分异成因,但近年来有学者提出其中个别产在蛇绿岩中。本文选择北京放马峪似层状铬铁矿床中纯橄岩、辉橄岩和辉石岩中不同类型的含铬尖晶石进行了电子探针分析。研究表明,岩浆早期的纯橄岩和辉橄岩中的铬尖晶石富铬(Cr2O3平均43.32%),而岩浆晚期辉石的结晶消耗了大量Cr3+,由于氧逸度的升高,在辉石岩的单斜辉石中出溶贫铬的铬磁铁矿(Cr2O3平均10.32%)和富铝尖晶石(Cr2O3平均15.77%)。与世界上不同类型铬尖晶石的矿物化学特征进行对比,可以认为放马峪铬铁矿床是产在阿拉斯加型岩体中的早期岩浆矿床,而与蛇绿岩无关。本文对放马峪铬铁矿床成因和成矿专属性的限定,为这类镁铁-超镁铁岩体的铬、铜镍、铂族元素的找矿勘查提供了依据。