冀东平原地下水中铁离子来源判别分析研究

冀东地区是中国最大的铁矿生产基地,剧烈的人类活动和地质环境导致浅层地下水中Fe、Mn、Cr、Pb等离子出现不同程度的超标,尤其是铁离子含量最高可超饮用水标准5～10倍。为定量刻画浅层地下水中重金属离子来源,2017年5-9月在冀东平原滦河中下游典型区内连续采集5期浅层地下水和土壤样品,以铁离子为主要研究对象,运用多元线性回归分析方法,对其污染来源进行定量分析。研究结果表明:浅层地下水中Fe~(3+)离子来源于上游工矿企业、包气带中Fe~(3+)离子的迁移和Fe~(2+)离子的转化,这三种来源在2017年5月对地下水中Fe~(3+)离子的贡献率分别为2.29%、41.8%、55.9%;6月贡献率分别为4.48%、52.58%、42.95%;7月贡献率分别为9.2%、31.55%、59.25%;8月贡献率分别为0.04%、31.43%、68.53%;9月贡献率分别为10.63%、45%、44.37%。研究区内浅层地下水中Fe~(3+)离子主要来源于包气带内Fe~(2+)离子和Fe~(3+)离子的迁移转化,上游工矿企业对其并无显著影响。     

海南蓬莱蓝宝石的光致发光谱学特征及意义

从光致发光光谱角度探讨了海南蓬莱蓝宝石的呈色机理.结果发现:与蓝宝石吸收光谱的500～700 nm吸收宽带相比,在500～720 nm发光波段内存在566.8 nm锐峰、600 nm左右肩峰和Cr~(3+)的694.2 nm特征峰.600 nm肩峰与其吸收峰镜像对称,566.8 nm处锐峰的产生原因复杂.600 nm肩峰可能与Fe~(2+)-Fe~(2+)离子对的电子跃迁有关;566.8 nm锐峰因532 nm激光激发Fe~(2+)-Ti~(4+)或Fe~(2+)-Fe~(3+)间的电荷迁移带,通过晶格造成Si~(4+)、Mg~(2+)等微量杂质离子敏化而产生.光致发光谱中呈现更多谱峰,能呈现离子跃迁时不同离子间发生的相互作用,为500～700 nm吸收宽带由不同致色机制的叠加给出了直接证明,是一种能全面地研究宝石矿物中致色元素能级结构的有效方法.     

钛钡铬石,钛钾铬石的穆斯堡尔谱研究及晶体化学

本文在结构测定的基础上。应用穆斯堡尔谱技术。确定了钛钡铬石和钛钾铬石中铁离子的价态及结晶学位置。测试结果表明钛钾铬石中Fe的相对含量Fe~(2+)>Fe~(3+),而钛钡铬石中Fe~(2+)相似文献   

硅酸盐岩浆的Fe^3＋—Fe^2＋平衡与氧逸度

铁是硅酸盐岩浆中唯一呈两种价态存在的主要元素.岩浆中Fe~(3+)——Fe~(2+)的平街不仅显著地影响岩浆结晶作用的趋势,而且由于Fe~(3+)和Fe~(2+)在熔体相中具有不同的结构作用,从而影响熔体的性质,如密度和粘度等.氧是岩浆中具有相当化学活动性的组分.岩浆演化过程中氧逸度的变化明显地影响岩浆的结构、流变学性质和化学成分.对岩浆中Fe~(3+)——Fe~(2+)平衡的研究,可以获得有关氧逸度变化的信息,因而具有重要的岩石学意义.     

应用元素分析-电子顺磁共振能谱研究不同颜色青海软玉致色元素

颜色是软玉价值的重要体现,青海软玉颜色丰富,而致色方面的研究较为滞后。近年来青海软玉致色研究多为翠青玉和烟青玉,认为Cr~(3+)和Mn~(2+)分别为翠青玉和烟青玉致色元素。青海软玉的颜色非单一色彩,如青白色、翠绿色、灰紫色等,因此青海软玉致色应包含多种致色元素。本文在前人研究的基础上,利用X射线荧光光谱法(XRF)、化学滴定法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电子顺磁共振能谱(EPR)测试数据,根据分析数据与色调变化之间的关系揭示了8种颜色青海软玉的致色元素。结果表明:白玉致色元素为Fe~(3+);青白玉和碧玉致色元素为Fe~(2+)和Fe~(3+);青玉致色元素为Fe~(2+)、Fe~(3+)和高价态的Mn;翠青玉致色元素为Fe~(2+)、Fe~(3+)、Cr~(3+);黄玉和糖玉致色元素为Fe~(3+)和高价态的Mn;烟青玉致色元素为Fe~(3+)和Ti~(4+)。研究认为青海软玉中绿色调与Fe~(2+)有关,黄色调与Fe~(3+)和高价态的Mn有关,而蓝紫色调与Fe~(3+)和Ti~(4+)有关。本研究基本确定了不同颜色青海软玉的致色元素,为青海软玉致色机制的研究提供了理论依据。     

川东南地区林1井震旦系灯影组电子探针分析:热液白云岩化过程中的元素变化

以电子探针分析为主要研究方法,结合白云岩岩石学特征对四川盆地东南地区林1井上震旦统灯影组热液白云岩进行了研究。其特征表现为基质白云岩晶体较小,中-巨晶鞍形白云石充填溶蚀孔洞和裂缝。鞍形白云石晶体上常发育数条由内到外铁元素含量依次降低的明亮条带,表明其受到多期次的深部热液侵入的影响。通过对电子探针样品的分析,发现在热液白云石形成过程中,Mg~(2+)取代Ca~(2+)的同时伴随Fe~(2+)、Mn~(2+)、Sr~(2+)参与结晶。热液白云岩刚开始沉淀时,热液中的Fe~(2+)与Mn~(2+)进入原岩,随着Mg离子大量取代Ca~(2+),使Fe~(2+)与Mn~(2+)进入率下降;或是前期热液白云石的沉淀大量消耗了热液中的金属Fe~(2+)和Mn~(2+),导致金属离子供应不足,造成沉淀过程中Fe~(2+)与Mn~(2+)含量随着Mg~(2+)含量增加而减少,反映着热液白云岩化过程的流体改造进程。     

蒙脱石向海绿石转变的“海绿石化”模拟研究

海绿石是一种浅海相沉积指示矿物,形成成熟的海绿石需1Ma。本文以含铁量很低的蒙脱石和0.1mol/LFe~(3+)、0.2mol/LK~+的离子溶液分别为初始物质在50℃恒温环境和不同的pH、Eh条件下,模拟海绿石化过程,并通过XRD、FTIR、SEM、ESR等检测反应产物。研究发现,在SEM下观察到球形纳米颗粒的海绿石出现;同时XRD谱图上除出现云母类矿物的001衍射峰外,还出现d值为0.1520nm和0.1498nm的代表海绿石和铁伊利石的060特征衍射峰。pH和氧化还原条件对产物的影响比较显著,pH为酸性时出现海绿石和铁伊利石的组合,其红外吸收谱中出现AlFe~(2+)OH或Mg~(2+)Fe~(3+)OH(3547~3562cm~(-1))、Fe~(3+)Fe~(3+)OH的伸缩振动峰,与之相应的ESR中出现g=1.978的八面体位Fe~(3+)的共振峰;当pH介于中性的时候,红外光谱谱图上出现明显的AlFe~(2+)OH、Mg~(2+)Fe~(3+)OH(3550~3562cm~(-1))和Al~(3+)Fe~(3+)OH(870cm~(-1))振动;pH为碱性时,出现Fe~(3+)Mg~(2+)OH(3560cm~(-1))振动;上述红外吸收振动的出现表明Fe~(3+)已经进入了蒙脱石结构的八面体位。蒙脱石在上述条件下发生明显的改变,发生海绿石化或铁伊利石化,pH和氧化还原条件对结果的影响比较显著,酸性的环境中海绿石化显著,而中性至碱性的环境则发生铁伊利石化。     

酸性含Fe3+溶液作用下铀的溶解迁移特征

采用不同Fe~(3+)浓度的酸性溶液,对取自新疆伊犁盆地的砂岩铀矿石进行了溶浸对比试验,探讨了铀在酸性含Fe~(3+)溶液作用下的溶解迁移动力学特征及其与Fe~(3+)的关系。结果表明,在Fe~(3+)的氧化作用下,铀从矿石向溶液的迁移于10小时内快速达到平衡,溶解速度衰减迅速;铀的溶解速度与Fe~(3+)向Fe~(2+)转化速度呈正相关的指数函数关系,当Fe~(3+)向Fe~(2+)转化速度趋近零时,铀的氧化溶解基本停止,溶液中的铀达到平衡浓度;Fe~(3+)向Fe~(2+)浓度达到2g/L可使铀强烈溶解迁移,而溶液酸度增高会弱化铀溶解速度与Fe~(3+)转换速度的关系,但酸度在2g/L~4g/L(对应pH值1.65~1.33)之间变化不会对铀的浸出产生显著影响;保持Fe~(3+)浓度为2g/L、酸度为2g/L(pH值1.65)的水化学条件对铀的溶浸是经济且足够有效的。     

安徽栏杆含金刚石基性岩中石榴子石矿物学特征

在中国东部皖北地区分布着新元古代镁铁质岩,其中一些碱性基性岩为金刚石的赋矿岩石。为了确定安徽栏杆金刚石矿区的石榴子石种类,对矿区内不同类型的石榴子石进行系统采样,测定了62件石榴子石微区化学成分。结果显示,安徽栏杆石榴子石矿物化学式A_3~(2+)B_2~(3+)(SiO_4)_3中的A组阳离子由Mg~(2+)、Fe~(2+)和Ca~(2+)离子占位,B主要由Al~(3+)、Fe~(3+)、Mn~(3+)和Cr~(3+)离子占位,三价阳离子主要为Al~(3+),二价阳离子主要为Ca~(2+),表明研究区石榴子石主要为钙铝-钙铁-镁铝石榴子石系列。在62个样品中,发现了超硅石榴子石。经过计算其形成的压力范围为12.1～12.8GPa,深度可达300km。     

某些硫化物矿物中Fe的价态电子探针分析

对湖南上堡、郴县及胶东地区5个黄铁矿样品和5个黄铜矿样品进行的穆斯堡尔谱及电子探针(波谱仪)的分析得出:含Fe~(2+)的黄铁矿中Fe的纯离子浓度I_(La)/I_(Ka)值为0.65±0.05,含Fe~(3+)的黄铜矿中Fe的纯离子浓度,I_(La)/I_(ka)值为0.40士0.05.可见,随Fe价态的升高,比值I_(La)/I_(ka)反而降低.     

碱性长石中Fe^3＋在四面体位置间交换动力学的EPR研究

在加热条件下,利用EPR方法研究了碱性长石中不同四面体位置间的Fe~(3+)、Al~(3+)交换。低温钠长石和透长石晶体分别在水热,1 kbar,500—900℃和干加热,1050℃条件下加热。在低温钠长石中,加热后Fe~(3+)线被加宽,当温度为800℃时,除T_1(o)位置外,没有出现其余四面体位置Fe~(3+)产生的谱线。透长石在1050℃加热1300h后,T_1和T_2线的相对强度发生了变化。实验表明,在碱性长石中不同四面体间Fe~(3+)、Ak~(3+)和Fe~(3+)、Si~(4+)交换与Al~(3+)、Si~(4+)交换比较,前者速度要缓慢得多。     

金属阳离子对重晶石浮选行为的影响

通过单矿物浮选、溶液化学计算、Zeta电位测试以及红外光谱分析等手段研究了金属阳离子(Fe~(3+)、Zn~(2+)、Fe~(2+)和Pb~(2+))对重晶石浮选行为的影响以及作用原理。浮选结果表明,在十二烷基磺酸体系下,4种金属阳离子Fe~(3+)、Zn~(2+)、Fe~(2+)和Pb~(2+)在p H值为4.0～11.2范围内对重晶石的可浮性都具有活化作用,其中Pb~(2+)对重晶石的可浮性活化效果最好,Fe~(2+)次之。Pb~(2+)活化机理研究显示,Pb~(2+)主要以Pb~(2+)、Pb(OH)~+的形式和重晶石表面吸附的OH~-结合并脱水,然后吸附在重晶石矿物表面并促进十二烷基磺酸根阴离子在重晶石表面的吸附,从而增强了重晶石的可浮性。     

电气石岩——一种和矿化有关的岩石类型

电气石是一种复杂的含水、氟、氯硅酸盐矿物族,其一般分子式为WX_3Y_6(BO_3)_3Si_3O_(18)(OH,F,Cl),其中W=Na~+、Ca~(2+)、K~+,X=Al~(3+)、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Li~+、Mg~(2+)、Mn~(2+),Y=Al~(3+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、V~(3+)。该矿物族存在许多端员矿物,如黑电气石、镁电气石和钙镁电气石等。电气石在很大范围的温压条件下稳定,故其可提供有关岩浆或流体的一些信息,如P、T、fo_2、α_(H_2O)、α_(F)~-、Mg/(Mg+Fe)比值等(Plimer,1988);同时该矿物类质同象替换十分复杂,其常量元素组成可提供其形成的地质体系化学组成的线索,Henry和Guidotti(1985)在Al-∑Fe-Mg和Ca-∑Fe-Mg三角图解上确定了不同类型岩石中电气石的特定区域。电     

莱河矿中阳离子的分布

在100—688K之间测量了河北莱河矿的穆斯堡尔谱。高温穆斯堡尔谱表明,莱河矿只显示一个Fe~(2+)双峰。没有测出铁榄橄石的存在。如果将莱河矿冷却到室温以下,则在240K首先出现磁分裂的谱线。从莱河矿的Fe~(2+)和Fe~(3+)双峰的面积比和化学成分能估算Fe~(2+)和Fe~(3+)的占位以及空位在M_1和M_2上的分布:对M_1来说为0.65Fe~(2+)+0.35□;对M_2来说为0.90Fe~(3+)+0.1□。Fe~(2+)和Fe~(3+)的同质异能位移随温度的变化率分别为-9.8×10~(-4)mm/s·K和-5.7×10~(-4)mm/s·K,计算了四极分裂与温度的相关性     

热处理低温钠长石的EPR和X射线衍射研究

利用电子顺磁共振(EPR)和X射线衍射方法研究了天然和热处理钠长石单晶。热处理在500—850℃水热条件下完成。在外加磁场B平行于晶体c~*轴的方向上,测量了加热前后Fe~(3+)的EPR谱和线宽△B随温度和加热时间的变化。结果显示,线宽随Al、Si无序的增大而增加。由此得出结论,在低温钠长石中,Fe~(3+)位于Al~(3+)占据的T_1(o)位置,在被研究的温度范围内,Fe~(3+)未参与四面体位置T间Al、Si交换。谱线的加宽主要是由在Fe~(3+)邻近位置上Al、Si无序的增大引起的,同时与观测到的晶胞参数变化有关。在Al、Si无序更强的晶体中,Fe~(3+)谱变得极宽。     

龙山金锑矿床几个成矿问题初探

探讨了矿液成分、运移方向、成矿阶段和温度、金的来源。江口组地层含金6.5ppb,在变质过程中(Fe~(3+)→Fe~(2+),Au~0→Au~(1+)或Au~(3+))活化转移到变质水中,下渗聚集;被隐伏花岗岩体加热,与含金岩浆热液混合;构造作用使其上升并交代破碎带和围岩;绿泥石变为绢云母,Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),Au~(1+)或Au~(3+)还原成自然金,沉淀成矿。     

硬玉和透辉石的光吸收谱和颜色

本文报道若干天然硬玉和透辉石的光吸收谱,并在配位场分析的基础上讨论其致色原因。铁离子和铬离子均可使硬玉和透辉石呈现绿色。铬含量低但铁含量较高的样品(如Di-17)呈暗绿色。透辉石(Di-17)的偏振光吸收谱表明,这些样品的颜色与Fe~(2+)(M_1)→Fe~(3+)(M_1)荷移跃迁和配体→金属荷移跃迁密切相关。翠绿色样品含铬量相对地较高,其频色主要取决于Cr~(3+)离子在可见区内的自旋允许跃迁。红色和黄色硬玉的颜色与很强的配体→金属荷移吸收有关。     

岫岩玉的穆斯堡尔谱学研究

岫岩玉是我国的主要玉种之一,属于蛇纹石玉。在X射线衍射、红外光谱、可见光吸收谱,及电子显微镜等项研究确切查明主体矿物为叶蛇纹石的基础上,选两个优质玉样进行~(57)Fe穆斯堡尔谱学研究。岫岩玉的穆斯堡尔谱由两组四级双峰构成,第一组双峰(δ=1.12,△=2.73与2.72mm/s)系由镁氧八面体中的Fe~(2+)形成,另组双峰(δ=0.35与0.36,△=0.63与0.55mm/s)反映的是镁氧八面体中的Fe~(3+),Fe~(3+)/Fe~(2+)分别为0.90与0.78。铁是参与叶蛇纹石晶格的组分;Fe~(3+)与Fe~(2+)均处镁氧八面体中;Fe~(3+)/Fe~(2+)近于与小于1是制约它呈绿色的主要因素。     

地开石-高岭石混层矿物的电子顺磁共振(EPR)研究

本文首次利用EPR研究了我国北方石炭-二叠纪煤系地层粘土岩中的粗晶(1～2mm)。与粉末状地开石、高岭石、地开石-高岭石混合样的Fe~(3+)EPR谱对比证明,这些粗晶是一种地开石-高岭石(D-K)的非规则混层矿物,其单晶的EPR表明,Fe~(3+)离子有两种位置:低对称位置,引起弱各向异性的Ⅰ线,λ～0.30;高对称位置,给出强各向异性的E线,λ～0.24。这对历来认为高岭石的Fe~(3+)谱中Ⅰ线为各向同性的看法是一个有益的修正。Ⅰ呈双线(Ⅰ_1及Ⅰ_2)是鉴定这种粗晶属于D-K混层矿物的一个特征标志。     

两种类型天然紫色翡翠的致色机理

紫色翡翠是天然翡翠中的重要品种,具有很高的经济价值,其主要有2种类型,一种呈较纯的紫色,另一种为带有蓝色色调的紫色。为探究紫色翡翠的致色机理,除采用传统的谱学及化学成分分析外,本文重点采用电子顺磁共振(EPR)、X射线光电子能谱(XPS)等,对2种类型紫色翡翠致色机理、致色元素价态等进行深入研究。结果表明,2种类型紫色翡翠均为硬玉颗粒本身呈色。紫色样品致色与Mn有关(w(Mn O)=0.0035%～0.036%),紫外可见光吸收光谱具有由Mn导致的580 nm吸收带,电子顺磁共振分析显示其主要为Mn~(3+),而并非Mn~(2+)。蓝紫色翡翠由Fe、Ti元素联合致色(w(Fe O)=0.039%～0.25%;w(Ti O_2)=0.018%～0.17%),X射线光电子能谱分析显示其主要致色离子为Fe~(2+)、Fe~(3+)和Ti~(4+),认为蓝紫色翡翠为Fe~(2+)-Ti~(4+)和Fe~(2+)-Fe~(3+)电荷转移致色,由此导致紫外可见光吸收光谱中具530和610 nm的吸收带。