马鞍山绿松石中水的振动光谱表征及其意义

在室温和变温条件下对安徽马鞍山绿松石中水的结构特征进行红外吸收光谱和激光拉曼光谱分析研究,结果表明:绿松石中部分水分子与Cu2 结合成[Cu(H2O)4]2 水合离子,并在很大程度上制约了绿松石的颜色;马鞍山地区绿松石中结晶水的脱失温度约为303℃～310℃,结构水的脱失温度约为346℃～375℃。绿松石中H2O,OH-的振动是导致其水的激光拉曼光谱形成的主要原因,ν(OH)振动导致的强拉曼特征谱峰在3470 cm-1,3502 cm-1～3505 cm-1之间的弱谱峰则隶属3470 cm-1的次级谱峰,ν(H2O)的拉曼谱峰主峰位于3442 cm-1～3449 cm-1处。由ν(MFe,Cu-H2O)伸缩振动致平缓的拉曼谱峰主要分布在3074 cm-1～3303 cm-1附近。     

人工合成图水羟砷铁矾的矿物学研究

图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中的唯一的亚砷硫酸盐含铁矿物,其化学式为Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4.4 H2O。图水羟砷铁矾对研究酸矿废水中砷地球化学以及冶金含砷废水处理都具有重要意义。本文通过恒温水浴反应器合成该矿物,首次采用红外光谱和拉曼光谱对其表征,结果表明:位于770 cm-1处的红外特征峰来自矿物中As—O伸缩振动;位于609、663、512、455和365 cm-1处的拉曼特征峰分别来自矿物中As—OH不对称伸缩振动、As—OH伸缩振动(υ3)、AsO33-不对称弯曲振动(υ4)(512和455 cm-1)和O—As—O弯曲振动;光电子能谱结果表明矿物中As为+3价,不存在更高氧化态。低pH值和高硫酸根有利于矿物获得较好晶形;矿物在pH>3出现不谐溶解,首次测定矿物溶度积常数(Ksp)为107.7,标准吉布斯反应自由能(ΔG0f)为-3 605 kJ/mol。     

汉诺坝幔源单斜辉石巨晶中的结构水:红外光谱观察

本文利用傅立叶变换红外光谱技术对产自河北汉诺坝新生代玄武岩中的4个单斜辉石巨晶进行了微量结构水的观察．确定3SOOcm‘左右和3620cm－‘左右两组峰为结构OH吸收峰,其中3500cm(-1)‘左右是主要特征吸收峰。单斜辉石巨晶自源区被携带至地表的过程中未经历明显的红扩散丢失。结合文献中的资料可以认为,上地幔中水的分布可能是不均一的。     

甘肃金川Ⅱ号岩体辉石化学特征及其地质意义

金川Ⅱ号岩体主要由二辉橄榄岩和硫化物橄榄岩构成,单斜辉石和斜方辉石为岩相中主要造岩矿物,单斜辉石含量一般高于斜方辉石.矿物间的结构关系表明主要造岩矿物的结晶顺序为:橄榄石-斜方辉石-单斜辉石-斜长石.单斜辉石的TiO2,Al2O3,Cr2O3和Na2O质量分数依次为:0.29%～1.26%、3.17%～3.59%、0.86%～1.14%、0.29%～0.57%,斜方辉石的TiO2,Al2O3,Cr2O3和Na2O质量分数普遍低于单斜辉石,依次为:0.16%～0.40%、1.85%～2.38%、0.48%～0.68%、0.03%～0.10%.元素间的相关关系显示辉石的类质同像置换方式为:M1Fe2 2 Si=M1Ti 2IV Al,M1Fe2 Si=M1Fe3 IVAl,Fe3 和Ti进入矿物晶格置换Fe2 来平衡Al置换Si产生的正电价差.两种辉石较低的TiO2,Al2O3和Na2O质量分数显示出母岩浆为拉斑玄武岩浆的特征.二辉石温度计和单辉石温度计算表明斜方辉石的结晶温度下限和单斜辉石结晶温度上限大致在1146℃～1166℃之间,单斜辉石的结晶一直持续到1032℃或者更低.金川Ⅱ号岩体单斜辉石演化明显表现出向透辉石端员偏离,暗示岩浆在结晶分异过程中,可能与富钙质围岩发生了同化混染作用.     

巴西绿欧泊的宝石学特征

近期国内珠宝市场上出现一种产自巴西的绿欧泊,该类绿欧泊表现出的宝石矿物学特征与传统的欧泊有着明显差异。采用常规宝石学测试手段,并结合电子探针、X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、红外吸收光谱、紫外吸收光谱等测试分析方法,就其化学成分、物相、微结构、谱学特征及颜色成因等问题展开初步研究。结果表明,巴西绿欧泊的主要矿物组成为蛋白石,含不等量的α-方石英和α-鳞石英等次要矿物,整体呈不规则胶柬状结构,局部微波纹理发育;该类欧泊主要由直径约10～30nm的SiO2球粒聚集而成;由H2O和M—OH倍频振动致近红外吸收谱带位于7000cm-1处,由H2O合频振动致近红外吸收谱带分别位于5200,5612cm叫处,由M—OH与[SiO4]合频振动致近红外吸收谱带位于4600-4100cm-1范围内。笔者还对巴西绿欧泊的呈色机理一并给予了探讨。     

辉石中结构羟基变温行为的红外光谱初步研究

运用显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR)技术观察了辉石(单斜辉石和斜方辉石)中结构OH在原位连续加热、降温和阶段加热过程中的行为,从而更清楚地了解了缺陷氢在晶体结构中的位置及其结合机制。样品为安徽女山新生代玄武岩中的普通辉石巨晶和橄榄岩包体中的斜方辉石。温度从室温升到500℃,间隔100℃。实验结果表明,单斜辉石和斜方辉石的红外谱图随温度变化的趋势相同,即:OH的伸缩振动峰位都是随温度升高而向低波数移动,而且这种变化是可逆的;峰位的移动主要受H所取代的阳离子的位置或晶格空隙的热膨胀的影响。     

东南极拉斯曼丘陵镁铁质麻粒岩的变质作用演化

拉斯曼丘陵（Larsemann Hills）位于东南极普里兹构造带的中部,研究该区麻粒岩的变质作用演化对于理解普里兹带的构造属性至关重要。通过对该区含石榴石镁铁质麻粒岩转石详细的岩相学观察表明,峰期前进变质阶段矿物组合（M1）由角闪石+斜方辉石+单斜辉石+斜长石+黑云母+钛铁矿±石英±磁铁矿组成,其峰期矿物组合（M2）为石榴石+斜方辉石+单斜辉石+角闪石+钛铁矿±磁铁矿±石英,而代表后期与降压有关的叠加变质组合（M3）为斜方辉石+斜长石+单斜辉石+黑云母+钛铁矿±磁铁矿。矿物化学分析,结果显示其中石榴子石和斜方辉石具有弱的成分环带特征。利用THERMOCALC软件在NCFMASHTO体系下对该麻粒岩进行了详细的热力学模拟,结合传统温压计和平均温压计算结果,得出不同阶段温压条件分别为650~750℃/5.5~6.5kb （M1）,850~950℃/8~8.5kb （M2）,800~900℃/5.5~7.5kb （M3）。其变质作用演化为典型的峰期后近等温减压的（ITD）顺时针P-T轨迹。通过区域上镁铁质麻粒岩的对比分析,我们认为该镁铁质麻粒岩可能来源拉斯曼丘陵基岩露头。结合已有的年代学资料,表明该镁铁质麻粒岩的峰期变质事件可能对应于晚元古代格林威尔期构造事件,而后期退变质作用与早古生代的泛非期构造事件有关,意味着泛非期普里兹带可能是陆内造山带。     

大别山超高压榴辉岩中金红石的微量结构水

对6个大别山超高压榴辉岩中的粒间金红石进行了显微傅立叶变换红外光谱(Micro-FTIR)观察和电子探针(EMP)分析。结果显示所有金红石颗粒都在3280cm-1和3295cm-1出现强的吸收峰,少数颗粒在约3360cm-1出现较弱且宽的峰,这3组峰都是由金红石中的结构OH引起的。与高温高压合成实验结果比较发现,3280cm-1峰主要是由Ti3 H Ti4 取代引起的,3295cm-1峰可能是由Fe3 H Ti4 造成的,而约3360cm-1的峰与Mg2 取代Ti4 的电荷补偿有关。由目前认为较可靠的两个金红石红外吸收系数获得结构水的含量(质量分数)分别为:161×10-6~854×10-6和202×10-6~1075×10-6,不同的IR吸收系数导致计算的水含量相差4~5倍,因此,前人所得到的金红石高水含量可能需要重新评估。与共存的石榴石和绿辉石相似,不同样品间的金红石水含量也表现出不均一分布,指示着超高压过程中有限的流体活动和快速的板块俯冲-折返过程。     

安徽女山新生代玄武岩中橄榄岩包体矿物的含水性研究

本文对15个来自安徽女山新生代玄武岩的橄榄岩包体矿物（橄榄石、单斜辉石和斜方辉石）进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱（Micro-FTIR）分析。结果显示，所有被测的橄榄石颗粒都没有明显的OH吸收峰，这表明橄榄石要么不舍结构水，要么结构水含量〈2ppm（H2Owt．下同）；所有的单斜辉石和斜方辉石颗粒都含有以OH形式存在的结构水。辉石矿物颗粒内部的结构水含量要么是均一的，要么表现出中心高边缘低的不均一分布。这种不均一分布的特征应该来自于包体上升过程中由于压力降低而引起的H扩散。如果用每个样品多个测定颗粒的中心部位的平均值来代表该样品的话，15个样品的单斜辉石水含量为6～356ppm，斜方辉石水含量6～139ppm。单斜辉石与斜方辉石之间水含量的比值为-2．5，和文献中报道的分配系数吻合，表明女山单斜辉石和斜方辉石之间达到了H平衡。女山的橄榄岩分成低温（〈950℃）和高温（〉1050℃）两组，所有的含角闪石的样品都在低温组。高温组的斜方辉石和单斜辉石表现出H2O含量和Al含量的正相关、和Mg含量的负相关，表明Al^3＋H^←→Si^4＋和Al^＋H^＋←→2Mg^2＋是辉石中H的主要结合机制，同时也表明这些样品有效地保存了其在源区的原始结构水含量。而低温组的辉石偏离了相关趋势，结合该组部分样品含有角闪石的特征，我们提出一个流体（本文中采用广义的概念，即包括熔体和流体）上升交代的模式来解释女山橄榄岩的特征：流体从下向上运移，与高温组（下部）橄榄岩先发生反应，由于水含量较低，既没有影响橄榄岩矿物的原始水含量，也没有能形成角闪石，在上升的过程中由于发生名义上无水矿物（橄榄石，辉石等巨晶）的结晶分离，流体中的水含量不断增加，积累到一定程度，即与低温组（上部）橄榄岩反应时。不仅影响了橄榄岩矿物的原始水含量，也在部分样品中形成了角闪石。     

河北阳原新生代玄武岩中橄榄岩捕虏体的含水量研究

为约束华北克拉通岩石圈的流变机制,使用傅立叶变换显微红外光谱仪（FTIR）测量了阳原玄武岩中尖晶石橄榄岩捕虏体的矿物含水量。FTIR光谱结果表明阳原橄榄岩捕虏体的橄榄石、斜方辉石和单斜辉石都有特征的OH吸收峰。橄榄石含有微量的水（4×10-6~9×10-6 H2O）,斜方辉石含水量为（105~201）×10-6,单斜辉石含水量为（260~440）×10-6,计算得出的全岩含水量为（49~75）×10-6。值得注意的是,富流体交代以及后期蚀变作用使得含角闪石的方辉橄榄岩样品中单斜辉石的含水量显著增加。阳原橄榄岩中单斜辉石与斜方辉石的含水量存在明显的正相关关系,水在单斜辉石和斜方辉石中的分配系数D cpx/opxOH =2.4±0.9,与全球橄榄岩样品的平均值基本一致（D cpx/opx OH = 2.2±0.1）。与汉诺坝的橄榄岩捕虏体相比,阳原捕虏体中橄榄石和辉石的结构水含量都明显较高,这可能与阳原橄榄岩经历的上地幔交代作用有关。统计表明全球克拉通玄武岩携带的尖晶石橄榄岩捕虏体中橄榄石的含水量普遍较低（0~10×10-6）,而斜方辉石和单斜辉石的含水量则存在明显的不均一性。金伯利岩携带的石榴石橄榄岩中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的含水量都明显高于玄武岩携带的尖晶石橄榄岩中相应矿物的含水量,这可能与金伯利岩来源深、富流体、上升快的性质相关。