拉曼光谱在矿物溶解实验中的应用——以方解石为例

地球内部地壳乃至上地幔中,流体在地质作用的发生、发展的整个过程中起着非常重要的作用。例如,地球内部不同深度发生着矿物和岩石熔融、溶解作用等,以及在金属成矿过程中元素的活化、迁移和沉淀作用。因此,矿物在溶液中的溶解与沉淀对于成矿作用具有重要的意义。其中高温高压下矿物在水中或者其它自然界常见溶液中的溶解性质则是研究成岩成矿作用最     

岩体裂隙网络矿物溶解-沉淀-迁移数值模拟

为了研究岩体裂隙网络中矿物溶解-沉淀的变化规律及其对溶质运移的影响,联合矿物溶解-沉淀动力学模型、渗流模型和溶质运移模型建立了岩体裂隙网络矿物溶解-沉淀-迁移模型,经过水溶液络合物计算和矿物成分分析,对研究区域方解石溶解-沉淀作用及溶质运移进行了数值模拟。得出的结论主要有:(1)受裂隙网络分布的影响,溶质运移分布极不均匀,溶质主要通过连通的裂隙从上游向下游迁移;(2)考虑方解石的溶解-沉淀作用之后,在溶解区域溶质浓度增加,在沉淀区域溶质浓度减少;(3)通过对比分析,可知方解石溶解-沉淀受水溶液中CO23-浓度影响较大。     

红土型金矿的成矿机理与成矿模式

对红土型金矿的地质特征，主要控矿因素，金的溶解迁移与沉淀富集机理进行了分析。红土型金矿风化壳剖面具有分带性，金矿体主要呈层状，似层状产于铁（硅铝）质硬壳层，杂色粘土层中。金以自然金为主，主要呈显微，次显微状被褐铁矿，蒙脱石，高岭石及伊利石等矿物所吸附，金的成色较高。红土型金矿的形成受干，湿交替的热带，亚热带气候控制，并与基底构造（特别是断裂构造0密切相关。金主要以AuCl4^-,Au(S2O3)2^3-等络合的溶解和迁移,还原作用是金沉淀富集的重要因素。建立了红土型金矿的综合成矿模式。     

贵州遵义黑色岩系多金属层中铂族元素的赋存状态

本文运用逐级化学提取和重液分离,结合电感耦合等离子体质谱分析,研究了遵义地区黑色岩系多金属层中铂族元素的赋存状态及其沉淀富集规律。实验结果表明,铂族元素主要赋存于硫化物类矿物中,其中Pt和Pd的赋存形式有所不同,有一部分Pt还存在于粘土矿物中,Pd则除部分在粘土矿物中外,还可能有独立矿物存在。结合前人的研究,可以认为成矿溶液中铂族元素可呈不同形式的络合物迁移;粘土矿物、有机质及金属硫化物在PGE富集过程中起着地球化学障的作用。     

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。     

华中地区几种土壤铁锰胶膜及其基质中某些元素的地球化学特点

通过对华北地区几种土壤和胶膜中某些性质及元素的相关分析和因子分析。比较了铁锰胶膜和基质土壤的性质及元素含量之间的关系。研究表明，（1）铁锰胶膜的pH值，粘粒含量，K2O,Na2O,MnO2，非晶质铁，铁的活化度，微量元素等的含量均比基质土壤的高，且差异显著；（2）铁锰胶膜富集重金属元素，Co,Ni,Cu和Zn等元素主要富集于胶膜的氧化锰矿物中，而Pb主要富集在氧化铁矿物中；（3）Mg在铁锰胶膜的形成过程中进一步淋溶，以致含量减少。     

矿物界面作用与环境工程材料

矿物水界面作用是环境地球化学研究的基础,它控制着世界淡水质量、土壤发生与发展、表生地质作用中元素迁移与富集等过程,是矿物环境工程材料的理论基础［１］。这是因为矿物水界面作用发生于矿物表面,许多环境工程材料是通过材料表面吸附（或共沉淀）作用去清除水...     

地浸过程中溶质(铀)迁移特征研究

本通过室内溶质迁移试验，运用化学热力学计算，对地浸过程中的溶质迁移规律进行了研究。溶质（铀）迁移研究表明：随着水地球化学条件的改变，溶质（铀）经历了溶解迁移、水解沉淀、再溶解迁移的多次旋回，章还根据铀浓度和水地球化学指标，在整个渗透途径中划分出不同特征的浸出带。     

构造-流体-成矿作用的分形与混沌动力学

系统分析总结了构造活动与裂隙-脉体系统的分形生长,构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用以及具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成过程。以湘西金矿、水口山铅锌金多金属矿田等典型矿床为例,研究发现,水口山铅锌金多金属矿田地层及岩体内的元素含量分布均呈单分形关系,而断裂带内动性较强的Cu、Pb、Zn等成矿元素的元素具有双分形关系,产生了新的元素分布规律,指示断裂活动促进了成矿元素富集,湘西金矿石英脉是通过分形生长向着脉体长度-厚度分维值a值先减小(对应着脉体的膨胀)然后增大(对应着脉体的伸长)的趋势发展演化的,且该矿床各中段金品位空间变化序列均为非线性演化序列,其成矿流体的演化及成矿元素的沉淀富集成矿过程为混沌动力学过程。这些结果表明,构造-流体-成矿作用具有分形结构特征,并具体表现为断裂体系的分形分布,矿床的分形分布,裂隙-脉体系的分形分布和品位分布的分形变化等。成矿元素活化、迁移及沉淀的复杂动力学过程中,构造活动控制了裂隙-脉体系统的分形生长与矿床的就位,且存在于构造活动、流体作用及矿物沉淀之间的非线性反馈作用最终导致了具分形结构与混沌特征的矿物沉淀和矿床的形成。     

富稀土深海沉积物中稀土元素载体矿物的研究进展与展望

广泛分布于太平洋与印度洋的深海富稀土沉积物是一种重要的稀土资源,其储量远超陆地稀土资源的储量,并具有富含中-重稀土元素、易于浸出等优点。已有研究表明,稀土元素的含量、赋存状态和成矿机制与载体矿物的类型、结构和性质之间的关系密切,且载体矿物本身是未来勘探开采深海稀土资源和进行稀土选冶的直接对象。本文回顾了深海富稀土沉积物中的主要载体矿物类型及其稀土元素赋存机制等方面的研究结果,并展望了未来富稀土沉积物中载体矿物的研究方向。太平洋和印度洋深海沉积物中最主要的载体矿物包括磷灰石、铁锰（氢）氧化物、粘（黏）土矿物以及钙十字沸石。稀土元素以耦合替代的形式进入磷灰石结构中,在铁锰结核中,稀土元素主要通过表面络合吸附的形式赋存,而有关钙十字沸石与粘土矿物对稀土元素的富集作用仍有待通过深入的微区矿物学分析厘清。未来相关研究的重点应是海洋沉积物中稀土元素载体矿物的定量分析,以及稀土元素载体矿物溶解-重结晶过程对稀土元素富集迁移的影响等。     

煤中铀的赋存分布及其在利用过程中的迁移特征

煤炭与铀两种资源在空间配置和成矿上有关联性,其合理开发利用及污染控制是我国国民经济和社会持续发展的重大需求。基于大量文献调研及前期研究成果,探讨了铀在煤中赋存分布及其在洗选、燃烧、淋滤过程中的迁移特征,取得一些认识:①煤中铀的富集成矿与成煤大地构造演化相关联,西南富铀煤主要与峨眉山玄武岩及断裂构造有关;西北富铀煤一般分布在拗陷和断拗陷盆地开阔地带一侧并与上覆砂岩型铀矿有关。②煤中铀主要与煤中有机质（主要是腐殖酸）结合,富铀煤中铀可以微细粒含铀矿物形式存在,并与有机硫、硫化物紧密共生,故在选煤过程中,无论重选还是浮选,其洗选脱除率均不高（最高为68.3%）,部分煤浮选时铀甚至富集到精煤中;在煤燃烧过程中,铀或多或少都会以气相形式挥发到大气中。③富铀煤一般也同时富集V、Mo、Se、Re、Cr等高价态变价元素,这与有机体深埋分解造成的强还原环境有关,对于那些不变价元素如Sc、Y、La等的沉淀富集主要与腐殖酸形成的酸化条件有关;这些共生组合元素,在富铀煤的分选及煤矸石的淋滤过程中表现出一致的迁移行为。④电厂燃煤过程中铀主要富集（呈数量级的增加）到飞灰和底灰中,粉煤灰中铀淋出浓度一般随淋滤液pH的增加呈降低趋势,其萃取率随灰化温度的升高呈现降低趋势。研究结果为铀资源利用和环境污染控制提供参考和依据。      

论韧性剪切带研究及其地质意义

系统研究韧性剪切带变形岩在天然强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序、微量元素迁移的动力控制、稀土元素配分变化和变形矿物晶体化学变异的应力制约等构成了当代韧性剪切带研究的前沿课题,也是当前糜棱岩岩石地球化学研究难点和精华所在。其研究成果将对动力成岩（成矿）机理的认识有重要的突破,具有重要的理论意义和潜在应用价值。对韧性剪切带及其变形岩石的研究现状和研究意义进行系统的综述,提出了未来韧性剪切带及其糜棱岩的研究方向和目标: ①系统研究糜棱岩中主要造岩矿物组合及其变形特征,计算剪切变形岩石的应力—应变参数,搞清韧性剪切带所处的应力应变环境;②系统研究韧性剪切带岩石在天然分强剪切应力作用条件下常量元素迁移机制及活化转移的应力排序问题;③系统研究剪切变形作用过程中岩石化学组成的微量和稀土元素变化,讨论强变形条件下岩石中微量元素活化和迁移规律,深入探讨微量元素迁移的动力控制,包括稀土元素配分变化的应力制约以及应变矿物晶格化学变化行为及其对其寄主的变形岩石元素（组分）在应变过程中迁移变化的制约和影响;④从理论上探讨天然强剪切应变条件下岩石中组分活化、转移与应力（应变）的因果联系,为深入探讨韧性剪切带动力成岩（成矿）作用提供理论的科学依据,为探讨中、下地壳中韧性剪切带的形成和演化提供科学依据（如韧性剪切带金的富集）,同时为韧性剪切变形作用条件下成岩、成矿地球化学作用提供理论和实验依据;⑤现代分析技术如激光同位素原位分析以及激光ICP MASS分析技术对研究变形域内的岩石（矿物）的元素和同位素的活化迁移规律,对深刻揭示糜棱岩化过程中的元素活化迁移机制提供更高质量的地球化学证据具有重要的作用。     

中国铬铁矿的铂族元素分布特征

用NiS溶解和Te沉淀方法富集铂族元素（PGE），制成镍扣，再溶解于浓HCl中，使PGE和Te一起沉淀。制备的样品溶液在ELAN－5000型电感耦合等离子质谱仪（ICP－MS）上分析PGE。中国铬铁矿矿石，包括蛇绿岩套中的豆荚状铬铁矿床、非层状侵入体铬铁矿，计13个矿床（化）样品，其PGE模式表明，主要呈RU正异常模式，个别不同模式是由母岩不同以及铂族元素矿化叠加引起的。铬铁矿的PGE模式不取决于铬铁矿的化学成分，而取决于其母岩性质以及形成温度和铂族元素的熔点。     

矿物中元素迁移变化的高温高压实验研究

实验证实,岩块在高温高压受力变形后,其矿物中的元素将发生迁移和变化,在相同条件下,同一矿物中的不同元素或相同元素在不同矿物中具有不同的迁移和变化规律。实验结果说明,就许多内生金属矿床成矿作用而言,构造及构造变形不仅为成矿热液的运移、沉淀提供场所,而且在某种程度上能促使成矿元素的活化、分异甚至富集。      

多金属矿山环境中矿物的微生物分解及环境效应研究进展

多金属矿山矿物的分解不仅可以形成酸矿水,而且可释放大量有害元素,造成严重的环境污染.在矿物分解、元素释放、迁移、沉淀和富集过程中微生物起了非常重要的作用.在总结微生物分解矿物的机制、微生物-矿物界面作用及生物膜在矿物分解过程中所起的作用基础上,概述了酸矿水中微生物群落的特征和种系演化,对矿山环境金属硫化物生物氧化释放的有害元素的微生物地球化学循环过程以及重金属元素对微生物氧化作用的影响做了系统的论述并讨论了微生物在环境修复中的作用.     

含矿流体混合反应与成矿作用的动力平衡模拟研究

本文在约定热液体系中成矿元素成矿速率(成矿过程中单位时间内单位体积所合成矿元素重量的变化)的基础上。借助于物质-热-化学-成矿四重全耦合的研究思路，构建了均匀热液体系、层状热液体系、岩浆侵入热液体系下成矿元素的迁移、富集、溶解与沉淀作用数值模型。模拟结果表明；(1)硫化物(H2S)和硫酸盐(SO42-)流体的混合反应是成矿热液体系中铅、锌、铁成矿元素成矿的重要控制因素；(2)均匀介质、岩浆侵入或地质构造的存在，对成矿元素在成矿流体运移的速度、流线、温度分布和成矿元素的溶解与沉淀分布都有着各自的特征．不同的成矿环境或成矿背景制约了成矿元素的迁移与富集以及矿体的产出定位。暗示成矿环境及成矿速率对热液体系中成矿元素的沉淀与溶解具重要作用；成矿流体的混合反应是成矿作用发生的重要机制之一。在成矿理论研究中必须充分考虑不同地质构造因素的约束。     

辽宁抚顺地区金矿的次生富集特征及成因分析

抚顺地区金矿氧化带中金的次生富集特征十分明显,可划分为氧化淋滤贫化带、次生富集带、原生带三个带。次生富集带中金的富集原因主要为原生金矿中的金矿物在氧化环境下溶解或形成胶体金,迁移至有利于汇集的还原环境时发生沉淀并富集。     

层间氧化作用下分散元素独立成矿的可能性

研究了伊犁盆地扎基斯坦砂岩型铀矿床中的分散元素(Re、Se)超常富集现象,探讨了分散元素在层间氧化带独立成矿的可能性。表生环境下分散元素活化迁移、吸附或还原沉淀的地球化学条件,以及分散元素在砂岩铀矿床中超常富集的独立性研究表明,(1)干旱、半干旱等表生条件下,分散元素可以被含氧地表水从蚀源区岩石中汲取、活化并迁移;(2)层间氧化带之氧化-还原过渡带可以形成导致溶解于水的分散元素被吸附固定或还原沉淀所需的地球化学障条件;(3)砂岩铀矿床中的分散元素超常或异常富集具有相对独立性。指出在具备矿源条件下,分散元素(Re、Se、Ga、Ge等)在层间氧化带砂岩中超常富集并独立成矿是可能的。建议加强表生环境下分散元素的基础成矿理论系统研究。     

铂族元素迁移富集机理的新探

在岩浆及高温热液中，拍族元素以纳米液态铂族元素单质、铂族元素与其它金属元素的纳米液态合金、纳米液态铂族元素的硫、砷化物迁移。在中、低温热液及表生条件下，除呈上述固态纳米铂族矿物随流体迁移外，还呈配合物形式迁移。然后它们在合适的条件下沉淀富集形成矿床。此外，还讨论了铂族元素与金地球化学条件的异同。     

镁同位素体系在河流中的研究进展

近年来风化过程中镁同位素的研究取得了一系列重要进展,这些进展不仅有利于准确理解河流中镁同位素组成变化的机理,还为深入探讨镁同位素地球化学循环奠定了基础。河流既是风化过程中镁的汇,也是海洋中镁的源。流域河水的镁同位素组成主要与物源和迁移过程中镁同位素分馏有关。河水的镁主要来源于流域的岩石,也受风尘沉积、地下水、植物残骸、降雨降雪等因素的影响。河水迁移过程中镁同位素分馏过程主要为碳酸盐矿物沉淀和溶解、硅酸盐矿物水解、矿物或胶体物质的吸附作用以及植物的吸收作用。此外,水体中次生矿物的形成还可能反映了河流水化学参数(主量元素、CO2溶解度、p H等)的突变。因此,分析河水的镁同位素组成,探讨其主要的分馏过程,不仅是应用镁同位素示踪地表物质循环的基础,还对深入认识镁同位素的地球化学循环具有重要意义。