关于高纯石英原料矿石地质学评价方法的探讨

高纯石英资源是一种重要的战略性资源。本文结合高纯石英成矿地质特征及其对后期选矿提纯、材料加工等的影响,系统总结了高纯石英原料中杂质的赋存状态、形成机理以及评价方法等,得出：(1)可以作为高纯石英原料的潜在岩石类型有花岗伟晶岩(包括不含暗色矿物的伟晶状花岗岩)、脉石英以及水晶,岩浆演化晚期的伟晶状花岗岩-伟晶岩早期阶段的NYF型花岗伟晶岩结晶形成的石英纯度更高,后期适当的变形变质作用更有利于高纯石英矿床的形成。高纯石英原料矿石中石英矿物呈现无色透明至半透明,矿物构造裂隙少,伟晶岩型矿石矿物组成通常为石英、钠长石、条纹长石、白云母等,黑云母等暗色矿物含量极少,基本不见锂辉石、独居石等稀有金属矿物和电气石、萤石等含挥发分矿物。(2)影响高纯石英的主要地质因素包括脉石矿物及晶界杂质、包裹体、晶格杂质等。其中包裹体类型、数量和尺寸是包裹体评价的关键指标,天然石英矿物中的气液两相包裹体、矿物包裹体和<10μm包裹体应尽量少;Al和Ti是晶格杂质元素评价标志性元素,通常要求天然石英矿物中Al<50×10^-6和Ti<10×10^-6。(3)建...     

高纯石英质量的ICP检测技术初步研究

高纯石英(high-purity quartz)是指w(SiO2)≥99.9%～99.999%(3N至5N)、w(Fe)<10×10-6的石英(汪灵等,2011),它是晶硅、石英玻璃和集成电路基板材料等生产的重要原料,在新能源和新材料等战略性新兴产业具有重要的地位和作用(汪灵等,2011;雷清普等,     

高纯石英的研究进展及发展趋势

石英是一种在地壳上大量分布,有着广泛工业用途和广阔应用前景的矿物。当石英晶体形成演化时,受结晶时环境条件、流体性质、结晶后遭受改造(如变质作用、构造变形和热扰动等)等影响,杂质元素如P、Ti、Ge、Al、B、Be、Ca、Na、K、H、Li等会或多或少存在于石英晶体中,因此在自然界不存在纯SiO₂组分的石英。同时,基于石英的微量元素组成,可以反演石英源区和形成演化过程,并用于研究岩石及矿床成因等科学问题。石英晶体内部杂质元素以类质同象替代、气液包裹体、矿物包裹体(不能按尺度分,应该按照状态划分存在形式)3种形式存在。石英中杂质元素的种类、含量、赋存形式,特别是包裹体特征将直接影响石英资源的品质和工业用途。本文还系统地阐述了石英的发光特性、工艺性能以及高纯石英的质量分类与标准和高纯石英原料来源等方面的内容。在本研究中,通过光学显微镜和激光拉曼测试,初步地查明了苏北张锦庄石英砂和广西姑婆山花岗岩石英中流体包裹体的分布和矿物包裹体的种类,这是开展后续研究的基础。高纯石英是优质石英资源经纯化加工得到的高品质石英原材料,可用于石英玻璃、石英坩埚、半导体、高温灯管、光纤、精密光学、微电子和太阳能等高新技术产业中。研究高纯石英原料的评价体系、理想源岩和形成机制有益于持续性地供给高纯石英原料, 极大地提高了石英原料的工业附加值。     

高纯石英矿物资源工程研究

高纯石英是世界稀缺和我国短缺的高技术战略矿物资源,是石英晶格Al杂质的质量分数≤30×10-6的天然矿物,晶格Al及其他粒内杂质元素有均匀、非均匀,环带三种分布形式,其含量和分布形式是决定产品纯度及提纯工艺限度的根本因素。无同期伴生金属矿化是高纯石英矿床成矿的必要条件,预测和寻找大型高纯石英矿床可类比美国伟晶白岗岩型矿床。高纯石英矿物工程前沿技术是除高杂石英、除粒内杂质及粉碎整形。国家主导大型高品质高纯石英矿床预测找矿是发展我国高纯石英产业的关键。     

高纯石英原料特征和矿床成因研究现状综述

高纯石英具有重要的战略地位,是高新技术产业的基础原材料。本文对高纯石英原料的特征和矿床成因研究方法进行了系统的归纳。通过观察石英岩相学特征,分析矿物包裹体及流体包裹体的数量、大小、化学成分、存在形式和分布状态,以及SiO2和微量杂质元素的含量和赋存状态,可以研究高纯石英原料的矿物学特征;通过Ar Ar同位素定年可以计算高纯石英原料矿床的成矿年龄;通过H—O同位素测试,Ti、Al、Ge、Li等微量元素含量分析,可以研究高纯石英原料矿床的成矿物质来源;通过分析流体包裹体的均一温度、盐度、化学组成等特征以及SEM CL微结构观察,可以研究高纯石英原料矿床的成矿作用过程。在此基础上,本论文对我国高纯石英行业的发展提出相关的建议。     

高纯石英原料特征和矿床成因研究现状综述

高纯石英具有重要的战略地位,是高新技术产业的基础原材料。本文对高纯石英原料的特征和矿床成因研究方法进行了系统的归纳。通过观察石英岩相学特征,分析矿物包裹体及流体包裹体的数量、大小、化学成分、存在形式和分布状态,以及SiO2和微量杂质元素的含量和赋存状态,可以研究高纯石英原料的矿物学特征;通过Ar Ar同位素定年可以计算高纯石英原料矿床的成矿年龄;通过H—O同位素测试,Ti、Al、Ge、Li等微量元素含量分析,可以研究高纯石英原料矿床的成矿物质来源;通过分析流体包裹体的均一温度、盐度、化学组成等特征以及SEM CL微结构观察,可以研究高纯石英原料矿床的成矿作用过程。在此基础上,本论文对我国高纯石英行业的发展提出相关的建议。     

鄂东南付家山脉石英矿杂质特征及其用作高纯石英原料的潜力

作为战略性矿产资源之一,高纯石英已广泛应用于集成电路、半导体芯片、太阳能等高新技术产业中,但是能够生产高纯石英的原料矿床极为稀缺,我国尤为紧缺高纯石英原料矿。鄂东南地区是湖北省脉石英矿床的主要分布区。本文针对鄂东南付家山脉石英矿床,通过光学显微镜、扫描电子显微镜观察了脉石英的脉石矿物类型和包裹体特征,采用电感耦合等离子发射光谱法(ICP-OES)对原矿进行了微量元素分析,旨在获得付家山脉石英矿床的杂质元素特征,进而评价矿床用作高纯石英原料的潜力。结果表明,付家山脉石英矿石SiO₂含量大于99.95%,杂质元素主要为Al、K、Fe、Ti、Ca等,脉石矿物主要有白云母、钾长石、铁氧化物等,流体包裹体较为发育。杂质元素分析结果表明,付家山脉石英原矿质量达到低端高纯石英标准,经传统工艺提纯后,可能具有生产中高端高纯石英的潜力。     

石英中有害杂质元素分布特征和赋存状态及提纯方法

对石英原料的加工分选提纯,是获得高纯石英原料的主要途径,而有关对石英晶体中有害杂质的分选提纯,国内对这方面的工作较少。根据水晶、石英的ICP分析结果,对水晶石英晶体中的有害杂质元素主要种类、分布特征、在晶体中的赋存状态及提纯方法,分别进行了讨论。     

云南建水普雄铌稀土矿床微量和稀土元素地球化学特征

云南建水普雄铌稀土矿床是近年来发现的一处大型铌稀土多金属矿床,产于霞石正长岩和碱性正长岩组成的长岭岗碱性岩体的风化壳中,累计探明铌资源量超过5.7×10~7 kg,总稀土资源量超过47×10~7kg。目前,对该矿床的研究主要集中在矿物学特征和找矿勘查技术上,在矿床地球化学研究方面,仅限于部分成矿元素(如铌和稀土等)的基本分析上。本次工作在深入的野外观测基础上,对具有代表性的12号勘探线64号钻孔进行了系统取样(24件)和高精度微量、稀土元素含量分析。结果显示,微量元素与上地壳元素平均含量相比,全部样品Li、Ga、Nb、Sb、Cs、Pb、Th和U等有不同程度富集;稀土元素相对球粒陨石也均有不同程度富集,但稀土总量变化范围较大,总体上表现为全风化层样品(∑REE介于1046×10~(-6)～9154×10~(-6))高于粘土层(630×10~(-6))和半风化层样品(163×10~(-6)～1369×10~(-6)),表明成岩作用和风化过程导致了这些元素的不同程度富集。此外,全部样品的轻稀土总量和重稀土总量比值较大,轻稀土元素和重稀土元素间分异明显,∑LREE/∑HREE=20～58,(La/Yb)N=25～143,轻稀土元素内部分异((La/Sm)N=11～26)较重稀土元素内部分异明显((Gd/Yb)N=1～6),表明稀土元素发生了不同程度分异和富集。全部样品Eu负异常明显(δEu=0.5～0.7),Ce异常显著,正、负异常均有(δCe=0.1～3.8),表明成岩作用和风化过程没有导致Eu异常改变,但对Ce异常产生了显著影响。综上,普雄铌稀土矿床富集多种三稀(稀有、稀土和稀散)元素,成岩作用和风化过程共同导致了三稀元素不同程度分异和富集。     

福建浦城地区萤石矿床围岩和矿石地球化学特征及成因

福建浦城地区位于闽西北隆起带北部武夷成矿带,区内现有萤石矿(点) 30余处,均产于北东向断裂带内。以浦城地区外洋、南山尖、黎处、龙头洋萤石矿和仁峰萤石矿化点为主要研究对象,对萤石和围岩二长花岗岩进行了地球化学分析。区内萤石矿呈块状、条带状、网脉状分布,主要可分为萤石型和石英-萤石型两种矿石。萤石稀土元素总量为12.22×10~(-6)～154.44×10~(-6),Y含量为5.68×10~(-6)～114.90×10~(-6),LREE/HREE值为1.10～4.67,(La/Yb)N值为0.85～5.04,δEu值为0.55～1.05,δCe值为0.73～0.95。二长花岗岩稀土元素总量为74.13×10~(-6)～340.42×10~(-6),Y含量为15.37×10~(-6)～90.49×10~(-6),LREE/HREE值为1.54～15.47,(La/Yb)N值为0.85～42.51,δEu值为0.10～0.72,δCe值为0.36～1.64。二长花岗岩属过铝质、高钾钙碱性Ⅰ型花岗岩,富集大离子亲石元素Rb和高场强元素U、Th,亏损高场强元素Zr,稀土元素配分曲线为平缓右倾型,产于板内构造环境,与萤石的矿化有密切关系。二长花岗岩中F含量较高,推测其为萤石矿中F元素的主要来源。区内萤石矿形成于热液低温还原环境中,研究区至少经历了两期次萤石成矿作用。     

南秦岭安康地区高纯石英用脉石英矿特征及质量影响因素

南秦岭安康地区志留系梅子垭组千枚岩中赋存丰富的脉石英矿产资源, 但其作为高纯石英原料研究程度低, 尤其是对其中影响石英提纯的痕量杂质元素含量及其赋存状态缺乏系统认识, 很大程度制约了该区高纯石英原料的质量评价和进一步的找矿突破。本文在厘定安康地区脉石英地质发育特征的基础上, 对研究区产出的3件脉状石英样品(AK200、AK201、AK202)开展了样品杂质元素检测, 对样品矿物学特征、杂质赋存形式和可提纯性能进行了研究, 进而进行了提纯实验, 结果显示, 3件样品提纯后SiO₂含量分别为99.993 11%、99.997 66%和99.998 58%, 均达到高纯石英产品质量要求, 其中AK202样品提纯后达到4N8级。研究表明, 提纯后Al、Ti、Na、K为主要杂质元素, Al可能以杂质矿物、晶格杂质两种方式存在; Ti可能多以晶格杂质的方式存在; Na、K多以流体包裹体的方式存在; 杂质矿物、流体包裹体、晶格杂质对该区脉石英质量均产生不同程度影响, 其中流体包裹体为主要影响因素, 晶格杂质次之, 杂质矿物影响最小。这一结论对于评价该区的脉石英矿产资源质量、明确今后找矿目标体特征具有重要参考意义。     

新疆西准噶尔包古图金矿微量元素地球化学研究

包古图金矿由石英脉型和蚀变岩型矿体组成,该矿的热液成矿期可以划分为4个阶段:粗粒石英脉阶段(Ⅰ)、含金细粒硫化物-石英脉阶段(Ⅱ)、含金粗粒自然砷-辉锑矿-石英脉阶段(Ⅲ)以及方解石脉阶段(Ⅳ),其中阶段Ⅱ和Ⅲ是主要的金矿化阶段,形成自然金赋存于毒砂、含砷黄铁矿中,银金矿被自然砷、辉锑矿包裹。阶段Ⅰ石英脉的稀土元素总量(0.83×10-6~3.67×10-6)明显低于阶段Ⅱ(11.01×10-6~30.18×10-6),轻重稀土元素分馏[(La/Yb)N=8.53~21.89]较阶段Ⅱ[(La/Yb)N=6.90~10.40]明显,但总体具有与区内中酸性侵入岩相似的稀土元素配分模式;阶段Ⅰ石英脉具有弱Eu正异常(δEu=1.09~1.80),阶段ⅡδEu主要集中于1.36~0.67之间;所有样品显示弱Ce负异常或无Ce异常(δCe=0.87~1.01)。矿化围岩和含矿石英脉中的黄铁矿均显示右倾型稀土元素配分模式,但石英脉中黄铁矿轻重稀土元素分馏更明显[(La/Yb)N=24.0~36.1],所有黄铁矿均具有明显Eu负异常(δEu=0.50~0.64)。不同阶段石英脉和黄铁矿中Ce、Eu异常表明成矿流体逐渐向较还原的状态演化。黄铁矿的Co/Ni比值(1.60~10.50)指示初始成矿流体为中温。包古图金矿含矿石英脉与区内广泛发育的中酸性斑岩体、岩脉在时间和空间上密切相关,具有相似的稀土元素配分模式,以上特征指示包古图金矿成矿作用与区内晚石炭世中酸性岩浆活动有关。     

内蒙古大苏计斑岩钼矿床花岗质杂岩年代学、地球化学、Hf同位素组成及其地质意义

内蒙古卓资县大苏计斑岩钼矿化与区内花岗质杂岩(石英斑岩、正长花岗斑岩和花岗斑岩)有密切的成因联系。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得石英斑岩、正长花岗斑岩和花岗斑岩的结晶年龄分别为(234±3)Ma、(225±4)Ma和(220±4)Ma。杂岩体富硅(w(SiO_2)=70.37%~78.84%)、富碱(w(Na_2O+K_2O)=4.52%~8.77%),均属高钾钙碱性系列,普遍具有低的w(Na_2O)(0.15%~2.69%)和高的铝指数(ASI介于1.13~3.35)。稀土元素总量介于48.2×10~(-6)~527.0×10~(-6),石英斑岩稀土元素含量(48.2×10~(-6)~83.1×10~(-6))最低,正长花岗斑岩稀土元素含量(272.1×10~(-6)~527.0×10~(-6))最高,花岗斑岩稀土元素含量为162.5×10~(-6)~236.8×10~(-6);杂岩体δEu介于0.15~0.93之间,(La/Yb)N介于3.0~65.5,自正长花岗斑岩、花岗斑岩到石英斑岩,其Eu负异常逐渐増大,而(La/Yb)N逐渐减小。岩体普遍富集Rb、Th、U、K、Nd、Zr、Hf等,强烈亏损Sr、P、Ti等。正长花岗斑岩具有中等Ba、Ta、Nb亏损。石英斑岩和花岗斑岩均属于高分异花岗岩,而正长花岗斑岩属于I型花岗岩。主量、稀土和微量元素特征表明,杂岩体具有后碰撞或后造山花岗岩特征,形成于后碰撞或后造山环境。杂岩体锆石的Hf同位素显示,3种岩石的εHf(t)值介于-21.1~-8.1,二阶段模式年龄tDM2介于1775~2587 Ma。石英斑岩来自于古元古代地壳物质的部分熔融;正长花岗斑岩来自于古元古代晚期地壳物质的部分熔融;花岗斑岩也主要来自于古元古代地壳物质的部分熔融,但有少量新太古代地壳物质参与。     

甘肃北山北带明水西新井埃达克岩质石英闪长岩地球化学特征及地质意义

明水西新井石英闪长岩位于甘肃北山晚古生代白山岩浆弧带上。通过对其岩石化学组成的研究表明,主量元素SiO_2、Al_2O_3和MgO的含量分别为59.13%~67.90%、14.90%~16.42%和1.96%~3.12%,微量元素Y、Yb和Sr的含量分别为11×10~(-6)~22.8×10~(-6)、1.19×10~(-6)~2.33×10~(-6)和364×10~(-6)~871×10~(-6),LREE为富集型和Eu为正异常,这些特征反映石英闪长岩为埃达克质岩。是俯冲到深处具MORB性质的板片在一定的物理化学条件下部分熔融后直接侵位于近地表而形成的。本区埃达克岩与金矿化存在密切的时空关系。     

扬子地台东南缘黑色岩系(荷塘组)地球化学研究

扬子地台东南缘下寒武统荷塘组地层代表性剖面,主要由碳质硅度泥岩及硅质岩类石煤层组成,黑色岩系则分布于底部,岩石为层状,岩性为磷块岩或含磷结核硅质岩,其稀土元素在含钼钒高碳泥岩中富集,稀土总量达233.43×10-6~258.95×10-6,其他岩层的稀土元素总量在89.15×10-6~144.70×10-6之间;相对富轻稀土,轻重稀土、轻稀土分馏作用明显,重稀土分馏作用不明显;铕、铈负异常(δEu值0.55~0.71,δCe值0.46~0.88,(La/Yb)N平均值4.65~10.89;(La/Sm)N平均值9.55~18.44,(Gd/Lu)N平均值0.91~1.67)。沉积的构造环境为被动的大陆边缘,沉积环境为干燥气候的还原环境,不同的古地理条件或海平面的升降,造成了稀土元素特征的差异。     

东昆仑祁漫塔格地区小尖山辉长岩地球化学特征、U-Pb年代学及其构造意义

东昆仑地区基性-超基性岩石的研究十分薄弱,对东昆仑西段小尖山辉长岩体进行岩相学、年代学、地球化学和构造环境分析,有助于丰富对东昆仑幔源岩浆活动及岩浆演化的整体认识。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年代学指示该岩体侵位年龄为227.8±0.9 Ma。岩石具有较低的SiO_2(43.72%~50.92%,平均为47.07%)含量和较高的Mg~#(60~75)值,属于钙碱性系列岩石。微量和稀土元素分析结果显示,岩石具有较高的V(68.0×10~(-6)~182×10~(-6))和Cr(60.0×10~(-6)~430×10~(-6))含量,较低的Sr(456×10~(-6)~600×10~(-6),平均526×10~(-6))含量和Rb/Sr比值(0.03~0.10,平均值0.06);稀土总量低,稀土配分曲线为轻稀土富集的右倾型,具有弱正Eu异常(ΣREE=13.6×10~(-6)~62.5×10~(-6),La/YbN=3.95~6.17,δEu=1.08~1.68);富集大离子亲石元素(如Rb、Ba)和不相容元素(如Th、U),相对亏损高场强元素(如Nb、Ta)。地球化学特征显示小尖山辉长岩岩浆源区应为俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔。结合区域构造背景综合分析,认为小尖山辉长岩形成于造山后伸展的构造环境,为印支晚期伸展体制下幔源岩浆活动的产物。     

青海省乌兰县希里沟盆地水资源现状及利用前景探析

青海省乌兰县希里沟盆地地表水资源量为1.035 8×10~8m~3,占青海省水资源总量627.6×10~8m~3的0.17%,地下水天然资源量0.621 6×10~8m~3/a,C级允许开采资源量8.5×10~4m~3/d,D级允许开采量3 801×10~4m~3/d,是青海省具有较好供水潜力的盆地之一。随着柴达木循环经济试验区乌兰县循环经济工业园区的不断开发,查清水资源现状、作好供水潜力分析,为制定青海省海西州乌兰循环经济工业园区远近期发展规划以及招商引资提供依据。     

离子探针质谱分析技术

1、离子探针的特点和功能:(1)检测灵敏度高,能测量包括氢在内的元素周期表上全部元素。绝对灵敏度为10~(-15)～10~(19),能检测相对含量为10~(-6)～10~(-9)原子浓度的微量杂质。因此它可以作金属超纯分析,半导体微量杂质测量和矿物微量元素分析。(2) 微区表面薄膜分析。它的横向(X—Y)分辨率为1～2μm,能在1～6nm厚的表面薄膜上检测样品表面杂质含量和分布,可以观测晶体界面结构信息和矿物离子显微图像。(3) 深度分析。其深度Z方向上分辨本领为5～10nm,可以提供包括轻元素在内的三维空间分析图像,可研究矿物元素氧化过程和离子扩散。(4) 同位素分析。同位素比值测量精度0.1％,在测定陨石,月岩和地球样品的微量元素和同位素组或以及地质年代学研究方面都能发挥作用。(5)绝缘体样品分析。要在试样表面上先镀一层碳膜(或金属膜),或者利用低能量电子喷射样品表面,或用负离子轰击样品来解决绝缘非导电体样品分析过程中在其表面积累电荷,以及由此产生的电位变化现象。(6)样品需要量少。消耗样品量仅1ng左右,且制备方法简单     

鄂尔多斯盆地大牛地气田山二段致密砂岩储层特征及评价

根据沉积微相、储层宏观和微观特征等多种参数,针对鄂尔多斯盆地大牛地气田山西组山二段致密砂岩储层特征进行研究。结果表明:大牛地气田下二叠统山西组山二段辫状河三角洲平原砂岩储层以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,成分成熟度中等,结构成熟度偏高。砂岩孔隙度主要分布区间为2%~14.11%,平均孔隙度为4.65%,渗透率主要分布区间为0.02×10~(-3)μm~2~3×10_(-3)μm~2,平均值0.92×10~(-3)μm~2,研究区砂岩储层成岩作用以机械压实、胶结和溶蚀为主,机械压实以及石英加大和方解石胶结是降低孔隙度的主要成岩作用,砂岩孔隙类型以粒间溶蚀孔隙为主。通过开展储层综合评价,确定各段储层分类标准,将山二段砂岩储层划分为3类,其中Ⅰ类为相对高孔高渗天然气储层,Ⅱ类为相对中等储层,Ⅲ类为较差储层,建立了山二段砂岩储层评价标准体系并刻画了不同级别储层展布特征。     

榆树林油田扶杨油层沉积岩地球化学特征及地质意义

三肇凹陷榆树林油田扶杨油层中泥岩、粉砂岩和砂岩样品主量元素和微量元素地球化学分析表明,多数主量元素含量中等,与全球平均大陆上地壳(UCC)相比,Fe_2O_3、MgO、CaO、Na_2O含量较低,而TiO_2、Al_2O_3、K_2O、MnO含量均略高;样品中的相容元素(V、Cr、Co、Ni等)含量均低于澳大利亚后太古宙页岩(PAAS)和UCC;稀土元素总量为102×10~(-6)~276×10~(-6),平均为188×10~(-6),与PAAS表现出相似的球粒陨石标准化曲线,显示了相似的物源和构造背景。元素间的相关性分析显示大部分元素与SiO_2负相关而与Al_2O_3正相关,说明大部分元素受到黏土矿物吸附作用的影响,石英与长石矿物对这些元素表现出一定的稀释效应。根据主元素物源判别方程图和Th-Hf-Co图投影及La/Hf、(Gd/Yb)N值,扶杨油层物源主要来自后太古宙长英质火山岩,可能卷入了部分再循环沉积岩。通过一系列的构造背景判别图解分析,表明扶杨油层沉积时以大陆岛弧环境为主。在对油层组进行了纵向古气候分析后,认为FI油层组沉积时处于一个构造活动强、干旱的环境中,所形成的沉积岩储层物性更好,是油气勘探开发的重点层位。