双向晶体旋转仪的研制及应用

双向晶体旋转仪的研制及应用唐荣炳，蔡秀成（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词电子自旋共振，双向晶体旋转仪，杂质离子，能级分裂，色心电子自旋共振（ＥＳＲ）技术已成为矿物岩石地球化学领域不可缺少的研究手段之一，它可以肯定地把类质同象进入晶...     

氟化镧单晶生长

氟铈矿(Ce,La)F₃是一种产于花岗伟晶岩中的氟化物类矿物。人们发现,具有这种矿物结构的三价稀土氟化物有一些重要的物性,例如可作激光基质材料;近几年来,用氟化镧单晶制成氟离子选择电极,广泛用于工农业、医药、环境保护、地质、国防等部门中的氟化学分析。     

准晶体分数维结构的发现及其在自然观方面的意义

在研究五次对称和准晶体时发现,晶体是在原子分布方面具有“分数维”结构的物质,这在科学上是首次发现。通过这一研究,把作为现代晶体学起点的有关准晶体的科学与作为数学新分支的“分数维”学联系起来了,产生了一些新思想和新概念。这些概念在研究物质结构上将具有普遍意义。     

中子辐照黄色蓝宝石的色心及谱学特征

采用各种研究手段,对中子辐照黄色蓝宝石的色心及谱学特征进行综合研究,结果表明,中子辐照黄色蓝宝石中存在两类重要的色心,一类属不稳定的空穴色心（Ｍｇ＾２＋＋Ｏ＾－）;另一类则为相对较稳定空穴心／杂质阳离子的复合色心（Ｆｅ＾２＋＋Ｏ＾－／Ｆｅ＾３＋＋ｅ）。上述两类色心的产生,与其内抉同量杂质离子之间有不可分割的内在联系,正是由于它们的联合作用,才导致无色蓝宝石赋色,并产生与之相关的相关的特征吸收谱,荧     

关于盐湖矿床研究的基本情况

在一系列将要作的报告里,我想简单地谈一下苏联的鹽类矿床及鹽类矿床的研究、勘探和评价等问题。我以苏联的鹽类矿床为例来加以说明,这样也有助于大家对中国的鹽类矿床进行了解、研究和勘探。所有苏联的鹽类矿床可分为以下三种:1.矿物鹽类矿床;2.鹽湖;3.滷水。     

紫色玉髓的颜色成因初探

以紫色玉髓样品为主要研究对象,利用偏光显微镜、背散射电子图像、激光剥蚀-等离子体质谱、紫外-可见-近红外分光光度计等测试手段,对其进行了图像、成分和光谱的分析,对比其他学者的研究成果,对紫色玉髓的颜色成因进行了探讨。研究认为,3块紫色玉髓样品的紫色成因都可以用色心进行解释,只是色心的形成过程各有不同。样品中微量杂质元素和水的存在,对于颜色的形成也有一定的影响。     

结构光性矿物学研究——论无水碳酸盐的折射度

研究矿物的晶体结构与其光学性质之间的关系,这是结构光性矿物学重要的研究内容。如何把矿物晶体结构中原子的性质及相互之间的关系应用到晶体光学中,有效地定量地解释矿物的光学参数,从而又推动晶体光学进一步发展,这是矿物学家所共同关心的问题。早在1924年布拉格就注意到方解石与文石光性的差异,并用晶体内部电场的理论进行解释。帕伯斯特(A.Pabst,1973,1974)在研究两个碳酸盐矿物的折射率时,根据布拉格的方法,计算了它们的折射度,得到了满意的结果。叶大年(1974)在论述具有氖型结构离子的化合物的折射率时,指出矿物的折射率取决于电子层结构和核电荷,而不是取决于原子量。     

准晶格的推导与准晶体的微粒分数维结构模型

五次对称和准晶态的发现(Shechtmen,1984)不仅是结晶学的新阶段,对包括地质学在内的整个自然科学将产生深远影响(彭志忠,1985)。在准晶体结构中,配位二十面体作长程定向有序,但无平移有序。作者(1985)探讨了准晶体的构筑原理,认为,在准晶体的结构中两个原理在起作用,即二十面体原理和黄金中值原理。     

矿物压电性的测试

引言随着近代科学技术的迅速发展,对压电材料的数量和特性的要求也日益增加。人们在探求新的压电材料方面进行着大量的工作,一方面想找到新的可用压电材料,另一方面想在大量工作的基础上探讨压电晶体化学规律。晶体的压电性不仅依赖于宏观对称的必要条件还取决于晶体中自发偶极子(spontaneous dipoles)的存在及其微观对称的充分条件。影响其压电特性的因素是极为复杂的,在理论上尚不能加以預计。     

《结构光性矿物学》评介

晶体的光学性质与晶体结构之间的关系,是饶有兴趣、又不为人所熟知、而是较难深入的一个领域。     

四川自贡地区地下卤水锂矿化特征及靶区预测

锂作为一种新能源、新材料,对国民经济建设及国防安全保障具有重要的战略意义。卤水中液体锂为锂资源的主要来源之一。四川盆地自贡地区地下卤水资源丰富,但开发利用方式较为单一。前人对自流井背斜卤水中的锂资源研究较少,但已有数据均表明局部卤水中Li⁺含量达单独开采工业品位的2~4倍,具有较高的开采价值。近年来,对自贡地区的地下卤水资源分布情况进行了调查,对有利地区采集的样品进行了分析,结果表明: 锂资源已达边界品位的3~4倍、最低工业品位的2倍以上; Li⁺与Na⁺、K⁺、$NH^{+}_{4}$、Cl^-含量呈明显的正相关,卤水中Na⁺、K⁺、$NH^{+}_{4}$、Cl^-的含量可作为Li⁺含量的间接指示; 降低卤水中Mg/Li值能够有效控制提锂成本; 相比于黄卤,黑卤有较低的Mg²⁺和较高的Li⁺、Na⁺、K⁺、$NH^{+}_{4}$及Cl^-。通过综合分析认为,邓井关背斜的轴部黑卤密集分布地区可作为锂资源的找矿靶区。     

Lithium in the interlayer space of synthetic trioctahedral micas

This paper gives several new and strong arguments in favour of the possibility of fixation of anhydrous lithium in the interlayer space of trioctahedral potassium micas. From the chemical viewpoint Li⁺ can replace K⁺, but is located out of the alkaline cation site; it enters pseudo-octahedral cavities limited by the triangular bases of two aluminous tetrahedra of two consecutive sheets. The solubility limit of Li⁺ in the interlayer is a function of the Al^IV content of the mica. It is given by the relation (Li/Li + K)_max = 2[(Al/Si + Al)^IV]². In both micas investigated — phlogopite, KMg₃(Si₃Al)O₁₀(OH)₂, and eastonite, K(Mg_2.5Al_1.5)(Si_2.5Al_1.5)O₁₀(OH)₂ — there is a remarkable agreement between the calculated values of the solubility limits and those measured by exchange reactions with hydrothermal solutions, at 600°C, 2 kbar. In high-Al micas, the interlayer Li content can be very important, with about one-third of K⁺ replaced by Li⁺.

The fixation of Li⁺ according to this model provokes a strong flattening of the interlayer (strong decrease of the reticular distance d₀₀₅) and a slight increase of the reticular distance d₀₆₀. Infra-red (IR) absorption spectrometry shows that vacant K⁺ sites are created when Li⁺ enters the interlayer; one observes low-frequency OH stretching bands attributed to OH dipoles lying towards these empty sites. Fixation of Li⁺ does not provoke any modification of the IR spectra in the region 1200-300 cm⁻¹, indicating that Li⁺ is really out of the sheet. For both cell dimensions and IR spectra, a comparison is made with “ordinary” lepidolites, having Li⁺ in the octahedral sheet; it provides a guide for the distinction between the two species of Li-bearing micas.     

秦岭主峰太白山北麓降水化学特征分析

利用太白山北麓2011年12月-2013年7月共39次降水样品数据资料, 定量分析了该区域降水化学的特征和时间变化规律. 结果表明: 太白山北麓地区降水中, 除常量离子Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-外, CO₃^2-、HCO₃^-、PO₄^3-及低分子有机酸也占有相当比例. 研究区降水常量离子浓度的顺序依次为: NH₄⁺ > SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > Mg²⁺ > K⁺ > F^-, 离子总浓度表现出明显的季节变化: 夏季(轻度污染) < 秋季(中等污染) < 春季(严重污染) < 冬季(极重污染). 利用因子分析法得出太白山北麓地区降水组分主要有三种来源; Na⁺、Cl^-、Mg²⁺、Ca²⁺主要来自地壳源, SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺主要来自人为源, K⁺和F^-主要由海盐源和人为源共同贡献. 根据Hysplit 后向气流轨迹分析, 得出不同路径气团降水离子组分不同: 受地形等因素影响, 北方路径的气团比南方路径气团离子总浓度较高; 受土壤类型影响, 西北方向气团降水Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺浓度较高; 受人为活动影响, 东北方向SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺浓度较高.     

Weathering processes in the Indus River Basin: implications from riverine carbon, sulfur, oxygen, and strontium isotopes

This study deals with the major ions and isotope systematics for C, O, S, and Sr in the Indus River Basin (IRB). Major ion chemistry of the Indus, and most of its headwater tributaries, follow the order Ca²⁺>Mg²⁺>(Na⁺+K⁺) and HCO₃⁻>(SO₄²⁻+Cl⁻)>Si. In the lowland tributaries and in some of the Punjab rivers, however, (Na⁺+K⁺) and (SO₄²⁻+Cl⁻) predominate. Cyclic salts, important locally for Na⁺ in dilute headwater tributaries, constitute about 5% of the annual solutes transported by the Indus. Weathering of two lithologies, sedimentary carbonates and crystalline rocks, controls the dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations and its carbon isotope systematics throughout the Indus, but turbulent flow and lower temperatures in the headwaters, and storage in reservoirs in the middle and lower Indus promote some equlibration with atmospheric carbon dioxide. Combined evidence from sulfur and oxygen isotopic composition of sulfates refutes the proposition that dissolution of these minerals plays a significant role in the IRB hydrochemistry and suggests that any dissolved sulfates were derived by oxidation of sulfide minerals.

In the upper Indus, silicate weathering contributes as much as 75% (or even higher in some tributaries) of the total Na⁺ and K⁺, declining to less than 40% as the Indus exits the orogen. In contrast, about two-thirds of Ca²⁺ and Mg²⁺ in the upper Indus (over 70% in some tributaries) and three-fourth in the lower Indus, are derived from sedimentary carbonates. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratios tend to rise with increasing proportions of silicate derived cations in the headwater tributaries and in the upper and middle Indus, but are out of phase or reversed in the lower Indus. Finally, close to the river mouth, the discharge weighted average contribution of silicate derived Ca²⁺+Mg²⁺ and silicate derived Na⁺+K⁺ are, respectively, about one-fourth and two-thirds of their total concentrations.     

惠民凹陷沙河街组地层水化学特征及其成因

根据惠民凹陷沙河街组水化学分析数据,探讨水化学成分分布特征,并初步进行地层水来源及成因方面的分析。研究结果表明:沙河街组发育的是以(Cl^-和Na⁺+K⁺为主要离子组分的(CaCl₂,型水,矿化度及其他水化学组分纵向上呈增加-减小交替变化的特点。各水化学参数反映凹陷内沙四段、沙三中下亚段和沙二段地层较好的封闭性,地层水总体被CaCO₃饱和,尚未达到CaSO₄饱和程度。与海水、湖水蒸发曲线进行对比,直观地反映水中离子的富集和贫乏程度,进而进行相应的地层水成因研究,即沙河街组地层水中Na⁺, Cl^-浓缩,Ca²⁺富集,以及Mg²⁺ 、 SO₄^2-贫乏的现象是蒸发浓缩作用、斜长石钠长石化、脱硫酸作用、有机质生烃等共同作用的结果。此外,平面上沙四段以上各层地层水矿化度低值区均分布在临南洼陷内,粘土矿物脱水作用可以解释洼陷及周边地层水的淡化现象。     

中国首次北极科学考察沿线气溶胶可溶性成分的分析

中国首次北极科学考察沿线采集的大气气溶胶样品可溶性成分分析表明,大气气溶胶的平均载量为195neq·m^-3,Na⁺和Cl^-的贡献为0%,NH₄⁺和SO₄^2-的贡献为27%,nssSO₄^2-对SO₄^2-的贡献为8%.气溶胶中阴、阳离子总量基本相当,大气环境呈中性.气溶胶中可溶性成分具有较强的纬度变化特征.根据离子的变化态势可将离子分为3大类,即1)Na⁺,Cl^-,SO₄^2-,K⁺,Mg²⁺,Ca²⁺;2)NH₄⁺,NO₃^-;3)MSA.Na⁺和Cl^-具有较好的线性关系,Cl^-/Na⁺的当量浓度比为1.01,小于其在海水中的比值1.1.NH₄⁺和NO₃^-的浓度随纬度的增加呈现减少的趋势,说明在低纬度近海岸地区人类活动的污染相当强烈.MSA的浓度在白令海区出现高值,与Shemya(52°N,174°E)站夏季浓度1.79±0.83neq·m^-3(170±79ng·m^-3)相当.通过与不同海区夏季释放DMS的通量对比,进一步证明了低温有利于DMS向MSA的转化.     

西南极乔治王岛冰芯研究——冰雪层定年、微粒记录及离子迁移

在分析南极乔治王岛冰帽大冰穹顶部降水和成冰条件的基础上,利用冰芯上部层物理特征参数确定的5个年层及其附近气象站相应的降水记录,结合多年降水资料将大冰穹45m冰芯划分为15个年层.应用此年层剖面,证实了微粒含量的两个异常峰值分别对应于1987年Deception岛和1980年的SealNunataks两次火山喷发.乔治王岛冰帽属于温性冰帽,大、小冰穹冰芯阴阳离子受沉积后融水渗浸淋溶作用的影响.对冰芯阴阳离子的淋溶次序分析显示,大冰穹为SO₄^2->Mg²⁺>Ca²⁺>K⁺>Cl^->Na⁺>NO₃^->Br^-,而小冰穹为Mg²⁺>Ca²⁺>SO₄^2->K⁺>Cl^->Br^->Na⁺.     

中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析

对2003年7月15~9月28日间中国第二次北极科学考察沿线所采集的气溶胶样品进行分析,获得了Na⁺、NH₄⁺ 、Ca²⁺、Cl^-、MSA、SO₄^2- 等11种离子的浓度数据(文中使用当量浓度).根据相关分析, 可将11种离子分为3类: 海盐源离子, 包括Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-; 人为源, 包括NH₄⁺ 、NO₃^-; 其它源, 包括 CH₃COO^-、MSA、C₂O₄^2-. 气溶胶以海盐气溶胶为主, Cl^-、Na⁺ 离子分别是阴阳离子中含量最大的离子, (Na⁺ +Cl^-)对气溶胶载量(所测定的阴阳离子的总和)的贡献平均为60.2%, 占气溶胶总量的一半以上. NH₄⁺ /SO₄^2- 的比值的平均为0.45, 根据当地的大气环境和气溶胶的离子平衡, 认为气溶胶样品中NH₄⁺ 和 SO₄^2- 主要是以 NH4HSO4的形式结合. 根据考察沿线 NO₃^- 浓度的变化, 把考察沿线大致分为3个区: 日本海区, 中值为15.2 neq·m^-3; 鄂霍次克海及白令海区, 中值为1.8 neq·m^-3; 北冰洋区, 其浓度较低, 中值为0.4 neq·m^-3. 考察沿线白令海是MSA的高产区.     

鄂尔多斯盆地彭阳地区侏罗系延安组地层水化学特征及成因类型分析

运用地层水物理化学分析方法对鄂尔多斯盆地彭阳地区侏罗系延安组地层水离子浓度、矿化度、离子组合等特征进行综合研究,从而揭示其类型、演化过程和成因。研究结果表明,研究区地层水以Cl^–、（ Na⁺+ K⁺）离子为主,SO₄^2-及Ca²⁺离子次之,具较高矿化度;地层水为盐水和卤水,主要为CaCl₂型和Na₂SO₄型;Piper三线图解表明,未发生淡水混入作用,整体为交替停滞的缺氧还原环境。研究区延安组地层水矿化度高、离子浓度组合特征反映地层具较强的还原环境,有利于油藏保存;为原生沉积水,在演化过程中受到了蒸发浓缩作用、水—岩作用及生物作用的共同影响;地层水分布受前侏罗纪古地貌的影响较强,不同古地貌单元地层水的化学性质明显不同。     

The Influence of Allogenic Water and Sulfuric Acid to Karst Carbon Sink in Karst Subterranean River in Southern Hu’nan

Evaluating the impact of allogenic water and sulfuric acid on karst carbon sink not only helps to improve the accurate calculation of soil CO₂ uptake by rock weathering, but also obtains a complete understanding of the global carbon cycle. Groundwater samples were collected from four karst subterranean rivers watershed within different lithology strata in Wushui Basin, upstream of Beijiang Basin, Hunan Province, for revealing the important impact of silicate weathering on hydrochemistry of groundwater. To estimate the contribution of soil CO₂ uptake by silicate weathering to CO₂ uptake by rock weathering, the Galy model was employed in this article. The important impact of sulfuric acid on CO₂ uptake by carbonate weathering resulting from the substitution of carbonic acid by protons from sulfuric acid was investigated. Our results showed that the concentration of Na⁺, K⁺ and SiO₂ in L01,L02 subterranean river with silicate strata in watershed were higher than that in L03,L04 subterranean river without silicate strata in watershed, which implied that the contribution of silicate weathering to Na⁺,K⁺ and SiO₂ was very important in watershed within silicate strata . The changeable equivalent ratio between (Ca²⁺+Mg²⁺) and HCO₃^- was 1.05 to 1.15, and the value of [Ca²⁺+Mg²⁺]/[HCO₃^-+SO₄^2-] was 0.99 to 1.08. The concentrations of Ca²⁺ and Mg²⁺ exceeded the equivalent concentrations of HC₃^-, and the excess of Ca²⁺ and Mg²⁺cations were compensated by SO₄^2-, which suggested that sulfuric acid has an important influence on carbonate dissolution. The contribution of soil CO₂uptake by silicate weathering to CO₂ consumption in L01 and L02 subterranean river were 3.36% and 2.22%, respectively, whereas the contribution in L03, L04 subterranean river were less than 0.50%, indicating that the contribution of soil CO₂ uptake by silicate weathering was important in the subterranean river basin within silicate strata. Due to the contributions made by sulfuric acid, the CO₂ consumption in four subterranean rivers decreased by 4.84%, 4.52%, 6.20%, 9.36%, respectively.