电子探针定量分析直接测定含铁矿物中二价和三价铁

研究表明,含铁矿物中铁的平均价态(反映Fe~(2+)和Fe~(3+)含量)与Fe Lβ/Fe Lα值呈正比关系曲线。未知样品只要测得TFeO含量和Fe Lβ、Fe Lα的计数值,就可以分别获得FeO和Fe_2O_3的定量分析结果。经几种含铁矿物测定实例验证,说明方法可行。     

利用火山岩化学成分计算熔体粘度和表面张力的新方法

在他的专著《论岩浆熔体的粘度》中提出了计算岩浆熔体的粘度的半经验简易方法.该法与实验测定的精度相比,尚有误差.其方程式是:lg·η＝(a-bK)10~3/4.576T－3.5＋a(P总压-PH_2O)式中,η—粘度(泊);P—压力(MPa);T—温度(K);a= -5.02·10_(-4)MPa,对于“干的”熔体-1.2·10_(-3)MPa,对于不饱和水的熔体K—结构化学参数,熔体的结构比学参数K用下式计算:K=O_(-1)O_0=2(O-2M)/M×100式中,O_-—非桥氧;O~0—桥氧;O—熔体内氧的离子总和;M—成网阳离子(Si~(4+)、Al~(3+)、Fe~(3+)、P~(5+))的离子总和(单位均以moi计).参数K可根据岩石的化学成分计算,例子见《岩浆熔体的粘度》.     

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.     

内蒙古东部火山岩中云母特征及其形成条件

玄武岩中云母为金云母,其余皆为金云母到镁黑云母之间的一种特别富Mg的黑云母。在这些黑云母中MgO、TiO_2、Fe_2O_3含量明显偏高,而Al_2O_3和FeO较低。穆斯堡尔谱研究说明这些黑云母的Fe~(2+)四极分裂值比一般黑云母的小(Fe~(2+)Mz为2.35)。黑云母结晶时氧逸度较高,并保存了母岩浆SiO_2高和Al_2O_3低的特点,喷出时受到高温氧化作用的影响。     

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。     

蛇纹石化橄榄岩的氧化-还原特征

蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型,主要矿物组合为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。富SiO_2流体的加入,促使岩石进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。穆斯堡尔谱测量揭示了铁元素化学种的分布特征,蛇纹石化程度与氧化-还原特征的相关性。蛇纹石化橄榄岩含铁总量和Fe~(3+)的分布与磁铁矿和蛇纹石密切相关,Fe~(3+)以分布于蛇纹石中占优势。这对正确估算蛇纹石化过程中H_2的生成量有十分重要的意义,对估算俯冲带Fe~(3+)输入和评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要参考价值。     

山东昌乐蓝宝石的颜色成因与优化

本文对昌乐蓝宝石进行了大量的颜色指数测量。各样品的主波长虽多落在蓝紫—蓝—蓝绿区,但其纯度均很低,以致肉眼观察十分暗淡,近乎黑色。蓝宝石的颜色主要由全铁含量和Fe~(2+)/Fe~(3+)值决定。随Fe~(2+)含量的增多,蓝宝石的颜色由黄逐渐变为蓝紫色。热处理难以改变蓝宝石中全铁的含量,但可使不同价态铁的含量发生改变。昌乐蓝宝石中全铁含量太高,通常热处理效果不很理想。     

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。     

我国北方前寒武区域变质岩区变质作用对镁铁云母成分的影响

辽宁鞍山、冀东、密云和内蒙古地区镁铁云母的寄主岩石类型有变沉积岩和变火山岩。其镁铁云母的Al_2O_3含量和Mg/(Mg+Fe~(2+))比值随寄主岩石类型不同而有明显的差异。而在同类寄主岩石中,镁铁云母的成分,特别是Mg/(Mg+Fe~(2+))比值,则随变质作用强度而出现规律性的变化。 研究表明,从鞍山-冀东-密云、内蒙古、变质作用强度(主要是温度)升高;在翼东水厂矿区,从南至北,变质作用强度也有增加的趋势。镁铁云母成分可为变质岩区的地层对比、确定构造形迹和找矿提供有益的信息。     

基性—超基性岩熔体结构对铜(镍)、金成矿作用的制约

岩浆熔体结构与Cu、Au成矿作用有着密切联系,熔体结构特征可作为Cu、Au成矿的指示标志。本文基于72个不同类型基性—超基性杂岩样品的系统分析,探讨岩浆熔体结构与Cu-Au成矿作用之间的关系,认为基性—超基性杂岩熔体的NBO/T,NBO,M~(2+),FeO和MgO值愈高以及T,M~(3+),Fe_2O_3和CaO值愈低,则愈有利于Cu(Ni)矿化,反之则有利于Au矿化。基性—超基性熔体中的Cu离子主要占据八面体位置,而NBO/T,NBO和M~(2+)值愈高则八面体位置愈多,故有利于Cu的滞留富集,以致最终成矿。元素Au在基性—超基性熔体中主要以Au~+的形式存在,而Au~+主要与Fe~(3+)结合形成四面体结     

长期施肥对土壤颗粒粘粒矿物组成及其演变特征的影响

在湖北省武穴市长期定位试验的基础上,取不同施肥处理(施氮磷钾处理/NPK,氮磷钾-秸秆配施处理/NPKS)和荒地(HD)的土样,分离其耕层土壤(0～20 cm)不同粒级(2000 nm与450～2000、100～450和25～100 nm三个粒级)的土壤颗粒,并分析各粒级颗粒中粘粒矿物组合和氧化物的差异,揭示不同施肥措施下农田土壤颗粒中粘粒矿物的变化特征。结果表明,不同施肥处理土壤粘粒矿物的组成一致,均以高岭石为主,并都含有蛭石、HIV(1.4 nm过渡矿物)和伊利石,且随颗粒粒径减小矿物从2:1型向1:1型过渡;与荒地土壤相比,施氮磷钾处理中伊利石和蛭石减少,HIV增加,而氮磷钾-秸秆配施处理中则是伊利石减少,蛭石和HIV增加。随粒径减小,3种土壤颗粒中SiO_2和Fe_2O_3含量逐渐降低,Al_2O_3含量逐渐增加,其中各粒级颗粒的硅铝率和硅铁铝率也逐渐降低;与荒地土壤比,施氮磷钾和氮磷钾-秸秆配施处理各粒级颗粒的元素组成无明显变化,而硅铝率和硅铁铝率却有明显提高。3种土壤颗粒中游离态铁、铝含量的顺序为HDNPKSNPK,与铁游离度的变化规律一致,但非晶形铁、铝含量和铁的活化度变化不明显。各形态铁、铝氧化物的含量均随粒径减小而逐渐增大,与铁的游离度和活化度的变化规律一致。     

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     

福建马坑铁矿中角闪石的谱学特征及成因意义

文章研究了马坑铁矿中角闪石的红外光谱、穆斯堡尔谱及热谱特征,特别是阐述了角闪石的(OH)伸缩振动红外光谱的A、B、C、D振动带随Fe~(2+)和Mg含量变化而产生的规律性变化。探索了谱学参数与Fe_2O_3、Al_2O_3、FeO、MgO、MnO的关系。应用(OH)红外光谱的四个振动带的相对强度和穆斯堡尔谱参数计算了Fe~(2+)和Mg在M_1、M_2、M_3晶位中的分配及占位顺序,进而讨论了角闪石的成因。     

Fe~(2+)活化过硫酸盐在石油污染土壤中修复实验研究

硫酸根自由基的高级氧化技术以高效率、污染少等优点被广泛用于环境污染治理。本文以实际石油污染土壤为对象,运用该体系对土壤进行修复研究,分别从Na_2S_2O_8/Fe~(2+)摩尔比、体系pH值、Na_2S_2O_8/Fe~(2+)投加量等方面开展了实验研究。实验表明:当Na_2S_2O_8/Fe2+摩尔比为2∶3时,石油污染物的降解效果最好,体系的pH值对降解效果影响不大,1 g土壤中浓度为0.1 mol/L的过硫酸钠和硫酸亚铁溶液的最佳加入量为2 m L、3 m L时,对土壤的降解效果最为明显,故每吨污染土壤的添加量大约为2×10~6m L、3×10~6m L。     

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。     

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。     

地球氧逸度

地球是一个"氧化性"的星球。在太阳系所有行星中,只有地球大气中含有高浓度的O_2(约占21%)。研究表明,地球演化的早期,其大气组成与火星等类地行星相似,都是以CO_2为主,O_2含量可以忽略不计。在大约24-21亿年前,地球大气中O_2含量突然大幅度升高,一度超过现今O_2含量的1%,而后又在中元古代回落到现今O_2含量的0.1%以下。沉积物中氧化还原敏感元素的含量变化显示,大约6.3亿年前雪球地球结束之后,地球大气中的O_2含量再次大幅度升高至20%左右,而后在显生宙经历一系列复杂变化并最终演化至现今的水平。Re/Os比值显示,硅酸盐地球的氧逸度远高于月球,也高于火星。考虑到月球与地球分异发生在45亿年前,月球的低氧逸度暗示地球早期的氧逸度可能也较低。可以影响地球氧逸度的元素主要有O、H、Fe、S和C等。控制地球氧逸度变化的主要过程包括:核幔分异、板块俯冲和火山喷发去气等。在核幔分异以前,金属Fe可能是控制硅酸盐地球及其表生环境低氧逸度的关键因素。核幔分异过程中,Fe是控制氧逸度变化的关键元素。核幔分异将金属Fe与铁氧化物分开,造成地幔Fe~(3+)/Fe~(2+)比值升高。尤其是在下地幔,Fe~(2+)在高压下发生歧化反应,形成金属Fe和Fe~(3+)。其中Fe~(3+)赋存在布里奇曼石中,导致下地幔氧逸度低。在板块俯冲过程中,当有板片进入下地幔时,布里奇曼石会因体积补偿,被运移到上地幔,并发生分解,释放出Fe~(3+),导致周围地幔氧逸度的升高。但是,V/Sc和Zn/Fe等元素比值则显示在过去30多亿年以来,地幔的氧逸度变化不大,可能与上、下地幔间氧化还原缓冲层或者是上述元素比值对氧逸度不够敏感有关。在地球演化早期,金刚石是最早形成的矿物。由于金刚石的密度在上地幔高于地幔橄榄岩熔体,而在下地幔小于地幔橄榄岩熔体,因此在岩浆海阶段,金刚石倾向于在上地幔底部富集,成为一个富金刚石的储层。在板块俯冲阶段,这些金刚石会被布里奇曼石分解所释放的Fe~(3+)所氧化,形成富碳酸盐和CO:的层位,同时起到稳定上地幔氧逸度的作用。俯冲带地幔橄榄岩和岛弧火山岩的氧逸度均高于板内环境,因此一般认为板块俯冲会导致氧逸度升高。在板块俯冲过程中,氧逸度主要受到Fe和H_2O(水分解释放出H_2)的控制。蚀变大洋岩石圈中含有大量的H_2O,板块俯冲过程中脱水会导致地幔楔蛇纹石化。蛇纹石化过程会形成磁铁矿,释放出味,使局部在短时间内氧逸度降低。但是,由于H_2很容易逸散到大气中,而磁铁矿则保留在地幔楔中,其结果导致岩石中Fe~(3+)/Fe~(2+)比值升高,从而在发生部分熔融时形成高氧逸度岩浆。板块俯冲对氧逸度的影响是多方面的,还与俯冲板块的年龄、沉积物的性质等有关。对于富含有机物的沉积物俯冲过程,C是主要的氧逸度控制元素。在板块俯冲的浅部,有机物分解,释放出CH_4等还原性气体,造成上覆岩石圈氧逸度下降。富含铁锰结核等氧化性沉积物的俯冲则可以导致地幔楔氧逸度的升高,这一过程中Fe和Mn是控制氧逸度的主要元素。火山喷发可以释放出CH_4、CO_2、H_2S和SO_2等气体,也可以影响大气中O_2的含量。有研究认为,火山气体中的H_2S随岩浆房压力增加而增加,SO_2则随压力的增加而减少,因此岩浆房压力可以影响其排气的氧化-还原性,进而影响大气的O_2含量。一种观点认为,正是由于太古宙末期大量出现陆相火山岩,导致了大氧化事件,在这一模型中,S是控制氧逸度的关键。氧逸度对多种成矿作用均具有重要的控制作用。其中,斑岩铜金矿床的形成往往与高氧逸度的埃达克岩有关。这是由于当岩浆的氧逸度高于AFMQ+1.5时,岩浆中S主要以硫酸盐的形式存在。由于硫酸盐在岩浆中的溶解度远远高于硫化物,因此,在俯冲洋壳部分熔融过程中形成的高氧逸度埃达克质岩浆可以熔出更多的亲硫元素,有利于成矿。锡矿床的形成则往往与还原性岩浆有关。这是因为在高氧逸度岩浆中,Sn主要呈Sn~(4+),易于在岩浆结晶早期进入矿物中;而在还原性岩浆中,Sn主要以Sn~(2+)形式存在,表现为不相容元素,倾向于在岩浆中富集,并在岩浆期后热液阶段富集成矿。其他氧化还原敏感元素,如U、V、Mo、Re、Sb和Fe等,可以在表生过程中富集,有利于进一步富集成矿。     

碘量法测定锰矿中二氧化锰

本法基于MnO在酸性介质中与KI发生氧化还原反应而定量析出I_2,然后以淀粉为指示剂,用Na_2S_2O_3标准溶液滴定I_2间接测定MnO_2。Cu~(2+)、Fe~(3+)在上述条件下干扰测定。在锰矿中Cu~(2+)含量甚微,不足以影响结果。在H_3PO_4溶矿的测定体系中,H_3PO_4掩蔽了Fe~(3+),同时控制了酸度。本法快速、简便、准确度高,适用于锰矿中MnO_2的测定。     

冀东迁安迁西群含铁变质岩系中的辉石及其与铁矿的成因联系

本文对冀东迁安麻粒岩及有关岩石中的辉石进行了研究,结果表明:辉石的含铁度明显受寄主岩石化学成分的制约,寄主岩石的〈FeO〉/MgO和〈FeO〉=(Fe_2O_3×0.8999+FeO)值愈高,辉石的含铁度也愈高;共存辉石对的Fe~(2+)—Mg分配系数(K_D)不仅受结晶温压条件控制,同时也受辉石其它成分的影响。但Ca—Mg—Fe三角图解等资料研究表明:共存的二辉石对是平衡结晶的产物,其K_D平均值也符合张儒媛等统计的变质辉石平均值为1.85的规律。通过二辉石温度计计算和矿物共主组合等资料的分析,得出辉石形成的温度为869±60℃、压力为5×10~8—9×10~8Pa。本区与铁矿体成过渡关系的辉石岩全铁含量与工业铁矿大致相等,铁矿的成因与其有着非常密切的关系。     

天然钛榴石的穆斯堡尔谱及晶体化学分析

本文收集了一组钛榴石样品,作了穆斯堡尔谱和化学分析。采用各对应双峰等值限制拟合。拟合结果,统计误差X~2均较小。文中还分析了钛榴石结构的阳离子占位情况,并对其五对双峰谱指派如下:Fe~(3+)在[Y]位和(Z)位,Fe~(2+)在{X}和[Y]位,而另一对双峰指派为Fe~(2+){X}→Fe~(3+)(Z)的电荷离域。从化学分析和穆斯堡尔谱数据求出二种方法Fe~(2+)/∑Fe的差值,说明钛榴石中有Ti~(3+)的存在,用此简便方法估算了Ti~(3+)的含量,得出了四面体中阳离子的占位择优为Fe~(3+)>(Al~(3+),Ti~(4+))的结论。