地表条件下毒砂氧化作用与水溶液pH的关系

用混合流反应器研究了毒砂在溶解氧(DO)浓度为8 mg/L和温度为35 ℃条件下的氧化作用与水溶液pH的关系.结果显示,毒砂氧化释放的溶解As浓度随溶液pH升高呈V字形变化,在pH 7～8之间最低.DO氧化毒砂释放的As主要有As(Ⅲ)和As(Ⅴ),以As(Ⅲ)为主,As(Ⅲ)/ As(Ⅴ)的比例与溶液pH变化没有关系.     

含金毒砂中晶格金的确定及其形成机理研究

利用电子探针(EPMA)和高分辨透射电子图像(HRTEM)分析技术,对湖南黄金洞金矿含金毒砂进行了背散射电子图像、X-射线面扫描、定量微区分析、线分析以及高分辨晶体结构观测等综合研究。结果表明,含金毒砂中没有发现纳米级乃至更小粒级的超显微包体金,毒砂晶格完整,无任何“异构体”,Au散布于整个毒砂颗粒中,以晶格金形式存在。此外,金含量在不同的生长环带中有显著变化,表明Au是在毒砂形成过程中进入其晶格的。金的加入导致毒砂晶体结构中(100)面网间距局部变宽,晶胞参数也发生了微弱变化,a轴变长。详细分析认为,Au主要是以Au~(3+)替代Fe~(3+)进入AsS~(3-)八面体空位中的,Eh值变化可能是控制毒砂中晶格金形成的主要因素。     

辽宁盖县猫岭金矿床毒砂的矿物学研究及成因意义

盖县猫岭金矿床以毒砂和磁黄铁矿为主.毒砂可划分为大颗粒毒砂、细脉状及毒砂石英脉中的毒砂和细粒浸染状毒砂三种性状.毒砂与金矿化密切相关.化学分析结果表明,矿区毒砂为“硫”毒砂,形成于中低温条件、中深部位.毒砂中δ~(34)S值同辽河群的δ~(34)S相一致,表明毒砂中的硫来源于辽河群.毒砂矿物标型特征指示矿床成因     

表生水条件下毒砂溶解作用动力学实验研究

毒砂氧化溶解和释放的砷将对周围水体造成污染.本文用混合流流动反应器研究了毒砂在温度为15、25、35和45℃的FeCl3酸性地表水作用下的氧化溶解过程.结果显示在温度为15～35℃内,毒砂的氧化随FeCl3溶液浓度增加和反应温度升高而加速,而45℃时毒砂的反应速率反而降低;毒砂在与氧化剂FeCl3酸性溶液(浓度小于1×10-4 mol·     

同步辐射与高压矿物学研究

同步辐射(synchrotron radiation)装置是能产生极高亮度电磁波的一类大科学装置。利用同步辐射和金刚石压腔(DAC)技术,可以研究矿物在高压下的结构和物理性质及其变化。文章简要介绍了同步辐射光源及其特点,对DAC和高压实验技术的相关问题进行了说明,并基于北京同步辐射装置(BSRF)高压站的能量色散X射线衍射(EDXD)实验状况,对获得的部分高压矿物学研究成果,如钙钛矿CaTiO3、硬玉、钛闪石、电气石、绿帘石等矿物的高压结构和状态方程进行了回顾。     

碱性环境中毒砂表面反应机理研究

在初始pH=12.3的碱性条件下,毒砂经过不同时间(0.5 h、2 h、4 h、6 h、8 h)处理后,通过SEM、XPS和前线轨道理论对其表面反应机理进行探讨。结果发现,毒砂表面Fe原子活性最强,最易从表面氧化而出。As元素与Fe迁移较同步,而S元素不同步。随时间增加,毒砂表面氧化程度增大,Fe原子析出最多。推测其表面反应过程:在碱性条件下,毒砂表面上的Fe原子首先被氧化析出为铁离子,在铁离子和氧气的作用下,As被氧化成为As(Ⅲ),吸附在结构疏松的氢氧化铁中,S被氧化为硫酸根,与钙离子结合形成石膏。最终氧化产物因溶解性和结晶性不同而不同程度地附着在毒砂表面。     

嗜酸铁还原菌与生物氧化毒砂产物作用过程中砷释放行为

毒砂是常见的含砷硫化物矿物,其化学式为FeAsS,它的氧化还原过程密切与砷的释放和滞留有关。本次研究采用氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)和嗜酸铁还原菌(A.CryptumJF-5)分别代表生物氧化过程和还原过程,将其与毒砂连续作用30 d,从地球化学和次生矿物学角度讨论氧化还原过程对毒砂中砷释放的影响。结果表明,Thiobacillus ferrooxidans与毒砂作用30 d其砷的释放浓度要比非生物条件高3倍,生物氧化作用后的毒砂红外光谱、X射线衍射仪和扫描电镜同时显示出现结晶度更好的黄钾铁矾(KFe_3(SO_4)~2OH)_6。这些氧化蚀变后的毒砂再与A.CryptumJF-5作用30 d,高活性的JF-5(pH=2)要高于低活性的JF-5(pH=3)80 mg/L。这表明还原过程能够引起氧化过程中释放-再固定的砷从次生矿物中释放出来。这些还原次生矿物的红外光谱在793 cm~(-1)波数出现一个弱振动,XPS结果表明微生物还原过程引起砷的价态从As(V)变为As(III)。SEM电镜揭示还原过程引起次生矿物形貌出现明显的变化。     

毒砂中元素混入物的实际意义

毒砂(FeAs_(0.9)S_(1.1)—FeAs_(1.1)S_(0.9)含有较大量的钴(高达9％)已为人们所熟知,但毒砂含有一定数量的金则尚未引起足够的重视。事实上,大多数内生金矿床中韵毒砂都含有金,金的含量可高达400～600克/吨。据近年矿物学研究的新成果,毒砂中成类质同象代换元素混入物有钴、镍、锑、铋、硒、碲、金等多种元素。在金矿床中的毒砂内,金以类质同象方式代换铁决定了内生金矿床中毒砂含金的普遍性。据大量数据统计毒砂中的微量元素大致平均含量如下:     

湖南黄金洞金矿床毒砂中金的赋存状态的研究

本文对湖南黄金洞金矿主要载金矿物毒砂进行了金含量、X射线衍射、电子探针、扫描和透射电镜、电子顺磁共振波谱及穆斯堡尔谱等系统分析研究.结果表明,含金毒砂在成分上及结构上都明显地偏离理想毒砂;金含量高而稳定;毒砂中的铁为F_e~(3+);金主要呈晶格金存在,以类质同象形式置换毒砂中的砷.     

甘肃阳山金矿床含砷黄铁矿及毒砂的XPS研究

阳山金矿是西秦岭地区新发现的超大型金矿.载金矿物中元素的赋存状态是认识成矿机理、评价矿床采选冶过程对环境影响的重要依据.作者运用XPS技术测定了载金矿物含砷黄铁矿和毒砂新鲜断裂面的As3d、Fe2p及S2p的存在形式和相对原子百分含量.结果表明,在含砷黄铁矿表面,超过50%的As以As~(-1)形式存在,约18%～20%的As以As~(3+)形式存在,约30%的As以As~(5+)形式存在.在毒砂表面,超过60%的As以As~(1-)形式存在,约30%的As~(3+)形式存在,其余10%的As主要以As~(3+)形式存在.分析证明As、Fe、S等元素在含砷黄铁矿和毒砂中主要以As`(1-)、Fe~(2+)、S~(1-)形式存在外,As元素可能还以As~(3+)形式存在于含砷黄铁矿及毒砂结构中.     

高压下NaCl水溶液的Raman光谱不连续性及其在岩石学研究中的应用

NaCl-H2O体系是地球内部流体的主要组分.高温高压下研究NaCl-H2O体系的性质、结构和行为的变化对于研究地球的物质演化、元素的迁移以及地质灾害的预测和防止等都具有很重要的意义.近年来,关于高压下纯水的结构和性质的研究较多,然而关于NaCl水溶液的结构变化的高压实验研究则相对较少.     

金矿床中黄铁矿-毒砂-辉锑矿标型及金的赋存状态——以湖南省金矿床为例

湖南及类似地区的金矿床,金高度富集在黄铁矿、毒砂和辉锑矿中.这些载金的硫（砷）化物具有各自特征性的标型.由于黄铁矿、尤其是毒砂中的金大多属于质点小于0.1 μm的不可见金,不仅在光学显微镜下无法找到,即使利用电子探针和在高倍电镜下进行金的特征X射线扫描亦未发现金矿物富集区.由此引起了这类矿物中的金是呈超微细粒形式存在,还是以类质同像存在于其矿物晶格中的不同看法.所以,研究黄铁矿和毒砂的标型特征,查明金的赋存状态,对金的利用十分重要.经有关矿床多项实验研究及选矿试验结果,认为黄铁矿与毒砂中的不可见金,除次显微金外主要应为“纳米金”（矿物金）,而非晶格金（结构金）.     

金矿床中金与黄铁矿和毒砂的关系

卡林型金矿中的金,以肉眼,甚至在显微镜下都看不到,因而称之为“不可见金”.经过金的物相分析,发现Au与毒砂、黄铁矿有关.进一步的问题是:Au在毒砂、黄铁矿中呈何状态分布,是呈微细的独立矿物?还是类质同象?是以化学键进入毒砂、黄铁矿的晶格?还是吸附在其表面?进一步的研究表明,世界上其他类型金矿,如浊积岩型金矿、造山带内太古代绿岩带金矿、变质金矿、与火成岩有关的金矿,甚至含金的块状硫化物矿床,其中的金除了以自然金(可见金)产出外,在黄铁矿、毒砂、辉锑矿、雄黄等硫化物中还含有不可见金.从不可见金到可见金,需经过热液蚀变作用,在高As条件下,温度和硫逸度的升高,可溶出不可见金,在温度下降和还原条件下,Au以可见金形式存在于蚀变环带中.这种从不可见金到可见金的转换过程,反映了Au、As、S以及Fe等元素的地球化学特征.金矿中的黄铁矿和毒砂具有相似的结构,包括在其原始生长的晶体中含有不可见金,并且在稍后的成矿阶段内形成赋存有可见金的蚀变环带.蚀变环带以As含量高为特征,并且,后期的可见金是沿裂隙或毒砂与黄铁矿的粒间分布.可见金是热液活化了矿物内的不可见金而形成的.     

地球内部高温超高压流体的水热金刚石压砧原位观测

地球内部极端条件下流体原位观测实验研究有了巨大进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量水和水合物结构性质,已经获得关于地球内部流体的分子-原子尺度信息的新实验数据。本次研究通过金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃/3GPa)NaCl-H_2O和NaCl-D_2O-H_2O的红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构。发现高压高温水分子OH振动频率随温度升高向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网络破坏。水分子OH振动频率随盐度升高向高波数变化。水分子的其它方式运动的频率也随温度改变。实验说明了水分子在极端条件下的结构和运动方式。地球内部由深到浅,不同深度上的流体性质不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力改变,水的性质在临界态会出现突变。这些变化可以用高压高温的水的各种谱学特征来表征。水的性质取决于水的分子结构(键态)、分子振动方式。在跨越临界区时的水性质异常涨落与水分子结构变化、分子振动形式变化和氢键网络破坏有关。高温超高压流体原位红外谱观测实验是从分子尺度认识地球内部流体性质。水分子尺度的信息有利于我们深入理解地球深部流体性质、活动及物质相互作用,有利于理解岩石圈和地球深内部过程。     

滇黔桂“金三角”卡林型金矿含砷黄铁矿和毒砂的矿物学研究

滇黔桂"金三角"卡林型金矿不同矿床亚类的典型矿床硫化物显微镜下观察和电子探针显微分析(EP-MA)表明,含砷黄铁矿和毒砂是主要的载金矿物.载金黄铁矿主要以环带状含砷黄铁矿、细粒自形含砷黄铁矿为主.环带状黄铁矿核部贫As、Au,富S、Fe,而环带则相反,且Au与As具有正相关关系.核部贫As的黄铁矿成因复杂,既有成矿早阶段的热液成因,又有受热液蚀变交代的沉积成因.核部和环带是不同成矿阶段的产物.元素的相关关系表明环带中As主要取代S的位置.多环带的特点还表明,热液活动是脉动式的,含矿流体化学成分也是在不断变化的.不论是核部还是环带,均有Au含量高出检出限的测点,但环带是主要的载金部位.细粒含砷黄铁矿为均质结构,具有高As、Au,低S、Fe的特点,类似环带状黄铁矿的环带特征,推测与富砷环带是同期热液活动形成的.毒砂-黄铁矿集合体中的黄铁矿分为环带结构和均质结构2种,并分别具有上述2种黄铁矿的特点.载金毒砂可以细分为3个世代,具均质结构,热液成因.各世代毒砂Au含量均有高出检出限的测点,同时Au、As、S、Fe的含量变化不大,均为主成矿阶段的产物.载金矿物的结晶顺序为:贫砷的沉积成因或早阶段热液成因黄铁矿→富砷的细粒黄铁矿颗粒和富砷黄铁矿环带→毒砂.黄铁矿和毒砂中的Au在EPMA微束的分辨率下均显示分布是不均匀的,环带状黄铁矿中Au元素图出现的均匀结构可能为一种假象,说明金主要以"不可见"的纳米级超显微包裹金形式存在,少量为"不可见"晶格金和微米级显微"可见金".整个滇黔桂"金三角"卡林型金矿不同亚类矿床之间的载金矿物特征和金的赋存状态没有本质区别,说明它们具有相同的成矿作用过程和成矿背景.     

新疆托里县齐Ⅰ号金矿黄铁矿、毒砂标型特征研究

通过新疆齐I号金矿床标型矿物黄铁矿及毒砂晶体形态、化学成分、热电系数的研究,得出黄铁矿为贫硫贫铁型或贫硫平铁型,毒砂.为富硫贫砷型.其中黄铁矿晶体形态得分值(XFeS_2)为—2— -64;黄铁矿导型为P型、混合型,P型占97%,反映了大型金矿床的特征.毒砂导型为N型、混合型,并发现以短柱状、双晶状毒砂组合占优势的矿石富含金.推测大量短柱状、双晶状毒砂的出现,代表了金沉淀的主成矿期.     

藏南查拉普金矿床载金矿物特征与金的赋存状态

黄铁矿和毒砂是卡林型和造山型金矿床重要的载金矿物。文章通过电子探针(EPMA)分析研究了藏南查拉普金矿床不同类型黄铁矿和毒砂中Au、As、S、Fe等元素的含量变化和分布规律,发现不同阶段的黄铁矿具有不同的结构特征和元素组成特点。沉积成岩期黄铁矿(Py1)主要呈草莓状、胶状,常构成环带状黄铁矿的核心,其中金的含量最高,显示了金在沉积成岩期的大量富集。热液期早阶段黄铁矿(Py2)主要呈自形-半自形的立方体,与Py1元素(S、Fe、As)组成相近,显示了一定的继承演化关系。热液期主阶段黄铁矿(Py3)与毒砂共生,多呈自形-半自形的五角十二面体、立方体,常包裹早期的黄铁矿形成环带结构。Py3中As的含量明显升高,其增加量近似等于S的减少量,说明As主要进入黄铁矿晶格替代了S的位置。各个阶段的黄铁矿和毒砂中Au的分布在EPMA微束的分辨率下均显示是不均匀的,Au在Py1和大部分Py2中主要以纳米级自然金(Au0)的形式存在;而在Py3中主要以(Au+)的形式存在,少部分以纳米级自然金(Au0)形式存在。Py1的结构及元素组成与典型卡林型金矿和造山型金矿沉积成岩期黄铁矿的特点相似,而Py3的大量发育则符合卡林型金矿的特征。     

从头计算在矿物压致相变研究中的应用

在简要介绍基于密度泛函理论(DFT)的从头计算基本原理的基础上,以超高压下CaTiO3的结构变化趋势、α-磷铝矿在高压下是否非晶化的判断、ZnS发生压致相变路径的计算和FeS高压变体物性的计算为例,说明了从头计算可以解决矿物压致相变的诸多问题,如p-V状态方程的计算,相变压力pT、相变路径、各高压变体物性变化的求解以及极端高压下变体的预测等.     

晶格金的电子顺磁共振研究

在国内,笔者首次采用电子顺磁共振(EPR)波谱仪研究了含金黄铁矿和含金毒砂。低温(77K)和室温(300K)下的EPR谱线都具有一个含金标型吸收峰,该峰具有各向同性的g因子,g=2.001±0.001;而不含金的黄铁矿和毒砂均无该吸收峰。这是由于在含金黄铁矿和含金毒砂中,Au~ 等不同电价的离子替换晶格中的Fe~(2 ),产生顺磁中心。故EPR波谱仪是寻找金矿的重要手段,值得推广。     

黔东南石英脉型金矿毒砂Re-Os同位素定年及其地质意义

黔东南石英脉型金矿床是雪峰多金属成矿带的重要组成部分,有较好的找矿前景,但对该区成矿理论的认识,特别是在成矿物质来源、成矿时代以及成矿动力学背景的认识上仍存在很大分歧.本次研究分别对该区两个主要金矿床(平秋、金井)的载金矿物——毒砂进行了Re-Os同位素定年研究.测试结果表明,平秋金矿蚀变岩型毒砂等时线年龄为400±2...