硅酸盐及其矿物的SCF-CNDO/2法研究——硅酸根离子畸变与键性

一、引言七十年代以来,不少人应用量子化学分子轨道法探讨了一些硅酸盐矿物的结构和性能,初步揭示了其内在的某些相互关联。但硅酸盐矿物结构的许多化学键理论问题还有待于深入探讨,例如大多数硅酸盐矿物中(包括石英)SiO_4~(4-)不形成正四面体构型,各个硅-氧键长及氧-硅-氧键角都有差别。     

硅酸盐熔体微结构单元的探讨

为了深入了解熔融硅酸盐的各种性质，综合前人的资料并结合自己的实验结果，对硅酸盐熔体中的微结构单元进行了探讨。熔体中包含5种不同的硅氧四面体(以Qn表示，n为四面体中的桥氧数目)，不同的硅氧键中的电荷分布以及Qn在Raman谱图中的特征位移区有区别，熔态谱和玻璃态谱之间也存在差别，同组成熔体和淬冷玻璃中，同一Qn具有不同的摩尔分数、自由能和无序度，并且熔体中Q4的振动是非Raman活性的。     

硅酸盐熔体的体积行为

通过研究硅酸盐熔体的氧平均体积,并与硅酸盐玻璃相对比,提出硅酸盐熔体的体积可分为两部分,即硅-氧骨架部分和阳离子部分,根据氧平均体积变化规律,得出硅-氧骨架部分的体积基本不随温度变化,硅酸盐熔体的体积膨胀主要是由于“氧化物”部分的局部膨胀所致,进一步提出O~(2-)半径基本不变,而主要是阳离子半径变化,并讨论了膨胀的机制。     

结构矿物学的新成果(续)

六、硅氧骨干的分类问题硅酸盐矿物的结构是人们比较关心的课题,下面分五部分来介绍:(一)硅酸盐矿物的结构研究的几个阶段:第一阶段,以W.L.Bragg为代表,在三十年代他研究了一些最重要的硅酸盐造岩矿物,形成了硅酸盐体系:岛状:[SiO_4],[Si_2O_7],[Si_3O_6],[Si_6O_(12)]链状:单链[siO_3]_n;双链[Si_4O_(11)]_n层状:[Si_4O_(10)]_n如云母架状:[Si_2O_4]_n如Na[ALSi_3O_8]在矿物学中形成了这样的概念,硅酸盐的结构以硅氧骨干为主体,矿物的性质,如解理,形态特征,光学性质,阳离子种类与硅氧骨干有关.这是硅酸盐研究的奠基阶段.     

不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征

利用热红外发射光谱研究了不同亚类硅酸盐矿物镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的红外发射光谱特征。在120oC时,通过对400～1650 cm-1的红外波段进行积分计算,发现硅酸盐矿物中镁橄榄石的发射率最高,可达到0.988,钠长石最低为0.947。硅酸盐矿物在850～1300cm-1区间均产生宽的低发射带,该发射带与硅氧四面体层中(Si,Al)-O的伸缩振动相关;在470 cm-1左右则形成相对尖锐的低发射带,与硅氧四面体层中(Si, Al)-O的弯曲振动相关。从岛状、链状、层状到架状硅酸盐矿物由于Si O2聚合程度依次增加,最强发射谷的位置依次向高频方向偏移,说明硅氧四面体中Si-O伸缩振动带的位置受到了n(Si)/n(O)比值的制约。此外,在辐射能量谱里,镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的最强辐射谷范围趋于变宽,依次为115、162、225和247 cm-1,反映了吸收的辐射能增加。综上可推测,硅酸盐矿物强的发射率可能与硅氧四面体中Si-O的振动模式、Si O2的聚合度、辐射能量谱中最强辐射谷的波长范围有关。     

四川会理白草碱性伟晶岩中含铌的锰星叶石

星叶石是层状钛硅酸盐矿物。M.弗莱谢尔(Fleischer)认为,本族矿物中除锰星叶石(Kupletskite)外,还包括有四个独立变种矿物,它们是星叶石(Astrophyllite)、铌星叶石(Niobophyllite)、锆星叶石(Zircophyllite)和铯星叶石(Cesium-Kupletskite)。根据前人研究,在层状钛硅酸盐中,Ti起着双重作用。一方面可以加入八面体层起着典型的阳离子作用,配位数为Ⅵ;另一方面在所有层状钛硅酸盐结构中都有钛氧八面体和硅氧四面体组成     

高压相变晶体化学Ⅱ.高压下镁硅酸盐和氧化物中硅氧离子的半径变化和迁移行为

考查了高压下镁硅酸盐和硅镁氧化物(橄榄石、硅镁尖晶石、钙钛矿及后钙钛矿)中氧、硅的离子半径,发现在压力增加的条件下,不论相变是否发生,氧离子半径总是随压力增加而逐渐缩小的,但对于阳离子硅来说,相变导致它从配位数低的多面体向配位数高的多面体迁移时,其离子半径是逐渐增大的.这种现象与SiO2在高压相变时硅离子增大的趋势完全一致.这种现象可能是在高压下离子化合物逐渐向金属相化合物转变引起的.     

高温硅酸盐熔体粘度与网络分数维值的相关性研究

对高温硅酸盐熔体粘度的估算一直是国际地学界热点问题之一,本文在研究了高温硅酸盐熔体网络分数维值的基础上,建立了估算熔体粘度的新模式 (简称 FD模式 ) ,阐明了熔体粘度值除了与温度成反比外,还与分子网络介观尺度的自相似比 ri 和分数维值 D相关,即与分子网络 (纳米尺度以上 )中的桥氧数 Ni成正比 (Ni∝ ) , 与单位硅氧四面体中的非桥氧数成反比.经对 4个硅酸盐系列高温熔体的粘度测定证实, FD模式的理论计算值与实测值吻合,且优于现今国际通用的 VTF模式.为探索岩浆迁移演化规律和完善新型低维材料的性能提供了新的理论依据.     

层状硅酸盐矿物晶体结构的多体性组装模式与构筑原理

将层状硅酸盐矿物晶体结构中属性不同的二维结构单元体看成是不同的结晶学模块,研究了一般层状硅酸盐矿物和间层矿物的多体性组装模式和构筑原理。结果表明,不同二维结构单元体(包括硅氧四面体片、八面体片、层间域(物))的构筑基本符合球体紧密堆积原理,紧密堆积层平行{0001};四面体片与八面体片构筑TO和TOT结构层时采取多种机制消除二者在二维尺寸上的差异;两种模式的结构层与不同类型的层间物(域)组装形成六种组装模式的晶层;并通过二维结构单元体的组合规律的分析,计算出可能存在的28种TOT型间层结构,它们分属于6种间层结构多体性组装模式;间层结构中,结构层对于八面体片是不对称的,并在属性上表现出极性特征;间层矿物的晶层类型可用6种多体性组装模式加以表达。层状硅酸盐矿物结构的多体性分析与组装模式的研究,对于矿物晶体化学研究是非常重要的。     

风化过程Si同位素的动力学分馏参数

<正>硅元素的丰度在地壳中仅次于氧,是所有硅酸盐矿物的主要成分。然而,有关于地球表层系统(即土壤、水体、植物)的硅同位素分布问题还存在许多不解之处。比如,Georg等(2007)和Hughes等(2013)在室温下由瑞利模型推导的黏土和其溶液的硅同位素平衡分馏系数分别为Δ30Siclay-solution=-1.5‰和-2.05‰,这明显违背化学键越强越富集重同位素的常识。理论上,沉淀的矿物由于其相对于溶液中的H4SiO 4具有较短的Si-O键会优先富集重同位素。类似的现象还存在于石英与溶液的分馏过程。绝大多数现场观测表明,     

国际地层委员会商定新会标

据国际地科联(IUGS)的机关刊物《EPISODES》(1980,卷No.2)报道,国际地科联的地层委员会已选定用中文“山”(mountain)字的仿宋体作为其会标。     

地基沉降计算新方法的探索

目前地基沉降理论计算方法基本上把沉降分段计算,事实上,主、次固结沉降是同时发生的。本文在实践基础上提出用静力触探法和瞬态R波法进行地基沉降计算,通过理论推导并与实测资料进行对比,论证了这两种方法都是快捷有效且具有发展前途的方法。     

基于计算机视觉的地形3D重建

构造3D地形模型有很多种方法．本文提出一种用数码相机获得的未标定照片获取三维地形模型的简单方法．这种方法仅需要从两幅或多幅照片中选取对应点,根据这些对应点,求出基本矩阵,摄像机矩阵,进而进行三维地形表面的估计,实验结果及算法分析表明,本文提出的特征匹配算法精确度较高,实现地形重建方法切实可行,生成的模型可视效果较好。     

基于MAPGIS的遥感特征线分析方法设计

对遥感图像进行地质解译,获得的特征线图,是基础地学研究和矿产预测的有利工具。为弥补人的视觉识别特征线的局限性,需用对这些特征线进行进一步的定量分析、解译,获取更多的地质信息。作者在本文中通过计算构造复杂度量,划分出受构造线影响地区的不同构造复杂度。在此基础上,用ＶＣ＋＋在ＭＡＰＧＩＳ开发平台上,开发了遥感特征线分析系统。该系统对特征线图进行了定量化的划分,划分后的构造复杂度分布图可与物探、化探数据     

川西地区“西康群”研究工作中若干基本问题的思考

西康群等岩群的研究已取得初步成果,由于构造变形复杂,至今沉积地层层序等基本问题尚未解决。运用沉积地质学理论,从造山带演化观点出发,对海底扁和滨、浅海沉积等关键问题进行了讨论,提出盆地演化的初步设想,并就今后研究提出了若干意见,以促进该项研究工作的深入发展。     

关于大型-超大型矿床研究的主要问题

在成矿有利的区域地质环境中,局部地段具有最优的、独特的成矿地质条件及其最佳配置,同时成矿后又有好的保存条件,就可形成大型—超大型矿床。     

基于可拓分类理论识别沉积微相方法研究

将可拓分类识别方法引进到沉积微相识别研究中,从定性和定量二个角度研究解决沉积微相识别问题的规律和方法,建立沉积微相可拓识别模型,形成基于可拓分类理论识别沉积微相的方法。实际资料处理证明了该方法的有效性,该方法推广性好,可应用于不同区域的沉积微相识别,以及其它地质识别研究。     

复合地基承载特性的弹塑性分析

对桩及承台采用线弹性有限元模型,对承台下桩周土采用弹塑性有限元模型,对群桩以外的土体采用线弹性无限元模型,在桩土接触面上设置接触面单元,利用三维弹塑性有限元对桩%D土%D承台相互作用进行了分析。得出了如下结论 :承台下桩顶反力总体表现出角桩最大,边桩次之,中桩最小的分布规律,随着作用在承台上的荷载增大,桩顶反力趋于均匀分布,承台下桩侧摩阻力是由桩端向桩顶逐渐发展的,承台对桩上部侧摩擦阻力存在削弱作用。为了验证本文方法的可行性,对承台下有九桩的情况进行了静载试验,将试验结果与本文计算结果进行了比较。     

金刚石表面沉积钛金属膜的研究

金刚石表面化学镀Ni—W—P后 ,再化学复合镀Ni—Ti(粉 )—Re(稀土 ) ,能明显提高金刚石表面强碳化物元素的沉积 ,有利于生成WC—TiC薄膜 ,提高金刚石同胎体合金的联结强度 ,达到提高金刚石工具的性能的目的。