柱撑粘土矿物的研究新进展——新矿物材料研究综述之一

柱撑粘土矿物作为一种大层间距的多酸型层柱微孔材料,是一种性能优异的催化剂和吸附剂,本文在较全面分析前人资料的基础上,结合笔者所做的工作,对柱撑粘土矿物的制备性能表征及其应用最新研究进展进行综述与展望。     

氟铁云母——“姑苏城外”发现的新矿物

氟铁云母是三八面体云母类矿物新种 ,属铁云母的富氟类似物。新矿物产于“姑苏城外”近郊苏州A型花岗岩上部氟铁云母分异岩中。矿物呈自形 -半自形板片状 ;铁黑色 ,半透明。密度 3.18g/cm3(实测 )和 3.2 3g/cm3(计算 )。二轴负晶 ;钠光下测得折光率 :Ng =Nm =1.648,Np =1.596;2V(实测 )≈ 0° ,2V(计算 ) =0° ;Y =b =Nm。矿物多色性强 :Ng棕褐色 ,Nm暗绿色 ,Np浅棕色。由电子探针、湿法和原子吸收分析等手段提供的氟铁云母化学成分均值(wB% ) :SiO2 34 .12 ,Al2 O313.89,FeO 2 6.19,Fe2 O37.86,MgO 1.4 9,MnO 0 .68,Li2 O 0 .4 7,TiO21.2 9,ZnO 0 .2 7,NiO 0 .0 1,K2 O 8.73,Na2 O 0 .19,Rb2 O 0 .4 2 ,CaO 0 .0 2 ,BaO 0 .4 4 ,SrO 0 .0 1,H2 O 0 .91,F 3.91,Cl痕量 ,S 0 .0 0 ,O =F 1.65,总量 99.2 5。按O OH F Cl S =12及四面体阳离子数之和为 4计算的氟铁云母经验化学式为 :(K0 .92 Na0 .0 3 Rb0 .0 2 Ba0 .0 1) 0 .98(Fe2 1.82 Fe3 0 .4 9Al0 .19Mg0 .18Li0 .16Ti0 .0 8Mn0 .0 5Zn0 .0 2 ) 2 .99(Al1.17Si2 .83) 4 .0 0 O10 (F1.0 3OH0 .50 O0 .4 7) 2 .0 0 。其理想化学式为 :KFe2 3 AlSi3O10 F2 。氟铁云母属单斜晶系 1M型 ,空间群C2 /m。晶胞参数 :a =0 .5369( 8)nm、b =0 .92 89( 3)nm、     

鄂尔多斯盆地东胜砂岩型铀矿中铀矿物的电子显微镜研究

鄂尔多斯盆地东胜铀矿是我国一个重要的大型砂岩型铀矿床。通过电子显微技术,对该铀矿床中铀矿物的种类、产出特征进行详细的研究。研究确定东胜砂岩型铀矿床中铀矿物主要为铀石和水硅铀矿,两者紧密共生,它们均为表生铀矿物。铀矿物的颗粒十分细小,一般粒度均为微米级。铀石和水硅铀矿往往呈板状、不规则微粒状产出,铀矿物的表面溶蚀现象明显,有的还具纳米级的溶蚀孔。铀矿物的产出与蚀变黑云母、蚀变黄铁矿密切相关,也见到微脉状铀矿物集合体穿切碎屑石英等现象。研究表明在表生作用下,该铀矿床中的铀元素存在溶解(迁移)-沉淀(富集)的反复过程。     

长江口南汇边滩冲淤变化规律与机制

根据1842—2004年海图资料分析发现,南汇边滩存在近百年尺度的强烈冲刷—淤积旋回。长江主泓走南港或北港是造成冲刷期"北滩、东滩淤积,南滩、过渡带冲刷"或淤积期冲淤态势反相的主要原因;冲刷期内风暴强度和频数明显多于淤积期,造成冲刷期滩面叠置记忆的是暴风浪成因的"高滩冲刷、低滩淤积"的冲淤态势,而淤积期保存的是弱风浪成因的"高滩淤积、低滩冲刷"叠置增强的剖面特征。尽管三角洲整体冲淤态势的转变主要受流域来沙量的控制,但不同岸段受河口河势分水分沙作用、潮流和波浪等共同作用,明显存在此冲彼淤、冲淤动态调整等特征。已有的入海泥沙含量阈值研究以点代面或以局部代整体,这是造成阈值估算偏高的主要原因。2003年三峡水库开始蓄水后平均年输沙量154 Mt/a已低于低阈值184 Mt/a,但三角洲尚未如预测那样发生由净淤积向净侵蚀的转变。已有的河口水文观察资料显示,水体含沙量也未发生明显下降,这可能是潮控型三角洲潮流对泥沙在河口的再分配起主导作用,并可能由此延长三角洲冲淤转变对入海泥沙量减少的滞后。今后需进一步加强潮控型河口复杂过程的综合研究,提高对泥沙含量阈值估算和应对可能面临的海岸侵蚀及其相关的环境地质灾害的能力。     

云南马关新生代地幔包体中橄榄石的显微构造及其反映的上地幔物理状态特征

利用氧化缀饰法研究了云南马关新生代地幔尖晶石二辉橄榄岩包体中橄榄石的位错构造。其位错构造种类多样、形态各异,主要包括(100)和(001)位错壁、亚颗粒构造、位错网格、{100}滑动条带构造等,表明该区上地幔岩具高温高应变和低温高应变特征。包体形成的温度T为1016—1098℃,压力P为18.3×108—20.6×108Pa。马关上地幔温压状态具有大洋地幔地温特征,热流值达85mW·m-2。上地幔的流动应力σ为27.9—59.7MPa,流动速率ε为1.37×10-18—2.17×10-16s-1,等效粘滞度η为9.18×1022—6.92×1024Pa·s。该区上地幔的高流动应力、高热状态和裂谷带型的流动速率、等效粘滞度特征,可能与16MaB.P.以来区域性东西向伸展作用有关。     

（Sm，Ce）／Zr基柱撑蒙脱石的微结构特征

室温条件下，在锆基的基础上加入其他金属离子配制了(Sm，Ce)／Zr基柱化剂。用该聚合阳离子柱撑钙基蒙脱石，室温下d001值为2．1～2．3m，焙烧300℃后，d001值为1．8nm，衍射峰敏锐对称，说明柱撑蒙脱石的热稳定性超过300℃。FTIR分析结果表明(Sm，Ce)／Zr基柱化剂和蒙脱石的Si—O四面体层形成了稳定的[Si—O]—[H(O)-Zr(Sm，Ce)]键，从结构上鳃释了(Sm，Ce)／Zr基柱撑蒙脱石材料结构稳定的机理。     

鄂尔多斯盆地白垩系方沸石岩的发现及其对硫酸盐水的处理

运用微观分析方法,在鄂尔多斯盆地白垩系钻孔岩样中首次发现方沸石类矿物,并对方沸石岩进行了提纯和改性,用于当地硫酸盐水的处理,取得了明显的效果。对于100 mL起始浓度为1000 mg/L的硫酸盐溶液,改性方沸石岩较佳的水处理工艺条件为:用量2.0 g,搅拌时间60 min,粒度小于100目。改性方沸石岩对起始浓度为1000 mg/L的硫酸盐溶液,一次水处理后硫酸盐含量就低于国家标准。对于起始浓度高于1000 mg/L的硫酸盐溶液,几次水处理后硫酸盐含量也能低于国家标准。这为鄂尔多斯盆地劣质地下水的改良开辟了一条新途径。     

柱撑粘土的晶体结构模型

根据X射线衍射、电子探针等实验数据综合分析和理论计算，讨论了柱撑基团[Al13O4(OH)24(OH2)12]^7 和[Ti20O32(OH)12(OH2)18]^4 在粘土矿物结构单元层层间的分布，铝基和钛基的笼状离子作用范围分别相当于粘土矿物的10个和6个晶胞。羧基铝柱撑蒙脱石层间孔道高度为0.9-1.2nm，直径为1.5nm；理论孔道率为84％，有效孔道率为56％。钛基柱撑蒙脱石的层间孔道高度为1.34-1.60nm，直径为1.0nm，理论也道率为75％，有效孔道率为50％。根据柱撑离子基团的两种类型，可把柱撑粘土分为Keggin型柱撑粘土和Dawson型柱撑粘土。     

不规则伊/蒙混层粘土矿物成因类型及晶体化学分类

不规则伊/蒙混层粘土矿物(I/S)分布极为广泛,根据大量资料,提出了I/S的成因及晶体化学分类。按其成因分为三类:成岩型、风化型、火山热液型;按其晶体化学性质分为完全无序型、部分有序型及准晶态型。讨论了各成因类型I/S的晶体化学特点,认为产出于P/T界线层粘土中的I/S具二维晶格一维准晶格。探讨了I/S与烃类形成的关系。     

山东金伯利岩蒙山矿(mathiasite)研究的新进展──上地幔含大阳离子Cr、Ti、Fe氧化物矿物研究之三

本文回顾了国内外金伯利岩及其它地幔岩中发现的K、Ba、Ca、REE的Ti-Cr－Fe－Mg氧化物矿物的研究现状，包括沂蒙矿系列、蒙山矿系列及柱红石系列。在此基础上概括性地总结了笔者近一、二年对山东蒙阴金伯利岩中蒙山矿矿物所进行的微区矿物学方向研究取得的最新进展，包括：①揭示了K、Ba、Ca、REE等半径较大的元素在蒙山矿中的不均匀分布特点；②首次在金伯利岩中发现了蒙山矿系列矿物的Ca端元——Ca蒙山矿及K－Ba－Ca三个端元蒙山矿在同一矿物颗粒中的共存现象；③进行了高分辨透射电镜工作，拍摄了晶格条纹象，从而完善了蒙山矿的晶体结构资料；④确定了蒙山矿后期熔融交代形成的多种矿物相。这些研究成果，证实了地幔交代作用的存在和复杂性，应引起矿物岩石学界的充分重视。