水热条件下方解石-磷灰石转化机制影响因素初探

磷灰石广泛存在于生物体和各种地质体中,其形成机制随物理化学条件变化而变化。本文采用Raman光谱、扫描电镜和X射线谱仪等技术研究了水热条件下,方解石向羟基磷灰石转变过程中矿物物相的变化,探讨了羟基磷灰石的形成机制。结果表明,在弱酸性环境下,方解石中的碳酸根离子先被溶液中的磷酸氢根离子交代,形成二水合磷酸氢钙(DCPD),随后部分DCPD经过脱水脱氢作用逐步转变为羟基磷灰石(HAP),还有部分磷酸氢钙溶解在水溶液中;但在碱性环境下,仅有少量的方解石转变为HAP。由此可知,磷酸盐流体中,羟基磷灰石替代方解石的生长是一种溶解-沉淀耦合的过程。低温条件下,酸性缓冲溶液条件首先生成DCPD,而后转变为HAP,碱性条件直接生成HAP。温度升高能加速方解石向HAP的转变,并且未发现DCPD的中间相。     

数值模拟在地球科学研究中的应用现状与展望

基于第一性原理的分子动力学计算和Rietveld技术的矿物定量计算等计算机技术的数值模拟方法是科学研究的重要手段之一,被广泛用来预测针对特定反应物的化学反应过程与结果、材料的性能改变、药物研发等.在地球科学领域中数值模拟技术也被广泛应用:地下水量、水质及污染物迁移的模拟预测、气象领域的天气和降水预报,地球层圈构造的模拟研究,成矿过程的模拟和预测等等.本综述重点回顾数值模拟技术在地球科学各领域中的应用现状,并对其应用前景进行了分析.我们建议在地球科学研究中特别是涉及"水岩"反应的实验研究中大力推广,以提高效率和做有效科学的实验,并建议利用数值模拟技术为科学解译数据提供理论支撑.     

新西兰兄弟潜火山中“蓝黏土”的呈色机理研究及地质意义

新西兰克马德克弧上发育一热液活动极为活跃的海底潜火山——兄弟火山,为了研究该地区热液成矿模式,IODP376科学家于2018年5~7月在火山口选取了5个位置进行了钻探工作,并获得数百米岩芯。其中U1530A号钻孔采样深度为453.1 mbsf（meter below sea floor）,共揭露76.77 m岩芯,部分呈现出一种蓝色调,被前人称作“蓝黏土”。为了查明其致色矿物、研究呈色机理及其地质意义,笔者等利用XRD、DR-UV-Vis、SEM、TEM对16.97-309.22 mbsf的11个样品进行了分析测试。根据测试结果可以将样品的矿物组合大致分为两类：①伊利石+绿泥石+殴泊-C+黄铁矿+硬石膏+石英±蓝铁矿;②叶蜡石+伊利石+石英±蓝铁矿。SEM和TEM形貌观察结果显示,蓝铁矿并不具有完好的晶形,甚至未发现微米级及以上尺寸的单颗粒,而仅以基质或胶结物形式均匀分布在样品中,最终导致样品被染色而呈现出不同色调的蓝色。蓝铁矿在IODP样品中的发现指示着研究区热液流体具有低温及还原性特征,且在蓝铁矿形成后也仍然保持着相对还原的环境而使得蓝铁矿能够稳定存在。     

山东五莲碱性三元长石的微结构研究

笔者对产于山东五莲县七宝山辉石二长岩中的碱性长石进行了电子探针,Ｘ射线衍射,透射电子显微镜以及＾２９ＳｉＭＡＳＮＭＲ谱研究,确定五莲碱性三元长石（Ｏｒ５０．３,Ａｂ４４．３Ａｎ５．４）为钾长石和钠长石共格出溶连晶,其基体钾长石为单斜对称,在透射电子显微镜下未见其呈现任何微结构,而在钠长石中见到宽度为１０．４ｎｍ（钠长石的８ｂ０）的片晶相互形成周期钠长石律双晶,钠长石叶片的宽度平均为３９ｎｍ（ｎ＝４     

安徽官山两种坡缕石粘土的成分与红外吸收谱

本文采用多种成分分析手段对官山两种不同颜色坡缕石全粘土进行了研究。全粘土湿化学分析扣除SiO2含量计算得到的坡缕石阳离子数与电子探针获得的阳离子数一致。配位八面体阳离子计算表明，粉红色坡缕石为三八面体矿物，灰白色坡缕石是介于三八面体矿物和二八面体矿物间的中间类型。X射线粉末衍射的K值法对全粘土矿物定量分析有着较高的精度，同时用电子探针波谱可准确测定坡缕石粘土的成分。官山两种不同颜色含坡缕石的全粘土红外吸收谱能反映其中坡缕石的吸收谱特征。对X射线光电子能谱研究表明两种不同颜色的坡缕石中的铁主要是Fe^3 ，这与全岩湿化学分析的结果是一致的，同时也还可以作为电子探针成分分析的补充。     

2006年3月11日南京“泥雨”降尘特征及其粉尘来源

对2006年春季南京地区一次“泥雨”形式的湿降尘特征进行了系统分析,并在此基础上对泥雨粉尘来源及泥雨降尘形成机制进行了探讨。结果表明：  1)本次泥雨降尘通量为3.77g/m²,在南京全境的降尘总量达到2.49×10⁴t;   2)泥雨粉尘的质量磁化率值为174×10^-8m³/kg,略高于黄土磁化率值; 3)泥雨粉尘中<16μm的细粒组分占绝对优势(含量为91.91％),平均粒径6.05μm,众数粒径7.68μm;   粒度参数及分布曲线显示泥雨粉尘具有比黄土和现代干降尘更好的分选性和更对称的峰态;   4)XRD和SEM分析表明,泥雨粉尘以絮状矿物颗粒为主,其中粘土矿物含量最高,占57.7％,其他矿物有石英(15.5％),钠长石(12.0％)和微量的白云石(1.0％);   5)泥雨粉尘的常量元素组成与黄土、现代干降尘以及上陆壳(UCC)大体相似,显示其主要为地壳源;   而微量元素中Zn,Co,Ni,Ba,Cr,V,Cu,Zr,Cd和Pb等重金属元素含量较黄土及UCC偏高,其中Zn,Cu,Cd和Pb等含量显著偏高,显示了地壳源之外的人为污染源的影响;   相比本地的下蜀黄土,南京泥雨粉尘样品的REE组成特征与北方黄土之间的相似程度更高,显示了更为密切的亲缘关系;   6)根据泥雨降尘的特征,结合天气活动过程,可以判定此次南京泥雨降尘并非本地扬尘所致,而主要来源于北方尘暴活动所产生的细粒粉尘;   寒潮冷锋的南侵提供了长距离输送动力,而长江下游海洋性暖湿气流对细粒粉尘的清除过程则最终导致了泥雨的形成;   南京春季泥雨降尘事件实质上是长江下游地区对西北内陆干旱区沙尘暴活动的一种区域响应。     

凹凸棒粘土中坡缕石的内标法X衍射定量分析研究

用聚丙烯酸钠（PAAs）作分散剂,从凹凸棒粘土中提纯得到坡缕石纯样,再被按照5％的含量间隔将坡缕石和刚玉以及石英配比制成一系列的混和样品,采用NBS方法制成X衍射样片,扣除X射线衍射背景后计算出坡缕石110衍射峰和刚玉113衍射峰的积分强度比,以此为y轴,以坡缕石含量为x轴作图,拟合出线性方程,可用于凹凸棒粘土中坡缕石的定量分析。实例验证了该方法中定量分析线性方程的可行性,证明了粘土中非晶态物质的存在。     

赣北双桥山群变沉积岩的地球化学特征及与钨多金属成矿的关系

赣北发育的超大型W多金属矿床与晚中生代花岗岩密切相关。这些岩体和相伴的矿床侵入于新元古代双桥山群和新元古代九岭花岗闪长岩中,而且被认为与双桥山群变质沉积岩具有成因联系。对双桥山群沉积岩的地球化学研究显示,这些沉积岩具有大的成分变化,但都具有低的Na₂O、MgO、CaO和高的Al₂O₃含量;SiO₂/Al₂O₃比值指示其具有中等的成熟度,而较高的CIA值指示其源区经历了较强的风化作用。双桥山群沉积岩相对贫Ba、Sr、Sn、Nb、Cr和Ni,而富集Li、Be、Cs、Rb和W等元素;稀土总量较高,尤其是重稀土。主量元素和微量元素特征都表明双桥山群沉积岩的物源区含有更多基性—中性火成岩物质而缺少古老的再循环物质。Li、Nb、Be、Rb、Sn等稀有金属元素与岩石的CIA值呈现很好的正相关关系,表明黏土矿物的增加有利于稀有金属元素的富集。本次研究利用Geops软件对岩石进行了部分熔融模拟。模拟结果显示由双桥山群变质沉积岩很难直接熔融出大湖塘中生代花岗岩的原始岩浆,而双...     

不同粘土矿物对赖氨酸的吸附行为对比研究

以皂石、高岭石、绿泥石和伊利石为原材料,分别与赖氨酸进行反应,研究赖氨酸在上述粘土矿物上的吸附行为, 并运用粉末X-射线衍射技术（XRD）、傅里叶变换红外吸收光谱术（FTIR）和热重（TG）等分析方法,表征反应前后粘土 矿物的变化。实验结果表明,不同粘土矿物对赖氨酸的吸附等温线均符合Freundlich等温方程,且不同粘土矿物对赖氨酸的 饱和吸附量大小顺序为：皂石>蒙脱石>绿泥石>高岭石>伊利石;XRD结果表明皂石对赖氨酸的吸附发生在矿物层间,而绿 泥石、高岭石和伊利石对赖氨酸的吸附主要在矿物表面进行;FTIR和TG结果表明赖氨酸主要取代粘土矿物层间吸附水,以 氢键的形式与Si-O-Si(IVAl)键合。实验结果将有助于进一步探明环境中粘土矿物对有机质的吸附机理。     

全谱拟合定量研究气候对土壤成壤机制的约束:以鲁粤土壤剖面为例

以山东棕壤剖面和广东红壤剖面为研究对象,通过X射线衍射(XRD)和基于Rietveld技术的全谱拟合定量分析土壤中的矿物组成、在剖面上的含量变化并研究粘土矿物之间的相互转化关系,揭示气候对土壤成壤机制的约束。结果表明,2个剖面中的矿物组成不同:山东棕壤中非粘土矿物有长石、石英、方解石及少量的铁铝氧化物和闪石类矿物,粘土矿物有伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石,且粘土矿物含量伊利石>绿泥石≈蒙脱石>高岭石;广东红壤的矿物组成为石英、赤铁矿、针铁矿、三水铝石、高岭石、伊利石和蛭石,其中高岭石>伊利石>蛭石。此外,两地的土壤中均含有少量的非晶质物质。山东气候干冷,以物理风化为主,化学风化较弱,原生闪石类原生硅酸盐矿物和易被溶蚀的方解石等仍有存留;广东气候湿热,化学风化强烈,存在明显的脱硅富铝作用,铁铝氧化物富集。3)利用定量结果计算的化学风化指数与矿物的变化是一致的。