重晶石的水热原位混合合成实验

重晶石(BaSO4)是自然界常见的硫酸盐矿物,它既可以作为矿石矿物供开采利用,同时也是热液矿床常见的脉石矿物.开展重晶石的水热合成实验对于揭示其形成条件具有重要意义.目前重晶石的水热合成主要采用室温混合钡盐和硫酸盐溶液成核、后续加温生长的实验方法(室温混合-高温熟化生长法).为了更好地模拟重晶石的热液形成环境,本文开展了高温原位混合钡盐和硫酸盐溶液(高温原位混合法)而合成重晶石的探索性实验,并同室温混合实验进行对比研究.结果显示,2种不同方法合成的重晶石晶体大小不一样,形貌截然不同.室温混合-高温熟化生长法合成的重晶石主要为近等轴的粒状晶体,而高温原位混合法合成的重晶石为长短轴比很大的树枝状.室温混合-高温熟化生长形成的重晶石,在室温成核阶段,成核温度较低,产生的晶格缺陷或空位少,有利于沿晶体构型生长,且在后续的高温熟化生长阶段,由于己有大量晶核形成,生长环境一直处于相对较低的过饱和度条件,晶体生长较慢,主要沿原有晶面生长,不发生定向生长,从而形成晶面发育良好的近等轴的粒状晶体;而高温原位混合形成的重晶石,高温下成核与生长近乎同时进行,没有足够的时间产生完美晶核,且晶核周围处于过饱和度相对于室温混合较高的环境,晶体择优生长,从而形成长短轴比很大的树枝状,并且与海底热液喷口因流体混合作用而形成的树枝状重晶石的形貌特征很相似.实验结果表明树枝状可能是重晶石在高温流体混合条件下形成的重要形貌标型特征.     

天青石形貌特征的水热晶体生长实验研究

为了更好地了解天青石晶体的形貌特征和沉淀机制，本文利用硫酸钠溶液和氯化锶溶液，采用室温混合-室温生长法、室温混合-高温熟化生长法及高温原位混合法，开展了天青石的水热晶体生长实验。结果表明，温度对天青石晶体的形貌具有重要影响。200℃条件下原位混合实验合成的天青石具有多种形貌，包括粒状、X形、V形、片状、树枝状和菱形体，而室温混合-室温生长与室温混合-高温熟化生长实验合成的天青石晶体形貌差异不大，主要为板状和双锥状。此外，树枝状天青石仅出现在200℃条件下[SO₄^2-]∶[Sr²⁺]的摩尔比为2∶8和3∶7的高温原位合成实验中，这与前人发现的树枝状重晶石仅出现在Ba²⁺相对于SO₄^2-过量的高温原位混合实验的结果相似。可见树枝状形貌可能是重晶石-天青石类质同象固溶体系列矿物的重要形貌标型特征，指示着高温下阳离子相对于阴离子过量的流体混合作用。