缅甸紫色翡翠的致色机理——光谱和色度学研究

采用电子探针分析、能量色散X射线荧光光谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见光谱和色度学方法等多种手段,对55个缅甸紫色翡翠样品进行了全面分析。结果表明,缅甸紫色翡翠的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃和Na₂O,含量与标准硬玉接近。色度学测试分析显示,缅甸紫色翡翠的彩度C^*主要受色度值a^*控制,而色调角h°主要由色度值b^*控制。缅甸紫色翡翠可分为两种类型:Ⅰ型紫色翡翠主要由Mn³⁺致色,并在紫外-可见-近红外光谱570 nm显示主要吸收带;Ⅱ型紫色翡翠由于Fe²⁺-Ti⁴⁺之间的电荷转移致色,在光谱540 nm和610 nm显示吸收。两种翡翠中均存在Fe³⁺的吸收峰,样品中的全铁含量决定其色调角及明度。     

电子探针-电感耦合等离子体质谱法研究不同种类石榴石的稀土元素配分和矿物学特征

石榴子石是变质岩和岩浆岩中一种常见的硅酸盐矿物,其类质同象非常普遍。已有资料表明,不同成分的石榴子石的颜色颇为不同,但石榴子石的成分和颜色之间相互关系尚未进行系统研究和总结。本文应用电子探针、电感耦合等离子体质谱、X射线粉晶衍射、拉曼光谱、红外光谱和紫外可见吸收光谱等手段对常见的红色（G1）、橙色（G2）、绿色（G3）和褐红色（G4）石榴石进行了系统测试,旨在揭示石榴子石成分、结构和颜色的内在关系和变异规律,以期为不同地质体中产出的石榴子石矿物学特征的总结及地质应用提供依据。研究结果表明,G1、G4样品含有较多Fe元素（Fe³⁺：0.24%、0.24%;Fe²⁺：1.01%、0.89%）;G2样品含有较高的Mn元素（2.76%）;G3样品含有很高的Cr、V元素（3453×10^-6、1458×10^-6）。类质同象对石榴石的晶体结构产生影响,晶胞参数有较大差别,分别是a=11.530nm（G1）、11.563nm（G2）、11.849nm（G3）和11.470nm（G4）。石榴石中的微量元素和稀土元素对于示踪物源及形成过程具有很强的指示意义。石榴石中的稀土元素总量分布不均匀,LREE/HREE比值小于1,表现为重稀土元素富集,Eu/Eu^*比值小于1,为Eu负异常。所有样品的Ce异常均不明显。石榴石样品的拉曼光谱呈现出峰强和峰位的明显差异也反映了类质同象的存在：G1、G4在570nm处出现Fe³⁺电子跃迁吸收峰;G2在460nm和520nm附近出现Mn²⁺电子跃迁吸收峰;G3在690nm处出现Cr³⁺电子跃迁吸收峰。紫外可见吸收光谱特征显示,红色和褐红色样品出现在570nm处的Fe³⁺电子跃迁吸收峰,与其成分中含有大量Fe有关;橙色样品于460nm和520nm附近的特征吸收峰归属于Mn²⁺,对应其主要成分中大量的Mn;绿色样品690nm处出现强的吸收峰,由Cr³⁺跃迁产生,是微量元素Cr的存在所致。研究结果表明,石榴石的颜色与其成分和结构具有良好的对应关系。     

6种不同产地柯巴树脂的谱学特征探究

收集了来自俄罗斯、新西兰、婆罗洲、马达加斯加、哥伦比亚和苏门答腊6个不同产地的柯巴树脂,采用宝石显微镜、红外光谱、紫外荧光观察和三维荧光光谱等测试方法对柯巴树脂谱学特征进行了对比研究。婆罗洲、苏门答腊柯巴树脂的红外光谱主要特征为存在3000~2800 cm^-1范围内4个吸收峰,1732 cm^-1肩峰和1708 cm^-1吸收峰,888 cm^-1处的弱吸收峰。新西兰柯巴树脂红外光谱主要特征为存在3000~2800 cm^-1范围内3个吸收峰,1642 cm^-1和888 cm^-1处的弱吸收峰。马达加斯加、哥伦比亚和俄罗斯柯巴树脂的红外光谱相似,主要特征为存在与C=C相关的3处组合特征吸收峰以及1270 cm^-1和1180 cm^-1处的2个吸收峰。在长波紫外荧光下,婆罗洲和新西兰柯巴树脂荧光强度明显强于其他产地样品,马达加斯加柯巴树脂荧光强度最弱。由三维荧光光谱可知,婆罗洲和苏门答腊柯巴树脂中存在445、474、505 nm 3个发射峰,可被416、447 nm波长有效激发;新西兰柯巴树脂的最强发射峰位于385 nm,其最佳激发波长352 nm;俄罗斯柯巴树脂最强发射峰在399 nm,可被354 nm波长最佳激发;哥伦比亚柯巴树脂的最强发射峰为470 nm,被400 nm波长最佳激发;马达加斯加柯巴树脂的最强荧光峰在465 nm,被378 nm波长最佳激发。综合分析认为,三维荧光光谱特征和红外光谱特征可为柯巴树脂的鉴别和分类提供依据。     

热处理对黝帘石颜色的影响及其致色成因探讨——以坦桑尼亚黄色和蓝色黝帘石为例

坦桑尼亚的天然蓝紫色黝帘石(也被称为坦桑石)产量稀少,储量较低。然而,通过热处理优化改色后,黝帘石的经济价值会得到显著提升。但多年来,关于热处理后黝帘石的蓝紫色成因一直存在争议。本文选取天然的坦桑尼亚黄色及蓝色黝帘石为研究对象,通过设置300℃、400℃和500℃3个不同的温度条件,并利用L^*a^*b^*颜色参数对样品的颜色变化进行了量化分析。热处理前不同颜色黝帘石的宝石学特征具有一致性,热处理后结果表明,500℃左右的温度是浅蓝-蓝色黝帘石的最佳改色条件。经过热处理黝帘石的蓝紫色调明显增强,通过调整温度可有效调控样品中的黄色或褐色调。黄色黝帘石在热处理后展现出从黄褐色到蓝紫色的独特变色效应,而400~500℃是这一颜色变化的临界温度范围。结合EDXRF、LA-ICP-MS及UV-VIS等多种分析手段,认为天然黝帘石的蓝色主要由V³⁺和Ti³⁺导致,黄色则主要由Ti³⁺引起,V/Ti值在天然黝帘石的成因机制中起辅助作用。此外,热处理后黝帘石蓝紫色调的产生与增加以及黄色→蓝-蓝紫色的转变与Ti³⁺+V⁴⁺→Ti⁴⁺+V³⁺的电荷迁移密切相关。     

江西省黄坑黑色岩系钒矿床微量元素地球化学特征及成矿背景分析

江西修武盆地寒武纪早期黑色岩系中富含多种稀散、稀土及放射性等元素,不乏赋存大型、超大型矿床。本文基于黄坑地区下寒武统荷塘组黑色岩系中富钒矿石（21件样品w（V）>4500×10^-6,且连续厚度大于2 m）测试分析研究,探讨其微量元素地球化学特征及沉积成矿环境。研究结果表明：①矿样中V、As、Mo、Cd、Sb、U等元素的富集系数在10倍以上,其中Cd最大富集系数达822倍;w（V）=4954.64×10^-6~13041.21×10^-6,相对于上地壳的富集系数达35~93倍;相对亏损Sc、Co、Ga、Nb、Ta、Sn、Zr、Hf、Th等元素。②矿样w（ΣREE）值介于67.75×10^-6~210.80×10^-6之间,w（LREE）/w（HREE）=2.14~5.55,w（Eu）/w（Eu^*）=1.11~2.42,w（Ce）/w（Ce^*）=0.45~0.64。③矿样的w（Ni）/w（Co）=10.80~54.71,w（V）/w（V+Ni）=0.96~0.99,w（V）/w（Cr）=6.91~41.80,w（U）/w（Th）值3.14~31.86,皆表明其形成于缺氧还原环境,且存在较强的海底热水沉积作用-热水喷流沉积型钒矿床。     

Empirical constraints on closure temperatures from a single diffusion coefficient

The elucidation of thermal histories by geochronological and isotopic means is based fundamentally on solid-state diffusion and the concept of closure temperatures. Because diffusion is thermally activated, an analytical solution of the closure temperature (T _c ^*) can only be obtained if the diffusion coefficient D of the diffusion process is measured at two or more different temperatures. If the diffusion coefficient is known at only one temperature, however, the true closure temperature (T _c ^*) cannot be calculated analytically because there exist an infinite number of possible (apparent) closure temperatures (Tˉ _c ) which can be generated by this single datum. By introducing further empirical constraints to limit the range of possible closure temperatures, however, mathematical analysis of a modified form of the closure temperature equation shows that it is possible to make both qualitative and quantitative estimates of T _c ^* given knowledge of only one diffusion coefficient D _M measured at one temperature T _M . Qualitative constraints of the true closure temperature T _c ^* are obtained from the shapes of curves on a graph of the apparent T _c (Tˉ _c ) vs. activation energy E, in which each curve is based on a single diffusion coefficient measurement D _M at temperature T _M . Using a realistic range of E, the concavity of the curve shows whether T _M is less than, approximately equal to, or greater than T _c ^*. Quantitative estimates are obtained by considering two dimensionless parameters [ln êRT^ _c vs. T _c ^*/T _M ] derived from these curves. When these parameters are plotted for known argon diffusion data and for a given diffusion size and cooling rate, it is found that the resultant curves are almost identical for all of the commonly dated K–Ar minerals – biotite, phlogopite, muscovite, hornblende and orthoclase – in spite of differences in their diffusion parameters. A common curve for Ar diffusion can be derived by least-squares fitting of all the Ar diffusion data and provides a way of predicting a “model” closure temperature T _cm from a single diffusion coefficient D _M at temperature T _M . Preliminary diffusion data for a labradorite lead to a T _cm of 507 ± 17 °C and a corresponding activation energy of about 65 kcal/mol, given a grain size of 200 μm and a cooling rate of 5 °C/Ma. Curves for He diffusion in silicates (augite, quartz and sanidine) also overlap to a significant degree, both among themselves and with the Ar model curve, suggesting that a single model curve may be a good representation of noble gas closure temperatures in silicates. An analogous model curve for a selection of ¹⁸O data can also be constructed, but this curve differs from the Ar model curve. A single model curve for cationic species does not appear to exist, however, suggesting that chemical bonding relationships between the ionic size/charge and crystal structure may influence the closure temperatures of diffusing cations. An indication of the degree of overlap among the various curves for Ar, He, ¹⁸O and cations is also obtained by considering the dimensionless parameter E/RT _c ^*; for the noble gases and ¹⁸O, E/RT _c ^* values for the respective minerals are very similar, whereas for cations, there is significant dispersion. Given these constraints, this may be a potential method of estimating closure temperatures for certain diffusing species when there are limited diffusion data. Received: 1 July 1999 / Accepted: 24 March 2000     

西藏驱龙矿区中新世侵入岩锆石微量和Hf-O同位素研究

碰撞环境下超大型矿床的形成通常经历了多期岩浆作用,但不同期次岩浆之间的成因关系以及成矿斑岩岩浆的形成机制尚未得到有效约束。位于青藏高原腹地的驱龙超大型斑岩铜矿床发育多套中新世岩浆岩,包括成矿前的花岗闪长岩（又称荣木错拉岩体）、成矿期二长花岗斑岩（简称P斑岩）和晚期二长花岗斑岩（简称X斑岩）,以及成矿后的高镁闪长玢岩,且在花岗闪长岩中发现有闪长质包体。如此丰富的岩浆岩组合为系统研究碰撞环境下斑岩矿床成矿岩浆的形成机制提供了契机。本文系统分析了驱龙矿区各类岩浆岩中的锆石微量元素及Hf-O同位素组成,并估算了驱龙矿区中新世岩浆氧化还原状态,约束了岩浆起源及演化过程,特别是成矿斑岩的形成过程。研究结果显示荣木错拉岩体及闪长质包体中锆石具有高的Ce/Ce^*值（平均值分别为111、117）和相似的Hf-O同位素组成,其εHf （t）值主要变化于+7~+10及+7~+9之间,δ¹⁸O值主要变化于+5.6‰~+7.1‰和+4.7‰~+7.0‰之间;而P斑岩中锆石具有类似的δ¹⁸O值（+4.6‰~+6.4‰）,但Ce/Ce^*值（29~405,平均值149）及εHf （t）值（+5~+10）变化范围明显偏大;高镁闪长玢岩的锆石δ¹⁸O值与P斑岩类似（+5.2‰~+6.3‰）,但εHf （t）值（+3~+7）明显偏低,不过,其锆石Ce/Ce^*值（34~252,平均值159）也显示较大的变化范围。荣木错拉岩体及闪长岩包体正εHf （t）值、中等偏高的δ¹⁸O值表明其起源于新生下地壳;高镁闪长玢岩较低的εHf （t）及δ¹⁸O值显示其起源于Hf同位素组分已被强烈改造的地幔;而P斑岩变化、且整体介于荣木错拉岩体和高镁闪长玢岩之间的锆石Hf同位素组成表明其为荣木错拉岩体所代表的壳源岩浆与高镁闪长玢岩所代表的幔源岩浆混合的产物。驱龙中新世岩浆岩中高镁闪长玢岩中的锆石Ce/Ce^*值最高,表明高镁闪长玢岩所代表的岩浆氧逸度也最高,因此,P斑岩形成过程中幔源物质的加入不仅可以提供水,也可以抬升岩浆的氧逸度,促使饱和的硫化物发生分解进而被利用,这是P斑岩能够成矿的关键之一。     

陆内强碱性火山岩的成因：以山东无棣大山霞石岩为例

本文以山东无棣的大山更新世霞石岩为例,通过全岩的元素地球化学和Sr-Nd-Hf同位素组成特征,探讨陆内强碱性幔源火山岩的成因及其源区特征。山东地区的新生代玄武岩主要分为早晚两期,早期以橄榄玄武岩为主,晚期以强碱性岩为主（包括霞石岩、碧玄岩等,常见地幔橄榄岩捕掳体）。大山霞石岩为晚期火山作用的代表,具有富碱和贫硅铝等强碱性火山岩的典型特征。在微量元素组成上,大山霞石岩以强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素,在原始地幔标准化图上以明显亏损Zr、Hf、Ti为特征(Hf/Hf^*=0.66~0.68,Ti/Ti^*=0.68~0.70)。其Sr-Nd-Hf同位素比值均一(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr>=0.70333~0.70339,ε_Nd=5.95~6.34,ε_Hf>=8.26~8.43),与早期玄武岩组成一个两端元混合的排列,其中大山霞石岩位于亏损端元一侧。在同位素组成相同的情况下,大山霞石岩相对山东新生代早期玄武岩具有明显偏低的Hf/Sm、Hf/Hf^*、Ti/Ti^*比值,说明源区残留矿物组合可以造成高场强元素Zr、Hf、Ti与稀土元素之间的明显分馏,暗示源区存在非橄榄岩组分。大山霞石岩相对橄榄岩来源熔体偏低的CaO含量和偏高的Zr/Hf比(47.9~48.4),说明其源区残留过剩的单斜辉石,源岩中的非橄榄岩成分为辉石岩或角闪石岩。中等亏损的同位素组成特征说明这些非橄榄岩组分可能与该区显生宙的地壳重循环过程有关。     

透闪石质玉中黄玉与糖玉致色成因差异研究

采用常规宝石学仪器并结合电子探针、电子顺磁共振谱及紫外-可见光谱等测试方法,对软玉中不同深浅的黄玉与糖玉样品进行了系统分析,以探讨其致色原因及其差异。分析结果表明,黄玉的致色原因主要为O^2-→Fe³⁺的电荷转移跃迁及Fe³⁺的⁶A₁→⁴T₂（D）跃迁,糖玉则主要由Fe³⁺的⁶A₁→⁴E （D）、⁶A₁→⁴T₂（D）谱项跃迁与Mn³⁺的Jahn-Teller效应致色。黄玉中O^2-→Fe³⁺的电荷转移跃迁导致可见光区的412~500 nm处吸收,是形成与控制黄玉颜色的重要因素;而糖玉因含有Mn³⁺致使黄绿色光被吸收而显示出黄绿色的补色。此外,Fe²⁺—Fe³⁺的荷移与Fe²⁺（⁵T₂）+Fe³⁺（⁶A₁）→Fe²⁺（⁵E）+Fe³⁺（⁶A₁）跃迁也对糖玉和黄玉的致色具有贡献。     

绿色翡翠颜色分布规律研究

采用国际照明委员会CIE LAB色度坐标,定量描述了翡翠的绿色,分析了颜色的分布情况,总结其分布规律,建立起翡翠绿色L^*、a^*、b^*、C^*、h_ab的分布关系。当明度较小时,色调角几乎不变,彩度和明度呈现近似的线性相关;当明度变大时,色调角的变化幅度稍大,彩度值在明度中等偏低时变为最大。这些信息将在很大程度上对翡翠绿色分级的细化起到积极作用,可以用来指导翡翠色卡的制备。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。