橄榄石有序度的X射线粉晶测定法及其应用

一、序言橄榄石是与铬铁矿成因有关的主要造岩矿物,其中Fe~2+的有序—无序分布与矿物形成条件和矿物结晶后的冷却历史有关.为此,七十年代以来不少学者对橄榄石的有序—无序问题进行了探讨.Bancroft Gibbs & Smith(1968)采用X射线单晶结构分析,认为橄榄石中Fe~2+的分布是无序的,伯恩斯(1971)通过电子吸收光谱的测定,表明Fe~2+在M_2位稍有富集;     

橄榄石中铁有序度的穆斯鲍尔谱学研究

橄榄石是与铬铁矿成因有关的造岩矿物之一,为探讨铬铁矿的成因,有必要对橄榄石中Fe~(2 )的有序、无序分布进行研究。本文用穆斯鲍尔谱学研究了与我国陕西松沟铬铁矿共生的橄榄石中Fe~(2 )在八面体配位位置上的分布,为该矿物形成条件的探讨提供一定的信息。实验是在电磁推动的等加速度穆斯鲍尔谱仪上进行的。实验装置作透射几何安排。从样品透射的γ射线,由一个端窗形的流气式正比计数器接收后,送入多道分析器以多路定标方     

矿物穆斯堡尔谱学研究动态

穆斯堡尔效应(Mbssbauer effect)是一种无反冲的核γ射线的共振吸收现象.自六十年代初发现~(57)Fe的能量为14.4Kev的γ射线无反冲共振吸收后,在物理,化学等部门逐渐得到广泛的应用.由于铁在地壳中分布非常广泛,多数矿物都含有铁,所以六十年代中以后,Fe穆斯堡尔效应应用于矿物研究,十多年来发展很快,到现在,Fe穆斯堡尔效应已成为矿物研究的一种重要工具.新近矿物穆斯堡尔谱学研究有如下几个方面:1.用穆斯堡尔方法测定矿物中阳离子位置分布矿物中阳离子位置分布和有序—无序现象是矿物学研究的重要课题.穆斯堡尔方法,为研究矿物中Fe~(2+)—Mg~(2+)位置分布及有序—无序现象提供一种简便而有效的方法,并将     

高铁铁橄榄石及其晶体结构

高铁铁橄榄石(ferrifayalite)是富含Fe~(3 )的硅酸盐矿物,产于我国辽宁省似鞍山式磁铁矿矿床中。它在矿石中分布不均匀,多呈条带状产出,含量一般低于磁铁矿,有时含量可高达10％,晶体主要呈他形粒状,粒径0.25—0.7毫米,个别达1毫米。黑色,半金属光泽,条痕为黑褐色,(100)解理清楚,(010)解理不清楚。有中等磁性,具中等电磁性,硬度5.5—6.5,比重3.967。在偏光镜下不透明,反射光下为灰色,非均质,双反射清楚,折射率是由反射率换算的,在‖解理时N_(546)=2.03±0.04,N_(589)=2.01±0.04;⊥解理时,N_(546)=2.04±0.04,N_(589)=2.03±0.04;重屈折△_(546)=0.01,△_(589)=0.02。化学成分简单,较稳定,Fe_2O_3含量高,可达45.1％,结晶化学式为Fe~(3 )Fe_2~(3 )[SiO_4]_2。该矿物属单斜晶系,空间群为C_(2h)~5—P2_1/b。a=4.808,b=10.171,c=5.824,α=90°。粉晶强谱线有:3.488(10),2.774(9),2.521(10),2.405(7),2.246(7),1745(8)等,线条有弥散现象。差热分析曲线上700℃处有一放热峰。红外光谱在460—620频率段为SiO_4为变形振动,840—1120频率段为SiO_4的伸缩振动。单晶结构分析系用等倾斜魏森堡多重胶片法按橄榄石定向,共收集了0kl—2kl,hk0—hk2,h0l七套照片,246个非零独立衍射点。照片上显示出V_h—D_(2h)—mmm劳埃对称,因为在[010]方向的魏森堡图上见到约40％的h l=2n 1弱衍射点以及在P(VW)原子间向量投影图上没有P(OW)的哈格峰,这就证明晶体中不存在橄榄石空间群D_(2h)~(16)—Pbnm中的n滑移面和m对称面。所以确定唯一空间群C_(2h)~5—P2_1/b。各种原子的坐标参数是根据结晶化学原理和原子间向量投影图确定的R_(okl)=0.23,R_(hko)=0.21。晶体结构分析表明,高铁铁橄榄石是一具有序缺席橄榄石结构型的独立矿物,在结构上具有橄榄石结构的某些相同特征,包括一个相同的四面体方位,但所不同的是以公用稜连结的八面体直链代替了锯齿状链。Fe~(2 )位于对称中心1上。但本矿物在(0,0,1/2)及(1/2,1/2,1/2)对称中心位置上Fe~(2 )作有序空缺席来实现。矿物的解理、硬度、光性等物性在结构上都得到合理的解释。作者对高铁铁橄榄石结构分析时发现该矿物与铁橄榄石之间存在一个Fe~(3 )代替Fe~(2 )的异价类质同象系列的问题。Fe~(2 )被Fe~(3 )按其xFe~(2 )换2/3xFe~(3 )的方式所代替,因此在一些等值结构位置上形成空缺,当空缺位置由无序缺席代替变为有序缺席代替时,其结果必然导致晶体结构由高对称变为低对称。高铁铁橄榄石就是这种量变到质变的产物。它属于不完全的类质同象系列。按元素周期表对角线发展的类质同象代替规律,作者认为也适用于过渡元素的异价离子间的置换,从高铁铁橄榄石这一事实与在其他硅酸盐矿物中所观察到的情况是一致的。根据矿物的化学成分、物理性质及晶胞大小与I. W.金兹堡等人所报道的含MnO_2Ferrifayalite比较,本文作者认为二者可能属于同类矿物,但他们认为该矿物是由锰铁橄榄石 Fe_2O3、 SiO_2三个物相所组成的非独立矿物,他们推测该矿物的结构与本文显然是不相同的。     

深源包体橄榄石的穆斯鲍尔谱

玄武岩所携带的二辉橄榄岩包体被看作是来自上地幔的物质,橄榄石又是包体中主要造岩矿物之一。通过橄榄石Fe~(2 )有序度的研究,期望对包体复杂的热历史提供某些信息。 本文所采用的镁橄榄石——贵橄榄石(Fa 9.6—14.3)样品取自河北万全、云南马关、江苏六合及福建陇海牛头山的尖晶石二辉橄榄岩包体。除马关样品产于火山角砾岩以外,其     

热处理低温钠长石的EPR和X射线衍射研究

利用电子顺磁共振(EPR)和X射线衍射方法研究了天然和热处理钠长石单晶。热处理在500—850℃水热条件下完成。在外加磁场B平行于晶体c~*轴的方向上,测量了加热前后Fe~(3+)的EPR谱和线宽△B随温度和加热时间的变化。结果显示,线宽随Al、Si无序的增大而增加。由此得出结论,在低温钠长石中,Fe~(3+)位于Al~(3+)占据的T_1(o)位置,在被研究的温度范围内,Fe~(3+)未参与四面体位置T间Al、Si交换。谱线的加宽主要是由在Fe~(3+)邻近位置上Al、Si无序的增大引起的,同时与观测到的晶胞参数变化有关。在Al、Si无序更强的晶体中,Fe~(3+)谱变得极宽。     

铁橄榄石-莱河矿组矿物的热力学研究

自从莱河矿作为一个富含Fe~(3+)的正硅酸盐新矿物被研究以来,已有可能将铁橄榄石-莱河矿,看成一个新的矿物系列。在这个系列中已报道的有铁橄榄石、变铁铁橄榄石,高铁铁橄榄石和莱河矿。 此组矿物除铁橄榄石外,热力学性质目前还没有实验资料。为此本文运用了一些近似计算的方法对该组矿物(重点是莱河矿)的热力学参数作了估算,对莱河矿的可能成因和生成条件提出了一些初步看法。     

黑云母的红外光谱研究

关于云母族矿物的红外光谱研究,国内外一些学者曾做过不少工作。笔者就近年来所收集到的一些产自宁芜地区、南岭地区花岗岩类岩石中27个黑云母样品,进行了红外光谱测定,确定了某些特征吸收峰的偏移及其与化学组分之间的关系,并探讨了黑云母矿物中主要金属阳离子的相互置换和晶体结构的关系。 黑云母属三八面体型的2∶1层状结构硅酸盐矿物。结构中上下四面体片(T)以尖顶相对,中间夹氢氧镁石型[Mg—O_4(OH)_2]八面体片(O),构成T—O—T型结构层。占有四面体晶位的阳离子主要为Si,约有1/4的Si可被R~(3+)(主要为Al~(3+)、次为Fe~(3+))取代。占有八面体晶位的阳离子主要为Mg~(2+)或Fe~(2+),次为Fe~(3+)、Al~(3+)、Mn~(2+)等。由T—O—T所组成的结构层则通过层间大阳离子K~+(少量的Na~+、Ca~(2+)等)彼此相连接。结构     

吉林省集安安绿玉矿物学特征

安绿玉产于吉林省集安地区,为胶状隐晶质蛇纹石矿物集合体,属岫玉一个新品种。安绿玉的化学成分与蛇纹石的理论化学组成接近。x射线、红外吸收光谱、电子显微镜、穆斯堡尔谱和吸收谱研究表明:安绿玉主要由利蛇纹石组成,含有一定量正纤蛇纹石。利蛇纹石为片状、正纤蛇纹石为管状、纤维状集合体。安绿玉具多种颜色,它取决于铁的含量、价态和位置,含Fe~3+呈黄色系列,而Fe~(2+)→Fe~(3+)电荷转移吸收呈蓝色系列。利蛇纹石的Fe~(2+)、Fe~(3+)在八面体M_1和M_2位置上分布是无序的。文中还论述了玉石特征及其与成分和结构的关系。     

莱河矿的晶畴双晶构造及其结构的再研究

莱河矿,作为一个含Fe~(3 )和Fe~(2 )的正硅酸盐新矿物,其矿物学研究和晶体结构分析的初步结果,于1976年作了报导。当时,我们曾以斜方晶系,空间群为Pb2_1m的统计晶胞描述了它的晶体结构,即相应于铁橄榄石具有中心对称的M_1位置上,Fe~(2 )以1/2左右的含量作统计分布。 稍后,中国地质科学院地矿所等单位以“高铁铁橄榄石”的名字,也发表了该矿物的结     

电子探针定量分析直接测定含铁矿物中二价和三价铁

研究表明,含铁矿物中铁的平均价态(反映Fe~(2+)和Fe~(3+)含量)与Fe Lβ/Fe Lα值呈正比关系曲线。未知样品只要测得TFeO含量和Fe Lβ、Fe Lα的计数值,就可以分别获得FeO和Fe_2O_3的定量分析结果。经几种含铁矿物测定实例验证,说明方法可行。     

蛇纹石化橄榄岩的氧化-还原特征

蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型,主要矿物组合为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。富SiO_2流体的加入,促使岩石进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。穆斯堡尔谱测量揭示了铁元素化学种的分布特征,蛇纹石化程度与氧化-还原特征的相关性。蛇纹石化橄榄岩含铁总量和Fe~(3+)的分布与磁铁矿和蛇纹石密切相关,Fe~(3+)以分布于蛇纹石中占优势。这对正确估算蛇纹石化过程中H_2的生成量有十分重要的意义,对估算俯冲带Fe~(3+)输入和评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要参考价值。     

电化学分析法直接测定岩石矿物中二价铁和三价铁

是出了在同一份样品溶液中采用电位滴定法和库仑滴定法分别直接测定Fe~(3+)和Fe~(2+)的方法。在实验确定的最佳条件下测定0.20～5.00mgFe~(3+)的RSD％小于0.90(n=5);测定0.032～10.0mgFe~(2+)的RSD％小于0.86(n=5)。用岩石一级标准物质和单矿物标准物质检验并参加标准物质GSR 7～12的协作定值,结果良好。     

地球上地幔中氧逸度的控制因素

尽管近年来在这方面取得了重大进展,但围绕着地球上地幔中的氧逸度(fo_2)以及缓冲该氧逸度的化学反应还有很大的争议.电化学测量结果表明上地幔中氧化状态不均一,其中一组数据靠近铁橄榄石—磁铁矿—石英(FMQ)缓冲线,另一组靠近铁一方铁矿—(IW)缓冲线.根据玄武质玻璃、幔源尖晶石、钛铁矿、石榴石中Fe~(3+)/Fe~(2+)比值进行的温压计算,表明氧化状态很均一,限定于方铁矿—磁铁矿(WM)缓冲线与FMQ缓冲线之间.我们在这里根据共存矿物的成分,对比了4种“氧压力计”的行为,这4各种压力计中包括了在适合于上地幔压力、温度和成分的条件下在尖晶石二辉橄榄岩中经实验校正的一种新的橄榄石—斜方辉石—尖晶石经验压力计.将这一压力计应用于不同构造环境中的幔源岩石和玄武质熔体,所得结果表明与地幔仅仅微弱地受FE~(3+)/Fe~(2+)平衡所缓冲.较氧化的地壳物质的再徨过程以及地壳物质注入适度还厚、缓冲条件很差的软流圈,控制着氧逸度结构的大规模不均一性.     

岫岩玉的穆斯堡尔谱学研究

岫岩玉是我国的主要玉种之一,属于蛇纹石玉。在X射线衍射、红外光谱、可见光吸收谱,及电子显微镜等项研究确切查明主体矿物为叶蛇纹石的基础上,选两个优质玉样进行~(57)Fe穆斯堡尔谱学研究。岫岩玉的穆斯堡尔谱由两组四级双峰构成,第一组双峰(δ=1.12,△=2.73与2.72mm/s)系由镁氧八面体中的Fe~(2+)形成,另组双峰(δ=0.35与0.36,△=0.63与0.55mm/s)反映的是镁氧八面体中的Fe~(3+),Fe~(3+)/Fe~(2+)分别为0.90与0.78。铁是参与叶蛇纹石晶格的组分;Fe~(3+)与Fe~(2+)均处镁氧八面体中;Fe~(3+)/Fe~(2+)近于与小于1是制约它呈绿色的主要因素。     

莱河矿中阳离子的分布

在100—688K之间测量了河北莱河矿的穆斯堡尔谱。高温穆斯堡尔谱表明,莱河矿只显示一个Fe~(2+)双峰。没有测出铁榄橄石的存在。如果将莱河矿冷却到室温以下,则在240K首先出现磁分裂的谱线。从莱河矿的Fe~(2+)和Fe~(3+)双峰的面积比和化学成分能估算Fe~(2+)和Fe~(3+)的占位以及空位在M_1和M_2上的分布:对M_1来说为0.65Fe~(2+)+0.35□;对M_2来说为0.90Fe~(3+)+0.1□。Fe~(2+)和Fe~(3+)的同质异能位移随温度的变化率分别为-9.8×10~(-4)mm/s·K和-5.7×10~(-4)mm/s·K,计算了四极分裂与温度的相关性     

新疆黄山杂岩体矿物学特征及其意义

黄山杂岩体造岩矿物有橄榄石、斜方辉石、单斜辉石、斜长石、角闪石和黑云母。其中斜方辉石的多色性不是由Fe~(2+)引起,而是由Ti~(4+)引起。单斜辉石结晶后常与岩浆继续发生化学反应,形成一种岩浆岩结构——角闪反应补丁结构。橄榄石中镍含量的亏损程度反映杂岩体曾经历过硫化物熔离作用。单斜辉石Si,Al~Ⅳ,Ti的变化表明杂岩体属于拉斑玄武岩系列。超镁铁岩中K,Ba,Th,Hf等元素反常的地球化学行为是由该岩石中黑云母矿物引起。     

钛榴石的晶体化学和穆斯堡尔谱研究

本文测定了六个钛榴石样品(TiO_2含量9.70—15.34％)的穆斯堡尔谱。所测样品的穆谱均星复杂谱形。对拟谱方法作了改进。观察到一组新的组分谱。确定钛榴石穆谱由六套四极双峰组成。它们被分别指派给Fe~(2+)(X)、Fe~(2+)(Y)、Fe~(3+)(Y)、Fe~(3+)(Z)和两种电子离域。根据本样品的单晶结构数据对谱线指派和有关穆斯堡尔参数作了阐述。求出了各样品中阳离子的位置分布。阳离子在四面体(Z)位上的绝对量为Fe~(3+)>Al~(3+)、Ti~(4+)。Fe~(3+)比Ti~(4+)优先占据Z位。本样品中普遍存在三价钛。Ti~(3+)/∑Ti范围为3.83％至9.26％。Fe~(2+)/ΣFe比值范围为7 32％至10.01％。给出钛进入石榴石结构的五种替代方式。并对从这些实验结果可能获取的地质信息作了探讨。     

高放处置罐铁释放诱发膨润土矿物相变研究进展

作为高放废物处置罐候选金属材料,低碳钢在处置库服役期间,其腐蚀产物侵入缓冲屏障,导致缓冲材料矿物相变与性能变异,威胁多重屏障体系的长期安全稳定。本文详细综述了国内外处置库深部还原环境所处的弱碱性化学场与中低温度场的变化趋势,认为处置库深部化学-温度还原条件可导致处置罐Fe腐蚀释放Fe~(2+)。在处置库长期运行过程中,蒙脱石与Fe~(2+)接触发生矿物相变,一方面Fe~(2+)置换蒙脱石八面体晶格中的Al~(3+)和Mg~(2+),还原Fe~(3+)或直接占据空位,生成次生矿物;另一方面Fe~(2+)交换蒙脱石层间的Na~+、K~+和Ca~(2+),转化为铁基蒙脱石。矿物相变可诱发缓冲屏障性能变异甚至退化。基于"抗矿物转化"理念,提出了下一阶段缓冲材料矿物相变研究方向,为地下实验室碳素钢选型、缓冲屏障验证试验设计以及屏障体系安全评价提供科学依据。     

基于ASTER VNIR-SWIR多光谱遥感数据识别与提取干旱地区岩性信息——以西南天山柯坪隆起东部为例

ASTER多光谱遥感数据目前可以用于岩石矿物资源信息的识别和提取。本研究尝试利用ASTER可见光近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)的多光谱遥感数据提取干旱地区的岩石与矿物信息。基于新疆天山西南缘柯坪隆起东部不同地层单元岩石的化学组成和矿物成份以及VNIR-SWIR谱域光谱吸收特征的分析,我们采用相关吸收波段深度(RBD)和波段比值(BR)方法对研究区的多光谱遥感数据进行图像处理,有效区分和识别了白云岩、石灰岩、砂岩以及阿克苏群的蓝片岩—绿片岩和砂质片岩。白云岩的CO_3~(2-)吸收谱带中心波长位于2.32μm,与灰岩的CO_3~(2-)吸收谱带中心波长位置2.35μm相比,具有向短波长方向移动的特点,据此可以利用RBD7、RBD8分别有效的识别白云岩和灰岩;长英质岩石显示Al-OH和Fe~(3+)VNIR-SWIR吸收特征,而基性-超基性岩石显示Fe~(2+)和Fe、Mg-OH特征,利用不同的铁价态和次要矿物可以区分它们:ASTER band2/band1代表了含Fe~(3+)矿物分布信息、ASTER band5/band4代表了含Fe~(2+)矿物分布信息、RBD6可以估计Al-OH矿物的丰度;砂质/泥质片岩含较多的多硅白云母、绿泥石、黑硬绿泥石以及风化后表面覆盖的其它粘土矿物,在2.21μm(band6)存在有特征的吸收谱带,并且在1.65μm(band 4)具有较高的反射率,而蓝片/绿片岩在2.21μm(band 6)反射率较高,不具有明显特征吸收谱带,同时其在1.65μm(band 4)反射率较低,因此蓝片/绿片岩ASTER band4/band6比值低。应用ASTER band4/band6波段比值可以有效的区分开砂质/泥质片岩与蓝片岩/绿片岩。