Mn~(2+)在方解石中的零场分裂

本文采用高阶微扰的方法,对3d~5电子组态的离子在D_(3d)对称晶场下的零场分裂进行了计算,推导出了高达八阶微扰的零场分裂常数D的公式。作为公式的应用,本文利用Mn~(2+)的SCF-d轨道,计算了菱锰矿(MnCO_3)的晶场吸收谱和Mn~(2+)掺入方解石(CaCO_3)中的零场分裂常数D。计算结果与实验观察符合较好。     

白云石中Mn~(2+)及其占位的电子顺磁共振研究

本文用EPR法研究了白云鄂博矿床白云石中Mn~(2+)在Ca、Mg两个位置上的分配。通过比较白云石与菱镁矿中Mn~(2+)的精细结构线间的强度比,确定了几乎所有Mn~(2+)都处于Mg位置。其自旋哈密顿参数为:g=2.0022,A_∥=93.0×10~(-4)T,A_⊥=91.4×10~(-4)T,D=153.3×10~(-4)T。实验结果表明,白云石中Mn~(2+)的位置分配不取决于Mn~(2+)的浓度。离子半径和配位氧八面体畸变程度是控制位置分配的两个主要因素。     

方解石中Mn~(2+)离子四级EPR晶场参量α_0随温度变化的研究

本文研究表明,对方解石中Mn~(2+)离子的四级EPR晶场参量α_0,虽然其轴向场部分的贡献远小于立方场部分,但二者随温度的变化却差别不大,原因是轴向晶场参量F对键角变化十分敏感。因此,在研究热膨胀系数明显各向异性的晶体中的α_0随温度变化时,不能忽略轴向场部分的贡献,即不能假设α_0≈-α。     

某硫铁矿尾矿库区土壤对Mn~(2+)、Fe~(x+)、Cu~(2+)的吸附性研究

尾矿库区土壤金属污染严重影响了库区的生态环境,而金属离子在土壤中的危害性大小取决于其进入土壤之后的吸附-解吸、形态转化、迁移等。为了进一步预测和防治土壤金属污染,取某硫铁矿尾矿库区土壤进行室内批淋滤实验,结果表明:淋滤液中金属离子初始浓度越大,越有利于土壤对金属离子的吸附;淋滤液的pH越小,越不利于土壤对金属离子的吸附。土壤对Mn2+的吸附规律更符合双常数方程,对Fex+、Cu2+的吸附规律更符合Elovich吸附速率方程。假设土壤中金属离子可全部溶出,在1∶25土液比的实验条件下金属离子Mn2+、Fex+、Cu2+的持续溶出时间分别为3.28,284.5,1.224d,实际中造成的污染将更加严重。吸附量、吸附速率及分配系数均与淋滤液中金属离子初始浓度及土壤中背景浓度呈正相关关系,土壤中金属溶出时间则与土壤中金属元素背景值呈正相关关系。     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

矿物发光材料CaS∶Mn~(2+)的合成及其荧光性质

以方解石为原料 ,使用硫化助熔剂法合成了CaS∶Mn2 + 磷光体 ,根据荧光光谱 ,详细探讨了矿物杂质对其发光性质的影响 ,指出在矿物材料CaS∶Mn2 + 体系中 ,某些杂质离子拓宽了基质的激发带 ,有利于基质吸收能量及基质→Mn2 + 发射中心的能量传递 ,但Fe2 + 、Co2 + 、Ni2 + 等离子降低了Mn2 + 的发射强度 ,尤其是Mn2 + 与它们形成的成对离子中心或离子晶簇 ,降低了局域对称性 ,放宽了Mn2 + 跃迁发射的选择定则 ,加速了材料发光的衰减过程。     

硅酸盐体系的化学平衡:(2)反应热力学

通过具体的应用实例,系统介绍了在矿物材料学研究中硅酸盐体系的多相平衡反应热力学的基本原理。对硅酸盐体系的典型多相平衡反应进行了热力学计算,包括:(1)微晶玻璃制备过程中的硅酸盐熔融反应;(2)霞石正长岩和高铝粉煤灰利用技术中的硅酸盐烧结反应;(3)S iO2-CaO-H2O体系和KA lS i3O8-CaO-H2O体系雪硅钙石、硬硅钙石的水热晶化反应;(4)高铝粉煤灰和霞石正长岩烧结产物的溶解反应;(5)Na[A l(OH)4]-A l(OH)3-H2O体系和Na2SO4-Ca(OH)2-H2O体系中α-A l(OH)3和CaSO4.2H2O的析晶反应。研究成果可望对矿物材料制备实验方案设计、工业生产过程优化及改进产品性能提供理论指导,同时为同类材料学研究提供借鉴。     

纤磷钙铝石类化合物:来自地球具工艺用途的材料(英文)

纤磷钙铝石类化合物系由自纤磷钙铝石CaAl3 (OH) 6(HPO4) (PO4)本身、经磷钙铝石CaAl3 (OH) 6(SO4) (PO4)到钾明矾石KAl3 (OH ) 6(SO4) 2 等的天然矿物族所组成的。它们表现出具有很大范围的阳离子置换系列 ,其中以Sr2 +和Ba2 +置换Ca2 +,REEs3 +置换Ca2 +和H+,As5 +置换P5 +,S6+/Se6+置换H+P5 +最为重要。随着置换的进行 ,其热动力学稳定性也逐渐增加。由此 ,纤磷钙铝石类化合物成为很能抗风化的矿物 ,在红土中尤其如此。厚的纤磷钙铝石层形成在闪长岩 (富Sr) ,碳酸盐岩 (富REEs)和含金石英脉 (富As)之上 ,从而保护整个磷酸盐红土 ,使之免受风化。以此方式 ,形成了桌状山脉或岛屿 ,他们具有未受覆盖的表面。这些“纤磷钙铝”石化合物为上述及其它元素形成一有效的地球化学障。“纤磷钙铝石”的这种天然地球化学固定作用可以用适当的母体或人工合成晶体来进行模拟 ,即通过金属阳离子交换或就地反应来模拟。这种固定作用还可用于处理天然和人造的放射性裂变产物、有毒的重金属元素、砷酸盐和硒酸盐、硫酸盐等。     

基于双剪统一空间轴对称特征线场理论的竖井井壁压力计算方法

基于双剪统一强度准则提出了有重材料的双剪统一空间轴对称特征线场理论,并用该特征线场理论研究了岩土工程中竖井井壁压力的计算问题,得出了新的井壁压力计算表达式。算例结果表明,由双剪统一空间轴对称特征线场理论导出的竖井井壁压力随井深的变化是非线性的,强度统一强度准则中的参数b对井壁压力计算结果有较大影响,在相同井深条件下,井壁压力随b增大而减小。     

含铬明矾局部压缩率的研究

本文运用晶体场理论计算了几种含铬明矾的自旋-晶格耦合系数G_(44)在此基础上,求得了它们的零场劈裂对键角的变化率。根据单轴压力下的EPR谱数据,获得了在这几种明矾中的(T~(3+)·6H_2O)~(3+)基团的局部压缩率,这些值都明显地小于明矾晶体的压缩率。在本文中,我们讨论了产生这种现象的原因并论证了这些局部值的合理性。由此可以看出,压力下的EPR谱是研究含顺磁离子矿物的局部结构和局部压缩率的有效手段。     

石灰中V^2＋离子的自旋—晶格耦合系数的理论计算

根据一种统一而简单的计算立方晶体中自旋-晶格耦合系数G_(11)和G_(44)的方法,笔者由d~3离子在四角和三角场中的零场劈裂的高阶微扰公式计算了二价钒离子在石灰中的自旋-晶格耦合系数G_(11)并预言了G_(44)。G_(11)的计算结果和实验值较好地符合,G_(44)的预测值则有待实验检验。     

用对氧的电子探针定量分析值测定石榴子石中Fe~(2+)与Fe~(3+)的含量

本文用对氧的电子探针定量分析值测定了几种石榴子石中Fe~(2+)与Fe~(3+)的含量,讨论了这种新方法中氧的测量精度,详细叙述了实验过程,并与常用的电价差值法和剩余氧计算法进行了比较。     

“V^2＋离子在刚玉中的位置的研究

据Ｖ＾２＋离子在刚玉中的电子顺磁共振谱，我们研究了它在刚玉中的位置，研究结果表明：Ｖ＾２＋离子并不占据准确的Ａｌ＾３＋离子位置，而是沿着ｃ轴向氧八面体中心位移大约０．００４ｎｍ。位移方向和本文提出的刚玉中的杂质离子位移模型是一致的。     

碱性长石中Fe^3＋在四面体位置间交换动力学的EPR研究

在加热条件下,利用EPR方法研究了碱性长石中不同四面体位置间的Fe~(3+)、Al~(3+)交换。低温钠长石和透长石晶体分别在水热,1 kbar,500—900℃和干加热,1050℃条件下加热。在低温钠长石中,加热后Fe~(3+)线被加宽,当温度为800℃时,除T_1(o)位置外,没有出现其余四面体位置Fe~(3+)产生的谱线。透长石在1050℃加热1300h后,T_1和T_2线的相对强度发生了变化。实验表明,在碱性长石中不同四面体间Fe~(3+)、Ak~(3+)和Fe~(3+)、Si~(4+)交换与Al~(3+)、Si~(4+)交换比较,前者速度要缓慢得多。     

异性石中平面四配位Fe^2＋的穆斯堡尔谱研究

除硅铁钡矿之处，性石是迄今仅知的另一种含有平面四配位Ｆｅ＾２＋的矿物，异性石晶体样品为玫瑰色，透明，有油脂光泽，取自一花岗岩标本，异性石中平面四配位Ｆｅ＾２＋的穆斯堡尔参数：化学位移＝０．７８５（ｍｍ／ｓ）（相对天然铁），四极矩分裂＝０．４１９（ｍｍ／ｓ），明显地低于大多数硅酸矿物中的Ｆｅ＾２＋，但和硅铁钡矿的Ｆｅ＾２＋十分相近，本文对硅酸盐矿物Ｆｅ＾２＋的穆斯堡尔参数与配位数之间的关系做了讨论。     

瞬变电磁法圆形线圈自感计算

在瞬变电磁法（TEM）中,圆形回线的自感参数用于局部导体晚期瞬变电磁场的等效计算、接收线圈固有过渡过程计算、关断时间的计算以及瞬变电磁仪器研制等。目前,在瞬变电磁法教科书中,圆形线圈自感计算均使用近似公式。这里根据毕奥-萨伐尔定律推导出单匝圆形线圈磁感应强度及自感的积分表达式,利用MATLAB软件进行数值计算。结果表明,目前使用的自感近似公式,在用于计算半径为0.5 m和1 m的圆形接收回线自感时,误差分别为-18.978%和-26.542%。用于计算发射回线的自感时,当回线半径从2.821 0 m～112.837 9 m时,自感近似公式的误差从-35.84%～-55.65%,且单匝正方形回线与等面积单匝圆形回线的自感值之间存在5.12%～8.11%的偏差。     

Mg-Cr~(2+)橄揽石、辉石和尖晶石的晶胞参数测定及Cr~(2+)在各晶体结构中的占位

本文用Mg－Cr2+做榄石、辉石、尖晶石的粉晶X射线衍射数据，采取“整体图谱最小二乘Rietveld”方法计算了上述矿物的晶胞参数和摩尔体积，并对Cr2+在各晶体结构中的占位情况进行了研究。结果显示，各矿物的晶胞参数随含Cr2+量的增大而增大。据Vegard定律，推算出各端元组分铬橄榄石（Cr2SiO1）、铬辉石（Cr2SiO2O6）及立方铬尖晶石（Cr3O4）的摩尔体积分别为47．7，68．0，44．9cm3。精化结构参数指示，在橄榄石中，Cr2+随机分配在两个八面体（M1，M2）位置；在辉石中，Cr2+优先选择八面体M2位置；在尖晶石中，Cr2+占置四面体位置。这种晶体内离子分配可从离子半径差别或晶体场稳定能大小得到解释。