稀有矿物方硼石人工合成与功能特性研究进展

方硼石是一个罕见的极性矿物家族,大量针对方硼石热释电性的研究表明,方硼石在未进行任何改性的情况下就具有接近PZT等材料的热释电性能,而其结构并不是传统的钙钛矿构型,且不含有任何毒性元素,它作为一种热释电材料极具研究与应用价值。遗憾的是受限于材料质量等原因,至今方硼石的热释电机理与共性构效关系并未被阐明,因此针对方硼石的系统性改性研究还未深入开展,其热释电应用潜力也未被很好地开发。基于以上科学问题,本文综述了方硼石矿物晶体材料的人工合成方法和介电、热释电、铁电、铁磁、铁弹以及非线性光学等性质的研究进展,以期为后续进一步合成方硼石单晶、研究其本征物性以及性能调控提供重要参考。     

硅灰石矿物发光材料的人工合成研究

对硅灰石矿物发光材料进行了人工合成研究，在合成试样中，分别掺入少量Ｅｕ＾３＋，Ｇｄ＾３＋，Ｐｂ＾２＋，Ｍｎ＾２＋等激活剂，于１０００℃或１１８０℃条件下分别通入Ｈ２Ｓ（ｇ），Ｈ２Ｏ（ｇ）以及用ＮＨ３，Ｈ２Ｏ吸收ＣＯ２（ｇ）等方法进行合成低温ＴＣ型三斜硅灰石和高温型假硅灰石，合成产物通过扫描电镜、Ｘ射线衍射和红外光谱实验，对合成过程中温度高低，时间长短、冷却快慢、降低温度合成高温型假硅灰石的方法进行     

人工合成烃类包裹体研究进展

人工合成烃类包裹体不仅可以作为分析仪器校正的标样,还可以增进人们对烃类包裹体形成机制和水—岩作用机理的认识。人工合成包裹体的方法主要有三种：人工晶体生长法、焊封石英管法和金刚石压腔法,其中利用愈合人工石英(水晶)单晶裂隙合成流体包裹体技术已成为标准的合成技术。目前人工合成烃类包裹体主要利用晶体生长法合成,包括高温高压利用石英（或方解石）晶体生长愈合裂缝形成流体包裹体和低温下采用过饱和溶液重结晶形成流体包裹体。由于高温高压条件下烃类可能发生裂解,母液保真是成功实现人工合成烃类包裹体的重要前提条件。国外在人工合成烃类包裹体研究方面已经取得了一些重要的认识,但远不及人工合成无机体系流体包裹体研究那样系统和完善。国内关于人工合成烃类包裹体研究尚处于起步阶段,迫切需要开展这方面的研究工作。     

异极矿加热过程的研究

实验所用的两块异极矿标本采自云南金硕铅锌矿氧化带中。对样品进行了湿法化学全分析、差热分析和失重分析。实验结果表明,所研究的样品化学式与Zn4Si2O7(OH)2·H2O相符。根据以上分析结果,分别在600℃、700℃、800℃、 900℃和1300℃进行恒温三小时热处理,并对热处理过的样品进行X光粉晶衍射和红外吸收光谱分析。异极矿大约在500℃失去结晶水,在700℃失去氢氧根。在600℃时,X光粉晶衍射数据表明它的结构与异极矿没有本质差别,仅仅是晶胞微微缩小,此时红外光谱分析表明样品中有结构水存在,因此说明这种结构水是一种“沸石水”。这时的样品是Zn4Si2O7(OH)2,即脱水异极矿,而非γ-Zn2SiO4。700℃处理样品与Taylor实验中的β-Zn2SiO4有完全一致的X光粉晶衍射数据,但它不是单一物相,而是以锌橄榄石为主,并含有部分脱水异极矿和硅锌矿,β-Zn2SiO4的结构是橄榄石型的。800℃、900℃和1300℃热处理异极矿保持硅锌矿物相。总体来看,γ-Zn2SiO4并不存在,也不会分解成为ZnO和SiO2。     

新疆某地宝石级异极矿的发现及其特征

摘 要 新疆某地新近在铅锌硫化物矿床氧化带中发现宝石级异极矿。 该异极矿主要呈微晶 质集合体, 质地细腻均匀, 颜色呈鲜艳的天蓝色, 透明—半透明。 可用于磨制首饰用戒面、 玉器雕刻品或作为观赏石收藏。 本文对其物理性质、 化学成分、 晶体结构及佩带或收藏时的 注意事项等进行了介绍。     

一种颇具开发价值的世界稀有矿物──累托石

累托石 (Ｒｅｃｔｏｒｉｔｅ)是晶体结构特殊的铝硅酸盐矿物 ,由类云母单元层和蒙脱石单元层在特殊自然条件下构成有序混层结构 ,二者比值常为 1∶1 ,但又不是二者的简单组合 ,尤其是条带状的微观结构颇为罕见。累托石化学组成为 :Ｋｘ(Ｈ2 Ｏ) 4[Ａｌ2 (ＡｌｘＳｉ4-ｘＯ1 0 ) ](ＯＨ) 2 ,其中Ｎａ可代替Ｋ。累托石矿物具有独特的物理特性累托石常为叶片状 ,白色 ,一组完全解理 ,解理片具挠性 ,硬度小于滑石 ,具滑感。它具有一些独特的物理特性 :(1 )累托石的耐火度高达 1 6 5 0℃并能在5 0 0℃状态下保持结构稳定。(2 )累托石遇水极易分散…     

异极矿中锌EDTA容量分析法的改进

异极矿中锌的EDTA容量法分析有不足之处。提出使用全过滤方法,用60℃左右的氨水（10＋100）溶液作为洗液对分离沉淀物进行洗涤,使共沉淀的Zn^2＋洗脱进入分析系统,从而提高分析精度。     

异极矿热相变过程的高温原位拉曼光谱

利用高温拉曼光谱技术,对异极矿进行了原位拉曼光谱的测试和研究。结果表明,异极矿加热至800 K时,与结晶水(H₂O)中O-H伸缩振动对应的3 470 cm^-1特征拉曼谱峰消失,但标志硅酸盐骨架[Si₂O^₇] (Q1)结构的特征谱峰926 cm^-1未受影响,表明结晶水的丢失并不影响异极矿的整体结构。当加热至1 050 K,反映结构水O-H伸缩振动的特征峰3 580 cm^-1消失,与Q1结构单元Si-Onb对称伸缩振动相对应的特征峰926 cm^-1强度逐渐减小,并出现与Q0相对应的852.4 cm^-1特征峰。这表明加热到1 050 K时,异极矿开始出现相变。当升温达1 100 K以上,结构水(OH)的特征谱峰(3 580 cm^-1)消失,与Si-Onb对称伸缩振动对应的特征拉曼谱峰变为855 cm^-1,这标志着异极矿原有的Q1结构已完全转变为硅锌矿的Q0结构 ([SiO₄]结构),也就是说异极矿已完成向硅锌矿的转变。     

表生异极矿成因研究及其找矿意义

云南金顶异极矿产于铅锌矿床氧化带中,基于对该矿床异极矿产出特征、颜色环带、不同颜色环带的成份、显微结构以及其他铅锌氧化物的分析,认为异极矿是由硅酸与锌的重碳酸盐溶液反应生成。镜下异极矿集合体纤维交织结构、环带结构、毛粘状结构等显微结构特征分析表明异极矿是表生环境下形成。扫描电镜获得异极矿清晰的单晶体、集合体和晶体间充填物的图像,晶体大小约为100μm～300μm,晶体间片状充填物约为250μm。同时对云南金顶铅锌矿床和异极矿与其他地区铅锌矿床和异极矿产出特征进行比较认为：异极矿一般产出于铅锌矿床表生氧化带,在风化淋滤作用较强环境下产出,对矿床环境和原生铅锌矿床找矿有一定指示意义。     

堇青石矿物学研究进展：——Ⅱ人工合成堇青石的物理性质

工业用的堇青石多为人工合成，一些堇青石是在最终材料制作之前预先合成的，一些是在材料的制作和使用过程中生成的。堇青石具有许多优良的性能，包括低的热膨胀性，优良的抗热震性，较高的机械强度，低的介电常数和高的电阻率。随着材料生成条件不同，堇青石的物理性质也有较大变化     

堇青石合成的研究进展

堇青石是一种具有较低热膨胀系数、良好抗热震性的矿物材料。天然的堇青石矿物原料很少,因此常常采用人工合成的方法来合成堇青石材料。本文根据近年来合成堇青石的最新研究,论述了堇青石合成方法的研究进展,具体包括高纯氧化物高温固相反应合成法、天然矿物高温固相反应合成法、利用工业废料合成法、利用农业废料合成法、溶胶-凝胶法和低温燃烧合成法。目前工业化生产堇青石大多采用天然矿物高温固相反应法,此法虽有众多优点,但同时也存在许多的不足之处。因此,如何能将其他方法用于工业化生产,将成为合成堇青石今后研究中的一个发展方向。     

稀有矿物锰方硼石的合成及其矿床地质意义

锰方硼石为稀有的锰氯硼酸盐(Mn3B7O13Cl)矿物, 首次发现于美国德克萨斯州钱伯斯郡盐丘回收的卤水中, 中国天津市蓟县赋存有世界上独一无二的锰方硼石矿床。采用五水平三因素(L25(53))的25组正交试验, 利用焙烧法人工合成锰方硼石, 得到锰方硼石的形成温度为250~400 ℃,弱酸性,高氯环境。实验条件下,最佳形成条件为400 ℃、C氯离子/C锰离子=2.5、pH=6。3种影响反应的因素中, 温度为主要因素。采用水热法在最优合成条件下得到了晶形比较完好的锰方硼石,平均粒度为600 nm。通过对钱伯斯郡盐丘和天津蓟县锰方硼石矿床的地质特征的分析讨论,认为蓟县锰方硼石矿床是海底热液成因,成矿温度低于400 ℃,并提出成矿模型。     

铝土矿中伴生三稀元素研究进展

近年来国内外铝土矿中伴生三稀元素的研究表明,众多铝土矿及赤泥中的三稀元素具有巨大的综合利用潜力,部分矿床甚至已到达了工业生产的要求.三稀元素通常以类质同相形式进入矿物晶格和离子态吸附于矿物表面两种形式产出,但在很多铝土矿中均发现有少量稀土独立矿物的存在.影响铝土矿床中三稀元素富集因素复杂,包括成矿原岩、pH值、氧化还原环境和赋存矿物等.目前,电解铝的尾矿-赤泥中三稀元素的回收工艺也日渐成熟,酸浸-萃取(离子交换)是主要提取方法.由于铝土矿中矿物组成细小且复杂,其中三稀元素种类众多,含量相对较低,因此,未来分辨率和精度更高的显微测试技术的应用将推动三稀元素在铝土矿分布、赋存形式和富集机理研究深入.     

中国三稀矿产资源战略调查研究进展综述

三稀资源是稀土、稀有和稀散资源的统称。"三稀矿产资源战略调查研究"项目启动以来,研究了全球三稀资源的分布、产出特征及其开发现状、选冶技术与市场供需状况;发现中国重稀土资源消耗过快,关键性稀散金属的利用水平有待提高,部分稀有金属亟待发现新的矿产地;同时,中国三稀资源利用的质量不高,高附加值产品少,采选回收率低;现场实地调研也表明中国离子吸附型稀土矿区还存在证外采矿和环境污染问题。在地质理论研究方面,通过成矿规律研究发现离子吸附型稀土矿的母岩体可以扩展到燕山晚期花岗岩以外的地区,内生稀有稀土资源的形成具有时空分离的趋势。在技术方面,项目组把高分辨率遥感技术应用到三稀资源的监管工作,并全面更新了三稀元素的分析测试技术,取得了显著成效。此外,所提出的分单矿种评价、管理稀土资源、修改三稀资源勘查规范、设立复合型三稀资源矿种以及水化学技术调查监测三稀矿山的生产状况和环境污染等建议和新思路,都具有现实意义。在找矿部署方面,项目组根据三稀资源的综合特点,认为应建立稀有资源的整装勘查区、稀土资源的规划区、稀散资源的综合利用示范区,甘肃、四川、福建等地已取得初步找矿进展。     

磷灰石化学组成研究进展: 成岩成矿过程示踪及对矿产勘查的指示

磷灰石广泛分布于各类岩石和矿床中, 根据其F、OH以及Cl阴离子种类可分为氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石。磷灰石对其自身结构的变形以及化学取代有良好的耐受性, 一系列元素可以替代磷灰石中的Ca、P、F、Cl和OH, 因此其化学组成复杂。磷灰石中Ca位存在两种不同的阳离子位置, 影响不同元素在这两种位置取代的因素包括离子半径、价态以及磷灰石的种类等。岩浆过程中, 稀土(REE)、Y、Sr是磷灰石中的相容元素, 而F、Cl、OH的相容性随物理化学条件不同而变化。相较于元素在磷灰石与熔体相间的分配研究, 目前对于元素在磷灰石与流体相间的分配研究较少。磷灰石化学组成可以判别母岩类型: 如F、Cl、As、V含量可以区分Ⅰ型与S型花岗岩; REE、Sr、Y、Mn、As、Th的含量、轻稀土(LREE)的富集程度和球粒陨石标准化稀土元素配分模式可以用于判别碳酸岩、二辉橄榄岩、镁铁质岩石等岩石类型。利用磷灰石的F、Cl和CO₃等挥发分的含量, 并结合Sr-Nd同位素组成, 可以识别地幔源区及其流体交代作用。磷灰石Sr/Th与La/Sm的变化可用于指示岩浆来自脱水板块或熔融沉积物。磷灰石的主微量元素(Mn、Eu)含量或元素比值(F/Cl)能够反映岩浆的分异程度, 而且Ce/Pb和Th/U比值可以反映岩浆形成过程中流体参与程度。磷灰石中的变价元素如Eu、Ce、Ga和S含量及δEu和δCe可用于推断岩浆的氧化还原状态。由于磷灰石对热液交代作用非常敏感, 所以磷灰石的结构和化学组成已广泛用于成矿过程研究。在与花岗岩有关的关键金属矿床中, 磷灰石的主、微量元素含量和Sr-Nd同位素比值常常用于区分不同花岗质岩浆的源区特征, δCe、δEu也可以用于指示花岗质侵入体的氧化还原状态; 斑岩有关的多金属矿床F、Cl、S、Mn含量以及F/Cl比值能够指示成矿岩浆-热液的来源及演化, δCe、δEu可以用于指示岩浆热液的氧逸度; 铁氧化物-铜-金和铁氧化物-磷灰石矿床中磷灰石结构、共生稀土矿物结合Na、F、Cl以及REE含量能够反映与成矿有关的岩浆-流体作用以及流体性质。磷灰石中Mn、Fe、REE、Y、F、Cl、SO₃的含量或比值的差异可用于判别矿化与未矿化的岩石或者蚀变类型, 并用于区分不同矿床类型等, 对矿产勘查具有一定指示意义。磷灰石化学组成结合机器学习方法, 可以更好地识别磷灰石的来源。综上所述, 磷灰石作为一种新兴的指示矿物, 除了在成岩和成矿过程示踪方面体现出独特优势, 在矿产勘查应用方面也具有重要的应用前景。

     

Regionalized favorability theory for information synthesis in mineral exploration

This paper presents a regionalized method for the estimation of a favorability function through generalization of all relevant variables (explanatory and target) into random functions. The new method allows the use of cross-covariance functions in addition to ordinary covariances for extracting spatial joint information, which is virtually overlooked in the conventional analyses. The optimal weights for a favorability equation are derived from solving a generalized eigen-system established by the maximization of covariances between a favorability function and the principal components of a set of pre-selected target variables. Various correlation coefficients may be computed to assist in interpretation of the favorability estimates. Both favorability functions and correlation coefficients may be estimated for a point or a block. The regionalized favorability theory can be compared to cokriging in that both use the sample-sample covariances to account for the sample-sample relations and the point-sample covariances to account for the point-sample configurations. The new technique is demonstrated on a test case study, which involves the integration of geochemical, airborne-geophysical, and structural data sets for the target selection of hydrothermal gold-silver deposits.     

非洲稀土资源研究进展

稀土是现代高科技产业发展的关键金属,被世界主要经济体列为关键矿产资源。虽然中国稀土资源丰富,但2017年以来中国稀土资源进口量呈现出明显的上升趋势。总结中国稀土资源的进口数据,以及非洲稀土项目分布、储量及资源量、矿床类型、成矿时代、典型矿床特征及勘查投资等情况,以提升对非洲稀土资源的认识。研究表明,非洲稀土资源丰富,稀土氧化物的高级资源量超过1000×104 t,近年来勘探及开发进度提升迅速。稀土储量及资源量主要集中于坦桑尼亚等12个国家,成矿类型可划分为火成碳酸岩型及离子吸附型等8种（成矿时代跨度大）,其中火成碳酸岩型和离子吸附型稀土矿床是目前勘探及开发的重点。非洲稀土矿床勘查投资规模2012年达到顶峰,之后持续下降,2017年降至低谷,2018年开始迅速反弹。未来,随着国际上稀土矿项目逐步投产,由中国主导全球稀土市场价格的局面将面临挑战。非洲稀土矿成矿条件优越,中资企业可利用地-采-选-冶的技术优势,积极引导并推动非洲稀土生产进入中国产业链。     

花岗伟晶岩型稀有金属矿床流体成矿机制研究进展

随着战略性新兴产业的快速发展,稀有金属等关键金属资源的地位日益不可或缺。花岗伟晶岩是最重要的稀有金属矿床成因类型,该类型矿床的成矿流体特征和成因机制是矿床学的热门研究话题。文章主要对花岗伟晶岩型矿床的成矿流体特征和成矿机制进行了探讨。花岗伟晶岩型稀有金属矿床成矿流体普遍富集挥发分（B、P、F和H2O）和成矿元素,具有低黏度、低成核率、强元素溶解能力和强迁移性。花岗伟晶岩型稀有金属矿床成矿流体形成温压条件存在争议,部分研究者认为形成于高温高压条件,也有研究者认为可能形成于过冷却条件下,温度可能低至350℃。花岗质岩浆高度结晶分异演化和富成矿元素地壳物质小比例深熔是形成成矿花岗伟晶岩的两种主要机制。流体不混溶和组成带纯化是岩浆热液演化过程中稀有金属进一步富集的重要手段。中国规模最大的甲基卡花岗伟晶岩型锂矿是研究该类矿床的理想实验室。     

离子型稀土矿中离子稀土的ICP-AES测定方法研究

稀土作为一种不可再生的国家重要战略资源,具有优异的磁、光、电性能。离子吸附型稀土矿,是我国特有的新型稀土矿物,以风化淋积型稀土矿床形式存在,一般直接就地采用电解质溶液溶浸即可获得混合稀土氧化物,文中选取了稀土含量呈高中低分布的三个样品考察了浸提时间、浸提剂浓度、以及液固比对浸提效果的影响,确定了最佳的浸提方法,应用电感耦合等离子体光谱仪上机测定,通过加标回收检验方法准确度,其回收率在90-110%之间。该方法操作简单,灵敏度高(检出限为0.10~0.4μg/g),可用于大批量离子型稀土矿中浸出型稀土含量的测定。