矿物-水体系氢同位素平衡分馏和动力分馏的实验研究

矿物水体系氢同位素平衡分馏系数和动力分馏系数是同位素地球化学研究中的重要参数。这些参数大多由实验测定。氢同位素分馏的实验研究主要包括矿物水体系氢同位素交换实验,交换实验前后矿物、水的氢同位素分析及分馏机理、平衡分馏、动力分馏理论研究。为确保氢同位素分馏系数和一系列动力学参数的准确可靠,实验中防止氢透过容器壁扩散,避免空气中水汽污染样品,正确控制实验温度等都很重要。本研究以石英管代替前人常用的金（银、铂）管作反应容器,建立了一套实验研究羟基矿物水体系氢同位素平衡分馏和动力分馏的新方法,并开展了电气石水、黑柱石水体系氢同位素分馏的实验研究。所得一系列参数的精度明显好于国外报道的资料。此研究方法可广泛应用于羟基矿物水体系的氢同位素分馏的实验研究。     

磁化率各向异性的原理及应用实例

磁化率各向异性(AMS)在地质领域中的应用极为广泛,可以用来研究古流向造成的磁性矿物的定向排列,以及构造应力作用引起的岩石内磁性矿物的定向重结晶、定向排列及韧性变形。本文介绍了AMS的基本原理和参数,并并介绍了前人及作者应用AMS详细分析研究了二个实例:(1)以假多畴(MD)高钛磁铁矿为主要载磁矿物的玄武岩样品的AMS变化及其对构造运动的响应;(2)以MD磁铁矿为主要载磁矿物的湖泊沉积物样品在沉积过程中AMS变化。AMS可以灵敏地检测样品中磁性矿物的定向排列,因此在在地质领域中具有很好的应用前景。     

压力对辉长岩矿物反应和部分熔融影响的实验研究

本文在高温高压条件下,开展了辉长岩矿物反应与部分熔融实验,利用偏光显微镜与扫描电镜对实验样品微观结构观察,研究实验中的新生矿物与熔体的分布;通过电子探针分析熔体成分特征。实验结果表明,在低压(300MPa)条件下,静压和塑性变形实验样品中,单斜辉石以固体反应方式生成橄榄石,在高压(1300MPa)塑性实验中所有实验样品都没有发现新生矿物颗粒,这与相图中低压条件下斜长石与橄榄石稳定共存,而高压下斜长石-辉石稳定共存相吻合。高压塑性变形条件下,单斜辉石和黑云母首先发生部分熔融,随着温度增高,斜长石逐渐参与熔融,熔体呈薄膜状分布在矿物颗粒边界,熔体成分依赖于参与熔融的矿物成分,表明出现的熔体为非平衡熔融结果。     

高温高压条件下矿物反应对麻粒岩流变影响的实验研究

开展麻粒岩流变实验,分析新矿物的形成对麻粒岩的流变的影响,为研究中国东部地区下地壳中性和基性麻粒岩流变结构奠定基础。采用天然基性麻粒岩样品,在围压为1 500 MPa,温度900~1 050℃,应变速率1×10-5/s的条件下,开展流变实验,获得麻粒岩的稳态塑性流变方程;在相同压力和温度条件下,开展静压状态下的淬火实验,研究静压条件麻粒岩在高温高压下的矿物反应;利用扫描电镜(SEM)、电子探针等,分析实验样品的微观结构与成分,研究实验前后矿物成分变化,重点分析在高温高压条件下矿物反应分布以及通过反应形成的新矿物的特征;通过力学数据与微观结构、成分的定量分析,并与静压条件下的矿物反应对比,研究矿物反应对麻粒岩流变的影响,把矿物反应的影响作为参数引入流变方程中,为定量估计有变质反应参与的大陆下地壳流变强度提供初步的本够方程;根据天然麻粒岩样品的流变实验数据,结合已经发表的辉石、长石、长石—辉石组合、辉长岩、辉绿岩、麻粒岩、榴辉岩等的流变实验结果,综合研究矿物成分与矿物反应对麻粒岩流变的影响,揭示基性麻粒岩流变的复杂性。本项目拟利用天然的麻粒岩样品,在3 Gpa熔融盐固体介质三轴实验装置上,开展矿物参与的麻粒岩的高温高压流变实验,获得麻粒岩样品的稳态塑性流变方程、微观结构与变形机制;分析样品实验前后的成分变化,研究矿物反应形成的新矿物,并分析新矿物对麻粒岩的流变的影响;利用麻粒岩流变实验数据,为研究中国东部地区下地壳中性和基性麻粒岩流变结构奠定基础。     

上地幔硅酸盐矿物中磷的含量研究

上地幔硅酸盐矿物中的磷含量是磷在地球深部的存在及循环研究的重要内容之一,对于理解和深刻认识上地幔磷的地球化学特征具有重要意义.对石榴子石、橄榄石及辉石中磷的固溶度进行详细的研究将会丰富深部磷循环的研究内容,为理解磷的深部地球化学行为提供科学依据.本文基于天然样品和高温高压实验研究结果,分析总结了上地幔硅酸盐矿物中磷的含量及磷进入硅酸盐矿物结构中的机制,探讨了压力、温度、氧逸度及矿物结构对上地幔硅酸盐矿物中磷含量的影响.     

泰思肯集成矿物分析仪对岩矿样品精细扫描中不同实验条件的对比研究

泰思肯集成矿物分析仪(TESCAN Integrated Mineral Analyzer,简称TIMA)是基于扫描电子显微镜、加载多个X射线能谱仪和其他探测器、自动识别矿物并成像的分析系统。TIMA已广泛应用到岩石学、矿物学、地球化学、石油、古生物等地球科学领域中,特别是在针对矿物成分和结构复杂、粒径细小的地质样品以及数量大且样品重复性高的实验需求时,它具备分析快速并且能获得统计学数据的优势。为了达到分析测试目的,同时节约成本,选择最佳的实验条件至关重要,但相关研究往往被忽视。因此,本文以陕西省略阳县铧厂沟金矿床中的含金矿化黄铁绢英岩样品为例,使用TIMA在不同扫描模式和分析类型以及多种实验参数设置条件下,对样品进行了分析测试,比较了测试结果的矿物相组成数据、小区域矿物相图和元素分布图的图像质量以及矿物颗粒粒径等统计数据。研究结果表明,影响TIMA分析质量的主要因素为背散射像素间距、能谱测试点间距以及X射线采集计数;实验条件的选择主要取决于样品的矿物成分、粒径和测试分析的目的。     

矿物微区分析中透射电镜测试技术的应用

透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）提供了超高的空间分辨率和多样化的微区分析方法,是纳米地质学研究的重要表征手段之一。运用TEM技术研究矿物时,由于地质样品的高度复杂性和强烈非均质性,使得实验测试过程复杂而困难。文章探索了一套适用于地质样品的TEM分析测试流程。首先根据样品特性,选择合适的样品制备方法,重点介绍了粉末制备法、离子减薄法及聚焦离子束法;然后进行目标矿物的定位,提出了一种扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）+TEM组合定位法;接着进行包括明场像、暗场像、高分辨像、电子衍射花样等不同类型图像的获取,着重说明了各种图像的成像原理、拍摄过程、注意事项和实验技巧;最后是选定关注的微区,测试元素组成及分布情况,并与常用的微区成分分析仪器进行对比,从而说明TEM成分分析的适用范围及优点。     

Establishment of research methodology and workflow for the occurrence state of the critical metal cobalt in ore: A case study of the Longqiao cobalt -rich skarn iron deposit in the Luzhong BasinSCIEI北大核心CSCD

关键金属钴的赋存状态是研究关键金属成矿作用的核心问题之一。由于含钴矿物粒度较小,难以在矿床尺度查明关键金属矿物的种类、含量、粒度、分布特征以及与其他矿石矿物和脉石矿物的共生关系,因此亟需建立一套成本低且效率高的钴赋存状态研究流程。本次工作以龙桥铁矿床为例,建立了新的采样与制样流程,提高了样品的代表性,并大幅缩短了样品前处理与制样的时间。通过综合矿物分析技术(TIMA)分析,查明了不同钴含量的三类矿石样品中矿物的含量,在6个实验矿石样品中寻找到了辉砷钴矿、铁硫砷钴矿和硫铜钴矿三种钴矿物共753颗,并使用扫描电镜和能谱分析(SEM-EDS)对钴矿物进行了核验与半定量分析。最后,在同一个树脂靶上利用激光剥蚀-等离子体质谱仪(LA-ICP-MS)对磁铁矿和黄铁矿进行了原位点分析,进一步查明了样品中钴的赋存状态。本次研究建立了关键金属钴在矿石中赋存状态的研究方法和技术流程,具有制样简单便捷、分析时间短、分析费用低和分析精度高等诸多优点,为矿床尺度上关键金属空间分布规律和赋存状态研究提供了可靠的技术支撑。     

化探样品分解方法的选择

样品分解是所有化学及化学—仪器分析方法中必须首先考虑的一个问题。地质样品中的岩石、矿石分解方法,不仅在已出版的许多岩石矿物化学分析著作中作了介绍,而且还有岩矿分解方法的专著。微迹元素测定中的样品分解方法也有了详细论述。     

金云母-蛭石间层矿物的酸浸取物与酸蚀机理研究

对采自新疆尉犁蛭石矿的金云母蛭石间层矿物样品进行了酸处理实验研究。在样品化学成分和XRD分析的基础上,研究了样品酸处理后酸浸取物的化学组成、含量及结构变化特征;分析讨论了金云母蛭石间层矿物在酸处理过程中不同阳离子浸出率的变化规律和酸蚀机理。结果表明,层间可交换性阳离子的氧化物CaO和Na2O的酸浸取率最高,层间不可交换性阳离子的氧化物K2O次之,八面体中阳离子的氧化物MgO、Fe2O3和Al2O3具有较高的酸浸取率,而四面体阳离子的氧化物Si O2的酸浸取率最低;金云母蛭石间层矿物中蛭石晶层含量高的样品酸浸取率高,金云母蛭石间层矿物的耐酸蚀性能不如金云母。