纳米结构矿物的特殊结构和表-界面反应性

纳米矿物是纳米地球科学（Nanogeoscience）的核心研究对象之一.鉴于"纳米矿物"的概念在实际运用时较宽泛,有时与经典定义不符,建议用"纳米结构矿物"代替"纳米矿物",并简析了纳米结构矿物（Nanostructured Minerals）的概念.以管状纳米结构矿物（埃洛石和伊毛缟石）、球状纳米结构矿物（水铝英石）、层间纳米结构矿物（蒙脱石和伊/蒙混层矿物）和多孔纳米结构矿物（硅藻质蛋白石）为例,分析了纳米结构矿物的结构、表面基团的特殊性及其所衍生的特殊界面反应性,讨论了它们对矿物资源利用和油气生成等地球物质循环过程的重要意义.      

伊毛缟石在我国的首次发现及其分析电子显微术研究

伊毛缟石是一种具有纤维状形态的类晶质水化铝硅酸盐矿物。本文对我国首次发现于福建郭山风化型高岭土矿床中的伊毛缟石用分析电子显微术进行了矿物学研究。研究结果表明,在透射电镜下,伊毛缟石呈长数μm,宽60—250的似线状或纤维状,这是它最重要的矿物学特征之一。选区电子衍射分析给出d_(42)=3.30、d_(04)=2.10和d_(06)=1.40三个比较(氵弥)散的衍射环所表征的典型伊毛缟石衍射花样。其化学成分主要由SiO_2、Al_2O_3和H_2O组成。     

叙永式埃洛石矿中矿物演化的研究

川、黔、滇交界处的埃洛石矿俗称“叙永石”,产于上二叠乐平统龙潭页岩和下二叠阳新统茅口灰岩的卡斯特侵蚀面间。成矿母岩为上二叠乐平统含黄铁矿的高岭石粘土岩。母岩在风化淋滤期间经历以下变化:(1)黄铁矿氧化成针铁矿;(2)高岭石从有序向无序转化,最终转变成埃洛石;(3)锐钛矿作为稳定相残留富集于剖面上部。形成的矿物组合以10埃洛石为主,包括伊利石、伊利石/蒙脱石混层矿物、三水铝石、三羟铝石、石膏、水铝英石和石英。     

福建龙岩风化型高岭土矿床中粘土矿物的研究

福建龙岩高岭土矿床风化剖面各风化带有特征的粘士矿物组合。高岭矿物在风化剖面中由下而上逐渐增多,反映出花岗岩中原生矿物高岭土化程度逐渐加强的阶段性变化。高岭石结晶较差,以薄片状或具长石、云母假象的大于2um粒级出现。埃洛石为7或10型,多富集在小于2um粒级中。埃洛石结晶形态的多样性及多变性与矿物形成时的物质来源及水化状态有关。长石蚀变为高岭矿物,可以经由水铝英石向球状或管状埃洛石直到高岭石的转变、长石的固态转变和从溶液中直接结晶等几个途径。白云母的高岭土化能直接转变为具云母假象的高岭石。     

再论偏岭石与变高岭石的区别--评《天然烧变高岭石中水铝英石的发现》一文

《矿物学报》１９９５年第４期发表了何宏平的“天然烧变高岭石中水铝英石发现”一文。该文用核磁共振谱中－７９.０×１０－６附近的谱峰,认为该信号来自水铝英石,而不是来自Ａｌ－Ｓｉ尖晶石。这种说法较合理,因刘长龄早就阐明偏岭石在成岩阶段由水铝英石变来。但是我们不同意“天然煤烧变高岭石经后期水化作用变成水铝英石”的观点,而主张“水铝英石是沼泽相原生沉积的;在成岩作用中转变为偏岭石不是煤烧的,有一些理化性质与变高岭石的不同”     

贵州碳酸盐岩红土中的粘土矿物及其形成机理

本文运用Ｘ射线衍射、红外光谱、差热、透射电镜和扫描电镜等方法对贵州碳酸盐岩红土中的粘土矿物进行了系统研究。高岭石和０．７ｎｍ埃洛石是碳酸盐岩红土中的主要粘土矿物，其次为伊利石、蛭石、绿泥石、绿泥石／蛭石混层矿物，水铝英石和三水铝石等。     

再论偏岭石与变高岭石的区别——评《天然烧变高岭石中水铝英石的发现》一文

《矿物学报》１９９５年第４期发表了何宏平的“天然烧变高岭石中水铝英石发现”一文。该文用核磁共振谱中－７９．０×１０－６附近的谱峰，认为该信号来自水铝英石，而不是来自Ａｌ－Ｓｉ尖晶石。这种说法较合理，因刘长龄早就阐明偏岭石在成岩阶段由水铝英石变来。但是我们不同意“天然煤烧变高岭石经后期水化作用变成水铝英石”的观点，而主张“水铝英石是沼泽相原生沉积的；在成岩作用中转变为偏岭石不是煤烧的，有一些理化性质与变高岭石的不同”     

靖西三合铝土矿铝矿物特征及成因机制分析

以光薄片观察、粉晶X射线衍射分析等多种方法为手段,对靖西县三合铝土矿的硬水铝石和三水铝石的矿物特征进行研究,并探讨其成因机制.分析发现矿石主要由铝矿物、粘土矿物、铁矿物、钛矿物和石英等组成,这些矿物主要以细小微粒或单矿物集合体赋存于矿体中.其中硬水铝石和三水铝石是最主要的铝矿物.硬水铝石主要存在于沉积型铝土矿和堆积型铝土矿矿石中,三水铝石与硬水铝石伴生,主要赋存于堆积铝土矿矿层红土中.研究认为本区三水铝石主要为表生条件下,含铝母岩经红土化风化作用形成,硬水铝石主要为三水铝石经变质作用脱水形成,形成硬水铝石的三水铝石是地质历史上含铝母岩红土化作用形成的.     

八尺风化淋积型稀土矿凝灰岩风化壳中的细粒矿物特征

采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)等方法,研究了粤北八尺凝灰岩风化淋积型稀土矿床中细粒矿物组分(2μm部分)的地球化学及矿物学特征。发现凝灰岩风化壳全风化层中细粒矿物组分中稀土元素(REE)的相对含量约为全风化层总体REE相对含量的2倍,细粒矿物组分主要以管状埃洛石和高岭石等粘土矿物为主。它们对REE的赋存尤其是铈(Ce)的赋存状态起着重要作用。方铈石纳米矿物颗粒或通过库仑力吸附于粘土矿物表面。所获凝灰岩风化壳全风化层中REE特征及细粒组分的矿物组成、微观形貌和结构的信息对理解凝灰岩风化淋积型稀土矿床的成矿特征具有一定作用。     

河南支建铝土矿的矿物学特征研究

河南支建铝土矿是一水硬铝石型土矿。该矿的矿物组成为一水硬铝石、高岭石、伊利石、绿泥石,赤铁矿、锐钛矿和金红石。此外,还有电气石、锆英石、磷铝锶矿等微量矿物。在扫描电镜中发现一种微量叶片状未知矿物,确定该矿物为叶蜡石。     

纳米矿物及其环境效应

纳米矿物作为连接原子/分子和块体矿物材料的桥梁,在建立矿物微观反应机制和宏观现象的研究中具有重要的意义.随着纳米地质学的迅速发展,纳米矿物在地表环境中的分布、存在形式及其反应活性引起了越来越多关注.综述了天然环境中常见的纳米矿物的成因、存在方式、特殊的尺寸效应、团聚行为、生物/非生物界面反应的分子机制,及其对地表环境和元素生物地球化学循环的影响;着重介绍了具有重要环境意义的纳米矿物与其对应的大尺寸矿物颗粒在吸附行为、溶解速率、团聚状态、催化活性、界面电子传递效率等方面的差异.对于纳米矿物与其对应的宏观矿物晶体之间差异的研究,有助于全面认识矿物对各种地质过程的作用,对于推动地球科学向更加微观和深入的方向发展具有极其重要的意义.      

赣南花岗岩风化壳型稀土矿床中纳米级稀土矿物的研究

为揭示次生风化成因稀土矿物的赋存形态和分布特征,对赣南安远岗下稀土矿区花岗岩风化壳剖面进行了研究。采集风化壳不同层位的样品进行分选、提纯,场发射扫描电镜和透射电镜研究结果表明,与稀土矿物紧密相关的粘土矿物是高岭石和埃洛石等,风化壳中发现的纳米级稀土矿物既有附着于其他矿物表面的微细颗粒,也有呈集合体存在的稀土矿物(可能为方铈石),这一现象有助于进一步认识风化壳稀土矿床的形成过程。     

纳米矿物在堆积型铝土矿床研究中的应用*

至少一维尺度上小于100ⁿm的矿物都属于纳米矿物的范畴,自然界中除了大量的人造纳米矿物之外,天然的纳米矿物分布也很广泛。随着透射电子显微镜(TEM)技术在地球科学中的应用,大量的天然纳米矿物在地壳表层和内部被发现。尤其是在矿田区域,与矿体相关的纳米矿物在各种介质中被发现,并且这些纳米矿物在矿床的研究中有着独特的作用。堆积型铝土矿床储量大,是铝土矿的重要来源。在堆积型铝土矿床中发育有大量的纳米矿物,矿石矿物也以纳米级晶体分布于矿床中,并且在纳米尺度上表现出结构和成分的变化,这些纳米矿物以及结构、成分的变化记录了铝土矿成矿过程的物理化学信息,为探究铝土矿的成因提供了独特的窗口。该综述总结了纳米矿物在研究堆积型铝土矿床中的优势,为研究堆积型铝土矿床的提供了新方法,为认识堆积型铝土矿的成因提供了新角度。     

皖南姚村岩体花岗岩风化壳稀土元素赋存特征

皖南地区花岗岩风化壳中稀土元素普遍富集，局部已成为矿床，其中，郎溪县姚村岩体风化壳富集程度较高。LA- ICP- MS锆石U- Pb定年表明，姚村花岗岩体的形成年龄为127. 9±1. 4 Ma，属于皖南地区燕山期晚期岩浆作用的产物。风化壳可细分为残坡积层（A）、强半风化层（C1）、过渡层（C2）、弱半风化层（C3）和基岩（D） 5层。稀土总量在纵向剖面上呈“波浪式”分布，各层稀土分布型式表现出对原岩的继承性。风化壳稀土配分型式与基岩一致， 富集LREE，轻重稀土分馏明显\[(La/Yb)N=15. 6\]，但总含量明显更高。基岩∑REE为338×10-6，半风化层∑REE最高达642×10-6，富集约两倍。风化壳物质由风化残余主矿物（石英、钾长石、斜长石、黑云母）、黏土矿物（高岭石、埃洛石、伊利石、三水铝石等）和副矿物（锆石、磷灰石、榍石等）等组成。黏土矿物以伊利石含量最高，指示风化壳发育不成熟。REE与埃洛石含量明显正相关，与其他黏土矿物关系不明显。（含）稀土矿物（尤其是榍石）对风化壳中稀土元素的贡献量超过 50%，其次为斜长石，是风化壳中REE的重要来源。     

皖南姚村岩体花岗岩风化壳稀土元素赋存特征

皖南地区花岗岩风化壳中稀土元素普遍富集，局部已成为矿床，其中，郎溪县姚村岩体风化壳富集程度较高。LA- ICP- MS锆石U- Pb定年表明，姚村花岗岩体的形成年龄为127.9±1.4 Ma，属于皖南地区燕山期晚期岩浆作用的产物。风化壳可细分为残坡积层（A）、强半风化层（C1）、过渡层（C2）、弱风化层（C3）和基岩（D）五层。稀土总量在纵向剖面上呈“波浪式”分布，各层稀土分布型式表现出对原岩的继承性。风化壳稀土配分型式与基岩一致， 富集LREE，轻重稀土分馏明显(La/Yb)N=15.6），但总含量明显更高。基岩∑REE为338×10-6，半风化层∑REE最高达642×10-6，富集约两倍。风化壳物质由风化残余主矿物（石英、钾长石、斜长石、黑云母）、黏土矿物（高岭石、埃洛石、伊利石、三水铝石等）和副矿物（锆石、磷灰石、榍石等）等组成。黏土矿物以伊利石含量最高，指示风化壳发育不成熟。REE与埃洛石含量明显正相关，与其他黏土矿物关系不明显。（含）稀土矿物（尤其是榍石）对风化壳中稀土元素的贡献量超过百分之五十，其次为斜长石，是风化壳中REE的重要来源。     

Application of nanominerals in research on stacked bauxite deposits

Nanomineral is the mineral that is less than 100ⁿm at least one dimension. Aside from the man-made nanominerals,there is a large number of natural nanominerals. With the increasing application of transmission electron microscopy(TEM)in earth science,a large number of natural nanominerals have been discovered in the surface and interior of the Earth. Especially in ore deposit region,nanominerals related to ore bodies are found in various media,and these nanominerals play a unique role in the research of ore deposits. The stacked bauxite deposit is an important source of bauxite because of its large reserve. There are a large number of nanominerals distributed in stacked bauxite deposit,and these ore nanominerals distributed in the deposit in the form of nanocrystals. In addition,the ore minerals in stacked bauxite deposit display changes of the structure and composition in nanoscale. The nanominerals as well as the changes of structure and composition in nanoscale can record the physical and chemical information of bauxite mineralization process,providing a unique window to explore the genesis of the stacked bauxite deposit. This review summarizes the advantages of nanominerals in the research on the stacked bauxite deposit,providing a new method and a new perspective for the understanding of the genesis of bauxite deposit.     

华南花岗岩风化壳中稀土元素地球化学及矿石性质研究

华南稀土花岗岩风化壳主要可分为腐值层、全风化层和半风化层。在岩石的风化淋滤过程中，稀土以水合或羟基水合离子吸附在全风化层中的主要矿物埃洛石和高岭石等粘土矿物上。这些层状粘土矿物具有取代结构和断面余键两个吸附活性中心。量子化学计算表明两个吸附活性中心对不同稀土的吸附能力为：Ｌａ＾３＋〉Ｃｅ＾３＋〉Ｐｒ＾３＋〉Ｎｄ＾３＋〉Ｓｍ＾３＋〉Ｅｕ＾３＋〉Ｇｄ＾３＋〉Ｔｂ＾３＋〉Ｄｙ＾３＋〉Ｈｏ＾３＋〉Ｙ＾３＋     

Minerals formed and mineral formation from volcanic ash by weathering

Weathering of volcanic ash and pumice is unique regarding minerals formed and mineral formation. These minerals include allophane, imogolite, opaline silica and some halloysites, and have distinctive structures and properties. Studies on the surface and subsurface weathering of various volcanic ashes in different settings are reviewed. This review illustrates that relatively rapid weathering of finely comminuted volcanic ash well reflects the effects of climate, vegetation and time, and produces various combinations of weathering products. The moisture regime, the nature and amount of organic matter incorporated, the deposition of volcanic ash as overburden, and the chemical and mineralogical composition of parent ash are important in controlling the mineral formation in weathered volcanic ash.     

苏州高岭土矿成矿期后的矿物演化及其与矿体改造的关系

苏州高岭土矿主要由高岭石、7埃洛石、10埃洛石及少量绢云母、蒙脱石、明矾石、三水铝石组成。高岭土矿物形成后因外界地化条件改变发生了以下转变:(1)埃洛石脱水向高岭石转化;(2)次生淋滤埃洛石形成;(3)埃洛石和三水铝石之间的互相转化;(4)Ca型蒙脱石形成;(5)高岭土的磷酸盐化作用;(6)次生淋滤明矾石的形成。矿物生成的先后顺序和共生关系可将矿物形成分为主要成矿期和成矿期后演化两个阶段。矿物的后期演化使优质高岭土进一步富集,改造,形成量大质优的高岭土矿。同时,非高岭土矿物的生成又使部分矿石质量变差,降低了矿石的工业价值。