中国钛矿成矿地质特征与资源潜力评价

钛金属因其性能特殊和用途广泛而被称之为"第三金属"。中国钛矿资源丰富,占世界总资源储量的24.46%,但多为含钛量偏低的原生矿,高品位优质钛矿的需求只能通过进口来满足,导致中国钛的对外依存度偏高,为此,需要进一步总结规律,分析潜力,为今后地质找矿工作提供借鉴。本文根据中国钛矿的成矿特征,将钛矿划分为岩浆型、变质型、风化型和(第四纪)沉积型4种类型。其中,岩浆型矿床主要为岩浆分异作用形成的钛铁矿-磁铁矿(钛磁铁矿),分布较广,主要集中于攀西地区近SN向基性—超基性岩带和华北地台北缘近EW向基性-超基性岩带;变质型矿床与区域变质作用关系密切,较为重要的是榴辉岩(榴闪岩)型金红石矿床,主要受控于高压/超高压变质带;风化型矿床受控于富Ti原岩和高温多雨的气候环境,多产于湿热的云南和广西;滨海沉积型矿床则沿海分布,主要分布在海南岛的东岸。本次钛矿资源潜力评价工作在全面总结全国钛矿成矿规律的基础上,圈定111个3级预测区并估算资源潜力,包括A类预测区22个,B类预测区27个,C类预测区62个;笔者最后优选了12个预测区并进行了详细评价,建议做为今后钛矿的找矿部署优先考虑的重点远景区。     

湖北某地石英-正长岩中的铁硅钛铈矿

数年前,我们在湖北某地的石英-正长岩中采到一种黑色矿物,经初步研究,可按成分命名为铁硅钛铈矿(Ferchevkinite)。现将结果报道如下。 一、铁硅钛铈矿产出的地质特征 含铁硅钛铈矿的石英-正长岩产于太古界厚层大理岩中,该大理岩为白色,具中粒变晶结构,块状构造,矿物成分以方解石为主,其次有少量辉石、透闪石、白云母、黑云母、金云母、蛇纹石、石榴石、磷灰石、黄铜矿、黄铁矿以及粒径达1—5毫米的石墨颗粒等。在构     

稀土掺杂板钛矿的光催化活性的第一性原理研究

基于第一性原理,以板钛矿相TiO2和稀土掺杂板钛矿相TiO2原胞为基本模型,利用MS4.0软件的castep模块结合ATK软件计算了17种稀土掺杂板钛矿相TiO2的态密度、晶格能和能隙等参数。结果证实,除Sc、Y外,其余稀土元素均有利于降低板钛矿相TiO2的能隙,这一现象与稀土外层的4f电子结构相对应。Sc和Y有利于降低板钛矿相TiO2的晶体形成能,这与此类化合物的合成能相关。     

鄂西高铁高钛煤系高岭土矿选矿工艺实验研究

以鄂西地区高铁高钛煤系高岭土矿为原料,采用浮选脱硫、强磁选除铁的浮-磁联合流程,选矿除杂效果显著。选矿产品经搅磨超细磨和煅烧工艺处理,最终产品产率77．5％,白度90．3,粒度90．2％、2μm。精矿各项指标均达到90级高级加工纸质量要求。     

新矿物丁道衡矿-（Ce）：珀硅钛铈矿的同质多象体和硅钛铈矿亚族C（1）位上的钛类似矿物

丁道衡矿-(Ce):(Ce,La)4Fe2 (Ti,Fe2 ,Mg,Fe3 )2Ti2Si4O22,理想的结构化学式Ce2Ce2Fe2 Ti2Ti2Si4O22单斜晶系,α=1.34656(15)nm,b=0.57356(6)nm,c=1.10977(12)nm,β=100.636(2)°,V=0.84239(46)nm3,空间群P21/a(假C2/m),Z=2.作为硅钛铈矿(chevkinite)族矿物的新成员,它产于举世闻名的白云鄂博铁.稀土.铌矿床镁夕卡岩中,多数单晶体长0.2～1.0 cm,最大者长大于1.5 cm.共生矿物有透辉石、透闪石、钠透闪石、褐帘石-(Ce)、磁铁矿、尖晶石、烧绿石、氟金云母、氟磷灰石、石英和萤石等.矿物具有褐色条痕和半金属一金属光泽的黑色,其褐黑色碎片半透明.性脆、具有贝壳状断口、无解理和裂开.显微硬度(VHN25g)为606.0～717.4 kg/mm/12(相当于摩氏硬度约5.9).矿物实测密度4.83(7)g/cm3,计算密度值4.88(0)g/cm3.丁道衡矿-(ce)的反射色为带灰色的浅黄色,多色性为不同色调的灰色.平均反射率(λ=589nm)为11.4%～12.5%.矿物为二轴晶负光性.作过结构精测的丁道衡矿-(Ce)晶体的电子探针测值:SiO2:19.29,TiO2:18.26,A12O3:0.04,FeO:8.49,Fe2O3,:1.67,ThO2:0.16,MgO:1.32,CaO:2.17,Nb2O5:0.47,Ta2O5:0.00,La2O3:19.53,Ce2O3:28.08,Y2O3:0.00,Na1O:0.01,总量99.46%;其中Fe3 /Fe2 的比值依穆斯堡尔谱换算.根据结构精测每个单位分子式中O=22和C(1)位上Ti优先占位,计算的矿物晶体化学式为(Ce2.13,La1.49Ca0.48Th0 01)Σ4.11Fe2 (Tin0.88Fe2 0.47Mg0.41 Fe0.0)Σ2.03(Ti1.96Nb0 04)Σ2.00(Si2O7)2O3.分别用P21/a和C2/m对丁道衡矿-(Ce)的晶体结构作了精测.结果表明,丁道衡矿-(Ce)的真空间群是P20/a.换言之,它才是真正珀硅钛铈矿[perrierite-(Ce)]的同质多象体.显而易见,硅钛铈矿族矿物既可以有P21/a空间群,又可以有C2/m空间群.     

小秦岭地区（陕西部分）钛矿找矿方向及工作方法

小秦岭地区具有寻找变质岩型等钛矿的地质条件,并已发现有多处金红石、钛铁矿线索。研究认为,小秦岭地区中元古界熊耳群及高山河组地层为寻找变质岩型钛矿有利层位,洛南西沟是碱性岩型钛矿成矿有利区;洛南石门-瓦子坪地区、兰田坝塬-洛南洛源地区和洛南白楼-西沟地区等3个钛矿找矿远景区;石门盆地深部存在一个变质喷发岩型钛铁矿床。应运用重砂测量、高精度重力测量、高精度磁法和电法测量等工作方法开展普查,强化深部钻探找矿,将获得可喜的找矿成果。     

层硅铈钛矿的矿物学研究

层硅铈钛矿是一种罕见又多变的矿物,因而至今未见详细报导。笔者在赛马碱性岩体的铀、钍、铌、稀土巨型综合矿床中获得了各种成因的新鲜矿样,作了系统的研究,指出该矿物为单斜晶系、具类似2M型白云母结构的层状钛硅酸盐。     

四川昌北稀土矿床中的硅钛铈矿

1986年笔者在四川昌北稀土矿床中发现一种结晶完好的硅钛铈矿。矿物物理性质与我国白云鄂博产出者相似。矿物组分中富铌。晶体化学式为(Ce,La,Nd…Ca)_4Fe~(2+)(FeTiNb)_2Ti_2O_8[Si_2O_7]_2。经四圆单晶衍射和电子衍射测得晶胞参数相同,α=13.385(2),b=5.742(1),c=10.059(2),β=100.60(0.01)°,空间群C 2/m。对矿物晶体定向带轴进行了高分辨晶格象观测。     

中国大陆科学钻5 158 m主孔超高压变质岩中的钛矿化

在对位于苏北榴辉岩分布区的中国大陆科学钻探工程（CCSD）5 158 m主孔岩心进行编录、岩矿鉴定及测试的过程可揭示主要有经济价值的含钛相是金红石，其次是钛磁铁矿。主要含矿岩石是：普遍金红石化榴辉岩、石英金红石榴辉岩、金红石含钒钛磁铁矿榴辉岩，其次有多硅白云母金红石榴辉岩、篮晶石金红石榴辉岩、金红石黑云绿帘纤闪石岩（退变榴辉岩）。根据不同的矿化程度和岩性组合，大致分为3大岩性段：（1）0~2 038 m为主孔各类榴辉岩主要产出深度，钛矿化最好、厚度也最大；（2）2 038~3 597 m为主孔弱钛矿化，分布零散，厚度较薄，含10层矿化（视厚度5~24 m不等）的退变-强退变的榴辉岩，主要围岩是榍石-钛铁矿-钛磁铁矿-黑云角闪长英质片麻岩，含白钛矿钛磁铁矿二长片麻岩，构造糜棱岩化或碎裂-角砾岩带发育，其中常见大小不等、晶簇状生长的石英方解石脉体和晶洞； （3）3 597 m~终孔主要为糜棱岩化强弱不同的含钛磁铁矿黑云角闪长英质片麻岩和糜棱岩化角闪黑云二长片麻岩夹角闪-黑云片岩，无榴辉岩，也无钛矿化。但在3 577~4 012 m发现了大量富含稀土矿物的脉体。主孔岩石类型主要有6种： 榴辉岩类，榴辉岩质片麻岩，石榴单辉橄榄岩，二长片麻岩和长英质片麻岩，纤闪石化辉石岩，碎裂岩和糜棱岩类。含钛相矿物有金红石，钛铁矿，榍石，钛斜硅镁石，白钛矿及少量锐钛矿，板钛矿。     

沂水县探明超大型铁钛矿

近日,山东兴盛矿业股份有限公司委托山东省第八地质矿产勘查院运用找矿新理论、新方法在沂水县诸葛镇上峪地区探明一处超大型铁钛矿,储量规模在同类型矿床中居山东省之首。共探明铁、钛矿石资源储量46289．4万t。经专家论证,具有极大开发利用价值。沂水县上峪钛铁矿区位于鲁西地块泰山一沂山隆起沂山凸起南缘,矿床赋存于中元古代三官寨单元角闪辉长岩中,矿体受角闪辉长岩岩体所控制。共圈出铁钛矿体2个,Ⅰ号矿体分布在山前官庄一大峪村北,地表出露长达3280m,倾斜延深760m。     

钙钛矿（ABX3）型结构畸变的几何描述及其应用

本文讨论了钙钛矿型 (ABX3型 )化合物的容忍因子 (tolerance factor)、八面体扭转 (octahedraltilting)和体积参数 (global param eterization method,缩写为 GPM)等几何参数与钙钛矿型结构及其畸变结构之间的关系 ,并在此基础上对钙钛矿 Yb Ni O3的晶体结构以及钙钛矿 Mg Si O3和 Sc Al O3在压力下的结构变化分别进行了理论预测。预测结果与实验结果基本一致     

Thermal expansion of SrZrO3 and BaZrO3 perovskites

High-temperature X-ray diffraction studies of SrZrO₃ and BaZrO₃ perovskites have been carried out to 1200° C. The diffraction patterns are analyzed with Rietveld method so as to refine the unit cell dimensions. The volumetric thermal expansion coefficient are observed to be 2.98*10^-5K^-1 for orthorhombic Pbnm phase, 3.24*10^-5K^-1 for orthorhombic Cmcm phase, 3.75*10^-5K^-1 for tetragonal I4/mcm phase of SrZrO₃ perovskite, and 2.06*10^-5K^-1 for cubic Pm3m phase of BaZrO₃ perovskite, respectively. The linear thermal expansion coefficients of SrZrO₃ perovskite show considerable anisotropy of α _a >α _c >α _b for orthorhombic Pbnm phase, which reflect the decrease of distortion of the perovskite. It is demonstrated that thermal expansion of the centrosymmetrically distorted ABX₃ perovskite can be empirically expressed as a combination of the changes of [B-X] bond length and tilting angle of BX₆ octahedral framework. The octahedral tilting is considered to be the primary order parameter for the ferroelastic type of structural phase transitions in perovskite. Thermodynamically, the tilting induced volume change denotes the “excess volume” and the corresponding thermal expansion represents the “excess thermal expansion” for the lower symmetry phase with respect to its prototype of the cubic perovskite.     

Crystal structures and phase transitions in Sr2InTaO6 perovskite

The preparation and crystal structure of the double perovskite oxide Sr₂InTaO₆ are reported. This oxide has a monoclinic structure in space group P2₁/n at room temperature, where In and Ta display a rock-salt type ordering with a = 5.73356(10), b = 5.74052(10), c = 8.10905(14) Å and β = 90.022(6)°. Variable temperature neutron diffraction measurements demonstrate this displays the sequence of phase transitions $ P2_{1} /n\mathop{\longrightarrow}\limits^{{605\,^\circ {\text{C}}}}I2/m\mathop{\longrightarrow}\limits^{{705\,^\circ {\text{C}}}}I4/m\mathop{\longrightarrow}\limits^{{930\,^\circ {\text{C}}}}Fm\bar{3}m $ as a consequence of the sequential loss of tilting of the corner shared octahedra upon heating. The evolution of Sr₂InTaO₆ crystal structure upon heating is analysed and described in terms of symmetry-adapted distortion modes. The GM4+ and X3+, that are responsible for anti-phase and in-phase tilting, respectively, are highly temperature dependent, with the GM4+ mode having the largest amplitude at room temperature.     

Ab initio study of the high-pressure behavior of CaSiO3 perovskite

Using density functional simulations, within the generalized gradient approximation and projector-augmented wave method, we study structures and energetics of CaSiO₃ perovskite in the pressure range of the Earths lower mantle (0–150 GPa). At zero Kelvin temperature the cubic CaSiO₃ perovskite structure is unstable in the whole pressure range, at low pressures the orthorhombic (Pnam) structure is preferred. At 14.2 GPa there is a phase transition to the tetragonal (I4/mcm) phase. The CaIrO₃-type structure is not stable for CaSiO₃. Our results also rule out the possibility of decomposition into oxides.

同步辐射与高压矿物学研究

同步辐射(synchrotron radiation)装置是能产生极高亮度电磁波的一类大科学装置。利用同步辐射和金刚石压腔(DAC)技术,可以研究矿物在高压下的结构和物理性质及其变化。文章简要介绍了同步辐射光源及其特点,对DAC和高压实验技术的相关问题进行了说明,并基于北京同步辐射装置(BSRF)高压站的能量色散X射线衍射(EDXD)实验状况,对获得的部分高压矿物学研究成果,如钙钛矿CaTiO3、硬玉、钛闪石、电气石、绿帘石等矿物的高压结构和状态方程进行了回顾。     

不同W氧化度钠钨青铜的结构特征与合成方法探究

钠钨青铜NaxWO3(0≤x≤1)因其特殊的物理化学性质受到学者的日益关注,它是一种孔道结构的非严格计量含钨化合物,Na+填充于由[WO6]八面体排列组合起来的二级结构空隙中。随着x值的增加,W的平均氧化度逐渐降低,NaxWO3依次发生单斜-正交-四方Ⅰ(空间群I4/nmm)-六方-四方Ⅱ(空间群P4/mbm)-立方晶体结构的转变,结构对称型逐渐升高(四方Ⅱ型除外)。本文从晶体化学角度系统研究了不同W平均氧化度钠钨青铜的结构特征,并通过固相合成法得到了四方和立方钠钨青铜,通过水热合成法得到了六方钠钨青铜。实验结果表明,在固相合成过程中,还原剂NaBH4的量越多,W还原的价态越低,实现钠钨青铜NaxWO3由四方结构向立方结构的转变;在相同还原剂量情况下,合成温度越高,得到的钠钨青铜结构对称型越高;合成立方钠钨青铜的温度一般为700~850℃,高于四方钠钨青铜的合成温度(600~700℃);反应需要适当的酸碱度环境,合成四方和六方钠钨青铜的pH值应控制在6左右,在水热合成过程中,六方结构的钠钨青铜pH值设在2附近较适宜。本文为钠钨青铜系列化合物及不同结构钠钨青铜的合成提供了参考。     

天然气水合物粉晶X射线衍射测试参数优化及分析方法

天然气水合物是由烃类气体和水在低温高压下形成的一种非化学计量的笼型晶体水合物,在常温常压下极易分解,需要在低温条件下对其进行测试。本文针对天然气水合物这一特殊样品,重点研究其粉晶X射线衍射测试条件,系统地探讨了步长、扫描速度、累加次数及测试温度等因素对测试结果的影响,优化了仪器参数,建立了粉晶X射线衍射测试天然气水合物晶体结构的方法,并应用到实验合成的甲烷水合物和我国南海珠江口盆地钻获的天然气水合物样品的晶体结构测试中。结果表明,我国南海珠江口盆地的天然气水合物样品与实验合成的甲烷水合物结构相同,均属立方晶系,为典型的Ⅰ型水合物,晶胞参数分别为11.9309×10~(-10)m和11.9135×10~(-10)m。该技术可准确获得天然气水合物的结构信息,为我国天然气水合物的深入研究提供技术支撑。     

High-pressure behavior of MnGeO3 and CdGeO3 perovskites and the post-perovskite phase transition

The stability and high-pressure behavior of perovskite structure in MnGeO₃ and CdGeO₃ were examined on the basis of in situ synchrotron X-ray diffraction measurements at high pressure and temperature in a laser-heated diamond-anvil cell. Results demonstrate that the structural distortion of orthorhombic MnGeO₃ perovskite is enhanced with increasing pressure and it undergoes phase transition to a CaIrO₃-type post-perovskite structure above 60 GPa at 1,800 K. A molar volume of the post-perovskite phase is smaller by 1.6% than that of perovskite at equivalent pressure. In contrast, the structure of CdGeO₃ perovskite becomes less distorted from the ideal cubic perovskite structure with increasing pressure, and it is stable even at 110 GPa and 2,000 K. These results suggest that the phase transition to post-perovskite is induced by a large distortion of perovskite structure with increasing pressure.     

Neutron diffraction determination of the cell dimensions and thermal expansion of the fluoroperovskite KMgF3 from 293 to 3.6 K

The cell dimensions of the fluoroperovskite KMgF₃ synthesized by solid state methods have been determined by powder neutron diffraction and Rietveld refinement over the temperature range 293–3.6 K using Pt metal as an internal standard for calibration of the neutron wavelength. These data demonstrate conclusively that cubic $ Pm\overline{3} m The cell dimensions of the fluoroperovskite KMgF₃ synthesized by solid state methods have been determined by powder neutron diffraction and Rietveld refinement over the temperature range 293–3.6 K using Pt metal as an internal standard for calibration of the neutron wavelength. These data demonstrate conclusively that cubic KMgF₃ does not undergo any phase transitions to structures of lower symmetry with decreasing temperature. Cell dimensions range from 3.9924(2) ? at 293 K to 3.9800(2) ? at 3.6 K, and are essentially constant within experimental error from 50 to 3.6 K. The thermal expansion data are described using a fourth order polynomial function.