锡石薄膜反应及其薄膜物微化分析方法的改进

要寻找锡矿,首先就要认识锡的主要工业矿物——锡石。由于锡石与伴生矿物闪锌矿、砷铅矿、金红石、板钛矿、锐钛矿、褐帘石、石榴石及锆石等在颗粒细小时难于分辨,为此,笔者研究了鉴定锡石薄膜反应的简、快、准条件,并改进了薄膜物微化分析方法。 一、原理     

天然矿物低温催化脂肪酸酯生烃反应动力学研究

选择十八烷酸甲酯为模型化合物,以 10种天然矿物为载体,通过动力学方法考察了天然矿物对脂肪酸酯生烃反应的催化作用.结果表明,地质低温条件下天然矿物对脂肪酸酯生烃反应具有催化作用.矿物的催化作用主要体现在对反应活化能和指前因子的影响上.粘土、碳酸盐和金属元素对于脂肪酸酯生烃反应具有不同的催化作用,碳酸盐矿物相对于粘土矿物使生烃反应的活化能降低,过渡金属化合物矿物存在时,催化反应活化能介于碳酸盐和粘土矿物之间.天然矿物的存在能够升高或降低反应指前因子.     

基于二氧化碳封存的水镁石反应动力学研究

缓慢的矿物溶解速率以及溶解介质难以回收一直是影响CO>.2>矿物封存发展的两个难点.本文提出了一种新的以可循环的氯化铵溶液作为中间媒介的CO<,2>矿物封存工艺.在此基础上,选取水镁石作为富镁硅酸盐矿物的代表,系统地研究了水镁石在氯化铵溶液中的流一固两相的反应动力学.结果表明该溶解反应符合Avrami经验模型.反应速率...     

鉴定锡石的薄膜反应

锡石物理、化学性质比较稳定,野外有效的鉴定方法为薄膜反应.锡石的薄膜反应又叫"锡镜"或"锡箔",这种方法古老而又简单,但在操作上不够理想,甚至对反应生成的灰锡薄膜认识也会发生错误.在点滴试验中用卡可西林(Cacotheline)作试剂,1∶7的HN0_3作"铂箔"溶剂,可使液滴变为红紫色.笔者在多年的实践中发现上述反应有紫色菱面体和羽毛状结晶产生,为锡箔的鉴定增加了新的资料.     

试镁灵染色法测定碳酸盐矿物

染色反应常用于研究碳酸盐类岩石的矿物组成,采取的方法和染色剂也有种种不同,但多数只能鉴别一种矿物,或是若干矿物只能染上一种颜色.也有人(Mann, Warne等)以试镁灵(对硝基苯-4-偶氮苯二酚-NO_2C_3H_4N:NC_6H_3[OH]_2)作为染色剂使样品中的碳酸盐矿物着色.这个方法的缺点也是只能使菱镁矿这一种矿物着色,而且颜色不能持久.下面介绍的方法避免了上述缺点,可同时测定岩石中的3～4种矿物,着色高度稳定.此法适用于岩石样品的碳酸盐矿物染色.为便于染色反应,样品需有一个平整的切面.磨片后的剩余料就很适用.切面面积最好为2×2cm,但略多略少也可.     

中低温水热过程中碳酸盐矿物与水界面研究

矿物-流体界面和矿物表面研究涉及很多金属矿石的形成、资源利用和环境生态问题.因为,有用的微量元素或重金属元素会吸附在反应后的矿物表面.一种金属沉淀在另一种矿物表面,与表面性质和结构有关.碳酸盐矿物方解石、白云石、菱锰矿是中低温热液成矿作用的主要脉石矿物,也是重要的沉积变质矿物.在热泉沉积物里也常常见到菱锰矿.菱锰矿在大洋深处也可形成沉积物,有时与锰氧化物共沉积.     

动物非矿化组织化石化过程的地球化学作用研究进展

动物非矿物化组织在特异埋葬条件下可保存为化石.最稳定的保存形式是与成岩作用有关的保存类型和以碳化有机质薄膜形式存在的保存类型.与动物非矿化组织保存有关的常见成岩自生矿物有磷酸盐矿物、碳酸盐矿物和黄铁矿等.其中,磷酸盐矿物在成岩作用过程中结晶最早,可以保存动物的微细构造.这些矿物可以矿化交代动物的肉质和角质使其成为矿化实体.特异埋葬的化学机理还需要古生物学家和地球化学家更紧密的合作,做进一步的研究.     

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.      

变质作用温度与压力极限值的估算方法

变质矿物共生组合中缺少某种矿物,或者变质矿物的原始成分被不同程度地破坏,无法直接应用压力计或温度计算出具体的温度或压力数值时,可以根据实际情况,估算P-T的极限值.估算方法包括如下几类:(1)根据纯相矿物的相变条件,可以确定温度或压力的极限值.例如,根据Al2SiO5矿物相图可知,与红柱石平衡的矿物组合,稳定存在的压力不超过Al2SiO5矿物三相点的压力条件(0.375±0.025GPa);与夕线石平衡的矿物组合,稳定存在的温度不低于Al2SiO5矿物三相点的温度条件(504±20℃);(2)某些特殊矿物组合,其稳定域本身就具有温度或压力极限值的指示意义.例如,高温或超高温变质岩中的紫苏辉石+夕线石+石英组合,稳定存在的压力不低于1.05 GPa;假蓝宝石+石英组合稳定存在的温度不低于1050℃;(3)特殊矿物消失的反应线,可以限定温度极大值.例如,白云母脱水分解的反应,在中等压力条件下,不超过650℃,即与白云母+石英平衡共生的矿物组合一般不会高于650℃;(4)对于矿物固溶体发生出溶的情况,根据新生出溶页片和残留基体矿物,采用溶线温度计(二长石温度计、二辉石温度计、方解石-白云石温度计)计算出的温度数值,代表原先成分均匀的矿物固溶体出溶之前的温度极小值;(5)如果岩石中发生了退变质反应,要恢复变质作用高峰期的P-T条件,需要尽可能恢复高峰期的矿物成分,或者采用接近高峰期的矿物成分;(6)根据压力计模式反应中位于高压侧或低压侧的某种纯相矿物,可以确定压力极限值.例如,金红石位于GRAIL压力计模式反应的高压一侧.当岩石中缺少金红石时,可以人为假定岩石中存在金红石,计算出的压力为真实压力的极大值.由于压力计模式反应大多为纯转变反应,因此根据实际矿物组合和压力计模式反应,一般可以估算变质作用压力的极小值或极大值.估算变质作用P-T的极限值,方法并不限于本文所述的例子.     

榴辉岩中传统地质温压计新解：来自PT视剖面图的证据

石榴石-单斜辉石(GC)温度计和石榴石-单斜辉石-多硅白云母(GCP)压力计是确定榴辉岩形成温压条件的最常用方法,二者主要依据石榴石、绿辉石和多硅白云母中相组分之间的交换和转换变质反应.依据MORB成分计算的PT视剖面图表明,在不同榴辉岩矿物组合中,控制3个矿物相成分变化的相组分之间的变质反应不同.在低温含绿泥石、滑石和蓝闪石榴辉岩组合中,石榴石和绿辉石的镁含量主要受到含水矿物脱水反应的控制,并都随温度升高而升高,二者之间的铁镁交换反应并不起主要作用.因此,在自然界含有蓝闪石等含水矿物的低温榴辉岩中,由于绿辉石相对富镁而常常导致GC温度计结果偏低.在含有硬柱石的高压-超高压榴辉岩中,石榴石中的钙含量受到硬柱石的控制,随着压力升高或温度降低,硬柱石含量增加,使石榴石中钙降低,此时石榴石-绿辉石-多硅白云母之间的转换反应对石榴石成分的影响会很微弱,由于石榴石相对贫钙而导致GCP压力计结果偏低.在含有蓝晶石的中温高压-超高压榴辉岩中,矿物成分的变化受到石榴石-绿辉石之间的铁镁交换反应和石榴石．绿辉石．多硅白云母-蓝晶石-石英/柯石英之间的一系列转换反应控制,因此,GC和GCP温压计都能给出相对合理的结果.在低压普通角闪石榴辉岩中,石榴石和绿辉石中的镁含量主要反应压力变化,有时并不指示变质作用温度.在含有蓝闪石等含水矿物的低温榴辉岩中,Thermocalc程序中的平均温压(avPT)方法可以给出比较合适的温度,但压力结果与GCP压力计一样也会偏低一些.在蓝闪石和绿帘石等含水矿物消失后的中温蓝晶石榴辉岩中,avPT方法难以给出合理的PT信息.相对来说,视剖面图方法能够给出最多的PT信息,是目前确定变质岩PT条件的最好方法.     

石榴子石反应边及其地质意义——以大兴安岭第四纪火山岩为例

大兴安岭第四纪火山岩(包括诺敏河火山区和哈拉哈河-绰尔河火山区)地幔包体中含有少量石榴子石,普遍发育矿物反应边.根据显微照片和BSE图像特征,石榴子石反应边可分为3类:①冠冕状石榴子石反应边,包裹在石榴子石矿物外部,具有一期或者多期反应的特征,厚度通常为0.1～1 mm,反应边矿物组合为Opx+Glass、Cpx+Gl...     

长沙地区地表红壤铁氧化物矿物胶膜的矿物学

<正>在干旱—半干旱环境中的岩石表面常有黑色薄膜状岩石漆发育,在内陆沙漠、海滨沙漠、南北极地、高山、洞穴、岩石裂隙等陆生风化环境中皆有分布,其主要包含黏土矿物、铁锰氧化物、有机质等成分。无独有偶,在亚热带地区的表层红壤中也存在着类似的"薄膜",其中的铁锰氧化物矿物晶粒小至纳米级,这些矿物"薄膜"多附着于土壤基质表面,亦被称为矿物胶膜。本研究采用同步辐射微区X射线衍射和透射电子显微镜技术对表层红壤铁氧化物矿物胶膜中铁氧化物矿物的成分与结构进行了矿物学表征。     

大气微纳米颗粒物界面反应与矿物协同演化意义

综述了大气气溶胶颗粒物的特征、颗粒物的界面反应与矿物协同演化意义;重点介绍了大气颗粒物粒径分布和矿物成分,以及常见有毒有害气体的界面反应产物特征与关键化学过程;总结了矿物颗粒在大气气溶胶形成过程中汇聚、调控、催化的作用,以及颗粒物与大气中SO₂、NO_x的协同反应机制;分析了微纳米颗粒对二次有机气溶胶形成的影响,以及大气矿物相颗粒界面反应产物组合及协同演化作用.可为进一步研究大气颗粒物与大气中痕量污染气体反应形成二次气溶胶进而影响大气化学组成的过程提供指导,对深入探讨大气矿物颗粒表面特性在复合污染物中多介质反应的微界面化学过程,矿物尘-污染物气溶胶体系在雾-霾形成、转换、新生粒子和阻断行为的复合作用具有重要的环境学意义.      

变质反应的代数识别方法

在回顾变质矿物共生组合和变质反应图解分析法的基础上，论述了录求变质矿物组合之间、同一组合内矿物之间的平衡变质反应的代数方法，即矩阵高斯变换，线性回归分析、矩阵奇值分解。     

氧化铁矿物对五氯苯酚表面吸附实验及其反应模式

批量法实验研究表明,五氯苯酚 (PCP)在合成的针铁矿、纤铁矿和赤铁矿表面吸附的浓度等温线为饱和型特征,可用 Langmuir公式拟合,而 pH吸附等温线为峰型曲线,峰值在 pH≈ 5. 矿物表面化合态和 PCP溶液离子化合态分析与计算表明, PCP在氧化铁矿物表面存在两种吸附反应模式,即表面静电吸附反应和表面络合吸附反应,表面静电吸附反应常数比表面络合吸附反应常数高 1～ 2个数量级.并进一步从反应机制上证明了憎水型可离解有机化合物 (HIOCs)在矿物表面吸附的模式与趋向性.     

硫化物矿物原电池反应的实验研究进展

自然界中大多数硫化物矿物都有良好的导电性,具有半导体的性质.当具有不同电极电位的矿物在溶液中接触在一起,就会形成原电池发生电化学腐蚀,其中电极电位低的矿物作为原电池的阳极发生氧化反应,其溶解会加剧,而电极电位高的矿物作为原电池的阴极发生还原反应,其溶解会受到抑制.     

矿物热分解动力学的研究方法探讨

:矿物分解动力学的研究可以大大提高我们对地质作用过程中矿物生长、元素和流体迁移等过程的了解。本文在介绍固相反应动力学原理的基础上 ,讨论了常压下研究矿物分解动力学的热重分析法和电导率法 ,指出精确确定高压下的反应分数 ,是研究高压下矿物热分解动力学的关键。提出了高压下确定反应分数的方法。     

地质流体 岩石反应的地球化学动力学方法

摘 要　 提出了一个以矿物生成和溶解的速率确定体系矿物沉淀的量来模拟水 岩反应的新方 法。新固相在体系中沉淀的量只依赖于沉淀速率‚而不是依赖于水 岩之间的平衡。考察了一 个矿物溶解生成次生矿物最终趋于平衡的溶解沉淀反应演化‚结果表明在水 岩体系中对于次 生矿物的部分平衡假定在许多情况下都不能成立。在这样的反应演化过程中亚稳矿物与溶液 之间总保持过饱和态‚矿物的沉淀速率随反应的进展而变化。同时‚当主要溶解矿物达到平 衡而溶解作用停止时‚次生矿物沉淀尚未停止‚直到体系饱和指数全部趋于0时‚才达到总 体平衡。用动力学方法处理地球化学过程中的水 岩反应比准稳平衡的简单假设更合理‚因为 动力学方法更符合自然情况‚同时产生了关于时间过程的时间尺度信息。     

矿物表面活性及其量度

矿物及其材料的表面活性及其表面反应性的具体表征，它是由矿物表面功能基所控制。由于矿物表面金属原子的电负性不同，以及它所处的配位环境不同，常表现出不同的极性、荷电性和Lewis酸碱性，它与溶质和溶剂分子之间反应（成键）能力也不同。在热力学上表现为反应自由能变化也不同。因此，量度矿物表面活性就是量度其表面极性、荷电性和Lewis酸碱性，它既可用化学方法，也可用热力学的方法。前者是通过反应作用量来量度，后者通过反应作用能来量度。然而现代矿物谱学的方法更能给出矿物及其材料表面反应活性的本质和详细信息。     

基性、超基性岩: 二氧化碳地质封存的新途径

CO₂地质封存是控制全球CO₂净排放量的有效手段.自然界存在大量基性、超基性岩石的碳酸盐风化作用, 与CO₂反应生成稳定的碳酸盐矿物.影响基性、超基性岩石与CO₂反应速率的因素有温度、压力、pH值、流体流动速率以及与矿物接触的表面积等.矿物在反应过程中放热可以使碳酸盐化体系进入自我加热的良性循环, 同时控制流体的流动速率可以保持最佳温度并使反应速率最大化.蛇绿岩中的橄榄岩、大陆玄武岩和深海玄武岩在地球表层广泛分布, 可贮存大量CO₂.目前研究表明此方法在技术上可行, 经济成本上有优势.因此, 基性、超基性岩石具有封存CO₂的巨大潜力, 可以作为地质封存CO₂的新途径.