锆石形态标型特征及标型生长机制探讨

本文在系统总结归纳不同研究者对锆石形态标型特征的研究成果基础上，重点从晶体生长、晶体化学和地球化学理论为重点探讨了锆石形态标型特征的生长机制。研究表明：锆石晶体结构中不同的面网方向，其平面内的原子组成、比例、化学键联结和键力以及面网间距和密度都是有差别的，由此决定了锆石晶体在不同的结晶介质条件下，不同面网的生长速度发生改变，生成相应的晶形。例如，尽管碱性元素并不进入锆石晶格，但它们可以影响Ｚｒ、Ｓｉ、Ｏ离子的扩散速度，但是富钾和富钠的介质对锆石晶形发育的影响是有差别的，表现为：在富钾的介质中，将导致柱面的法向生长速度较锥面快得多，而锥面中，｛１１１｝的法向生长又较｛３１１｝快，由此决定了形成以｛３１１｝锥为主的双锥状晶体；在富钠的介质中，柱面和锥面都有一定程度的发育，但前者弱于后者，而柱面中，｛１００｝的法向生长较｛１１０｝慢，由此决定了形成以｛１００｝柱和｛１１１｝锥为主的短柱锥状晶体。根据类似方法，论证了其它形态标型特征的客观性，从而揭示了标型之间的内在联系和本质，展示了花岗岩研究中锆石形态标型特征应用推广的前景，也可为单颗粒锆石定年研究提供更多的分析应用价值     

冻结过程中单孔冰结晶变形机制研究

孔隙水在冻结过程中产生的冰结晶压力导致了多孔材料的冻胀及破坏。本文通过理论分析分别给出了不同形状晶体的结晶压力计算模型,并分析了经典结晶压力计算公式的使用条件。建立了降温过程中孔隙冰晶生长模型,实现冰晶生长过程中的孔隙变形计算,分析了晶核密度、孔径大小、荷载和冰晶体积对孔隙冻胀变形的影响机制。结果表明：起始孔隙直径和长宽比的增大对结晶变形抑制作用的机理在于减少了冰晶体积中膨胀结晶的比例。荷载对孔隙变形的抑制机制在于,荷载的增大迫使冰晶更多地横向生长（长宽比增大）,导致膨胀结晶所占比例减小。孔隙中的晶体生长有完全填充模式和部分填充模式,在部分填充模式下,晶核密度、荷载和孔径的增大都会导致晶体在孔隙中的填充率增大,从而对孔隙结晶变形产生影响。本模型揭示了单个孔隙中冻胀变形机制,为解决多孔介质的冻胀变形与破坏问题提供了新的思路。     

斜方顽火辉石-正铁辉石固溶体中Fe2+,Mg2+有序-无序扩散机制的研究

从对固溶体中离子的扩散机制研究中发现：保温温度为773K－1023K时，斜方顽火辉石－正铁辉石固溶液中Fe^2 ，Mg^2 发生有序－无序扩散；扩散机制有两种类型：等价于spinadal分解机制或等价于“成核－生长”机制；并对扩散条件进行了探讨。     

山西耿庄金矿区晶须状FeS2-Fe(Ni、Co)S2的显微形态与生长机理分析

在山西耿庄金矿区含金隐爆角砾岩体的晶洞内,发现重晶石晶体中的晶须状FeS2-Fe(Ni、Co)S2,有直杆(线)状、串珠状、顶珠状、藕节状、蒲棒状、分枝状等多种形貌,许多晶须有二、三次加粗现象,有部分加厚产物已生长成了规则的几何多面体。并且从重晶石晶体中心向边缘呈现出藕节状、蒲棒状组合→串珠状、顶珠状组合→直杆(线)状为主的变化规律。根据晶须生长理论,结合地质环境和矿区热液活动特点,就耿庄晶须的生长机理进行分析和探讨。认为本区隐爆作用、热液沸腾作用与晶须生长有密切关系。耿庄晶须早期以VLS机制生长为主,晚期则转变为VS机制生长;晶须形貌和成分随时间呈现规律性变化,对地质环境非常敏感。反映出形成时宏观条件的一致性和微观条件的差异性,是研究地质环境的重要信息。     

黄铁矿与石英含金机理探讨

从晶体结构化学角度出发，分析了金的电子结构及性质、黄铁矿晶体结构特点、二氧化硅的电子结构特点和石英晶体表面特征；探讨了Au^＋和Au^－离子形式分别替代Fe^2 离子和S^2-离子的形成机理以及以可见金方式在黄铁矿中的赋存机制；认为金在黄铁矿中的富集主要与其晶体结构有关，特别是与黄铁矿中Fe-S，S-S，Au-S和Fe-Au键的电子结构特点有关；应用稳定配合物的18电子规则和晶体生长的界面相模型探讨了石英含金机理；研究表明，石英含金不仅与石英表面的结构、内部缺陷和表面特征有关，还与石英生长的环境有关，尤其是与石英表面键的电子结构特点有关，并主要受石英晶体生长过程中的界面相的控制。     

方镁石中Cr^3＋—空位中心附近的局部压缩率

用晶体场理论研究了方镁石中Cr~(3+)离子的零场劈裂D随单轴压力的变化,发现杂质离子附近的局部压缩率的确不同于基质晶体的压缩率,即由于Cr~(3+)离子附近有阳离子空位出现,空位附近的氧离子将更易于向空位压缩,造成局部压缩率不同于基质晶体压缩率。     

含金络合离子[Au（Sb2S4）]^—在高岭石表面吸附的量子化学研究

用离散变分Xa量子化学计算方法，研究了络合离子[Au(Sb2S4)]^-吸附在粘土矿物高岭石晶体边缘时，它们之间的化学键性质。根据所选用的络合离子[Au(Sb2S4)]^-处于基面及侧面不同位置的10个模型的计算结果，表明当络合离子[Au(Sb2S4)]^-位于高岭石晶片的侧面时，比其位于基面时更为稳定，而且与高岭石晶片侧面中的O形成共价键。     

天然金刚石平行{100}的正常生长

利用同步辐射对天然金刚石晶体进行了形貌学研究，在的完整晶体内观察到晶体以平行{100}生长为主的正常生长，而不是前人所常见的平行{111}生长。生长带方向平行于(100)、（100）和（010）、（010）。生长带分布在偏离晶体中心的曲面内。由生长带的分布与形态可以观察到晶体不同晶面生长速度具有明显差异。     

水热条件下黄铁矿片、板状晶体的微结构

利用透射电子显微镜(TEM)系统观测了黄铁矿片、板状晶体的微结构,发现在水热条件下生成的黄铁矿片、板状晶体具有正方形、矩形等多种形貌。其中,正方形较多,矩形次之,另可见到一些其他不规则形状。黄铁矿片、板状晶生长完好,未见缺陷。经测定多数四边形片状黄铁矿的两组边分别平行(010)和(100),其生长晶面为(001);个别四边形片状黄铁矿的两组边分别平行(010)和(101),其生长晶面为(101),矩形片状黄铁矿长轴生长方向为001。在水热条件下黄铁矿以多形貌出现,黄铁矿的片、板状晶体多数是沿(001)面生长的结果,(001)为黄铁矿片、板状晶体的主要二维生长面,并沿001方向扩展,构成了二维晶体。     

平武板状绿柱石{0001}晶面的溶蚀像特征与晶体生长

板状绿柱石产于花岗岩云英岩化边部或晶洞壁的白云母-钠长石-绿柱石-水晶的矿物组合中,钠长石呈自形晶,绿柱石的洁净度与透明度相对较差。晶体测量表明,晶体的单形晶面发育依次为c{0001}→s{11 2-1}→p{10 1-1}→m{10 1-0}→v{21 3-1}、n{45 9-4}、a{11 2-0}。微分干涉显微镜(DIC)及扫描电镜(SEM)研究表明:各单形晶面上生长纹(微形貌)反映面网结构的对称性,c{0001}单形晶面上的六边形溶蚀坑(50～170μm)是由平行晶体C轴的各单形晶面生长层从晶体中心向外叠堆组成,层生长机理制约晶体生长全过程,平行双面(c)的生长层较薄(5～8μm)且较稳定,六方双锥(s)生长层较厚且圆滑,六方柱(m)生长层由晶体中心往外其厚度由厚逐渐变薄(12～20μm),台间隔由窄变宽。晶体溶蚀是从面网密度最大的c{0001}开始,溶蚀面积依平行双面(c)、六方双锥(s)单形晶面由大变小,六方柱(a)、复六方双锥(v、n)单形晶面因面网密度小而未受到溶蚀。据矿物共生组合、流体包裹体均一法测量与拉曼光谱(LRS)分析表明板状绿柱石是在中–高温(303℃)、过饱和度较大、成矿介质的钠长石化发育且热动力环境相对稳定的条件下形成,气液包裹体主要由H2O、CO2及微量CH4、N2组成,CO2及微量CH4、N2可能与碳酸盐围岩有关。     

利用13X沸石分子筛净化含Pb~(2+)废水的实验研究

采用静态间歇法 ,实验研究了含Pb2 +废水的 pH值及吸附时间对 13X沸石分子筛吸附Pb2 +性能的影响 ,得出了最佳去除效果的优化条件为 :废水的 pH值接近中性 ,吸附时间 10min。通过吸附实验 ,确定了在Pb2 +初始浓度为 2 0mg/L的条件下 ,13X沸石对Pb2 +的吸附量为 2 1 4 2mg/g ,即每克沸石净化含Pb2 +废水的最大体积量约为 75 0mL。解析实验表明 ,加入沉淀剂 ,浓缩洗脱液中的Pb2 +即以PbS的形式生成沉淀 ,为回收金属铅提供了可能 ;13X沸石在循环使用 5次的条件下 ,对废水中Pb2 +的吸附率仍高达 98% ,重复使用性能良好。经处理后的净化水中Pb2 +的浓度小于 0 4mg/L ,显著低于国家废水排放标准GB8978 88的指标 ( 1 0mg/L)。 13X沸石对Pb2 +的主要吸附形式是离子交换和表面络合反应。     

Experimental Study on Surface Reactions of Heavy Metal Ions With Quartz—Aqueous Ion Concentration Dependence

Adsorption of divalent metal ions, including Cu²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺ and Ni²⁺, on quartz surface was measured as a function of metal ion concentration at 30°C under conditions of solution pH= 6. 5 and ion strength I = 0. 1mol/L. Results of the experimental measurements can be described very well by adsorption isotherm equations of Freudlich. The correlation coefficients (r) of adsorption isotherm lines are > 0. 96. Moreover, the experimental data were interpreted on the basis of surface complexation model. The experimental results showed that the monodentate-coordinated metal ion surface complex species (SOM⁺) are predominant over the bidentate-coordinated metal ion surface complex species [(SO)₂M] formed only by the ions Cu²⁺, Zn²⁺ and Ni²⁺. And the relevant apparent surface complexation constants are lgK_M = 2.2–3.3 in order of K_Cd≥K_Pb > K_Zn > K_Ni≥K_Cu, and lgβ_M = 5.9-6.8 in order of β_Ni > β_Zn > β_Cu. Therefore, the reactive ability of the ions onto mineral surface of quartz follows the order of Cd > Pb > Zn > Ni> Cu under the above-mentioned solution conditions. The apparent surface complexation constants, influenced by the surface potential, surface species and hydrolysis of metal ions, depend mainly on the Born solvation coefficient of the metal ions. This project was financially supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 49572091).     

氮离子注入对钻杆接头材料表面硬度的影响

对钻杆接头材料30CrMnSiA钢的样品进行氮离子注入表面改性试验，结果表明，在不同载荷的情况下，选用氮的注入量为50×1017 N+/cm2是比较合适的，氮离子注入后样品的表面努氏硬度提高1倍多。     

离子色谱梯度淋洗技术检测水中阴离子

通过实验确定了使用梯度淋洗技术检测矿泉水中阴离子的方法。检出限能够达到5.4～25.5ng/mL,精密度能够达到0.33%～1.10%。     

新型高分子改性剂的合成及含电气石功能聚合物的制备

采用丁二酸酐和乙酸乙烯酯进行共聚,制备了含有酸酐活性基团的高分子聚合物P(SA-VA);然后用该活性聚合物对电气石进行表面改性,制备了含电气石的功能聚合物。通过IR、XRD、SEM等对改性产物结构和形貌进行了表征。实验结果表明,P(SA-VA)的酸酐基团与电气石表面的羟基发生了反应,电气石粉体被成功地引入到共聚物中,得到了含电气石的功能聚合物。该功能聚合物具有优良的分散性和储存稳定性,且该含电气石的功能聚合物成膜后具有良好的力学性能和优异的负离子释放量、远红外辐射等性能。     

Observations of the electric fields that accelerate auroral particles

Electric fields accelerate electrons and ions in the auroral zone at altitudes below 8000 km to produce several distinctive particle distributions. The electric field of electrostatic shocks and double layers produces the inverted-V precipitating electron and up-flowing ion beams. Electrostatic ion cyclotron waves heat ion beams. The electric field in low frequency plasma waves and electrostatic shocks produces ion conics and field-aligned or counterstreaming electrons. Relationships between electric fields and particle distributions are illustrated with data from the S3-3 satellite.     

离子色谱法测定冰川末端大气PM2.5可溶性离子及其来源解析

为了研究祁连山西段冰川末端地区大气PM_2.5细粒子中可溶性无机离子组分的变化特征,于2011年采集了一批大气PM_2.5的Telfon滤膜样品,并应用离子色谱对可溶性离子进行了分析。样品采用超纯水超声萃取各种水溶性离子,优化的萃取溶液体积为25 mL,萃取时间为30 min,萃取液用0.45μm纤维滤膜过滤,各种离子在一定浓度范围内线性关系良好,相关系数r>0.999。所测样品的阴阳离子中,SO₄^2-、NO₃^-、Ca²⁺、和NH₄⁺的质量浓度约占到水溶性离子总量的88%。可溶性离子浓度呈现出春夏高、秋冬低的季节变化特征,夏季可溶性离子浓度最高。     

四川平武富碱型绿柱石晶体的晶格缺陷与生长机制

在低饱和度，碱性，气成一热液条件下形成的四川平武绿柱石宝石晶体，具有特征的扁平板状几何外形，在绿柱石晶体的{0001},{1010},{1121}面上，普遍发育螺旋位错，束合螺旋位错，层错及接触双晶，它们共同构成了绿柱石晶体生长的主要台阶源，微分干涉显微镜，扫描电镜和透射电镜研究结果证实，由填隙变形，位错滑移和水解弱化等综合作用，直接导致绿柱石硅氧四面体六方环结构和铍氧四面体 结构的局部畸变，并相应引起多面体体积，化学键力，键合能及晶面的法向生长速率发生变化，从而决定了该区绿柱石晶体生长的形 态，由绿柱石晶体中的线缺陷（螺旋位错），而缺陷（层错，双晶）及点缺陷（空位，包裹体）的协同作用，是导致四川平武扁平板状绿柱石晶体形成的主要原因。