重金属离子在石英族同质多像体矿物表面吸附差异性的微量热初步研究

同质多像体矿物在土壤、水系沉积物等环境中广泛存在,这些化学成分相同但晶体结构不同的矿物,在不同介质环境中或受到各种物理化学作用下,其表-界面的物理化学性质也可能呈现出差异性。目前有关矿物-水界面作用的研究成果表明,矿物表面微结构及其化学活性不但控制着水体中重金属离子、持久性有机污染物等各类环境污染物与矿物/沉积物之间的各种界面反应方式,而且控制着它们之间的反应速率。因而开展同质多像体矿物表面结构与性质的差异研究对于我们了解各类有机、无机污染物在同质多像变体矿物间的表面分布与赋存状态及相互作用机理十分必要。微量热法是近年来发展起来的一种原位、实时、无破坏的细微热效应测定方法,也是研究矿物、材料、生物以及环境样品热力学与动力学的重要方法。几乎所有物质的物理化学反应过程都伴随有热量的传递和变化。微量热法就是采用微量热仪对测试物质发生反应时所引起的热焓以及比热变化进行精确的测定与分析,进而推测其可能的作用方式与过程。我们运用微量热仪对石英族同质多像变体α-石英和α-方石英与重金属离子Cu2+、Pb2+、Zn2+、Co2+反应热效应进行了初步研究。由微量热滴定数据可知,α-石英和α-方石英对Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附反应均为吸热反应,且α-石英的热效应值大于α-方石英,两种矿物对Cu2+、Pb2+、Zn2+的热效应值变化呈Cu2+Pb2+Zn2+的趋势。但是,与其他三种重金属离子的吸热过程不同,α-石英和α-方石英吸附Co2+的过程为放热过程,α-石英的热效应值也要大于α-方石英。这有两种可能:1)有文献报道,Co2+吸附在石英表面后,能在其表面形成三八面体层状类黏土结构。相对于吸附后呈无定形状态,新形成的结构释放能量,以保持其稳定结构,故表观为放热反应;2)吸附Co2+的反应本身为吸热反应,但因其热效应值非常小,而且由于可能存在的实验误差以及背景稀释热影响,其热效应值表观为放热反应。具体是哪种原因,需要进一步实验研究及其他表征手段验证。     

二氧化硅同质多像体矿物的表面异质性:α-石英、α-方石英对亚甲基蓝的吸附特征及XPS

<正>作为地壳中含量最丰富的矿物种类之一,石英族矿物在成岩成矿及地表、土壤环境过程中起着重要作用。该族矿物化学成分为Si O2,其结构中硅氧四面体聚合方式的多样性会形成不同晶体结构,即同质多像现象。这些晶体结构间的不同可能导致矿物表面微结构和性质差异。本研究通过表面位密度测定、电位滴定、批序吸附实验以及X射线光电子能谱(XPS)等方法,探究了石英族矿物中最常见的α-石英和α-方石英的表面性质差异。亚甲基蓝批序吸附实验中,在综合考虑比表面积、p H、温度等一系列影响因素的情况     

SiO2同质多象体矿物表面差异性及其对有机物吸附的初步研究

石英是土壤和沉积物中的重要矿物组成部分,前人已在不同程度上对其表面基团和表面物理化学性质进行了研究。事实上,石英(SiO2)具有多种同质多象变体。即同是化学成分为SiO2的矿物,其晶体结构可能是大不相同的,也就形     

氧化矽同质多像的新发现

氧化矽同质多像之多在矿物学上是著称的。从本世纪20年代以来,许多矿物学、岩石学、无机化学以及矽酸监工艺学笔籍中都记载了氧化矽可以形成复杂的九种物相。按照索斯曼的命名这九种物相是:低温石英、高温石英;低温鳞石英、低高温鳞石英、高高温鳞石英;低温方英石,高温方英石;玻质氧化矽及液相氧化矽。     

雄黄矿物表面氧化过程的量子化学计算

采用密度泛涵量子化学计算方法对雄黄矿物晶体{010}晶面进行了计算，分析了该晶面的表面化学反应活性，表明表面上不同位置As、S原子的化学活性相差不大；同时对雄黄矿物晶体{010}表面吸附H2O、O2分子时的模型进行了势能面扫描计算，发现H2O和O2分子在该表面吸附时将发生解离，同时雄黄中的As将被氧化而形成砷的氧化物。     

多矿物岩石流变性的有限元计算

本文利用有限元计算方法从单矿物的流变关系式来确定其组合而成的岩石整体的流变规律建互了三维不可压缩流体的粘弹性有限元模型，计算模型的骨架矿物橄榄石为立方体，填充矿物尖晶石分别取为立方体、单一球体和多个球体，模拟双矿物在三轴压缩实验条件下的蠕变变形过程。首先，本文验证了使用有限元方法数值模拟双矿物在三轴压缩实验下的蠕变变形的可行性。其次，计算研究了当填充矿物为弱矿物时几何外形对整体流变强度的影响，结果表明，填充矿物的几何外形为立方体时比球体时对整体的流变强度有更大的影响。当填充矿物体积不同时，随着填充矿物体积的增加，填充矿物对整体流变强度的影响也不断加大。最后利用三维模型得到的双矿物整体的流变强度结果，归纳出了填充矿物尖晶石占体积5％，10％，15％，20％时和骨架矿物橄榄石构成的双矿物岩石的蠕变关系式。与Tullis利用平面应变模型归纳出的双矿物经验流变关系式比较，发现Tullis的经验流变公式存在较大的误差，而本文得到的双矿物蠕变公式与理论结果更好地符合、本文结果为研究地幔多矿物岩石流变规律提供了新的途径。     

岩石矿物及粉尘中游离二氧化硅的测定

改进了游离二氧化硅（fSiO2)测定中试样的分解方法，采用硫－磷混酸替代单独使用磷酸分解试样，防止了焦磷酸盐的形成，同时，氟硼酸对fSiO2的溶解率符合测定要求。改进的方法用于标准物质中fSiO2的测定，结果与标准值或磷酸溶矿重量法相符。对于ω(fSiO2)=3.26%的标样10次测定的RSD为2．4％。     

滇东下震旦统砂岩的结构及重矿物特征

前言根据砂岩粒度分析的数据作关于沉积物形成条件的解释,根据其中含重矿物特征特别是标型矿物的特征,对沉积物的物质来源进行解释,在地层学研究中已经得到愈来愈广泛的利用。本文就是在这方面所作的一个尝试。标本来自滇东下震旦统的七个剖面(图1)。根据野外资料剖面间的銜接关系,大致由下向上依次为:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ及Ⅶ。其中除Ⅵ、Ⅶ两剖面为确实的上下相接关系外,其余各剖面间均可能有局部的重复。     

微生物矿化成因的铁硫酸盐矿物表面特征初探

研究表明，生物一矿物相互作用是地球表层系统演化的重要地质营力之一。微生物与矿物岩石之间进行着活跃的物质交换，微生物通过营造微观地球化学环境和提供吸附、成核中心影响着矿物的溶解和结晶，其中生物一矿物界面是物质交换和化学反应最为活跃的场所，矿物表界面记录着丰富的微生物作用信息。在综述前人微生物一矿物相互作用界面研究的基础上，利用气体吸附技术，对比分析了微生物矿化成因和无机合成含水铁硫酸盐矿物的表面积、表面分形和表面吸附能特征，初步讨论了微生物矿化成因铁硫酸盐矿物的表面特征和控制机理。     

氧化铁矿物对重金属离子的吸附及其表面特征

杂质和复杂的微形貌导致铁（氢）氧化矿物表面的能量和结构高度不均一。能量高、配位数低的位置吸附力强。电荷和离子半径决定了重金属离子的吸附能力。由于表生地球化学过程中的吸附过程几乎都与流体有关,流体的ｐＨ值主要通过对铁氧化物的影响吸附过程,ｐＨ值的变化改变了铁氧化物表面羟基的分布,即改变表面吸附位置的结构,进而影响氧化物的吸附能力,铁（氢）氧化物的表面结构其复杂,现有的吸附理论从不同的角度出发,在一定程度上解释了铁（氢）氧化物的吸附行为,但也存在许多问题。     

从矿物粉晶表面反应性到矿物晶面反应性——以黄铁矿氧化行为的晶面差异性为例

地球系统中各种矿物相的物理化学反应大多是从矿物表面或界面开始的。要揭示矿物表面反应性的本质,就需要从控制其反应性的表面结构入手。由于实验条件的限制,绝大多数关于矿物表面物理化学性质的研究主要采用粉晶作为研究对象。尽管粉晶方法在研究诸如硅酸盐、碳酸盐溶解和沉淀结晶等过程中被普遍采用,但这种基于矿物粉晶的研究方法还是有一定的不足。因为形成粉晶的破碎研磨过程会导致晶体高能面的出现,高能面所具有的高活性可能会加速其反应过程,应用于地球化学反应的计算结果就可能高估了实际的地球化学反应速率。本研究以黄铁矿表面氧化反应的晶面差异性为例,从晶面结构制约反应性的角度出发,重新审视了黄铁矿氧化的相关问题,弥补了传统"粉晶研究"中对黄铁矿氧化速率和氧化机理认识的缺陷。黄铁矿宽范围的氧化速率实测值很可能是由不同晶面间较大的反应性差异导致;水在黄铁矿的氧化过程中同时扮演着传递电子的催化剂和反应物的角色,也是黄铁矿氧化反应速控步(rate-limiting step)的核心物质。这些认识首次明确了黄铁矿不同晶面反应性差异的重要性,并提示我们应将传统表面矿物学的研究推向更为精确的晶面矿物学水平。这一从晶面角度考察发生在矿物表面的地球化学反应的研究方法可为构建更为精确的地球化学模型提供理论基础。     

新疆维权银多金属矿床富砷矿物特征及意义

新疆维权银多金属矿床为新疆首次发现的独立银矿床,通过偏光显微镜和电子探针等大型仪器,对矿石中的富砷矿物斜方砷铁矿与毒砂进行分析。结果表明:银矿物多与斜方砷铁矿相伴生,毒砂的富集要早于银矿物和斜方砷铁矿,指示在矿床成矿阶段存在一个贫硫阶段和一个富硫阶段,对矿区成矿期次进行了划分,对矿床成因进行了探讨。     

拉屋铜锌矿床矿石矿物及结构构造特征

拉屋铜锌矿床主要有用成分为铜、锌、铅,金属矿物有磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、锡石等,矿石主要构造为浸染状构造、稠密浸染状构造和块状构造,结构有自形粒状结构、半自形粒状结构、他形粒状结构、文象结构、交代结构、网脉状结构等。     

特征结构的高阶神经网计算

本文在详细讨论特征结构提取问题的能量函数表示的基础之上,通过对该能量函数表示的适当变换和整理,高阶关联非线性连续时间神经网络被引入到特征结构的提取问题中,这种方法直观、明了,它将所要提取的特征结构与网络稳定时的输出直接对应起来,可对特征结构进行自适应跟踪、估计,这为特征结构的提取开辟了一个新的领域。     

蒙脱石晶体结构和水结构的矿物物理特征

本文利用矿物物理研究方法对我国内蒙、浙江、甘肃等地的钙基、钠基、镁基蒙脱石的物质成分、晶体结构和层间OH,H_2O的排布结构进行了研究,并获得下列结论: 1.由X衍射和拉曼分子光谱分析深入研究了蒙脱石阳离子配位体结构特征,提出其空间群为C_(2/m) 型。 2.建立了蒙脱石水结构模式,有3种主要类型:①层间大阳离子附近的束缚态水分子;②层间无大阳离子位置上的非束缚态水分子;③颗粒表面依靠氢键相连的水分子集合体。 3.利用群理沦,提出了蒙脱石OH～-的振动模式,由振动分析指出蒙脱石中OH～-具有12个振动模式。     

蒙脱石晶体结构和水结构的矿物物理特征

本文利用矿物物理研究方法对我国内蒙、浙江、甘肃等地的钙基、钠基、镁基蒙脱石的物质成分、晶体结构和层间OH,H_2O的排布结构进行了研究,并获得下列结论: 1.由X衍射和拉曼分子光谱分析深入研究了蒙脱石阳离子配位体结构特征,提出其空间群为C_2/m型。 2.建立了蒙脱石水结构模式,有3种主要类型:①层间大阳离子附近的束缚态水分子;②层间无大阳离子位置上的非束缚态水分子;③颗粒表面依靠氢键相连的水分子集合体。 3.利用群理论,提出了蒙脱石OH~-的振动模式,由振动分析指出蒙脱石中OH~-具有12个振动模式。     

室温条件下青海湖水中镁离子浓度对沉淀碳酸钙同质多像类型的调控

青海湖是我国唯一报道过的现代湖底沉积物中白云石、方解石和文石等多种碳酸盐矿物共存的高原内陆咸水湖泊.以青海湖水和除菌青海湖水作为载体,以CaCl2和MgCl2·6 H2O作为反应原料,在实验室常温条件下采取控制变量法制备出不同浓度Mg2+参与下的钙质沉淀物,探讨Mg2+浓度对沉淀物类型的影响.仅添加CaCl2时,青海湖...     

粤北大宝山多金属矿床矿物包裹体特征研究及应用

粤北大宝山多金属矿床位于曲仁盆地南侧,大东山—贵东东西向构造带与雪山嶂北北东向隆起带的复合部位。本文拟据大宝山矿床包裹体温压地球化学特征和氢、氧同位素以及矿物流体包裹体Rb-Sr等时线年龄的系统研究,认为成矿物质主要来源于岩浆期后含矿热液,其成因应属于燕山早期岩浆期后热液矿床。