不同类型彩色金刚石的谱学研究及其意义

对25颗不同类别的彩色金刚石进行了傅里叶显微红外光谱、紫外—可见—近红外吸收光谱、光致发光谱、拉曼光谱和X光荧光谱等谱学方法的研究。通过对近200张谱图的综合分析得到天然、合成、高温高压处理和人工辐射处理等彩色金刚石的特征谱,为金刚石类别的鉴定提供了标型,为研究彩色金刚石晶体缺陷引起的晶格畸变、晶格重组,以及色心的产生和消亡提供了新的证据。     

高温高压处理钻石的谱学研究

对高温高压处理钻石进行了显微观察及红外光谱、低温紫外－可见－近红外吸收光谱和光致发光谱等谱学研究，认为钻石的去色是由于高温高压过程引起晶格结构的重组，从而得出天然褐色钻石的致色与位错附近的孤氮－空穴（N－V）的眯缺陷有关的结论。同时也提供了高温高压处理钻石的一些谱学特征，如红外光谱中较弱的3107cm^-1峰，紫外－可见吸收光谱中的325nm宽带，光致发光谱中的575nm与637nm峰。     

金刚石的微区显微红外光谱分析及其意义

金刚石的微区显微红外光谱分析表明：金刚石的形成是一个结晶物化条件变异，原始物质变换的复杂而又漫长的过程；杂质N、H等在其中的分布不均匀；同一晶体的中心部位其氮聚合态的转变时间与边缘相差约602Ma；金刚石中的成键氢以对应－CH3的C－H键形式存在要比对应于＞C＝CH2的C－H键形式存在更为广泛。利用红外光谱研究晶化固态物质必须强调定向及微区研究的意义。     

波伏棱（Povlen）型羟基纤蛇纹石的谱学研究

波伏棱型羟基纤蛇纹石是波伏棱型纤蛇纹石矿物的新变种,本文报导它的吸收光谱、红外光谱、穆斯堡尔谱、电子顺磁共振谱和核磁共振谱。 研究表明,吸收光谱是Fe~(3 )和Fe~(2 )的晶场跃迁以及Fe~(2 )→Fe~(3 )的荷移跃迁引起的;红外光谱是OH和Si-O的伸缩振动、OH转动以及Mg-O和Si-O的弯曲振动引起的;穆斯堡尔谱是Fe~(2 )_(八面体)、Fe~(3 )_(八面体)和Fe~(3 )_(四面体)引起的;电子顺磁共振谱是Mn~(2 )_(八面体)、Fe~(3 )_(八面体)和Fe~(3 )_(四面体)引起的;核磁共振谱是管道水,镁八面体和硅氧四面体上的OH引起的;矿物加热到825℃时,结构开始破坏并出现镁橄榄石相。 此外,本文还解释了该蛇纹石颜色的本质,阐明了上述过渡金属离子和OH在该矿物中的结构环境。     

大别山及苏鲁地区微粒金刚石分类及其大地构造意义

1992年发现大别山首例微粒金刚石之后，又于2003年和2004年在大别山和苏鲁地区的榴辉岩薄片中和榴辉岩的人工重砂中发现了微粒金刚石。本文报道其中尚未发表的7颗，并对2颗较大的薄片中的微粒金刚石和2颗自由晶体金刚石进行拉曼光谱和红外光谱测试。研究结果表明，本区所有微粒金刚石都为IaA和IaB型金刚石的混合体。缺少Ib型金刚石，表明没有人造金刚石的混入。薄片中的金刚石大部分为石榴子石的包裹体，少数产出于颗粒之间，直径为30-180μm。自由颗粒微粒金刚石直径为400-700μm。在大别山北部，不但又一次找到了微粒金刚石，还在石榴子石中发现有单斜辉石、磷灰石和金红石的出溶。这表明北大剐不但是超高压地质体，而且可能是本区俯冲最深的地质体。     

变色金刚石的谱学研究

对具有变色效应的两颗变色龙金刚石与一颗鲜黄色合成金刚石进行了扫描电镜-能谱、X射线荧光光谱、显微红外光谱、紫外-可见吸收光谱、光致发光谱、电子顺磁共振谱等测试研究,以探讨引起金刚石变色的原因。结果表明：变色的主要原因是浅色心的产生与湮灭;样品晶格中存在镍、钴离子;杂质离子的存在有利于形成各种浅色心。     

高温高压改色处理Ⅰa型褐色钻石的光谱鉴定特征

Ⅱa型钻石的高温高压改色及褪色研究已开展了大量工作,然而对Ⅰa型Cape系列褐色钻石在高温高压处理条件下的行为尚不明确。为解析实验室钻石鉴定工作中遇到的黄色钻石颜色成因问题,本文选取了Ⅰa型Cape系列褐色钻石作为研究对象,进行高温高压改色处理实验,并对处理前后的样品的紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱以及光致发光光谱等谱学特征进行对比分析。结果表明:经高温高压改色处理后,钻石颜色由灰褐色变为褐黄色,钻石的紫外可见吸收光谱、红外吸收光谱和光致发光光谱也发生了很大改变。经处理的褐色钻石,其紫外可见吸收光谱中除原有的415nm和477nm吸收外,还产生503.2nm吸收,同时550nm至短波的吸收增强,钻石因此由原来的灰褐色变为褐黄色;红外吸收光谱中,1498、1520、1547cm~(-1)三个峰变为一个以1498cm~(-1)为中心的吸收宽峰;光致发光光谱中,产生了明显的H3(503.2nm)以及H2(986.2nm)缺陷。本研究获得的光谱变化特征为准确鉴定高温高压改色处理的Cape型钻石提供了依据,也为更好地理解晶格中氮、氢等相关的格子缺陷在高温高压条件下的变化机理提供了实验数据和分析。     

一个新的宝石矿物--草莓红"绿柱石"的振动谱学特征

高铯草莓红“绿柱石”是一种新的宝石矿物,利用振动谱学-傅立叶红外光谱和拉曼光谱研究了此矿物中水在隧道结构中的状态,发现三方晶系的草莓红“绿柱石”的振动谱学特征与其它绿柱石有区别,红外光谱中Si-O伸缩振动峰位于1039cm^-1,两个强度近于相同的Ⅱ型水特征伸缩振动吸收峰位于3591cm^-1和3545cm^-1,认为与隧道中含高Cs离子有关,其特征拉曼谱峰为1120cm^-1和1096cm^-。     

无色-近无色高温高压合成钻石的谱图特征及其鉴别方法

实验室发现大量小颗粒的无色高温高压(HPHT)合成钻石与天然钻石混杂镶嵌在各种饰品中,前人提出荧光和磷光特征是主要的快速区分特征,然而荧光、磷光特征的差异并不能完全将HPHT合成钻石与天然钻石区分开来。本文将常规的宝石学观察分析与多种高精度谱学测试相结合,对五粒不同的无色-近无色HPHT合成钻石样品进行深入研究。结果表明,五粒钻石在紫外可见吸收光谱无270 nm吸收或是只有极弱的270 nm吸收,随着颜色级别的降低,270 nm吸收越明显。红外光谱测试显示,各粒样品中都含有不等量的硼元素。光致发光光谱测试表明,HPHT合成钻石含有与微量N、Ni、Si等相关的晶格缺陷。超短波紫外光源激发下,所有的HPHT合成钻石都有强磷光,在钻石观察仪下可以观测到清晰的八面体和立方体分区特征。显然,不同的合成钻石的特征略有差异,但综合其荧光及磷光特征以及红外、紫外、光致发光光谱特征,可以准确地将无色HPHT合成钻石与对应的天然钻石区分开来。     

利用吸收和发光光谱技术分析高温高压天然富氢钻石的鉴定特征

对不同类型褐色钻石进行高温高压处理和结构特性研究是钻石研究中的难点和重点之一。前人对富氢钻石的研究主要集中于其特殊的生长结构以及其形成环境的探讨,而对富氢钻石经高温高压处理后的变化特征鲜有涉及。本文对经高温高压处理前后的富氢钻石的红外光谱、紫外可见吸收光谱以及光致发光光谱等谱学特征进行了对比,研究其鉴定特征。结果表明:高温高压处理前后的富氢钻石的光谱特征具有明显差异,特别是红外光谱,经处理后的钻石中与氮氢有关的吸收峰如3310 cm~(-1)、3232 cm~(-1)、3189 cm~(-1)等明显减弱甚至消失,并出现与孤氮有关的新的2688 cm~(-1)吸收峰;紫外可见光吸收光谱中,经处理的褐色钻石中的无选择性吸收(钻石呈褐色的原因)变为孤氮的典型吸收,即550 nm至短波的吸收以及N_3中心(415 nm)的吸收均明显增强,因此钻石也由原来的褐色变为黄色。钻石经处理前后的光致发光光谱中,与氮原子有关的缺陷类型、峰的强度以及缺陷组合也有变化。本文获得的光谱变化特征,为准确鉴定高温高压处理的黄色富氢钻石提供了依据,也为解释与氢和氮相关的晶格缺陷在高温条件下的变化机理提供了理论基础。     

Biogeochemical characteristics of settling particulate organic matter in Lake Superior: A seasonal comparison

To assess settling particulate organic matter (POM) seasonality and its availability to the benthic community, settling particulate matter was studied in terms of mass fluxes and main biogeochemical characteristics (including organic carbon (OC), nitrogen, and stable carbon and nitrogen isotopic values) at two Lake Superior offshore sites over the course of a year. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and hydrolysis, extraction, and derivatization were used to provide further compositional information. Carbon and nitrogen content, isotopic and wet chemical data, and FTIR spectra show that summer particulate material is mainly autochthonous, with higher proportions of amide and carbohydrate. FTIR shows that spring particulate material contains relatively high proportions of clay minerals, indicating major sources from sediment resuspension and/or spring runoff. Distinct amino acid distributions at the two sites, revealed by principal component analysis (PCA) based on amino acid mol% composition, possibly result from differences in OM sources and the degree of degradation occurring at the two sites. Carbohydrate (PCHO), total hydrolyzable amino acid (THAA) and FTIR data suggest that the nutritional value of bulk POM to benthic heterotrophs should be lower in spring than summer-fall, although both periods exhibited high sinking fluxes of total mass and OC. Due to sediment resuspension events and an oxic water column, organic matter eventually buried in Lake Superior’s sediments has probably experienced extensive alteration due to several cycles through the water column and the bacterially-active sediment-water interface.     

傅立叶变换红外光谱联用技术在化石燃料分析中的应用

对傅立叶变换红外光谱联用技术在化石燃料分析中的应用进行了较全面的总结评述,重点介绍了气相色谱／红外光谱联机、高压液相色谱／红外光谱联机、薄层色谱／红外光谱联机、超临界流体色谱／红外光谱联机、裂解色谱／红外光谱联机、热重分析／红外光谱联机、气相色谱／红外光谱／质谱三机联用技术等在化石燃料的结构组分分析、成因机理研究及其勘探等诸方面的重要应用,尤其是在芳香族化合物和几何异构体的分离鉴定方面发挥出的突出功效。引用文献５９篇。     

湖南锡矿山锑矿床的石英标型特征

湖南锡矿山锑矿床中石英是与矿化作用密切相关的硅化作用的产物。通过野外地质调查和室内矿物学研究表明石英可分为 3个世代 :Ⅰ世代石英产于由交代作用形成的早期硅化岩中 ,Ⅱ、Ⅲ世代石英产于由充填作用形成的矿体中。石英的微量元素成分分析、红外吸收光谱、包裹体红外相对光密度、稀土元素含量比值揭示了成矿溶液的某些重要信息 ;石英的晶胞参数与其类质同象元素Al、Ti、Na的含量呈正相关关系 ;主矿化阶段形成的Ⅱ世代石英的发光强度随矿化强度呈现明显的变化规律 ,可以作为矿区石英的找矿标型特征。石英的稀土元素配分模式显示热液中的硅质很可能来源于壳源花岗岩浆。该研究成果对分析锑矿床的形成过程及机制和找矿具有十分重要的意义。     

巯基改性蒙脱石对中国北方中碱性农田土壤镉钝化效果研究

农田土壤重金属污染是影响中国农产品环境质量安全的主要因素。钝化材料是修复农田重金属污染土壤的关键材料,研究开发出高效土壤重金属钝化材料,对于修复重金属污染农田和保障农产品食用安全非常重要。本文以蒙脱石为原材料,将巯基基团负载在其表面或层间制备巯基改性蒙脱石,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)等技术表征巯基改性蒙脱石的特性,并开展室内土培试验,采用二乙三胺五乙酸浸提-火焰原子吸收分光光度法分析土壤镉的有效态,通过Tessier修正顺序七步提取法分析土壤镉的赋存形态。结果表明：蒙脱石经巯基改性后不仅新增了C−H、S−H共价键,而且增强了−OH和C=O化学键的活性,能与Cd2+发生巯基及羟基配位吸附。供试土壤添加巯基改性蒙脱石后,由于巯基配位吸附作用使土壤离子交换态镉转化为铁锰氧化物结合态,而增强的羟基配位吸附作用使其转化为碳酸盐结合态,结果使土壤中镉的赋存形态发生显著改变,离子交换态大幅减少,作物根系可吸收的土壤有效镉显著降低。添加1%、3%、5%巯基改性蒙脱石后,土壤有效镉分别降低21.92%、69.11%、82.90%;而作为对照组添加1%、3%、5%蒙脱石仅分别降低3.37%、1.80%、6.71%。蒙脱石经巯基改性后对土壤镉的钝化效果得到显著提升,土壤有效镉的降低幅度有随巯基改性蒙脱石添加量增加而提高的趋势。巯基改性蒙脱石对中国北方中碱性农田土壤镉的钝化效果显著,具有一定的参考应用价值。     

龙门山韧性剪切带主要矿物结构水含量与变形的关系

矿物中的各种水对变形有显著影响。本文研究了龙门山中央断裂带映秀-北川断裂南段韧性剪切带花岗质岩中石英和长石的变形和水含量的关系。通过显微镜下统计石英、长石的粒度和轴比,得出剪切带中花岗质岩石的变形程度分为:弱变形带和过渡带的花岗片麻岩以及强变形带的初糜棱岩。其中弱变形和过渡变形样品中有细粒化强变形条带。根据石英动态重结晶粒度与流动应力关系,计算了剪切带的流动应力约15～200MPa。利用稳态流变方程,估算出韧性剪切带的变形温度范围400～550℃。花岗质岩石和细粒化剪切带的全岩化学成分分析显示,强变形导致SiO2、K2O减小,Fe2O3、CaO、MgO、LOI增大。Fe、Mg含量增大,K含量降低。显然说明长石含量降低,铁镁质矿物含量增多,初步认为是长石经水解反应发生云母化导致的。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)对剪切带花岗质岩石中的主要矿物石英和长石进行了结构水含量的分析,结果表明长石的水含量高于石英的水含量,弱变形的粗粒长石和石英的水含量低于强烈变形的细粒长石和石英的含水量,即随着变形程度的增强,矿物中的含水量呈增加趋势。因此,在剪切带中,强烈剪切变形导致长石和石英晶体位错密度变大,形成点缺陷和缺陷,这些缺陷中被OH充填,形成结构水。这种结构水促进了剪切带中岩石的变形。     

国内外寻找隐伏矿化探新方法研究进展

简要总结了根据超显微镜物质的迁移吸附机制和矿物结构与成矿物关系寻找隐伏矿的化探新方法的原理,技术及试验应用效果,预计这些方法技术近期内在寻找隐伏矿及解决环境,地震预报,地热工发等研究领域发挥重要作用。