黑钨矿类质同象系列的X射线衍射研究

本文是黑钨矿类质同象系列研究成果的一个组成部分。通过对不同成分的黑钨矿类质同象系列的粉晶X射线衍射研究,发现各衍射峰的2θ值或d值及晶胞参数均与其成分x[Fe/F(e+Mn)]呈良好的线性关系。文中给出的一系列相关方程都可以用于黑钨矿成分的测定。在应用中,△(2θ_(111)-2θ_(111))与x以及△(2θ_(110)-2θ_(011))与x的相关方程尤为理想,因为它们免除了实验中系统误差的影响。但前一个相关方程仅在x<0.60的情况下适用。     

广西铝针铁矿的研究及其意义

文章论述了广西某些地区铝土矿及红土的针铁矿中铝的类质同象置换现象，并运用Ｘ射线衍射分析法测定其中的置换率。这种针铁矿称为铝针铁矿。文中指出，在地表氧化条件下形成的针铁矿中，这种置换现象工矿企业为普遍；置换率的高低反映其形成时的地质环境及物理化学条件；高置换率常数与高成熟度红土化作用特别是红土型铝土矿密切相关。     

橄榄石的等温状态方程

利用金刚石对顶砧(DAC)高压装置产生高压,使用16∶3∶1的甲醇、乙醇和水混合液体作为传压介质,在室温下,40 GPa的压力范围内,对橄榄石(olivine)进行了原位高压同步辐射能量色散X射线衍射(EDXRD)研究。实验结果表明,在所研究压力范围内,采自张家口大麻坪天然新鲜橄榄石的结构稳定,未见相变和压致非晶现象发生。用Birch-Murnaghan方程对测得的V-p数据进行了数值拟合,当K′T0=4时,橄榄石的零压体弹模量为KT0=141.3±3.2 GPa。     

热分析法在确定碳酸盐矿物类质同象方面的应用

Being rather common in carbonate minerals, isomorphism has practical importance in the identification of these minerals. The percentage of CO2, which can be measured by using thermogravimaetry, is a function of the components involved in isomorphism. Therefore, thermal analysis can be used to determine the isomorphism contribution to the compositional characteristics of earbonate minerals.     

天然磁铁矿类质同象替代的穆斯堡尔谱的研究

本文收集了中国东部安微姚村花岗岩体的二个磁铁矿样品进行穆斯堡尔效应的实验。结果表明:在岩体不同部位样品的穆斯堡尔参数与其 Ti~(4+)、Mg~(2+)等类质同象的替代多少有关。     

大厂矿田产黝铜矿族矿物的研究

对广西大厂矿田产黝铜矿族矿物进行了系统研究。根据大量电子探针分析数据分为黝铜矿、锌黝铜矿、银黝铜矿、含银黝铜矿和含银锌黝铜矿。研究表明,在大厂矿田、乃至一个矿床中,黝铜矿族矿物中的Cu和Ag、Fe和Zn分别呈完全的类质同象系列,这一特征在文献中是极为少见的。     

蒙脱石类质同象置换的IR和ESR研究

对7个不同产地的蒙脱石样品提纯钠化后由化学分析得到它们的化学结构式。用红外吸收光谱(IR)和电子自旋共振(ESR)方法对这7个具有不同四面体和八面体内阳离子类质同象置换量蒙脱石样品进行了研究。IR吸收谱中R—OH振动和R—O—Si振动吸收带均随置换情况不同而变化。ESR谱表明Fe~(3+)离子在蒙脱石中有不同对称性的位置,并由于类质同象置换的不同,共振信号也有一定的变化。     

天然叶蜡石及其热处理产物的电子顺磁共振（EPR）研究

利用EPR研究了18个天然叶蜡石样及其4个热处理产物。发现天然叶蜡石有三个EPR吸收带：A（g有效≈11．4），B（g有效≈4．3）和C（g有效≈2．0），其中A是叶蜡石的特征谱。A在＞400℃热处理时与B在强度上呈消长关系；＜400℃热处理时A和B均随温度升高而加强；900℃时A消失，B的强度远远大于原样中的A；C附有超精细结构谱（g″=2.04,g┴=1.96,A″≈A┴=19.5×10^-4T），C在热处理时呈现复杂的变化。结果表明，A吸收带属于叶蜡石八面体AI（Fe)-O4(OH)2中的Fe^3 ，B吸收带归于八面体AI（Fe)-O2(OH)4中的Fe^3 ，C吸收带是无机自由基（如AI－O^-Si)和有机自由基的叠加谱；900℃热处理后八面体层中配位发生了变化：AI（Fe)-O4(OH2)→AI（Fe)-O5 H2O↑，AI(Fe)-O2(OH)4→AI(Fe)-O4 H2O↑；类质同象置换AI^3 的不仅有Fe^3 ,而且有Fe^2 离子。     

湖南黄金洞金矿床毒砂中金的赋存状态的研究

本文对湖南黄金洞金矿主要载金矿物毒砂进行了金含量、X射线衍射、电子探针、扫描和透射电镜、电子顺磁共振波谱及穆斯堡尔谱等系统分析研究.结果表明,含金毒砂在成分上及结构上都明显地偏离理想毒砂;金含量高而稳定;毒砂中的铁为F_e~(3+);金主要呈晶格金存在,以类质同象形式置换毒砂中的砷.     

山东金伯利岩中蒙山矿的研究

本文报道了我国山东蒙阴金伯利岩中蒙山矿的一些研究成果。作者在该区采集的蒙山矿与锶钛铁矿-镧铀钛铁矿族(Crichtonite-davite group)矿物等结构和成分介于钡蒙山矿(lindsleyite)与蒙山矿(mathiasite)之间,其BaO含量为2.13—2.89wt％,K_2O含量为0.75—1.27wt％,K/Ba原子比为0.898—1.938;特别富Cr_2O_3、ZrO_2和LREE_2O_3。本文还阐述了山东蒙山矿的类质同象和晶体结构特点,讨论其对地幔交代作用研究的启示。     

黑钨矿类质同象系列的红外光谱研究

本文是对黑钨矿类质同象系列研究的一个组成部分。测试结果表明在中红外区及远红外区的某些吸收谱带,其频率和强度的变化与黑钨矿中两端员组份FeWO_4和MnWO_4的相对含量有良好的线性相关关系。文中给出了频率变化的相关方程和相关图,并讨论了频率位移和强度变化的内部机制。     

自然界中ZnS-CdS完全类质同象系列的发现和初步研究

过去认为在自然界中的Cd只能有限替代ZnS中的Zn。但是，近几年笔者在研究贵州牛角塘镉锌矿床时，经电子探针、扫描电镜和透射电镜等多种方法的研究，发现锌硫化物中的Cd主要以类质同象存在，其含量可从0．8％增至37．93％；镉硫化物中的Zn同样主要以类质同象存在，其含量为2．43％～38．64％。锌硫化物与镉硫化物成渐变的过渡关系，并且Zn与Cd成很好的负相关关系，相关系数达0．99以上，形成ZnS-CdS的完全类质同象系列。这一发现无论在矿物学，还是在地球化学和矿床学上都具有重要的理论意义和实用价值。     

中国的磷铁锂矿—磷锰锂矿系列矿物

磷铁锂矿与磷锰锂矿是一完全类质同象系列中两个端员矿物。磷锰锂矿在我国新疆伟晶岩中已有大量发现。笔者于1984年在福建南平稀有金属花岗伟晶岩中发现了典型的磷铁锂矿。此外,早在1980年笔者还在新疆青河富铍伟晶岩中发现了成分介于该类质同象系列中间的磷锰铁锂矿。对后两个产状的矿物进行了较详细的矿物化学成分和物理性质研究。结合前人的资料,文中系统地讨论了国内所发现的六个产状的磷铁锂矿-磷锰锂矿系列矿物的化学成分特征及变化规律,化学成分与光学性质、物理性质、晶胞参数等之间的相互关系,并系统地引用了大量国外资料作对比。讨论了矿物中Mg、Ca等含量对这些特征的影响。另外,笔者还研究了该系列矿物成分与红外光谱之间的关系,指出矿物的红外吸收谱带频率与铁锰比值间呈良好的线性关系,并给出了相关关系式。     

地球内部物质物性的原位高温高压研究:大体积压机与同步辐射源的结合

大体积压机(large-volume press,简称为LVP)与金刚石对顶砧(diamond-anvil cell,简称为DAC)是两种相辅相成的、在高压研究中不可或缺的重要技术。大体积压机在温压范围上较金刚石对顶砧小,但它具有更加均匀的温压环境以及高于金刚石对顶砧几千以至百万倍的试样体积。这些特色使大体积压机成为精确测量试样整体物性和系统研究复杂材料系列的理想工具。在过去的20年里,高压和同步辐射技术方面的进展使大体积高压研究取得了革命性的突破。文中选择近期地学界的一些重要科研成果和技术突破作为例子,力图对同步辐射和大体积高压技术在高温高压研究中的近期进展作综合评述,最后简略讨论了LVP的发展前景。     

天然文石-方解石的高温相变及热膨胀性质

利用高温粉末X射线衍射研究了高纯地质成因文石从室温到1 073 K的相变过程以及文石和方解石的热膨胀性质,并分析了地质成因与生物成因文石的差异和影响因素。结果表明:斜方晶系的文石在693～733 K转变为三方晶系的方解石,相变临界温度为723 K,摩尔体积增加5.97%;文石在300～663 K的体积热膨胀系数α(V)(10-5/K)随绝对温度T(K)的变化规律为:α(V)=3.59(79)+7.17(170)×10-3T,文石的热膨胀具有强烈的各向异性[轴向热膨胀系数α(c)α(b)α(a)];方解石在733～973 K的热膨胀系数α(10-5/K)为:α(V)=3.78(25),α(a)=-0.27(2),α(c)=4.31(29),a轴具有负热膨胀。生物成因的文石相变温度比合成和地质成因文石低60～140 K,粉末状文石相变温度低于单晶和未被破坏的整块文石;粉末状的生物成因文石和方解石与非生物成因的文石和方解石的热膨胀系数接近,然而整块的生物成因的文石有更小的热膨胀系数。     

NaAlSiO4高温高压相变及产物的X射线衍射研究

采用多顶砧静态高温高压实验装置和X射线衍射分析方法研究了合成霞石NaAlSiO4在压力为22．25GPa,温度为1200—2000℃条件下的相变及其产物的晶体学特征,结合前人研究成果探讨了NaAlSiO4的高温高压相变过程和CaFe2O4型NaAlSiO4的稳定性及其地质意义。结果表明,合成霞石NaAlSi04在23GPa,1500℃时就可以完全转变为CaFe2O4型NaAlSiO4。结合前人的研究成果可以认为：CaFe2O4型NaAlSiO4在地幔深部可以稳定地存在,并对Na、Al在深部的赋存具有重要意义;随着温度压力条件的变化,CaFe2O4型NaAlSiO4的晶体学参数(晶格常数、晶胞体积和计算密度)发生变化,但变化的幅度不大。     

试论复杂链状氧化物—黑钨矿的晶体化学特征

对不同世代的10个天然黑钨矿和1个人工合成的黑钨矿进行了物理性质、化学成分、粉晶X射线衍射、穆斯堡尔谱和溶矿物相试验及电子扫描分析等测试工作。结果表明;黑钨矿中含有较多的Nb、Ta、Sc、Y、Yb和Fe~(3+)等微量元素,它们以类质同象的形式呈三种方式替代Mn、Fe~(2+)和W_(6+)离子,并分别占据在Fe(Mn)O_6八面体和歪曲度大的WO_6畸变八面体中;因此,黑钨矿结构中的W不是以WO_4四面体状态存在,而是形成Fe(Mn)O_6与WO_6以角顶相连的复杂链状氧化物结构体。     

福建尤溪肖坂金矿的金矿物特征研究

福建尤溪肖坂金矿金矿体主要受韧性剪切带控制,呈层状、似层状,贮存于中-晚元古代大岭组变质岩中,为典型的绿岩带韧性剪切型金矿床。通过对该矿区矿石的矿相学观察、扫描电镜下的能谱分析以及电子探针的分析,发现该区金的存在主要有两种形式,即以包体金形式包裹于黄铁矿、黄铜矿、石英和闪锌矿中和以粒间金形式分布于黄铁矿、石英等矿物的粒间。Ag与Au出现类质同象,Ag含量最高可达到6.91%,分析结果表明还含有少量的Fe存在。     

元素的类质同象置换简表

类质同象普遍存在于矿物中，将发生类质同象置换的元素列于元素周期表中，就是作者所编制的元素的类同象置换简表，表中同时列出了主要载体矿物及参考工业指标。