碱性玄武岩中长石巨晶的结构水：红外光谱和核磁共振谱研究

运用傅立叶变换红外光谱技术（ＦＴＩＲ,红外区和近红外区）和质子魔角旋转核磁共振技术（＾１ＨＭＡＳＮＭＲ）对来自安徽女山,江苏盘石山和河北汉诺坝新生代大恶性玄武岩中的４个歪长石巨晶进行了观察,结果显示,这些巨晶含有结构水,主要以Ｈ２Ｏ的形式存在,其中３个样品的结构水含量（Ｈ２Ｏ）分别为４０５μｇ／ｇ,９１５μｇ／ｇ,μｇ／ｇ。这些数据和文献中已有的资源表明,名义上无水的长石族矿物可以是地球上的水储库     

绿柱石中隧道水的红外光谱

应用富时叶变换红外谱仪研究了三个启三绿柱石样（包括原样与热处理）。将３４３５ｃｍ＾－１宽吸收带归属于与铁离子成键的水。谱图表明隧道水的大量脱去是在８００℃以上的温度开始的,对于富碱样品,更可能是在１０００℃以后开始。隧道中碱金属离子的阻塞作用是造成绿柱石隧道水难以失去的重要原因．     

女山和盘石山橄榄岩包体中的水: 红外光谱研究

运用傅立叶变换红外光谱技术对来自安徽女山新生代碧玄岩中的6个和江苏盘石山新生代玄武岩中的3个名义上“干”橄榄岩包体中的矿物进行了观察。结果显示:单斜辉石和斜方辉石普遍含有微量的结构水,以OH-的形式赋存;除1个女山包体外,其余的橄榄石均未探测到结构水;女山1个石榴石橄榄岩中的石榴石未能探测到结构水。单斜辉石中结构水含量>斜方辉石>>橄榄石(石榴石)。结合文献中的资料来看,岩石圈地幔中水的分布可能既具有大尺度不均一性,又具有小尺度不均一性,可能并不具有明显的垂向分带。     

掺杂Fe、Cd闪锌矿电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺Fe和(或)Cd的闪锌矿型Zn S的电子结构进行了计算。计算结果表明,纯闪锌矿的禁带宽度为2.85 e V;掺Fe浓度为3.125%的闪锌矿禁带宽度为2.58 e V,且Fe的3d和S的3p轨道杂化在禁带中引入了两条杂质能级;随着掺Fe量的增加,杂质能级的宽度和峰高也随之增大;掺Cd闪锌矿的禁带宽度为2.68 e V,并在下价带底引入一条杂质能级;Fe/Cd共掺杂的闪锌矿禁带宽度为2.49 e V,在禁带中出现的两条施主杂质能级可提高闪锌矿的可见光响应及催化能力。计算结果为深入探讨天然闪锌矿的可见光催化机制提供了理论支持。     

矿物红外光谱多组分优化计算模式

矿物红外光谱多组分优化计算模式梁长林（华东地质学院）一、权计算公式一个由几种单组分物质（矿物）按一定比例组合而成混合物（岩石），在没有化学反应发生情况下，它的红外光谱也是由这几个单组分物质的谱按相应的比例叠加而成，假设混合物样品的红外光谱（样品谱）为...     

红外光谱测定绿辉石结构水含量的两种吸收系数之比较

使用目前常用的两种红外吸收系数,对超高压榴辉岩中绿辉石的结构水含量分别进行了计算;结合最近的一些文献数据,对两种计算结果进行了对比分析;定量比较了两种方法的优劣,表明使用Bell等(AM,1995,80:465-474)的吸收系数会使得计算结果明显偏高(一倍左右),这会对理解水对地球内部物性和动力学的影响带来较大的不确定性。本文计算表明,使用Libowitzky和Rossman(AM,1997,82:1111-1115)的方法计算绿辉石中的水可能更加准确,相应的红外摩尔吸收系数应该为(13.43±0.12)ppm-1.cm-2,即(7.47±0.0647)×104L/molH2O.cm-2。     

掺Fe和V的金红石电子结构的第一性原理计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺杂Fe和(或)V的金红石型TiO2的电子结构进行了计算。理论模拟的结果表明,纯金红石的禁带宽度为1.98 eV;Fe掺杂金红石型TiO2的禁带宽度为2.18 eV,由Fe3d和O2p轨道杂化在禁带中间形成了两条杂质能级;V掺杂金红石型TiO2的禁带宽度减小为1.80 eV,由V3d和O2p轨道杂化形成的杂质能级位于金红石的导带底,引入了一个浅施主能级;Fe和V共掺杂的金红石禁带中存在一个较宽的杂质能带,禁带宽度减小为1.73 eV。杂质能级的出现以及禁带宽度的减小使得Fe和V掺杂的金红石具有更好的可见光响应能力。同时,Fe和V的类质同像替代使得金红石中MO6八面体具有较大的畸变程度,有助于表面缺陷的增加,从而为光催化反应提供天然活性位。为进一步深入揭示含铁、钒等杂质的天然金红石的可见光催化机制提供了理论支持。     

红外反射光谱方法的矿物学应用

反射光谱法是一种古老的实验方法，具有快速简便、无损伤等特点。但是，这种实验技术至今还未得到充分的开发应用。本文介绍矿物的红外反射光谱的实验方法、光谱特征及应用前景。     

基于红外光谱-拉曼光谱研究山东郯城砂矿的金刚石及包裹体类型

对山东郯城砂矿中的金刚石开展了傅里叶红外光谱和显微激光拉曼光谱的测试,结果显示,红外光谱均可见C—C的本征峰;绝大多数可见氮的吸收峰:双氮的吸收峰、聚合氮的吸收峰和氮片晶的吸收峰;部分可见氢的吸收峰:C—H的吸收峰、C—N的吸收峰和H2O的吸收峰.郯城金刚石以Ⅰa型金刚石为主,有ⅠaA、ⅠaB、ⅠaAB型,而Ⅱa型仅1粒;氮类型包括双氮(A心)、聚合氮(B心)及氮片晶(B'心),说明金刚石中的孤氮(C心)已经转化为双原子氮,但部分双原子氮未完成进一步的聚形.金刚石拉曼峰值集中在1131 cm–1,拉曼位移漂移程度较小,说明金刚石内部应力发生小幅的变化.在郯城金刚石中首次发现柯石英包裹体,出现139 cm–1、152 cm–1、212 cm–1、272 cm–1、328 cm–1、356 cm–1、428 cm–1和529 cm–1左右的拉曼峰值.在1粒金刚石中柯石英包裹体数量多达十余个,直径几μm至几十μm,呈针状、哑铃状、浑圆状和短柱状等多种形态.郯城金刚石中柯石英包裹体的出现,可作为郯城地区存在榴辉岩型金刚石的可靠标志,也佐证了该地部分金刚石的来源可能和洋壳循环或者俯冲过程有关.镁橄榄石包裹体上覆分散的黑色石墨斑点,与山东蒙阴、辽宁和湖南金刚石中的镁橄榄石等不同种类包裹体具有相似特征,推测这些石墨斑点是晶体包裹体形成后,由于外部环境温压条件的变化产生.     

大陆深俯冲过程中的水:"名义上无水矿物(NAMs)"的信息

对大别山典型产地榴辉岩中石榴子石和绿辉石的傅立叶变换红外光谱(FTIR)观察表明,石榴子石和绿辉石中都含育一定量的结构水,以OH-形式赋存。石榴子石中的水含量(H2O,wt)多为(200-1000)×10-6,可高达2200×10-6;绿辉石中的水含量相对高一些,多在500×10-6以上,最高可达3000×10-6;UHP榴辉岩的全岩水含量可高达10000×10-6。绿辉石的δD值为-67‰--110‰。矿物中的水含量和δD值都存在小尺度(同一样品不同颗粒间以及不同样品之间)的不均一性,这不仅表明超高压变质过程中自由流体的活动范围是有限的,而且说明板块的俯冲和折返都是十分快速的。"名义上无水矿物(NAMs)"的结构水含量和分布特征不仅可以示踪大陆深俯冲过程中流体的演化,还可以提供有意义的深俯冲过程的动力学信息。     

大别山超高压硬玉石英岩中的水:来自红外光谱的证据

为了探讨大别山“名义上无水矿物”(NAMs)中结构水的分布特征, 研究相关的流体活动、矿物变形以及板块俯冲和折返动力学过程提供重要的微观信息.对大别山双河和碧溪岭地区超高压硬玉石英岩中的石英、硬玉、石榴石和金红石进行了傅立叶变换红外光谱(FTIR)分析, 研究结果显示这些矿物都含有以OH-或者H₂O形式存在的氢, 硬玉中结构水平均含量在1000×10-6左右; 石榴石结构水含量在(900~1600)×10-6之间, 各样品颗粒结构水的分布不均匀; 副矿物金红石结构水含量在2000×10-6以上, 而石英结构中基本不含或仅含微量水(< 4×10-6).双河和碧溪岭地区的硬玉石英岩全岩含水量分别为(490~600)×10-6和545×10-6, 不同地区同一种NAMs中结构水含量基本相同.表明在高压-超高压变质岩的形成过程中, 地壳或原岩中的水可以通过这些超高压变质岩中的NAMs携带到地球深部.      

大别山双河超高压榴辉岩中的水: 微区红外光谱分析

大陆深俯冲板块到一定深度后(约90~110km), 几乎没有含水矿物存在, 超高压岩石中名义上无水矿物(NAMs) 成为俯冲板块中水的主要载体, 是示踪超高压变质流体的重要途径.对大别山双河地区超高压榴辉岩中的石榴石和绿辉石进行了详细的微区傅立叶变换红外光谱(MicroFTIR) 分析.FTIR结果显示所有石榴石和绿辉石颗粒都含有结构水, 以OH的形式存在, 其含量范围分别为(30~1860)×10-6和(360~620)×10-6.榴辉岩全岩水含量为(300~750)×10-6, 表明即使是在超高压变质作用的温压条件下, 榴辉岩也可以至少携带数百10-6的水进入深部地球.对石榴石颗粒内部的多点观察发现, 结构水含量的分布出现2种情况: (1) 颗粒内部的均一分布; (2) 核部水含量高而边部低.石榴石颗粒边部的低水含量可能是抬升过程中由于压力降低引起的H扩散所致, 扩散出来的H可能构成了早期退变质流体的重要来源.对于同一样品来说, 结构水含量在绿辉石和石榴石之间的比值为0.5~3.5.      

Calculation of the Model of Coesite Inclusions and Analysis of Their Retrometamorphic Paths

The process and path of retrometamorphism of coesite have great significance to our understanding of the P-T tracks of the exhumation of ultrahigh-pressure metamorphic rocks. Most of the coesites in the eclogite from Shima, Anhui Province, the Dabie Mountains, China, are found degraded to quartz partly or wholly, with ruptures occurring in the shells, outside which include the coesite and quartz. According to the microscopic observation, the sample of coesite inclusion is composed of garnet, quartz and coesite, based on which we have built a three-shelled composite sphere model to compute the transition of coesite. Based on the crystal growth formulas and pressure conditions of the ruptures in the garnet, we have calculated the radius of the quartz sphere, which depends on temperature, and eventually drawn the different retrometamorphic paths for different retrometamorphism rates.     

安徽女山下地壳麻粒岩包体中的水：红外光谱分析

运用显微傅立叶变换红外光谱技术,对安徽女山新生代玄武岩中的10个麻粒岩包体的主要组成矿物（单斜辉石、斜方辉石、斜长石）进行了观察。结果显示,这些名义上的无水矿物中都普遍含有以OH一形式赋存的结构水,其含量（H10wt．）分别可以高达～2340ppm（单斜辉石）、～1590ppm（斜方辉石）和～910ppm（斜长石）。不同样品间矿物的结构水含量具有明显的不均一性的分布特点,这很可能是对其原岩性质的一种反映。根据单矿物的水含量和各自的体积分数计算出的全岩水含量为125～963ppm。根据二辉石温度计计算的女山麻粒岩包体的平衡温度为～800～900℃,对应于女山最下部地壳（-25～35km）,因此本文数据为大陆下地壳含水与否提供了初步的最直接的证据,并且其水含量可能具有不均一性的分布特点。     

水对名义无水矿物变形的影响

在固体地球中,水虽微量,但对众多地质过程(例如,岩石部分熔融与火山喷发、地震活动等)和岩石的物理化学性质(例如,电导率、滞弹性、地震波性质、相变动力学等)影响重大。更为重要的是,水能通过影响矿物的变形机制来控制岩石的流变强度,进而制约着地球动力学的过程。名义无水矿物(NAMs:Nominal anhydrous minerals)即为分子式中不含氢的矿物,其晶格的容水量远小于正常含水矿物(如,角闪石,蛇纹石等)的容水量,但由于NAMs在固体地球中体积比例甚大,仅上地幔的橄榄石中所能溶解的水可能比全部地表水还多。因此了解水对NAMs(尤其是分别作为地壳和上地幔主要组成矿物的石英和橄榄石)变形的影响对于精确地构建岩石圈强度剖面和深刻理解构造地质学与地球动力学过程至关重要。本文将系统地回顾水对NAMs变形的影响,首先通过回顾水在固体地球内部的存在形式提出了NAMs是固体地球中的重要水库,接着阐述了NAMs中水的存在形式、溶解机制、溶解度影响因素及扩散动力学,最后着重论证了水致弱化在石英和富镁石榴石中最强,然后依次是单斜辉石、长石、橄榄石,瓦德利石和林伍徳石。     

吐哈盆地侏罗纪煤中主要组分结构特征与生烃性分析

在高纯度煤岩显微组分分离富集的基础上,应用透射式显微傅里叶红外光谱技术 (Micro FTIR),对吐哈盆地侏罗纪煤中的主要组分-镜质体、丝质体、角质体、藻类体的结构组成进行了测定。结果表明 :藻类体主要由长链脂族结构组成,芳香结构含量相对较少;角质体和基质镜质体中含有较丰富的芳香结构以及长链脂族结构;而丝质体则主要由芳香结构组成,脂族结构含量很少。显微组分的这种结构特征决定了藻类体具有很高的生烃潜力、角质体和镜质体的生烃潜力中等、而丝质体的生烃潜力则很低。对于吐哈盆地煤成油来说,由于藻类体主要由长链脂族结构组成,并且生烃潜力也高,因此其具有高的液态烃产率、丝质体的产油率最小、角质体和镜质体的液态烃产率中等。由于镜质体是本区煤中含量最高的组分。因此,对于吐哈盆地所形成的具有工业规模的油田来说,镜质体应该是主要的贡献组分之一。但对于富含藻类体的厚层状烛藻煤,由于它类型好,品质高、生烃潜力大、以中长链脂族结构为主,是煤成油最理想的源岩。     

Micro-FTIR spectroscopy of liptinite macerals in coal

Reflectance FTIR microspectroscopy has been used to investigate the chemical structure of the liptinite macerals, alginite, bituminite, sporinite, cutinite and resinite in bituminous coals of Carboniferous to Tertiary age. In comparison with the spectra of vitrinite in the same coals, the micro-FTIR spectra of liptinite macerals are characterized by stronger aliphatic CH_x absorptions at 3000–2800 and 1460–1450 cm⁻¹, less intense aromatic C=C ring stretching vibration and aromatic CH out of plane deformation at 1610–1560 and 900–700 cm⁻¹ respectively and various intense acid C=O group absorptions at 1740–1700 cm⁻¹. The peaks at 1000–900 cm⁻¹ due to aliphatic CH₂ wagging vibrations in olefins and at 730–720 cm⁻¹ due to CH₂ rocking vibration in long chain aliphatic substances ([CH₂]_n, n≥4), are characteristic of liptinite macerals. Collectively the micro-FTIR spectral characteristics indicate that liptinite is composed of greater numbers of long chain aliphatics, fewer aromatics and a broader range of oxygen-containing groups than other macerals. Marked differences exist in micro-FTIR spectra within the liptinite maceral group. Alginite has the strongest aliphatic and least aromatic absorptions followed by bituminite, resinite, cutinite and sporinite. The aliphatic components in alginite are the longest chained and least branched whereas those in sporinite are the shortest chained and most branched. Bituminite, resinite and cutinite are intermediate. Notable differences in micro-FTIR spectra of individual liptinite macerals, such as intensities and peak locations of aromatic C=C in alginite, C=O groups in bituminite and resinite and substituted aromatic CH and C–O–C groups in cutinite and sporinite, also exist, which are attributed to differences in depositional environments or biotaxonomy.     

Coesite inclusions in diamonds of Yakutia

The results of the study of diamonds with inclusions of high-pressure modification of SiO₂ (coesite) by Raman spectroscopy are reported. It is established that the octahedral crystal from the Zapolyarnaya pipe is characterized by the highest residual pressure (2.7 ± 0.07 GPa). An intermediate value of this parameter (2.1 ± 0.07 GPa) was obtained for a crystal of transitional habit from the Maiskaya pipe. The minimal Raman shift was registered for coesite in diamond from the Komsomol’skaya–Magnitnaya pipe and provided a calculated residual pressure of 1.8 ± 0.03 GPa. The residual pressures for crystals from the placer deposits of the Kuoika and Bol’shaya Kuonamka rivers are 2.7 ± 0.07 and 3.1 ± 0.1 GPa, respectively. Octahedral crystals were formed in the mantle at a higher pressure than rhombododecahedral diamonds.     

银家沟硫铁矿断裂构造控水分析与水害防治

矿区内北北东向断裂极为发育,在岩体内、接触带及围岩中均有分布,为地下水创造了良好的赋存空间,也是矿床充水主要途径;它的延伸性和连通性增大了上覆岩层的富水空间;虽然它在岩层中分布不均,但常富集成带,且延伸方向大致平行,在此地段进行采掘活动时常出现突水。生产过程中,根据断裂构造控水的特点采取了四个方面的防治措施。