微型计算机的岩石和矿物数据处理系统

中国科学院地质所岩石研究室经过多年实际运用,有下列主要岩石学和矿物学数据处理系统程序: 1.标准矿物分子(CIPW)计算程序:输入岩石化学分析数据,可计算28个标准矿物分子和39个常用的岩石化学特征参数,在程序中设计了几种Fe~(3+)和Fe~(2+)修正可选择开关, 2.矿物晶体化学式和某些矿物端员分子数计算程序:包括氧原子法和阳离子法,适用于硅酸盐矿物(含水矿物除外,但可计算含OH矿物的分子式)和氧化物。使用者可自由地进     

流体不混溶性和流体包裹体

大多数流体包裹体是捕获于均匀体系,但有一部分包裹体捕获自非均匀体系(不混溶体系)。在自然界存在着许多不混溶的过程,这包括基性岩浆和酸性岩浆之间,岩浆与热液,岩浆与CO₂,盐水溶液与CO₂等。液体的不混溶性对于成矿作用十分重要,这方面有3个典型的例子,第一个是金矿的成矿作用与NaCl-H₂O-CO₂体系流体的不混溶有着重大的关系;第二个例子是斑岩铜矿;第三个例子是伟晶岩,发现在伟晶岩演化和成矿作用中存在着岩浆和热液的不混溶作用。实际上不混溶的大部分证据是从流体包裹体的研究中获得的。现在的问题是如何来确定哪些包裹体是从不混溶过程中捕获的。这种捕获于不混溶过程中的流体包裹体怎么来确定他的T_h和成分。这种捕获于不混溶过程中的流体包裹体怎么与"卡脖子"拉伸作用"中捕获的包裹体和捕获自均匀体系的流体包裹体相区分。     

花岗岩酸岩作用反应动力学研究

化学刺激能够改善增强型地热系统(EGS)热储层裂隙连通情况、提高裂隙渗透率。本文以EGS热储化学刺激为出发点,开展土酸体系 花岗岩作用实验,总结实验规律,明确了酸岩作用机理,建立多矿物耦合反应动力学模型并获取重要参数。得出以下结论：土酸中HF浓度越高,对花岗岩的溶蚀率和溶蚀速率就越大,但更易产生二次沉淀;酸液中离子的浓度与不同矿物溶蚀存在对应关系,Na+和K+分别来自于钠长石和伊利石,Al3+和硅来自长石类和黏土类矿物,Ca2+前期来自方解石,后期受钙长石和氟石影响;土酸 花岗岩反应为双重机制控制下的动力学反应;HF机制下的矿物溶解反应速率常数数量级约为10-4～10-5,比中性机制下的矿物的溶解速率提高了约9个数量级。研究结果可以为EGS储层化学刺激工作提供理论支持。     

硅饱和熔体-橄榄岩反应与残留橄榄石的成分解耦

以下几个基本事实使橄榄石的相容元素地球化学研究在探讨地幔组成与地幔过程方面具有重要意义:(1)大于50%的上地幔是由橄榄石组成的,因此幔源岩浆一般被认为生成于与橄榄石平衡的环境;(2)橄榄石是玄武岩中的常见矿物,是玄武质岩浆中最早结晶的矿物,因此最有可能记录原始岩浆的相容元素地球化学特征;(3)橄榄石几乎不含不相容元素,但相容元素(Ni、Mn、Co、Ca、Al、Cr)含量较高,一般在100×10-6～5000×10-6之间,分析条件容易满足;(4)原始岩浆的不相容元素含量容易受到部分熔融程度的影响,而相容元素的含量主要受源区岩性(橄榄石、辉石的含量)的控制.     

四川省矿物岩石地球化学学会《“七五”科研成果报告暨学术交流会》论文摘要选登

杨乃沟出露的下古生界二郎坪群小寨组岩性主要为含碳质石榴十字空晶石黑云母石英片岩,含石榴黑云母石英片岩,原约2500米。杨乃沟泥质片岩作AFM和WFM(H_2O-FeO-MgO)投影分析,主要的矿物共生组合有四种: 空晶石-石榴石-十字石;空晶石-黑云母-十字石; 黑云母-石榴石-十字石;空晶石-黑云母-石榴石。以上各共生组合都包含石英、白云母、斜长石、钛铁矿和水。 Na_2O,MnO对矿物共生关系的影响不容忽视。组分H_2O可控制第一种共生组合在Al_2O_3-FeO-MgO次体系内的单变平衡关系。杨乃沟泥质片岩虽然系在接近平衡的条件下形成,但本分析结果清晰地反映出岩石中普遍存在局部平衡现象。所用方法对任何结晶岩石的矿物共生分析都适用,且分析结果符合热力学定律的要求。     

选矿中金矿物学平衡的意义

本文研讨了在详细地设计冶炼实验和处理难选金矿石的最佳条件中,金矿物学平衡的意义。通过对32个金矿石和含金矿石的实验而得到了一个完整的定量化的矿物学平衡程序。这个平衡程序是以特殊的氧化作用用鉴定可见金的百分比和用光学显微镜及电子探针测定金矿物的特征为基础提出的。不可见金即胶体粒级金和固体中的金,这两者直接用氧化作用选剔测定效果不佳,用定量的离子探针微区分析(SIMS)可直接测定。这样就直接测定了所有的载金矿物,鉴定结果准确无误。本文选择五个例子作了介绍。目的之一是提供一个体系——通过鉴定金的赋存形式来研究金的矿物学程序,并有助于设计和优化选矿工艺过程。     

美国2001年9月11日世贸中心被攻击后的环境研究

本文主要介绍了2001年9月11日世界贸易中心(WTC)被攻击之后在各学科领域的环境特征研究结果。文中提交的信息被世界贸易中心应急小组在2001年9月18日(热点信息)和2001年9月27日(制图和组成成分结果研究)使用。实验数据由喷气推进实验室/美国航空航天局(JPL/NASA)于2001年9月16、18、22、23日在世界贸易中心(WTC)通过机载可见光/红外成像光谱仪(AVIRIS)的高光谱遥感仪器获得。2001年9月17日和18日晚上,由两人组成的美国地质勘探局小组在世界贸易中心方圆1km之内收集了超过35个位置点的粉尘和空降碎片样品,其中为了避免受9月14日的暴雨影响选择了两个室内样本收集点,另外还收集到了两个有钢梁涂层的世贸残骸样品。美国地质勘探局地面工作人员在白天进行了实地反射光谱测量,用于现场校准AVIRIS遥感数据。AVIRIS数据的辐射定标和校正工作在喷气推进实验室/美国航空航天局(JPL/NASA)完成;表面反射率校准、光谱测图和解译工作在位于丹佛市的美国地质调查局成像光谱实验室完成;灰尘/碎屑和钢梁涂层样品的各种矿物学和化学参数的分析工作,在位于科罗拉多州丹佛市的美国地质调查局实验室完成,分析中使用了反射光谱法(RS)、扫描电子显微镜检查法(SEM)以及X射线衍射法(XRD)等。通过分析研究得出以下几个重要结论:(1)世贸中心大楼倒塌释放的粉尘主要有:玻璃纤维、石膏、混凝土、纸张以及其他建筑施工中常用的混合材料。(2)在实验室用RS、SEM和XRD方法分析发现,在三分之二以上的灰尘和空降碎片样本中只检测到微量的温石棉(小于总重量的1%),而到目前为止在所有粉尘样品中还没有检测到角闪石类石棉矿物。(3)对钢梁涂层样品分析发现,在世贸中心碎片中检测到的温石棉(蛇纹石矿物)占涂层材料总体积的比例高达20%,同样在这些钢梁涂层样品中也没有检测到角闪石类石棉矿物。(4)在地面仪器低百分比检测的限制下,AVIRIS矿物图主要是用来检测可能存在的石棉状矿物,图中并没有显示温石棉或闪石类石棉的大范围分布。从图中的孤立像素点或像素群(像素大小约2m×2m)可以看出,世贸中心周围地区的石棉状矿物含量变化范围大,从百分之几到百分之几十都有可能。由于AVIRIS数据中的某些光谱吸收强度和温石棉钢梁涂层的光谱相似,因此吸收特征图只显示出了蛇纹石矿物的存在,而不能说明蛇纹石是石棉状的,因为非石棉状蛇纹石矿物在建筑材料中也是非常常见的。AVIRIS矿物图可以显示含石棉量较高的区域和小范围非石棉状矿物的区域,但需要通过现场采样和实验分析来验证石棉的存在。另外,AVIRIS矿物图只能检测地表矿物,而不能检测地下掩埋的矿物。(5)AVIRIS矿物图中角闪石类矿物是几个孤立像素点,而不是像温石棉那样的像素群。少数几个世贸中心地区的角闪石像素点和整个城市的角闪石像素统计噪声水平相似。AVIRIS吸收特征图只显示了角闪石矿物的存在,而这些在非石棉状建筑材料中也是非常常见的,所以需要进行现场采样来确认石棉的存在。野外样品的实验室分析结果与矿物图上的蛇纹石温石棉和角闪石矿物是一致的。(6)实验分析和AVIRIS矿物图结果表明,无论是小尺度的个别样品,还是世贸中心一定方向和距离范围的大空间尺度,粉尘的成分都是多变的。通过对同一样品多次重复进行矿物学和化学物质分析发现,多变性可能是因为粉尘是由不同材料的不均匀混合造成的,这种空间差异是在几十米的大尺度到厘米甚至更小尺度范围下观测到的。AVIRIS矿物图还显示了位于东南偏南的2号大楼倒塌中心的物质铁含量较高,温石棉的分布主要(但并不唯一)呈向西和北方向不连续的放射状,也可能分布在超过世贸大厦遗址四分之三公里的东方向。(7)迄今为止,在粉尘和空降样品中只检测到微量的温石棉,但在有钢梁涂层的世贸中心碎片中温石棉含量达到总体积的20%之多,而且AVIRIS矿物图中温石棉可能存在的区域也表明在局部点可能发现石棉。(8)2001年9月16日收集到的AVIRIS数据显示,世贸中心大楼倒塌区域有若干热点存在,在核心区就有超过36个不同大小和温度的热点。分析数据发现,这些热点的温度都高于800°F,有些甚至超过了1300°F。截止到9月23日,从飞机上观察到的火灾点大部分已经消除或者减弱。(9)我们通过实验发现的灰尘样品有微量石棉的结论与美国环保署(www.epa.gov)进行的其他研究结果一致。我们的研究结果也进一步说明:①高含量石棉可能存在于钢梁涂层和AVIRIS矿物图中显示的局部区域;②粉尘和钢梁涂层中的石棉只含有温石棉,而不含有角闪石类石棉。根据毒理学专家、流行病学专家和矿物学专家近20年分析研究的主要成果表明,闪石类石棉矿物比温石棉更易致癌(Ross,1999;Skinner等,1988;Van Oss等,1999:McDonald,2001)。但是,这一结论还没有被科学界普遍接受。Nolan等(2001)的文献中对这些问题有最新的深入探讨。(10)利用矿物学特性研究AVIRIS矿物图得出以下结论:温石棉占世贸中心残骸中有钢梁涂层材料总体积的20%之多,这些温石棉可能是在清理过程中作为灰尘无意释放到空气中的;AVIRIS矿物图显示石棉可能出现在粉尘的局部小范围集中区。这些为美国环保署和纽约公共卫生局清理粉尘和世贸中心残骸的工作提供了有用的建议,即在清理时应该采取合适的呼吸保护和防尘措施。     

理论计算溶液相锂同位素的分馏特性

<正>锂同位素近年来被认为可以在古环境重建中起到重要作用。锂(Li)作为微量元素,几乎只存在于硅酸盐矿物中,其有两个稳定同位素,分别是6Li(7.5%)和7Li(92.5%),在低温环境可以表现出显著的同位素分馏效应。这些特质预示着Li同位素体系可能会是示踪大陆硅酸盐矿物化学风化过程的有效工具。海洋是自然界Li的重要储库,每公斤海水含有26μM的Li。由于海水混合均匀需要大约1000年的时间,而Li在海水中的滞留时间却长达120万年,所以海     

测定矿物真实结晶温度的新方法

矿物的真实结晶温度是一个重要数据,无论是定量地描述矿物的平衡,还是探讨矿物体系的演化都很有意义。人们不止一次地试图测定矿物的结晶温度(以人造石英为例)与其中所含包体的均匀化温度的相互关系,总的说来未能得到良好的结果。矿物结晶温度在地质上     

第21届国际矿物学大会(21~(st)IMA)在南非召开

<正>第21届国际矿物学大会(21st IMA)于2014年9月1~5日在南非首都约翰内斯堡召开。来自全球70多个国家和地区的800余人参加了此次盛会,其中有40多名中国科学家与会。大会围绕"深入探究矿物:信息的矿藏"这一主题探讨,设置了黏土科学、深部地球、经济地质与应用矿物、环境矿物学与环境地球化学、地球化学与岩石学、结晶学与矿物学、行星和宇宙矿物学、分析测试技术与应用等10个板块,共58个专题。与会代表就这些专题展开了热烈并富有成效     

南极格罗夫山6块非平衡型普通球粒陨石的矿物-岩石学特征

主要报导了南极格罗夫山新回收的6块非平衡型普通球粒陨石的岩石学和矿物化学特征.它们都保存了原始的矿物-岩石学特征,包括非常清晰的球粒结构、基质不透明、橄榄石和低钙辉石颗粒具有明显的成分环带、以及颗粒之间极不均匀的化学组成等.这6块陨石包括3块高铁群(H3)和3块低铁群(L3)群.根据非平衡型普通球粒陨石中橄榄石成分Fa变化的PMD(相对标准偏差)值与陨石热变质程度的相关性,进一步划分岩石类型亚类:CRV 020016为H3.7型、GRV 020162为H3.5型、GRV 020166为H3.4型、GRV 020106为L3.7型、GRV 020164为L3.7型、GRV 020165为L3.7型.全部6块陨石的冲击变质程度很低,为S1-S2;样品比较新鲜,风化作用划分为W1-W2.     

简单矿物体系热力学平衡计算中的若干处理方法

最近三十年,热力学在地球科学和行星科学各化学体系上的应用所取得的巨大进展,使人们对有关地质现象的认识大为改观,并使这种认识开始上升到了定量阶段。本文试图对近年来关于简单矿物体系(不考虑固溶体关系)热力学平衡计算所涉及的若干问题作一概括介绍。     

变质作用温度与压力极限值的估算方法

变质矿物共生组合中缺少某种矿物,或者变质矿物的原始成分被不同程度地破坏,无法直接应用压力计或温度计算出具体的温度或压力数值时,可以根据实际情况,估算P-T的极限值.估算方法包括如下几类:(1)根据纯相矿物的相变条件,可以确定温度或压力的极限值.例如,根据Al2SiO5矿物相图可知,与红柱石平衡的矿物组合,稳定存在的压力不超过Al2SiO5矿物三相点的压力条件(0.375±0.025GPa);与夕线石平衡的矿物组合,稳定存在的温度不低于Al2SiO5矿物三相点的温度条件(504±20℃);(2)某些特殊矿物组合,其稳定域本身就具有温度或压力极限值的指示意义.例如,高温或超高温变质岩中的紫苏辉石+夕线石+石英组合,稳定存在的压力不低于1.05 GPa;假蓝宝石+石英组合稳定存在的温度不低于1050℃;(3)特殊矿物消失的反应线,可以限定温度极大值.例如,白云母脱水分解的反应,在中等压力条件下,不超过650℃,即与白云母+石英平衡共生的矿物组合一般不会高于650℃;(4)对于矿物固溶体发生出溶的情况,根据新生出溶页片和残留基体矿物,采用溶线温度计(二长石温度计、二辉石温度计、方解石-白云石温度计)计算出的温度数值,代表原先成分均匀的矿物固溶体出溶之前的温度极小值;(5)如果岩石中发生了退变质反应,要恢复变质作用高峰期的P-T条件,需要尽可能恢复高峰期的矿物成分,或者采用接近高峰期的矿物成分;(6)根据压力计模式反应中位于高压侧或低压侧的某种纯相矿物,可以确定压力极限值.例如,金红石位于GRAIL压力计模式反应的高压一侧.当岩石中缺少金红石时,可以人为假定岩石中存在金红石,计算出的压力为真实压力的极大值.由于压力计模式反应大多为纯转变反应,因此根据实际矿物组合和压力计模式反应,一般可以估算变质作用压力的极小值或极大值.估算变质作用P-T的极限值,方法并不限于本文所述的例子.     

201和361矿床的地质特征和富铀矿床形成条件的初步分析

区分出3种基本类型富矿:富矿类型、富矿床和富矿体。赋存于花岗岩中的201和361矿床均属于富铀矿床。它们形成于非带有利的条件,如丰富的来自花岗岩和可能部分来自深部的铀源;深断裂;良好的半封闭储矿构造;稳定的构造和热液对流系统以及充分的氧化还原。业已查明,持续保持■矿物沉淀而伴生的脉石矿物不沉淀或少沉淀是形成富铀矿的基本机制。实验表明,二氧化碳从UO_2~(2 )-CO_2-H_2S—SiO_4~(4-)体系中逸出,有利于沥青铀矿与SiO_2分开沉淀.其原理是二氧化碳从体系中逸出引起pH的增高,从而提高了SiO_2的溶解度,阻止其沉淀。     

谈谈环境水文地球化学中的几个问题

环境水文地球化学是研究人的水文地球化学活动。因人的活动对地下水化学成分形成作用的影响和地下水的变质作用的评价,主要是对水文地球化学环境变化的评价。热力学平衡模型的应用是有条件的,它适用于水交替较迟缓的、地球化学环境较均匀的地区。谨慎地应用局部平衡假设,可使热力学平衡模型的运用扩大。污染质在地下水中的迁移模型,应是渗透水动力学模型与地球化学模型有机结合的。这种结合在数学上是有困难的,文中介绍了两个解决上述困难的例子,目的在于抛砖引玉。希望在我国出现更多更好的与水文地球化学结合的水质迁移模型。     

云南斑岩型多金属金矿的嵌布特征及赋存状态研究

云南西部有大量低品位金矿资源,且具有嵌布粒度不均匀、矿石结构复杂、解离不完全等特点,传统工艺矿物学分析不易快速、准确测定金赋存状态及载金矿物的嵌布特征。本文利用矿物自动分析系统(MLA)、化学分析等方法对滇西多金属金矿进行系统的工艺矿物学研究,查明了该矿的矿物组成、嵌布粒度、连生及包裹关系,同时阐明了载金矿物的工艺矿物学性质对金回收率的影响。结果表明:金主要以游离态自然金的形式存在,嵌布粒度极细,主要集中在0.01~0.02 mm粒度级别;小于0.074 mm粒级的金占原矿总金量的50.08%,其余金以微细包裹体分散于黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿等载金矿物中。但载金矿物粒度较细,解离性差,嵌布不均匀,因此提高载金矿物解离度是提高金回收率的一个重要参考方向。     

泥质沉积物(岩)有机‐无机相互作用及其意义

<正>泥质沉积物(岩)在现代及古代地层都广泛发育,且富集有机质,因而,开展有机-无机相互作用研究对于认识泥质沉积物(岩)沉积过程、有机质富集过程和演化以及油气的勘探开发都具有重要的意义。泥质沉积物(岩)由无机矿物和有机质组成。无机矿物包括碎屑(石英和长石等)、黏土矿物(蒙脱石和伊利石等)、非黏土矿物(氧化物及方解石和白云石等);碎屑颗粒具有较强的惰性,而黏土矿物和氧化物等都含有电荷及较强的化学活性,不同类型矿物的性质差异较大,具有较完善的演化系列。有机质来自于生物     

北大别洪庙榴辉岩相岩石Sm-Nd年龄:峰期变质时代

前人工作认为北大别榴辉岩在榴辉岩相变质后,经历了麻粒岩相退变质作用,因此获得的Sm-Nd矿物等时线年龄代表了麻粒岩相变质时代.本文对北大别安徽洪庙百丈岩榴辉岩相岩石(辉石石榴石岩)的研究表明,该岩石经历了三叠纪超高压变质作用,经历了角闪岩相退变质.所研究样品在峰期变质之后是否经历了麻粒岩相退变质尚不能明确界定.结合矿物氧同位素体系平衡判据,辉石石榴石岩在峰期变质时达到了Sm-Nd同位素体系的均一化和平衡,并且在后期角闪岩相退变质中该同位素体系未出现明显的扰动,因此其Sm-Nd矿物等时线年龄[(225±14)Ma和(229±13)Ma]代表了榴辉岩相变质时代.同时,样品中矿物的同位素组成表明,在俯冲板块折返和退变质过程中,岩石受到外来和内部流体的不均匀作用,造成退变的单斜辉石在同位素组成上的不均一.     

人工合成图水羟砷铁矾的矿物学研究

图水羟砷铁矾是目前发现的存在于酸矿废水中的唯一的亚砷硫酸盐含铁矿物,其化学式为Fe6(AsO3)4(SO4)(OH)4.4 H2O。图水羟砷铁矾对研究酸矿废水中砷地球化学以及冶金含砷废水处理都具有重要意义。本文通过恒温水浴反应器合成该矿物,首次采用红外光谱和拉曼光谱对其表征,结果表明:位于770 cm-1处的红外特征峰来自矿物中As—O伸缩振动;位于609、663、512、455和365 cm-1处的拉曼特征峰分别来自矿物中As—OH不对称伸缩振动、As—OH伸缩振动(υ3)、AsO33-不对称弯曲振动(υ4)(512和455 cm-1)和O—As—O弯曲振动;光电子能谱结果表明矿物中As为+3价,不存在更高氧化态。低pH值和高硫酸根有利于矿物获得较好晶形;矿物在pH>3出现不谐溶解,首次测定矿物溶度积常数(Ksp)为107.7,标准吉布斯反应自由能(ΔG0f)为-3 605 kJ/mol。     

Pb—Sn—Fe—Sb—S体系相关系

用抽空石英管法研究以Fe_(0·96) Sb_(2·04) S_(4·12)为投影顶点,8×(PbS-SnS-SnS_2)为投影平面的Pb-Sn-Fe-Sb-S体系的相图表明,由于Pb(?)Sn~(2+)之间互相取代,500℃时辉锑锡铅矿固溶体中Sn~(2+)变化范围(以单位分子式11个金属原子总数为计量)是0—4.8个原子,400℃时则为0—4.0个原子。同时,Sn~(4+)变化范围是1.3—2.3个原子和1.5—2.1个原子。圆柱锡矿固溶体变化范围较小。500℃时Sn~(2+)变化范围是0.4—1.8个原子,400℃时为0.5—1.7。Sn~(+4)变化范围则分别为3.2—4.2个原子和3.3—4.2个原子。变更Fe含量(0.81—1.09)及Sb含量(1.83—2.29)进行的几组合成实验表明,上述两个矿物中Fe、Sb含量变化范围很小,不超过±0.15个原子。辉锑锡铅矿固溶体可与方铅矿、块硫锑铅矿、针硫锑铅矿、硫锡铅矿、硫锡矿、圆柱锡矿等形成平衡结线。而圆柱锡矿不与方铅矿、硫锡矿、硫锡铅矿形成平衡结线,但可与辉锑矿、SnS_2及上述其他矿物形成平衡结线。结合锡的硫化物及氧化物(锡石)热力学稳定场计算表明,在本体系内辉锑锡铅矿在300℃时稳定区的硫活度在lga_(s2)=-20(atm)附近,氧活度小于lga_(o2)=-40(atm),而圆柱锡矿稳定区硫活度大于lga_(s2)=-10(atm)。