微量样品的X射线粉晶衍射分析研究

采用石英单晶体制做了一个无背景片样品架,具有2θ小于120°范围内无衍射峰,背景很低等优异特点。以微量的锆石、绿柱石和青铜器样品为例进行了测试,得到的数据质量高,可以正确的鉴定所含物相以及相对含量。且所用的样品量为几毫克到几十毫克,因此对于微量试样的分析将具有重要的意义。     

A Comparative Quantitative Study of an Omani Soil Using X-Ray Diffraction Technique

Two methods for the quantification of clay minerals using X-ray diffraction techniques: the Constant Mineral Standards Method and the Constant Clay Method were applied to soil samples from Al-Khod (Northern Oman). The first method was based on the addition of different concentrations of clay to constant mineral standards while the latter was based on the additions of known internal standards to the clay sample. The clay investigated in this study contained montmorillonite, palygorskite, illite and kaolinite. The areas of the reflection peaks were found to relate linearly with additions of different proportions of clay or mineral standards. Using the two methods, the concentrations of the different components and their experimental errors were determined. From the errors and self consistency of the results obtained, and the practicality of sample preparation, it is proposed to use the Constant Mineral Standards Method.     

长庆油田长7段黏土矿物X衍射分析K因子的求取及应用

过去一直被认为是烃源岩的长7段泥页岩,目前被证实可以作为页岩油储层,这就使得定量分析长7段岩石中各类黏土矿物含量变得十分重要。由于不同地区黏土矿物结晶程度存在差异,导致传统X衍射定量分析的行业标准并不具有普适性,因此要精确测量长7段黏土矿物含量,就需要针对研究区具体情况,实测一套符合该区情况的K因子。利用X衍射定量分析中的K因子法,以石英为内标物,求取长7段岩石中各类黏土矿物的K因子,进而计算出了各矿物的含量。此外,通过X荧光光谱矿物化学配平以及热重分析两种方法对相应样品进行了黏土矿物的定量和半定量分析,进一步验证了K因子的正确性,分析结果与利用K因子法获得的矿物含量具有较好的一致性。所求取的K因子,对今后该区域利用X射线衍射法定量分析黏土矿物含量提供了基础参数,从而可以促进判断页岩的岩性、对比不同岩性岩石中单矿物含量及变化关系等方面的研究。     

湖南含籽晶天然金刚石的同步辐射X射线衍射形貌像研究

利用同步辐射X射线形貌学研究,首次发现湖南褐色天然金刚石中存在籽晶金刚石.该金刚石晶体呈菱形十二面体,其同步辐射X射线劳埃图上大部分斑点分别分布在5条主晶带上.经分析发现,该金刚石晶体首先由晶核发育成菱形十二面体金刚石籽晶,再由此籽晶生长成菱形十二面体金刚石晶体.该金刚石晶体中晶体缺陷很少,仅存在部分由塑性形变产生的应力场以及由籽晶生长界面产生的面缺陷,表明该金刚石晶体所处的生长环境较为稳定.     

蒙脱石晶体结构构型及其XRD、IR的分子模拟

利用Cerius2软件分别构建了15种含有0～96个水分子的Li-、Na-、K-蒙脱石超晶格模型。分析了模型结构中的键长和键角,运用分子力场方法—UFF力场构型优化得到蒙脱石的最优构型及其总能量等参数,在此基础上计算了3种蒙脱石含有32、64和96个水分子时晶体结构的X射线衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)。结果表明,蒙脱石结构模型中键长和键角等参数说明其结构具有合理性;当蒙脱石的结构达到能量最小构型时,体系的总能量随着水含量的增加而降低;XRD的模拟结果和实验结果相一致;IR的模拟结果与实验结果有所偏离,可能是由选取的分子力场和分子位能模型所致。     

An X-Ray Diffraction Study of an Inclusion in Diamond from the Luobusha Chromite Deposit in Tibet, China

Diamond was found in podiform chromitites of ophiolite and harzburgite from Luobusha, Tibet. There are silicate inclusions in some diamond grains from this area. In the present work, the CCD (charge coupled detector) technology of X-ray powder diffraction was applied to the study of the inclusion in diamond from the ophiolite of Tibet. Diffraction patterns are obtained even though the inclusion is only 20 μm in crystal size. The results show that the inclusion in diamond consists of talc and clinochrysotile. Therefore, it is clear that the diamond from the ophiolite of Luobusha, Tibet, is natural diamond rather than a synthetic one.     

X射线荧光光谱测定荧光粉中硅铁锌钴

采用溶液法配制标准,粉末直接制备样饼,用SRS300型X射线荧光光谱仪测定彩色荧光粉中的SiO2、Fe2O3、Co、Zn组分含量,取得较满意的结果,与已知含量样品比较,所测组分的结果基本相符。精密度检验SiO2、Fe2O3、Co、Zn的RSD均<3%(n=10)。     

Heavy-Ion Radiation Stability of Gd_2Zr_2O_7-Pyrochlore Glass-Ceramic Wasteforms Doped by Simulated Actinides

To research the structure radiation stability of simulated Gd2Zr2O7-pyrochlore glass-ceramic wasteforms Nd3+, Ce4+ were selected as the simulated nuclide of An3+ and An4+ radionuclides respectively. A series of compounds with the general formula Gd2-xNdxZr2-xCexO7 (0.0≤ x ≤2.0) were prepared by High-temperature sintering method at 1623 K for 48 h in air atmosphere. The heavy-ion irradiation experiments were done at room temperature and atmospheric pressure. The structure and microscopic morphology of Gd2-xNdxZr2-xCexO7 (0.0≤ x ≤2.0) glass-ceramic wasteforms before and after irradiation experiments were investigated by the X-ray diffraction and scanning electron microscopy.     

D-DIA装置与同步辐射源结合技术及其在矿物高温高压变形实验中的应用

高温高压变形实验是研究地球深部组成矿物流变学性质的重要技术手段之一.D-DIA(deformation-DIA)装置是最近10年来兴起的一种新的高温高压变形实验设备,通常可实现的最高压力为15 GPa和温度约为2 000 K;而同步辐射X射线衍射已经广泛地应用到物质结构科学的研究中,二者相结合,能够有效原位地研究材料物质在高温高压下的流变学性质.以美国布鲁克海文国家实验室配合有同步辐射源的D-DIA装置为例,介绍该装置的基本结构、工作原理及D-DIA装置与X射线结合技术如何实现矿物高温高压下变形过程的原位观测及相关定量力学数据的获取.这一技术突破了传统流变仪的压力局限,为在更高压力(P＞4 GPa)条件下研究地球深部组成物质的高温高压流变学性质提供了有效途径.      

氧化铁黄衍生Fe_2O_3/Al_2O_3复合颜料的制备及其耐热性能

本文采用沉淀法合成氢氧化铝包覆氧化铁黄前驱体,再通过煅烧的方式合成耐热型氧化铁红颜料,利用XRD、FT-IR、SEM等手段表征了复合颜料的结构,探讨前驱体反应pH值对材料结构以及耐热性能的影响。XRD和FT-IR测试结果表明:煅烧温度为400℃、600℃和800℃时,煅烧后样品包覆层为γ-Al_2O_3或无定型氧化铝;当煅烧温度提高至1100℃时,pH4/Al、pH8/Al包覆层分别为α-Al_2O_3和θ-Al_2O_3。而pH6/Al、pH10/Al时为两种晶型的混合物。SEM测试表明,包覆提升了Fe2O3/Al_2O_3复合颜料的耐烧结性能。耐热性能测试表明,包覆后氧化铁红颜料耐热性能有较大提升,特别在pH=6时经过1100℃的高温煅烧后相对于其在800℃煅烧产物的色差ΔE为0.84,显示出了良好的耐热性能。     

铁锰氧化物对苯酚氧化降解的实验研究

为了考察铁锰氧化物对酚类污染物的氧化降解能力,采用天然以及合成的铁锰氧化物对苯酚的氧化降解进行对比实验研究。土壤中铁锰氧化物样品分别为天然针铁矿及氧化锰,合成铁锰氧化物样品分别为合成针铁矿及软锰矿。结果表明：苯酚与铁锰氧化物发生氧化还原作用时,还可能与土壤中杂质发生吸附等作用;铁锰氧化物还原反应强度随着反应介质pH值的升高而迅速下降;可用零级反应动力学方程拟合铁氧化物还原溶解反应,针铁矿溶解反应的强度与介质的pH值呈负相关关系;天然针铁矿对酚类污染物的氧化降解能力明显高于合成针铁矿,pH值对天然针铁矿溶解反应影响较大;可用一级指数衰减方程拟合锰氧化物还原溶解反应,锰氧化物溶解反应的强度与介质的pH值呈指数衰减关系;pH值对软锰矿还原溶解反应的影响大于对土壤中氧化锰的影响,pH值越小,影响越显著;对比pH值对铁和锰还原作用的影响发现,在pH=6.5时,锰氧化物仍有较强的氧化性能。     

ZnAl_2O_4晶体的生长基元与结晶形态

从负离子配位多面体生长基元模型出发 ,建立了ZnAl2 O4 晶体生长基元的数学模型 ,并通过对ZnAl2 O4 晶体生长基元稳定能的计算 ,讨论了ZnAl2 O4 晶体生长基元的结构 ,从而认为正八面体是其有利生长基元。     

莲花山矿段磷矿石P2O5与F的相关性研究

莲花山磷矿为大型生物化学沉积型磷矿,伴生有一定量的氟,为了查明磷与氟的关系,通过对化学数据分析等的综合处理,对P_2O_5与F的相关性和原因进行了研究。结果表明,P_2O_5与F呈十分显著的正相关性,数学模型为y=0.09x-0.17;矿石中的氟主要赋存于磷灰石中,成矿介质在形成演化过程中,氟与磷是同步富集的。在找矿实践中,如果出现氟异常,则预示可能存在工业磷矿层;进行氟资源量估算时,应考虑矿石P_2O_5品位,以使估算结果尽可能接近实际情况。     

华南地区晚二叠和晚三叠世煤中稀土元素特征研究

在华南地区贵州六盘水、江西乐平、露庆和湖北黄石矿区晚二叠和晚三叠世煤层的稀土元素ICP—MS分析数据的基础上，系统研究了研究区煤中稀土元素的含萤分布特征、赋存特征、配分模式以及地质控制因素。含量分布表明晚二叠世稀土元素含量总体高于晚三叠世；煤中稀土元素与灰分成正相关关系，部分煤样品由于有富稀土元素的重矿物组合的存在而出现稀土元素的异常高值；同一矿区、同一时代煤中稀土元素的配分模式具有一定的相似性，而不同地区同一时代和同一地区不同时代煤中稀土元素的配分模式具有较大差异；煤的沉积环境，煤中无机矿物组成以及海水的影响是控制煤中稀土元素含量和配分模式的主要地质因素。     

交互四元体系Li~+,Mg~(2+)//SO_4~(2-),B_4O_7~(2-)-H_2O 288K时相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究了288K时Li+,Mg2+//SO42-,B4O72--H2O四元体系的固液相平衡关系,测定了该四元体系在288K时平衡液相的溶解度和密度。依据实验测定的平衡溶解度数据及对应的平衡固相,绘制了该四元体系的平衡相图及密度组成图。研究结果表明:交互四元体系Li+,Mg2+//SO42-,B4O27--H2O288K时平衡相图中有2个共饱点,5条单变量曲线,4个结晶区对应的平衡固相分别为Li2B4O7.3H2O,Li2SO4.H2O,MgB4O7.9H2O和MgSO4.7H2O。     

X射线衍射技术应用于宝石鉴定-合成及晶体结构研究进展

因宝石检测常附带无损要求、宝石评价具科学性和不确定性等特点,X射线衍射(XRD)在宝石学这门矿物学的分支学科中的应用具有特殊性,其应用领域主要集中在三个方面。①宝石鉴定领域:对单晶宝石和多晶宝石进行物相鉴定、宝石产地特征研究以及宝石矿物多型的种类划分等。例如根据XRD图谱,可将品种繁多的微晶石英隐晶质变种玉髓中不同的SiO₂质矿物相精确区分;通过黏土矿物成分及其含量可将鸡血石中"地"的种类进行划分。②宝石矿物的晶体结构研究:对成分复杂的单晶宝石进行晶体化学分析、获取矿物类质同象替代情况、利用结晶度划分宝石品质。例如晶格参数中的c/a比值可将绿柱石的Al八面体类质同象替代和Be四面体类质同象替代进行区分;软玉中通过XRD数据计算出的结晶度与软玉的品质关系密切。③宝石学研究技术的开发:对宝石的优化处理过程进行监测,在宝石合成过程中检验矿物晶形大小、结晶质量及内应力等,以有机宝石的晶体结构为基础的人工养殖技术研究。例如尖晶石在热处理过程中,Mg离子由四面体中的T位迁移至八面体中的M位,导致M-O和T-O键长随温度变化,并反映在尖晶石的色调中;在托帕石合成过程中,XRD数据显示770~800℃时形成含氟托帕石(与天然托帕石结构相同),而在950℃和1000℃出现含氟托帕石离解成刚玉和莫来石。目前,我国在宝石学的XRD应用方面起步较晚,国外在宝石鉴定、优化与合成方面的应用相对成熟。本文认为,该技术与扫描电镜、质子探针等分析技术的联用仍有很大发展空间。     

The configurational entropies of Ca2MgSi2O7-Ca2SiAl2O7 melilites and related minerals

Equations for the configurational entropy and homogeneous equilibria in Ca₂MgSi₂O₇-Ca₂SiAl₂O₇ melilites are derived for a site constraint that does not permit Mg on the smaller T₂ tetrahedral sites. This constraint leads to one ordering parameter and one composition parameter. The maximum configurational entropy for perfectly ordered crystalline solutions is 3.795 cal K^–1 mol^–1, corresponding to the structural formula Ca₂(Mg_0.33Al_0.67) (Si_0.67Al_0.33)₂O₇ and not the equimolar composition Ca₂(Mg_0.5Al_0.5)(Si_0.75Al_0.25)₂O₇. Similarly, the configuration Ca₂(Si_0.33Al_0.67)(Si_0.33Al_0.67)₂O₇ has the maximum entropy for the gehlenite end-member composition. The tabulated entropy of end-member gehlenite at 298.15 K must be corrected by at least 2Rln2, which corresponds to a substantial correction to its Gibbs energy at high temperature. The same corrections are applicable to other minerals having two crystallographically distinct sites in a 21 ratio and where the same configurational entropy equation applies: MgFe₂O₄ (magnesioferrite), NiFe₂O₄ (trevorite), TiFe₂O₄ (ulvospinel), TiMg₂O₄, TiZn₂O₄, CuFe₂O₄, and TiFe₂O₅ (pseudobrookite) inasmuch as these substances prefer the same inverse ordered state as gehlenite at low temperatures. The effects of the ideal enthalpy and entropy on temperatures of homogeneous equilibria in gehlenite and MgTi₂O₅ are evaluated. Geological-thermometer phase diagrams of the long-range ordering parameter plotted against temperature have a sigmoidal shape for these minerals owing to the fact that this type of disordering is non-convergent.     

铁氧化物光催化氧化锰的实验研究及其环境意义

天然锰氧化物广泛存在于地表多种生态环境中,了解其形成过程对于厘清地表物质演化与元素循环具有重要意义.本研究首次开展了在常见氧化铁矿物催化作用下Mn2+的直接快速光氧化途径与反应机理实验.实验结果显示,不同水溶液体系中赤铁矿、针铁矿的光催化氧化Mn2+速率可达3.5～12.3 μM/h,可形成钡硬锰矿、斜方水锰矿等不同类型的氧化产物.反应过程中铁氧化物矿物价带上的空穴直接氧化Mn2+形成Mn(Ⅲ/Ⅳ),氧气充当导带电子的唯一受体.矿物催化剂种类和溶液化学成分能显著影响光氧化速率与最终产物的晶体结构.本研究揭示的光化学过程与地表暴露环境中广泛存在的铁锰共生现象吻合,可为揭示天然锰氧化物结构的多样性提供新的解释.     

Synthesis and characterization of Mn-bearing ilvaite CaFe 2−x 2+ MnxFe3+ [Si2O7/O/(OH)]

Summary Synthesis of Mn-bearing ilvaites, CaFe _2–x ²⁺ Mn_xFe³⁺ [Si₂O₇/O/(OH)], with 0 x 0.19, have been performed under hydrothermal conditions at 2 and 3 kbars, T = 300 -400°C and at oxygen fugacities defined by the Fe₂O₃/Fe₃O₄ - and the Ni/NiO -buffer. As shown by X-ray diffraction, the substitution of Fe²⁺ by Mn²⁺ decreases the monoclinic angle and causes a phase transition from monoclinic to orthorhombic at x = 0.19. The Fe-distribution has been determined by Mössbauer spectroscopy.

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Synthese und Charakterisierung von Mn-haltigem Ilvait CaFe _2–x ²⁺ Mn_xFe³⁺ [Si₂O₇/O/(OH)]

Zusammenfassung Mn-haltiger Ilvait CaFe _2–x ²⁺ Mn_x Fe³⁺ [Si₂O₇/O/(OH)] wurde unter hydrothermalen Bedingungen bei Drucken von 2 und 3 kbar, Temperaturen zwischen 300 und 400°C und bei Sauerstoff Fugazitäten, die durch Festkörperpuffer (Fe₂O₃/Fe₃O₄ und Ni/NiO) kontrolliert wurden, hergestellt. Röntgenbeugungsuntersuchungen zeigen, daß mit steigendem Mn-Einbau der monokline Winkel kleiner wird, und daß bei x = 0.19 ein Phasenübergang von der monoklinen zur orthorhombischen Struktur erfolgt. Die Fe-Verteilung wurde mit Mössbauer-Spektroskopie bestimmt.

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With 4 Figures     

X射线荧光光谱法测定锰矿中主次成分技术应用研究

采用高频熔样机熔片分解试样、灼烧减量校正,X射线荧光光谱法测定锰矿中的TFe、Si O2、Al2O3、P、Ca O、Mg O、Mn、Na2O、K2O、Ba、Ti O2。方法精密度为0.003%0.133%(RSD,n=12)。准确度也满足地质实验管理规范要求,测试结果准确、可靠。