硅酸盐和金属氧化物矿物氧同位素组成的CO2激光氟化分析

我室采用MIR-10型CO2激光器,在一种富BrF5的氛围中使激光对硅酸盐和氧化物矿物样品加热形成O2,经多次纯化后用5A的分子筛吸收,再直接送至气体质谱仪进行氧同位素比值测定.这个实验流程与传统方法相比的改进不仅在使用激光加热技术及样品的放置上,而且在直接采用O2而不是CO2进行质谱测定.采用O2进行直接分析的优点不仅避免了向CO2转化过程中的潜在同位素分馏,而且能够得到样品的δ17O值,因此为宇宙样品分析提供了可能.CO2激光氟化技术的优点是所需样品量小(可低达1～2 mg),因此能够分析微小岩石区域或单矿物晶体内的氧同位素分布.同时,激光可以达到非常高的温度(＞4000K),因此能够对某些难熔矿物(如锆石、蓝晶石、橄榄石等)进行氧同位素分析.     

硅酸盐矿物氧同位素组成的激光分析

对于红外激光系统和紫外激光系统 ,由于它们加热样品的反应机理完全不同 ,决定了它们在稳定同位素地球化学分析中的不同使用范围。根据对CO2 激光系统分析地球化学样品的实践 ,发现对结果产生干扰的因素有 :(1)石英的粒径效应 ;(2 )微量样品接收电压过低 ;(3)分子筛的吸附能力 ;(4 )系统中的吸附水 ;(5 ) 14 N19F+ 对δ17O值的影响。由于石英的粒径效应而导致细粒石英 (粒径<2 5 0 μm)的δ18O值偏低 ,可以采用不聚焦激光的快速加热法来解决。由于样品量太少而决定了样品气体接收电压过低 ,导致δ18O值出现系统偏高或偏低 ,可以利用校正曲线对结果进行校正。分子筛吸附性能的下降会产生氧同位素的分馏 ,因此确定分子筛的使用寿命非常重要。系统中的吸附水利用氟化物试剂预氟化来去除 ,重要的是应避免在预氟化的过程中产生大量的HF腐蚀激光系统的BaF2 窗口玻璃并与部分矿物样品发生反应。     

五氟化溴法测定硅酸盐及氧化物矿物氧同位素组成的影响因素研究

应用五氟化溴法(BrF5)测定硅酸盐及氧化物矿物的氧同位素组成,试剂纯化、样品预处理、环境湿度、反应器洁净程度以及实验质量控制是影响该法准确度的主要因素。为确定BrF5法最佳实验条件,提高分析精度,本文以国家标准物质为参考,对硅酸盐及氧化物矿物在不同焙烧温度下的氧同位素组成进行分析,并对实验环境湿度和反应器洁净程度对分析数据质量的影响进行了系统研究。实验确定了焙烧温度设置为650～750℃,可去除硅酸盐全岩样品中的炭质成分,避免了温度因素引起的同位素分馏;将实验环境相对湿度降低至50%RH,并在0. 5min内完成样品装填,可解决由于水汽造成δ18O值明显偏低的突出问题;对于新使用的反应器,或反应器在使用中有黄色物质脱落、内壁受到污染,及时进行氟化处理和清洗,可避免因氧气产率降低所引起的氧同位素分馏;反应器交替进行样品和标准物质CO2试样的制备,可对样品同位素数据的可靠性进行监测。对国家标准GBW04409的氧同位素组成进行测试,δ18O测试结果与推荐值一致,分析精度优于0. 1‰。以上途径有效控制了氧同位素分馏,提高了BrF5氧同位素分析方法的适用性。     

激光熔蚀微量氧同位素分析方法及其地质应用

研究小尺度或微区的同位素组成变化已成为地球化学分析技术发展的重要方向之一。在研制CO2激光熔蚀氧同位素制样装置的基础上,通过该装置与MAT253质谱计联机实现了硅酸盐和氧化物矿物的氧同位素在线分析。所测样品包括NBS28石英标样、石英玻璃,以及天然的石榴子石、锆石、橄榄石等一些难熔矿物。该装置分析的颗粒样品氧同位素分析精度为±022‰,最低样品量为8μmol的O2;石英玻璃原位分析的氧同位素分析精度为±035‰,最低样品量为7μmol的O2。这种装置和分析方法具备速度快,熔样温度高的特点,尤其适于难熔矿物。该装置可采用脉冲激光实现石英玻璃的微区原位分析,可应用于单个矿物生成环带的氧同位素研究。     

碳酸钙-水体系氧同位素平衡及稳态分馏的低温实验研究

采用“一步”和“两步”的直接沉淀法和附晶生长法在 5 0℃和 70℃分别合成碳钡矿和文石 ,测定不同条件下合成矿物与水之间的氧同位素分馏 ,结果显示 ,文石—水体系氧同位素分馏机理分两步 :(1) [CO3 ]2 - 与H2 O的氧同位素交换和平衡 ,此过程是文石 水氧同位素平衡的决速率步骤 ;(2 )与H2 O平衡以后的 [CO3 ]2 - 与Ca2 +]结合生成文石 ,此过程体现矿物形成过程中氧同位素分馏的结构效应。在此基础上 ,采用缓慢沉淀法和“两步”的附晶生长法获得了 0～ 70℃的文石 水体系氧同位素平衡分馏方程。采用“一步”和“两步”的附晶生长法在 5 0℃和 70℃合成文石 ,文石在溶液中经同质多象转变成次生方解石 ;结合文献数据 ,获得 0～ 70℃范围内的方解石 水体系稳态氧同位素分馏方程。     

胶南榴辉岩矿物氧同位素平衡及其Sm-Nd年代学制约

对苏鲁地体中的胶南榴辉岩进行了矿物氧同位素分析，并与同一手标本矿物的Sm-Nd内部等时线定年和Nd-Sr同位素分布进行了对比。研究表明，石榴子石与绿辉石之间的氧同位素平衡与否能够对矿物Sm-Nd同位素体系的平衡状况和内部等时线定年结果的有效性给予直接制约。合理的石榴子石＋绿辉石Sm-Nd内部等时线年龄产于两矿物之间达到并在峰变质条件下保持氧同位素平衡的样品中，而两矿物之间处于氧同位素不平衡的样品不能给出正确的Sm-Nd内部等时线年龄。同一矿物在手标本尺度出现显著的O-Nd-Sr同位素不均一性，据此对这些元素在石榴子石和绿辉石中的扩散速率顺序进行了估计，不仅得到了与实验扩散系数相吻合的结果，而且由此估计出在峰变质条件下达到矿物内部同位素均一化所需要的时间应大于10Ma。     

矿物O同位素地球化学理论

应用增量方法不仅能够从理论上准确计算所有固体矿物的O同位素分馏系数，而且能够定量预测；（1）热力学平衡条件下共生矿物之间的18O富集顺序；（2）岩石化学成分与O同位素组成之间的关系；（3）矿物结构变化对O同位素组成的影响；（4）同质多相转变和矿物反应中的氧同位素继承性。本文对这些规律性预测进行了概要性介绍，并给出实例予以说明。     

13X分子筛活化及其对氧气转移时吸附/解吸过程中氧同位素分馏效应的研究

在激光BrF5法分析硅酸盐和氧化物矿物的真空提取流程中,通常采用氧气作为工作气体来测定样品的氧同位素组成。这需要使用分子筛吸附并转移氧气到质谱进样系统,而分子筛的活化对于有效吸附和解吸氧气至关重要,否则会引起分析过程中的氧同位素分馏。通过采用13X分子筛进行多组实验分析,笔者发现用不同活化程度或中毒失活分子筛沸石转移时可能存在氧同位素分馏。在低温下分子筛是不能够活化的(或活化不完全),吸附能力很低,所测定的δ18O值是波动的。在200℃马弗炉中预加热24h,然后迅速转移到温度为100℃、真空度为10-3Pa系统中加热12h的分子筛,对氧气吸附能力很强,氧同位素分析的绝对误差为±0.05‰(1σ),能够满足地球化学氧同位素分析的要求。如果分子筛受BrF5污染,其吸附能力大为降低,测定的δ18O值呈下降趋势,氧同位素分馏高达0.7‰。如果分子筛受水汽污染,质谱接受电压不断地降低,存在解吸温度下的再吸附过程,测定δ18O值呈上升趋势。因此,分子筛在使用前要在适当条件下的活化,在发现污染或测量值发生波动变化时要及时更换,否则难以保证氧同位素分析数据的可靠性。     

稳定同位素地球化学研究进展

80年代末以来,稳定同位素地球化学在实验技术和理论研究方面取得了长足的发展,主要表现在用激光技术加热分解样品供同位素分析测量和同位素分子配分函数比与分馏实验相结合推导新的同位素计温方程两方面。现将其简单介绍如下。 1.稳定同位素实验方法的革新传统的稳定同位素实验方法基本上都是采用对真空系统外加热方法(H同位素例外)使样品直接分解或与化学试剂作用产生气体供质谱分析的。这些方法有两大缺点,一是所需样品量大,特别是对于某些难于分选的试样,人们只好以全岩代替单矿物测定它们的同位素组成;二是样品分析时间长,例如用BrF_5法释放硅酸盐中氧的流程长达24小时(其中高温反应时间在10小时以上),磷酸分解碳酸盐法需在25℃下恒温24小时。这些条件不仅对水、电等环境因素提出了较高的要求,而且不利于快速分析样品。激     

高精度氧同位素测定系统

含氧矿物和岩石氧同位素测试精度主要取决于氧同位素分析样品的制备精度。为了连续稳定地测定高精度的氧同位素数据,笔者等研制了BrF_5—8701氧制备台。本系统具有下列特点:板、块、架分立结构;自动恒温;等阻值并联加热电炉;直播式镍反应器;氩气中路吹除。从而提高了氧制备台的稳定性和制备精度。含氧矿物和岩石的氧同位素测试精度优于0.1‰,测试成功率达100％。     

药用矿物资源研究方向

侧重于传统医学药用矿物特定品种资源的研究,完善了矿物药研究的内容,是应用矿物学的重要课题之一。着重分析了药用矿物研究方向和相应研究方法。地道药材传统产地的考证及其典型样品的对比研究是基础工作。传统品种资源现状的经济地质研究,稀缺品种的资源调查,著名中成药、矿物药制剂矿物原料的资源研究,药用矿物地方资源的开发利用,特定地区地方病防治药物的资源调查,均需借助典型样品产地地质地球化学背景资料和矿物学标志,即矿物组份、化学成分(主次元素及微量元素)、成因等资料;新开发品种的资源研究更需配合药理分析和跟踪临床效果而提出的资源筛选。     

矿物英文名称的含意解析

许多矿物中文名称与英文名称的含意不一致，为了正确理解矿物的英文名称，本文介绍了３１０个常见矿物和重要矿物的英文名称的含意。     

矿物材料的概念与本质

回顾20余年来我国矿物材料概念的研究与发展历程,矿物材料的概念与本质一直是矿物材料学的基本问题和研究热点之一。通过对国内有代表性观点的讨论与分析,并结合多年的教学科研实践经验,提出“矿物材料是以矿物为主要或重要组分的材料”的定义。在矿物材料中,矿物是集材料的组成与结构于一体的基元组分,不仅主要或重要组分是矿物,而且主要或重要物理、化学性能及使用效能也源于矿物。因此,矿物材料是以矿物为本质特征的材料。从矿物材料与其他材料关系看,尽管与无机非金属材料存在一定的交叉领域,但它并不简单等同于无机非金属材料,而是与无机非金属材料、金属材料和高分子材料等既有密切联系又有明显区别,具有自己特色和相对独立的一大类材料。     

矿物材料学的内涵与特征

经过20余年的研究与发展,矿物材料学已经成为材料科学与工程中一个相对独立和完善的组成部分,由于其定义、内涵与特征等基本问题与材料科学的从属性和独特性,多年的研究认为:矿物材料学是研究矿物材料的组成与结构、制备与合成、性能和使用效能以及矿物原料性质与特点等五要素及其相互关系和规律的一门学科.这五要素是具有内部互相联系和作用的有机整体,研究这五要素并了解它们之间的相互关系和规律构成了矿物材料学的内涵.矿物原料性质与特点是其他四要素的基本前提或重要基础,矿物原料及其与其他四要素的关系以及矿物在其他四要素中的关键性都体现了矿物材料学的矿物科学属性,正是因为兼具材料科学属性和矿物科学属性的矿物材料学这一重要特征使其有别于其他学科,而具有了理论及实用价值.     

铁矿物催化氧化技术在水处理中的应用

广泛存在于地下水中的各种有机污染物严重影响着水资源的安全利用,常见的水处理工艺对持久性有机污染物去除效果不够理想。近年来,天然含铁矿物作为催化剂,催化过氧化氢的化学治理方法对各种有机污染物去除效果显著。概述近年来主要含铁矿物、负载型矿物和纳米矿物材料催化过氧化氢在地下水有机污染去除中的应用,探讨了该领域的发展现状和存在问题,并对其应用前景进行展望。认为天然矿物材料具有成本低、在地壳中含量高、环境友好等特点,可用于多种有机污染物的去除与降解。但处理过程中,天然有机质的作用、纳米矿物材料的毒性和地球化学归宿问题应该做进一步研究。     

20世纪的国际矿业

从矿产勘查与矿产发现、矿产生产、矿产消费和利用、矿产勘查支出和国际市场矿产品价格等不同方面论述了20世纪国际矿业的发展历程，并对新世纪矿业发展的前景进行了初步的分析。     

Mineral resources inventory in the northern part of haiti: A basic rationale for selecting areas of potential mining interest

Agriculture has always been the major source of income of the Republic of Haiti. Only in the late sixties did the Haitian Government decide to move toward industrialization and explotation of natural resources, but no reliable inventory of mineral potential was available. In June 1970 the Resources and Transport Division of the U.N. (now CNRET) undertook a structural analysis of the Caribbean with reference to defining favorable loci for ore disposition. One of the conclusions of this survey was that from the metallogenetic point of view, the Northern part of Haiti was a favorable area for prospecting for habe metal deposits, especially for copper. Those conclusions were acknowleadged with great enthusiams by the Haitian authorities, and they welcomed in July 1971 a UN technical adviser who outlined a first phase of exploration. Following this mission, a “Mineral exploration Project” was created by the Haitian Government with the cooperation of UNDP, and an area of 9000 km² was selected, based on structural, lithological, and metallogenetic reasons, as an exploration target. The most important aspects of this project were:Mineral Exploration—First Phase (1973–1974). The following operations were carried out by a small team: (a) photo interpretation at 1:50,000 and 1:200,000 scale, (b) geological reconnaissance at 1:50,000 scale, (c) geochemical reconnaissance (stream sediment) at 1:50,000 scale. The photo interpretation helped outline zones of particular structural interest and was followed up by ground control studies. Stream sediment geochemical reconnaissance was carried out over half of the project area, following the indications given by the photo geological interpretation. finally, combining all the data, five areas were selected for detailed follow up survey: (1) Terrier Rouge—Perche, (2) Vallieres, (3) Mont-Organise, (4) Limonade, (5) Gros Morne—Le Borgne.Mineral Exploration—Second Phase (1975–1976). The main zones of interest were reduced to a few hundred km² and porphyry copper type deposits appeared to be the most promising target. Detailed geological mapping (1:25,000 to 1:2,000) and soil geochemistry were carried out on the above mentioned five areas, the most promising appearing quickly to be Terrier Rouge-Perges, with porphyry-type copper mineralization. A geophysical survey (IP and Mag) confirmed the geochemical results. At the end of the second phase of exploration (December 1976) two of the five prospects of the Terrier Rouge area have been diamond drilled and appeared to be of potential economic interest. Because of the number and importance of the prospects discovered a third phase of exploration was deemed necessary with the purpose of continuing the detailed prospection work and drilling the other prospects. This third phase started in January 1977 and was expected to last until December 1979. This paper was presented at the International Geological Correlation Program (IGCP) Project 98: “Standards for Computer Applications in Resource Studies” held at Taita Hills, Kenya, November 8–15, 1977.     

西藏罗布莎铬铁矿中发现的七种金属互化物新矿物

2005~2010年期间在西藏罗布莎蛇绿岩铬铁矿中发现了罗布莎矿、曲松矿、雅鲁矿、藏布矿、林芝矿、那曲矿和自然钛7种新矿物。它们分别属于过渡族元素(铁、铬和镍)、钨及钛的硅化物及碳化物和自然元素。这七种新矿物的矿物学数据已在国内外学术刊物发表。本文是对该区发现的金属互化物新矿物进行的摘要和综述。     

固体矿产勘查面临的问题及解决对策

矿产资源作为重要的战略资源,在促进国家经济和社会发展中起决定性作用。随着国家经济的发展,对矿产资源的依赖会越来越强。严峻的资源形势,迫切需要寻求缓解矿产资源短缺的方法。通过分析固体矿产勘探面临的困境,提出在当前形势下的应对措施：合理安排资金投入、提高矿产勘查理论研究水平、加强技术力量储备、引进吸收国外先进技术、完善市场引导机制、以及落实矿产资源的可持续发展。     

变质矿床的成因分类

本文溯本求源,讨论了变质成矿作用学说的建立、变质作用及变质成矿作用研究的几个历史阶段和现状,对以往的变质矿床分类做了分析,论证了本分类的理论前提,在该分类中划分出前变质、流变质(peo-)①和正变质矿床。