硅酸盐玻璃和熔体中硅和铝的配位与局部结构:K边X射线吸收光谱研究

硅酸盐玻璃和熔体中硅和铝的配位与局部结构：Ｋ边Ｘ射线吸收光谱研究＊李迪恩（中山大学地质系，广州５１０２７５）关键词硅酸盐玻璃和熔体硅和铝的配位Ｘ射线吸光谱高压下硅酸盐矿物和玻璃中的硅可以形成八面体配位［１］，但在通常的低压硅酸盐玻璃中，硅和铝为四面体...     

铝硅酸盐矿物和玻璃中Al的配位与局部结构

利用同步辐射的AlK边X射线吸收近进结构（XANES）谱研究了刚玉和铝硅酸盐矿物（蓝晶石,红柱石,夕线石和钠长石）中Al的配位与局部结构,证明该方法可以作为新的结构探针研究结构未知体系中Al的配位与局部结构。例如,Al的K边XANES谱证明在室温压条件,钠长石玻璃中的Al保持为四面体配位（AlIV）,局部结构与钠长石晶体中的Al相似;尽管硬玉晶体中的Al为八面体配位,但硬玉玻璃中的Al变为四面体配位（AlIV）。而在相同的高温压条件（4．4GPa,1575C）下制备的硬玉-钠长石玻璃系列中,压力引起四面体配位的Al变成五次（Alv）和六次配位（AlVl）,且五次和六次配位Al的比例随玻璃中硬玉含量的增加而增大。     

Al_2SiO_5多型矿物中铝的K边X射线吸收近边结构研究

Ａｌ２ＳｉＯ５多型矿物中铝的Ｋ边Ｘ射线吸收近边结构研究李迪恩彭明生（中山大学宝石矿物材料研究所，广州５１０２７５）关键词铝硅酸盐配位Ｘ射线吸收近边结构在铝硅酸盐矿物中，Ａｌ通常为四面体和／或八面体配位，但在红柱石中Ａｌ也可为五次配位，因此，在铝硅酸盐...     

矿物和玻璃中MgK-边X射线吸收光谱研究

我们利用同步辐射Ｘ射线吸收光谱已经研究了硅酸盐矿物、铝硅酸盐矿物和玻璃中的主要阴离子Ｓｉ、ＡｌＫ边Ｘ射线吸收光谱［１～５］,指出随着压力变化而引起Ｓｉ、ＡｌＫ边向高能位移而配位数增大的规律。硅由４配位（如石英）变成６配位（如柯石英）。Ａｌ在矿物结构中的配位不同,如４配位的蓝晶石、５配位的红柱石、６配位的矽线石。这些矿物的局部结构不同,其键长、键角也不同,从而引起矿物的物理性质发生明显的变化。Ｍｇ不仅是地壳中广泛分布的造岩元素,而且也是组成地幔物相和未分异的原始岩浆的主要成分,是组成造岩矿物的…     

矿物和玻璃中NaK—边的同步辐射XANES研究

本文利用同步辐射的NaK-边X射线近边结构谱（XANES）研究了含Na矿物NaK-边的特征谱，其谱的能量位置随着配位数垢增加而增大，同时建立了含磷（P）的钠玻璃中NaK-边的能量，随着P的含量增加而增大，由此表明本方法可以作为研究含Na矿物和Na玻璃的配位与局部结构的新方法。     

含Mg矿物和玻璃中Mg的局部结构研究

本文用同步辐射的MgK-边X射线近边结构谱(XANES)研究了9种含Mg矿物的MgK-边特征谱,其谱的能量位置随着配位数的增加而增大;建立了含Mg矿物中Mgk-边的能量与Mg-O键距的关系CaMgSi2O6(Di)-NaAlSi3O8(Ab)玻璃中MgK-边XANES的能量和Mg-O的键长的关系.在Di-Ab玻璃中的Mg-O键距是0.2±0.004nm.表明本方法可以作为研究含Mg矿物Mg的配位与局部结构新的结构探针.     

中国矿物岩石地球化学学会第六届侯德封奖评选委员会公告

1996年8月13日，我会第六届侯德封奖评选委员会在欧阳自远主任委员主持下，顺利进行了评选。现将评选结果公告如下。以下六人获本届侯德封奖（以姓氏笔划为序）：李迪恩、李勇、李春来、陈军红、胡凯、徐胜。他们所取得的学术成就如下。李迪恩，男，1963年1月生，中山大学地质系利用同步辐射为光源，系统研究了St、AI和K与L的近边精细结构特征及其在硅酸盐矿物中的配位、配位体的聚合与变形程度、键长与键角关系；证明了St、AI的近边精细结构可以作为“结构指纹”来研究其配位和局部结构。特别是在玻璃（熔体）的研究中指出，AI配位数随…     

岩浆变质作用和地幔的演化

象矿物和岩石一样,岩浆处于地球纵深部位时要遭受变质作用。一系列证据表明,在地球的深处硅酸盐熔融体的结构和性质发生戏剧性的变化。当压力分别在0～50Gpa和5～15GPa范围内增加时,Si和Al的配位由四次配位增加到六次配位。配位改变的大多数证据来自于用高压振动光谱和X射线技术对硅酸盐和模拟火山玻璃所做的现场研究。硅酸盐熔融体的压力测量分析以及在淬火到周围条件下的高压液体的研究,结合计算机模拟证明原子堆垛结构的改变与岩浆变质作用一致。统计的力学模型也     

Na 元素的EPMA 定量分析：矿物晶体结构对Na 行为的制约

Na 属于热扩散元素,具有不稳定性,准确测定有难度。前人对含Na 玻璃和具有不同晶体结构的含Na 矿物的电子探针定量分析发现,随着分析时间的延长,Na 的计数明显下降,并且含Na 玻璃计数的下降要比含Na 矿物相比更为明显,表明Na 计数与试样的结构有关,但对其内在控制因素还不太明确。文章在前人研究的基础上,选择具有代表性不同结构含Na 硅酸盐矿物和非晶质含Na 玻璃作为研究对象,通过对不同晶体结构中Na 元素所处的位置、配位数、键性类型的特征进行总结,针对不同晶体结构中Na 原子扩散条件和是否存在附加阴离子与之相伴等因素,对比分析不同晶体结构中Na 计数下降的程度,深入探讨了导致Na 计数下降的内在原因。结果显示,试样分析过程中Na 计数下降顺序为：非晶质> 架状>层状> 环状> 单链状> 双链,且有附加阴离子的含Na 矿物要大于无附加阴离子的矿物。通过对不同测试条件下Na 计数的对比分析发现,加速电压、束流、束斑直径等改变,都会对Na 计数产生一定的影响。最终总结得出了准确测定含Na 硅酸盐矿物的最佳分析条件,为准确测定含Na 矿物和玻璃中的Na 含量提供参考。     

四川会理白草碱性伟晶岩中含铌的锰星叶石

星叶石是层状钛硅酸盐矿物。M.弗莱谢尔(Fleischer)认为,本族矿物中除锰星叶石(Kupletskite)外,还包括有四个独立变种矿物,它们是星叶石(Astrophyllite)、铌星叶石(Niobophyllite)、锆星叶石(Zircophyllite)和铯星叶石(Cesium-Kupletskite)。根据前人研究,在层状钛硅酸盐中,Ti起着双重作用。一方面可以加入八面体层起着典型的阳离子作用,配位数为Ⅵ;另一方面在所有层状钛硅酸盐结构中都有钛氧八面体和硅氧四面体组成     

ⅣAl和ⅥAl对硅酸盐拉曼光谱高频区的影响

Raman光谱作为现代物质结构研究的重要方法之一,广泛应用于硅酸盐矿物结构研究领域,已经取得了长足的进展.在硅酸盐矿物和材料研究中,由于铝的双重作用,铝硅酸盐结构的研究成为光谱学关注的一个焦点,也是冶金、陶瓷、玻璃和地学等领域最为重要的研究课题[1].     

便携式近红外光谱对层状硅酸盐矿物结构及成因探讨

采用ore XpressTM便携式矿物分析仪获取了高岭石、蛇纹石、滑石、叶腊石、白云母五种层状硅酸盐的近红外光谱谱图,运用矿物学和近红外光谱原理研究发现:二八面体型层状硅酸盐由于八面体空隙的存在,使谱图上1400nm和1900nm附近处的吸收峰强度要强于三八面体型层状硅酸盐的吸收峰强度,并且二八面体型层状硅酸盐的结构单元层是1:1型,因此氢键效应会加剧这种作用;结构单元层类型相同的层状硅酸盐,因八面体片中的阳离子电负性不同,会使金属一羟基叠加峰峰位发生偏移;过渡离子的存在,会使吸收峰的峰强和峰形产生异常;利用不同矿物晶格中分子、离子吸收不同能量的光子后,会在图谱上表现出不同的吸收特征,可反映出样品的矿物类型、结晶度、含水量等信息。     

LA-ICP-MS微区原位准确分析含水硅酸盐矿物主量和微量元素

通过描述一种利用LA-ICP-MS准确测定含水硅酸盐矿物主量元素和微量元素含量的多外标、无内标分析方法.总结出该方法基于矿物化学计量式计算含水硅酸盐矿物中挥发分的相对含量,再将全部分析元素归一化到总金属氧化物含量(100%减含水量)的原理,利用多种天然成分的岩石标准玻璃(如MPI-DING玻璃和USGS玻璃)作为外标进行校正计算.利用该方法对角闪石、绿帘石、电气石和透闪石等含水硅酸盐矿物进行了分析,并与利用电子探针和微钻(直径300 μm)取样溶液-ICP-MS分析的结果进行了对比研究.研究结果表明:对于组成均一的主量元素的分析结果与电子探针分析数据一致,相对偏差集中在5%以内.除了那些分布异常不均一的元素(在300 μm尺度上),对微量元素的分析结果与溶液-ICP-MS分析结果具有很好的一致性,二者之间的相对偏差大部分集中在10%以内.研究结论为采用归一化校正策略,选择MPI-DING和USGS玻璃作为外标,利用LA-ICP-MS微区分析方法可以准确测定含水硅酸盐矿物中的主、微量元素含量.      

微生物对硅酸盐矿物风化作用研究进展

微生物对硅酸盐矿物风化的影响研究取得了一系列重要进展。在贫营养环境中,微生物风化硅酸盐矿物获取营养物质,加速了硅酸盐矿物的风化;由于微生物的作用,矿物的风化会不遵循正常的矿物化学风化序列,表现出稳定矿物比不稳定矿物更易风化的特征。微生物风化硅酸盐矿物时会在硅酸盐矿物表面留下痕迹,即富集或转移相应的元素和矿物,而且还能改变硅酸盐矿物的化学组成和结构。微生物的上述行为受营养基质含量、有机酸、生物膜、胞外聚合物以及氧化还原作用的影响。     

白云鄂博碳酸岩中矿物的次生反应边结构

在白云鄂博粗粒方解石碳酸岩中,发现了三种围绕硅酸盐矿物的次生反应边结构:1)在方解石中的石英被磷硅钙铈矿反应边环绕与方解石分隔开;2)在方解石中的碱性闪石被磷硅钙铈矿反应边环绕与方解石分隔开;3)方解石中的榍石被硅钛铈矿反应边环绕与方解石分隔开。这种情况表明,在后期阶段该区有富稀土的流体活动,该流体沿石英或硅酸盐矿物与方解石矿物颗粒接触边缘进行交代,生成了次生稀土矿物的反应边环带。这进一步表明,白云鄂博矿床稀土的富集至少与一期富稀土流体的交代作用有关。流体除含REE外,还含有铁和钠,该种流体的成分与以往有关白云鄂博矿床流体研究所得的成分结论是完全一致的。     

高压相变晶体化学与西藏罗布莎矿物群研究新成果

<正>1高压相变晶体化学高压下压力增加时,氧化物和硅酸盐矿物中的阳离子会从配位数低的多面体向配位数高的多面体迁移。这种迁移是由于阴阳离子半径的比值发生改变引起的。     

青海省阿尔金黄石山地区近红外蚀变矿物填图

利用近红外光谱对羟基(OH-)等敏感的特性,可以区分多种蚀变矿物及其矿物的不同结晶度,如舍羟基之硅酸盐矿物(绿帘石、闪石等),碳酸盐矿物(方解石、白云石等),层状硅酸盐中单矿物(粘土矿物、绿泥石、蛇纹石等),硫酸盐矿物(明矾石、黄钾铁矾、石膏等)等;矿物的结晶度不同,其红外吸收峰形也不相同,而矿物的结晶度标志着矿化作用...     

富氯造岩矿物中溴的分子结构

卤族元素诸如氯和溴作为地球化学示踪剂,常用于指示岩浆、变质岩和热液的来源和演化过程。而认清溴在造岩矿物中的形态和结构有助于丰富和完善其在地质环境演变中的示踪作用。但是,溴在造岩矿物中的含量极低导致大多数结构分析方法都无法使用,因此造岩矿物中微量溴的结构研究极具挑战性。本文采用 ⁸¹Br魔角旋转核磁共振(MAS NMR)光谱和同步辐射吸收光谱(XAS)技术,首次对富氯造岩矿物中的微量溴进行了结构分析。结果表明溴离子在方硼石中的微区结构不同于该矿物中三配位Cl原子的结构环境,而与Mg₃B₇O₁₃Br中八面体配位的溴离子相似,表明即使在微量条件下也存在域偏析。而对其他富氯造岩矿物的Br K边X光吸收近边结构(XANES)光谱白线峰的位置和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)分析表明微量溴离子替代了这些矿物中氯的位置,导致局部结构扭曲膨胀。溴离子在造岩矿物中的这一微观结构研究结果可为探索氯和溴在地质演变过程的指示作用提供新的科学依据。     

汉诺坝玄武岩中熔体-捕虏体相互作用初步研究

汉诺坝新生代玄武岩捕获的地幔橄榄岩及其解体矿物橄榄石、单斜辉石、斜方辉石捕虏晶,普遍发育反应边结构,提供了玄武岩浆在上升穿越岩石圈地幔过程中橄榄岩-熔体相互作用的重要信息。橄榄石和单斜辉石捕虏晶反应边的成分变化一致,由核部富镁向边部富铁变化,趋同于玄武岩中相应斑晶的成分。斜方辉石捕虏晶反应边一般由橄榄石+单斜辉石+玻璃构成,多为双层结构,反应边矿物橄榄石、单斜辉石较相应的地幔矿物富铁,其富硅、碱的中酸性玻璃成分,为中国东部地幔矿物包裹体中存在的富硅、碱熔体的来源提供了重要信息。同时发现橄榄岩捕虏体中尖晶石颜色、成分的变化与温度的关系。地幔矿物捕虏晶反应边结构(非平衡结构)得以保存,暗示了玄武岩浆的快速上升。而大规模的熔体-捕虏体相互作用,改变着岩石圈地幔的性质。     

中红外光谱在月球探测中的应用

硅酸盐矿物的中红外光谱一般具有明显的CF特征和Reststrahlen吸收带,这些特征都与硅酸盐的组成密切相关,可以作为判别其组成的指示特征。月球表面的主要矿物有辉石、斜长石、钛铁矿和橄榄石,其中除了钛铁矿以外,都属于硅酸盐的范畴。如果充分利用月球表面硅酸盐的红外光谱特征,即CF特征和Reststrahlen吸收带,将可以用于探测VIS-NIR光谱无法完成的探测目标:钙长石、橄榄石、石英和碱性长石等。如果在嫦娥工程的后续探测器(如轨道器、月球车或者软着陆平台)上搭载中红外光谱仪对月表物质进行探测,将有利于成功实现对月球表面的矿物和岩石的精确探测,这也将是我国首次采用中红外光谱探测仪对月球进行系统的矿物与岩石探测。