成矿作用过程中赤铁矿—磁铁矿之间非氧化还原转变

自然界中铁氧化物的主要存在形式为赤铁矿和磁铁矿,两者之间的相互转变一直是人们关注和研究的热点。磁铁矿和赤铁矿之间的相互转变一直被认为是一个氧化还原反应的结果,反应的发生与一定的氧化剂或还原剂密切相关。然而,近年来一个铁氧化物之间的非氧化还原反应机制被提出,这种非氧化还原反应机制对于认识和了解复杂的成矿作用具有重要的意义。本文阐述了自然界中铁氧化物之间的相互交代结构,对BIF研究和实验学两方面的证据进行了综述,认为这种非氧化还原反应可能存在于很多不同类型的成矿作用过程之中。这种赤铁矿和磁铁矿之间的非氧化还原反应机制具有重要的理论和实际意义:一方面,仅靠地质作用过程中出现磁铁矿或赤铁矿现象不一定就能判别其形成流体的氧化还原状态;另一方面,它可以为勘探含后生赤铁矿的铁矿床提供新的找矿思路,进一步指导深埋在古风化面以下铁矿体的寻找。     

南太行邯邢地区白涧矽卡岩型铁矿中磁铁矿与赤铁矿交代现象对矿床成因的启示

对邯邢地区白涧铁矿中磁铁矿与赤铁矿进行成因矿物学研究,精细刻画了铁的成矿过程。在岩相学观察过程中作者发现该矿床中存在2个期次的赤铁矿,其分别交代磁铁矿或被磁铁矿交代。根据磁铁矿和赤铁矿的交代关系,我们将赤铁矿划分为早、晚2个期次,并根据成矿流体的演化,将铁矿化过程划分为4个阶段。成矿流体从岩浆中分离并交代碳酸盐围岩形成矽卡岩,同时形成接触带矿(第1成矿期),随着接触带磁铁矿的形成,具有更高氧逸度的演化的流体沿着断裂带充填和交代碳酸盐地层形成早期赤铁矿(第2成矿期)。随着赤铁矿形成,氧逸度降低至磁铁矿-赤铁矿缓冲线之下,形成层间的磁铁矿(第3成矿期),SO42-转化成HS-,同时形成大量自由氧,导致成矿流体的氧逸度进一步升高,从而形成晚期赤铁矿(第4成矿期),伴随温度和氧逸度的进一步降低,成矿作用进入硫化物形成时期。整个成矿过程中氧逸度控制了成矿过程及其产物,对矽卡岩型铁矿的形成起到了主导作用。     

辽宁弓长岭铁矿床磁铁矿稀土元素特征及其地质意义

辽宁弓长岭铁矿床是我国著名的沉积变质型铁矿床,其二矿区的磁铁富矿达大型规模,属国内之最.为探讨弓长岭铁矿床铁矿的物质来源、形成环境和富矿成因,本文以二矿区六个铁矿体的贫铁矿石和富铁矿石中磁铁矿单矿物为研究对象,利用电感耦合等离子体质谱进行了系统的稀土元素测试.结果表明,所有样品中磁铁矿的稀土元素总量(∑REEs)和Y具有非常一致的特征:稀土元素总量较低,Y/Ho比值较高;经太古界后平均澳大利亚页岩( PAAS)标准化呈现重稀土相对富集、轻稀土相对亏损的分馏模式,大部分呈现La正异常,所有样品都有明显的Eu和Y正异常,这些特征表明研究区的磁铁矿成矿物质主要来源于海底高温热液和海水;虽然磁铁矿的Ce/Ce*为0.69～ 0.97,但大多数样品缺乏真正意义的Ce负异常,这暗示其沉积于还原的海水环境;富铁矿石磁铁矿的稀土元素总量和Eu含量明显高于贫铁矿石的磁铁矿,而且含富矿的上含铁带Eu异常明显较高,表明富铁矿石磁铁矿具有更明显的热液特征,是在贫铁矿石的基础上受热液活动形成的.     

硫酸盐对磁赤铁矿—磁铁矿厌氧转化过程的影响

磁赤铁矿可以在厌氧微生物作用下固相转化为磁铁矿,这种转化过程具有重要的矿物学及环境磁学意义。文章通过开展硫酸盐还原菌（SRB） —磁赤铁矿交互作用实验,重点探讨了SRB 活性对磁赤铁矿—磁铁矿固相转化速率的影响。在31 d 培养期内,SO₄^2-+SRB+磁赤铁矿体系中SRB 的生长导致16.7%的SO₄^2-转化为酸可挥发性硫（AVS）,部分还原释放的Fe（II） 与AVS 反应生成单硫化物、双硫化物和多硫化物,同时铁氧化物因溶解作用粒径减小;在无SO₄^2-的SRB+磁赤铁矿体系中, SRB 还原产生的Fe （II） 主要存在于铁氧化物中,没有次生沉淀产生。X 射线衍射和穆斯堡尔谱分析结果表明在SRB 作用下纳米磁赤铁矿逐渐向磁铁矿转化,加入SO₄^2-时转化速率加快,与矿物接触的SRB 菌体的数量及其向磁赤铁矿传递电子的能力均得到了增强。在天然或人工厌氧条件下,SO₄^2-是制约磁赤铁矿向磁铁矿转化的重要因素。     

辽宁弓长岭富铁矿成矿过程元素迁移特征研究

辽宁弓长岭富铁矿是我国规模最大且唯一具有工业开采价值的沉积变质型(BIF)磁铁矿富矿床,目前其成因仍存在争议。本文系统采集了弓长岭二矿区四层铁中典型贫铁矿石和富铁矿石样品进行地球化学成分分析,采用质量平衡计算方法探究了弓长岭富铁矿形成过程中的元素迁移变化规律。结果表明,(1)主量元素主要表现为TFe₂O₃的强烈富集和SiO₂的强烈亏损且二者存在明显的负相关关系,同时伴有地球化学性质活泼的碱金属和碱土金属如Na、K、Ca和Mg等迁出,而P₂O₅、BaO和Cr₂O₃在富铁矿石中相对富集,应与富铁矿成矿流体性质有关;(2)微量元素中高场强元素(HFSE)Nb、Ta、U表现为富集,Ce、Th、Zr等元素亏损,而Hf、Ti等元素变化不明显;大离子亲石元素(LILE)Ba和Cs表现为富集,而Rb和Sr亏损,说明弓长岭富铁矿与其蚀变围岩中Nb、Ta等稀有金属矿化是同一地质作用的产物;(3)稀土元素中La、Ce、Pr、Nd等轻稀土亏损明显,而其它稀土...     

辽宁凤城翁泉沟硼铁矿床磁铁矿的成因研究

辽宁凤城翁泉沟硼铁矿床产于卉元古代辽吉裂谷带,赋存于下辽河群的含硼岩系里尔峪组中。其矿石矿物主要为硼镁铁矿、磁铁矿和硼镁石等：脉石矿物主要为蛇纹石、白云石、金云母等。翁泉沟硼铁矿床中的磁铁矿分为3种类型：变质形成的粗粒磁铁矿（I型）、热液蚀变而成的细粒磁铁矿（Ⅱ型）和网脉状磁铁矿（Ⅲ型）,其中,I型显示均质性,Ⅱ、Ⅲ型显示非均质性。均质性磁铁矿的镁、铝元素含量高于非均质性磁铁矿,硅含量低于非均质性磁铁矿,导致前者硬度高于后者。元素含量差异可能是磁铁矿发生非均质化的原因。研究结果表明,翁泉沟矿床的成矿过程包括了沉积变质和后期热液叠加作用。     

铁氧化物氧同位素示踪原理及其在铁矿成因研究中的应用

铁氧化物(以磁铁矿和赤铁矿最为常见)是铁矿床中最主要的含铁矿物,其氧同位素地球化学对于铁矿的成因研究具有重要意义。本文在总结了铁氧化物氧同位素分馏理论、不同成因类型铁矿形成过程的基础上,对世界主要类型铁矿铁氧化物的氧同位素组成特征和分馏规律进行了总结,并以新疆智博、查岗诺尔、备战海相火山岩型铁矿为例,开展了磁铁矿氧同位素地球化学研究。结果发现,这些铁矿中磁铁矿氧同位素组成δ18OSMOW集中在1‰～3‰之间,表明其形成于岩浆作用主导的高温岩浆/岩浆-热液环境,后期低温热液作用对铁的成矿作用影响有限。     

磁铁矿-磷灰石型铁矿的实验模拟研究进展与展望

磁铁矿-磷灰石(IOA)型铁矿,或称基鲁纳型(Kiruna)铁矿,或称陆相火山岩型铁矿,在时空上常常与碱性-钙碱性的(次)火山岩有着紧密联系。该类型矿床在世界范围内广泛产出,发育特征的磁铁矿-磷灰石-阳起石矿物组合,但其成因还存在广泛争议。文章介绍并归纳了成岩成矿实验在IOA型矿床相关的岩浆原生过程方面取得的最新进展,包括液态不混溶作用、岩浆磁铁矿-气泡悬浮模式和阳起石岩浆成因的实验验证,探讨了磁铁矿以及磷灰石通过液态不混溶作用和气泡悬浮完成超常富集形成铁矿浆的可能性。在此基础上,指出了相关实验目前尚存在的问题及未来的研究方向。     

黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的定量分析与气候干湿变化研究

为了了解黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的分布特征,文章采用对铁氧化物矿物灵敏的漫反射光谱法(DRS),开展了赤铁矿和针铁矿的鉴定和测定研究,提出了定量分析赤铁矿和针铁矿含量的DRS新方法.选择天然典型黄土和古土壤样品,首先采用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法去除其中成壤成因的铁氧化物矿物,以其为基体配制含不同赤铁矿和针铁矿的系列标样,然后进行DRS测试和多元逐步回归分析,分别建立测定赤铁矿和针铁矿含量的校准方程并加以检验.利用DRS方法,分析了多个黄土剖面的赤铁矿和针铁矿含量,发现黄土-古土壤剖面的赤铁矿/针铁矿比值可作为东亚季风干/湿变化的敏感指标.该比值较高时反映了干燥土壤环境,而较低时指示了潮湿土壤环境.对灵台和洛川剖面中赤铁矿/针铁矿比值的分析,初步揭示了2.6Ma年以来黄土高原东亚季风阶段性变强的特征.     

贵州威宁沉积型赤铁矿矿石工艺矿物学研究

对贵州威宁沉积型赤铁矿石进行了工艺矿物学研究,重点研究了该矿石的矿物组成、主要矿物嵌布特征和主要含铁矿物赤铁矿的单体解离情况。研究表明,该矿石属于低磷、低硫、微细粒嵌布的赤铁矿石;矿石中主要铁矿物以赤铁矿为主,其次为磁铁矿和褐铁矿,主要脉石矿物以石英为主,其次为绿泥石、云母、高岭石等粘土矿物;赤铁矿嵌布粒度极细,平均粒度0.015mm,且赤铁矿与脉石矿物嵌布关系复杂。本研究为该矿石的开发利用提供基础资料。     

利用漫反射光谱鉴定红粘土中针铁矿和赤铁矿

针铁矿(Gt)和赤铁矿(Hm)是广泛存在于土壤和沉积物中的重要铁矿物。这两种矿物在土壤和沉积物中含量很低,常规的测试手段很难有效地测定其含量。利用反射光谱联合加热处理的方法,可对土壤及沉积物样品中针铁矿和赤铁矿进行定性或半定量测定。实验结果显示,样品加热到300℃后,针铁矿的反射光谱的一阶导数特征峰发生了变化,赤铁矿的一阶导数特征峰却没有明显的变化。因此加热前后样品反射光谱一阶导数的变化取决于针铁矿和赤铁矿的含量。利用这种方法估计黄土高原第三纪红粘土样品中的赤铁矿含量约为0.3%～0.4%,针铁矿含量约为0.5%～1%。     

Palaeomagnetic study of Archaean Banded Hematite Jasper Rocks from the Singhbhum-Orissa Craton, India

The Banded Hematite Jasper Formation within the Iron Ore Supergroup of the Singhbhum Craton in eastern India comprises fine alternating layers of jasper and specularite. It was deposited at 3000 Ma and deformed by a mobile episode at 2700 Ma. Hematite pigment (<1 μm) mixed with cryptocrystalline silica and specularite (> 10 μm) is chiefly responsible for red to brown rhythmic bands in the hematite jasper facies although thermomagnetic study also shows that minor amounts (1–2%) of magnetite are present. Palaeomagnetic study identifies a dual polarity remanence resident in hematite (D/I = 283/60°, α₉₅ = 12°) which predates deformation. Studies of the fabric of magnetic susceptibility and rock magnetic results suggest a diagenetic origin for this magnetisation with the hematite formed from oxidation of primary magnetite. The palaeopole (32°E, 24°N, dp/dm = 14/18°) records the earliest post-metamorphic magnetisation event in the Orissa Craton. A minimum apparent polar wander motion of the Orissa-Singhbhum craton of through 80° is identified during Late Archaean times (2900-2600 Ma).     

河南省铁山庙式铁矿床的形成过程与"二铁"矿床氧化作用特征

河南省铁山庙式铁矿床为沉积变质矿床,总储量达数亿t,矿石类型为磁铁矿、赤铁矿型。为了研究矿床氧化带的分布规律,指导采矿、选矿工作的顺利开展,对“二铁”矿床进行了现场踏勘、取样测试,结合有关资料比较系统地研究了河南省铁山庙式铁矿床氧化带的分布,以及对采选工作的影响,探讨了铁矿的形成过程和不同地质时期的氧化作用。结果表明,氧化矿硬度变低、密度变小、易于开采;氧化带东厚西薄、东深西浅;氧化矿与原生矿呈上下交叉、水平交叉出现;氧化带的分布与现代地形无关,仅与古地形有关。     

Complexation of Gold(III)-Chloride at the Surface of Hematite

The acid/base properties of the hematite/water interface and surfacecomplexation with gold has been studied by potentiometric titrations in thefour component system H⁺ – FeOH –AuCl ₄ ^- – Cl^-. Equilibrium measurementswere performed in NaCl media at 298.2 K. In the evaluation of equilibriummodel from experimental data the constant capacitance model was applied. Theacid/base properties were investigated in 0.1 M NaCl in the range 2.6 pH 7.4. The resulting intrinsic constants for protonation anddeprotonation of hydroxyl groups at the surface were log _1,1,0,0(int) ^s = 7.10 ± 0.06 andlog _{-1,1,0,0(int)} ^s = - 7.80 ±0.06. The density of proton active surface sites was 2.85nm^-2 and the specific capacitance 2.5 C V^-1 m^-2. In the investigation of surface complexation of gold, thepotentiometric titrations were performed in the range 2.0 pH 10.2.Titration data was supplemented with analysis of Au in the aqueous phase byatomic absorbance spectrometry. The equilibrium model proposed consists ofthe following monodentate surface complexes: FeOHAuCl₃(log _0,1,1,-1 ^s = 1.45 ± 0.03),FeOHAuCl₂OH (log _-1,1,1,-2 ^s = -3.89 ± 0.02), FeOHAu(OH)₃ (log _-3,1,1,-4 ^s = -21.94 ± 0.05). Aslightly better fit could be obtained by assuming formation of a bidentatecomplex with the composition(FeO)₂Au(OH)H₂O. However, based onstructural arguments this complex was rejected.     

Transformation of magnetite to hematite and its influence on the dissolution of iron oxide minerals

Deformed rocks of the Itabira Iron Formation (itabirites) in Brazil show microstructural evidence of pressure solution of quartz and iron oxides; it appears that magnetite was dissolved and hematite precipitated. The dissolution of magnetite seems to be related to its transformation to hematite by oxidation of Fe²⁺ to Fe³⁺. The transformation of magnetite to hematite occurs along {111} planes, and results in the development of hematite domains along {111} that are parallel to the foliation. The difference in volume created by the transformation of magnetite to hematite and the shear stress acting on the interphase boundaries allow fluids to migrate along these planes. The dissolution of magnetite involves the hydrolyzation of the Fe²⁺—O bonds at interphase boundaries of high normal stress. The high fugacity of oxygen in the fluid phase promotes the reaction of Fe²⁺ (in solution) with oxygen. Fe²⁺ ions oxidize to Fe³⁺ and precipitate as hematite platelets with their longest axes oriented parallel to the direction of maximum stretching. The transformation of magnetite to hematite during deformation plays an important role in the fabric evolution of the iron formation rocks. The transformation along {111} creates planes of weakness that facilitate fracturing. The fracturing plus the dissolution result in a reduction of magnetite grain size, and the oriented precipitation results in layers of hematite platelets. These processes produce a new fabric characterized by a penetrative foliation and lineation.     

Influence of the olivine additive fineness on the oxidation of magnetite pellets

Olivine is used as an additive in Luossavaara–Kiirunavaara AB (LKAB) blast furnace pellets. The LKAB iron ore is magnetite which oxidizes to hematite during the sintering process. Olivine retards the oxidation of magnetite pellets if the threshold temperature of magnesioferrite formation is exceeded.In this study, we have developed a thermogravimetric measuring method to study the relationship between the olivine reactivity in green pellets and the olivine fineness. A less reactive olivine makes the pelletizing process more tolerant of excessively high temperatures in the green pellets during oxidation.The reactivity of olivine decreases when the amount of fine tail in olivine is decreased. The top size is limited by balling. Grinding tests in pilot scale show that if the olivine additive is ground in closed circuit with a ball mill keeping good control over the top size, the olivine fineness can be appreciably decreased without disturbing balling. The olivine reactivity can be decreased by 40% compared to the reference olivine in the production plant. Also, savings can be made on both the grinding energy and grinding media consumption. The results in both pilot scale and full production scale show that better oxidation in the grate due to a coarser olivine additive improves the low temperature reduction strength (LTD, ISO 13930) in pellets.The measuring method developed for the olivine reactivity enabled evaluation of different particle-sizing methods for olivine characterisation. The screening size fraction %−45 μm showed a good correlation to olivine reactivity in green pellets within a very large measuring range. The correlation of laser diffraction analysis to the olivine reactivity showed, however, that the laser diffraction measuring method is affected too much by variations in the large particles.     

重庆桃花赤铁矿地质特征与成矿规律分析

桃花赤铁矿位于川东褶皱带与川湘凹陷的过渡带,矿区出露一套以砂岩、泥岩、灰岩为主的沉积层。上泥盆统黄家蹬组(D3h)为桃花赤铁矿的赋矿地层,矿体呈层状、似层状、透镜状分布于黄家蹬组上部,矿体与顶底板围岩界线清楚。黄家蹬组含Fe1和Fe2两层矿体,其中Fe1矿体无工业价值,Fe2矿体为矿区主矿体(层厚1.07m～5.89m)。矿区矿石为高磷、低杂质、较低品位酸性鲕状赤铁矿矿石,矿石因含泥质不同而呈紫红色或暗紫色,发育条带状构造和块状构造。依据矿床地质特征分析,桃花赤铁矿的分布主要受岩相古地理影响,矿体产出形态受褶皱构造控制。桃花赤铁矿属渝东鄂西"宁乡式"铁矿成矿区的西延部分,矿区泥盆系中统云台观组(D2y)和泥盆系上统黄家蹬(D3h)为一套海进过程中形成的滨海相沉积序列,矿体分布于细砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩向页岩或碳酸盐岩过渡的层位。湿热气候和邻近海盆是形成赤铁矿矿的有利古环境,古海盆周围的古陆风化碎屑物是成矿的物质来源。矿区及其外围上泥盆统地层分布区是宁乡式赤铁矿的找矿远景区,褶皱是良好的构造找矿标志。     

赤铁矿和氧化镁对养殖粪污厌氧发酵气体中H_2S的抑制

集约化畜禽养殖场厌氧发酵过程中产生的大量H2S具有潜在的危害。本文以某畜禽养殖场的新鲜猪粪为研究对象,通过添加不同比例的赤铁矿和氧化镁,模拟猪粪厌氧发酵过程中对H2S产生和释放的影响。在18 d的持续实验中,对发酵液中pH和发酵气体中H2S浓度变化进行全程监控,结果表明：添加赤铁矿对发酵体系的pH无明显影响,而添加氧化镁可显著提高发酵体系的pH值;添加2种矿物越多,气体中H2S含量越低。推测2种矿物对H2S产生的抑制在机制上有所不同。赤铁矿主要通过还原分解消耗H＋和沉淀消耗S2-的方式抑制H2S的产生;氧化镁则主要通过提高体系pH值,抑制SRB的活性以及降低H2S在气相中的分配。