新矿物——罗布莎矿的晶体结构精修

利用微量衍射方法得到的粉晶衍射数据和Rietveld全谱拟合方法精修了合金新矿物罗布莎矿(β-FeSi2)的晶体结构,新矿物计算理论分子式为Fe0.83Si2.00,属斜方晶系,空间群为Cmca,a=0.98362 nm,b=0.78301 nm,c=0.78655 nm,z=16。结构精修发现Fe有明显的占位不足,并且这种不足只表现在Fe2位置上,结构中Fe2有明显的空位缺席构造特征。     

Rietveld定量方法在蒸发岩矿物组分分析中的精确度评价和误差来源

Rietveld物相定量分析(RQPA)方法在地质学中已有大量应用,在蒸发岩定量分析中,对精确度的评价和误差控制是提高分析质量的重要因素。本文对人工配制和野外采集的样品(石膏和钾盐)进行RQPA分析,并与化学分析结果对比,评价其精确度并分析其主要的误差来源。结果表明:人工配制的氯化钠-氯化钾二元物相的绝对误差为0.4%~0.9%;氯化钠-氯化钾-碳酸钙三元物相的绝对误差为0.1%~1.2%;二元物相样品10次分析的标准偏差为0.702%,相对标准偏差为1.74%(氯化钾)和1.17%(氯化钠);野外采集的石膏和钾盐样品的RQPA分析结果与化学分析结果具有很好的一致性。表明RQPA方法在蒸发岩矿物组分定量分析中具有较高的精确度,其误差主要来源于样品性质、样品制备、测试条件和精修过程等。RQPA方法具有减弱择优取向效应、无需纯样以及提高数据利用率等优点,与化学分析技术联用在蒸发岩矿产勘探、储量评价以及工业应用中具有广泛的前景。     

新矿物与新矿物研究创新探索

作为矿物学的重要基础研究方向之一,新矿物的发现及其晶体结构、晶体化学的研究始终备受各发达国家的一贯重视。新矿物的研究和发现及其成果具有国际性,在一定程度上反映了国家在该领域以及整体科技水平和对科学发现的贡献。笔者近年来参与了对若干存疑矿物进行的精细晶体结构与晶体化学研究和矿物学研究,从2005年至今参与发现的23种新矿物均获得国际矿物学协会新矿物及分类命名委员会(IMA-CNMNC)所批准。这些新矿物的获批得益于成功地获取了成分数据、衍射数据和晶体结构的阐明。本文就新矿物的认定规则、申报内容和数据、分类命名、研究内容及工作方法等进行综述,在此抛砖引玉,希望通过交流促进我国新矿物研究领域的发展。     

矿物粉尘表面活性位及其变化分析

本文通过酸碱蚀,强机械力和极性分子等表面作用,利用红外吸收光谱手段分析了７放物粉尘的表面基团裸露,转化过程,总结了矿物粉尘表面存在的基团类型及其表面活性位的分布及在不同环境条件下的转化,对讨论粉尘生物活性及矿物表面／细胞物理化学作用过程有重要意义。     

辽宁瓦房店金伯利岩中石榴石特征及种类鉴定

辽宁瓦房店金刚石矿区金伯利岩中的石榴石一直被当作镁铝榴石。为了确定矿区颜色复杂的石榴石种类,本文对矿区的石榴石进行了系统的采样分析,测定了112件石榴石样品的晶胞参数、50件样品的微区化学成分和40件样品的红外光谱。利用石榴石晶胞参数、红外光谱、化学成分和化学分子式方法对矿区石榴石进行分类,结果显示:晶胞参数分类法误差大,容易得出错误结论;红外图谱分类法准确度不高,只能作为参考方法;化学成分分类法太过笼统,达不到详细划分石榴石种类的目的;化学分子式分类法可把矿区的石榴石详细划分6个矿种:镁钙铁-铝铬铁榴石、镁铁钙-铝铬铁榴石、镁钙铁-铝铬榴石、镁钙-铝铬铁镁榴石、镁铁钙-铝铬榴石、镁铁钙-铝铁铬榴石,每种石榴石都充分反映了A、B离子的种类及占位特征,是4种分类方法中最为科学的方法。研究认为瓦房店金刚石矿区金伯利岩中石榴石A端元成分以Mg²⁺离子占位为主;B端元成分以Al³⁺离子占位为主。由于阳离子替代普遍,A、B端元成分复杂,瓦房店金伯利岩中不存在单纯意义上的镁铝榴石。     

雅鲁藏布江蛇绿岩中超高压矿物硅尖晶石的研究

从西藏雅鲁藏布江蛇绿岩带的罗布莎蛇绿岩的铬铁矿中，发现一个由70-80种奇异矿物组成的地幔矿物群，其中包括一种成分特殊的尖晶石类矿物。该种尖晶石呈包裹体分布在毒砂中，28粒该矿物的平均化学成分：Na2O 1.58％，MgO7．52％，Al2O3 36．59％，SiO2 44．45％，FeO 8．72％，并含少量CaO和TiO2。经激光拉曼谱仪测试，一部分颗粒具有Franclinite（锌铁尖晶石ZnFe2O4）拉曼谱。根据尖晶石结构和化学成分，可以得出两种分子式：（Mg0．52Na0．14Fe0.32Al0.74）1.72（Si2.00Al1.20）3.20O8和（Mg0.52Na0.14Fe0.32Si0.50）1.48相（Si1.50Al1.94）3．44O8。两种分子式都表明阳离子Si呈六配位占据尖晶石八面体晶格位置。Si离子呈六配位的硅酸盐。实验证明具有超高压性质，来自相当于过渡带400-670km的深部。表明西藏雅鲁藏布江蛇绿岩（古大洋岩石圈）的岩浆活动达到过渡带。可能是地幔柱活动将硅尖晶石类等超高压矿物搬运到上地幔浅部的。     

矿物粉尘溶解行为的电镜研究及其生物化学意义

本文对用Ｇａｎｂｌｅ溶液、有机酸及无机强酸溶解后的矿物粉尘残余物进行了扫描电子显微镜分析。结果表明,矿物纤维粉尘纤维变短、长径比减小、柔性减弱、端部变圆,部分溶解成串珠状;粗大颗粒松散塌陷,表面粗糙度增加;片状粉为碎变细;硅酸盐矿物粉尘具有向以ＳｉＯ２为主要成分的纳米级近球形颗粒转化的趋势。故提出在纳米级别上研究粉尘致病机理是非常有价值的。     

草莓红绿柱石(Pezzottaite)的晶体结构测定及其意义

利用CCD单晶衍射仪对草莓红绿柱石进行晶体结构测定,测定其空间群为R3c,并讨论了结构中Li 有序地置换Be2 造成c/a值的变化特征。晶体中发现复三方偏三角面体的负晶包裹体,其宏观对称属m,它与空间群Rc相对应,但与测出晶体结构的空间群有矛盾。X射线结构测定已否定了其空间群为Rm的看法。要解决草莓红绿柱石晶体空间群是否有对称中心(Rc或Rc)的问题,还需进一步将X射线结构的数据及其有关的电性实验结合分析。     

我国羟硅铈矿的发现与矿物学特征

本文研究的羟硅铈矿是国内首次发现的该种矿物,产于河南太平镇稀土矿的破碎带蚀变岩中,与铈褐帘石、gatelite-(Ce)、富氟硅铈石、氟碳铈矿、直氟碳钙铈矿、氟铈矿、氟镧矿等稀土矿物紧密共生,多呈铈褐帘石假象细粒状集合体或与gatelite-(Ce)平行交生沿外围交代铈褐帘石产出,粒径一般小于0.1 mm,为自形-半自形,粒状-板状。该矿物呈浅绿色至橄榄绿色,透明,玻璃光泽,不规则断口,摩氏硬度约为4.5,计算密度5.08 g/cm3。光学性质:二轴晶,正光性,多色性明显,单偏光下呈绿色,正交偏光下具有鲜艳的高级干涉色。电子探针分析显示,矿物成分w(Ce_2O_3) 32.05%～34.26%,w(La_2O_3) 13.67%～17.66%,w(Pr_2O_3) 2.92%～3.68%,w(Nd_2O_3) 7.52%～10.34%,w(Al_2O_3) 8.59%～10.93%,w(SiO_2) 21.35%～24.97%,按照Si+P=2(apfu)计算单位分子式中阳离子数,OH+F=1(apfu)计算单位分子式中羟基的离子数,得出该矿物的经验化学式为(Ce1.02La0.49Nd0.27Pr0.10 Sm0.02Gd0.01Th0.01Mg0.06 Ca0.01)Σ2.00 (Al0.99Fe0.03)Σ1.02(SiO4)Σ2.00(OH0.81F0.19)Σ1.00。X射线单晶衍射分析表明,该矿物属于单斜晶系,晶胞参数:a=7.4382(3)?, b=5.6730(2)?, c=16.9819(8)?,β=118.84(0)°, Z=4, V=655.13(5)?3,空间群为P21/c。矿物的激光拉曼光谱特征峰主要为241、362,862、895、954和3722cm-1等,上述特征均与国外已发表的羟硅铈矿数据非常相似,是对羟硅铈矿分子振动光谱特征的首次探索。本文还对羟硅铈矿的矿物族归属以及矿物成因进行了初步的探讨。     

胶东黑岚沟金矿田黄铁矿热电性研究及深部成矿预测

黑岚沟金矿田位于胶东中部栖霞-蓬莱金成矿带北段,区内发育黑岚沟、河西、侯各庄、初格庄等多个石英脉型金矿。其金矿化主要出现在含黄铁矿和多金属硫化物的石英脉中。黄铁矿是主要的载金矿物。因此,基于黄铁矿热电性标型特征指导找矿勘查具有实际意义。采用新型原位矿物热电仪进行黑岚沟金矿集区46件主成矿阶段黄铁矿的热电性测试,结果表明,在该区-170～-616 m标高内,黄铁矿热电导型P型率大多在90%以上,暗示目前揭露的矿体仍然处于矿床上部或顶部;特别是热电系数主要集中在200～350 μV·℃-1,且其离散性较大,推测矿床垂向延伸较大;通过热电系数计算成矿垂向延伸指数平均值为30.4%,该值也说明目前探采部位属于矿床上部。综合分析,认为黑岚沟金矿田深部仍然具有较大的成矿潜力。