金矿床中“绿化”──含铬绢云母化及其找矿意义

详细研究了胶东金矿中含铬绢云母的颜色、粒径、形态、化学成分、晶体结构、光性等标型特征，提出了“红化”与“绿化”相结合的金矿找矿方法。探讨了含铬绢云母的形成机理，利用Ｃｒ元素的示踪性，揭示了胶东金矿成矿作用与成岩作用乃至矿源层的继承关系。     

天然矿物微孔——超微孔道环境效应

孔径在0.3～2.0nm范围内的矿物结构孔道属于通常意义上的微孔道,如天然锰钾矿结构中由Mn-O八面体所构建并由K等元素充填其中的微孔道,类似于大家熟知的沸石中由Si-O和Al-O四面体所构建并由Na和Ca充填其中的微孔道,往往具有分子筛功能。本文重点提出孔径在0.3nm以下的天然矿物结构孔道为超微孔道。由于无机离子(包括水分子)大小均小于0.3nm,自然界中大多数无机矿物超微结构孔道均能成为地球物质发生离子交换的场所而表现出离子筛功能。长期以来人们并没有把约占地壳重量一半以上的长石矿物归类为孔道结构矿物,主要归咎于其孔径过于微小,…     

天然地下水环境四氯乙烯的强化生物降解

采用批实验方法, 以天然地下水为基础培养液, 利用在实验室条件下培养驯化的微生物, 以醋酸作为共代谢基质, 加入酵母粉提供氮源, 研究了四氯乙烯(PCE) 的降解效果.研究表明, 通过强化影响PCE降解的某些因素, 在20℃的地下水环境中, PCE可以很快转化为三氯乙烯(TCE), 并可以进一步转化为二氯乙烯(DCEs), 但没有检测到DCEs的脱氯产物.PCE的脱氯速率为0.1848d-1, 半衰期为3.75d.亦研究了低温环境下PCE的降解效果.结果表明, 在低温环境下, PCE也可以发生生物降解, 但是脱氯速率相对较慢, 为0.0761d-1, 半衰期为9.11d, 且终产物为TCE.      

焦家式金矿中铬铝云母化学成分的标型性

本文系统研究了胶东地区金矿中产出的铬铝云母亚族中３个白云母、１６个绢云母和３２个含Ｃｒ云母种属的化学成分特征。提出了含Ｃｒ云母种属结构层内四面体、八面体及层间离子种类和数量在焦家式金矿成矿过程中的指示作用，阐明了白云母、绢云母及含Ｃｒ云母种属之间的演化特征在与焦家式金矿化有关的成岩成矿作用中的标型意义。     

胶质芽孢杆菌3027对钙基蒙脱石的矿物结构影响

粘土矿物在地球表层分布广泛,与微生物的交互作用十分常见。微生物能否通过除还原Fe(Ⅲ)之外的其他途径影响贫铁蒙脱石的结构与物相,成为粘土矿物与微生物交互作用的新问题。本研究选取胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus 3027与钙基蒙脱石在35℃、常压条件下进行交互作用实验,考察胶质芽孢杆菌生命活动对蒙脱石晶体结构的影响。实验定期取样进行pH值与体系总蛋白含量测试,并利用显微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR)、同步辐射X射线近边吸收结构(XANES)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对最终产物进行矿物学表征。实验结果显示,胶质芽孢杆菌在蒙脱石矿物悬浊液中生长,代谢分泌大量有机酸导致体系pH值降低,使蒙脱石中Si元素溶出,并造成蒙脱石晶体结构中硅氧四面体对称性、O—H振动等发生变化,Fe配位八面体对称性下降,矿物表面出现边缘卷曲现象。在微生物作用后的矿物样品中,探测到新形成的α-石英物相,可能与微生物的活动密切相关。     

生命活动中矿化作用的环境响应机制研究

生物矿化作用及其环境响应机制的研究,关键在于研究生命活动制约矿物形成、分解的机理及其环境响应机制,其内容主要包括生物矿化作用的机理、生物矿化作用的环境效应、生物矿化作用的调控理论和方法。可实现的研究目标是从多学科角度发展生物矿化作用的理论,阐明自然界中矿物－生物－重金属/POPs －水之间的相互作用机理与环境响应机制。有望揭示微生物控制重金属矿化的微观机制,提出微生物治理重金属污染原理;揭示半导体矿物－微生物协同作用降解POPs 机制,发展三元体系研究方法;揭示微生物促进多金属矿山硫化物分解机制,提出微生物分解矿物对生态环境影响的调控方法等。以促进地质生物学前沿交叉学科发展,形成未来环境污染防治重大新技术的科学基础。     

可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的环境信息

通过对可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的研究,以期获得近年来湖区的某些环境信息.研究结果表明:沉积物中的粘土矿物主要为伊利石和绿泥石,非粘土矿物主要为石英、方解石和长石以及少量白云石、文石、闪石和石膏等.样品中＜2μm的粘土矿物以伊利石和绿泥石为主,局部样品含少量有序伊/蒙混层.根据样品分布特点和粘土矿物的组合类型,将样品划分为3个区域:1区和3区的矿物组合为伊利石、绿泥石和有序伊/蒙混层;2区为伊利石和绿泥石,无伊像混层矿物.其中1区和3区样品的结晶度(IC)范围为0.41～0.59,均值为0.51;2区样品的结晶度范围为0.25～0.40,均值为0.34,明显低于1区和3区,说明2区样品中的伊利石具有更高的结晶度.样品的伊利石化学指数(CI)均小于0.5,表明该伊利石为富Fe-Mg伊利石,主要是物理风化作用的结果.伊利石和绿泥石作为主要粘土矿物反映了近年来整个湖区的环境以干冷为主,局部区域(1区和3区)出现的少量有序I/S混层矿物则指示在短期内曾经历过短暂的干湿交替环境.此外,在酸性介质条件下,少量伊利石发生弱水解作用导致晶格中的K+淋失,并转化为伊/蒙混层矿物,同时也降低了伊利石的结晶度.     

三斜水钠锰矿层间阳离子交换作用的拉曼谱学

水钠锰矿为自然界中常见的锰氧化物矿物,其离子交换作用及结构转变理解尚不深刻,矿物表征手段较为局限.为探究水钠锰矿的离子交换特性以及结构转变在拉曼光谱上的反映,利用MnSO₄和NaOH合成了三斜晶系的Na型水钠锰矿,进行了NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Co2+、Zn2+的离子交换实验,使用ICP-OES、XRD、拉曼光谱等手段对离子交换水钠锰矿进行表征.拉曼光谱分析表明,570~585 cm-1与640~655 cm-1两个锰氧八面体伸缩振动模式的相对强度及570~585 cm-1附近拉曼峰峰位指示水钠锰矿的结构对称型;570~585 cm-1拉曼峰强度大、振动频率高指示三斜对称型.280 cm-1与500 cm-1附近的拉曼峰是层间离子种类的识别标志.水钠锰矿层间若为Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+等碱金属、碱土金属离子,则在280 cm-1附近存在1个峰值,500 cm-1存在2个分立的峰值;其他种类的层间离子仅500 cm-1处有1个孤峰,指示层间离子排列无序.      

矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物，但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子，提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高，在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量，是目前所发现的最高的矿物光电子能量，不仅能直接还原CO2分子为甲酸物质，还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖，光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流，显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn4CaO5在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体，地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn4CaO5与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源，矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。