晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征

为了给晋北煅烧高岭土用煤矸石的评价和开发利用提供科学依据,采用XRD、XRF、SEM和白度计等现代分析测试技术,研究了晋北煅烧高岭土用煤矸石的应用矿物学特征。结果表明:1)根据造纸和涂料用煅烧高岭土的国家标准,晋北煤矸石主要可分为3种类型:合格原料、基本合格原料和不合格原料。2)与合格和基本合格原料相比,不合格原料煅烧产物的化学成分中SiO2、Al2O3、Fe2O3含量以及碱金属与碱土金属总含量都与前者有较大差异。3)合格和基本合格原料主要由高岭石(85%~94%)组成,不合格煤矸石矿物组合为高岭石(30%~60%)+石英(23%~38%)+伊利石(14%~26%),并含少量黄铁矿和白云石等杂质矿物,石英等杂质矿物和含铁矿物是分别导致煅烧产物化学成分和白度不合格的主要原因。4)合格原料中高岭石结晶度较好,主要为不规则片状、书册状和弯曲片状,片表面光滑,片径大小范围较大,为0.05~51.22μm,平均2.80μm,径厚比41.24。     

γ辐照对高庙子钠基膨润土矿物成分和微观结构的影响

为了解γ辐照对高庙子天然钠基膨润土中矿物组分和微观结构的影响,拓展高放地质处置缓冲材料性能评价范围,以内蒙古高庙子天然钠基膨润土和北山地下水为研究对象,利用红外光谱仪、X射线衍射仪和穆斯堡尔谱仪分析了不同γ辐照剂量(500、1000、1500、2000、2500和3000kGy)照射后的高庙子天然钠基膨润土中基团、矿物组分以及Fe的赋存状态和含量变化,并对其中Si元素在北山地下水中的溶解性进行测试。结果表明,随着累积辐照剂量的增加,膨润土中Fe(Ⅱ)含量明显增大,Fe(Ⅲ)含量显著减小;可溶性偏硅酸根随累积辐照剂量的增加而增加;辐射后膨润土的相关基团数量有所变化,蒙脱石含量增加,石英和钠长石含量下降,但没有发生种类变化。总体而言,γ辐照引起了高庙子天然钠基膨润土某些参数的显著变化,具体变化有待深入研究。     

含铬方解石向磷灰石转化过程中铬的迁移和固定

为了研究含重金属方解石向磷灰石转化过程中重金属的迁移转化规律,通过共沉淀法制备了分别含Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的方解石,在水热条件下研究其向磷灰石的转化过程,并用XRD、FT-IR、SEM、ICP-OES等手段对产物进行测试和表征。结果表明,含Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的方解石均可在水热条件下转化为碳羟磷灰石,超过97%的铬被固定到磷灰石结构中,仅约0.18%～2.06%的Cr(Ⅲ)、0.10%～0.62%的Cr(Ⅵ)被释放到溶液中。反应温度介于120～200℃范围内,温度越高,释放到溶液中的铬越少。研究结果表明,通过方解石-磷灰石的转化可以将铬固定到磷灰石中,从而降低土壤中铬的生物可利用性。     

黄海透光层悬浮半导体矿物组成及其促进微生物胞外电子传递过程初探

在地球上最为活跃的海洋透光层体系中,矿物-微生物交互作用的形式十分丰富。系统采集了黄海近海透光层水体样品,测试分析发现其中分布大量悬浮半导体矿物及微生物群落。通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、环境扫描电子显微镜(ESEM)及配有的EDX能谱仪,从宏观到微区对悬浮颗粒矿物的化学元素组成进行了测试分析,发现其主要矿物组成元素为Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有较高含量的Mn、Fe、Ti等金属元素;通过X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)测试从整体到局部分析悬浮颗粒矿物的物相组成,发现其主要组成矿物为石英、钠长石、方解石、云母和绿泥石等,还有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等铁、钛金属氧化物半导体矿物。通过16S rRNA高通量测序分析海水中主要微生物群落为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通过构建双室反应体系对海水微生物与悬浮矿物间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行了表征,结果显示增加海水悬浮矿物作为电子受体后,体系开路电压由330. 80 mV提升至426. 59 mV,提升比率达130%,最大输出功率由8. 376 9 mW/m^2提升至12. 096 8 mW/m^2,为原体系的1. 44倍。实验研究表明,海水透光层悬浮矿物能有效参与并促进微生物胞外电子传递过程,为后续深入研究基于电子能量传递利用的半导体矿物-微生物协同作用以及元素循环调控机制奠定初步基础。     

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。     

华北克拉通南缘石炭系本溪组铁-铝黏土矿物质来源: 以河南三门峡大安铝黏土矿床为例*

华北克拉通在中奥陶世至晚石炭世期间一直出露地表,经历了长期的风化作用,形成大规模的铁-铝黏土矿,其成矿物源一直是研究的热点,尤其是本溪组底部铁矿和铁质黏土矿与上部铝黏土矿是否为同一来源尚未查清。本研究选取克拉通南缘大安铝黏土矿床作为研究对象,展开微区矿物及元素地球化学组成分析,进一步探讨铁-铝黏土矿物质来源。大安矿床内含矿岩系自下而上包括铁质黏土岩、铝土矿、铝质黏土矿;局部喀斯特高地缺失铝土矿,铝质黏土矿直接覆盖于铁质黏土岩之上。铁质黏土岩在洼地以菱铁矿、黄铁矿和伊利石为主,在隆起区以赤铁矿、伊利石和高岭石为主。铝土矿以硬水铝石、伊利石和锐钛矿为主;铝质黏土矿主要矿物为伊利石。矿物微区分析在黏土矿底部发现大量的碳化硅和少量自然硅、硅铁矿、铬铁矿;区域对比揭示北秦岭造山带内商丹缝合带和二郎坪群中的蛇绿岩为铝黏土矿形成提供了成矿物质。本溪组底部铁质黏土与上部铝黏土矿稳定元素比率(例如Zr/TiO₂、Hf/TiO₂、Nb/TiO₂、Ta/TiO₂)存在明显差异,揭示二者为不同来源: 底部铁质黏土岩和铁矿层为底板碳酸盐岩原地风化的产物;而上部铝黏土矿是异地搬运物,北秦岭造山带在晚石炭世的整体抬升为华北铝黏土矿形成提供了重要的成矿物质。     

大洋多金属结核中铁锰质矿物拉曼光谱特征初探

拉曼光谱是一种快速无损的分析手段,它既可观察样品的显微结构构造,也可分析样品的成分和结构。为了丰富多金属结核的岩石矿物学特征,文章对西太平洋某海山区的多金属结核样品进行了X射线粉末衍射分析和拉曼光谱分析。X射线分析结果显示该区域样品主要含有水羟锰矿、钡镁锰矿、斜长石、钙十字沸石和石英,显微构造主要有纹层状构造、柱状构造、树枝状构造、充填构造等。通过分析对比潮湿样品和烘干样品铁锰质矿物的拉曼特征谱峰,得出结核中水羟锰矿的特征谱峰位于490 cm~(-1)、570 cm~(-1)和626 cm~(-1)附近,钡镁锰矿的特征谱峰则位于640 cm~(-1)附近,与陆地上对应矿物的特征拉曼谱峰不同。结核中的钡镁锰矿结构不稳定,经过风干或者抛磨后部分产生相变,不同显微结构中,相变情况不同。经与RRUFF数据库比对,识别出钙十字沸石、斜长石等自形晶,多分布于结核最内层,往结核外层总体减少。矿物微晶多见铁锰质矿物微晶和钙十字沸石微晶,铁锰质矿物绕其向外生长。     

Kainsaz(CO3)陨石中两个富Al球粒的氧同位素组成特征与形成演化

富Al球粒是原始球粒陨石中一种矿物岩石学特征介于富钙铝包体(CAIs)和镁铁质硅酸盐球粒之间的特殊集合体,所以常常认为富Al球粒在认识CAIs和镁铁质硅酸盐球粒形成演化过程中的相互联系具有特殊意义。然而,对富Al球粒的初始物质组成以及形成演化过程一直存在较多争议,而氧同位素组成研究能够对球粒演化和早期星云环境等提供重要的信息。在本文中我们报导了来自Kainsaz(1937年降落于俄罗斯,CO3型)碳质球粒陨石中的2个富Al球粒(编号K1-CH1和K2-CH2)的矿物岩石学和氧同位素组成特征。K1-CH1的矿物组成主要为橄榄石、低钙辉石和富钙长石,K2-CH2为橄榄石和富钙长石。2个球粒中的矿物均具有贫~(16)O同位素组成特征。K1-CH1中矿物的△~(17)O组成基本上位于2个区间:-11.1‰～-8.7‰和-3.9‰～0.4‰;而K2-CH2的△~(17)O介于-6.6‰～-0.6‰之间,且具有从中部至边部升高的趋势。矿物岩石学和氧同位素特征表明,这2个富Al球粒的初始物质组成为富CAIs和镁铁质硅酸盐。在球粒熔融结晶过程中,与贫~(16)O同位素组成(△~(17)O:-8.7‰～-7.8‰)的星云发生了氧同位素交换。球粒形成后,发生迁移进入陨石母体,在相对更贫~(16)O同位素组成(△~(17)O:-0.6‰～0.4‰)的母体中(流体参与)发生变质作用,并再次发生了氧同位素交换。     

南设得兰群岛西海域S_(11)岩芯沉积物中碎屑矿物及沉积作用的探讨

本文对南设得兰群岛西海域S_(11)钻孔岩芯中的重、轻矿物作了描述,按矿物在垂直方向上的变化和优势矿物种确定矿物组合类型,并将晚更新世到全新世的341cm沉积地层划分为四层:1.上火山碎屑矿物沉积层,2.中火山碎屑矿物沉积层,3.火成碎屑矿物沉积层(深海砂层),4.下火山碎屑矿物沉积层。本文还讨论了物质来源和深海砂层的可能成因。