同步辐射与高压矿物学研究

同步辐射(synchrotron radiation)装置是能产生极高亮度电磁波的一类大科学装置。利用同步辐射和金刚石压腔(DAC)技术,可以研究矿物在高压下的结构和物理性质及其变化。文章简要介绍了同步辐射光源及其特点,对DAC和高压实验技术的相关问题进行了说明,并基于北京同步辐射装置(BSRF)高压站的能量色散X射线衍射(EDXD)实验状况,对获得的部分高压矿物学研究成果,如钙钛矿CaTiO3、硬玉、钛闪石、电气石、绿帘石等矿物的高压结构和状态方程进行了回顾。     

硅灰石制备二氧化硅材料过程中的多型转变

研究了1Tr型硅灰石酸解形成二氧化硅材料过程中的多型转变和浸蚀方向。结果表明：1Tr型硅灰石在2mol／LHCl溶液中的酸解浸蚀方向严格受晶体结构控制，酸解初期晶粒首先沿{100}面方向浸蚀，结果导致衍射面的衍射强度增大；随着酸解时间的延长，[SiO4]单四面体与[CaO6]八面体共棱连接方向成为主要浸蚀方向，在XRD图谱中表现为d=0．298nm衍射蜂一直保持较大的衍射强度。特征衍射峰的相对强度变化特征表明．1Tr型硅灰石酸解形成二氧化硅过程中晶体结构发生了由1Tr型向2M型的多型转变，且酸解60min后的XRD图中各衍射峰的相对强度更接近于2M型硅灰石的衍射强度范围，其标志是d=0．299nm衍射峰成为最强衍射蜂。推测d=0．298nm左右的衍射峰强度在40min前主要来自1Tr型硅灰石的衍射面，40min以后变为2M型硅灰石的衍射面，并对1Tr型硅灰石的JCPDS 29-372卡片数据进行了讨论。     

X射线衍射-X射线荧光光谱-电子探针等分析测试技术在玄武岩矿物鉴定中的应用

玄武岩的鉴定通常采用显微镜镜下判定,鉴定结果容易受到鉴定人员的专业水平和主观因素、切片方位的影响,光性特征有差异,再者颗粒细小的矿物还受到光学显微镜本身放大倍数的限制也很难准确鉴定。当前的鉴定方法已由传统的显微镜向现代分析仪器(X射线衍射仪、电子探针、X射线荧光光谱仪等)综合研究方向发展。本文采用X射线粉晶衍射(XRD)和显微镜镜下观测相结合的方法,对安徽女山玄武岩(未经蚀变)和团山玄武岩(经过蚀变)进行鉴定,并采用X射线荧光光谱仪(XRF)和电子探针对鉴定结果进行验证。结果表明:女山玄武岩用显微镜鉴定主要由基质(74%,斜长石44%+辉石30%)和斑晶(13%)组成,还含有少量金属矿物(8%)及较大颗粒石英捕掳晶(5%);其中,基质部分的斜长石经XRD分析可进一步确定为拉长石,辉石主要为普通辉石(单斜辉石),少量金属矿物为钛铁矿。团山玄武岩用显微镜鉴定主要由基质(75%,斜长石50%+辉石25%)和斑晶(9%)组成,还含有少量绿泥石充填的杏仁体;其中,基质部分的斜长石经XRD分析可进一步确定为微斜长石,蚀变矿物为蒙脱石而非薄片鉴定中的绿泥石。综合XRD和相关技术鉴定结果可确定,女山玄武岩主要矿物为拉长石、辉石、钛铁矿;团山玄武岩主要矿物为微斜长石、辉石、蒙脱石。研究显示,单独的显微鉴定技术在含蚀变矿物的玄武岩鉴定中会产生较大偏差,而结合XRD等多种分析测定技术可以快速鉴定出矿物种类,尤其对颗粒较小的矿物鉴定的准确度更高。     

闪锌矿中结构铁的X射线衍射定量分析

闪锌矿中的铁包括结构铁和以六配位形式存在的出溶铁,本文提出了应用Ｘ射线衍射测定闪锌矿中结构铁质量分数的新方法。通过对一系列不同结构铁质量分数闪锌矿的主要衍射线强度的理论计算发现,随着闪锌矿中结构铁质量分数的增加,其主要衍射线强度比值Ｉ（００２）／Ｉ（１１１）,Ｉ（１３３）／Ｉ（１１１）,Ｉ（１３３）／Ｉ（１１３）和Ｉ（００２）／Ｉ（１１３）逐渐递减,尤以Ｉ（００２）／Ｉ（１１３）比值递减最为明显,两者几乎呈线性负相关。利用该原理对国内典型铅锌矿床中闪锌矿的结构铁质量分数进行了测定,并与化学分析结果进行对比。     

钆锆烧绿石粉体的高温固相制备工艺研究

2000年,美国的Weber和Ewing提出钆锆烧绿石(Gd2Zr2O7)可能是钚及次锕系核素的理想固化基材。随后人们对钆锆烧绿石本身性质进行了研究,结果表明钆锆烧绿石的A2B2O7型结构相对于一般固化基材,A、B位可以同时取代而具有宽泛的取代范围,并且Gd元素是一种优良的中子     

N型氮化镓的结构和光电导特性

采用透射电镜高分辨反射电子衍射，扫描电镜形貌观察，X射线衍射等不同方法测试了不同Mg含量的N型氮化镓薄膜的结构。几种测定方法的比较表明，高分辨反射电子衍射是确定厚衬底的薄膜结构的快速而简便的方法，材料的杂质和缺陷是影响其光电导性质的重要因素。     

黄河矿的一种特殊双晶的发现及其倒易点阵特征

本文用转靶四圆单晶衍射仪首次发现黄河矿(BaCe(CO_3)_2F,R3m)的一种特殊类型的双晶,其双晶轴平行c轴,双晶面∥(0001)。发现在晶体中存在着的所有衍射点均符合-h+k+l=3n或h-k+l=3n的衍射条件。这种特殊类型的双晶因其光率体对称轴完全重合,无法凭借光学手段发现。     

大方累托石X射线粉晶衍射研究

本文对产自我省大方一带二叠系上统龙谭组粘土岩中的累托石矿物,在R.H=53％±2、T=21℃±2的环境下,进行了详细的X射线粉晶衍射(XRD)研究.大量的实验结果表明,大方一带产出的累托石矿物,为二八面体型的白云母(含伊利石)类矿物与钙蒙脱石1:1的规则间层矿物.其晶体结构内部小晶畴,沿C轴向存在着不规则的伊一蒙间层结构.     

高岭石热转变产物^29Si、^27Al魔角旋转核磁共振研究

运用魔角旋转核磁共振结合红外光谱及X射线衍射等手段，研究了苏州高岭石的560－1600℃热转变产物，主要获得以下结论：（1）高岭石－偏高岭石－莫来石的转变系列的确存在结构上的连续性。其转变经历了几个阶段；脱羟阶段（400－600℃），偏高岭石阶段（600－800℃），相分离阶段（800－1100℃），莫来石阶段（1100－1600℃）。（2）莫来石形成过程没有出现Al2O3的大量分凝，但存在SiO2的分凝。（3）偏高岭石－莫来石转变过程的中间相为Al-Si尖晶石和准莫来石。（4）引起1000℃放热反应的主要因素是准莫来石的形成。     

淡水鲈鱼硬体组织中羟磷灰石结晶特征研究

运用X射线微区衍射、透射电镜、扫描电镜与能谱测试技术对淡水鲈鱼硬体组织的鳞片、牙齿、鳍骨、蝶骨和脊椎骨中无机矿物做了成分与结构方面的探究。结果表明硬体组织中的矿物相均为羟磷灰石,化学成分呈现缺Ca富P的特征。鳞片中羟磷灰石晶胞参数具有较大的变动范围a=0.941 8~0.947 7 nm,c=0.684 1~0.690 3 nm;骨骼中a=0.942 6~0.945 7 nm,c=0.687 3~0.688 7 nm;牙齿中a=0.946 3 nm,c=0.688 0 nm。晶粒尺寸达到纳米级别,计算结果为D_鳞=7.204~13.711 nm,D_骨=14.088~17.077 nm,D_牙=28.219 nm。结晶度由好到差的顺序为:牙齿→骨骼→鳞片。X射线衍射图表明,牙齿、鳞片和骨骼中羟磷灰石晶体均具有择优取向结晶特点,取向因子R计算结果表明硬体组织中羟磷灰石均趋向沿c轴择优取向生长。生物矿物结晶度及择优取向是组织功能和有机基质调控的结果。X射线微区衍射技术能无损、有效的获取生命微晶体的结构信息,适合生物矿物研究。