铜陵新桥矿田褐铁矿矿物组成及成因

褐铁矿是铁帽型金矿和铁矿的重要矿产类型,但目前对其从矿物学的微观角度研究较少。本文采用粉晶X射线衍射(XRD)以及场发射扫描电镜(SEM)矿物学研究手段,对铜陵矿集区新桥矿田褐铁矿的矿物组成、微结构进行研究。根据矿物组成及微结构将新桥褐铁矿分为两种成因类型:Ⅰ型褐铁矿,该类型褐铁矿主要起源于黄铁矿矿石,矿石多具蜂窝状构造。主要组成矿物为针铁矿,次要矿物为赤铁矿,含有少量石英,针铁矿晶体长度一般介于500 nm~2μm,长度/半径比值(长径比)较大;Ⅱ型褐铁矿,由原生菱铁矿矿石风化而成,矿石多具肾状构造。矿物组成主要为针铁矿,其次为赤铁矿、锰氧化物和伊利石等粘土矿物,针铁矿晶体长度一般小于500 nm,具有较小的长径比。褐铁矿矿物学和微结构不仅可以初步确定原生矿物和矿石类型,而且对寻找铁帽金矿床也具有重要指示意义。     

海南岛小妹韧性剪切带的纳米尺度

为查明构造性质不明、空间位置不清楚的南海北缘琼南缝合带西段——九所－陵水断裂带,采集断裂带东段小妹韧性剪切带中花岗岩、石榴石石英片岩和花岗质片麻岩3类样品,探讨其纳米尺度特征.扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)观测结果表明:这3类岩石存在多种纳米结构和构造,结合野外实践得到的该剪切带纳米颗粒的发育程度与其所受剪切作用有关.纳米颗粒的形成机制可能有:(1) 剪切力作用下层状硅酸盐热分解;(2) 颗粒塑性变形后发生脆性破裂,再经剪切作用研磨而成.与台湾太鲁阁深大断裂带中的韧性剪切带岩石样品进行SEM测试结果对比,发现其纳米颗粒特征和研究区具可比性,据此推测小妹韧性剪切带在区域构造归属上可能与九所－陵水深大断裂带密切相关.      

金在热液流体中存在形式的讨论：“纳米效应”在成矿理论中的应用

热液作用是金矿化中极其重要的机制，金在热液中的存在形式具有十分重要的地质意义。自然界中金元素主要呈金属态存在，而且其粒度极为细小，在自然环境中几乎没有化学反应能将其离解成离子状态，人工合成的金络合物在地质环境中基本未被发现，说明金难以以络合物的形式存在于热液中。根据许多地质现象及“纳米效应”推断金在热液中可能主要呈金属态存在。     

纳米地质学：一个正在兴起的战略性地学科技领域

本文介绍了纳米物质和纳米科技学术概貌，总结了纳米地质研究成果，指出了有待研究与开发的纳米地质领域，明确提出了纳米地质学这一地学新学科及其研究内容和研究方法，阐述了发展纳米地质学的战略意义和高层决策建议。     

基于滑脱、应力敏感和非达西效应的页岩气压裂水平井产能模型

基于页岩气藏压裂水平井三线性流模型,考虑页岩气滑脱效应,分析页岩气的吸附、天然裂缝的应力敏感和人工裂缝的非达西效应,建立页岩气产能模型,运用全隐式有限差分和牛顿—拉普森迭代法进行数值求解,绘制无因次产量递减曲线。结果表明:页岩气的流动阶段分为人工裂缝中不稳定线性流阶段、人工裂缝和微裂缝的双线性流阶段、微裂缝中不稳定线性流阶段、微裂缝和基质的双线性流阶段、基质中线性流动阶段、边界流阶段;如果忽略滑脱效应,将导致页岩气产能预测产生误差。当页岩基质孔隙直径小于20nm时,滑脱效应造成的产量增加5%~25%。该结果对于认识页岩气藏水平井产能递减规律具有指导意义。     

动态光散射技术原位表征天然有机质存在下纳米零价铁的团聚效应

纳米零价铁原位修复地下水污染是近年发展起来的新技术,通过改性合成不同种类纳米零价铁可以克服其易团聚易氧化的问题,水体中存在的天然有机质也会对纳米铁的分散性和反应活性产生影响,因此开展原位测试并研究不同种类纳米铁在水中的团聚效应具有重要意义。本文对实验合成的纳米零价铁、羧甲基纤维素包覆纳米零价铁、膨润土负载纳米零价铁以及商用纳米零价铁,基于动态光散射技术(DLS),运用纳米粒度/Zeta电位分析仪,结合透射电子显微镜(TEM)和沉降光谱曲线等手段,对比研究了天然有机质(腐植酸HA)对纳米铁团聚效应的影响。结果表明,羧甲基纤维素包覆或膨润土负载改性提高了纳米零价铁颗粒的分散稳定性,有效抑制了团聚沉降,团聚体粒径分布在1000 nm以下。HA会吸附在纳米铁颗粒表面,从而增加静电排斥力,进一步减缓了团聚效应,尤其是对膨润土负载纳米零价铁的影响最为显著,其团聚体粒径能降至100 nm以下,沉降速率也极大减缓,分散稳定性表现最佳。本研究表明DLS结合TEM表征纳米颗粒是获得更加丰富的微观粒子信息的一种非常重要的手段。     

蒙脱石向凹凸棒石转化的直接证据--透射电子显微镜观察

利用透射电子显微镜对苏皖凹凸棒石粘土进行超微观结构观察研究,发现大量蒙脱石和凹凸棒石交生的超微观结构现象,表现为凹凸棒石棒状晶体平行原生蒙脱石(001)面网生长以及蒙脱石晶体结构的崩解.此种超微观结构现象表明蒙脱石可以向凹凸棒石转化.结合野外观察和大量X射线衍射分析,提出了蒙脱石向凹凸棒石转化的机制和过程.蒙脱石向凹凸棒石的转化导致蒙脱石-凹凸棒石复合体的形成,原生蒙脱石崩解成为纳米尺度的细小晶片.蒙脱石晶体结构转化使蒙脱石-凹凸棒石混合粘土具有纳米尺度的矿物粒径和较大的比表面积,因而具有优异的物理化学特性.     

纳米塑料颗粒在饱和多孔介质中的迁移规律

针对纳米塑料颗粒在饱和多孔介质中的迁移及其影响因素, 以纳米聚苯乙烯(PSNPs)作为典型纳米塑料颗粒, 通过实验和理论相结合的方法研究纳米塑料颗粒的迁移规律。以经典DLVO理论计算出PSNPs与石英砂颗粒之间的相互作用能, 分析预测PSNPs与石英砂之间的吸附、聚沉。在柱实验中, 以石英砂作为多孔介质填充到砂柱中, 让PSNPs在一维饱和砂柱中迁移, 研究不同条件下PSNPs的迁移行为和影响因素。结果表明, 当离子强度由1 mmol/L增至50 mmol/L(电解质为NaCl), PSNPs与石英砂颗粒之间的相互作用能的势垒则从215.13 KT逐渐降低至45.9 KT使得PSNPs更易于吸附在石英砂介质表面, 从而降低PSNPs在多孔介质中的迁移能力, PSNPs的穿透率由62.16%降至3.65%。当离子强度由0.1 mmol/L增至5 mmol/L(电解质为CaCl₂)时, 势垒则由33.72 KT降至14.03 KT, PSNPs的穿透率从82.46%降至4.27%。这些实验现象说明增加离子强度对PSNPs的穿透起到抑制作用, 且Ca2+比Na+具有更强的电荷屏蔽作用。同时提高PSNPs的初始浓度、流速和介质粒径均可增大PSNPs的穿透率, 而大粒径PNSPs颗粒的穿透率则较小。研究中构建了PSNPs实际运移与理论之间的关系, 进一步推进PSNPs的环境行为和机理研究, 为系统全面评价纳米塑料颗粒在土壤-地下水中的环境风险和生态安全提供科学依据。      

铜陵矿集区层状硫化物矿床成因

新桥硫铁矿床是铜陵矿集区重要的硫（铁、铜、金）多金属矿床,长期以来对其成矿作用存在争议。采用光学显微镜、粉晶X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FE SEM）和高分辨透射电镜（HR TEM）等矿物学研究手段,对新桥硫铁矿床层状矿体中胶状黄铁矿—菱铁矿型矿石矿物学进行了研究,结果表明该矿石主要由黄铁矿和菱铁矿组成（含量分别为743%和244%）,含少量石英和伊利石;黄铁矿主要呈现纳米—亚微米粒径的自形、半自形立方体形态,菱铁矿以20~50μm的半自形菱面体产出,石英和伊利石呈现碎屑颗粒形态;偏光显微镜下胶状黄铁矿和菱铁矿呈现共生关系,FE SEM下观察到微米粗粒菱铁矿与纳米—亚微米黄铁矿之间呈现镶嵌关系,可观察到菱铁矿表面存在黄铁矿的印模。FE SEM和HR TEM观察和能谱分析确证胶状黄铁矿—菱铁矿型矿石中仍然保存有少量的微生物残体和有机质。这些综合信息反映新桥胶状黄铁矿非岩浆热液成因,而是生物化学沉积成因。该层状铁硫化物—碳酸盐建造由于具有较高的地球化学活性,对燕山期岩浆活动驱动热液形成层状矿体发挥了重要的控制作用。     

石英中铝、钙和镁的纳米离子探针原位分析标准物质研究

石英胶结物是砂岩中重要的胶结物类型。用纳米离子探针(CAMECA Nano SIMS 50L)对石英胶结物中Al、Ca和Mg等重要微量元素进行原位分析,可为成岩作用研究提供重要基础依据。然而,由于缺乏相应的标准物质,一直不能对石英胶结物中Al、Ca和Mg进行研究。针对不均一的石英颗粒样品,文中采用细磨、混合、高温熔融(2000℃,6个小时)与快速冷却等措施,制作均一化的石英玻璃。经纳米离子探针验证,该石英玻璃中Al、Ca和Mg在亚微米尺度上是均一的,已能满足成岩作用研究的需要。随后,用电感耦合等离子体发射光谱和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱测定了石英玻璃中Al、Ca和Mg的含量。相对灵敏度因子分析显示,这些测试结果是协调、合理的。该均一化的石英玻璃可作为亚微米尺度Al、Ca和Mg原位分析的标准物质。