新疆红海地区成矿有利地质体地面波谱特征及蚀变矿物分布研究

正红海地区位处新疆东天山成矿带卡拉塔格中西部,前人在该区已开展区域地质、物化探测量、多金属矿产勘查,以及针对多金属矿床的专题研究(聂凤军等,2001;左国朝等,1990),发现了较多的铜、金、铅锌等多金属矿床、矿点。但针对成矿有利地质体的蚀变研究较少。红海地区地表基岩裸露,植被分布极少,地形起伏小,围岩蚀变强烈发育,有利于发挥高光谱遥感的技术优势,开展成矿有利地质体的地面波谱特征研究,揭示成矿地质     

矿物白度的影响因素与增白机理研究

白度是矿物的重要光学性质之一。为了深化矿物的光学性质及白色矿物功能材料的研究与应用,根据测试分析结果和叶大年的结构光性矿物学理论,系统研究了影响矿物白度的主要因素,以及矿物增白效果的差异性及其产生机理。研究结果表明:(1)晶体化学是决定不同种类透明矿物白度的最主要因素,但对于某种透明矿物来说,影响其白度的主要因素是矿物中的碳质有机质、含铁钛矿物杂质、杂质元素的价态与晶体化学环境、介质环境、矿物中的水和粒度大小等。(2)证明了透明矿物白度大小与折射率呈正相关。白度相同的不同矿物的增白效果存在很大差异性,其根本原因是由矿物折射率所决定的反射率存在很大差别。(3)提出了真白度和假白度的概念,即主要由自色产生的白度称为真白度,主要由假色产生的白度称为假白度;真白度高的矿物具有增白作用,而真白度低的矿物,即使粉末白度高,也没有增白作用。(4)在影响矿物白度的主要因素中,矿物中的碳质有机质、含铁钛矿物杂质、杂质元素的价态等杂质成分对矿物白度和增白效果起负面作用。(5)矿物中与晶体结构相关的水所产生的颜色属于自色,脱去结晶水、层间水和结构水都有利于提高矿物的真白度或增白效果,但脱去沸石水的效果正好相反;由矿物粒度大小变化产生的颜色属于假色;通过降低粉体粒度大小所提高的白度属于假白度,由此增加的白度没有增白作用。另外,矿物粉体与使用介质之间的折射率大小差别越大,增白效果越明显。     

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。     

天然硫化物矿物对地球深部热能的热电转化效应研究

金属硫化物半导体矿物在地壳中分布广泛,其中一些禁带宽度较窄的硫化物矿物,如黄铁矿、黄铜矿和斑铜矿等,在地热梯度下产生的天然热电势可将地球内部热能转化为电能。本文选取黄铁矿、磁黄铁矿、方铅矿、黄铜矿、斑铜矿以及斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体等天然硫化物矿物样品,研究了其热电特性。研究结果表明,300～700K下,除磁黄铁矿具有低塞贝克系数和超高电导率而表现出金属导体的电输运行为外,黄铁矿和黄铜矿为n型半导体,斑铜矿和斑铜矿-赤铁矿-辉铜矿集合体为p型半导体,具有150～500μV/K的显著塞贝克系数和5～95 S/cm的电导率,说明样品在地热梯度下具有产生显著热电效应的能力。根据激光闪射法测得的热扩散率以及样品的理论比热、密度计算热导率,斑铜矿及硫化物矿物集合体样品表现出小于1 W/(m·K)的低热导率,说明样品在局部热源影响下可形成较大温差。根据热电基本理论和地热梯度构建天然热电效应模型,对硫化物半导体矿物集合体产生的天然热电势、额外地表电流密度及热电转换效率进行了模拟计算得出经验公式,发现硫化物半导体矿物在300～650 K条件下能产生100 m V左右的天然热电势,产生的最大热电转化率可达4‰,且可以通过偶极电流源模型计算矿物体产生的额外地表电流密度。研究认为硫化物半导体矿物可能作为天然热电转换介质深刻影响地球内部能量的转化与传递过程。     

渤海海峡BHS01孔沉积物磁性地层学研究

磁性地层学研究是建立渤海地区第四纪沉积序列地层年代框架的主要技术手段之一。通过对渤海海峡地区BHS01孔(孔深121.3 m)进行详细的磁性地层学研究,结果表明:BHS01孔岩心记录了布容(Brunhes)正极性时至松山(Matuyama)负极性时底部,包括贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)正极性亚时。早、中更新世界线即布容(Brunhes)正极性时/松山(Matuyama)负极性时界限(B/M)深度位于该钻孔的46.4 m处。根据沉积速率,推测钻孔底部121.3 m处的年龄约2.25 Ma。综合沉积物的岩性、磁性及沉积速率变化特征,将BHS01孔沉积物记录的区域沉积过程自下而上划分为3个阶段:阶段Ⅰ(2.25～1.46 Ma)以河流相沉积为主;阶段Ⅱ(1.46～0.78 Ma)为稳定的湖泊相沉积;阶段Ⅲ(0.78～0 Ma)发育海陆交互相沉积。这一研究为该钻孔提供了可靠的年代标尺,为渤海海峡及邻区第四纪地层的划分对比和沉积演化过程提供了新的依据。     

基于磁力资料的珠江口盆地构造单元分布特征

珠江口盆地是南海北部陆坡最大的前新生代沉积盆地,油气资源丰富,由于新的地球物理资料未得以充分应用等问题导致盆地内部构造单元分布特征存在诸多不同看法,这些问题制约了盆地的进一步勘探和开发。本文以最新实测1∶10万高精度航磁数据为基础,采用切线法对研究区航磁异常深度进行反演计算,结合钻井、地震及南海北部陆域物性资料研究珠江口盆地磁性基底分布特征。在充分调研珠江口盆地已有构造单元划分的基础上,以盆地磁性基底展布特征为基础,结合断裂、区域构造等对珠江口盆地内部构造单元进行研究。研究表明:珠江口盆地磁性基底深度在0～9 km之间,磁性基底呈"三隆两坳"构造格局,整个坳陷区具有"南北分带,东西分块"的特征; NE向深大断裂为控盆断裂,常为盆地二级构造单元的边界,NW向断裂常控制次一级构造单元并影响其展布形态。     

上扬子西南缘早三叠世嘉陵江组物源分析和构造环境:沉积学、重矿物电子探针和U- Pb年龄的限定

上扬子西南缘地区广泛分布峨眉山玄武岩,受其影响在中带金阳和外带荥经地区嘉陵江组发育滨岸和潮坪环境沉积物。本文在交错层理恢复的物源方向基础上,根据重矿物组成、重矿物电子探针和碎屑锆石测年结果,综合分析不同区域嘉陵江组物源区,进而探讨嘉陵江组形成的构造环境。嘉陵江组砂岩碎屑重矿物锆石、磷灰石、铬尖晶石等指示物源主要来自于岩浆岩,且自中带至外带基性岩浆岩所占比重逐渐减少。电气石电子探针分析显示,二者物源主要来自于贫锂花岗岩和变质砂岩、板岩。铬尖晶石显示,金阳地区物源来自峨眉山玄武岩和洋岛岩浆岩类岩石,荥经物源主要来自洋岛岩浆岩类岩石,个别为峨眉山玄武岩。碎屑锆石表明,嘉陵江组物源主要来自于新元古代岩浆岩和晚二叠世峨眉山玄武岩,前者经历再搬运。综合物源分析表明,嘉陵江组物源主要来自康滇古陆,岩石类型主要为峨眉山玄武岩和砂岩等。沉积序列和物源分析表明,嘉陵江组反映了沉积物蚀顶过程。结合地震资料、大火成岩省的分析成果表明,嘉陵江组形成于火山型裂谷边缘。     

X射线衍射-扫描电镜等技术研究秘鲁铜硫矿石选矿工艺矿物学特征

秘鲁铜硫矿石的主要回收对象是铜和硫矿物,由于铜矿物嵌布复杂、粒度过细以及与各种脉石矿物或金属矿物交生关系紧密,利用传统工艺矿物学研究方法如化学分析、光学显微镜检测等较难准确定量其工艺矿物学参数。本文采用化学分析、X射线衍射、扫描电镜、偏光显微镜及矿物参数自动分析系统(MLA)等技术手段,研究秘鲁铜硫矿石的化学成分、矿物组成和主要矿物的嵌布特征、粒度分布及单体解离特性等,并对影响选矿指标的主要矿物学因素进行分析。结果表明:矿石中主要元素为Cu(0.65%)和S(9.53%)。矿石中黄铁矿(16.57%)含量较高,形态较为规则,与其他矿物之间的交生关系相对简单,粒度普遍偏粗,其中粒径大于0.30mm的黄铁矿占95.06%。铜矿物主要以不规则粒状、皮壳状、网脉状、纤维状、尘粒状、斑点状分布于脉石中或与黄铁矿、闪锌矿、磁铁矿等金属矿物交生紧密,粒度极不均匀,使得铜矿物解离难度加大,且矿石中云母(12.51%)、绿泥石(3.74%)、滑石(3.34%)、高岭石、蒙脱石(3.59%)等黏土质矿物含量较高,在磨矿过程中易发生泥化从而恶化分选环境。根据该类型矿石的工艺矿物学特性,本文建议采用"粗磨-部分优先浮铜-铜硫混浮-混合精矿再磨再选分离"的工艺流程,可得到质量高的铜、硫精矿。     

功能性Fe3O4磁纳米粒子的合成

本研究以PNIPAM(聚N-异丙基丙烯酰胺)为单体,先制备出来Fe3O4@SiO2纳米颗粒,再与DMP(十二烷基三硫代碳酸酯)链转移剂进行酯化反应,制备的产物作为新的链转移剂,在偶氮二异丁腈为引发剂的条件下,利用可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)活性聚合法制备温度响应性磁纳米粒子。通过红外光谱法、核磁共振法对聚合物的结构进行表征,谱图表明成功地合成出所需的产物。通过扫描电镜对其进行分析,所得到的Fe3O4@SiO2-PNIPAM聚合物纳米颗粒分布比较均匀。