水和水蒸气辅助粗晶三水铝石转化为勃姆石的机制研究

在165℃、175℃、185℃和195℃的温度条件下,对水热处理前和处理后的粗晶三水铝石样品分别进行了XRD分析和SEM表征,研究了粗晶三水铝石在水蒸气和热水中转变成勃姆石的相变过程。结果表明,水热条件下粗晶三水铝石转化成勃姆石的过程受控于溶解-再沉淀机制,而并非是通常认为的固体状态下的转变;相对于在热水中,水蒸气环境可以加速三水铝石向勃姆石的转化;所形成的勃姆石的粒径（4~7 μm）明显比前驱体三水铝石的粒径（120~200 μm）要小得多,表明可以利用粗晶三水铝石生产微晶勃姆石。在转化过程中,勃姆石微晶首先生长在三水铝石的晶体表面上,通过控制反应温度和反应时间,可形成壳层为勃姆石、壳下为三水铝石的具有双层结构的铝的氢氧化物颗粒,也有可能形成具有中空结构的勃姆石集合体颗粒。     

Transformation of magnetite to hematite and its influence on the dissolution of iron oxide minerals

Deformed rocks of the Itabira Iron Formation (itabirites) in Brazil show microstructural evidence of pressure solution of quartz and iron oxides; it appears that magnetite was dissolved and hematite precipitated. The dissolution of magnetite seems to be related to its transformation to hematite by oxidation of Fe²⁺ to Fe³⁺. The transformation of magnetite to hematite occurs along {111} planes, and results in the development of hematite domains along {111} that are parallel to the foliation. The difference in volume created by the transformation of magnetite to hematite and the shear stress acting on the interphase boundaries allow fluids to migrate along these planes. The dissolution of magnetite involves the hydrolyzation of the Fe²⁺—O bonds at interphase boundaries of high normal stress. The high fugacity of oxygen in the fluid phase promotes the reaction of Fe²⁺ (in solution) with oxygen. Fe²⁺ ions oxidize to Fe³⁺ and precipitate as hematite platelets with their longest axes oriented parallel to the direction of maximum stretching. The transformation of magnetite to hematite during deformation plays an important role in the fabric evolution of the iron formation rocks. The transformation along {111} creates planes of weakness that facilitate fracturing. The fracturing plus the dissolution result in a reduction of magnetite grain size, and the oriented precipitation results in layers of hematite platelets. These processes produce a new fabric characterized by a penetrative foliation and lineation.     

钒钛磁铁矿床的透岩浆流体成矿模型——来自马达加斯加扎卡岩体的证据

目前,国内外学术界对赋存于镁铁-超镁铁杂岩体中的钒钛磁铁矿床的成因存在多种不同的解释,在一定程度上对这类矿床的资源勘查造成了困惑。因此,阐明镁铁-超镁铁侵入体中成矿物质大规模聚集的机理依然是矿床学界和勘查学界面临的重要科学前缘问题。马达加斯加中北部Alaotra湖地区的扎卡岩体是一个赋存有超大型钒钛磁铁矿床的典型镁铁质层状侵入体,已探明铁矿石远景资源量8亿t(含333),伴生钛6000万t,伴生钒230万t,为阐明钒钛磁铁矿床的成因提供了良好的条件。本文报道了扎卡岩体的地质学、矿体地质学、岩相学、矿相学和岩石地球化学特征,主要得出以下认识:(1)扎卡岩体发育韵律性火成层理,为一个典型的镁铁质层状岩体,但伟晶岩可构成独立的侵入单元;(2)矿体主要赋存在层状岩体中,可划分为整合型、不整合型和伟晶岩型等3种不同的类型;(3)辉长岩具有橄榄石→斜长石→单斜辉石或橄榄石→斜长石+单斜辉石的结晶顺序,暗示扎卡岩体为一浅成层状岩体,岩浆侵位深度约3 km;(4)矿石矿物与硅酸盐矿物呈热力学不平衡关系,且与含水暗色矿物平衡共生,暗示成矿作用发生在岩浆演化晚期的富含挥发分环境;(5)致密块状铁矿石的REE四分组效应也表明成矿过程伴随着富F、Cl等组分的流体活动。据此,本文提出扎卡岩体中钒钛磁铁矿床的形成与透岩浆流体过程有关。     

四川盆地北缘灯影组深埋白云岩优质储层形成与保存机制

叠合盆地深埋碳酸盐岩优质储层的形成和保存机理是一个复杂而又有争议的议题。大量的地质地球化学证据表明,四川盆地北缘灯影组深埋白云岩在灯四段和灯二段末期先后发生了两期古岩溶作用,在灯影组内形成了大小不等的晶洞和次生孔隙。在后期的深埋-隆升过程中,表生期的岩溶孔洞被不同世代的矿物充填,先存的孔洞被不同程度的改造和破坏,随埋藏深度的增加先存孔洞的体积变小;同时CO2、有机酸、H2S和多期外来酸性热液流体的溶蚀改造又形成了部分新的次生孔洞;油气藏主要赋存于残余的表生岩溶孔洞和新生次生溶孔内。研究表明,灯影组深埋白云岩优质储层的形成和保存不仅受表生岩溶作用、古岩溶地貌和沉积微相的影响和控制,而且还受深埋隆升过程中多期流体充注、溶蚀-沉淀和石油热裂解的复合控制。其中,表生岩溶作用是影响优质储层形成的最为关键性因素,古岩溶地貌和沉积微相控制了优质储层的时空分布,表生岩溶作用影响的深度最深达500m左右。多期侵蚀性流体的溶蚀和石油热裂解所引起的超压使先存表生岩溶孔洞能得以保存。     

海洋底层水成矿金属组分存在形式和沉淀矿物的定量研究

该文以测试资料为依据，以溶液化学平衡反应模型理论计算为手段，对海盆和底层水的成矿金属组分存在形式和沉淀矿物进行定量计算，发现海洋底层水系统为非平衡的地球化学动力系统，系统中发生着活跃的物质和能量交换与转移，海洋底部现代正在发生沉淀作用。海洋底层水是一种典型的稀金属成矿溶液，除Fe在洋盆存在高价态外，Fe的其它组分形式及Mn、Cu、Ni、Co4种金属组分均以低价态的组分形式存在，它们不可能通过化学沉淀作用生成以高价态锰矿物为主的结核。Mn、Fe主要以胶体和微粒形态存在，其浓度比溶解态的浓度要高出数百倍甚至千倍。这些胶状的金属微粒流直接参与结核的生成，胶体化学作用是结核生成的主要成矿作用。     

201和361铀矿床中绿泥石的特征及其形成环境研究

绿泥石化是201和361铀矿床最重要的蚀变类型之一。本文在岩石薄片观察的基础上,采用电子探针分析技术研究了绿泥石的共生组合与形貌特征,测定了87个代表性绿泥石的化学成分,并据此划分了绿泥石的化学类型,计算了绿泥石的形成温度、n(Al)/n(Al Mg Fe)值等相关指数,讨论了绿泥石的形成机制及其与铀成矿的关系。研究表明:①岩石中绿泥石主要呈脉状、黑云母假象或团块状等产出,具有蠕虫状、叶片状等形貌特征;②绿泥石的Fe/Si图解显示201和361铀矿床中绿泥石主要为铁镁绿泥石和蠕绿泥石,少数属密绿泥石;③根据Battaglia提出的经验方程式计算了201和361铀矿床绿泥石的形成温度变化于179~276℃之间,且主要介于230~260℃之间;④绿泥石主要形成于还原环境,其主要的形成机制是溶解-沉淀和溶解-迁移-沉淀。     

羟基磷灰石对水溶性Fe~(3+)的去除机理

利用天然磷矿粉为原料制备的羟基磷灰石(HAP)研究其去除水溶性Fe3+作用机理。结果表明:HAP对水溶液中Fe3+离子的去除过程是一个复杂的非均相固-液反应,分为两个阶段:初期阶段(t≤20 min)反应速度快,动力学过程复杂;后期阶段(t20min)反应速度较慢,符合一级反应动力学方程。HAP去除水溶性Fe3+离子的主要作用机理是溶解-沉淀和表面吸附作用。     

水文地球化学综合模型的数值模拟——以大同麻峪口地区为例

运用多相、多矿物、多组分化学平衡和Ｈｅｌｇｅｓｏｎ发展的质量迁移计算理论,以大同麻峪口地区为例,依据该区岩石矿物鉴定结果,建立质量迁移数学模型,采用ＰＨＲＥＥＱＥ程度,模拟计算获得原生矿物溶解量、次生矿物生成量和进入水中的物质量。计算所得地下水化学成分、水化学类型与实际水样分析结果接近;结合化学热力学结果研究了水化学类型分带机制和环境条件,进而模拟和验证了化学反应,元素迁移和分异,以及制约水化学分     

岩体裂隙网络矿物溶解-沉淀-迁移数值模拟

为了研究岩体裂隙网络中矿物溶解-沉淀的变化规律及其对溶质运移的影响,联合矿物溶解-沉淀动力学模型、渗流模型和溶质运移模型建立了岩体裂隙网络矿物溶解-沉淀-迁移模型,经过水溶液络合物计算和矿物成分分析,对研究区域方解石溶解-沉淀作用及溶质运移进行了数值模拟。得出的结论主要有:(1)受裂隙网络分布的影响,溶质运移分布极不均匀,溶质主要通过连通的裂隙从上游向下游迁移;(2)考虑方解石的溶解-沉淀作用之后,在溶解区域溶质浓度增加,在沉淀区域溶质浓度减少;(3)通过对比分析,可知方解石溶解-沉淀受水溶液中CO23-浓度影响较大。