矿物学报

Acta Minalogica Sinica

  • 矿物中的色心:以金刚石氮心为例

    陈丰;

    色心是矿物颜色的主要形成机制之一,含色心的矿物有钾盐、石盐、萤石、石英和金刚石等。本文主要介绍金刚石中的色心,金刚石中有众多的缺陷,特别是其中的氮心。氮心由一个置换碳的氮和一个空位组成,包括电中性的NV~0和带负电的NV~-,NV~-心可以用作室温量子比特。本文叙述了NV~-心的结晶构造和电子结构,以及通过NV~-心的光致发光、电子自旋和核自旋一步步地建立电子和核的量子比特。最后,讨论了氮心在量子信息、传感器和生命科学等领域的应用前景。

    2021年02期 v.41 109-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 3012K]
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  • 磁铁矿协同增强磁黄铁矿去除水体中六价铬

    姬翔;丁竑瑞;黎晏彰;鲁安怀;王长秋;李艳;

    利用天然磁铁矿辅助合成磁黄铁矿去除水体中的Cr(Ⅵ)。实验结果表明,磁铁矿对合成的磁黄铁矿去除水体中Cr(Ⅵ)过程存在协同增强作用。同时利用X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对反应前后样品进行分析,发现水体中的Cr(Ⅵ)被有效的还原为Cr(Ⅲ),并以Cr(OH)_3及Cr_2O_3的形式沉淀。设计正交试验探究了磁铁矿粒度、投加量以及废水pH值对除铬过程中2种矿物间协同作用的影响,发现3种因素的影响作用大小顺序为pH值>磁铁矿粒度>磁铁矿用量。磁铁矿协同磁黄铁矿去除Cr(Ⅵ)的最优条件为pH值=3,磁铁矿粒度75~150μm,用量占比40%。讨论得出2种矿物间的协同作用应包括1)磁铁矿对磁黄铁矿在水溶液中团聚现象的抑制作用;2)酸性条件下磁铁矿表面Fe(Ⅲ)对溶液中磁黄铁矿释放H_2S的固定作用。

    2021年02期 v.41 120-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 3141K]
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  • 锂同位素与大陆风化

    刘飞翔;尹新雅;刘琪;

    气候变化与大气二氧化碳浓度息息相关。大陆岩石圈风化是影响大气二氧化碳浓度的重要过程。通过还原陆壳古风化信息,我们可以有效地了解地球气候条件的演化历史。传统方法上,前人曾使用锶同位素示踪大陆风化,但其解释尚有不足。例如,海水锶同位素比值会受到海洋热液的影响,而河流锶同位素比值则易受风化岩石类型的影响。此外,只有硅酸盐风化被认为在长时间尺度控制着大气碳汇,但锶的碳酸盐风化却与硅酸盐风化很难分辨。因此,我们需要一种更理想的同位素体系作为示踪大陆风化历史的介质。锂,作为微量元素,主要集中在岩石圈的硅酸盐矿物中,在碳酸盐岩含量较少。所以,硅酸盐风化可以使用锂同位素予以记录。同时,锂同位素受生物分馏效应影响较小,可以在海相碳酸盐岩中保存良好。这些优势为海相碳酸盐岩的锂同位素信号示踪大陆风化历史提供了有力支撑,但我们仍需对风化、迁移和结晶等过程的锂同位素地球化学行为有清晰的认识。为此,本文回顾不同储库的锂同位素组成以及各物相间锂元素配分和同位素分馏特征,总结了近年来锂同位素在重建大陆风化历史方面的进展,并详述了有待解决的关键问题。

    2021年02期 v.41 127-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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  • 重晶石的水热原位混合合成实验

    王力;周丽;张帅;王春垚;周文戈;

    重晶石(BaSO_4)是自然界常见的硫酸盐矿物,它既可以作为矿石矿物供开采利用,同时也是热液矿床常见的脉石矿物。开展重晶石的水热合成实验对于揭示其形成条件具有重要意义。目前重晶石的水热合成主要采用室温混合钡盐和硫酸盐溶液成核、后续加温生长的实验方法(室温混合-高温熟化生长法)。为了更好地模拟重晶石的热液形成环境,本文开展了高温原位混合钡盐和硫酸盐溶液(高温原位混合法)而合成重晶石的探索性实验,并同室温混合实验进行对比研究。结果显示,2种不同方法合成的重晶石晶体大小不一样,形貌截然不同。室温混合-高温熟化生长法合成的重晶石主要为近等轴的粒状晶体,而高温原位混合法合成的重晶石为长短轴比很大的树枝状。室温混合-高温熟化生长形成的重晶石,在室温成核阶段,成核温度较低,产生的晶格缺陷或空位少,有利于沿晶体构型生长,且在后续的高温熟化生长阶段,由于已有大量晶核形成,生长环境一直处于相对较低的过饱和度条件,晶体生长较慢,主要沿原有晶面生长,不发生定向生长,从而形成晶面发育良好的近等轴的粒状晶体;而高温原位混合形成的重晶石,高温下成核与生长近乎同时进行,没有足够的时间产生完美晶核,且晶核周围处于过饱和度相对于室温混合较高的环境,晶体择优生长,从而形成长短轴比很大的树枝状,并且与海底热液喷口因流体混合作用而形成的树枝状重晶石的形貌特征很相似。实验结果表明树枝状可能是重晶石在高温流体混合条件下形成的重要形貌标型特征。

    2021年02期 v.41 139-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 12096K]
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  • 大兴安岭中北段二道河铅锌银多金属矿床地质特征与成矿物质来源

    衮民汕;吕新彪;曾道国;李杰;陈超;李建阳;王华建;

    二道河矿床是近年来大兴安岭中北段新发现的一处大型矽卡岩型铅锌银多金属矿床。矿床成矿作用经历了早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、磁黄铁矿-黄铁矿-石英阶段、石英多金属硫化物阶段和石英-碳酸盐等5个阶段的演化。为探讨矿床成矿物质来源,本文对矿床主要金属硫化物、与成矿关系密切的花岗斑岩、闪长岩、中生代火山岩开展了S、Pb同位素分析。结果表明,矿床主要金属矿物δ~(34)S分布范围为5.8‰~8.9‰,呈"塔式分布",与典型矽卡岩型铅锌矿床及区域典型铅锌矿床硫同位素组成相近,与花岗质岩石较相似,表明该矿床硫主要来自于深部岩浆热液体系,热液演化过程中与奥陶系海相地层进行了硫同位素交换。矿床硫同位素组成表现为δ~(34)S_(py)>δ~(34)S_(Sp)>δ~(34)S_(Ccp)>δ~(34)S_(Gn),暗示主成矿阶段硫同位素分馏达到了平衡,计算得到各共存矿物对的平衡温度范围为227~382℃。该矿床矿石矿物具有高放射性壳源铅的特征,而花岗斑岩及闪长岩、中生代火山岩铅同位素则具低放射性铅特征,铅同位素数据均落入造山带演化线附近,构造图解中具有明显线性分布特征,表明其具有相同铅源及铅同位素演化特征,在Δγ-Δβ图解中均落入与岩浆作用有关的上地壳与地幔混合俯冲带铅源区。综上表明,矿床成矿物质具有多元组分的贡献,而矿石矿物与花岗斑岩及闪长岩铅同位素组成、μ值和Th/U比值都较为接近,综合矿床铅锌矿体主要产出于花岗斑岩、闪长岩与碳酸盐岩接触带的空间关系,反映其主要物质来源为燕山期中酸性侵入岩。

    2021年02期 v.41 150-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 12783K]
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  • 桩海地区冶里——亮甲山组白云岩储层建设性成岩作用

    郭玉新;

    以济阳坳陷桩海地区下古生界冶里—亮甲山组为研究对象,应用岩石铸体薄片、阴极发光、扫描电镜、成像测井资料、碳、氧同位素地球化学手段,并结合研究区成岩演化特征,对研究区冶里—亮甲山组白云岩储层建设性成岩作用的类型、成岩演化过程及其对储层的影响进行研究。结果表明,建设性成岩作用主要包括白云石化作用、破裂作用、溶蚀作用。区内白云岩主要为微-细晶白云岩,夹少量细-中晶白云岩和泥-微晶白云岩;碳、氧同位素特征显示研究区白云岩主要发生埋藏白云石化作用,极个别准同生白云石化作用,白云石化作用主要发育在加里东运动早期及海西运动中后期。白云石化作用可形成晶间孔发育的白云岩储层,与灰岩相比具有良好的孔渗条件,为后期裂缝的发育及流体的溶蚀提供岩石基础;破裂作用主要发育在印支运动末期、燕山运动期、喜马拉雅运动期早期,多期的构造运动使得区内构造裂缝发育,为流体的溶蚀提供通道;溶蚀作用在各构造运动阶段均有发生,主要包括表生大气淡水溶蚀、热液溶蚀以及有机酸溶蚀作用,对储层改造作用明显。整体看来,白云石化作用是白云岩优质储层形成的基础,破裂作用是条件,溶蚀作用是关键,3种成岩作用叠加,有利于次生孔隙的发育及后期改造,提高了储集物性,控制了现今白云岩优质储层的形成。

    2021年02期 v.41 163-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 21257K]
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  • 水系沉积物测量在云南临沧地区离子吸附型稀土矿找矿中的应用

    张永三;胡兆国;刘静;王小玉;张保涛;李成习;华北;张之武;曹其琛;赵磊;赵晓博;魏正宇;徐广东;

    研究区位于临沧-勐海Fe-Pb-Zn-Au-Ag-Sn-Sb-Ge-REE成矿带。以临沧地区1:5万水系沉积物测量获得的数据为基础,统计分析水系沉积物地球化学特征,依据元素组合特征,结合地质背景成矿条件,圈定综合异常10处,划分出4个找矿远景区,通过异常查证,探获较好稀土资源量。总结了水系沉积物地球化学异常与离子吸附型稀土矿的关系:异常中心能指示成矿母岩稀土元素富集地段,周边有利表生环境可富集成矿,为以后离子吸附型稀土矿勘查工作提供依据。

    2021年02期 v.41 171-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 4353K]
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  • 甘肃党河南山地区美丽沟岩体地球化学特征、锆石年代学及地质意义

    白斌;俞胜;刘杰;边成辉;戴霜;

    为进一步研究党河南山地区构造运动和金成矿关系,对党河南山地区美丽沟岩体地质特征进行研究。结果表明,该岩体沿北西向断裂构造侵入,由石英闪长玢岩和闪长玢岩构成,以岩株状产出。地球化学特征显示,美丽沟岩体中岩浆岩属于富钠贫钾准铝质岩石,大离子亲石元素Rb、Ba、K、Sr相对富集,稀土元素配分曲线表现为明显的右倾型,Eu元素表现为弱的负异常。根据锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄测定结果,该岩体为中三叠世(235±5Ma)岩浆活动产物,表明该区于三叠纪期间岩浆活动较为频繁,构造运动强烈,其可能为该区金元素的再富集提供有利的物理化学条件。

    2021年02期 v.41 181-189页 [查看摘要][在线阅读][下载 9789K]
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  • 夏子街膨润土在碱性染料废水处理中的应用研究

    杨成亮;贺贤举;管俊芳;李银;郑佳敏;郭争争;

    以纳基和钙基夏子街膨润土为吸附剂,通过改变吸附时间、吸附剂用量、染料溶液浓度、初始pH值分析其对碱性红46和碱性兰41脱色率的影响,并对其吸附动力学、吸附热力学和吸附机理进行了研究。结果表明,2种膨润土对2种碱性染料废水的最佳脱色条件具有一定差异。准一级动力学模型对膨润土吸附碱性染料废水的过程描述更准确,膨润土对碱性红46的吸附是自发吸热反应,对碱性兰41的吸附是自发放热反应,膨润土对2种碱性染料废水的吸附既有物理吸附也存在离子交换吸附。

    2021年02期 v.41 190-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 2869K]
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  • 西天山赛博铜多金属矿床流体包裹体研究及成因讨论

    唐小飞;张博文;冯京;陈川;展新忠;

    赛博铜多金属矿位于西天山赛里木湖—四台海泉铜铅锌成矿带内,是该区域新突破的中-大型铜矿床。通过光薄片鉴定及流体包裹体分析得出,该矿床矽卡岩化发育,成矿期次可划分为退蚀变矽卡岩阶段(S_1)、石英-硫化物阶段(S_2)和石英-碳酸盐阶段(S_3);包裹体类型为纯液相Ⅰ型、富液两相Ⅱa型、富气两相Ⅱb型、含子矿物Ⅲa型(含石盐子晶)和含子矿物Ⅲb型包裹体(不含石盐子晶);成矿流体显示初期以高温、高盐度,金属物质少量出现,成矿期大气降水混入,温度、盐度逐渐降低,流体沸腾、金属物质大量析出,再至晚期温度、盐度衰减并发育碳酸盐化的演化过程。C-H-O同位素显示,成矿流体早期以初始岩浆水为主,晚期以大气降水为主。S、Pb同位素表明成矿物质为壳-幔混源。总体上,赛博铜多金属矿是形成于活动陆缘岩浆弧环境的典型钙矽卡岩型矿床。

    2021年02期 v.41 197-212页 [查看摘要][在线阅读][下载 18234K]
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  • “泰顺石”的矿物学特征及其对成因的指示

    徐艳晓;王朝文;刘明军;周武邦;陈涛;杨明星;洪汉烈;

    "泰顺石"是产于浙江省温州市泰顺县龟湖镇的一种叶蜡石型雕刻石,占据着一定的市场份额。"泰顺石"中叶蜡石根据成因可分为热液交代型和热液充填型两类。目前,关于"泰顺石"的形成过程及环境、温压条件等的认识仍然较为缺乏,尤其对于"泰顺石"形成的蚀变演化过程仍然存在着较大的争议。本文利用偏光显微镜、X射线粉晶衍射仪、激光拉曼光谱仪、X射线荧光光谱仪等对其矿物学特征进行研究,并分析其形成环境以及成矿过程。结果表明,"泰顺石"以高硅叶蜡石型和高铝叶蜡石型为主,主要矿物组成为叶蜡石,并含有少量的石英、硬水铝石、高岭石、伊利石、赤铁矿、刚玉等。热液交代型叶蜡石表现为叶蜡石交代围岩中长石和硬水铝石形成交代残余结构和交代假象结构,热液充填型叶蜡石表现为叶蜡石在成矿后期充填于裂隙中,硬水铝石和刚玉为叶蜡石形成过程中共生矿物,在"泰顺石"中分别表现为石钉和蓝钉。"泰顺石"的矿物组合直接或间接记录了成矿过程中热液交代流纹质晶屑凝灰岩的围岩蚀变过程,如叶蜡石化、硬水铝石化等,红色"泰顺石"样品中赤铁矿的存在可能指示了成矿后期向氧化环境发生了转变,这些矿物组合特征指示了"泰顺石"可能形成于300~410(±10)℃的中温环境。

    2021年02期 v.41 213-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 9108K]
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  • 鄂东北娘娘顶铍矿床铍矿物相特征及地质意义

    刘锐;吴昌雄;刘兴平;陈松;屠江海;梁家蓬;

    <正>娘娘顶铍矿床大地构造位置处于桐柏—红安造山带的结合部位,地理位置上隶属于鄂东北大悟娘娘顶地区。作为单一铍矿种矿床,该矿床的发现填补了武当—桐柏—大别成矿带~([1-2])铍相关矿产研究的空白~([3-4]),对国内同类型矿床的研究也有重要的启示意义。该矿床属钠长岩型稀有元素矿床~([5])。矿体主要呈脉状分布于娘娘顶花岗岩与围岩(红安群变粒岩等,局部含有大理岩夹层)的接触带及花岗岩中的构造破碎带中。目前已发现有2个矿体,其中主矿体长约190 m,宽3~9 m~([3])。最新研究发现,娘娘顶铍矿床铍矿化主要与钠化及云英岩化蚀变有关,钠化及云英岩化复合的部位品位较高,主要含Be矿物为锌日光榴石。

    2021年02期 v.41 224页 [查看摘要][在线阅读][下载 2516K]
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