皖南伏岭A型花岗岩的成因——地球化学、锆石U-Pb年龄及Lu—Hf同位素特征

伏岭花岗岩体,位于江南造山带东段的皖浙相邻区,岩浆岩沿着近北东向的宁国—绩溪深大断裂断分布。笔者等对伏岭岩体鱼龙川(γ_(5)^(3-2))单元花岗岩开展了系统的全岩岩石地球化学、LA-ICPMS锆石U-Pb同位素年龄和锆石原位Lu—Hf同位素地球化学研究,结果表明,花岗岩的侵位年龄为131.8±0.9 Ma,富硅、富碱、贫钙、贫铁,具有较高的Rb、Th、U、Ga、Zr和Y含量,较低的Sr、Ba和Nb含量,稀土配分曲线呈现典型的“海鸥式”分布特征,显示强烈的负Eu异常;微量元素原始地幔标准化蛛网图显示明显的Ba、Sr、Nb的负异常。其高SiO_(2)含量和Rb/Sr值、低Ba、Sr含量具备江南造山带东段皖南地区A型花岗岩的典型特征。岩体具有同源岩浆演化特征,源区可能存在磷灰石、钛铁矿的分离结晶作用,而辉石类的分离较少。伏岭岩体主要来源于地壳中镁铁质岩石的部分熔融,其地球化学特征继承于源岩。锆石ε_(Hf)(t)变化范围较小,均在-7.0~-4.6之间,二阶段模式年龄(TDM2)为1478~1630 Ma,伏岭花岗岩可能由中元古代古老下地壳部分熔融形成。伏岭岩体的形成可能受到碰撞作用的影响,岩体形成于后碰撞期,中元古代的基底岩石被大范围的熔融,从而产生了伏岭A型花岗岩。

铜陵新桥层状菱铁矿成因的矿物学证据及成矿意义

安徽铜陵新桥矿区二叠系栖霞组底部和石炭系黄龙组—船山组之间产出层状、似层状菱铁矿矿层。开展菱铁矿矿层成因研究对于深入剖析区域层控矽卡岩型铜铁矿床成矿机制具有重要意义。本文利用粉晶X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对菱铁矿矿石进行矿物学研究,结果发现菱铁矿矿石主要由菱铁矿、石英、伊利石和有机质等组成,菱铁矿颗粒粒径较小,表面具有成岩自生的自形石英硬模的微结构,SEM原位微区成分分析显示菱铁矿中除了主量元素铁,还含有大量的锰、锌和钙。矿石中存在两种微结构和不同成因的石英:表面具菱铁矿硬模和次生加大结构的碎屑石英;具六方双锥、单锥以及生物成因球形的自生石英。菱铁矿矿石的组成和矿物表面微结构表明其为沉积成因,非岩浆热液起源。富有机质和亚铁的沉积菱铁矿层和沉积胶状黄铁矿层协同作用,可能是铜陵地区乃至长江中下游成矿带层状铜铁矿床层控性重要制约因素,以及可能作为燕山期中酸岩浆演化的氧化性含铜成矿流体卸载成矿的地球化学还原障。

铜陵地区晚泥盆世五通组叶腊石的发现及其资源意义

叶山铁矿是铜陵新桥矿田一小型沉积—热液叠加改造型铁矿床。文章采用粉晶X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等研究手段,对叶山铁矿区内晚泥盆世五通组沉积岩进行系统矿物学研究。结果发现,五通组碎屑岩中除了常见的碎屑矿物石英、长石、伊利石和高岭石,还含有大量叶腊石,伴生一定量赤铁矿和针铁矿。XRD定量显示叶腊石含量介于7.54%~70%,且沉积层中部为叶腊石富集层位,其含量皆高于50%。微结构观察发现叶腊石多呈自形—半自形的块状、板条状形态,多环绕石英颗粒生长,甚至有的颗粒已经完全由片状叶腊石组成,但是仍具有石英棱柱状形态的假象结构。化学成分分析显示,岩石样品SiO_(2)含量较高,介于44.47%~80.23%,Al_(2)O_(3)含量介于10.49%~28.75%。根据矿物组成和化学成分特征,铜陵叶山矿区五通组沉积岩已经具有叶腊石矿石品质,矿石类型属于硅铝质叶腊石,这种叶腊石矿石是陶瓷原料、耐火材料、无碱玻璃等重要原料。矿石微结构观察和矿区地质背景综合研究显示,五通组叶腊石可能为区域中生代岩浆热作用下高岭石和石英再活化产物。该研究成果为铜陵乃至长江中下游成矿带内具备类似地质条件、寻找非金属叶腊石粘土矿物资源提供基础矿物学理论支撑。

早期成岩条件下有孔虫壳体矿物稳定性:模拟实验的启示

为了模拟早期成岩条件下钙质壳有孔虫壳体中碳酸盐矿物的稳定性及分解转化,文章对浙江台州大港湾滩涂沉积物中的优美小九字虫(Nonionella decora,CF1)、奥茅卷转虫(Ammonia aomoriensis,CF2)和暖水卷转虫(Ammonia tepida,CF3)壳体在硫离子、异化铁还原菌(dissimilatory iron-reducing bacterium,DIRB)和硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacterium,SRB)作用下的形貌、结构和成分变化进行了分析。结果表明,初始S^(2-)≥64 mmol/L时,S^(2-)可以显著促进CF1和CF3壳体中方解石的溶解;对CF2,初始S^(2-)≥128 mmol/L时溶蚀现象明显;溶蚀作用主要发生在壳体表面锯齿构造位置。DIRB对三种有孔虫壳体中的方解石均产生强烈溶解作用,SRB对方解石的溶解无明显促进作用。S^(2-)作用不改变方解石Raman光谱特征,DIRB和SRB作用导致其Raman光谱整体发生5~7 cm^(-1)的移动。S^(2-)、DIRB及SRB作用均可促进壳体内部矿物的溶解和Mg的均一化,DIRB和SRB的代谢产物同时可以促进壳体中次生富Mg碳酸盐矿物的生成。研究认为,早期成岩环境中的DIRB对有孔虫壳体成分和结构的改变强于S^(2-)和SRB,但在长时间尺度上,SRB的作用也不可忽略。

农药行业NaCl-KCl型废盐热处理研究

采用高温热解—溶解净化—热蒸发结晶—冷却结晶联合方法处理农药行业氯化钠-氯化钾型废盐,获得高纯度氯化钠、氯化钾再生盐,实现将危险废物变成高附加值产品的目的。通过分析废盐中无机、有机成分,考察气氛、温度、保温时间对热处理后废盐中总有机碳(TOC)残余量的影响规律及有机物热解过程,确定氯化钠-氯化钾型废盐热处理最佳工艺参数为无氧气氛、温度在500℃以上、保温时间为10 min;继而采用热蒸发结晶—冷却结晶法分离得到钠盐、钾盐,分离得到的热解碳副产物相对强度比(ID/IG)为0.973、平均孔径为4.00 nm、总孔容为0.0719 mL/g、比表面积为35.96 m^(2)/g;纯化氯化钠、氯化钾再生盐中TOC含量分别为42、189 mg/kg,有机物去除率达到99%以上。纯化钠盐有望用于氯碱工业等领域,纯化钾盐可用于制作钾肥,为废盐资源化利用以及企业解决废盐侵占库存问题提供参考。

铜陵矿集区上石炭统碳酸盐岩矿物学与地球化学的区域对比研究

通过对安徽铜陵和巢湖上石炭统黄龙—船山组剖面碳酸盐岩矿物学和微量元素进行对比研究,结果表明:铜陵黄龙组底部为一套含草莓黄铁矿的白云岩,中、下部和船山组均是灰岩,矿物组合为:黄龙组底部的白云石+高岭石+黄铁矿+石英(黄龙组底部)→方解石+高岭石+石英(黄龙组中下部)→方解石+伊利石+石英(黄龙组上部和船山组)。而巢湖黄龙—船山组碳酸盐岩为一套含高岭石、石英的灰岩,但从黄龙组底部至船山组顶部剖面中高岭石有增加趋势。微量元素显示,铜陵黄龙—船山组碳酸盐(特别是黄龙组底部白云岩)的V/Cr、Ni/Co、V/Sc比值显著高于巢湖,且Ce与Fe、Mn的无相关性,显著不同于巢湖碳酸盐的正相关特征。矿物学和地球化学特征表明,铜陵黄龙组底部碳酸盐沉积于偏还原的环境,黄龙组中上部和船山组碳酸盐沉积于相对贫氧的环境,而巢湖碳酸盐则形成于更加氧化的环境。结合前人研究成果认为,早石炭世铜陵古岛的存在可能是导致铜陵沉积环境有别于巢湖的主要原因,该沉积环境为铜陵地区胶状黄铁矿形成的有利地质条件。

胶结壳有孔虫对长石的选择性利用

文章采用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱、粒度分析等方法对浙江台州大港湾滨海沉积物中的胶结壳有孔虫亚洲波斯基砂虫(Polskiammina asiatica)和抱球砂抱球虫(Ammoglobigerina globigeriniformis)的壳壁进行了分析。结果表明,两种有孔虫壳壁具有相似的物质组成,主要包括矿物颗粒、有机外膜、有机内壁衬层、覆盖矿物的有机膜和连接矿物的丝状有机质。构筑壳壁的矿物主要有石英、长石和高岭石,有机物主要为酸性糖蛋白和脂肪。两种有孔虫倾向于选取沉积物中粒径较小的矿物,矿物粒径分布范围较小。壳壁中长石集中分布于有孔虫中心和外壁,很少出现于房室之间的隔板中。分析认为,壳壁曲率和矿物成分制约了长石的特异性分布,而长石的特异性分布有利于提高壳壁稳定性和有孔虫对能量及营养元素的获取。

共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce(Ⅲ)的机制

该研究通过批次和动态实验,考查含锰褐铁矿和合成针铁矿对Ce(Ⅲ)的氧化和固定作用,并在此基础上探讨共存铁和锰氧化物氧化和固定Ce的机制及地质意义。批次实验结果显示,含锰褐铁矿对Ce的氧化和固定有重要促进作用,在初始Ce浓度为6000μg/L,含锰褐铁矿添加量为1 g/L时,可在48 h实现对Ce的完全固定;初始Ce(Ⅲ)浓度在300~4500μg/L时,含锰褐铁矿对Ce(Ⅲ)氧化和沉淀的促进作用与Mn含量正相关,而合成针铁矿相对于无矿体系体现出抑制效应。动态实验结果显示,对高锰褐铁矿固定的Ce,其分布不受锰氧化物的制约,与铁氧化物的分布一致。对结果的分析表明Ce氧化和沉淀的过程为:吸附—氧化—CeO_(2)沉淀生成—CeO_(2)自催化氧化Ce(Ⅲ);锰和铁氧化物共存时,对Ce氧化和固定的贡献分别是:前者促进Ce氧化,后者通过静电吸附作用促进CeO_(2)的固定。研究对于解释“锰氧化物氧化Ce(Ⅲ)的能力强于铁氧化物,但二者共存时铁氧化物更易于固定Ce”这一地质现象有一定启示意义。

热处理对凹凸棒石结构、形貌和表面性质的影响

通过差热、热重、X射线衍射、透射电镜综合分析研究了凹凸棒石在热处理过程中脱水作用、结构、形貌变化之间的关系。结果表明在65℃,凹凸棒石开始脱去外表面吸附水,98℃脱去孔道水,凹凸棒石结构、形貌没有任何变化,微孔孔道直径未变。到230℃,部分脱去凹凸棒石的结晶水,由于脱出部分结晶水,凹凸棒石结构开始出现折叠。在481℃,脱去凹凸棒石的剩余结晶水。在595℃左右,缓慢脱去凹凸棒石的结构水,孔道结构完全塌陷,链层结构和形貌基本保持不变。高于800℃,凹凸棒石晶体开始变形弯曲,并变为无定形态。在827℃出现放热效应,形成方石英,这与1000℃出现严重烧结形貌特征一致。

从苏皖凹凸棒石粘土制备纯凹凸棒石

通过扫描电镜、透射电镜、XRD等手段分析了来自苏皖的 12个凹凸棒石粘土矿床的组分 ,表明按凹凸棒石主要矿物组合可划分成 6种矿石类型 ,并根据分析结果选择了凹凸棒石型矿石来制取纯样。提纯是用EDTA络合、碳酸钠洗涤、离心及微孔滤膜过滤等步骤相继除去矿石中的碳酸盐、非晶蛋白石、石英等。所得样品纯度经XRD和透射电镜检验评价 ,纯度大于 98%。

合肥市大气颗粒物组成及其环境指示意义

化学组成、微量元素、X -射线粉末衍射、红外吸收光谱、扫描电镜分析等研究 ,显示合肥市各个取样点大气颗粒物组成基本稳定 ,矿物组成为 :伊利石、石膏、绿泥石、石英、长石、方解石、白云石、无定型非晶质物 ,具有异常的钙、钴、铜、铅、锌含量 ,主要为微米粒级颗粒。综合分析结果揭示合肥地区大气颗粒物主要源于水泥工业和交通造成的污染 ,部分来源于地面扬尘和工业窑炉。大气降尘中较多石膏 (大于 10 %)的存在 ,说明大气SO2 污染比较严重。

凹凸棒石与酸反应纳米尺度研究——反应机理和表面积变化

利用高分辨透射电子显微镜 (HRTEM)和BET 比表面积分析 (BET SSA)技术调查了沉积型凹凸棒石与酸作用过程中形态和比表面积变化 ,并探讨了凹凸棒石与酸反应机理。对不同条件下凹凸棒石与酸反应产物纳米尺度观察表明 ,凹凸棒石的酸溶反应既表现出棒状晶体端部四面体和八面体一致溶解 ,也表现出柱面位置四面体和八面体不一致溶解。纳米尺度观察揭示出凹凸棒石与酸反应机制是质子从外表面扩散渗透 ,而不是质子从晶体孔道的渗透 ,反应速率主要受穿过酸溶产物硅酸层扩散速率控制。凹凸棒石的酸溶反应过程中 ,酸处理凹凸棒石的纳米孔结构现象与柱面位置四面体硅局部溶蚀有关。酸处理凹凸棒石比表面积增加归因于凹凸棒石中八面体不均匀、不连续溶解和局部四面体硅的溶蚀导致凹凸棒石孔道开放和直径扩大 ,从而使N2 分子更多的进入凹凸棒石的孔道。部分八面体残留对四面体片起支撑作用 ,当凹凸棒石中八面体阳离子近于完全溶解时 ,四面体片失去支撑 ,结构塌陷 ,内孔孔道消失 ,比表面积再度下降。

凹凸棒石与酸反应产物和结构演化的研究

利用TEM,XRD研究了热液型和沉积型凹凸棒石与酸作用过程中产物、结构变化。结果表明:随着酸浓度增加,凹凸棒石与酸反应时间延长,凹凸棒石中八面体阳离子溶解增加,并在溶解的同时,四面体硅部分分解成硅酸或聚硅酸溶胶,部分四面体硅保持凹凸棒石纳米针状晶体形态假象,直至八面体阳离子完全溶解。八面体阳离子部分溶解并不破坏凹凸棒石的晶体结构,当八面体阳离子基本完全溶解时,凹凸棒石晶体转变为纳米棒状无定形活性SiO_2。比较而言,热液型凹凸棒石比沉积型凹凸棒石更耐酸,除热液型凹凸棒石的晶体直径比沉积型凹凸棒石的晶体直径大之外,可能与热液型凹凸棒石八面体的有序度高有关。实验结果证实:酸处理后的凹凸棒石在镁盐溶液中没有发生成分和结构的恢复。

尾矿中硫化物风化氧化模拟实验研究

为防治矿山尾矿造成环境污染 ,对方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿进行了风化氧化实验研究。结果显示 ,硫化物的氧化速率顺序为 :方铅矿 >闪锌矿 >磁黄铁矿 >黄铜矿 >黄铁矿 ;侵蚀液 pH值越低 ,硫化物氧化速率越大 ;有机物存在对硫化物氧化起缓冲和抑制作用。

水悬浮体系中凹凸棒石与Cu^(2+)作用机理

研究矿物吸附重金属性能和机理 ,对正确认识矿物吸附性质、环境矿物材料应用研究以及重金属环境化学行为具有重要理论和实际意义。凹凸棒石是重要粘土矿物之一 ,也是重要的环境矿物材料 ,其吸附净化功能潜在应用受到广泛关注。在制备凹凸棒石纯样基础上 ,进行了凹凸棒石吸附Cu2 + 单因素实验 ,吸附前后溶液pH值变化观测和吸附Cu2 + 后凹凸棒石表面结构高分辨透射电镜调查。结果表明 ,从表面来看 ,凹凸棒石对Cu2 + 的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、初始溶液pH值、吸附剂用量等因素影响 ,但实际上 ,凹凸棒石对Cu2 + 的吸附作用主要是凹凸棒石诱导的Cu2 + 水解沉淀作用以及凹凸棒石 (带负电荷 )与氢氧化铜 (带正电荷 )正负电荷胶体颗粒的互相作用 ,这有别于严格意义的矿物界面吸附作用。产生这种作用的机制在于凹凸棒石属于天然纳米矿物材料 ,具有较高的表面化学活性 ,凹凸棒石 -水悬浮体系中凹凸棒石表面水解呈现出碱性 ,结果导致吸附平衡水溶液pH值较初始水溶液有较大程度的升高 ,达到Cu2 + 水解基本完全的pH条件。

国外尾矿酸性排水和重金属淋滤作用研究进展

尾矿引起的环境问题是水 气 矿物在地表条件下发生复杂反应的综合结果。近年来 ,国外学者研究显示 ,发生在尾矿中的风化作用不仅仅有硫化物的氧化作用 ,而且还伴随有机物氧化作用 ,碳酸盐等矿物中和作用 ,次生矿物沉淀作用、结晶作用、胶结作用 ,矿物交代蚀变作用、吸附作用、离子交换作用以及生物作用。上述各种作用互相影响 ,互相制约。目前 ,最新研究表明 ,许多因素都会影响尾矿风化作用 ,这些因素主要包括 :尾矿原生矿物组成、成因、化学成分、表面积和形态 ;尾矿酸中和潜力 ;溶液pH值 ;次生矿物形成及其吸附、离子交换、胶结作用 ;溶液中Fe3+离子的浓度 ;有机物的种类和含量 ;尾矿粒度分布和空隙度 ;

安山质熔结凝灰岩中凹凸棒石断层岩的矿物学特征

郯庐断裂带肥东段龙山安山质熔结凝灰岩中产出一种白色断层岩。X-射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子能谱仪(EDS)、X-射线荧光光谱(XRF)等结构、形貌和成分分析证明,这些白色断层岩主要由凹凸棒石组成(含量大于90％),属于凹凸棒石断层岩。凹凸棒石呈现40-60纳米的细长纤维,其中的少量杂质是纳米粒度的石英和钠长石。纳米粒度的石英和钠长石形态特征显示它们可能由安山质熔接凝灰岩中原生矿物机械破碎形成。这些凹凸棒石断层岩形成于火山热液活动同一期断层递进变形过程中,经历了三个阶段。首先是安山质熔结凝灰岩在断裂作用下形成碎粉岩,然后是碎粉岩在构造应力和火山热液作用下水化形成凹凸棒石,最后凹凸棒石又在断层活动晚期发生变形。

苏皖四处凹凸棒石粘土矿床稀土元素地球化学研究

研究了苏皖四处凹凸棒石粘土矿床不同类型矿石的稀土元素组成及其变化特征。研究表明玄武岩首先风化形成蒙皂石族粘土矿物 ,在此过程中稀土元素没有明显的分馏作用 ,强风化的玄武岩重稀土元素强烈亏损 ;如果玄武岩在地表进一步风化形成红土型蒙脱石粘土 ,则发生明显的铈正异常 ,中稀土亏损而轻稀土和重稀土又重新富集 ,这反映了当时大陆地表特殊的氧化条件和盆地湖水溶液的胶体吸附作用。玄武岩在原地进行水 岩作用 ,发生递进化学风化 ,其稀土元素地球化学特征与玄武岩及其风化产物的稀土元素地球化学特征基本一致 ,总量略低 ,显示REE没有大量迁移流失。沉积型凹凸棒石粘土的稀土元素地球化学特征也与玄武岩及其风化产物的稀土元素地球化学特征相似 ,但同时表现出轻重稀土比值增大 ,铕正异常 ,表明沉积型凹凸棒石粘土的物源基本上是来源于玄武岩的风化产物 。

洛川黄土纳米尺度观察:纳米棒状方解石

本文对洛川黄土剖面典型样品进行了透射电镜分析,发现黄土中存在纳米棒状方解石.此类方解石直径30～50 nm,长度几百纳米至几微米.纳米棒状晶体有圆滑地粗细变化和弯曲现象,偶见晶体连接成树枝状或晶体直角连接形成框架状形态.X-射线能谱分析显示方解石有少量的镁、磷和硫,这种纳米棒状方解石在国内外文献中鲜有报道.根据纳米尺度研究结果推测,这种纳米棒状方解石形成与生物衍生物诱导的定向结晶有关.纳米棒状方解石是一种重要的黄土堆积时期干旱环境指示矿物,其碳、氧稳定同位素组成代表黄土堆积时气候参数.纳米棒状方解石的发现,对环境中纳米矿物研究、黄土中碳酸盐碳成因及古气候研究具有重要价值.

凹凸棒石酸活化废液制备LDH实验研究 Ⅰ:合成方法和表征

在利用凹凸棒石生产活性白土过程中,大量形成的凹凸棒石酸活化废液造成了严重的环境问题。用凹凸棒石酸活化废液制备LDH(层状双氢氧化物),一方面得到了LDH,同时也为解决活性白土生产过程中的废水污染提供了一条有效途径。利用TEM和XRD研究了凹凸棒石粘土活化废液制备阴离子粘土微观结构特征,并对这种材料的形成机制以及应用前景进行了讨论。