微生物分解硅酸盐矿物增黏对砂土强度的影响

砂土因其无黏聚力而易导致地震液化和渗流侵蚀等工程病害问题,微生物矿化与分解技术的发展为提高砂土黏聚力提供了新的可能。利用胶质芽孢杆菌能够分解硅酸盐矿物的特性,采取人工营养液激励加速含钾长石、黑云母等硅酸盐矿物砂土的生物风化,分析经微生物处理前后砂土的强度参数、黏粒含量、矿物组分和粒间微结构的变化规律。结果表明:胶质芽孢杆菌处理后的砂土中黏粒含量增加了1.6%;黏聚力与处理时长呈线性正相关,120 d内有效黏聚力增加了23 kPa,有效内摩擦角则有轻微的减小;砂土中的钾长石、黑云母等硅酸盐矿物均产生了不同程度的分解破坏,X射线衍射谱图显示,微生物处理120 d后砂土中出现了新的高岭石衍射峰,表明胶质芽孢杆菌分解了黑云母和钾长石等硅酸盐矿物,产生次生黏土矿物高岭石,使砂土中黏粒含量增加。微生物分解硅酸盐矿物产生黏土矿物和胞外聚合物是砂土黏聚力提升的主要原因。营养物激励下矿物分解菌对硅酸盐矿物的风化作用对于改善砂土抗液化和抗渗流性能具有潜在的价值。

典型层状硅酸盐矿物分子模拟研究进展

层状硅酸盐矿物性质特殊,在矿物浮选、矿物材料应用等领域的研究都备受关注。分子模拟作为一种高效分析预测手段,能从微观角度理解层状硅酸盐矿物的性质。综述了滑石、蛇纹石、蒙脱石、高岭石、云母等5种典型层状硅酸盐矿物的分子模拟研究现状,主要包括层间水化作用、矿物吸附浮选药剂及其他污染物,旨在进一步认识层状硅酸盐矿物并更好地分离与利用层状硅酸盐矿物。

真菌促进硅酸盐矿物风化的速率、机制以及地质、地球化学效应

真菌分布广泛,从地球表层到深达1.4 km的陆壳都可以找到它们的存在。根据它们的生态习性和营养方式,真菌可分为腐生、共生和寄生真菌。菌丝是真菌的基本结构单位。真菌的菌丝通过其顶端延长的生长方式和强大的代谢能力,在硅酸盐矿物的风化过程中发挥独特的作用,尤其是对含有营养元素的硅酸盐矿物。这一过程调控着成壤、成矿,以及元素的生物地球化学循环等重要地质与地球化学过程。但是,真菌在硅酸盐自然风化过程中发挥的作用一直没有受到足够的重视。本文首先梳理了真菌的生长方式,旨在阐明其促进硅酸盐矿物风化的速率、机制以及对硅酸盐矿物自然风化的贡献。通过文献回顾并结合全球变化的背景,本文提出了未来相关工作重点攻关方向;(1)进一步限定真菌在自然环境中对硅酸盐矿物风化的贡献;(2)阐明真菌促进的硅酸盐矿物风化与地质、地球化学过程的偶联;(3)应用功能真菌提高陆地增强硅酸盐风化(enhanced silicate weathering)的碳去除效率。这些研究将深化对真菌在地表关键过程中扮演角色的认识,为地球系统模型(GEOCARB、COPSE和SCION)提供重要信息,提高不同圈层相互作用预测的准确性,并为增强硅酸盐风化实现高效固碳提供新途径和科学依据。

倪培石:自然界最富铈的硅酸盐矿物

“每一种新矿物的发现,即使是最稀有和最微观的矿物,都被科学界认为是一个重大事件,这是自然科学领域的一项根本性发现,因为它不仅丰富了矿物学和地质学,而且丰富了固体物理与化学。”《庆祝2022国际矿物学年》一书中明确阐明了新矿物研究的重要性。

天津地质调查中心发现自然界最富铈的硅酸盐矿物——倪培石

据1月18日消息,经国际矿物学学会新矿物命名与分类专业委员会(IMA-CNMNC)评审投票,由中国地质调查局天津地质调查中心曲凯课题组联合国际研究小组申请的新矿物获得正式批准,中文名为倪培石,英文名为Nipeiite-(Ce)。据介绍,倪培石是稀土硅酸盐矿物,属于硅铈石矿物超族,三方晶系。该矿物以南京大学地球科学与工程学院倪培教授命名,致敬他长期以来在钨、锡多金属以及稀有、稀土矿床研究领域的卓越成就。

我国在河南发现富铈的硅酸盐矿物倪培石

2024年1月20日,经国际矿物学学会新矿物命名与分类专业委员会(IMA-CNMNC)评审投票,由中国地质调查局天津地质调查中心曲凯课题组联合国际研究小组申请的新矿物倪培石获得正式批准。倪培石的发现具有重要意义。研究团队介绍,倪培石是目前在自然界中发现的最富铈的硅酸盐矿物。倪培石属稀土矿物,稀土元素常被称为“现代工业的维生素”,能够广泛应用于航天、新能源、先进制造等高新技术产业。

固体废弃物及硅酸盐矿物合成有序介孔材料研究进展

有序介孔材料因其具有较大的比表面积和适中的孔径被广泛应用于催化、吸附、生物医药等领域。利用固体废弃物及硅酸盐矿物合成有序介孔材料具有成本低的优点,因此受到了研究者的广泛关注。总结了利用农业固废、工业固废及硅酸盐矿物合成有序介孔材料的相关研究进展,讨论了预处理方式、合成方法及材料中各元素对有序介孔材料的影响。最后,指出了利用不同原料合成有序介孔材料所面临的问题并展望了未来的发展方向。

铝土矿中硅酸盐矿物浮选回收试验研究

通过高岭石、伊利石型铝土矿与纯矿物浮选试验,研究分析了新型捕收剂CY3与现有反浮选脱硅捕收剂对铝硅酸盐矿物的浮选行为及其作用机理。结果表明,药剂CY3是一种捕收能力较好的铝土矿反浮选脱硅捕收剂,通过铝土矿闭路浮选脱硅试验,可获得铝硅比为4.76的精矿,较原矿提高了1.22,尾矿中SiO_(2)回收率较现有反浮选脱硅药剂1231的高出5.61%;纯矿物浮选试验中,药剂用量为0.15×10^(-2)mol/L时,药剂1231浮选伊利石的回收率为62%,药剂CY3浮选伊利石回收率为94%,较药剂1231的提高32%。红外光谱分析表明,胺类阳离子捕收剂与高岭石、伊利石主要发生物理静电吸附作用。

溧阳发现罕见的层状硅酸盐矿物组合

溧阳发现罕见的层状硅酸盐矿物组合袁旭音，王华田，戴爱华南京地质矿产研究所，南京，２１００１６关键词：层状硅酸盐，鱼眼石，滑石，混层矿物，江苏溧阳ＤｉｓｃｏｖｅｒｙｏｆｔｈｅＲａｒｅＰｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅＭｉｎｅｒａｌＡｓｓｅｍｂｌａｇｅＩｎＬｉ...

常见层状硅酸盐矿物的表面特征

用N2 吸附法系统测试了高岭石、蒙脱石、叶蜡石、滑石、凹凸棒石、海泡石、铁云母、绢云母、蛭石、钾长石等 10种常见工业矿物材料的比表面积、孔结构以及表面能特征。初步讨论矿物表面特征、微孔结构与矿物晶体结构、化学成分以及加工工艺、性能之间的联系。研究结果表明 :矿物的表面特征是由其矿物结构决定的 ,矿物成分的微小差异可能导致矿物表面特征的较大差别。

原生硅酸盐矿物风化产物的研究进展——以云母和长石为例

研究云母和长石等原生硅酸盐矿物的风化速率和风化产物对于深入理解土壤发生过程、营养元素循环以及全球气候变化具有重要的理论意义。本文从自然风化、人工化学风化和生物风化3方面总结了原生硅酸盐矿物风化作用及其产物的特点,重点阐述了微生物参与下的生物风化作用和生物矿化作用及其意义。野外观察和室内实验研究结果表明,微生物可以加速矿物的分解,而且其细胞表面及其产生的胞外多聚糖可以作为次生矿物成核的模板。

羧甲基纤维素对层状镁硅酸盐矿物浮选的抑制与分散作用

通过浮选实验、润湿接触角测量和Zeta电位测试,考察滑石、绿泥石和蛇纹石3种层状镁硅酸盐矿物的可浮性及其对金川镍矿中的硫化矿物-黄铁矿浮选的影响,并研究羧甲基纤维素(CMC)对3种层状镁硅酸盐矿物浮选的抑制与分散作用。结果表明:3种镁硅酸盐矿物表面性质与可浮性不同,对硫化矿浮选的影响方式与机理也存在区别:蛇纹石天然可浮性较差,但由于静电作用易与黄铁矿发生异相凝聚,降低黄铁矿的可浮性进而影响其回收率,CMC可通过调整矿物表面电性而起到分散作用;滑石与绿泥石并不影响黄铁矿的可浮性,但由于其天然可浮性相对较好,易进入精矿增加MgO杂质含量,CMC能调整矿物表面润湿性而抑制其浮选。

微生物影响硅酸盐矿物风化作用的模拟试验

研究了硅酸盐细菌对矿物的风化作用。选用土壤中常见的钾长石、伊利石等矿物作为细菌风化作用的对象,通过在含有矿物颗粒的无氮培养基中培养硅酸盐细菌,使其在培养液中与矿物颗粒发生相互作用,再取样并处理后进行电镜观察和X射线衍射分析。电镜观察结果表明细菌对矿物试样表面确实发生了溶蚀作用,被细菌作用后的矿粉,颗粒浑圆,边缘模糊不清,表面呈凹凸不平状,矿物颗粒被大量的菌体物质所覆盖。用X射线衍射分析检测到细菌对具不同晶体结构矿物的“选择性”破坏作用,在有多种矿物同时存在的情况下,细菌对较易分解的矿物破坏作用速度较快。结合矿物学与微生物学相关知识,初步分析了细菌培养液中细菌与矿物界面之间的相互作用以及土壤生态系统中矿物的生物风化作用过程。

贵州烂泥沟金矿层状硅酸盐矿物及其^(39)Ar-^(40)Ar年代学研究

野外地质和室内光学显微镜、EPMA和XRD分析研究表明,贵州烂泥沟金矿矿石中存在4种不同成因的层状硅酸盐矿物(云母类),即碎屑成因白云母、成岩或变质成因水云母、基质热液蚀变交代成因伊利石和热液脉状充填成因绢云母。后两类矿物与金成矿过程中的热液蚀变有关,其中热液脉状充填绢云母形成于第四成矿阶段,其39Ar4-0Ar阶段升温测年法获得坪年龄为(194.6±2)Ma,代表了成矿末期热液蚀变的年龄,即成矿时代的上限。

N-(3-氨丙基)-月桂酰胺对铝硅酸盐矿物的浮选

研究了N (3 氨丙基 ) 月桂酰胺对高岭石、伊利石和叶蜡石的浮选性能。结果表明 :N (3 氨丙基 ) 月桂酰胺对这些铝硅酸盐都有较好的捕收性能 ,对高岭石、伊利石和叶蜡石的回收率分别在 91% ,90 %和 96 %以上。矿浆 pH值对 3种矿物的可浮性影响较小 ,在一个较宽的 pH范围内 ,3种矿浆的Zeta电位均为负值 ,矿粒表面荷负电。红外光谱证明 ,3种矿物中均含有—OH基。酸性介质中 ,捕收剂分子通过静电引力吸附在矿粒表面 ;碱性介质中 ,捕收剂分子通过氢键吸附在矿粒表面。矿粒的扫描电镜照片表明 :叶蜡石颗粒主要呈薄片状 ;伊利石和高岭石颗粒呈不规则形状。

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析硅酸盐矿物基体效应的研究

标样与样品之间基体效应的差异是影响LA-ICP-MS分析结果准确度的重要因素,而元素的相对灵敏度因子(RSF)是基体效应的重要表征。本研究考察了17个玻璃标样中49种常见元素及10个电子探针天然硅酸盐矿物标样中10种主、微量元素RSF的差异,比较了以Ca,Al,Si为内标对基体效应的补偿作用及元素分馏效应的影响。结果表明,各玻璃标样及各硅酸盐矿物标样之间基体效应差异都较小,由所有玻璃标样和矿物标样得到的各元素RSF的RSD都小于8%,具有天然地质基体及玄武岩基体的玻璃标样与矿物之间基体效应差异更小。Ca是定量分析硅酸盐矿物最合适的内标元素,Si因有轻微分馏效应,以Ca和Al为内标元素是更理想的选择。玻璃标样与矿物标样中相同元素具有相似且不严重的分馏行为。外标结合内标法分析了镁橄榄石中27种元素,主量元素与给定值的相对误差几乎都优于4%,微量及痕量元素分析结果令人满意。

硅酸盐矿物溶解动力学及其对滑坡研究的意义

硅酸盐是地壳岩石最主要的造岩矿物,表生条件下硅酸盐矿物的溶解是普遍的。实验室条件下,硅酸盐矿物存在非线性溶解现象,稳定态溶解速率一般为10-12～10-8 mol/(m2·s),而组分析出一般都是非理想配比的。体溶解速率与比表面积不存在简单的比例关系,但当单晶典型尺寸大于矿物表面上相临缺陷的间距时,体溶解速率则与比表面积呈正比。酸性条件下的溶解速率与H+ 活度正相关。源于可溶有机质的有机配位体能够络合溶液及固–液界面上的金属离子,可显著提高溶解速率。温度对溶解速率的影响受控于阿雷尼乌斯方程。鉴于硅酸盐矿物溶解规模的影响因素与滑坡灾害的发生条件基本一致,在滑坡灾害的区域性评价中,可以考虑纳入流域地表水化学组分浓度这一地球化学指标。植被可以提高斜坡岩土体的酸度、有机质丰度及地下水径流量,在促进硅酸盐矿物溶解及深层滑坡孕育方面的作用是显著的。

西南喀斯特山地的土壤硅酸盐矿物物质平衡与土壤流失

本文阐明了西南喀斯特山地土壤的流失方式,给出了土壤硅酸盐矿物的物质平衡框图。主要利用西南喀斯特山地区地质、土壤、岩溶、地球化学、植物化学、水文、植被、土壤侵蚀等多学科的前人研究成果,以茂兰喀斯特森林自然保护区为例,给出了无人类干扰的纯碳酸盐岩山地的土壤硅酸盐矿物物质平衡;在此基础上分析了岩石组成和人类活动对土壤硅酸盐矿物物质平衡的影响,并进行了粗略计算。

微生物对硅酸盐矿物风化作用研究进展

微生物对硅酸盐矿物风化的影响研究取得了一系列重要进展。在贫营养环境中,微生物风化硅酸盐矿物获取营养物质,加速了硅酸盐矿物的风化;由于微生物的作用,矿物的风化会不遵循正常的矿物化学风化序列,表现出稳定矿物比不稳定矿物更易风化的特征。微生物风化硅酸盐矿物时会在硅酸盐矿物表面留下痕迹,即富集或转移相应的元素和矿物,而且还能改变硅酸盐矿物的化学组成和结构。微生物的上述行为受营养基质含量、有机酸、生物膜、胞外聚合物以及氧化还原作用的影响。

二元羧酸对硅酸盐矿物溶解的实验初步研究

本实验在80℃水浴中和常压条件下,用0.1mol/L草酸及其中性钠盐溶液分别与石英和正长石颗粒共热240h。石英和正长石都发生不同程度的溶解。实验后的岩石颗粒,重量明显减少。溶液中Si,Al等主要造岩元素含量增加。对实验后的颗粒进行电子扫描显微镜观察,表面形貌有了较大变化,表明溶蚀不仅对次生孔隙绝对加大,而且对改变孔洞的流通喉道性质亦有贡献。