基于MIF法的几种黏土矿物X射线衍射定量研究

国际上近年来兴起了一种新的黏土矿物定量方法——矿物强度因子(mineral intensity factor,MIF)法。该法通过某种黏土矿物特定、唯一的MIF值进行定量,较之国内主要使用的修正Schultz法和参比强度(reference intensity ratio,RIR)法更为准确,然而已报道的黏土矿物MIF值并不全面,缺失了几种常见的重要黏土矿物MIF值。本文选取不同产地的纯相黏土矿物,通过人工配样的方法,对已有的MIF值进行验证,并增补了伊利石和蒙脱石的MIF值,蒙脱石的MIF值为0.093,伊利石的MIF值为0.084。

高岭石结构缺陷的~1H MAS NMR和Raman研究

高岭石为典型的二八面体1∶1型层状硅酸盐矿物,其结构单元层由SiO4四面体片和AlO6八面体片沿c轴堆垛而成,单元层厚度～0.717 nm,层间由氢键连结.自1930年Pauling发现高岭石的晶体结构(Al2SiO5(OH)4)以来,晶体学家和矿物学家们用X射线及中子衍射、X射线单晶分析和电子衍射等方法对高岭石的晶体结构进行了广泛研究[1～3].但是由于高岭石颗粒非常细小,难以找到作为标准单晶分析的足够大晶体.通常用作高岭石单晶分析的样品并非真正的单晶体,而可能是晶体在相同方向的堆垛.准确确定其晶体结构比较困难,对高岭石空间群的认识就有C1空间群[4]和P1空间群[5]两种观点.分歧的焦点是高岭石结构中的质子位置.

广州及附近地区地表水中稀土元素空间分异的景观效应探析

景观格局与生态过程的关系一直都是地球科学研究中关注的重点,地表水中稀土元素的迁移是一种连贯的地球化学行为,也可能受到景观格局的影响。本研究基于景观视角,对广州及周边5个区域的地表水进行采样,结合土地利用数据与数字高程数据,分析各采样区地表水中稀土元素浓度分布特征,并以各采样点为中心进行不同空间尺度的缓冲区分析,计算各缓冲区内的景观格局指数,通过Spearman相关性分析与冗余分析(RDA)定量研究地表水中稀土元素浓度与地形因子以及景观格局指数的关系。结果表明:①地表水中稀土元素的空间分异程度与高程存在显著正相关关系,海拔越高,地表水中稀土元素浓度越高,而与坡度、坡向无明显相关关系。②地表水中稀土元素浓度与景观格局指数存在显著相关关系,景观异质性程度越高,地表水中稀土元素浓度越低,反之景观连接度越好,地表水中稀土元素浓度越高。③不同空间尺度下景观格局对地表水中稀土元素浓度的影响具有明显差异,多数景观格局指数与地表水中稀土元素浓度的相关性在缓冲区空间尺度达到4000 m以上时才最显著,且在4000 m缓冲区中景观格局指数对地表水中稀土元素浓度的解释度最高。若通过景观规划对区域地表水中稀土元素浓度进行有效管控,景观格局调控的空间尺度应该在4000 m以上才会取得显著的效果。

广州周边地区地表水稀土元素污染特征及来源解析

以广州市周边地区地表水为研究对象,测定地表水中溶解态稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的浓度,采用单因子评价指数、内梅罗综合污染指数以及潜在生态风险指数对地表水中溶解态稀土元素进行污染和风险评价,通过APCS-MLR受体模型对广州市周边城区地表水中溶解态稀土元素的来源进行定量化解析,探究高度城市化的非矿区地表水中稀土元素的浓度分布特征。结果表明,研究区地表水溶解态稀土元素La、Ce、Nd、Pr、Gd、Dy、Sm、Er、Yb、Ho、Tb、Eu、Tm和Lu的平均浓度分别是背景值的6.97、5.15、4.06、4.58、1.58、1.71、1.14、1.26、1.22、1.67、1.33、0.47、0.83和0.80倍,表明广州市周边地区地表水中稀土元素可能存在富集现象,尤其是La、Ce、Nd和Pr等轻稀土元素。空间分布特征表明,稀土元素浓度较高的区域集中在位于广州市市内的石门山、黄山鲁和白云山,推断轻稀土元素浓度可能会受到城市中剧烈的人为活动影响。单因子污染指数结果表明,研究区地表水主要受轻稀土元素(La、Ce、Pr和Nd)污染;内梅罗综合污染指数分析表明,石门山、罗浮山、白云山和黄山鲁采样区地表水中稀土元素属于重度污染水平。潜在生态风险评价结果表明,轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd为主要污染因子,石门山、白云山和黄山鲁采样区地表水中稀土元素污染属于中度风险水平;罗浮山和帽峰山属于低风险水平。皮尔逊相关性分析显示研究区地表水中稀土元素之间存在较强的相关性;由APCS-MLR受体模型分析得出2个主要污染源(源1和源2)和未解析源(源3),源1为自然源,贡献率为80.96%~99.12%,为研究区地表水稀土元素的主要来源;源2为人为源,主要由交通运输、工业活动等引起,其贡献率为0.32%~8.67%,是研究区地表水稀土元素的第二大来源。

离子吸附型稀土矿床形成的矿物表/界面反应机制

华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是我国优势的战略性关键金属矿产资源。掌握这类矿床的成矿机制和禀赋特征,可为增加稀土资源储量和高效利用稀土资源提供理论支撑。离子吸附型稀土矿床主要发育在富稀土花岗岩、浅变质岩及火山岩的风化壳中。基岩中的(含)稀土矿物是风化壳中离子态稀土的主要来源,其矿物组合很大程度上决定了稀土矿床的禀赋和分异特征。在物理-化学风化和微生物作用下,造岩矿物、含稀土矿物和稀土独立矿物逐渐溶解,使稀土元素活化和再富集。一方面,母岩风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物具有较大的比表面积和一定的表面电荷密度,是稀土离子的主要载体;另一方面,稀土离子通过离子交换、表面吸附与络合、共沉淀,以及形成次生稀土矿物等途径富集在次生矿物表面,其富集-分异特征和赋存状态受矿物类型、pH、微生物活动等因素所控制。利用高分辨透射电镜结合选区电子衍射和电子能量损失谱,以及同步辐射X射线吸收精细结构谱,有望在原子级尺度查明稀土的微观赋存状态。未来研究需更多关注基岩中(含)稀土矿物组合及其演化路径的制约因素、微生物风化对离子吸附型稀土矿床成矿作用的约束,以及稀土元素的微观赋存状态等问题。

菱镁矿煅烧参数优化及其产物水化动力学解析

菱镁矿煅烧参数设计是调控产物活性的关键,产物活性及水化动力学是其利用过程中的重要特性。利用田口试验方法对菱镁矿煅烧参数进行优化。结果表明:试验优化条件为煅烧温度650℃,保温时间90 min,升温速率20℃/min及粒径大小42μm。在此优化条件下产物水化率达到58.37%(70℃水化1 h)。各煅烧参数对产物活性的影响由大到小的顺序为煅烧温度、粒度大小、保温时间、升温速率。优化产物中氧化镁晶粒较小,结晶度较低,比表面积较大(71.55 m^2/g);在优化产物水化过程中,升高温度可显著加快水化反应的进行;水化动力学过程属于化学反应控制类型,反应的表观活化能为27.94 k J/mol。在较高温度条件下,动力学过程由化学反应控制类型逐渐转变为内扩散控制类型。

纳米结构矿物的特殊结构和表-界面反应性

纳米矿物是纳米地球科学(Nanogeoscience)的核心研究对象之一.鉴于"纳米矿物"的概念在实际运用时较宽泛,有时与经典定义不符,建议用"纳米结构矿物"代替"纳米矿物",并简析了纳米结构矿物(Nanostructured Minerals)的概念.以管状纳米结构矿物(埃洛石和伊毛缟石)、球状纳米结构矿物(水铝英石)、层间纳米结构矿物(蒙脱石和伊/蒙混层矿物)和多孔纳米结构矿物(硅藻质蛋白石)为例,分析了纳米结构矿物的结构、表面基团的特殊性及其所衍生的特殊界面反应性,讨论了它们对矿物资源利用和油气生成等地球物质循环过程的重要意义.

矿物增效的生物泵:基于矿物-微生物作用的水体CO_(2)增汇策略

2015年12月,人类应对全球气候变化危机的重要国际公约——《巴黎协定》(Paris Agreement)在巴黎气候变化大会上通过.《巴黎协定》提出,要将全球21世纪的平均气温上升幅度(相比前工业化时期)控制在2℃(甚至1.5℃)以内.目前,中国、美国、德国、法国等世界主要大国已签署了该协议,部分国家还提出了“碳中和”甚至碳负排放的中期目标与完成时间表.