青海可可西里主要湖泊湖底地貌研究

应用阈值法对青海可可西里地区主要湖泊的遥感影像进行水体信息提取,根据水体与其它地物在ETM+的5波段具有很好的区分效果,经反复尝试在该波段找到了适合各个湖泊的分离阈值。通过目视解读,并与相关地形图对比检验,湖泊水体可较为准确提取出。利用ENVI软件得到包含湖底信息的合成图像,选择其中信息丰富的假彩色合成图像进行解译,根据其色调并结合近岸地形信息初步判断出了湖底的地形地势,并在永红湖底发现了一个特殊的环状构造。

正热电离质谱测定稳定氯同位素准确度和精度的控制方法

在对133Cs2Cl+热离子研究的基础上,通过对一组标准样品的严格前处理及测试,对石墨非还原热离子发射特性下133Cs+和133Cs352Cl+发射的相互关系以及与测试数据质量关系进行了研究讨论,并建议采用133Cs+/133Cs352Cl+比值作为石墨涂样正热电离质谱法高精度测定氯同位素的一种数据质量控制指标。

三步离子交换方法用于粘土沉积物酸溶相中硼同位素测定

在采用酸溶法进行粘土沉积物中硼同位素组成测定时,大量存在的Al、Fe、稀土等元素在较高p H溶液中会形成能强烈吸附硼的氢氧化物沉淀,对硼的提取和硼同位素的测定产生较大影响。有效去除这些干扰元素一直是测定粘土沉积物酸溶相中硼同位素组成的瓶颈。本实验采用三步离子交换法萃取和纯化粘土沉积物中的硼,以AG 50W×8阳离子树脂柱去除所有能生成水不溶性氢氧化物的Al、Fe、稀土等元素,再采用Amberlite IRA 743硼特效树脂柱提取硼,最后采用Ion-exchangerⅡ与AG 50W×8组成的阴阳离子混合树脂柱进一步纯化硼提取液。结果表明,采用以上三步离子交换法提取粘土沉积物中硼的回收率高于90%,未观察到明显的硼同位素分馏,可满足粘土沉积物酸溶相中硼同位素组成高精度测定的需要。

低硼富含有机质的河/雨水正热电离硼同位素的测定

对低硼富含有机质的河/雨水样品硼的分离方法及硼同位素组成的测定进行了研究。采用硼特效树脂富集河/雨水样品,结合微升华技术去除有机质;采用正热离子质谱法进行硼同位素组成的测定。全流程回收率在97.50%~101.17%之间,测试数据和多接受电感耦合等离子体质谱比较接近,测试精度小于0.05‰。经本方法处理后的样品能满足同位素质谱测定的需要,样品用量少,测试精密度高,准确性好。

青海可可西里东部盐湖水化学及沉积特征初步研究

2008 a夏对可可西里地区东部4个新发现的盐湖,进行了卤水水化学组分、矿物组成及其石盐元素含量分析。结果表明,该区水体卤水矿化度高,湖表卤水富硼锂等组分。通过对化学组分及水化学特征系数的研究,卤水的水化学类型主要为硫酸镁亚型和硫酸钠亚型。卤水pH值随着矿化度的增加而降低。Na+、Cl-含量与总矿化度呈正相关,SO42-"与矿化度呈负相关。Li与Mg物源、迁移规律近似。本区盐类沉积物以石盐为主,石盐中Si、Al、Fe、Sr含量低,其间相关性好,物质来源可能为周围岩石风化。布查盐湖盐类沉积存在少量硬石膏、半水石膏和铁白云石,表明布查盐湖的盐类物质来源很可能与地下热水作用有关。

激光粒度仪测试阻燃剂级氢氧化镁粒度分布

建立了实用、准确和快速的阻燃剂级氢氧化镁粉体粒度分布的测试方法。采用MS2000激光粒度分析仪研究了待测样品质量、泵转速、分散时间、分散介质、分散剂种类以及分散剂质量浓度等因素对阻燃剂级氢氧化镁粉体粒度分布测试结果的影响。适宜条件：以700mL水为分散介质，洗洁精为分散剂，分散剂质量浓度控制在0．1～0．3g／L，氢氧化镁粉体样品质量范围为0．020～0．035g，泵转速为1400～2000r／min，超声波分散时间为2～5min，超声波分散后立即测量。

自动静态双接收高精度热电离质谱法测定硼同位素

在以Cs2BO2+离子进行硼同位素测定时,由于所测定的两种离子133 Cs211 B16 O2+(m/z 309)和133 Cs210B16 O2+(m/z308)具有极小的相对质量差(0.032%),一般的商业同位素热电离质谱计无法实现对这两种离子的同时全接收。为此,一些学者对某些商业仪器进行了改造或采用zoom技术,基本实现了对硼同位素高精度测定。本实验利用特制的Triton热电离质谱仪,以Cs2BO2+离子流的自动静态双接收进行硼同位素组成的测定。研究了不同离子流强度和不同带电流对250ng标准样品NIST 951H3BO3测定值及测试精度的影响,结果表明,当带电流在1 150～1 350mA之间变化或者离子流稳定在0.1～10V之间时,标准样品的硼同位素比值在4.052 63～4.053 38区间变化。导致二者一致的实验现象是由带电流强度造成的,当带电流越高时,产生的离子流相应也越高,因此可以采用相同的带电流控制不同样品的测试值和测试精度。在此基础上通过优化测试条件,摸索出硼同位素自动测试程序,并用该程序对标准样品及实际样品进行测定,无论是测试结果还是测定精度均能达到手动测试效果,节省了人力,提高了工作效率。

滇中盆地南缘富锂黏土岩地球化学特征及沉积环境初探

沉积岩中的微量元素对沉积环境变化有较高的敏感度,是研究古沉积环境的有效手段。滇中盆地倒石头组是一套富锂的黏土岩地层,其古环境的研究对恢复该时期盆地沉积格局和锂元素富集具有重要意义。基于滇中盆地倒石头组两个典型钻孔样品详细的地球化学研究,探讨了倒石头组富锂黏土岩形成时的沉积环境及其对锂元素富集的影响。研究结果表明:所有样品Sr、Ga元素含量及Sr/Ba值指示研究区古水体介质为淡水陆相沉积环境;其δU值介于0.51~1.63,U/Th值介于0.11~1.49,V/(V+Ni)值介于0.48~0.86,V/Cr值介于0.45~1.24,同时在U_((EF))-Mo_((EF))协变模式图中,样品数据均未落在缺氧和硫化区域,表明研究区富锂黏土岩的沉积环境为氧化—弱还原环境;且样品Sr/Cu比值介于0.69~4.87,CIA值介于86.3~99.66,XRD全岩黏土矿物分析显示高岭石为主要的黏土矿物,表明富锂黏土岩在形成过程中处于温暖潮湿的沉积环境并伴随较为强烈的化学风化作用。

可可西里盐湖及其沉积特征初步研究

通过对可可西里地区盐湖的沉积学、地球化学和遥感学的研究,发现该地区盐湖的水化学类型多数为硫酸镁亚型,个别为氯化物型,而没有碳酸盐型盐湖。盐湖水化学特征为矿化度高,pH值中性到偏弱酸性,密度在1.10 g/L左右;B-Li微量元素具有共生元素对属性,Sr-Ba、As-Hg等具反生元素对属性。盐湖中的锂、硼等物质很可能来自于与火山和断裂构造有关的地下热泉。沉积的盐类矿物主要为石盐、芒硝、无水芒硝,另有少量的水钙芒硝、白钠镁矾、方解石、石膏、菱镁矿等盐类矿物。依据现有数据和沉积剖面推测,可可西里最早的盐类沉积很可能达到60 ka左右。

盐湖卤水中锂的高效分离及其同位素比值的精确测定进展

锂的两个稳定同位素相对质量差较大,导致了自然界中的锂同位素分馏强烈。卤水中锂同位素作为良好示踪剂,可用以指示盐湖锂矿床的物质来源和形成机理。现阶段一般用热电离质谱法(TIMS)或多接收器电感耦合等离子质谱法(MC-ICP-MS)测量锂同位素比值,这两种方法都需要将锂从样品中与其它元素完全分离。在现有的卤水提锂方法中,吸附法能够得到较高的锂回收率,减少了锂同位素在提取过程中的分馏效应。本文主要介绍国内外近年来在提取锂和准确测定锂同位素比值方面所取得的进展。

柴达木盆地尖顶山锶矿地质地球化学特征研究

尖顶山锶矿是柴达木盆地内大型的天青石矿床,通过对矿区进行野外考察和取样,对尖顶山锶矿矿石进行了矿物学、元素地球化学以及锶同位素特征的研究。在对尖顶山矿区区域地质构造特征分析对比的基础上,结合尖顶山天青石矿区的Google Earth图像的遥感地质解译,发现尖顶山地区的天青石矿层赋存于第四系七个泉组,而不是第三系的狮子沟组。并且前人所划分的N2S2-1和N2S2-2地层不应该属于上新世的狮子沟组,而应划入第四系七个泉组。

黄河源区哈江盐池和苦海(豆错)的地球化学特征研究

黄河源区位于青海省中南部,属青藏高原东北部,面积约2.28×104km2,平均海拔4 300~5 000 m。2009年5月对该区的哈江盐池与苦海进行了初步调查研究,对其中的固体和液体样品进行了化学组分,矿物组成及X射线能谱的分析与测试。通过对化学组分及水化学特征系数的研究,发现哈江盐池与苦海的阴离子以硫酸根和氯离子为主,而阳离子以钠和镁离子为主,它们的水化学类型均为硫酸镁亚型。哈江盐池具有较高的矿化度,是一个干盐湖,仅在多雨季节湖表有少量的卤水存在,而苦海仅是一个咸水湖。哈江盐池盐类沉积物以石盐为主,苦海底泥矿物成分为石英、绿泥石以及比较少见的单水方解石。单水方解石存在说明苦海盐度增加,湖水开始咸化,加之苦海的Mg/Ca摩尔比值增大,随后的咸水环境及低温为单水方解石的保存提供了较好的条件。

茅台地区酱香白酒硼同位素组成的初步研究

汪强等在题为"茅台地区酱香白酒硼同位素比较研究"一文中采用ICP-MS检测茅台地区不同厂家生产的酱香型白酒中11B/10B比率,得到的11B/10B比值为0.8713～1.0610,此值之低,值得怀疑。采用离子交换的方法提取硼后,采用VG354热电离质谱计和基于加石墨检测Cs2BO2+离子测定硼同位素的方法,初步测定了茅台地区浓香型与酱香型白酒的11B/10B比值分别为4.0184和4.0437(δ11B=-7.9‰和-1.6‰),落在地球物质硼同位素组成正常变化范围内,基本是可靠的,与汪强所报道的异常低的结果存在极大差别。对汪文中造成测定的11B/10B比值异常的可能原因进行的分析表明,汪强的测定结果是不可信的。

盐酸浓度和用量对粘土沉积物硼的提取和同位素组成的影响

研究了处理粘土沉积物时不同浓度盐酸和用量对溶出硼量及硼同位素组成的影响。结果表明,粘土沉积物中硼的溶出量随盐酸浓度的增加而增加,当盐酸浓度相同时,溶出的硼量随所加盐酸用量的增加而增加,加热有利于硼的溶出。实验结果还表明,粘土沉积物硼的溶出量对测定的硼同位素组成没有明显的影响。

宣威—威宁地区铌矿床的元素赋存状态及富集机制

铌是一种重要的关键金属,因其特殊的超导性、高熔点、耐腐蚀、耐磨等性质被广泛应用于超导材料、航空航天等新兴领域,是现代高科技产业不可或缺的原料。全球铌资源虽然丰富,但分布极度不均,仅巴西的铌资源就占据了约95%。中国铌资源匮乏,消费量却超过了全球总消费量的四分之一,绝大多数铌依赖于进口,“被卡脖子”风险高。近年研究表明,宣威—威宁地区二叠系宣威组底部的古风化壳普遍富含铌、镓、稀土等多种关键金属,其中Nb2O5含量一般为220μg/g、轻稀土氧化物含量为850~5500μg/g、镓含量一般约50μg/g,均达到了风化壳型矿床的工业品位,且铌、稀土、镓的远景资源量分别超过11万t、40万t、2万t,显示出巨大的资源潜力。尽管前人对该类铌矿床的空间展布、元素分布规律等已进行了较深入研究,但铌的赋存状态及富集机制尚存在较大争议,阻碍对成矿机理的深入认识,制约了对成矿规律及找矿方向的把握。基于此,本文围绕铌赋存状态和成矿机制这一主线,以宣威—威宁地区宣威组铌矿床和底部的玄武岩为研究对象,运用粉晶X-射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)等手段对铌矿化黏土岩和底部玄武岩中的铌赋存状态及微区矿物学开展了系统研究,结果显示铌矿床中主要的载铌矿物为锐钛矿。玄武岩中普遍含有一种特殊的富铌钛矿物——榍石,且研究区发现玄武岩中存在富铌榍石风化蚀变为锐钛矿的重要地质现象。因此,表明铌矿床中的富Nb锐钛矿很可能是由玄武岩中的富Nb榍石风化而来,成矿物质主要来自底部玄武岩中榍石,榍石的风化作用可能是铌富集的主要控制因素。

稀散金属超常富集的主要科学问题

稀散金属对国民经济、国家安全和科技革新具有重要的意义,特别是对高、精、尖科技和未来能源的发展具有举足轻重的地位。稀散金属的储量相对稀少且地域分布高度不均,供需矛盾日益突出,存在较高供应风险;另一方面,其"稀"、"伴"、"细"的特点决定了对其地球化学性质和行为认识的薄弱,元素超常富集机理的问题仍存在较大争议。近20年以来关于稀散金属的研究主要集中在矿床类型和成矿专属性、资源储量评估、超常富集机制等方面,突破了"稀散金属不能形成独立矿床"的认识,初步建立了稀散金属成矿理论体系。稀散元素的超常富集往往需要十分苛刻的条件和特殊的地球化学过程:铼的超常富集受制于地幔熔融过程和洋壳沉积物的再循环,以及岩浆氧逸度、去气过程;铟与锡的关系紧密,岩浆中镁铁质矿物结晶过程及挥发组分控制成矿热液中铟的金属量;碱性岩的幔源性、高氧逸度、高挥发性促进碲的迁移和富集,铁锰结壳中δ-Mn O2或Fe OOH可以吸附大量的碲;镉的超常富集行为主要与锌相关,不同类型铅锌矿床中镉的富集程度具有明显的差别;锗在铅锌矿床中主要以类质同象替代锌进入闪锌矿中,煤层中倾向于和有机质结合形成锗的络合物及有机化合物。基于已有认识,今后应当重点加强元素地球化学行为对稀散金属富集控制的研究,壳幔相互作用、热液过程、表生风化沉积以及多期多阶段地质事件耦合机制的研究,以及非常规类型稀散金属矿床的成矿潜力研究。本专辑报道了近年来这些方面的最新研究进展,包括13篇文章,主要涉及岩浆热液型矿床、低温热液型铅锌矿床、表生风化-沉积过程中稀散金属的富集成矿,以及稀散金属矿床的探测技术与预测方法研究等。

黏土型锂矿资源提锂工艺研究进展

黏土型锂矿是自然界中重要的一类锂资源,具有分布广、储量大等特点。根据成因的不同,将其分为火山岩黏土型锂矿、碳酸盐黏土型锂矿和贾达尔锂矿,分类概述了国内外对黏土型锂矿的主要提锂方法,并讨论了各方法的特点。本文指出不同黏土型锂矿中锂的赋存状态存在差异,查清锂的赋存状态是开展锂提取工作的前提。从成本、杂质分离、环保等角度,展望了具有开发利用潜力的技术方法。

扬子板块西缘稀散金属超常富集的地球化学背景

稀散矿产资源作为"三稀"矿产(稀散、稀有、稀土)的重要组成部分,对国民经济、国家安全和科技发展具有"四两拨千斤"的重要战略意义,是新一代信息技术、新能源生物、高端装备制造、新材料、新能源汽车等重点培育发展战略性新兴产业的功能材料和结构材料,也是现代工业、国防和尖端科技领域不可缺少的支撑材料。相对其它大宗金属,稀散金属往往分散难以成矿,需在特殊的地球化学背景下,经过更复杂地质过程才能富集成矿。初步研究表明,扬子板块西缘铟、锗、镓等稀散金属均发生了超常富集,构成了全球罕见的稀散金属聚集区,是研究稀散金属矿床的天然实验室和理想基地,扬子板块西缘具有什么样的特殊地球化学背景才能导致众多稀散矿床聚集。为了解决这一科学问题,本文以扬子西缘为研究区,实测了扬子西缘典型代表区(贵州)的元古界-中生界剖面,系统地对不同时代的地层样品进行了测试。结果表明,元古界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 71×10^-6、0. 30×10^-6、1. 71×10^-6、0. 48×10^-6、0. 07×10^-6、0. 10×10^-6、0. 015×10^-6、0. 29×10^-6;古生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为14. 70×10^-6、0. 35×10^-6、2. 36×10^-6、0. 23×10^-6、0. 06×10^-6、0. 08×10^-6、0. 014×10^-6、0. 69×10^-6;中生界地层的Ga、Ge、Se、Cd、In、Te、Re、Tl均值分别为9. 06×10^-6、0. 22×10^-6、2. 48×10^-6、0. 07×10^-6、0. 04×10^-6、0. 07×10^-6、0. 003×10^-6、0. 11×10^-6。结合稀散元素矿床分布特征,发现扬子板块西缘基底地层(除Ge),稀散元素背景总体不高,早寒武世是重要的稀散元素富集阶段,可能与这一时期发育的黑色岩系成矿系统有关,广泛分布的峨眉山玄武岩层一般有较高的稀散元素背景,可能是重要的矿源,Se或Cd或Ga的赋矿层位与高地球化学背景层位对应关系较好,其它元素虽然对应关系不明显,但赋矿层位下部一般为高背景层,反映了成矿物质浅源或就近的特点。本文只是报道了扬子板块西缘的绝大部分不同时代地层的地球化学背景值,初步探讨了稀散元素地球化学背景与稀散矿床的耦合关系。随着稀散矿床的研究不断深入,更多的地质信息和成矿规律会逐渐被揭示,本研究可为后续以上工作的开展奠定背景基础。

电感耦合等离子体质谱-X射线衍射法研究云南玉溪和美国内华达地区黏土型锂资源矿物学特征

中国云南玉溪和美国内华达均已发现大量黏土型锂资源,目前关于两地区样品矿物学特征的研究相对不足,而对黏土型锂资源进行充分的矿物学特征研究是锂提取工作开展的重要前提。本文采用X射线荧光光谱、电感耦合等离子体质谱、X射线粉晶衍射、扫描电镜等分析技术,从化学组成、矿物组成、微观形貌等角度对云南玉溪的两个黏土型锂资源样品(YM-1和YM-2)和美国内华达的两个黏土型锂资源样品(Ame-1和Ame-2)进行对比分析。结果表明:玉溪地区和内华达地区样品的锂含量均高于1000μg/g,具有一定的开发利用价值,但这两个地区的黏土型锂资源样品在主要化学成分、矿物组成、微观形貌和锂赋存状态四个方面均存在较大差异。具体来说,(1)主要化学成分差异:玉溪地区样品的主要化学成分为SiO2和Al2O3(硅、铝氧化物总量超过80%),而内华达地区样品的主要化学成分为SiO2(60.39%)或CaO(42.30%)。(2)矿物组成差异:玉溪地区样品的主要矿物为高岭石和蒙脱石,而内华达地区样品的主要矿物为石英、绿脱石、斯皂石或方解石。(3)微观形貌差异:玉溪地区样品是由表面平坦、边缘圆滑且大小相对均一的片层状结构堆叠而成,而内华达地区样品主要表现为大小不一的块状矿物聚集体。(4)锂赋存状态差异:玉溪地区样品中的锂主要赋存于蒙脱石中,而内华达地区样品中的锂主要赋存于蒙皂石族矿物中。本研究结果基本明确了云南玉溪地区和美国内华达地区黏土型锂资源的矿物学特征,可为这两个地区黏土型锂资源后期的开发利用提供科学依据。

滇中下二叠统倒石头组富锂黏土岩系锂的赋存状态及富集机制研究

战略性关键金属锂是重要的新能源金属。近期发现的碳酸盐黏土型锂矿床具有储量大、开采成本低等特点,将成为我国锂矿资源开发的又一重要方向。然而,该新发现的锂矿床存在锂的赋存状态和富集机制不明的问题,严重阻碍了对该类型锂资源的评价、预测及综合开发利用。本文以西南地区滇中碳酸盐黏土型锂矿为研究对象,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱(SEM-EDX)分析了富锂黏土岩的矿物成分和形态。在此基础上,采用聚焦离子束(FIB)切片结合飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)的方法分析了富锂黏土岩微米尺度上的元素分布特征。结果表明,Li的富集区域与Si和Mg吻合,指示Li的载体矿物为富Mg黏土矿物。基于透射电镜(TEM)和能谱(TEM-EDX)分析了FIB切片横截面纳米尺度上的元素分布和矿物组成特征,鉴定出富Li矿物为蒙皂石或锂绿泥石。综合滇中碳酸盐黏土型锂矿的地质背景、矿物学和地球化学特征,推测碳酸盐岩风化过程中形成了Li的载体矿物——蒙皂石,蒙皂石在风化-沉积过程中结合Li,并在成岩阶段转化为锂绿泥石。本研究获得的认识进一步丰富和完善了碳酸盐黏土型锂矿的成矿模型。