东疆红山Cu-Au矿床氧化带中铜叶绿矾和高铁叶绿矾的首次发现及其矿物学特征

叶绿矾族矿物是硫化物矿床氧化带的特殊产物，被认为是硫化物矿床的“标志矿物”，分布在氧化带的上部，并与其他高铁硫酸盐共生。特定的地质环境和矿床类型发育有不同的叶绿矾族矿物。新疆哈密红山高硫化物型浅成低温Cu-Au矿床火山机构和次火山岩相控矿作用十分明显，形成于中生代，其成因类型为浅成低温热液型金矿-斑岩铜矿之间过渡的“紫金山式”金铜矿床。其氧化带呈漏斗状产于原生硫化物矿体的上部，延深约50～60m，以硫酸盐矿物为主。利用X射线粉晶衍射、湿法化学和差热分析，在红山氧化带发现了铜叶绿矾、高铁叶绿矾，这两种叶绿矾族矿物均系在中国首次发现。铜叶绿矾湿法化学分析结果为[w（B）／%]H2O 30．87，SO3 36．76，Na2O 0．03，Fe2O3 23．40，CuO 6．27，MgO 0．01，Al2O3 0．01，不溶物0．28，CaO 0．03，总计97．66；其XRD特征谱线为：6．03（100），7．39（95），9．04（65）。高铁叶绿矾湿法化学分析结果为[w（B）／％]：H2O 28．15，SO3 37．02，K2O 3．88，Fe2O3 27．75，Na2O 1．30，MgO 1．86，不溶物0．24，总计100．20；其XRD特征谱线为：9．07（100），6．04（89），5．59（50）。红外和热分析实验进一步验证了化学分析数据的可靠性，并对这些硫酸盐热反应机制和相变过程作了解释。目前该类硫酸盐矿物已作为新型环保资源直接制酸用于湿法炼铜。

叶绿矾矿物中的新超结构

叶绿矾是具有岛状基本结构的硫酸盐类矿物,对产于新疆东天山北部红山矿区硫化物矿床氧化带中的叶绿矾进行单晶衍射实验发现,该叶绿矾具有明显的超结构弱衍射点,利用包括弱衍射点在内的全部可观察点求得的超晶胞参数为:a=1.49441(7)nm,b=1.83429(9)nm,c=1.14507(6)nm,α=93.2390(10)°,β=112.0330(10)°,γ=98.2800(10)°,V=2.8583(2)nm3,空间群为P1,Z=3。去掉弱衍射点后利用强衍射点得到的最小亚晶胞参数是a=0.737121(4)nm,b=1.83079(11)nm,c=0.73106(4)nm,α=93.9250(10)°,β=102.7252(10)°,γ=98.9463(10)°,V=0.947321(2)nm3,空间群为P1,Z=1。超晶胞与亚晶胞相比体积增加了2倍,其b轴的方向和大小基本不变,a和c轴产生了差异。该叶绿矾的晶体化学式为Fe0.656Fe4(SO4)6(OH)2·19.4H2O,属高铁叶绿矾。结构中,部分Fe-O八面体和SO4四面体联合形成的复合链,并沿[102]方向分布,形成一种稳定的骨干结构;部分孤立Fe-O八面体,位于链间,阳离子相当于晶体化学式中A位置的离子,通常有缺失。链和孤立八面体的分布均平行(010)面网,分别构成链层和八面体层,并按2∶1的比例堆垛,结构单元之间全部由氢键相连。超结构产生的原因是电价补偿机制造成的孔道中Fe的位置分离和占位差异造成。

中国科学院地球化学研究所发现的新矿物

地球化学研究所自建所(包括建所前身)以来,共发现新矿物15种(表1),约占全国发现新矿物总数的四分之一弱。发现一种新矿物,有着重要的科学意义和经济价值。其意义不仅仅是增添了矿物学的新内容,而且为找矿勘探和评价矿床提供了新的信息。包头矿、黄河矿的发现。