Fe-Cu-Zn同位素在矿床学和找矿勘查中的应用

金属稳定同位素已经广泛应用于矿床学研究以及找矿勘查。金属来源及其成矿过程是金属矿床研究以及找矿勘查中重点关注的基本核心问题。金属稳定同位素这项新技术进一步提高了我们对地壳中金属来源、迁移和富集的认识。这项新技术的优点是我们可以直接从矿石矿物本身获取信息。在本文中,我们重点关注矿石、水、岩石、土壤、植物等测量出的Fe-Cu-Zn同位素分馏,聚焦于Fe-Cu-Zn同位素从最深部岩浆系统开始一直向上延伸到浅部表生系统的过程中Fe-Cu-Zn同位素如何应用于矿床学研究以及找矿勘查,试图展示这些相对较新的技术可以提供的潜在应用范围。经过系统研究和总结,我们认为金属稳定同位素数据可以从三方面加以利用。首先,地表的植物、水、风化的岩石以及土壤中产生的较大的同位素分馏可以作为地下矿产勘查的指示标志;第二,矿区范围内金属稳定同位素往往具有系统的空间变化规律,可以指示成矿热液空间演化模式和矿体延伸方向;第三,金属元素作为成矿元素,其同位素可以直接有效地约束矿石的形成过程、成因以及源区特征。

中印度洋脊热液活动区多金属硫化物Fe-Cu-Zn同位素组成特征的初步研究

近十多年来,随着非传统稳定同位素分析测试技术的迅猛发展,铁、铜、锌等过渡族金属元素的同位素体系已广泛应用于海洋科学、矿床学、环境地球化学等诸多地学研究领域(Maréchal et al.,1999;Zhu et al.,2000;蒋少涌,2003;王跃和朱祥坤,2010a,b,2012)。

西南印度洋超慢速扩张脊热液区多金属硫化物Fe-Cu-Zn同位素组成特征初步研究

海底热液硫化物是一种重要的海底矿产资源,并在全球范围内的大洋中脊、海山及弧后盆地有较为广泛的分布,具有重要的经济价值和战略意义,其中西南印度洋中脊(SWIR)热液体系更因其超慢速的扩张速率而在全球大洋中脊系统中独具特色,且研究程度较低(陶春辉等,2011)。

我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌丰缺状况评价及影响因素

明确我国主要麦区土壤有效铁锰铜锌含量分布和影响因素,对了解麦田土壤微量元素供应能力、指导小麦丰产与优质生产至关重要。于2016-2021年连续6年,在我国17个小麦主产省/市采集1314份耕层土壤样品,参考中国土壤有效微量元素分级标准,评价了我国麦田土壤有效铁锰铜锌丰缺状况,并采用随机森林方法定量分析了主要土壤化学性质对铁锰铜锌有效性的贡献。结果表明,我国主要麦区土壤有效铁含量介于1.8~612 mg·kg^(-1),平均为49.1 mg·kg^(-1),8.9%的样本未达到缺铁临界值4.5 mg·kg^(-1),且主要集中在北方、西北麦区的山西、陕西、甘肃等地,西南和长江中下游麦区有效铁较高。土壤有效锰介于0.1~176 mg·kg^(-1),平均为22.1 mg·kg^(-1),低于缺锰临界值5 mg·kg^(-1)的样本占6.9%,缺锰土壤分布在西北、北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等地,西南、长江中下游麦区土壤有效锰含量较高。土壤有效铜介于0.1~10.8 mg·kg^(-1),平均为1.9 mg·kg^(-1),仅1.8%样本未达到缺铜临界值0.5 mg·kg^(-1)。土壤有效锌介于0.1~26.0 mg·kg^(-1),平均为1.4 mg·kg^(-1),14.3%的样本低于缺锌临界值0.5 mg·kg^(-1),主要分布在西北和北方麦区的山西、陕西、甘肃、内蒙古等省份,云南、贵州等西南麦区的有效锌较高。土壤基本化学性质中,pH对有效铁、有效锰含量影响最大,有效铁是铜有效性的重要因素,影响有效锌的主要因素是有效磷和有效铜。我国麦田土壤有效铁锰铜锌含量存在较大的区域变异,铁、锰、锌不足主要发生在北方石灰性土壤,南方麦田供应充足,几乎所有麦田土壤有效铜可满足作物铜需求。

静电纺丝法制备SnSbCuFeZn高熵合金/碳纳米纤维复合负极材料

采用静电纺丝技术,结合煅烧工艺,将SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒均匀地锚定在导电互联的碳纳米纤维中,成功制备了SnSbCuFeZn@CNFs锂离子电池复合负极材料。结果表明,煅烧温度对材料的物相组成和形貌特征有重要影响,且直接影响SnSbCuFeZn高熵合金纳米颗粒的晶相、尺寸和分布,决定SnSbCuFeZn@CNFs电极的电化学性能。其中SnSbCuFeZn@CNFs-900电极展现出优良综合性能:0.1 A/g时,初始放电比容量达1232.8 mA/g,循环200次后可逆放电比容量保持在786.0 mA/g;1.0 A/g时,循环500次后放电比容量仍有433.8 mA/g;2.0 mV/s扫描速度下,赝电容贡献率高达93.37%。

滇西保山地块金厂河Fe-Cu-Pb-Zn矽卡岩型多金属矿床黑柱石成因及地质意义

黑柱石是一种矽卡岩型铅锌及铁矿床中少见的矿物,与铅锌矿体、磁铁矿体关系密切。为查明黑柱石成矿过程中与铅锌铁铜多金属成矿作用的关系,本文对金厂河Fe-Cu-Pb-Zn多金属矿床中的黑柱石产状、矿物共生组合、化学成分、分带性等开展了研究。根据电子探针数据计算可得,金厂河矿区黑柱石的化学式为:Ca_(0.95-1.08)(Fe_(0.87-1.97)Mn_(0.08-0.36)Mg_(0.01-0.06))^(2+)_((1.89-2.03))(Fe_(0.82-1.04)Al_(0.01-0.03))^(3+)_((0.88-1.15))[Si_(1.94-2.08)O_(7)]O(OH)。结合矿物组合类型、产状、分带特征等,推测矿床内矽卡岩由内带逐渐向外带交代的趋势。金厂河矿区主要有3种矿物共生组合:黑柱石+磁铁矿组合,黑柱石+磁铁矿+黄铁矿+黄铜矿组合,黑柱石+方铅矿+闪锌矿+黄铜矿组合,分别对应三个不同的蚀变阶段:晚期矽卡岩阶段(代表组合Ⅰ),以石榴子石的分解为主,形成大量的黑柱石;退蚀变阶段(代表组合Ⅱ),以阳起石、黄铜矿、黄铁矿发育为主;石英-硫化物阶段(代表组合Ⅲ),以发育大量的方铅矿、闪锌矿为主,同时这一阶段内黑柱石分解,形成阳起石、方解石、磁铁矿等。此外,黑柱石的稀土元素配分模式与石榴子石的类似,一定程度上保留了石榴子石的稀土元素特征。研究认为:黑柱石是早期石榴子石退化分解的产物,矿床自内向外逐渐交代,形成了铅锌铜矿体中以锰质黑柱石为主,而磁铁矿体、铜矿体中以含锰黑柱石为主的分带特性。锰质黑柱石有利于铅锌矿的形成,而对于磁铁矿有贫化的影响,同时也可为矿区揭露中酸性岩体和深部找矿提供重要科学意义。

云南打厂凹金铁铜铅锌矿地质特征及控矿因素分析

打厂凹金铁铜铅锌矿赋存于核桃坪紧密性破背斜近核部沙河厂组一段与核桃坪组三段地层接触带中,具“地层(岩性)+构造+岩浆活动”三位一体控矿规律。矿体上部受近南北向断裂控制,多形成“裂控”型矿床;下部受沙河厂组及与核桃坪组接触面、核桃坪组不同岩性结构面控制,多形成“层控”型矿床;呈“背斜核部夹一刀”控矿特征。地表及北部为金铅锌矿体、地下及南部为铜铅锌矿体特征。为构造-岩浆热液有关的热液-矽卡岩复合型矿床。

铁基层状双氢氧化物催化剂的应用研究进展

铁基层状双氢氧化物催化剂是一种新型的二维层状纳米催化剂,其具有金属离子可调性的特点,研究过程中可以根据实际需要设计合成多种铁基层状双氢氧化物催化剂,如Ni-Fe-LDH、Co-Fe-LDH、Cu-Fe-LDH、Mg-Fe-LDH、Mn-Fe-LDH、Zn-Fe-LDH,此外,还可以通过掺其他金属离子构建三金属铁基层状双氢氧化物催化剂以进一步优化双金属铁基层状双氢氧化物催化剂的性能。铁基层状双氢氧化物催化剂还具有制备工艺简单、经济环保、催化活性高、选择性好、可循环利用等优点,因而备受研究者的青睐,在化工领域具有良好的应用前景。作者系统综述了近年来国内外铁基层状双氢氧化物催化剂的应用研究进展,可为其相关理论及应用研究提供参考。

ICP-AES同时测定混合矿物素中的磷、钙、铁、铜、锌、锰、镁、钴

采用 ICP- AES法测定混合矿物素中的磷、钙、铁、铜、锌、锰、镁、钴元素含量 ,并对样品的溶解酸和酸用量、元素分析线的选择以及共存元素间的干扰进行了研究。该法简便、快速 ,精密度和准确度较好。

Fe添加对Cu/Zn/ZrO_2催化剂CO_2加氢合成低碳醇性能的影响

采用共沉淀法制备了添加不同Fe含量的Cu/Zn/ZrO2催化剂,在523K、3.0MPa和3000h-1的条件下,考察了不同Fe含量对Cu/Zn/ZrO2催化剂上CO2加氢合成低碳混合醇性能的影响。并采用低温N2吸附、X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)技术对催化剂进行了表征。结果表明:在Cu/Zn/ZrO2催化剂中加入适量的Fe后,可以提高催化剂的活性、醇的时空产率(STY)以及C2+醇的选择性。

用于多接收器等离子体质谱测定的铁铜锌同位素标准溶液研制

近十来年铁铜锌同位素研究已经成为热门研究领域,铁铜锌同位素分析方法日趋成熟,但是铁铜锌同位素标准物质却十分匮乏。目前欧盟参考物质及测量研究所(IRMM)有1个铁同位素标准物质和1个锌同位素标准物质,前者售罄,后者价格昂贵;美国国家标准局(NIST)有1个铜同位素标准物质。为了适应我国铁铜锌同位素研究的发展,本文使用铁铜锌元素浓度标准溶液作为备选标准溶液研制了铁铜锌三个同位素标准溶液(CAGS-Fe、CAGS-Cu和CAGS-Zn)。三个备选标准溶液经过F检验均匀性良好;在38个月内δ56Fe、δ57Fe、δ65Cu、δ66Zn和δ68Zn值没有显著性变化,具有良好的稳定性;主要特性值的推荐值及95%置信水平的不确定度为:CAGS-Fe,δ56FeIRMM014(‰)=0.80±0.05,δ57FeIRMM014(‰)=1.20±0.10;CAGS-Cu,δ65CuIRMM976(‰)=0.57±0.06;CAGS-Zn,δ66ZnIRMM3702(‰)=-0.77±0.10,δ68ZnIRMM3702(‰)=-1.55±0.13。本文研制的标准溶液可用于多接收器等离子体质谱仪测定铁铜锌同位素时的仪器校正和质谱分析过程监控,对于不同实验室的测试数据对比具有重要意义。

云南保山金厂河铁铜铅锌多金属矿床Rb-Sr等时线测年及其地质意义

金厂河铁铜铅锌多金属矿床位于保山地块北部、NS向保山-施甸复背斜与NNW向澜沧江断裂锐角交汇部位的南部。矿体呈层状、似层状产于寒武系核桃坪组金厂河背斜的层问裂隙中，受NW向、NE向断裂交汇处的控制。选取闪锌矿及其共生的方铅矿、黄铜矿、石英样品，应用Rb-sr同位素测年方法，获得闪锌矿等时线年龄为（118．9±5．9）Ma，闪锌矿＋方铅矿等时线年龄为（119．3±1．7）Ma，闪锌矿＋黄铜矿等时线年龄为（120．3±5．1）Ma，闪锌矿＋石英等时线年龄为（117．0±2．4）Ma，闪锌矿＋方铅矿＋石英等时线年龄为（118．7±1．5）Ma，闪锌矿＋方铅矿＋黄铜矿等时线年龄为（119．6±1．6）Ma，闪锌矿＋方铅矿＋黄铜矿＋石英等时线年龄为（118．9±1．4）Ma。Rb-Sr定年结果表明，金厂河铁铜铅锌多金属矿床的成矿时代为117～120Ma，为早白垩世。热液矿物组合的（^87Sr／^86Sr）i平均值为0．713 885，与保山地块内志本山岩体的（^87Sr／^86Sr）i值接近，指示其成矿物质主要来源于地壳，成矿作用与保山地块内燕山晚期花岗岩岩浆活动有关，结合矿区重力负异常特点，推测矿区内存在隐伏的中-酸性岩体。通过地球动力学背景探讨，认为该矿床的形成可能是对中特提斯洋闭合过程中腾冲地块与保山地块碰撞造山作用的响应，与地块内部受碰撞影响而导致地壳深熔所产生的岩浆作用有关。

非传统稳定同位素地球化学的创建与发展

本世纪的第一个十年见证了非传统稳定同位素地球化学的诞生和快速发展。该领域在过去十年的开创性工作可归纳为测试方法研发、分布范围调查、分馏过程与机理研究和应用潜力探索等方面。本文在历史回顾的基础上,以镁、铁、铜、锌、钼等同位素为例,从后三个方面对这一分支学科进行了简介。

地质样品铜、铁、锌同位素标准物质的研制

合适的标准物质是进行同位素准确分析的基础和关键,本文介绍了基于地质样品的铜、铁、锌同位素分析标准参考物质的研制过程。所研制的标准物质为CAGSR-1,用于该标准物质研制的原始样品为玄武质组分的岩石成分分析国家标准物质GBW07105。按照国家一级标准的要求,对该标准物质进行了严格的均一性、稳定性检验和同位素定值分析。标准物质CAGSR-1的主要特性量值δ65Cu、δ56Fe、δ66Zn的推荐值及95%置信水平的不确定度为:δ65CuSRM976(‰)=0.10±0.02、δ56FeIRMM014(‰)=0.12±0.02、δ66ZnRomil(‰)=7.45±0.01。该标准物质可用于地质与环境样品铜、铁、锌同位素测定中化学流程评价和验证、质谱仪的校正及整个过程的分析质量控制。

山区生态果园建设对土壤铁锰铜锌含量的影响

在四川省凉山彝族自治州的西昌市海拔1500m的半山荒坡地种植系列果树，建设生态果园，以相同坡面的未开垦荒山为对照，研究生态果园建设对土壤微量元素铁，锰，铜和锌变化的影响，探索合理开发利用这些半山荒坡的农业生态模式。土壤有机质用重铬酸钾容量法-外加热法测定；铁，铜，锰和锌等微量元素用氢氟酸-高氯酸-硝酸消煮，原子吸收光谱法测定含量。结果表明：生态果园建设除锌含量与荒地没有明显差别外，铁，锰和铜的含量比荒地都有所降低。铁含量比荒地低7．6％；锰含量比荒地低24．8％；铜含量比荒地低26．9％；生态果园土壤的锌含量比全国平均水平高3～4倍，土壤不缺锌。生态果园建设对土壤微量元素状况没有负面影响，是一种保护山区生态环境和使农民增收的一条可持续发展道路。

表层沉积物中粘土及其主要组分吸附Cu和Zn的行为研究

以表层沉积物中的粘土为研究对象,利用选择性萃取分离-吸附-加和模型方法考察了粘土及主要组分(铁锰氧化物、有机质和粘土矿物)吸附Cu,Zn的热力学特性。结果表明粘土吸附Cu,Zn的能力略高于表层沉积物吸附Cu,Zn的能力,且粘土中铁锰氧化物对Cu,Zn吸附的相对贡献最大,有机质次之,粘土矿物最小,与表层沉积物中各组分吸附Cu,Zn的规律一致,说明铁锰氧化物控制水环境中痕量重金属的作用不容忽视。

微波消解-电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定银耳中铁、锰、铜、锌

银耳样品经硝酸．过氧化氢（7＋2）混合溶液微波消解后，采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定银耳中铁、锰、铜和锌的含量。选择波长为238．204，257．610，324．752，206．200nm的4条谱线依次作为测定铁、锰、铜和锌的分析线。铁、锰、铜和锌的相对标准偏差（n=5）在1．4％～2．3％之间，检出限（35）均小于0．015mg·L^-1。应用此法测定银耳样品中4种元素的含量，加标回收率在89．6％～97．3％之间，与原子吸收光谱法相比，两种方法所得结果相一致。

油棕不同叶序Fe、Mn、Cu、Zn的变化规律及测定

根据油棕叶片在树冠轮生的规律,对不同成熟度的叶片进行排序,进而对不同叶序的Fe、Mn、Cu、Zn4种微量元素含量进行测定,并对其变化规律进行分析。结果表明:(1)不同油棕树体4种微量元素含量有一定差异,但变化规律基本相同;(2)从整体看,8～26叶序,Mn含量上升,Fe含量略微上升,Cu含量则下降,而Zn略微降低;(3)成龄树体的Fe含量变化范围为74.0～128.9mg/kg;Mn为43.6～168.3mg/kg;Cu为3.47～7.03mg/kg;Zn为12.1～24.4mg/kg。(4)16～18叶序间4种微量元素含量变化差异不显著,比较稳定,可作为Fe、Mn、Cu、Zn营养诊断的采样叶位。

Fe、Cu、Mn、Zn在互花米草(spartina alterniflora)初级生产中的动态研究

1989年3—10月对江苏滨海废黄河口互花米草初级生产的测定为总生物量(干重)净增3154.8gm^(-2)·a^(-1)。对盐沼中Fe、Cu、Mn、Zn的动态研究表明,Fe、Mn的年变化与互花米草的生物量变化较趋一致,7—8月份Fe、Mn的供应不足也许是米草生长的限制因子;9月的Zn峰可能与生殖生长有关;至于7月的Cu峰是否与强化呼吸有关,还值得探讨。对高生产力的互花米草盐沼资源应予以重视,本文提出了有关开发利用的构想。

喷施锌肥对小麦籽粒锌铁铜锰营养的影响

喷施锌肥是提高中国北方潜在缺锌石灰性土壤上小麦籽粒锌含量及生物有效性的有效措施,但这种措施是否会显著影响其它微量元素的吸收和累积,从而影响微量元素的整体营养状况问题值得研究。为此,在陕西杨凌潜在缺锌土壤上进行了连续两季的小麦不同生育期田间喷锌试验。结果表明,喷施锌肥对小麦无显著增产作用;第一季（2007-2008）和第二季（2008-2009）中,与不喷锌比较,不同生育期喷锌后除了小麦籽粒的平均锌含量分别提高51.7%和73.5%外,其平均铁含量也提高了12.4%和12.9%;拔节期和扬花期喷锌对小麦籽粒铜含量无明显影响,但灌浆前期和灌浆后期喷锌会降低其铜含量;而籽粒锰含量对喷锌则无明显反应;喷锌后小麦籽粒平均植酸含量则分别降低了11.1%和16.9%。施用氮肥增加了籽粒锌铁铜锰的吸收总量;同时还降低了小麦籽粒植酸含量。总之,在供试土壤上,喷施锌肥可以有效地提高小麦籽粒锌铁含量,锌铁间存在着互助关系,同时喷锌也增加了其微量元素的吸收总量,降低了籽粒植酸含量,提高了小麦籽粒微量元素的生物有效性。