电感耦合等离子体原子发射光谱法测定岩石、水系沉积物及土壤中硼

样品在硝酸、磷酸、氢氟酸、高氯酸溶解后,以B208.893nm为分析谱线,建立电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定岩石、水系沉积物、土壤中硼的方法。试验结果表明:合理的选择分析谱线,样品中共存元素均不会干扰测定。硼检出限0.021μg/mL。对6种岩石、水系沉积物、土壤国家标准样品进行5次测定,测定值与认定值基本一致,相对标准偏差分别在2.06%~4.23%范围。

岩石样品中硼同位素组成测定

基于热电离质谱测试技术,开展岩石样品中硼的分离纯化及其同位素组成测试研究。建立了一种用氢氟酸溶解岩石样品、阴离子交换树脂对硼进行分离和纯化、热电离质谱法测试硼同位素的方法。讨论了温度和时间对样品消解的影响,考察了分离效果和硼的回收率,采用硼同位素标准物质、岩石成分分析标准物质和天然岩石样品进行了方法准确度验证。结果表明:岩石样品最佳消解条件是在60℃下超声6 h后再加热3 h。即使在甘露醇的保护下,也需控制消解温度,当遇到难溶样品时可以适当增加样品的消解时间。阴离子交换树脂法可有效对硼进行分离纯化,所有干扰元素均能与硼分离彻底,全流程回收率在95%以上,分离过程中硼的分馏效应可以忽略。对GSR-1花岗岩标准样品硼同位素测试得到的δ11B值为-13.1±0.4‰(n=10)与文献值在误差范围内是一致的,不同种类岩石样品重复分析结果标准偏差优于0.6‰。说明建立的岩石样品硼同位素测试方法过程简单,易于操作,能够满足地质研究的需要。

硼资源及其加工利用技术进展

简要介绍了我国硼资源的特点和加工利用现状,并对利用硼资源生产硼酸的现有生产工艺技术进行了评述,包括硫酸一步分解法、两步法及萃取、沉淀分离、盐析、重力沉降等。结合近年我国发现的钠硼解石固体硼矿藏以及含硼卤水资源的特点,对新型硼资源的加工利用进行了预测。针对四川平落坝气田的富硼卤水资源,提出选择适宜的萃取剂,采用萃取法提取卤水中硼酸的工艺方案,以实现对含硼卤水资源的综合利用。

碳酸盐(岩)的锂同位素组成:一种潜在的古海水pH替代性指标

地球演化历史中海水的pH值发生了明显变化,海水pH值可能是控制海相碳酸盐岩能否形成及其成分演化的重要因素,对了解地球早期白云岩的成因和一些矿产的形成等均有重要指示意义。然而,记录海洋pH值变化的替代性指标非常稀少,常用的主要是碳酸盐(岩)的硼同位素。古老碳酸盐的硼同位素往往受到后期地质作用的影响,δ11B-pH转化过程中需要基于多种假设,硼酸和硼酸根之间的分馏系数(αB)、硼酸表观电离常数(pKB*)以及δ11BSW的不确定性,使硼同位素分析结果具有多解性、不确定性。亟需多个独立指标对海水pH值进行限制,碳酸盐(岩)锂同位素是一个潜在的替代性指标,Roberts et al.(2018)发现有孔虫碳酸盐壳体的δ7Li与海水pH值呈显著负相关关系,认为6Li和7Li水合离子在进入碳酸盐晶格时要脱去溶剂水,这个过程的去溶能与pH值相关,导致锂离子进入有孔虫方解石壳体的过程中存在显著的同位素分馏。在对蓟县剖面中—新元古代海相碳酸盐岩碳酸盐相的硼、锂同位素进行研究时发现,纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成(4.9‰~13.4‰,平均8.03‰)明显低于现代海洋碳酸盐的锂同位素组成,中元古以来碳酸盐(岩)的锂同位素组成总体呈上升趋势。纯净原始碳酸盐岩的锂同位素组成与硼同位素组成及海水的pH值(δ11Bsw=25‰)呈明显反相关关系;硅质条带白云岩的硼、锂同位素组成也呈明显反相关关系,说明碳酸盐(岩)的锂同位素确实有可能成为一种潜在的pH值替代性指标。若碳酸盐(岩)锂同位素可以对海水pH值施加独立约束,那硼、锂同位素联合研究将对重建古海洋的pH值演化具有重大意义。

东南极拉斯曼丘陵富硼岩系中硅硼镁铝矿-柱晶石-电气石矿物的硼同位素组成及其意义

东南极拉斯曼丘陵地区麻粒岩相岩石中出露一套罕见的含硅硼镁铝矿-柱晶石-电气石矿物组合的富硼岩系。由于高级变质作用已使原岩的性质难以确定,变质原岩及其形成环境的恢复变得十分困难,而硼同位素组成则可以作为判定硼来源的有效示踪剂和指相标志。报道了东南极拉斯曼丘陵硅硼镁铝矿-柱晶石-电气石富硼岩系的硼同位素组成资料,其δ11B值变化范围为-12.0‰～-34.6‰,硼同位素的低比值和其他地质证据表明,其原岩为非海相蒸发硼酸盐岩。

辽东-吉南地区硼矿床地质特征及成矿远景

产于辽东-吉南地区裂谷盆地中的古元古界辽河群里尔峪组为一套含硼岩系。其中划分的上、中、下三个含硼岩系分别赋存硼镁石-遂安石型、含磁铁矿-硼镁石型和硼镁铁矿型三类硼矿床。硼矿的发育与地层、围岩物质成分、围岩厚度及电气变粒岩等均有一定关系。通过分析研究,划分出营口后仙峪外围、风城和宽甸3个成矿远景区。并圈定出后仙峪硼矿外围、凤城县东汤镇西山、宽甸牛皮闸—大西岔、集安太平沟—小西沟、宽甸县老阳沟等4个找矿靶区。

江陵凹陷古新世地下卤水型硼矿成因研究

中国探明硼资源主要分布于东北和青藏等地区,矿床品位低,共伴生矿物多,开发成本高,开发利用程度低,难以满足产业发展需求。目前,在江汉盆地江陵凹陷勘探中发现卤水中B2O3浓度达3 g/L,Li、K、Br、I、Rb、Cs含量超过工业品位,综合利用价值高。本文在前人研究的基础上,对江陵凹陷新生代卤水型硼矿开展水化学、同位素地球化学及实验地球化学分析,重点研究了古气候、构造和玄武岩等对卤水成矿的影响,探究其成因机制。研究初步认为,不同的储卤层岩性具有不同的地球化学和同位素特征,玄武岩有强烈的蚀变,说明地下流体对火成岩发生了交代作用,玄武岩的水-岩反应是富硼卤水矿的重要物质来源;一定盐度的流体有利于硼离子的活化,高盐度流体是硼成矿元素主要的迁移载体,表生环境下干热的古气候使含矿水体蒸发浓缩是富硼卤水富集成矿的重要形成机制。

岩石中硼的提取分离及同位素组成的测定

介绍了一种用Na2 CO3+K2 CO3 混合熔剂对岩石样品进行分解 ,用硼特效树脂和阴、阳混合离子交换树脂相结合进行岩石样品中硼的纯化分离的方法。采用该方法从岩石样品中提取、分离出来的硼能满足硼同位素质谱法测定的需要 ,不产生硼同位素分馏 ,硼同位素测定精度大多优于 0 .0 5%。

ICP-AES法测定岩石中Ni、Na、V、B、Cu、Fe

对ＩＣＰ－ＡＥＳ法测定岩石中Ｎｉ、Ｎａ、Ｖ、Ｂ、Ｃｕ、Ｆｅ等元素的方法进行了研究，对仪器的工作参数和共存元素的干扰进行了探讨，采用加基体的标准系列，建立工作曲线，直接测定岩石中各元素的含量，得到了较好的测定结果．

湘南高温热液矿床中硼同位素组成及分馏作用研究

根据湘南高温地热区硼同位素研究 ,总结了硼同位素的分馏特征。湘南高温热液交代矿床硼酸盐矿物的δ11B值均为负值 (- 1.34‰～ - 13.2 8‰ ) ;不同蒸馏阶段获得样品的δ11B值有较大差异 ,早期蒸馏硼酸较晚期蒸馏硼酸有较高的δ11B值 ,晚期蒸发阶段样品的δ11B值较早期阶段的δ11B值低近 4 0 % ,表明在热液交代过程中11B较10 B活跃 ,优先进入流体相或蒸汽相 ;水岩作用中硼同位素分馏与硅化交代强度成正相关关系 ,并且是硅置换11B ,造成岩石亏损11B ,而呈现低的δ11B值 ;水化反应中硼被吸入 ,并优先吸入11B ,导致蚀变岩中δ11B升高。研究认为 ,硼同位素分馏特征可以用于分析成矿流体演化及水岩作用性质 ,而不限于分析成矿物质来源。

花岗岩主要造岩矿物间硼同位素分馏的初步研究

本文报道了南岭地区两个花岗岩(大东山和千里山)的全岩以及主要造岩矿物(黑云母、斜长石和石英)的硼含量和硼同位素组成。结果显示,黑云母含有最高的硼含量,斜长石次之,石英中的硼含量则非常低。花岗岩中的硼可能主要以晶格替换方式赋存在黑云母和斜长石中,而石英中的微量硼则来自其包裹的流体包裹体。同时,黑云母具有最低的硼同位素组成,斜长石次之,而石英则具有最高的硼同位素组成。本次研究首次发现花岗岩中的主要造岩矿物间存在着较大的硼同位素分馏:大东山花岗岩中黑云母与斜长石之间存在着-9.3‰的分馏,黑云母与石英之间存在-9.9‰的分馏;千里山花岗岩中黑云母与斜长石之间存在着-6.6‰的分馏,黑云母与石英之间存在着-10.2‰的硼同位素分馏。结合镜下观察和氧同位素研究发现,造成不同矿物间这一大的硼同位素分馏的原因很可能是岩浆后期的热液蚀变作用。综合以往所发表的研究数据,得到含四次配位硼为主的硅酸盐矿物与中酸性热液流体之间的硼同位素分馏方程:1000lnα硅酸盐-流体=-11.19×(103/T[K])+5.09,该分馏是由于硼的四次配位和三次配位之间的转换引起的。

酸溶ICP-AES法测定岩石、土壤样品中的硼

磷酸与许多金属离子有很强的络合能力,生成的磷酸盐在一定的pH值范围内易生成沉淀。本方法的特点是利用混合酸分解样品,以元素的磷酸盐沉淀分离样品中大量元素,然后用ICP-AES法测定。本方法适用于岩石、土壤样中硼的测定,其检出限0.8ng/mL。

辽东—吉南地区下元古界含硼岩系的厘定

辽东—吉南地区下元古界产有丰富的硼矿资源,半个多世纪以来几乎所有硼矿地质勘查报告、有关论文、专著等无不涉及含硼岩系。含硼岩系称谓比较混乱,有"下元古界含硼岩系"、"宽甸群含硼岩系"、"集安群含硼岩系"、"辽河群里尔峪组含硼岩系"、"辽东岩群含硼岩系"以及"含硼层含硼岩系"等多种称谓。通过编纂《中国矿产地质志·硼矿卷》,对辽吉硼矿进行了新一轮研究,摒弃了过去多种称谓的乱象,厘定集安群新开河组为含硼岩系。

湖南大义山地区硼矿综合信息找矿模式及成矿预测

本文通过对区内地质、物化探资料及典型矿床的综合研究,总结出一套针对区内硼矿成矿的综合信息找矿模式。

硼及硼同位素地球化学在地质研究中的应用

总结了硼及硼同位素的地球化学特征：（１）硼是易溶元素，主要赋存在地球表层，尤其是海水、海相沉积物及海水交代岩石中。其同位素组成δ１１Ｂ值按顺序变化，封闭盐湖卤水（＞４０‰）＞海水（３９５‰）＞海相硼矿物（１８２‰～３１７３‰）＞海相沉积物（１３９‰～２５２‰）＞海水交代岩石（４５１‰～１０８５‰）。大陆水及陆相沉积物硼含量及硼同位素组成变化极大，并多以负值为主。海陆过渡构造带则具有过渡的硼丰度值和硼同位素组成。（２）１１Ｂ较１０Ｂ具有更活跃的地球化学性质，因此在水岩作用中具有明显的同位素交换。硅化交代作用中，岩石被硅化交代，释放硼，并优先释放重硼，同位素组成变轻；在脱硅反应中，岩石释放硅吸收硼，并优先吸收重硼，同位素组成变重。在封闭体系中，水溶液淋滤岩石中部分的硼，即可大量富集，并富集１１Ｂ；在开放体系中，岩石硼被大量淋滤流失，δ１１Ｂ值明显降低。由于水岩作用的结果，从新鲜海底玄武岩到正常海水，硼同位素值从－２９５‰到３９５‰逐渐升高。（３）变质脱水反应中硼被大量排出，并优先排出重硼同位素，进入流体相，因此随着变质程度由低到高，岩石中硼含量及同位素组成δ１１Ｂ值由高变低。（４）在成矿研究中?

辽东硼矿区层状混合岩的地质地球化学特征及其成因探讨

辽东硼矿区层状混合岩为含硼岩系的一个重要组成部分,与各种变粒岩和浅粒岩呈整合接触而呈层状展布,在岩性上有过度现象。岩石中交代结构发育;与变质围岩相比,混合岩的SiO2、K2O、Na2O等组分均明显增加,而Fe2O3+FeO、CaO、MgO、MnO等组分明显减少,K2O/Na2O变化较复杂,岩石化学成分的变化与交代作用有关;微量元素具有与围岩相似的特征,稀土元素含量高于围岩,稀土元素配分模式与变粒岩一致,具有典型的重熔特征。这些特征表明层状混合岩是变质围岩经选择重熔交代而形成的。

硼同位素及其地质应用研究

硼的两个稳定同位素 ( 1 0 B和1 1 B)相对质量差较大 ,因此 ,硼同位素分馏较显著。由于分析测量技术方面的改进和创新 ,硼同位素地球化学近年来有了长足的发展。业已查明 ,自然界中δ1 1 B值变化为 - 37‰～ + 58‰。其中 ,较负的δ1 1 B值见于非海相蒸发硼酸盐矿物和某些电气石 ,而较正的δ1 1 B值见于某些盐湖卤水和蒸发海水。现代大洋水的δ1 1 B值十分恒定 ( + 39 5‰ )。原始地幔的δ1 1 B值估测为 - 10‰± 2‰。陨石的δ1 1 B值很不均一 ,变化可达 90‰。而月岩的δ1 1 B值变化较小 ( - 6‰～ + 4‰ )。由于硼同位素存在大的分馏和不同地质体中截然不同的δ1 1 B值 ,硼同位素地质应用范围十分广泛。目前 ,硼同位素在研究星云形成过程和宇宙事件 ,壳 幔演化和板块俯冲作用过程 ,判别沉积环境 ,研究矿床成因 ,示踪古海洋和古气候条件 ,和判断环境污染源区等方面的研究中成效显著。

硼及硼同位素地球化学在地热研究中的应用

硼稳定同位素常被用于示踪地热系统内硼的物源来源,判别热水与围岩相互作用,研究热流体汽-液分离过程,以及示踪热尾水排放引起的水环境污染。研究综合论述了近年来硼及硼同位素地球化学在地热研究中最新进展、所取得的成果及研究中存在的问题,以促进硼同位素地球化学在我国地热研究中的进一步发展。

辽东硼矿床矿石的稀土元素特征及其地质意义

辽东硼矿床赋存于辽东古元古代的镁质火山-沉积地层中.矿石与含矿岩系具密切的交代继承关系:(1)矿石与含矿镁质岩石具交代继承的矿物组成、结构构造;(2)矿石的稀土元素特征主要受含矿岩系岩石的控制,在混合岩化弱的含矿岩系中,矿石的稀土元素特征与含矿镁质岩石相似,而在混合岩化强的含矿岩系中的矿石与混合岩的稀土元素特征相近;(3)辽东的硼矿床的形成是在混合岩作用过程中形成的含硼成矿流体交代镁质岩石的结果.

辽东地区硼矿床成因探讨与硼矿远景区预测

辽东地区硼矿赋存于以“含硼岩系”而著称的辽河群里尔峪(岩)组中,表现出明显的地层岩性控矿性.在广泛搜集前人有关硼矿研究成果的基础上,结合丹东市1/25万区调,对本区硼矿成因进行了较深入的研究,认为本区硼矿是混合岩化成矿—构造再次富集的层控型矿床.进而对硼矿成矿远景区进行了预测,共划分A、B、C三级预测区,A级1处,B级3处,C级3处,为今后硼矿找寻、立项提供了科学的依据.