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[硕士论文] 张一兵
矿物加工工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:采用量子化学计算方法,分别对铁典型硫化矿物黄铁矿(FeS2),典型氧化矿物赤铁矿(Fe2O3);铅典型硫化矿物方铅矿(PbS),典型氧化矿物白铅矿(PbCO3);锌典型的硫化矿物闪锌矿(ZnS),典型的氧化矿物菱锌矿(ZnCO3),六种矿物的晶体结构、电子性质进行研究,并建立了黄铁矿(100)、赤铁矿(001)、方铅矿(100)、白铅矿(100)、闪锌矿(110)、和菱锌矿(101)表面层晶模型,考查了N、O、P、S四种原子分别在这六种矿物表面的吸附,主要研究结果如下:
  (1)对六种矿物电子态密度分析可知,黄铁矿主要由S的3p轨道与Fe的3d轨道形成配位键;赤铁矿主要由O的2p轨道和Fe的3d轨道形成强配位键;方铅矿主要由S的3p轨道和Pb的6p轨道形成配位键;白铅矿主要是O的2s轨道和Pb的6p轨道形成强配位键;闪锌矿主要由S px与Zn dzz,S py与Zn dxx-yy形成配位键;菱锌矿由O的2p轨道和Zn的3d轨道形成配位键。
  (2)N、O、P、S四种目标原子在黄铁矿(100)表面Fe原子上的吸附,均由Fe原子提供电子至目标原子上。在四种吸附中,主要是Fe3dzy和3dzx的轨道与被吸附原子相应的p轨道参与作用。吸附结果表明,以S原子为核心作用原子的黄药类、黑药类、硫氮类药剂的捕收效果要强于以O、P、N为代表的脂肪酸类、胂酸类及胺类捕收剂。赤铁矿(001)表面吸附目标原子时,电子的转移方向也是由Fe原子转移至目标原子上。在四种吸附中,主要是Fe3dzz的轨道与目标原子的p轨道发生作用。吸附结果表明,胺类捕收剂捕收赤铁矿效果较黄药、黑药、硫氮类捕收效果更好。
  (3)方铅矿(100)表面,四种目标原子在其表面Pb原子上的吸附,均由Pb原子提供电子至目标原子上。在四种吸附中,均为Pb6pz轨道与目标原子相应的p轨道间作用。吸附结果表明,O原子与N原子在方铅矿表面吸附作用强于P原子和S原子。四种目标原子在白铅矿(110)表面吸附时,仍吸附在其表面Pb原子上的。N-Pb吸附与O-Pb吸附,电子转移方向均由金属原子Pb转移至非金属的目标原子上,起主要作用的轨道为Pb6py;而P-Pb吸附与S-Pb,电子转移方向相反,主要作用的轨道为Pb6px。吸附结果表明,N、O原子在白铅矿表面上的吸附能力要强于P、S原子。
  (4)N、O、P三种原子在闪锌矿(110)表面Zn原子上吸附时,电子由三种吸附原子转移至Zn原子,而S原子在闪锌矿(110)表面吸附时,电子转移方向相反。N原子与O原子在闪锌矿表面的吸附主要是Zn3py轨道参与作用,而P原子与S原子则分别是3pz轨道与3px轨道参与作用。吸附结果表明,O原子在闪锌矿表面吸附作用最强。N、O、P、S四种目标原子在菱锌矿(101)表面Zn原子上的吸附,只有S原子在菱锌矿表面吸附时,电子流向为从非金属的S原子流向金属Zn原子,其他原子情况相反。O原子与P原子在菱锌矿表面吸附时,吸附情况最为相似,主要作用轨道均为Zn3pz轨道;N原子在菱锌矿表面的吸附能力要略弱于O原子与P原子;S原子在菱锌矿表面的吸附处于一种亚稳结构,这说明S原子基团在菱锌矿表面的硫化难度大,稳定性差,吸附效果要弱于O、P、N原子代表的脂肪酸类、胂酸类及胺类捕收剂。
[硕士论文] 张腾飞
环境工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,由于电感亲合等离子体发射光谱法(Simultaneous Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry,ICP-AES)具高分辨率、高灵敏度、线性范围宽、电离和化学干扰少、更高的精确度和精确度、分析速度快及可多元素同时分析等特点,被广泛应用于环境科学、地质工程、化学工程、食品检测、生物制药、农业环境等领域,是现代科学和生产研究中非常重要的一种检测分析测定方法,同时也是一种倍受国内外研究者青睐的痕量元素分析测定方法。目前,随着我国经济的快速发展,重金属污染事件频发,土壤中的重金属污染问题已经成为社会广泛关注的焦点,另外“土壤污染防治行动计划”(土十条)已于2016年5月31号继“大气十条”、“水十条”陆续出台。因此,加强对土壤重金属污染研究是一个重要的发展趋势,具有十分重要的意义。多金属矿产在开采和开发过程中随水流失的重金属铅、镉、砷等是水土生态环境中的重要污染元素。以磷矿石为例,在磷矿石中含有大量重金属微量元素,其主要包括铜、锰、锌、镉和铬等多种元素。
  为更加准确测定磷矿石中的重金属元素,本文结合实际生产主要采用电感耦合等离子体光谱法对多金属矿石中有害金属元素进行测定,从对样品的消解溶化再到仪器分析测定都做了充分和大量的实验研究,主要包括选择所需的分析谱线、选择合适的溶剂、控制好试液的酸度以及优化仪器的工作条件等。此方法用于多金属矿石中稀散金属元素的回收和循环利用有一定的科学与实践指导意义。经过多种实验条件的摸索,最终选用ICP-AES来测定磷矿石中的重金属元素的实验方案。在实验测试过程中,主要使用HNO3-HCLO4-HF等混合酸溶液来进行消解,从中提取王水。为提高测定效果,不断优化和调整实验仪器最佳工作参数,利用铑元素作为内标元素,选择合适分析同位素,并利用干扰校正方程来去除质谱干扰因素,能有效抑制分析信号的漂移现象,运用这种方法检出的标准偏差为0.99%~1.98%,紧密度低于6%,加标回收率为96.2%~105.0%。
  本研究同时测定了磷矿及铅锌矿中铁、镉、锌、铜、银、砷6种元素,进行两种溶样处理,即微波消解和传统湿法消解对最后结果的影响的比对试验,设置计算检出限、回收率、精密度实验等,可为混合铅锌矿石中的重金属元素测定提供一种试剂消耗量少、环境友好、快捷且准确的实验分析方法。通过相关研究,本文建立了一种对多金属矿石中有害金属元素的ICP-AES分析测定的有效方法,制定了该研究的测定方法标准草案,为多金属矿石中有害金属元素的检测分析提供了科学参考依据和技术支持。
[硕士论文] 王子桓
地理学;自然地理学 南京师范大学 2018(学位年度)
摘要:河流作为自然界中最基本的物质运输通道,是岩石圈和水圈之间主要的物质交换场所。河流沉积物中的部分矿物颗粒记录了原岩形成的年代、元素组成等信息,一定程度上能反映地质演化历史,因此,沉积物的物源分析一直是当前国内外的研究热点。
  锆石是一种常见的重副矿物,广泛存在于现代河流沉积物中,其本质来源都是现今或地质历史时期上出露的岩体,在经历地壳抬升、风化、剥蚀、搬运等外营力的作用下仍能被保存在沉积物中。因此,通过对沉积物中碎屑锆石年龄组成的测定反映不同地质体的潜在物质来源,已经成为当下物源分析最热门的方法之一。
  近二十年,激光剥蚀器与等离子体质谱仪联用技术(LA-ICP-MS)得到快速发展,并以其原位、实时、灵敏度高、分析速度快,成本低等特点使碎屑锆石U-Pb年代学趋于完善,有力地促进了碎屑锆石物源示踪法的进步。
  该方法依赖于沉积物中碎屑锆石年龄分布特征与潜在物源区结晶岩体的年龄对比,进而判别物质来源。但前人对这种示踪方法的机理及应用时需要考虑的问题鲜有讨论,尤其是在流域范围大、地质背景复杂、结晶岩分布零散的流域范围内,影响因素更多且复杂。对现代河流系统而言,河流水动力作为碎屑锆石在侵蚀-搬运-沉积过程中的主要动力,直接影响锆石微观的搬运沉积过程,同时也会对最终沉积物的物源比例产生一定影响。
  针对碎屑锆石在河流搬运过程上研究的不足,本文选取湖南省舂陵水流域作为研究区开展相关定量研究。舂陵水干流长270km,流域面积约6600km2。流域岩性主要由石炭系灰岩,古生代砂岩以及河流上游的少量花岗岩组成。上游花岗岩是该流域锆石颗粒的主要来源。本文基于LA-ICP-MS锆石U-Pb测年法对流域18个样品、2100个锆石样品点进行测年,结果表明全流域18件样品的碎屑锆石年龄谱分布特征一致,单峰峰值年龄为~150Ma,与花岗岩的结晶年代吻合。在单一结晶岩物源条件下,沉积物中源区锆石比例上游高于下游,上游受结晶岩源区范围的影响,中游和下游主要受河流水动力的影响;河流中下游锆石贡献率的变化与碎屑锆石的中值粒径变化一定程度上呈正相关,在原岩锆石颗粒相对较大时(100~150μm),河流水动力的减弱会导致源区锆石比例的降低。河流水动力条件在部分河段受地形和水利设施的影响,这会改变河流局部的水动力条件,影响局部锆石贡献率的变化和物源比例。
[硕士论文] 冯钦
地质工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:长江作为我国的第一大河,其形成、贯通、演化等都对整个流域地貌有着巨大的影响。长江流域内山地、丘陵遍布,平原、湖泊交错,地形地貌丰富多变,水资源充沛,是我们赖以生存的物质基础和经济发展基础。长江三峡因其地处我国第一台阶与第二台阶的交界处,其形成过程具有重大的科学研究意义。建设位于西陵峡内宜昌市三斗坪的三峡水利工程,又使得长江三峡的研究具有了水资源利用及地质灾害防治等方面重要的现实研究价值。运用沉积学、岩相古地理的研究方法与思路,在对夷平面、阶地对比的基础上,利用重矿物晶形、颜色和成分组合特征,以及磁铁矿的背散、能谱及电子探针分析等研究其中蕴含的物源信息,通过宜昌地区和长江三峡西侧重庆至秭归段的横向对比分析,讨论作为分水岭的黄陵穹隆西侧是否存在西流水系、河流改道的时间,来为长江流域三峡段的贯通过程及时间作出新的证实与指示,并且为三峡及其他水利工程的后续地质安全保障以及长江流域的地质灾害研究提供参考。
  首先研究分析了黄陵穹窿西侧重庆至秭归一线来自各阶地和夷平面的005点、012点、023点、037点、053点、069点沉积物作为样品,进行重矿物物源对比研究,再选取黄陵穹窿以东宜昌地区云池组015点、021点,善溪窑组017点、024点,T5的YC02、T4的00B以及现代河床的025点的样品,并加入攀枝花钒钛磁铁矿、蛾眉山玄武岩、黄陵花岗岩作为参照组共计10个样品220个磁铁矿颗粒,对其做能谱分析,同时获取其背散射图像,并使用电子探针技术测试了FeO、SiO2、MnO、MgO、CaO、TiO2、Al2O3、Cr2O3、V2O3、SO3、ZnO、NiO、P2O5、Nb2O5、Ta2O5等十五种氧化物的含量。云池组以及善溪窑组背散射及能谱图反映出整体较均一,以磷灰石、锆石包裹体及磁铁矿为主,而阶地沉积物和长江现代河床沉积物的样品均反映出复杂而多样的特征;据电子探针数据分析得出云池组以及善溪窑组样品物源均以花岗岩为主且物源单一,自第五级阶地起物源来源多样且出现攀枝花钒钛磁铁矿物源。
  基于上述研究结果得出:云池组、善溪窑组的沉积时期与奉节云梦期夷平面沉积的时期基本一致,推测其当时有西流水系存在。云池组、善溪窑组的物源反映出单一性并不具有来自分水岭以西的物质,说明此时黄陵穹窿并未被切穿,宜昌地区没有大河水系的存在,并且这与当时江汉盆地西侧的沉积环境所反映出来的结果一致,并互相应证;从第五级阶地起,包括往后的各地各级阶地和长江现代河床的沉积物,无论是在分水岭以东还是以西,物源均反映出复杂性和多样性,并在宜昌第五级阶地沉积物中开始出现作为长江三峡贯通的标志物攀枝花钒钛磁铁矿的物源。再结合ESR数据,进一步证实得出,黄陵穹隆被切穿后长江三峡的形成应发生在善溪窑组、奉节低级夷平面结束后,第五级阶地开始沉积前。
[博士论文] 孔殿超
矿物学、岩石学、矿床学 合肥工业大学 2017(学位年度)
摘要:石膏、硬石膏、天青石、重晶石等天然硫酸盐矿物在自然界广泛分布,也是重要的矿产资源,而磷石膏、脱硫石膏和硫酸铅等工业废弃物亟需得到处理。当天然硫酸盐矿物处于厌氧环境或工业废弃物作为厌氧降解工艺的硫酸盐来源时,硫酸盐还原菌(SRB)的还原代谢将对这些矿物的分解产生影响,而矿物的溶解性和SRB生理特性制约了SRB-硫酸盐矿物交互作用的机制和效率。本文选取两株不同的SRB纯菌株,围绕如下问题开展研究:SRB生长对SO42-浓度的响应;硫酸盐矿物的溶解度和溶解速率对其厌氧分解的影响;铅矾(硫酸铅)厌氧分解的溶解性制约及环境效应;含硫酸盐矿物混合物体系(磷石膏、脱硫石膏)厌氧转化的动力学过程及其环境学效应;SRB粘附对硫酸盐矿物厌氧分解的影响。本研究获得的主要结果如下:
  两株SRB的生理特性差异较大,J-01的代谢周期长于C-02,且其SO42-还原能力也强于C-02。SRB还原SO42-过程中,蛋白质浓度及AVS产量具有正相关性,二者均可用于表征SRB的生长。两株菌对SO42-浓度响应不同,J-01对SO42-浓度变化更敏感,其生长受SO42-浓度影响大,SO42-浓度越高,其菌体含量及AVS生成速率越高,而C-02生长及AVS产量受SO42-浓度影响较小。两株SRB分解四种溶解性不同的硫酸盐矿物时,在石膏添加条件下生长速率最快,硬石膏组次之,添加天青石与重晶石时,SRB仅在0~30h有短暂生长,30h后SRB生长停滞。控制两株SRB分解石膏和硬石膏速率的因素不同,石膏厌氧分解速率受SRB的生长速率控制,硬石膏厌氧分解速率受矿物的溶解速率控制。J-01对于石膏及硬石膏的代谢效率高于C-02。
  PbSO4在有/无碳酸盐的厌氧反应体系中均可溶解产生大量SO42-,SO42-浓度不会成为SRB生长的制约因素。在无碳酸盐缓冲体系中,PbSO4溶解产生的高浓度Pb2+对SRB产生毒害效应,两株SRB的生长均完全受到抑制。在PbSO4-SRB-碳酸盐体系中,碳酸盐通过缓冲溶液pH、固定对SRB有毒害效应的Pb2和S2-的方式,促进PbSO4的厌氧分解。J-01对pH和Pb2+的耐受性弱于C-02,前者在碳酸盐存在时仍无法进行代谢,而后者可进行正常代谢。两株SRB菌株均能有效分解磷石膏与脱硫石膏,其杂质成分不会对SRB纯菌株的生长产生抑制。不同的SRB与磷石膏及脱硫石膏的作用效果不同,J-01在磷石膏中更易生长,而C-02则对两种废弃物无选择性。相比C-02,J-01是分解磷石膏和脱硫石膏的优势菌株。
  对溶解速率快的石膏,SRB分解矿物的速率不会受矿物溶解速率的影响,在石膏-SRB体系中SRB通过还原溶解态SO42-、络合溶解态Ca+、诱导Ca盐的生成促进石膏的厌氧分解;对溶解速率小的天青石,SRB对其分解的促进作用有限;对溶解速率中等的硬石膏,粒径可以制约其厌氧分解:粒径小时,SRB促进其还原分解的机制与石膏相似,粒径增大时,SRB接触作用所致的矿物分解的效应增大。粘附的SRB主要通过络合硬石膏中的Ca2+促进矿物溶解和SO42-的释放。吸附促进硬石膏分解的机制可能有多种,包括络合结构态Ca、通过电子传递作用直接还原结构态S等,但具体机制还有待进一步查证。SRB通过粘附作用促进硬石膏分解现象的发现对重新认识SRB-硫酸盐矿物交互作用机制及环境效应有重要意义。
[硕士论文] 何海伦
地质资源与地质工程 新疆大学 2017(学位年度)
摘要:本研究在新疆兴地塔格阿訇口地区1:5万区域地质调查项目的基础上,对库鲁克塔格地区古元古界兴地塔格岩群岩石样品的岩相学、锆石U-Pb年龄分析、锆石成因分析及变质相分析,确定样品的岩性、锆石的年龄特征、锆石的稀土元素特征、锆石的成因及样品变质程度,为库鲁克塔格地区古元古界兴地塔格岩群研究提供证据。为我们对塔里木克拉通年代学的研究,也有着十分重要的意义。岩相学研究表明,样品为含石墨石榴长石石英岩,为角闪岩相变质成因。对80个锆石U-Pb年龄点进行测年及CL图像分析,发现样品中最古老的锆石年龄为2666±10Ma,最年轻的锆石为1838±21Ma。绝大多数锆石都为变质成因,内部结构多数呈弱分带特征,能识别出核部和变质增生边。部分变质锆石为典型的角闪岩相,发育岩浆岩内核及变质增生边。变质成因的年龄分布在2100~1800Ma之间,变质作用主峰值期为1910Ma,反映出研究区受到2.0~1.8Ga变质作用影响。对64组锆石元素地球化学数据进行分析,在球粒陨石标准化图中,样品均呈轻稀土(LREE)亏损,重稀土(HREE)总体富集、明显Ce正异常和Eu负异常的特征。锆石稀土总量较高(260.6ppm-11915.6ppm,平均3719.7ppm),变化范围较大,具有两分的特征,260.7-996.1ppm和1536.3-11915.6ppm两组,重稀土元素含量也呈现两分特征,部分样品具有重稀土亏损的现象。(Pr/Gd)CN-(Gd/Yb)CN图解中,显示也存在明显的两分特征。呈重稀土(HREE)亏损的特征的测点锆石,与麻粒岩相变质条件具有一致性,而另一部分测点锆石则呈重稀土(HREE)富集的特征,与角闪岩相变质条件具有一致性。综合分析认为锆石核部具有角闪岩相和麻粒岩相变质条件双重特征,而变质增生部分锆石是在角闪岩相变质条件形成的。
[硕士论文] 董斌斌
地质学 东华理工大学 2017(学位年度)
摘要:磁铁矿广泛出现于各种类型的岩石中,具有反尖晶石结构。由于在磁铁矿晶格中常发育类质同象,其晶格内可赋存多种杂质元素。Si与 Fe无论是从离子半径还是从电子的获取能力上均存在较大区别,然而无论是利用电子探针分析还是湿化学法,很多研究均表明:磁铁矿晶体中含有一定数量的硅。目前,硅是否类似于Al、Mg、Ti等元素,以类质同象的方式进入磁铁矿晶格目前尚不明确。已有研究表明Si在磁铁矿中的含量对磁铁矿的生成环境(成矿环境)有较大的指示意义:热液环境中生成的磁铁矿晶体中的SiO2的含量可达6.19wt%,而在一些正岩浆型的磁铁矿中,SiO2的含量常常低于电子探针的检出限。
  本文对杂质元素(Co,Si,Ca,Cu,Ni,Mg,Ti,Mn)在磁铁矿中赋存状态总结的基础上,使用电子探针、X射线衍射、透射电镜和穆斯堡尔谱等技术方法,研究来自新疆雅满苏矽卡岩型磁铁矿,尝试阐明磁铁矿晶体中Si的可能赋存状态,研究结果如下:
  (1)电子探针研究表明:新疆雅满苏磁铁矿含有一定数量的硅,Si的含量与Fe3+含量呈明显的负相关线性关系,指示Si进入磁铁矿晶格内。值得注意的是,高分辨率透电镜及能谱分析显示,磁铁矿中存在硅酸盐的包裹体;
  (2)X射线衍射测试显示:测试样品的晶胞参数较磁铁矿相比略有偏小,由于Si和Fe离子半径以及替代含量的差异,其晶胞参数分别为8.392?和8.374?,硅进入磁铁矿的晶格是导致其晶胞参数减少的最主要原因,类质同象是磁铁矿中硅的主要赋存形式;
  (3)穆斯堡尔谱的相关数据研究证明:指示Si替换了四面体上Fe3+的位置,随着类质同象替代愈加广泛,其A位上同质异能位移、四极分裂参数略有增大,磁超精细场参数略有减少;B位上同质异能位移和磁超精细场参数略有减少;A位和B位的半高宽均略有减少;A/B面积比略有减小。
[硕士论文] 张怀胜
地质工程 东华理工大学 2017(学位年度)
摘要:绿泥石在各种岩石和地质环境中广泛存在,它既属于低级变质岩和热液蚀变岩中主要矿物,又常见于沉积岩中,在我国中新生代陆相含油气盆地的砂岩储层中分布广泛。一直以来,绿泥石的特征、组成、成因、对储层影响等方面逐渐受到地学界学者的关注。本文以四川盆地川中地区上三叠统须家河组储层砂岩中的自生绿泥石为研究对象,对自生绿泥石的总体赋存状态、形成演化机制、空间分布规律以及与孔隙度—渗透率之间的关系等进行详细探究,进一步探讨砂岩储层中的自生绿泥石在整体上对孔隙的保存和其他物理性质上的关系和影响。
  研究区储层属低孔—低渗级储层,类型上以孔隙型或裂缝孔隙型为主。川中地区上三叠统须家河组砂岩主要类型以岩屑石英砂岩为主,比例在半数以上。碎屑特征上以中等粒度砂级为主,分选性和磨圆度均为中等以上,杂基含量低,仅为5.4%左右。压实作用和胶结作用是影响研究区砂岩储集能力的重要因素,然而胶结物平均值仅为4.09%,且以粘土矿物胶结为主,对储层的影响较大,胶结作用和压实作用是本区储层物理性质变差的主要因素。
  自生绿泥石是研究区主要粘土矿物之一,其平均含量约为3.2%,在形态上多体现为孔隙衬里或颗粒的等厚环边,自生绿泥石的存在会使颗粒接触强度普遍较低,通常为点接触-线接触,在颗粒接触的缝隙绿泥石并不多见。绿泥石具有世代结构,沉淀后依然会继续生长,可见自生绿泥石对自生石英生长的限制甚至侵蚀。在骨架颗粒发生溶解时,绿泥石会在其边界形成包围形态,对该种次生孔隙起到保护作用。总之,绿泥石在砂岩孔隙中的环边衬里胶结作用是川中地区须家河组砂岩孔隙得以保存的重要机制,主要从以下两方面保存了深埋地层中的孔隙:物理性质上,绿泥石在孔隙中的胶结增加了岩石的机械强度和抗压实能力,使原生粒间孔隙和次生溶蚀孔隙等在地质过程中得以保存;化学性质上,由于晚期阶段由于绿泥石环边的存在,在一定程度上抑制了石英的次生加大作用,保护了孔隙空间。
[硕士论文] 舒文路
凝聚态物理 四川师范大学 2017(学位年度)
摘要:(Mg,Fe)O方镁铁矿和(Mg,Fe)SiO3钙钛矿是下地幔中富含的矿物材料,而后钙钛矿相(PPv)则是下地幔底部D"区域中最主要的矿物物质。探究这些材料在下地幔压力环境下的物理性质有其重要地学价值。近年来,关于下地幔矿物辐射热导率的研究,已成为高压领域一个重要的课题。其原因是,这些信息的获得对理解下地幔的动力学过程具有重要的意义,为了获取这些信息,需要计算得到(Mg,Fe)O方镁铁矿和(Mg,Fe)SiO3钙钛矿以及后钙钛矿在下地幔压力环境下的光吸收谱和折射率数据。同时,由于矿物的光学性质与其电子结构紧密相关,电子结构信息的获得将对理解矿物光学性质变化规律的微观机理有重要贡献。因此,本文采用第一性原理方法,在常温和下地幔压力环境下,计算了方镁铁矿、钙钛矿、后钙钛矿理想晶体以及含空位缺陷晶体的电子结构和光学性质。
  本文主要研究工作和结论如下:
  (1)基于第一性原理方法,研究了(Mg0.8125,Fe0.1875)O方镁铁矿理想晶体、含氧离子空位点缺陷晶体在下地幔压力下的电子结构和光学性质。计算结果表明:与晶体场等理论预测结果一致,二价铁的电子自旋相变将导致理想晶体带隙变宽并引起其吸收光谱明显蓝移,且大约在波数15000cm-1内出现透明现象。然而,缺陷晶体在近红外光区的吸收性却随铁杂质的自旋态转变而显著增强。这意味着,在真实的掺杂浓度下,仅考虑自旋和压力因素还不能解释高压吸收谱实验的观察结果,压力诱导的O2-空位点缺陷可能是引起预测与实验结果出现本质差异的重要原因。理想晶体的折射率数据表明:铁自旋相变对其折射率规律的影响并不明显。当缺陷晶体发生自旋相变时,在低能区域,其折射率缓慢降低;但在高能区域其折射率却增大,压力和波数对折射率存在显著影响。
  (2)电子结构计算数据表明,空位点缺陷和自旋相变的共同作用下,总态密度整体蓝移并引起带隙变宽,价带和导带的峰值强度增加且展开的宽度减小,主峰个数降低,这些变化才是引起高压吸收谱实验中光吸收性增强的原因。
  (3)采用第一性原理方法,计算了(Mg0.875,Fe0.125)SiO3钙钛矿和(Mg0.9,Fe0.1)SiO3后钙钛矿在高压下的光学性质和电子结构。计算数据表明:钙钛矿的结构相变将导致其吸收性增强,证实了基于实验数据的推断。而后钙钛矿二价铁吸收带的波数位置与实验观测结果相近。在后钙钛矿相区,压力将导致吸收带的强度缓慢增加,但二价铁自旋态的转变对其吸收谱的影响却非常微弱。钙钛矿的结构相变将导致其折射率升高;在后钙钛矿相区,压力及自旋态转变对折射率的影响不明显。
  (4)电子结构计算数据表明,不同结构相的态密度受压力因素的影响也存在较大差异。在钙钛矿相区,态密度随压力的增大而变化缓慢,而后钙钛矿相则不同:随压力的增大,态密度峰值强度降低并伴随发生显著的蓝移现象,尖峰的个数减少却表现为宽度增宽,这些变化都与光学性质的变化基本一致。
[硕士论文] 刘嘉
矿物学、岩石学、矿床学 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:碧玺的矿物学名称为电气石,是晶体结构和化学成分十分复杂的含硼硅酸盐,类质同像替代广泛,形成环境的变化以及所含微量元素的不同,使得碧玺颜色十分丰富,几乎所有的颜色以及颜色组合都能看到。电气石并不是只有单一的的种类,而是一个矿物族,电气石的主要矿物种类已确定的有18种,如铁电气石、镁电气石等,大部分宝石级电气石(碧玺)是锂电气石。本论文采用宝石学常规测试、宝石显微镜、偏光显微镜、电子探针、红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、冷热台等对不同颜色碧玺的化学成分、谱学特征和包裹体进行研究,并探讨其生长条件和演化过程。
  通过宝石学常规测试,所选样品与碧玺的光学和力学性质基本符合,黑色碧玺相对密度较其它样品高。部分样品的相对密度偏低,并且在紫外荧光灯下出现了不同强度的蓝白色和白色荧光,与碧玺经过充填处理有关。可以通过宝石显微镜观察样品表面特征和内部特征,鉴别碧玺是否经过充填处理。
  通过电子探针测试分析,除一块棕色碧玺样品属于镁电气石外,其余均属于锂电气石,棕色—黑色系列碧玺颜色较深,透明度不好,常不用来作为宝石,所以说宝石级电气石—碧玺主要为锂电气石。
  选取不同颜色的碧玺进行红外光谱测试,测试结果符合锂电气石的红外光谱特征,红外光谱还显示碧玺表面存在着对大气中水蒸气、甲烷和二氧化碳的吸收。对不同碧玺样品的主体矿物、流体包裹体和固体包裹体进行激光拉曼测试,Fe含量的增加,会导致Si-O伸缩振动的拉曼峰和3590cm-1附近[OH]-拉曼峰发生分裂,也会抑制3650cm-1附近的拉曼峰;气液包裹体中特征拉曼峰的存在指示包裹体中存在CO2、CH4等气体
  在偏光显微镜下观察碧玺内部包裹体特征。除针状和管状包裹体外,其他包裹体较小,数量少,形态不规则,随机分布。管状包裹体内常被次生矿物和气液充填。测定流体包裹体的均一温度、冰点及笼合物熔化的温度,通过对测试数据的分析和计算可知成矿流体的物理化学条件:温度范围为198~392℃,盐度范围为2.41~5.41wt%,压力范围为518.6×105Pa~722.4×105Pa,低盐度与碧玺较低的结晶温度相一致。
[硕士论文] 徐思佳
矿物学、岩石学、矿床学 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:吉林蛟河橄榄石是我国除河北汉诺坝之外的第二大橄榄石产出矿区,是重要的有色宝石矿区之一。笔者以吉林蛟河橄榄石作为研究对象,吉林蛟河大石河矿物为主要研究矿区,通过手标本特征、显微特征、X射线荧光光谱分析、X射线粉晶衍射分析、傅里叶红外光谱测试等方法,获得本区橄榄玄武岩及橄榄岩包体的化学成分、矿物组成及结构信息;通过宝石显微镜、折射仪、二色镜等常规宝石学测试获得吉林蛟河橄榄石的宝石学特征信息,补充吉林蛟河橄榄石矿床研究领域的不足。
  吉林蛟河橄榄岩矿床主要受敦化-密山断裂带的影响,为船底山期碱性粗面玄武岩。矿体内含大量橄榄岩包体,呈粒状结构产出,矿床呈似层状。橄榄玄武岩呈灰黑色角砾状隐晶质结构,可见气孔构造。玄武岩基质为斑状结构,含长石、橄榄石、辉石等矿物。玄武岩基质中橄榄石呈浑圆粒状结构,为地幔橄榄岩的破碎产物捕虏晶而非斑晶。可见橄榄石、辉石外围多发生蚀变,常见双晶及扭折带,出现成分环带。具环带的矿物边部成分接近玄武岩,核部成分又保留地幔的成分信息。寄主岩浆与捕虏晶之间有着元素转移的关系。
  橄榄岩包体呈不等粒状结构,含橄榄石、顽火辉石、透辉石、铬铁矿及尖晶石,为尖晶石二辉橄榄岩。橄榄石及顽火辉石多见双晶及变形纹,透辉石呈艳绿色粒状结构。橄榄石根据颜色分为两种,推测为两个不同时期形成。
  吉林蛟河产出的宝石级橄榄石颜色绿色至黄绿色,透明-半透明,内部含有暗色包体,睡莲状包体、负晶及裂隙,多色性很弱,相对硬度为6.52 Kg/mm2、相对密度为3.37g/cm3,折射率处于橄榄石范围内的中间部分,蓝绿、红橙区域有吸收光谱。
  玄武岩中的橄榄岩包体为幔源包体,在岩浆喷发前早已存在,经历过部分熔融。随着船底山期火山活动频繁,地幔流体交代熔融汇聚成的玄武岩岩浆携带橄榄岩包体喷出,形成吉林蛟河橄榄玄武岩矿床。
[硕士论文] 梁利鹏
地质工程 长安大学 2017(学位年度)
摘要:化探数据处理是化探工作的核心环节之一,它关系着化探工作的成败。通过数据处理,研究元素之间的共生组合规律,元素含量的空间分布变化,划分背景和异常,从而确定找矿远景区,为下一步的找矿工作提供指导,其中异常下限的确定是数据处理的核心。异常下限确定的方法多种多样,不同方法处理结果各有千秋,本文主要选用了均值标准差法、含量-面积法、EDA法,并进行对比分析,选取适合研究区的最优方法。
  本文以新疆精河县托托地区1:200000化探数据作为研究对象,利用相关和偏相关分析、聚类分析、因子分析进行了元素组合的划分,并给出了元素分带模式: Mo—(Sn-W-Pb-Ag-Hg)—(Cu-Zn-Ni)—(Au-As-Sb),并利用均值标准差法、含量-面积法、EDA法求取了12种元素的异常下限值,对比分析了三种方法在研究区内的应用效果,并且结合地质背景对异常进行了分析解释,圈定了4处找矿远景区。通过本次数据处理,得出如下结论:1.进行区域化探数据处理工作时,由于区域面积较大,样品较多,采样密度、采样时间、送检实验室不同等造成的系统误差应通过数据调平进行数据预处理;2.使用均值标准差法时应尽量满足应用前提:元素在地质体中的分布符合正态分布或者对数正态分布。不满足方法的应用前提,仅简单进行均值加n倍标准差确定异常下限,求出的异常值与实际的异常下限值偏差很大,可靠性低;3.分形含量-面积法虽能反映大多数已知矿床(点),识别出了大量弱小异常,但降低了异常下限,出现区域大面积异常,给异常判定工作带来困难;4.EDA法圈定的异常不仅反映了研究区内已知的矿床(点),而且分带性好,浓集中心明显,EDA法还圈定出一些前两种方法未识别的异常区域,为下一步的找矿工作提供了重要参考。综上所述:EDA法是该区内确定化探异常下限比较好的方法。
  根据研究区内的地层、构造、侵入岩、已知矿床(点)、化探异常等综合分析建立研究区内的找矿标志:断裂及次生断裂+中酸性侵入岩+Au-As-Sb、Cu-Zn-Ni元素组合异常。根据找矿标志圈定出研究区内4处具有较好前景的找矿远景区。
[硕士论文] 施洺
地质工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:义敦岛弧带位于西南三江构造带,夹于甘孜理塘缝合带与金沙江缝合带之间,伴随着强烈的板块构造运动,岩浆活动比较频繁,出露有大量的花岗岩,发育大量的具有高经济价值的矿床,是我国目前发现的尚且被保存的最为完整的古岛弧构造带,因此对其进行深入的研究,对西南三江区域构造及成矿背景以及国民经济支撑,具有非常重要的意义。
  目前,前人对该区的研究大多集中于弧火山岩,而对义敦岛弧带出露的大量的中生代花岗岩的研究相对较少,对其形成时代的研究方法比较单一,较少运用LA-MC-ICP-MS的U-Pb测年来厘定义敦岛弧带岩浆岩的形成时代,并划分期次;同时在锆石U-Pb测年的基础之上,运用LA-MC-ICP-MS对义敦岛弧带中生代岩浆岩进行锆石Hf同位素的特征的研究。本文以义敦岛弧带东部、中部、西部花岗岩的典型岩体为研究对象,对其进行了野外地质调查、岩石学特征、锆石U-Pb年龄、主量元素、微量元素以及锆石Hf同位素的详细研究,并且结合前人的研究成果,对义敦岛弧带中生代岩浆岩的形成时代、源区及构造演化进行探讨,最终得到以下几点认识:
  1)义敦岛弧带286个岩浆锆石U-Pb年龄结果显示,义敦岛弧带中生代岩浆岩的形成年龄在216Ma到93Ma之间,主要集中于三叠纪和白垩纪两个时代,其中中生代侏罗纪地层缺失,未见其出露;将其划分为两个明显不同的岩浆活动期次,其中一期在义敦岛弧带东部岩浆岩带和中部斑岩带,岩浆年龄为208Ma到216Ma,为印支晚期;另一期主要发育西部花岗岩,岩浆年龄为100Ma左右,为燕山晚期。
  2)义敦岛弧带东部花岗岩体主要为二长花岗岩。二长花岗岩为过铝质,亲石元素Ba、Sr含量高,相对富集大离子亲石元素,Nb/Ta=12.35,接近于与地幔有关的碱性岩类Nb/Ta比值,为A型花岗岩岩类,表明该期花岗岩主要由富铝的地壳物质重熔所形成,同时有幔源岩浆的贡献。综上所述,可见义敦岛弧带东部花岗岩的源区为壳幔型。
  3)义敦岛弧带中部花岗斑岩体主要出露花岗闪长斑岩、花岗斑岩。属于高钾钙碱性系列,并且以准铝质-过铝质岩石为主,暗示着下地壳或地幔的岩浆起源,表明义敦岛弧中部斑岩岩浆有很大部分是来自于地壳或者地幔;亲石元素Ba、Sr含量高,相对富集大离子亲石元素;Nb/Ta=12.35,接近于与地幔有关的碱性岩类Nb/Ta比值,显示为幔源特点;稀土配分模式从整体上呈十分明显的右倾型,重稀土相对于轻稀土发生明显的亏损,Eu表现为相对较弱的负异常,根据其特点可以判断为幔源。高场强元素中,Nb相对亏损,可以指示其源区为地幔。综上所述,可见义敦岛弧带东部花岗岩的源区为壳幔型。
  4)义敦岛弧带西部花岗岩以高钾钙碱性-钾玄岩、准铝质-过铝质(偏过铝质)岩石为主,表明该期花岗岩有富铝的地壳物质重熔的贡献,其产生于大陆碰撞构造环境。从稀土配分模式图解可以看出西部花岗岩的配分曲线整体上呈海鸥右倾型,Ba含量偏高,稀土元素Sm/Nd为0.2~0.3,低于陆壳平均值,轻、重稀土分馏程度相对于印支期花岗岩较低,并且具有十分明显的Eu负异常。从Na2O-K2O图解中可以看出,义敦岛弧带西部花岗岩主要为A型花岗岩,花岗岩源区为幔源。综上所述,义敦岛弧带西部花岗岩具有地幔岩浆演化的特征,并受地壳不同程度的混染。
  5)对义敦岛弧带东部花岗岩、中部斑岩、西部花岗岩的岩浆锆石Hf同位素数据投点后发现,其东部花岗岩、中部花岗斑岩的U-Pb年龄都集中于200Ma左右,但是东部花岗岩大多数落在了球粒陨石演化线CHUR附近及偏下的地方,其源区主要为较为古老的地壳;而中部花岗斑岩在球粒陨石演化线CHUR和亏损地幔演化线附近都有分布,说明中部花岗斑岩源区既有亏损地幔的熔融,又有较为古老的地壳成分的贡献。TDM2峰值为1.20Ga,在这个时期代表发生了强烈的壳幔分异事件。西部花岗岩的U-Pb年龄主要集中在100Ma左右,其在锆石U-Pb年龄-εHf(t)图中的分布特征与中部花岗斑岩类似,在球粒陨石演化线CHUR和亏损地幔演化线附近都有分布,代表了义敦岛弧带西部花岗岩为壳幔型花岗岩。这与十万大山地区花岗岩锆石Hf哈同位素组成特征,具有较高的相似度,可以从某种程度上来反映义敦岛弧带花岗岩主要源自地壳物质的重熔,只有极少部分亏损地幔物质的参与。
[硕士论文] 郎军
核能与核技术工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:矿产资源勘查中,利用钻探方法发现和验证地下矿物岩石是地质普查最为直接有效的技术手段。随着我国地面矿产的开采殆尽,深部矿产已成为我国重要的资源勘探方向和战略布局。故深部钻探将成为矿产资源勘查的重要研究方向,而对于即将面临的高温高压环境的测井仪器亦成为重要课题。本文针对深部矿产资源勘查需求,在基于能量色散X射线荧光分析技术原理基础上,设计了一款高温高压环境下的小口径X射线荧光测井仪。该X射线荧光测井仪在电路设计上通过引入数字多道脉冲幅度分析器不仅大幅度减少了易受环境因素影响的模拟电路,而且很大程度上减小了体积。并采用数字滤波,数字反堆积和数字滤波成形等算法提高电路抗干扰能力和脉冲计数通过率,抑制系统温漂,从而提高了X射线荧光测井仪的数字化水平和仪器性能指标。通过实验该仪器可在温度为-10℃-109℃,压强为50Mpa工作环境下实现对原子序数22的钛至原子序数92的铀的元素分析。整机能谱分辨率达到3.35%,光电峰谱漂现象小于2道,测量的准确度小于±20%,和精密度小于10%(Cu含量为1%,模型无井液条件下)。X射线荧光测井仪器通过在野外的模型井和科研井中进行测试,各项指标达到设计要求,性能稳定。具体工作内容如下:
  (1)根据小口径深井高温高压环境,提出了X射线荧光测井系统的硬件电路整体设计方案。该方案采用数字化多道脉冲幅度分析器替代X射线荧光测井仪硬件电路中易受环境温度等因素干扰的传统多道脉冲幅度分析器,大幅提高了X射线荧光测井仪数字化水平和耐高温高压环境能力。该测井仪可在高温109℃和高压50Mpa下实现对元素的分析,其分辨率可达3.35%,光电峰谱漂小于2道。
  (2)根据对探测器输出信号的分析,设计了数字多道脉冲幅度分析器的模拟前端电路,包括CR微分整形电路、信号高倍数放大电路和抗混叠滤波电路。通过低噪声低失真电压反馈运算放大器ADA4841加CR微分电路实现CR微分整形电路的设计,其中运算放大器用作隔离驱动,CR微分电路用来对探测器输出的1.7Hz低频锯齿波复位信号的滤除和对X射线产生的信号进行整形,实测CR微分整形电路通过取值使得时间常数τ=RC=8μs,截止频率fc=19.9kHz,成功滤除了1.7Hz复位信号和将X射线产生的信号整形为负指数脉冲信号。信号高倍数放大电路采用两个高速运算放大器AD829和模拟开关构成增益可控的两级放大电路,可实现第一级放大40倍,第二级放大4倍,整体放大160倍。抗混叠滤波电路采用两个三级RC滤波电路和由运算放大器AD829构成的电压跟随器构成,该滤波电路截止频率为10.6MH。
  (3)根据模拟前端电路输出信号的特点,舍弃峰值保持器等模拟电路,设计了高速A/D转换电路,可实现最大200kps脉冲通过率。在后端逻辑电路部分采用FPGA+ARM组合方式完成对高速A/D转换电路的输出数字量的处理,并通过CAN总线的设计将处理后的数据传送至终端显示,传输距离可达10km。
  (4)设计了测井电源系统:高压电源系统的和低压电源系统。针对Si-PIN探测器用的110V-220V高压直流电,采用PWM开关控制、罗耶谐振电路加倍压整流电路设计方案,实现了一种小体积、低纹波的高压直流电源系统的设计,实测该高压直流电源可在0-200V连续可调,纹波低至0.01%,稳定度优于2%/10h。低压电源系统主要给数字多道脉冲幅度提供+5VD数字电源,+5VA和-5VA模拟电源。其中+5 VD采用超低静态电流开关稳压器LT8610实现,无负载条件下,5V输出电压时,消耗的电流仅为2.5μA;在1A下,输入为12V,输出为5V时,效率可达96%。+5VA电源设计使用低纹波稳压器LT3970实现,其输出纹波电压低于5mVpp。而-5VA电源设计采用超低噪声的LT1931芯片完成,在12V输入电压下,可实现-5V/350mA输出,输出端采用陶瓷电容时可获得接近1mVpp的超低输出电压纹波。
[硕士论文] 崔迎辉
矿物学、岩石学、矿床学 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:当今世界的水体环境中,重金属离子污染日益严重,威胁着人类的健康,特别是铅、铬等重金属离子,对人类身心健康造成严重危害。粘土矿物是地球表面的重要组成,其粒度细、表面积大,可利用其表面可变电荷对重金属离子的吸附、解吸、氧化还原以及沉淀来控制重金属离子的迁移和富集,从而对重金属离子污染起到一定的自净化作用。蛭石作为一种层状硅酸盐粘土矿物,通过改性可提高其比表面积和离子交换容量,可用于对水体中的铅、铬等重金属离子的吸附净化。
  本论文以河北灵寿县蛭石为研究对象,采用光学显微镜、X射线衍射、X射线荧光光谱分析、扫描电镜等主要研究手段,分析探讨了蛭石的化学成分、形貌、结构、物理及电化学特征;采用高温改性、CaCl2改性及MnO2改性方法制备了三种改性蛭石,并对其进行了表征;分别以蛭石用量、吸附时间、溶液pH值为变量,通过电感耦合等离子体发射光谱法检测并对比了改性前后蛭石对Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)重金属离子的吸附性能。
  本论文得到的主要结论如下:
  1.蛭石是由黑云母、金云母经风化或热液蚀变作用而形成的,这一过程伴随着水化、氧化、丢失K+和Fe3+现象而发生。
  2.河北灵寿县所产蛭石矿石的主要矿物相有黑云母、辉石、磷灰石、绿泥石等;蛭石的主要化学成分为:w(SiO2)=44.97%、w(Al2O3)=18.34%、w(Fe2O3)=14.12%、w(MgO)=12.04%、w(K2O)=5.80%、w(CaO)=2.38%、w(TiO)=1.54%。
  3.100目蛭石的比表面积为53.48m2/g,平均孔径约为10.59nm;大的比表面积以及层状结构和良好的阳离子交换容量等使蛭石具有较好的吸附特性。
  4.蛭石及三种改性蛭石,对重金属离子Pb(Ⅱ)的吸附效果强弱顺序依次是:CaCl2改性蛭石>MnO2改性蛭石>膨胀蛭石>蛭石。
  5.当蛭石用量为0.25g,吸附时间为60min,pH值为6时,蛭石吸附重金属离子Pb(Ⅱ)可以达到最佳,此时CaCl2改性蛭石的吸附率为93.862%。
  6.当蛭石用量为0.5g,吸附时间为60min,pH值为2时,未改性蛭石对重金属Cr(Ⅵ)的最高吸附率仅为12.54%,pH值是决定蛭石吸附重金属离子效果的最重要影响因素。
  7.膨胀蛭石、MnO2改性蛭石、CaCl2改性蛭石对重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附率顺序为:膨胀蛭石> MnO2改性蛭石>CaCl2改性蛭石,其中膨胀蛭石的最高吸附率为67.74%,MnO2改性蛭石的最高吸附率为58.42%,CaCl2改性蛭石的最高吸附率仅为17.742%。
[硕士论文] 沈文成
地质工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:米仓山地区位于四川省北部,大地构造位置位于扬子陆块区上扬子陆块米仓山-南大巴山前陆逆冲-推覆带米仓山基地逆推带的南缘,是川北地区重要的矽卡岩磁铁矿矿集区。该区域矽卡岩型磁铁矿成矿地质背景优越,形成了中型规模磁铁矿矿床2处,小型磁铁矿4处,磁铁矿化点2处。竹坝磁铁矿是已发现的中型规模磁铁矿矿床之一。
  竹坝磁铁矿床具有南北分带特征明显,分布于晋宁二期中粒闪长岩两侧。主矿体分布于南矿带,呈群带状产出。矿体主要产于晋宁二期中粒闪长岩与中元古界火地垭群麻窝子组(Pt2mw)马家垭段第六岩性组的接触带中,北矿带矿体围岩为闪长岩与大理岩的接触界带,南矿带矿体在东边围岩大多为蛇纹石化大理岩;在西边围岩大多为蚀变闪长岩。矿床中矿体的形态以透镜状为主、个别呈似层状产出,具膨胀收缩和分枝复合特征。平面似雁行状排列,在剖面上呈迭瓦状分布,此起彼伏,尖没再现或尖没侧现。一般是延深大于延长。
  竹坝磁铁矿的矿床成因为接触交代-热液矽卡岩矿床。成矿阶段经历了两期,前期为接触交代矽卡岩成矿阶段,后期为热液期成矿阶段,两期叠加形成了矿区的磁铁矿体。磁铁矿体的产出方式主要有接触带型、构造裂隙型、俘虏体型等三种类型。
  提出了竹坝磁铁矿床的成矿规律,认为成矿母岩是晋宁二期中粒闪长岩,为矿床的形成提供成矿物质来源,成矿母岩向南倾斜,是南矿带矿体规模大、品位富的主要原因。认为矿床中矿体的产出情况受地层、构造、岩浆岩、蚀变带控制。
[博士论文] 段飘飘
地质学 中国矿业大学;中国矿业大学(江苏) 2017(学位年度)
摘要:西南地区是我国重要的煤产地,随着国民经济的发展,对西南地区煤炭的需求量加大,然而西南地区的大部分煤具有高硫的特点,并伴生高含量的Hg、As等有害微量元素,已引起了一些环境问题。怎样在这些高硫煤利用前有效脱除其中的有害元素,是降低其污染的关键措施,针对此科学问题,本论文通过模拟重选和浮选试验,采用ICP-MS、ISE、AAS、XRD、XRF、SEM-EDS、TEM、EMPA等元素和矿物学测试方法,并充分运用煤地质学、微量元素地球化学、煤岩学、矿物学、选矿学等学科的理论知识,选择云南的热水河C5b煤与砚山干河的吴家坪组煤以及贵州荣阳的龙潭组煤作为研究对象,探索高硫煤中伴生有害元素地球化学特征及其洗选分配规律,得到了以下主要结论与创新认识。
  (1)揭示了西南高硫煤的矿物学特征。西南高硫煤的矿物主要包括黄铁矿、白铁矿、方解石、石英、锐钛矿、伊利石、高岭石等,矿物的分布与成煤环境有关,自生矿物和同沉积热液成因矿物一般嵌布在有机组分中,通过重选难以脱除,后生热液成因的矿物一般充填在煤裂隙中,相对容易脱除。矿物分布也与煤粒度有关,<0.5mm粒度级原煤的矿物含量高于6-13mm粒度级原煤,通过重选,精煤中的大部分矿物得到有效脱除。
  (2)阐释了西南高硫煤中伴生有害微量元素地球化学特征及其与成煤环境的关系。热水河煤中硫的赋存以黄铁矿硫为主,元素As、Hg、V、Co、Cu、Se和Th相对富集,这些元素来源于后生低温热液,荣阳煤中硫以黄铁矿硫为主,并且具有高含量U-V-Cr-Mo-Se元素组合的特征,干河煤中硫的赋存以有机硫为主,具有高含量U-V-Cr-Mo元素组合的特征,荣阳和干河煤中富集的元素U、V、Cr、Mo等来源于同沉积热液;微区分析和相关性分析表明,有害元素As、Tl、Hg、Pb、Se、Co、Ni、Cu等大部分赋存在黄铁矿中,Be、F、V、Cr、Mo均匀分布在有机质和无机矿物中,U元素主要赋存在粘土矿物、锐钛矿、铀钛铁矿和有机质中。
  (3)明确了西南高硫煤中伴生有害微量元素在洗选过程中的分配规律。有害微量元素在洗选过程中的分配规律与煤的粒度级和密度级有关,有害元素在粗粒度煤中含量较高,而且大部分有害元素富集在高密度级煤中。精煤中的As、Hg、Co、Ni、Cu、Se、Sb和 Tl可以使用重选方法有效脱除,但是无法脱除元素U、V、Cr和 Mo,浮选可以脱除精煤中大部分亲硫性元素,而V、Cr、Mo和U难以通过浮选脱除,大部分亲石性元素Be、F、V、Cr、U和Co、Ni的浮选脱除效果要好于重选,亲硫性元素Cu、As、Se、Cd、Sb、Tl、Pb的重选脱除效果更好。
  (4)揭示了高硫煤中伴生有害微量元素洗选脱除的控制机理。有害元素的脱除率与元素的成因类型、赋存状态、成煤微环境、煤和矿物的粒度相关,赋存在后生矿物的有害元素容易被脱除,赋存在有机质和同生微细粒矿物中的有害元素难以脱除,受到海水影响的煤层中的有害元素难以脱除,As、Hg和大部分有害元素在6-13mm和<0.5mm粒度级煤的较高,U元素在3-6mm粒度级煤的脱除率最高。
[硕士论文] 罗玉琳
化学工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:平落坝构造卤水是我国地下卤水异常丰富的地区之一,其储量十分巨大。卤水中除含有NaCl以外,还含有不同浓度的K+、Rb+、Li+、B3+、Br-、I-等多种有用组分,开发前景广阔。合理利用这个盐化工基地,能增加我国现有的锂、钾盐、铷和铯的开发量,提供一系列的无机化工产品。
  本论文基于平落地下卤水的含量组成特征,采用等温蒸发法开展五元体系Li+,K+,Rb+,Cs+//Cl--H2O298 K,四元体系K+,Rb+,Cs+//Cl--H2O298 K和323K,四元体系Li+,K+,Cs+//Cl--H2O298 K、323 K、348 K介稳相关系的研究。根据测定的溶解度和物化性质数据,绘制了以上体系的介稳相关系图、水含量图以及物化性质组成图等。
  四元体系Li+,K+,Cs+//Cl--H2O在298 K,323 K和348 K下皆属于复杂四元体系,由2个共饱点,5条单变量曲线,4个结晶相区组成。4个结晶相区分别对应单盐LiCl·H2O、KCl、CsCl以及固溶体[(K,Cs)Cl]。一般来说,温度和共存离子都会对固溶体的存在有一定的影响。在该四元体系中,固溶体[(K,Cs)Cl]对温度极其敏感。当温度从298K升到348 K时,溶液中溶解的单盐减少,表现在相图上为LiCl·H2O、KCl和CsCl的结晶区均增大,其中KCl结晶区增大显著;固溶体增加,表现在相图上为[(K,Cs)Cl]固溶体的结晶面积大大减小。这说明,升高温度有利于单盐的析出。
  四元体系K+,Rb+,Cs+//Cl--H2O在298 K和323 K下皆属于复杂四元体系,由4个共饱点,9条单变量曲线和6个结晶区组成,并包含[(K,Rb)Cl]、[(K,Cs)Cl]和[(Rb,Cs)Cl]三种固溶体,相图结构复杂。对比该体系298 K和323 K的介稳相关系图可知,不同温度下盐类结晶的存在形式相同,各盐的结晶区域大小不同。该体系属于温度敏感型,特别是固溶体的溶解度受温度影响很大。随着温度的升高,[(K,Cs)Cl]和[(Rb,Cs)Cl]的结晶区域明显增加,[(K,Rb)Cl]的溶解度增长幅度也比较大,导致其相图上的结晶区域明显减小。因此,温度的变化在很大程度上影响固溶体的溶解度和析出量,甚至会影响等温蒸发曲线的走向。
  复杂五元体系Li+,K+,Rb+,Cs+//Cl--H2O在298K下的空间立体图存在5个共饱点,14条单变量曲线和7个结晶相区。7个结晶相区分别对应单盐KCl、RbCl和CsCl,水和盐LiCl·H2O以及固溶体[(K,Rb)Cl],[(K,Cs)Cl]和[(Rb,Cs)Cl]。在该体系中,K、Rb、Cs同属于碱金属元素,且离子半径相近,与氯离子易形成固溶体,导致该体系中存在[(K,Rb)Cl],[(K,Cs)Cl]和[(Rb,Cs)Cl]三种固溶体。该体系在LiCl饱和状态下,各盐结晶区域大小顺序为:KCl>[(K,Rb)Cl]> RbCl>CsCl。在RbCl饱和情况下,各盐结晶区域大小顺序为:[(K,Rb)Cl]>[(Rb,Cs)Cl]>CsCl>LiCl·H2O。
[硕士论文] 罗迦
化学工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:察尔汗盐湖拥有我国最大可溶性钾、镁盐矿床区,近年来该盐湖开发所废弃的含高浓度镁、铷、铯等盐的卤水综合治理和开发成为亟待解决的资源利用问题,而盐湖相平衡研究则能有效提供卤水开发所需要的基础热力学数据。
  本论文采用等温蒸发法对五元体系Li+,Rb+,Cs+,Mg2+//Cl--H2O298 K及其四元体系Li+,Rb+,Cs+//Cl--H2O298 K、323K、348 K以及三元体系Rb+,Cs+//Cl--H2O298 K、323 K,三元体系Li+, Cs+//Cl--H2O298 K、323 K介稳相平衡进行了研究。获得上述体系平衡溶解度数据及密度、折光率等基础热力学数据,绘制了相应体系的介稳相图、空间立体图以及水图、物化性质组成图。
  三元体系Li+,Cs+//Cl--H2O298 K、323 K均属于简单共饱型。体系存在一个共饱点,2条单变量曲线以及2个结晶相区,结晶区分别对应单盐LiCl·H2O和CsCl。该体系在298 K、323 K下,盐类结晶形式未发生改变。升高温度,CsCl结晶区明减小,LiCl·H2O结晶区变化不大。
  三元体系Rb+,Cs+//Cl--H2O298 K、323 K时属于复杂体系,生成了固溶体(Rb,Cs)Cl。体系含有2个共饱点、3条单变量曲线以及3个结晶相区,相区分别对应CsCl、RbCl和(Rb,Cs)Cl。该体系在298 K、323 K时盐类结晶形式未变化。升高温度,CsCl、RbCl结晶区减小,固溶体(Rb,Cs)Cl的结晶区明显增大。
  四元体系Li+,Rb+,Cs+//Cl--H2O298 K、323 K、348 K为复杂体系,均有固溶体(Rb,Cs)Cl生成。体系由2个共饱点、5条单变量曲线以及4个结晶相区构成,结晶区对应盐为LiCl·H2O、CsCl、RbCl、(Rb,Cs)Cl。盐类结晶形式随温度变化不发生改变,随着温度升高,RbCl结晶区逐渐减小,其余三个结晶区面积均有所增长,Rb、Cs越不容易形成固溶体。
  五元体系Li+,Rb+,Cs+,Mg2+//Cl--H2O298 K属于复杂五元体系,有复盐锂光卤石、铷光卤石、铯光卤石以及固溶体(Rb,Cs)Cl生成。该体系空间立体图包含8个共饱点、19条单变量曲线和8个结晶相区。结晶相区分别对应4个单盐结晶区LiCl·H2O、RbCl、CsCl、MgCl2·6H2O和3个复盐结晶区LiCl·MgCl2·7H2O、RbCl·MgCl2·6H2O、CsCl·MgCl2·6H2O以及1个固溶体区(Rb,Cs)Cl。RbCl结晶区在LiCl和CsCl饱和面面积均很小,溶解度较大。溶液中水含量、物化性质变化主要受溶液水分蒸发和复盐析出或溶解行为有关。
[硕士论文] 宁权飞
矿物学、岩石学、矿床学 长安大学 2017(学位年度)
摘要:野芨里钛磁铁矿床位于阿拉善地块南缘北大山隆起区,大地构造位置属于北大山-巴彦乌拉山弧形构造带弧顶内侧的构造交汇部位。北大山地区岩浆活动强烈,以花岗岩类为主,其次为基性-超基性岩,岩浆活动主要分三期,即晚石炭世—早二叠世、早二叠世—晚二叠世、二叠纪末,岩浆活动背景存在裂谷、古亚洲洋俯冲、造山后伸展等不同的认识。野芨里钛磁铁矿床主要赋存在基性-超基性岩中,能代表北大山地区基性岩浆活动的特征,对该矿床的详细研究有助于今后本地区找矿和地质背景的认识。
  本次论文依托国家自然科学基金项目“阿拉善地块南缘北大山幔源岩浆成岩成矿机制研究”与中国地质调查局项目“甘新北山地区超基性—基性岩体填图试点”,选择野芨里岩浆型钛磁铁矿床作为研究对象,开展了详细的地质填图,对野芨里钛磁铁矿床岩体地质、矿体分布、岩石地球化学、同位素年代学等进行研究。探讨了野芨里岩体的成岩成矿过程与成矿地质背景等。主要取得以下成果:
  (1)野芨里钛磁铁矿床赋存在辉长岩体中,岩性包括辉长岩、橄榄辉长岩、角闪辉长岩,金属矿物包括磁铁矿、钛铁矿,含少量黄铁矿、黄铜矿等量金属硫化物,主要含矿岩相为橄榄辉长岩。
  (2)野芨里钛磁铁矿床岩相学、矿物地球化学、岩石地球化学、同位素特征等表明,母岩浆属于富铁钛的玄武质岩浆高度分异演化的产物,受到了约5%的中上地壳物质混染。
  (3)研究获得野芨里钛磁铁矿床中辉长岩的锆石U-Pb年龄为310.1±2.7Ma,钾长花岗岩脉年龄为317.3±1.5Ma,晚期花岗岩脉年龄为292±2Ma,结合区域岩浆活动的年代学与地质背景,野芨里钛磁铁矿床可能与晚古生代古亚洲洋向南俯冲有关,岩体是由岩石圈部分熔融形成富铁钛玄武质岩浆侵入形成。
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