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黑柱石矿物学特征及高压结构研究

发布时间:2020-11-01 02:13
   黑柱石是一种含有混合价态铁离子的岛状硅酸矿物,本论文主要利用电子探针(Electron Probe Microanalysis,EPMA)、X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)等大型仪器,对黑柱石的矿物学特征进行研究。在此基础上对样品进行了原位高压粉晶X射线衍射实验,探讨其在高压下的结构变化。利用电子探针的数据,计算得到样品黑柱石的化学式为(Ca_(0.98)Mn_(0.02))(Fe~(2+)_(1.66)Fe~(3+)_(1.20)Mn~(2+)_(0.2)Mg~(2+)_(0.03))[Si_(1.90)O_7]O(OH)。通过对样品黑柱石常温常压下X射线单晶衍射实验数据的分析,得到黑柱石为单斜晶系,空间群为P2_1/a,晶胞参数为a=13.0084?,b=8.8254?,c=5.8470?,V=671.26?~3,β=90.13°。用GHOSE值估算出M11位置上Fe~(2+)和Fe~(3+)的含量分别为0.63Fe~(2+)和0.37Fe~(3+);M12位置上Fe~(2+)和Fe~(3+)的含量分别为0.37Fe~(2+)和0.63Fe~(3+)。样品黑柱石中Fe~(2+)和Fe~(3+)在M11和M12位置上的有序度是26%。利用激光拉曼光谱仪收集到了黑柱石的拉曼光谱图,但由于样品颜色为黑色,所以收集到的谱图显示出高信噪比。红外光谱中在2974.01cm~(-1)观察到有羟基的振动吸收峰,1200-800cm~(-1)是由Si-O、Si-O-Si伸缩振动引起的,903.95cm~(-1)和820.75cm~(-1),这两个峰反映出黑柱石结构中含有双硅氧四面体。原位高压X射线衍射实验结果表明,在加压至15.2GPa的过程中,黑柱石的晶胞体积逐渐减小,三个晶轴的压缩率显示出β_cβ_bβ_a的各项异性,表明在实验压力范围内,黑柱石的c轴最容易压缩,而a轴最难压缩。对加压过程中收集到的样品粉晶XRD数据进行详细分析,发现加压至3.2GPa时,黑柱石发生了位移型相变,其结构由单斜晶系转变为斜方晶系;并且推测样品黑柱石在10.2GPa时发生了结构相变。利用Birch-Murnaghan状态方程(K’=4)对实验获得的黑柱石的体积-压力数据进行拟合,得到9.2GPa之前的温体积模量K_0为151.48(4)GPa,V_0=669.397(2)?~3。
【学位单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2019
【中图分类】:O657.3;TD912
【部分图文】:

晶体结构,八面体,工程硕士学位


中国地质大学(北京)工程硕士学位论文在黑柱石的单斜晶系结构中,Ca2+离子仍然占据 4c 位置,而 M1 位置,即 8d位置分裂为两个不同的位点,具有多重性,分别为 M11 和 M12(也被记为 Fe11 和Fe12)。因此,单斜晶系的黑柱石结构特点可以描述为:结构中的铁离子与六个氧离子连接形成八面体配位,[M11-O]的八面体和[M12-O]的八面体交替连接在一起,共享一条边,沿 c 轴方向形成一条链,一对这样的链横向连接在一起,共享边棱,形成一条八面体的双链,八面体双链的两侧为 M2。这些关于铁的八面体的复合链通常经过非磁性阳离子(如 Ca 和 Si)连接在一起,以完成结构的连续性(Takeuchi,1983)。

内蒙古,矿体,磁铁矿,矽卡岩矿


期花岗岩侵入(王莉娟,2002)。黄岗梁矽卡岩型铁锡矿床共分为七个矿区,规模最大的是Ⅱ区的和Ⅲ区。黄岗矿Ⅱ区由四个透镜状磁立铁矿矿体组成,黄岗梁组角页岩是交代蚀变成含矿矽卡岩的主要围岩。除了磁带铁矿之外,锡是Ⅱ区第二大主采矿产。专家推测,锡矿成分是随着花岗岩浆侵锡入赋矿岩层,然后被吸收在磁铁矿及其他矽卡岩矿物之中了。黄岗矿Ⅰ区的矿体最靠近花岗岩侵入体,在Ⅰ区常出现被萤石、钼矿和白钨矿充填的小矿脉或缝隙。除Ⅰ区之外,Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ区的矿脉和矿体都与花岗岩侵人体较远。而在Ⅳ区常发现硫化矿物,如黄铜矿和黄铁寺矿,此外也常见水晶、方解石和萤石等。黄岗矿Ⅲ区主体是一条透镜状磁铁矿矿体,但该矿体上纵横交错分布着许多富含锡成分的小矿体或细脉。该采区的主采矿产为锡石和磁铁矿,除钾长花岗岩围岩之外,还常见伟晶岩、细晶质以及石英一长石一锡石小矿脉。而磁铁矿矿脉一般都较矽卡岩矿体形成更晚,因此常贯通后者并与之串连成一体(Berthold Ottens,2013)。

矿物晶体,内蒙古,俄罗斯东部,卡瓦


中国地质大学(北京)工程硕士学位论文2010 年,在中国内蒙古发现了数量可观的黑柱石矿物晶体,不仅晶体发育饱满,而且光泽度极佳,十分精美。从该产地出产的矿物晶体品种来看,不仅有质优型美的黑柱石,而且还有多种其他的共生和伴生矿物,例如萤石、毒砂、水晶、方解石等,同样晶形完美。
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本文编号:2864872

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