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离子吸附型稀土矿床的诱导成矿学研究 被引量：1
1
作者 李宁波 王焰 +1 位作者 朱建喜 杨武斌 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期293-301,共9页
诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,... 诱导成矿学的核心理念是针对低品位矿石、尾矿和具有成矿潜力岩石中的关键金属资源,通过人工干预手段诱导目标金属元素活化和富集,在有限的时间尺度内形成具有经济价值的可利用资源。离子吸附型稀土矿床是全球稀土资源的主要来源之一,近年来为全球提供了80%以上的中、重稀土资源供给。该类矿床的形成主要受控于内生稀土初始富集和表生风化淋积成矿两个过程,而后者对于成矿极为关键。由于我国华南地区具有适宜形成离子吸附型稀土矿床的气候条件、大量出露的花岗质岩石及风化壳,因此对该地区开展人工诱导成矿技术研发将具有重要应用前景。通过分析离子吸附型稀土矿床形成的控制因素,预计可选择具有成矿潜力的花岗岩、含稀土风化壳和低品位矿床作为主要诱导成矿对象。通过调控地形地貌、生态、水文和风化壳物理化学条件等加速风化进程,促进稀土元素释放,引导稀土元素定向迁移,并在指定位置进行沉淀成矿,形成具有经济价值的富集稀土的矿体。特别是在该过程中可控制轻重稀土元素的分异,促使其形成富集重稀土的矿体,为解决全球重稀土资源紧缺和保障重稀土资源持续供给提供有效实施方案。因此,对离子吸附型矿床开展诱导成矿学研究具有重要的理论意义和应用价值,可作为诱导成矿学的重点研究方向之一。 展开更多
关键词 诱导成矿学 离子吸附型稀土矿床 风化过程 稀土元素迁移沉淀
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矿物研究 成就辉煌——热烈庆祝谢先德院士九十华诞
2
作者 陈鸣 何宏平 +1 位作者 朱建喜 汤艳杰 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期607-629,共23页
谢先德,1934年10月出生于江苏镇江,1952年考入南京大学地质系,后留学前苏联,1959年回国后陆续在中国科学院地质研究所、中国科学院地球化学研究所、中国科学院广州地球化学研究所从事矿物学研究工作,曾参加我国第一个核试验场的选址和... 谢先德,1934年10月出生于江苏镇江,1952年考入南京大学地质系,后留学前苏联,1959年回国后陆续在中国科学院地质研究所、中国科学院地球化学研究所、中国科学院广州地球化学研究所从事矿物学研究工作,曾参加我国第一个核试验场的选址和与地下核试验有关科学实验研究的绝密任务,对极端高压下形成的新高压矿物的发现和地球深部极端高压高温下地幔矿物组成的探索做出重要贡献。谢先德院士迄今已发表论文240余篇,撰写专著15部,译著1部,获国家自然科学奖2项,省部级成果奖13项。因研究成果突出,谢先德老师于1990年当选IMA国际矿物协会主席,1994年当选俄罗斯科学院外藉院士,2001年当选国际欧亚科学院院士。值此九十华诞,谨以《矿物学报》专辑致敬谢先德院士为我国矿物科学做出的卓越贡献,衷心祝愿谢先德院士身体康健、福寿绵长! 展开更多
关键词 地质研究所 国家自然科学奖 中国科学院 俄罗斯科学院 地质系 地下核试验 江苏镇江 核试验场
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稀土元素的生物毒害性研究进展 被引量：1
3
作者 王园园 傅浩洋 +2 位作者 朱建喜 何宏平 梁晓亮 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期3-16,共14页
稀土由于具有独特的物理化学性质,被广泛地应用于电子、冶金、机械、石油化工等多个领域。随着其应用范围的不断扩大,稀土元素不可避免地进入环境,并可能通过食物链、呼吸、皮肤接触等多种途径对人类健康产生威胁。因此,研究稀土元素的... 稀土由于具有独特的物理化学性质,被广泛地应用于电子、冶金、机械、石油化工等多个领域。随着其应用范围的不断扩大,稀土元素不可避免地进入环境,并可能通过食物链、呼吸、皮肤接触等多种途径对人类健康产生威胁。因此,研究稀土元素的生物毒害性有利于增强对稀土元素的全面认识,对评估稀土环境风险具有重要意义。本文综述了近年来稀土元素的生物毒害性研究进展,主要包括:稀土元素对植物、动物和人体的生物毒害效应及其机制;稀土元素的不同暴露方式及其健康影响;稀土元素的安全临界剂量研究进展。当前由于人们对稀土元素的生物毒害效应认识不足,因此,未来应加强对稀土不同暴露方式下的人体健康效应的关注。尤其需要注意在离子吸附型稀土矿大面积出露的华南地区,自然区的暴露作用不容忽视,特别要警惕人群的摄食量和与稀土元素可能有关的病症;基于现有对稀土暴露方式的认识,优化作业流程并加强管理,减少甚至切断相关稀土暴露源;加快建立并推行稀土安全临界剂量标准,为稀土污染评价和环境治理提供参考。 展开更多
关键词 稀土元素 生物毒害性 暴露作用 安全临界剂量
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矿物组成对离子吸附型稀土矿中稀土元素浸出效率的影响 被引量：1
4
作者 韩斌 顾秋蓓 +4 位作者 龙诗琴 张奕 陈情泽 朱润良 朱建喜 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期42-52,共11页
稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO_(4)^(2−)... 稀土开采本质上是利用离子交换作用将稀土元素从矿物(黏土矿物、铁(氢)氧化物)表面解吸下来的过程,厘清不同类型矿物对稀土元素浸出的影响,对于提高开采效率至关重要。(NH_(4))_(2)SO_(4)溶液是稀土元素浸矿时的常用提取剂,SO_(4)^(2−)可以通过与稀土元素络合、改变矿物表面电荷性质以及键桥作用等影响稀土元素在矿物表面的吸附/解吸行为,进而影响浸出效率。本研究以高岭石和水铁矿分别作为黏土矿物和铁(氢)氧化物的代表,通过向离子吸附型稀土原矿中添加不同含量(0、5%和10%)的高岭石或水铁矿,结合批量实验、X射线衍射分析(XRD)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)及原位红外光谱(in situ ATR-FTIR)等分析表征手段,模拟不同浸取剂体系(NH_(4)Cl和(NH_(4))_(2)SO_(4))下,矿物类型对稀土元素浸取的影响。结果表明,在空白对照组中(未添加高岭石和水铁矿),NH_(4)Cl浸出稀土元素浓度略高于(NH_(4))_(2)SO_(4),但浸出液的稀土元素配分模式以及残渣中弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量均无明显差异。添加高岭石后,两个体系中稀土元素浸出浓度及配分模式和残渣中弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量均与空白对照组无明显差异。然而,在添加水铁矿后,两个体系中稀土元素浸出浓度显著降低且浸出液里稀土元素发生分异,弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量显著提高。且水铁矿的添加量越多,稀土元素浸出浓度越低、弱晶质铁(氢)氧化物结合态含量越高、浸出液里稀土元素(特别是中、重稀土元素)的分配系数越低,采用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为浸取剂时,上述差异更为显著。综上所述,矿床中铁(氢)氧化物的存在不利于稀土元素的浸出,尤其是使用(NH_(4))_(2)SO_(4)作为浸取剂时浸取效率更低,在实际开采过程中应根据矿床中的矿物组成,选用合适的提取剂,以提高浸取效率。 展开更多
关键词 离子吸附型稀土矿床 黏土矿物 铁(氢)氧化物 稀土元素浸取
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稀土La^(3+)离子在高岭石表面吸附的原位AFM研究
5
作者 冉凌瑜 王高锋 +4 位作者 王迎亚 梁晓亮 朱润良 朱建喜 何宏平 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期283-292,共10页
离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对... 离子吸附型稀土矿是我国优势矿产资源,该类型矿床中,稀土元素主要是以离子的形式吸附在高岭石、埃洛石和铁锰氧化物等次生矿物上。本文主要通过原子力显微镜(AFM)的微观区域的力学测量功能,结合DLVO理论,研究原位水环境下稀土La^(3+)对高岭石不同表面(Si面和Al面)Stern电位的影响,揭示高岭石对La^(3+)的吸附能力随Si面和Al面表面性质不同而变化。实验结果表明:当La^(3+)浓度从0增加至1.0 mmol/L时,高岭石Si面的Stern电位由−46 mV转变为4 mV,表明高岭石Si面对La^(3+)有吸附作用;而Al面的Stern电位(在28~31 mV之间波动)几乎没有变化,表明高岭石Al面对La^(3+)的吸附作用不强。该研究表明在pH=4~6的风化壳条件下,高岭石Si面对La^(3+)的吸附可能占主导作用,Al面的贡献相对较小。本研究从微观角度揭示了稀土元素在高岭石不同表面的吸附特征,明确了高岭石不同表面对稀土元素吸附的贡献,为阐明风化壳中稀土的富集机制提供信息。 展开更多
关键词 黏土矿物 高岭石 稀土 吸附 AFM 离子吸附型稀土
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离子吸附型稀土矿电动开采技术初探
6
作者 王高锋 徐洁 +4 位作者 冉凌瑜 梁晓亮 朱润良 朱建喜 何宏平 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期30-41,共12页
离子吸附型稀土矿是我国的特色资源,为全世界提供了90%以上的中、重稀土。然而,现有的离子吸附型稀土矿中铵盐原地浸出开采工艺存在环境污染严重、资源利用率低、开采周期长和滑坡地质灾害频发等问题,开发新一代高效绿色的离子吸附型稀... 离子吸附型稀土矿是我国的特色资源,为全世界提供了90%以上的中、重稀土。然而,现有的离子吸附型稀土矿中铵盐原地浸出开采工艺存在环境污染严重、资源利用率低、开采周期长和滑坡地质灾害频发等问题,开发新一代高效绿色的离子吸附型稀土矿提取技术是国家稀土战略的紧迫需求。本文介绍了电动开采离子吸附型稀土矿的概念设想,并对电动技术的特点进行了初步探索。通过实验室土柱实验证实了电动开采离子吸附型稀土矿的可行性,结果表明:电动法稀土采收率高,约为同等条件下传统直接浸出方法的2倍。电动开采过程中,电压梯度对稀土回收有重要影响:电压梯度升高,稀土元素浸出速率提高,但同时电解强烈,导致阴极附近稀土元素沉淀含量增加,浸出液中稀土元素含量降低。其次,电动开采过程必须添加提取剂,提取剂起到增加体系导电性和交换解吸风化壳中稀土离子的作用。最后,结合电动过程阳极由于电解产生H^(+)的特点,本文还提出了采用碳酸钙作为复合提取剂成分的设想,起到了有效缓解土壤pH值变化,并释放钙盐的作用。 展开更多
关键词 稀土元素 离子吸附型稀土矿 电动开采 绿色高效提取 环境保护
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风化壳中不同种类黏土矿物对离子态稀土元素富集的贡献——以帽峰山风化剖面为例
7
作者 徐洁 黄伟光 +4 位作者 王高锋 徐永进 魏景明 朱建喜 何宏平 《大地构造与成矿学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期270-282,共13页
在离子吸附型稀土矿床中,黏土矿物被认为是可交换离子态稀土元素的主要载体。高岭石和埃洛石是风化壳中富集稀土元素的主要黏土矿物,高岭石和埃洛石属同族矿物,结构相似,互为多型,由于常规方法无法准确区分高岭石和埃洛石的矿物组成和含... 在离子吸附型稀土矿床中,黏土矿物被认为是可交换离子态稀土元素的主要载体。高岭石和埃洛石是风化壳中富集稀土元素的主要黏土矿物,高岭石和埃洛石属同族矿物,结构相似,互为多型,由于常规方法无法准确区分高岭石和埃洛石的矿物组成和含量,从而无法准确区分各黏土矿物对稀土元素富集的贡献。本文以帽峰山风化剖面为研究对象,采用甲酰胺法处理风化壳样品,对风化壳中的高岭石和埃洛石进行半定量分析。并且,通过模拟吸附实验,查明了各类黏土矿物对稀土离子的吸附特征和吸附量,并结合等温吸附模型,揭示了黏土矿物对稀土离子的吸附机理。进一步通过理论计算,量化了各类黏土矿物对风化剖面不同深度稀土元素富集的贡献。结果表明,全风化层稀土元素富集的主要贡献矿物是高岭石,全风化层下部和表土层稀土元素富集的主要贡献矿物是埃洛石,半风化层稀土元素富集的贡献矿物同时包括高岭石、埃洛石和伊利石。本文半定量分析了风化壳中高岭石和埃洛石的矿物组成,量化了各类黏土矿物对风化壳各层稀土元素富集的贡献作用,厘清了各类黏土矿物对稀土离子的吸附机理,为进一步认识风化壳中稀土元素富集机制奠定理论基础。 展开更多
关键词 离子吸附型稀土 富集 黏土矿物 高岭石 埃洛石
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光照作用对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响
8
作者 吕瑛 陈情泽 +2 位作者 朱润良 朱建喜 何宏平 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期153-162,共10页
Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以Cr_(O)_(4)^(2–)或Cr_(2)O_(7)^(2−)形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(... Cr在环境中释放易导致重金属污染,其所造成的环境危害与Cr存在形态紧密相关。Cr(Ⅵ)多以Cr_(O)_(4)^(2–)或Cr_(2)O_(7)^(2−)形式存在,在水体中具有较高溶解度和迁移性,且具有较大的毒性。水铁矿具有大比表面积和高反应活性,是环境中Cr(Ⅵ)的重要吸附剂;同时,水铁矿也是一种天然半导体矿物,在光照诱导作用下可产生光电子并转移电子。然而,水铁矿表面的光化学反应对Cr(Ⅵ)地球化学行为的影响尚不清楚。因此,本研究探讨了光照对水铁矿去除Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在黑暗条件下,水铁矿通过吸附作用去除了57%的Cr(Ⅵ);在光照有氧条件下,水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除率上升到67%;在厌氧条件下,光照效应的增强作用更加明显,水溶液中Cr(Ⅵ)几乎完全被去除。结合傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析发现,水铁矿能够快速吸附Cr(Ⅵ),其中有62%的Cr在水铁矿表面被还原,占总去除率的41.5%。因此,光照能够通过还原作用增强水铁矿对Cr(Ⅵ)的去除,从而降低Cr(Ⅵ)的迁移性和环境毒性。本研究为深入认识地表环境中铁(氢)氧化物对氧化还原敏感元素地球化学行为的制约机理提供了新信息。 展开更多
关键词 光照 水铁矿 六价铬 吸附 氧化还原反应
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有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶的制备及有机污染控制应用
9
作者 刘相君 陈情泽 +1 位作者 朱润良 朱建喜 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期142-152,共11页
以蒙脱石(Mnt)为主要原料,十六烷基三甲基溴化铵(C16)为疏水改性剂,壳聚糖(CS)为交联剂,通过超声法、溶胶凝胶法和冷冻干燥制得有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶(CS-C16Mnt)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)... 以蒙脱石(Mnt)为主要原料,十六烷基三甲基溴化铵(C16)为疏水改性剂,壳聚糖(CS)为交联剂,通过超声法、溶胶凝胶法和冷冻干燥制得有机蒙脱石/壳聚糖气凝胶(CS-C16Mnt)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔结构(BET)等手段对材料进行表征。结果表明,超声溶胀使C16Mnt片层扩张、叠层裂开,CS通过静电作用和氢键与C16Mnt结合,且CS-C16Mnt具有气凝胶典型的三维网络结构。吸附和吸收实验表明,CS-C16Mnt具有良好的有机污染控制能力。当C16Mnt与CS的质量比为10∶1、超声时间为10 min时,处理效果最好,在气相环境中对苯的吸附量达720.9 mg/g,在液相环境中对不同油和有机溶剂的吸收量为14.4~29.0 g/g。此外,CS-C16Mnt具有操作简便、易于回收等优势,是具有应用潜力的有机污染治理材料。 展开更多
关键词 蒙脱石 气凝胶 有机改性 吸附 苯 油水分离
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江西路迳金伯利质煌斑岩中金云母斑晶的蚀变机制研究
10
作者 席佳鑫 朱建喜 +2 位作者 杨宜坪 鲜海洋 何宏平 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期740-751,共12页
层状硅酸盐矿物的蚀变演化过程可记录岩矿成因及地质环境变迁。三八面体云母是超基性岩中最常见的层状硅酸盐矿物,其矿物学特征已被证明能够有效地反映深部的结晶条件,但超基性岩云母的次生演化过程却尚未得到系统研究。为探明超基性岩... 层状硅酸盐矿物的蚀变演化过程可记录岩矿成因及地质环境变迁。三八面体云母是超基性岩中最常见的层状硅酸盐矿物,其矿物学特征已被证明能够有效地反映深部的结晶条件,但超基性岩云母的次生演化过程却尚未得到系统研究。为探明超基性岩中原生云母的后期演化规律及其内在机理,本研究采用微区X射线衍射、电子探针、X射线光电子能谱、聚焦离子束扫描电镜和高分辨率透射电镜等多种微区微束技术,对江西路迳金伯利质煌斑岩中的金云母及其演化产物进行了分析。结果显示,在蚀变过程中,大部分Si离子保留在金云母中,而Fe、Ti、Mn、K和Na离子则大量流入热液、次生钛铁矿和碳酸盐(而非硅酸盐产物)中。金云母的蚀变反应从缺陷位点向外扩散,首先通过溶解再结晶在缺陷处形成绿泥石、高岭石、蛇纹石等蚀变序列产物,而后通过外延生长在裂隙中充填伊利石,并在蚀变较弱的部位通过固相转变形成层间亏损金云母;蚀变产物的形成位点由相变机制控制;随着蚀变程度的降低,产物与母矿物金云母的结构相似性逐渐增加。 展开更多
关键词 金云母蚀变 层状硅酸盐 晶体结构 元素迁移 透射电镜
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风化壳型稀土矿床中稀土元素的活化与迁移
11
作者 何宏平 王珩 +3 位作者 李旭锐 马灵涯 朱建喜 杨武斌 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期707-722,共16页
稀土元素(REE)广泛应用于新能源、国防军工等高科技产业中,是一类战略性关键矿产资源。风化壳型稀土矿床是中国最具竞争优势的稀土资源,其供应了全球90%以上的重稀土。阐明这类稀土矿床的成矿机制,可为寻找和高效开采利用该类稀土资源... 稀土元素(REE)广泛应用于新能源、国防军工等高科技产业中,是一类战略性关键矿产资源。风化壳型稀土矿床是中国最具竞争优势的稀土资源,其供应了全球90%以上的重稀土。阐明这类稀土矿床的成矿机制,可为寻找和高效开采利用该类稀土资源提供理论支持。文章以稀土元素的活化和迁移这两个关键过程为切入点,总结近年来取得的最新研究成果,并对未来的研究方向提出展望。该类矿床主要发育于富稀土花岗岩类的风化壳中,其中稀土配分模式主要受基岩控制。花岗岩类风化壳的形成以化学风化和生物风化作用为主。长石、云母和角闪石等主要造岩矿物风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物是该类矿床中离子态稀土的主要赋存载体。而离子态稀土则来源于基岩中易风化和中等抗风化(含)稀土副矿物的风化和分解。此外,微生物分泌的有机酸等代谢产物可以促进难风化的独居石和磷钇矿等副矿物的风化和分解,加速稀土元素活化-迁移。与此同时,微生物作用还会导致轻稀土和重稀土的显著分异,其中革兰氏阳性细菌对重稀土的选择性显著高于轻稀土。在风化淋积过程中,稀土元素的络合离子可能是风化壳中稀土迁移的主要形式,主要受pH值、次生矿物形成和络合环境影响。值得注意的是,除了F^(-)和CO_(3)^(2-)等无机配体,有机质也可以直接与稀土离子络合或螯合,充当有机配体促进稀土的运移。因此,风化壳型稀土矿床中稀土元素的活化和迁移机制主要受化学风化和生物风化过程控制,是无机和有机共同作用的结果,但其对该类矿床形成的贡献尚待定量评估。 展开更多
关键词 风化壳型稀土矿床 含稀土副矿物 化学风化 生物风化 稀土迁移
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Au-As-S多元流体交代菱铁矿形成载金黄铁矿的矿物学证据
12
作者 唐红梅 鲜海洋 +5 位作者 何宏平 李珊 何昭露 朱建喜 李琴 邓腾 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期752-762,共11页
成矿流体与含铁围岩反应可生成大量黄铁矿并伴随金的高效沉淀,然而含Au-As-S的多元流体交代含铁碳酸盐围岩形成载金黄铁矿的矿物学过程还有待揭示。本文运用水热实验模拟了Au-As-S多元流体交代菱铁矿的成矿过程,采用X射线衍射(XRD)、拉... 成矿流体与含铁围岩反应可生成大量黄铁矿并伴随金的高效沉淀,然而含Au-As-S的多元流体交代含铁碳酸盐围岩形成载金黄铁矿的矿物学过程还有待揭示。本文运用水热实验模拟了Au-As-S多元流体交代菱铁矿的成矿过程,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析(EPMA)等方法表征了菱铁矿蚀变前后的矿物学特征。结果表明,含Au-As-S的多元热液流体交代菱铁矿可生成载金黄铁矿,且黄铁矿的平均颗粒尺寸受控于初始溶液的As浓度;当初始溶液As浓度从0升至100×10^(–6),黄铁矿的平均颗粒尺寸减小约56%;初始溶液As浓度越高,进入黄铁矿结构中的As则越多,也更有利于流体中的Au以不可见金的形式进入黄铁矿;所形成的载金黄铁矿的Au与As含量呈现显著的正相关性,即存在As-Au耦合关系,与已报道的载金黄铁矿中的现象一致。该研究不仅深入剖析了菱铁矿在含Au-As-S的多元流体蚀变前后的矿物学演化特征,还有助于对载金黄铁矿中Au-As耦合关系成因的认识。 展开更多
关键词 菱铁矿 交代反应 黄铁矿 砷 金
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三维电子衍射:纳米矿物晶体结构分析的变革性技术
13
作者 杨宜坪 林枭举 +5 位作者 鲜海洋 陈生东 袁玉环 席佳鑫 朱建喜 何宏平 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期655-668,共14页
单晶X射线衍射(SCXRD)技术是目前最主要的晶体结构解析手段,但在纳米尺度上存在局限性,无法满足对微纳米矿物晶体结构解析的需求。相比之下,三维电子衍射(3DED)技术是一种针对微米、亚微米乃至纳米尺度矿物晶体结构解析的有效手段。3DE... 单晶X射线衍射(SCXRD)技术是目前最主要的晶体结构解析手段,但在纳米尺度上存在局限性,无法满足对微纳米矿物晶体结构解析的需求。相比之下,三维电子衍射(3DED)技术是一种针对微米、亚微米乃至纳米尺度矿物晶体结构解析的有效手段。3DED技术能够克服SCXRD在解析弱衍射信号、分析<200 nm的纳米晶体以及对轻元素识别等方面的局限性。近年来,3DED技术在材料科学和生物学领域得到广泛应用,被认为是纳米晶体结构解析的变革性技术。尽管该技术在地球与行星科学领域的应用还处于起步阶段,但未来3DED技术在矿物学研究中将发挥重要作用。此外,串行旋转电子衍射(Serial RED)技术也为地外返回等珍贵微量样品的物相与结构分析提供了高效、高通量的解决方案。这些先进的电子衍射技术必将为人类认识物质世界做出重大贡献。 展开更多
关键词 三维电子衍射 纳米矿物 晶体结构解析 变革性技术
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土壤-超积累植物体系中稀土元素的空间富集-分异特征与富集机理
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作者 何柳青 王园园 +1 位作者 朱润良 朱建喜 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期87-101,共15页
离子吸附型稀土矿是我国南方特色的优质稀土资源,但由于落后的采矿方式和无节制的开采,大量稀土元素(稀土元素+Y,简称稀土元素)被带入环境中,导致稀土矿区周边出现许多环境污染和植被退化问题。乌毛蕨是一种对稀土元素具有较强耐受性和... 离子吸附型稀土矿是我国南方特色的优质稀土资源,但由于落后的采矿方式和无节制的开采,大量稀土元素(稀土元素+Y,简称稀土元素)被带入环境中,导致稀土矿区周边出现许多环境污染和植被退化问题。乌毛蕨是一种对稀土元素具有较强耐受性和超强富集能力的蕨类超积累植物,能被用于稀土污染土壤或尾矿的生态修复。本研究以离子吸附型矿区表生土壤上生长的稀土超积累植物乌毛蕨及其根际土为研究对象,通过化学消解和ICP-MS方法测定根际土、根表、根部、叶柄、叶片中稀土元素的含量,分析土壤–植物体系中稀土元素的空间分布、富集与分异特征;采用顺序提取法测定土壤中不同化学形态的稀土元素含量,同时利用微区X射线荧光光谱(μ-XRF)与扫描电镜能谱分析技术(SEM-EDS),阐明乌毛蕨对稀土元素的吸收与富集机理。化学测试结果表明,乌毛蕨对稀土元素有较强的富集和地上转运能力,富集系数(BF)和转移系数(TF)分别为2.61和2.85;植物器官富集能力顺序为:叶片(1750μg/g)>根部(512μg/g)>叶柄(56.5μg/g);植株整体稀土元素配分模式具有与根际土相似的富轻土元素和Ce负异常特征,不同的是,植株整体Eu无异常(根际土δEu=0.51);根际土壤中富集离子交换态的轻稀土离子(34%~64%,(La/Yb)N=2.36),与根系表面呈轻微富轻稀土元素((La/Yb)N=1.29)的现象暗示根际大部分轻稀土元素能以离子形式被根系吸收,重稀土元素与有机配体络合而被吸附在根系表面;稀土元素在向上迁移过程中,(La/Yb)N值下降(叶柄=27.63,叶片=17.17),揭示木质部伤流液的重稀土元素可能比轻稀土元素更容易向上迁移;μ-XRF与SEM-EDS结果显示,乌毛蕨地上部的超富集器官(叶片)将稀土元素主要储存在叶缘的表皮层细胞,且能将大部分非生理需要的稀土元素有效区室化。上述认识揭示了在离子吸附型稀土矿区表生环境中,稀土元素从土壤向植物体内迁移并在地上部富集与分异的过程、规律和主要原因,为今后利用稀土超积累植物实现植物采矿或稀土尾矿生态修复提供科学认知基础。 展开更多
关键词 离子吸附型稀土矿 超积累植物 乌毛蕨 富集 轻、重稀土分异 地上部
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广州周边地区地表水稀土元素污染特征及来源解析
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作者 邓丽明 王园园 +3 位作者 尹小玲 朱建喜 林卓玲 黄爱琳 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期64-76,共13页
以广州市周边地区地表水为研究对象,测定地表水中溶解态稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的浓度,采用单因子评价指数、内梅罗综合污染指数以及潜在生态风险指数对地表水中溶解态稀土元素进行污染和风险... 以广州市周边地区地表水为研究对象,测定地表水中溶解态稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的浓度,采用单因子评价指数、内梅罗综合污染指数以及潜在生态风险指数对地表水中溶解态稀土元素进行污染和风险评价,通过APCS-MLR受体模型对广州市周边城区地表水中溶解态稀土元素的来源进行定量化解析,探究高度城市化的非矿区地表水中稀土元素的浓度分布特征。结果表明,研究区地表水溶解态稀土元素La、Ce、Nd、Pr、Gd、Dy、Sm、Er、Yb、Ho、Tb、Eu、Tm和Lu的平均浓度分别是背景值的6.97、5.15、4.06、4.58、1.58、1.71、1.14、1.26、1.22、1.67、1.33、0.47、0.83和0.80倍,表明广州市周边地区地表水中稀土元素可能存在富集现象,尤其是La、Ce、Nd和Pr等轻稀土元素。空间分布特征表明,稀土元素浓度较高的区域集中在位于广州市市内的石门山、黄山鲁和白云山,推断轻稀土元素浓度可能会受到城市中剧烈的人为活动影响。单因子污染指数结果表明,研究区地表水主要受轻稀土元素(La、Ce、Pr和Nd)污染;内梅罗综合污染指数分析表明,石门山、罗浮山、白云山和黄山鲁采样区地表水中稀土元素属于重度污染水平。潜在生态风险评价结果表明,轻稀土元素La、Ce、Pr和Nd为主要污染因子,石门山、白云山和黄山鲁采样区地表水中稀土元素污染属于中度风险水平;罗浮山和帽峰山属于低风险水平。皮尔逊相关性分析显示研究区地表水中稀土元素之间存在较强的相关性;由APCS-MLR受体模型分析得出2个主要污染源(源1和源2)和未解析源(源3),源1为自然源,贡献率为80.96%~99.12%,为研究区地表水稀土元素的主要来源;源2为人为源,主要由交通运输、工业活动等引起,其贡献率为0.32%~8.67%,是研究区地表水稀土元素的第二大来源。 展开更多
关键词 高度城市化地区 溶解态稀土元素 污染特征 潜在生态风险 APCS-MLR受体模型
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广州及附近地区地表水中稀土元素空间分异的景观效应探析
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作者 黄爱琳 尹小玲 +3 位作者 王园园 朱建喜 邓丽明 林田 《地球化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期53-63,共11页
景观格局与生态过程的关系一直都是地球科学研究中关注的重点,地表水中稀土元素的迁移是一种连贯的地球化学行为,也可能受到景观格局的影响。本研究基于景观视角,对广州及周边5个区域的地表水进行采样,结合土地利用数据与数字高程数据,... 景观格局与生态过程的关系一直都是地球科学研究中关注的重点,地表水中稀土元素的迁移是一种连贯的地球化学行为,也可能受到景观格局的影响。本研究基于景观视角,对广州及周边5个区域的地表水进行采样,结合土地利用数据与数字高程数据,分析各采样区地表水中稀土元素浓度分布特征,并以各采样点为中心进行不同空间尺度的缓冲区分析,计算各缓冲区内的景观格局指数,通过Spearman相关性分析与冗余分析(RDA)定量研究地表水中稀土元素浓度与地形因子以及景观格局指数的关系。结果表明:①地表水中稀土元素的空间分异程度与高程存在显著正相关关系,海拔越高,地表水中稀土元素浓度越高,而与坡度、坡向无明显相关关系。②地表水中稀土元素浓度与景观格局指数存在显著相关关系,景观异质性程度越高,地表水中稀土元素浓度越低,反之景观连接度越好,地表水中稀土元素浓度越高。③不同空间尺度下景观格局对地表水中稀土元素浓度的影响具有明显差异,多数景观格局指数与地表水中稀土元素浓度的相关性在缓冲区空间尺度达到4000 m以上时才最显著,且在4000 m缓冲区中景观格局指数对地表水中稀土元素浓度的解释度最高。若通过景观规划对区域地表水中稀土元素浓度进行有效管控,景观格局调控的空间尺度应该在4000 m以上才会取得显著的效果。 展开更多
关键词 地表水 稀土元素 地形 景观格局 空间异质性
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HDTMA^+柱撑离子空间几何尺寸与柱撑蒙脱石层间排列方式的研究 被引量：30
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作者 朱建喜 何宏平 +2 位作者 郭九皋 杨丹 谢先德 《矿物岩石》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期1-4,共4页
　用X射线衍射方法对不同柱撑浓度条件下制备的HDTMA+柱撑蒙脱石系列样品进行研究,结合有机离子的理论空间几何尺寸,提出有机柱撑离子在层间的不同排列展布方式。水平单层排列的HDTMA+离子可以有两种不同的排列方式并分别对应于柱撑产... 　用X射线衍射方法对不同柱撑浓度条件下制备的HDTMA+柱撑蒙脱石系列样品进行研究,结合有机离子的理论空间几何尺寸,提出有机柱撑离子在层间的不同排列展布方式。水平单层排列的HDTMA+离子可以有两种不同的排列方式并分别对应于柱撑产物的不同底面间距,水平双层排列虽然也可形成两种不同的排列方式,但是柱撑产物具有相同的底面间距,并用联锁嵌合结构解释了有机离子在水平双层和假三层排列模式下其实际总体高度要低于各单层高度数字之和。 展开更多
关键词 蒙脱石 有机柱撑 HDTMA’ 几何尺寸 排列方式
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不同链长烷基季铵离子在蒙脱石层间域内排列方式的对比 被引量：32
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作者 朱建喜 何宏平 +2 位作者 郭九皋 杨丹 谢先德 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期193-198,共6页
选用含不同烷基长链的三种季铵盐——十二烷基三甲基溴化铵(DDTMAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TDTMAB)、十六烷基三甲基溴化铵(HUTMAB),对河北钠交换蒙脱石进行了有机柱撑实验,以X射线衍射分析方法对实验产物进行了对比研究。结果表明,由... 选用含不同烷基长链的三种季铵盐——十二烷基三甲基溴化铵(DDTMAB)、十四烷基三甲基溴化铵(TDTMAB)、十六烷基三甲基溴化铵(HUTMAB),对河北钠交换蒙脱石进行了有机柱撑实验,以X射线衍射分析方法对实验产物进行了对比研究。结果表明,由于烷基链中所含的碳原子数目不同,三种长链季铵离子对蒙脱石的柱撑效果不同,DUTMA^+在蒙脱石层间域内可形成平卧单层、平卧双层和假三层三种不同排列方式;TDTMA^+与DDTMA^+在低浓度条件下形成的前两种排列方式相同,而第三种则不同,为倾斜单层排列;HUTMA^+有机柱撑产物中除了具有前两者的排列方式外,还具有倾斜双层排列方式。不同排列方式的复合产物可以多相共存。此外,随着柱撑剂浓度的增加,三种长链烷基季铵离子在蒙脱石层间域内的排列方式及其演化是不同的。 展开更多
关键词 季铵盐 链长 烷基 蒙脱石层 离子 演化 有机柱撑粘土 排列方式
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柱撑蒙脱石及其热处理产物孔性研究 被引量：11
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作者 朱建喜 何宏平 +2 位作者 杨丹 郭九皋 谢先德 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期324-328,共5页
用Keggin离子(聚合羟基铝离子)与蒙脱石作用制备了羟基铝柱撑蒙脱石.对羟基铝柱撑蒙脱石及其热处理产物采用X射线衍射分析(XRD)和比表面积(BET法)及孔径分析等方法对其进行了研究.XRD结果表明,羟基铝柱撑蒙脱石底面间距约为2.13nm,热处... 用Keggin离子(聚合羟基铝离子)与蒙脱石作用制备了羟基铝柱撑蒙脱石.对羟基铝柱撑蒙脱石及其热处理产物采用X射线衍射分析(XRD)和比表面积(BET法)及孔径分析等方法对其进行了研究.XRD结果表明,羟基铝柱撑蒙脱石底面间距约为2.13nm,热处理(300-650℃)后转变为1.74nm左右.分析表明,铝柱撑蒙脱石比表面积增大为231.6m2/g,比原始蒙脱石增大约7倍.比表面积的增大主要是由于微孔的比表面积的增加,说明柱撑过程主要使蒙脱石的微孔孔隙增多.经热处理后,铝柱撑蒙脱石的孔性发生了很大变化:随着处理温度升高,其比表面积降低,平均孔径增大,微孔体积减少.比表面积的降低主要是由于微孔比表面积的降低.说明热处理使得铝柱撑蒙脱石微孔结构遭到破坏. 展开更多
关键词 柱撑蒙脱石 Keggin离子 比表面积 微孔性 热处理 孔径 微孔结构 聚合羟基铝离子 多孔性材料
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层间水含量对蛭石有机改性影响的研究 被引量：22
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作者 朱建喜 胡大千 何宏平 《矿物学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期464-466,共3页
本文以溴代十六烷基吡啶、磷酸三丁酯对膨胀蛭石和未膨胀蛭石进行了改性处理 ,并用IR、XRD方法研究了蛭石在不同层间水含量情况下 ,这两种有机分子分别进入蛭石层间的难易情况 ,结果表明 :①层间水含量能够对有机分子进入蛭石层间产生影... 本文以溴代十六烷基吡啶、磷酸三丁酯对膨胀蛭石和未膨胀蛭石进行了改性处理 ,并用IR、XRD方法研究了蛭石在不同层间水含量情况下 ,这两种有机分子分别进入蛭石层间的难易情况 ,结果表明 :①层间水含量能够对有机分子进入蛭石层间产生影响 ,但对具有较强离子交换能力的有机分子进入层间的影响不大 ;②磷酸三丁酯分子易于与含层间水少的膨胀蛭石结合 ,说明层间水对磷酸三丁酯分子的作用遵循异极性排斥的原则。 展开更多
关键词 蛭石 层间水含量 有机改性 IR XRD 溴代十六烷基吡啶 磷酸二丁酯
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