近代矿物学第十九讲——矿物体系热力学的几个问题

<正> 近年来,在矿物研究中积累了较多的矿物热力学数据和矿物体系的相平衡实验资料,促进了热力学在矿物学及其它地学领域中的实际应用。本文拟对有关矿物体系的热力学理论和方法方面的新近发展作一简要介绍。一、简单矿物体系的热力学分析1.热容和熵目前许多矿物的熵数据主要是通过低温热容(C_P)测量而得的矿物相第三定律熵:     

固体热容方程

提出了固体热容的一个新表达式,它可以1)用于拟合测出的晶体低温热容值:2)用来估计高温热容值而不违反Petit和Dulong(1819)建立的原则:C_p=3Rn(1+k_1T~(-1)+k_2T~(-2)+k_3T~(-3))+(A+BT)+C＇_p其中R是气体常数,n是化学分子式中的原子数:A和B由热膨胀系数和等温体积弹性(?)量计算得到;k_i常数则由拟合测出的低温热容数据确定;C＇_p是某些物质由于阳离子的紊乱无序、非谐性及电子参与作用而造成的对极限3Rn的偏差。所提出的方程中的5个常数可以根据6个矿物来确定,这6个矿物的物理性质已作过详细的研究。在此也详尽讨论了由于实验测量或热膨胀系数和体积弹性模量的外推等原因可能产生的误差。     

硅酸盐玻璃和熔体的熵与结构

对NaAlSi2O6、MgSiO3、Ca3Al2Si3O12、Ca1.5Mg1.5Al2Si3O12等玻璃进行了低温绝热热容（Cp）测量。测量结果及过去的数据表明，在体系Cao－MgO－Al2O3－SiO2的整个所研究的成玻璃部分中，在高于50K时热容都是组成（误差在±1％以内）的加和函数。考虑到氧配位多面体对低温熵有决定性作用，可以认为，这表明在所有这些玻璃中Si、Al是四面体配位，与结构数据一致，而Ca、Mg依然是八面体配位。相反，碱性铝硅酸盐的热容和熵都不是组成的加和函数，表明加入Al时，碱金属元素的配合数从约6增至9。玻璃振动熵具加和性的热化学效应是：钙、镁铝硅酸盐熔体的混合熵基本上是构型的。对于含碱金属液体来说，振动熵可能对混合熵有明显贡献。在很低的温度下，可能由于中程有序的特定差异，热容与组成的加和性不大好。     

铝硅酸盐石榴石的混合性质:天然资料和实验资料的限制条件及在地质温度-压力测量中的应用

<正> 因为石榴石的稳定范围很宽,故涉及石榴石的许多反应在计算天然岩石的P-T历史方面已得到广泛的应用。近年来,不少学者为建立对这类计算很重要的石榴石中的活度-成分(a-X)关系已做过大量的工作。本文的主要目的是利用由现有石榴石和共存相间的Fe-Mg分配数据所获得的限制条件,对(Fe,Mg,Ca)_3Al_2Si_3O_(12)石榴石中二元混合性质的热力学数据批评性地进行分析和精炼,并研究它们     

安徽岳西榴辉岩及伴生石榴石橄榄岩的岩石学和地球化学(摘要)

<正> 安徽岳西榴辉岩及伴生石榴石橄榄岩岩体包括碧溪岭石榴石橄榄岩-榴辉岩(以下简称碧溪岭岩体)和南山岭榴辉岩-石榴石橄榄岩(以下简称南山岭岩体)。两岩体相距约5km,均位于大别地块中部,围岩分别为早元古代大别群程家河组和桥岭组片麻岩。 碧溪岭岩体以榴辉岩为主体,石榴石橄榄岩呈条带状或透镜状分布于榴辉岩中,两者之间界限清晰,在石榴石橄榄岩中时见榴辉岩包体。榴辉岩主要由石榴石(50—60％)、单斜辉石(30—50％,多半为绿辉石)、石英(0—10％     

流纹岩和安山岩熔体的热力学性质和流变学性质

根据400K与1800K之间的相对焓测量结果，研究了流纹岩和安山岩玻璃和液体的热容。对这些玻璃相来说，实验数据与计算热容的经验模式相一致，而对这些液相来说，由于碱金属与铝之间有强烈的相互作用，这种一致性不太好，用经验热容模式目前还解释不了这些相互作用。测量了这两种液体从玻璃转化点到1800K时的粘度。通过张驰过程的构型熵理论得知，粘度与温度的关系跟构型热容（用量热法测得）具有定量关系。对流纹岩和安山岩这两者的熔体来说，其热容和粘度与由含矿物成分的组分所做的附加模拟获得的结果大致相同。     

镁夕卡岩建造锡和钨矿床中的石榴石

<正> 石榴石是夕卡岩矿床中主要的造岩矿物之一。它们通常以铝榴石组分含量不高的钙铝榴石-钙铁榴石系列的中间变种而出现。夕卡岩中的石榴石主要有三种类型;钙铝榴石型(钙铁榴石分子为O—40％),中间型(钙铁榴石分子为40—70％)和钙铁榴石型(钙铁榴石分子为70—80％)。许多研究者认为,钙铁榴石型的石榴石主要产在夕卡岩型的铁矿床和多金属矿床中,而钙铝榴石型的石榴石则主要产在夕卡岩型的锡矿床、钨矿床和稀有金属矿床中。对于白钨矿矿床中的     

活性碳纤维吸附CS2蒸气的热力学研究

通过吸附热力学研究,计算出CS_2蒸气在活性碳纤维(ACF)上的吸附热、吸附功和吸附熵.结果表明,吸附属物理吸附范畴,所用吸附剂样品表面是不均匀的.     

安大略南部冰碛物中标志矿物的化学及X射线衍射分析

<正> 在大湖地区东部冰碛物中所发现的红色石榴石与紫红色石榴石的比值,对研究冰碛物地层和来源是非常有用的。在冰碛物的研究中,为了确定这种颜色不同的原因,并用更客观的标准来补充这种颜色的不同,我们做了X射线衍射和荧光分析、原子吸收以及电子探针分析。这两组石榴石在晶胞参数上有0.05(0.005mm)以上的恒定差别。主元素的电子探针分     

雅库特金伯利岩岩筒中与金刚石共生的石榴石、铬铁矿和金红石的成分

<正> 本文研究了雅库特某些岩筒中与金刚石共生的铬铁矿、石榴石和金红石的成分。在双目镜下,从“和平”、“森林”(鲍图奥宾矿田)、“成功”和“雅库特”(达尔丁矿田)岩筒的粒度为-8+5毫米的晶体以及带有金刚石边的连生体中,选出了含有包裹体的金刚石和带有金刚石的连生体。用 JXA-50A 型显微分析仪进行了矿物     

钙的置换引起石榴石结构变化的证据

<正> 过去有关石榴石结构的工作都集中在不同的固溶体系列的端元组份,特别是镁铝榴石(Mg_3 Al_2 Si_3O_(12))和钙铝榴石(Ca_3 Al_2 Si_3 O_(12))上,而对具有过渡组成的石榴石结构所做的工作甚少。Novak和Gibbs(1971)研究了多种石榴石,但是他们的大多数样品都含有两种以上的二价阳离子,这就不可能推导出任何有关单个固溶体系列的有用的结果。 首次对一个完全的固溶体系列进行观察的尝试是由Newton等(1977)进行的。他们考察了镁铝榴石-钙铝榴石固溶体系列的合成石榴石的热力学,这就需要测定作为组成函数的晶胞边长。这个工作产生的     

费内罗橄榄岩体的镁铝榴石

在伊夫雷亚(Ivrea,意大利)地带的岩石里至今还没有发现过富含镁铝榴石成分的石榴石。到目前为止,对高度变质的基性岩和片麻岩(辉石花岗片麻岩和碎云片麻岩)的石榴石所做的化学分析和物理常数测定表明,它是富含铁铝榴石成分的石榴石,而镁铝榴石组分则广泛地落在高度变质的超镁铁岩石榴石特有的范围内。超镁铁岩本身(最     

费内罗橄榄岩体的镁铝榴石

在伊夫雷亚(Ivrea,意大利)地带的岩石里至今还没有发现过富含镁铝榴石成分的石榴石。到目前为止,对高度变质的基性岩和片麻岩(辉石花岗片麻岩和碎云片麻岩)的石榴石所做的化学分析和物理常数测定表明,它是富含铁铝榴石成分的石榴石,而镁     

太湖表层水体及沉积物中双酚A类似物的分布特征及潜在风险

本研究对太湖表层水和沉积物中7种双酚A类似物(BPs)的浓度水平及分布特征进行了调查,并对其潜在的风险进行了评估.结果表明太湖表层水中双酚F(BPF)、双酚S(BPS)和双酚A(BPA)为主要的BPs组分;沉积物中BPA对BPs总浓度的贡献率最高,其次为BPF和BPS,且与沉积物中TOC含量具有显著的正相关;BPA、BPF和BPS在表层水和沉积物中的高浓度水平均分布在太湖入湖支流(采样点S4~S10).风险评估表明BPs的联合毒性风险熵表现出低生态风险,且对人体不具有明显的健康风险.     

论某些火山成因的金-银矿床中“异常”矿物组合

<正> 几年前,在一个金-银矿床的矿石中发现了日光榴石。这种矿物(高温夕卡岩矿床和云英岩矿床特征的矿物)的发现,在一定的程度内对研究该地区低温热液矿床的地质学家来说是一种意外。后来,在含日光榴石的矿物组合中又发现了石榴石(含6％钙铝榴石分子的钙铁榴石及锰铝榴石)、单斜辉石、绿帘石(含     

小麦秸秆生物碳质吸附剂从水中吸附硝基苯的机理

在炭化温度为300℃下,以小麦秸秆为材料制备生物碳质吸附剂,采用批量平衡试验,研究了其对水中硝基苯的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨其吸附硝基苯的作用机理.结果表明,硝基苯在生物碳质上的吸附过程符合拉格朗日假二级动力学方程,反应活化能为12.2 kJ/mol;吸附行为可用Freundlich吸附等温方程描述,饱和吸附容量为91.58 mg/g.由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变(ΔH)<0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明生物碳质对硝基苯的吸附为放热和熵减少的自发过程.      

福建东山亲营山岩组变质岩石榴石-黑云母地质温度计的应用

福建东山苏峰山地区亲营山岩组含石榴石、黑云母和白云母。亲营山岩组原岩为泥质岩,经历了岩片俯冲、深埋挤压和逆冲3个构造-变质作用阶段,分别形成俯冲岩片(Ⅰ)、深埋挤压岩片(Ⅱ)和逆冲岩片(Ⅲ)。俯冲阶段为中温低压变质作用,深埋挤压阶段为高温中压进变质作用,逆冲阶段为高温低压退变质作用。石榴石、黑云母和白云母为主要变质矿物,均为无环带的均一矿物。选取相邻石榴石和黑云母矿物对作为地质温度计,结合白云母地质压力计,估算俯冲阶段温度为594～622℃,压力为0. 28～0. 52 GPa;深埋挤压阶段温度为629～655℃,压力为0. 6～0. 7 GPa;逆冲阶段温度为476～495℃,压力为0. 09～0. 1 GPa。     

污染物排放量与河流水质输入响应关系初步研究——小清河(济南段)为例

污染物排放量与河流水质输入响应关系的建立,是实施排污总量控制的关键.文章以小清河(济南段)为例,将小清河分为睦里庄-还乡店段,还乡店-大码头段和大码头-辛丰庄段,应用一维稳态河流水质模型,确定相应模型参数,与水质实测值相结合,建立污染物排放量与河流水质的输入响应关系,计算响应系数.结果表明:小清河不同段COD的响应系数分别为94.3％、76.7％和76.6％,氨氮的响应系数分别为277.2％、85.7％和58.8％;COD的计算值与实测值比较接近,而睦里庄-还乡店段、大码头-辛丰庄段氨氮的计算值与实测值偏差较大.     

相对湿度对大气中半挥发性有机物气态/粒子态组成比例的影响

在大气环境中,化合物的气态粒子态组成比例系数KP=(F/TSP)/A,式中F(?)g/ M~3)是化合物的粒子缔合浓度,A(ng/M~3)是化合物的气态浓度,TSP(μg/M~3)是总悬浮微粒的浓度。Kp是温度(T.K)的函数,其表达式为logKP=mP/T+bP。利用日本大阪城区的数据,在相对湿度(RH,％)为41％～95％的范围内,研究了相对湿度对Kp值的影响,由此确定出比例系数的测定值(logKP)与计算值(mp/T—bP)之间的残差为cpRH+dp。对于七组多环芳烃(PAH),如菲+蒽.甲基菲+甲基蒽、荧蒽、芘、苯并[a]芴+苯井[b]芴、(艹屈)+苯井[a]蒽+苯并菲和苯并[b]荧蒽+苯并[k]荧蒽,所得到的关系式为:log(F/TSP)/A=mp T+bp+cpRH+dp。且Cp值为负,故log(F/TSP)A值是随着湿度的增加而降低。对于荧蒽,cp=-0.00528,dp=0.381     

络合测定含镓钆的石榴石晶体中的镓和钆

在用斯错赫拉尔斯基法培养Ga_3Gd_5O_(12)(GGG)型镓-钆-石榴石晶体时,产物的化学计算显得较重要。由于在文献中找不到一种令人满意的方法,所以我们发展了一种较好的、同时测定两种共生微量元素的操作步骤。