晶须状FeS2矿物学及其形成机制研究 ——以耿庄金矿为例

论文摘要

FeS2矿物分布于多种岩石和矿床中,一直是矿物学领域的重要研究对象。前人成果显示,其在地质条件分析、地质环境评价、环境改善、材料科学、太阳能利用等方面有重要作用。已引起许多学科的关注,研究内容不断深入和扩展。我们在山西耿庄金矿区,隐爆角砾岩体晶洞内的重晶石中,发现了大量纳-微米级晶须状FeS2矿物。它代表了特定的结晶条件和生长的地质过程,包涵有FeS2矿物（Pyrite-Marcasite）生长中相转变等重要信息。用扫描电镜、电子探针、XRD和Raman系统研究了晶须状FeS2发现,晶须长度3-5mm,最长达15mm,直径一般1-5um,断面多呈正方形和正三角形。主要有纳-微米线、微米带等直杆（线）状；加粗的串珠状、竹节状、藕节状、蒲棒状；不规则的分枝状等二十余种形貌。表面有光滑、粗糙和具有结瘤等特点。化学成分均属FeS2-Fe（Ni、Co）S2固溶体系列,但不同形貌晶须成分有明显差异。晶须状FeS2中有黄铁矿型和白铁矿型结构。简单形貌以黄铁矿型为主,复杂、不规则形貌以白铁矿型为主。多次生长晶须的内、外部结构并不相同。在重晶石中晶须状FeS2由中心向外,其形貌、成分、结构出现规律变化。根据耿庄岩石化学成分特征、同位素、流体包裹体研究结果,结合隐爆作用和热液活动特点,讨论了耿庄晶须状FeS2形成的物理化学条件。认为：含钾、富碱质的低温热液有利于晶须状FeS2的形成,重晶石和晶须状FeS2形成的宏观地质背景具有一致性,微观生长条件具有差异性。综合运用地球化学；矿物形貌学；晶须生长等现代科学理论,系统分析了FeS2结晶成核的基本条件和生长过程。揭示出晶须状FeS2为重晶石晶面上的非均匀成核；以VLS和螺旋生长机制生长：生长过程具有阶段性、继承性和叠加特点。晶须小环带按“过饱和-成核-耗尽循环”过程生长,大环带的形成则受隐爆作用的脉动和周期性波动的影响。提出了耿庄多形貌FeS2晶须的生长模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.1.1 研究目的及意义
• 1.1.2 国内外研究现状分析
• 1.2 研究内容和工作量
• 1.3 研究技术路线和方案
• 1.4 取得的主要成果和创新点
• 2矿物及其研究现状'>第二章 FeS₂矿物及其研究现状
• 2矿物概述'>2.1 FeS₂矿物概述
• 2.2 形貌学研究
• 2.3 成分特征研究
• 2.4 结构标型研究
• 2.4.1 结构特征研究
• 2.4.2 黄铁矿与白铁矿的相变问题
• 2矿物的应用研究'>2.5 FeS₂矿物的应用研究
• 2.5.1 在金矿床成矿、找矿方面的应用研究
• 2.5.2 热力学和动力学意义
• 2.5.3 在环境评价和环境修复中的应用
• 2.5.4 在材料学性能方面的研究
• 2矿物的赋存条件'>第三章 晶须状FeS₂矿物的赋存条件
• 3.1 矿区地质简况
• 3.2 隐爆角砾岩
• 3.2.1 隐爆角砾岩体特征
• 3.2.2 隐爆角砾岩岩性及分布
• 3.3 晶洞特征及重晶石巨晶
• 3.3.1 晶洞特征
• 3.3.2 重晶石巨晶
• 3.3.2.1 物理性质
• 3.3.2.2 化学成分
• 3.3.2.3 晶体结构
• 2矿物的赋存状态'>3.4 晶须状FeS₂矿物的赋存状态
• 2矿物学研究'>第四章 晶须状FeS₂矿物学研究
• 2矿物概述'>4.1 晶须及晶须状FeS₂矿物概述
• 2光性特征和物理性质'>4.2 晶须状FeS₂光性特征和物理性质
• 2形貌学研究'>4.3 晶须状FeS₂形貌学研究
• 4.3.1 晶须的单体形貌
• 4.3.1.1 杆（线）状晶须
• 4.3.1.2 片（带）状晶须
• 4.3.1.3 顶珠状晶须
• 4.3.1.4 串珠、竹节、藕节状、蒲棒状晶须
• 4.3.1.5 螺旋状晶须
• 4.3.1.6 分枝状和其他形状
• 4.3.2 晶须的表面微形貌特征
• 4.3.3 晶须的组合形貌和分布
• 4.3.4 晶须形貌的演化系列
• 2成分'>4.4 晶须状FeS₂成分
• 4.4.1 晶须矿物成分
• 4.4.2 晶须矿物成分的序变规律
• 2矿物结构'>4.5 晶须状FeS₂矿物结构
• 4.5.1 粉晶x射线衍射分析
• 2拉曼光谱特征'>4.5.2 晶须状FeS₂拉曼光谱特征
• 4.5.2.1 拉曼光谱原理
• 4.5.2.2 拉曼效应的内涵
• 4.5.2.3 仪器结构及性能
• 4.5.2.4 实验条件及结果
• 4.5.2.5 拉曼散射谱的变化机理分析
• 2的演化系列（序变）'>4.6 耿庄晶须状FeS₂的演化系列（序变）
• 2的形成环境和地质作用'>第五章 晶须状FeS₂的形成环境和地质作用
• 5.1 岩石地球化学性质
• 5.2 同位素地球化学特征
• 5.2.1 铷-锶同位素特征
• 5.2.2 硫同位素特征
• 5.2.3 氢氧同位素特征
• 5.3 重晶石中流体性质
• 5.3.1 流体包裹体岩相学特征
• 5.3.2 流体包裹体显微测温研究
• 5.4 晶须形成的地质作用
• 2生长条件分析'>第六章 晶须状FeS₂生长条件分析
• 6.1 热液条件下的元素结合规律
• 6.1.1 S的地球化学
• 6.1.2 Fe的地球化学
• 6.1.3 Co的地球化学
• 6.1.4 Ni的地球化学
• 6.1.5 Ba的地球化学
• 2、BaSO₄的形成条件分析'>6.2 FeS₂、BaSO₄的形成条件分析
• 2的形成条件'>6.2.1 晶须状FeS₂的形成条件
• 4的形成条件'>6.2.2 BaSO₄的形成条件
• 2和BaSO₄的共结晶生长分析'>6.3 FeS₂和BaSO₄的共结晶生长分析
• 2生长机制和模型探讨'>第七章 晶须状FeS₂生长机制和模型探讨
• 7.1 晶体生长的现代理论
• 2的成核和生长'>7.2 晶须状FeS₂的成核和生长
• 2的成核'>7.2.1 晶须状FeS₂的成核
• 7.2.1.1 晶须的成核理论
• 2的成核'>7.2.1.2 耿庄晶须状FeS₂的成核
• 2形成时界面的稳定性'>7.2.2 晶须状FeS₂形成时界面的稳定性
• 2的生长'>7.2.3 晶须状FeS₂的生长
• 2的环带生长'>7.2.4 晶须状FeS₂的环带生长
• 2的生长机制'>7.3 晶须状FeS₂的生长机制
• 7.3.1 轴向螺旋位错生长机理
• 7.3.2 VLS生长机理
• 2生长模式探讨'>7.4 耿庄晶须状FeS₂生长模式探讨
• 第八章 结论
• 图版及说明
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 学习和科研简历