钾长石相变过程的实验研究

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作者刘睿
来源东北大学
出版年2015
摘要
长石在自然界中分布非常广泛,是地壳中含量最丰富的造岩矿物之一。钾长石的相变过程承载着丰富的地球化学过程信息,对于金矿等重要资源的勘察与研究有非常重要的标识作用。此外,利用钾长石相变,可使钾长石资源获得广泛的材料学应用。国内外很多学者对钾长石的蚀变现象进行过研究,但是,多数集中于对天然地质体中蚀变现象的研究。对于钾长石在不同介质中,不同温度、反应时间等条件下相变的实验研究还比较少见。辽宁省桓仁地区的钾长石矿床,其钾长石矿石具有储备量大、质量好、矿体分布集中、易于开采等特点,但是对此地区钾长石资源的研究和开发利用的程度还不高。因此,本论文对采自该地区的钾长石资源进行研究,能为今后对其深入研究提供借鉴和依据,同时对于科学有效利用该资源也具有非常重要的意义。采用东北大学成因矿物学研究室研发的干热、水热实验矿物学的技术方法,利用X’Pert Pro型多晶X射线衍射仪、Ultra Plus型场发射分析扫描电镜、电制冷X射线能谱仪、AXIOSmAX型X射线荧光光谱仪和STA449 F3型同步热分析仪等现代技术手段,分别开展了钾长石在液态介质和氧化环境中不同实验条件下的相变实验,测试表征了相变产物的特征,分析总结了钾长石的相变特征和机制。研究发现,钾长石在酸性液态介质中,在饱和蒸汽压、120~210℃的条件下,经过5~15d的实验周期,在其表面可形成蚀变层。温度和时间对钾长石的蚀变特征都具有促进作用,温度对钾长石相变程度的影响相对较大。强酸性液态介质对钾长石的高岭石化有益,弱酸性液态介质对钾长石的白云母化有益。在强碱性液态介质中,钾长石在饱和蒸汽压、120~210℃的条件下,经过5~15d的实验周期,在表面也可发生相变,生成结构中含Na的钾微斜长石和含K的钠微斜长石,但是蚀变作用很弱。在氧化环境中,钾长石在1018℃、1175℃、1242℃和1303℃的条件下,经过1~3h的实验周期,可发生相转变,由本研究实验方法获得的相变产物,其物相组成主要包括正长石和低透长石。在1242℃的温度条件下,经过2h的反应时间,钾长石晶体结构稳定性可达到本研究实验条件下的最低值。本研究对钾长石的相变过程进行了较为系统的实验研究,可为进一步深入研究和科学有效利用该地区钾长石资源提供理论借鉴和参考。

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