矿物学性质范文

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篇1

中图分类号:R285.5　文献标识码:A

文章编号:1007-2349(2010)10-0079-03

高脂血症(hyperlipidemia)又称脂质代谢紊乱或异常,是导致脂肪肝、动脉粥样硬化等多种疾病的重要因素,随着发病率的持续增加,高脂血症的病因学、预防和治疗依然是医学界研究的热点。然而至今药物治疗尚未取得明显突破,究其原因,除了其它因素而外,高脂血症动物模型的制备也可能是影响该类药物发展的重要原因之一,因此,选择理想的高脂血症动物模型是推进高脂血症研究进程的关键。本文就近年来高脂血症动物模型的研究概况作一综述,为该领域的研究者正确合理选择高脂血症动物模型提供依据。

1　常见高脂血症模型动物的种类及特点

1.1 大鼠 建立大鼠高脂血症模型,方法简单,成本适中,采血量较大,可以满足一次做多种指标,且模型建立的方法最多。更重要的是大鼠的食性与人类相似,所形成的病变与人类早期病理改变相似,且适应性较强,是目前国内研究脂质代谢最多的实验动物。但大鼠有对抗动脉粥样硬化形成的能力,不宜作为抗动脉粥样硬化药物的筛选。

1.2 小鼠 小鼠模型的制造成本很低,采样较方便,可作为降脂药初筛的模型,但是采血量少,限制了指标的检测。在高血脂和动脉粥样硬化的转基因动物模型的研究中,小鼠占有重要地位,其主要原因是由于小鼠除了有遗传学上明确的野生品外,尚有多种突变型和重组型的品种以及日渐成熟的基因定位技术。

1.3　兔 作为高脂血症的模型动物,其优点在于极易形成高脂血症模型,特别是高胆固醇血症,柳玉霞等报道,采用高脂饲料喂养法,家兔2～3周可形成高脂血症,而大鼠需要4周,且家兔TC值增长幅度比大鼠要大,但家兔是草食动物,和人类的胆固醇代谢不完全一致,且耗费饲料,灌胃给药操作不便,易造成死亡。

1.4 金黄地鼠和豚鼠 在胆固醇合成、代谢方面,受体、非受体转运途径的比例与人类较为相近,对食物中脂质和调节血脂功效成分的反应更接近于人,又具成本较低、造模时间较短的优点,因此目前国际上在血脂代谢的研究中趋向于采用豚鼠和(或)金黄地鼠来建立高脂模型,但金黄地鼠血量少,尾部采血困难,性情凶猛等给实验造成困难。

1.5 小型猪 作为高脂血症研究的模型动物,优点在于易于诱发,更重要的是小型猪的冠状动脉循环在解剖学的血液动力学方面与人类很相似,猪和人对高胆固醇饮食的反应是一样的,能产生实验性动脉粥样硬化,是研究动脉粥样硬化很好动物模型,但猪饲养管理较费事,食源性诱发需要大量的脂类和胆固醇饲料,长期饲养成本较高。

1.6 非人灵长类 在解剖结构、生理机能、代谢及疾病特点方面与人最为接近,用作高脂血症研究的动物模型极为理想。但其共同的缺点是来源不足,难于饲养,野外捕获者背景不清,个体差异大,不利于开展广泛的研究。

2 常用高脂血症动物模型的制备方法

2.1 先天性动物模型 出生25 d左右的乳幼大鼠,不脱离母鼠乳汁喂养时TC高于成年大鼠的2～3倍。具有遗传性高脂血症的家兔,其携带有一个可遗传的变异基因,导致缺少低密度脂蛋白(LDL)受体而出现高脂血症,与人类家族性高胆固醇血症(FH)类似。利用自发性动物模型来研究人类疾病的最大优点,就是疾病的发生、发展与人类相应的疾病很相似,均是在自然条件下发生的疾病,其应用价值很高,但这类模型来源较困难,不可能大量应用。

2.2　化学物质诱发的动物模型

2.2.1 高脂饲料喂养法 是直接给动物喂饲含有高胆固醇、高甘油三酯的高脂食饵引起动物脂代谢紊乱,从而使动物血清中的胆固醇和甘油三酯升高的造模方法,属于外源性高脂模型。含胆酸钠的高脂饲料可促进大鼠有效吸收胆固醇与脂肪,使动物迅速形成高脂血症模型。该造模方法简单,方便,但动物为自由饮食,进食量个体差异大,常出现高低不均的现象,所以组内离散度较大。

2.2.2 脂肪乳灌胃法 是将由胆固醇、猪油等配制而成的一种乳液以灌胃的方式定量给予动物的方法。该法操作较高脂饲料法复杂,一是脂肪乳配制麻烦费时,二是脂肪乳黏稠,灌胃困难,容易造成动物死亡。但因其可以定量灌胃高脂物质,避免了因进食不均而造成的实验误差,所以效果要优于高脂饲料法。

2.2.3 蛋黄乳注射法 新鲜鸡蛋以生理盐水配成75%蛋黄乳液,给禁食(16 h)雄性小鼠注射0.5 mL/只,注射后20h可提高动物体内胆固醇水平,造成急性高胆固醇血症,观察用药后对促进TC或脂蛋白的转化与排泄作用。同样一次腹腔注射75%蛋黄乳液0.5 mL/只,雄性SD大鼠也可于次日复制高脂模型,于造模第5 d血脂尚未低至基础水平。

2.2.4　Triton注射法 给小鼠一次性尾静脉注射TritonWR-1339(400 mg/kg)可抑制卵磷脂胆固醇酰基转移酶,影响脂蛋白之间的脂蛋白交换和形成Triton一脂蛋白复合物,抑制脂质在血清中的清除,3 h小鼠血脂开始升高,12 h左右达高峰,但TG、TC、HDL-C、LDL值达到峰值的时间不尽相同。高敏等研究发现Triton小鼠尾静脉注射造模后约16 hTG值可达峰值,而TC、HDL-C、LDL和HDL/TC值则在24 h或24 h以后才能达到峰值,另外,皮下和腹腔注射也能使血清TC升高,但所需剂量较大或时间较长。也可用大鼠一次静脉注射300 mg/ks,9 h后血清TC升高,24 h后达峰值。

2.2.5 Wistar雄性大鼠L-蛋氨酸灌胃法 L-蛋氨酸给Wistar雄性大鼠灌胃8周,即可引起动物血脂明显改变,形成外源性高脂血症动物模型。

2.2.6 复合因素造模 用高胆固醇饲料喂养法与免疫反应损伤法结合制备兔高脂蛋白血症模型。选日本大耳白兔作一次性静脉注射牛血清白蛋白(250 mg/kg),即日开始用高脂饲料(30%胆固醇、10%猪油、2%脱氧胆酸钠和2%甲基硫氧嘧啶)灌胃,3周后模型出现动脉粥样硬化斑块,但不影响兔的生长发育。

3 转基因高脂动物模型

转基因动物可以定义为,在基因组中稳定地整合有外源基因,并由此而具有了新的、可遗传给后代的特征的动物。小鼠是血脂和AS转基因动物模型研究中最主要的动物,主要用于调控载脂蛋白基因的表达。涉及脂质代谢的蛋白主要包括相应的受体,载脂蛋白(Apo)、与脂质代谢有关的酶和转运蛋白,其中ApoE研究得最多。ApoE是CM、VLDL、中间密度脂蛋白(IDL)和部分HDL的结构蛋白,作为配体与HDL受体和ApoE受体结合,介导VLDL、IDL和CM残基的清除,ApoE变异或缺乏往往会导致血脂紊乱和AS。琦祖和等以人的突变性基因载脂蛋白2ApoE7基因制备了

ApoE72Tg小鼠,其特点是胆固醇、甘油三酯升高,脂质代谢紊乱,小鼠的学习与记忆能力降低。寿命缩短。Shimano等采用转基因技术首次制成抗食源性高脂血症的转基因小鼠,他将大鼠ApoE基因与小鼠金属硫蛋白启动子融合的质粒,用显微注射法注入小鼠受精卵内,建立了转基因小鼠支系。其中一个高表达力支系的小鼠肝脏中产生了大鼠ApoE。在Zn诱导后,该支系纯合子小鼠的血浆中大鼠ApoE含量比未作诱导的对照组小鼠高得多。当喂养高胆固醇饲料时,转基因小鼠未发生高胆固醇血症。这证实了ApoE在血浆脂蛋白代谢中起关键性作用,能降低血胆固醇和甘油三酯水平,阻止外源性高胆固醇血症的发生。王亚楠等建立了脂蛋白脂肪酶和载脂蛋白,双基因缺陷的混合型高甘油三酯和高胆固醇血症动物模型。发现双基因缺陷小鼠血浆甘油三酯是载脂蛋白E基因缺陷小鼠的3.8倍,血浆总胆固醇也略有增加。两种小鼠的主动脉全长及流出道均有明显的粥样硬化,但之间无显著性差异。结论载脂蛋白可能与血管壁局部脂蛋白脂肪酶的活性相应降低而对动脉粥样硬化抑制作用有关。

4　建立高脂血症动物模型应注意的问题

4.1 相似性 首先,动物在食物、生理、解剖以及病变情况等方面应尽可能与人相似。其次,复制的模型应尽可能接近人类疾病。如高脂饲料和脂肪乳两种方法皆是经消化道给予,形成时间相对较长,与人类由于膳食结构改变而形成的高脂血症相似,对于研究环境因素对高脂血症形成的影响以及调血脂药物的开发应用具有非常高的价值,而由蛋黄乳剂、Triton等一次性诱发形成的模型虽也可以归为环境因素造成的,但不符合人类的高脂血症特点,故一般只作为调血脂药物的筛选。原发性高血脂症是由于遗传基因缺陷和(或)环境因素引起的。因此,在研究高血脂症的发病机制以及防治方面,必须要应用先天性缺陷的或者经过转基因技术改变形成的与人类各种高血脂症相似的动物模型。

4.2 重复性 理想的模型应该是可以重复的,故应尽量选用影响因素少的模型,而且同时在许多因素上应该保持一致性;在转基因动物中。要选用基因型和表现型一致的动物。

篇2

关键词：植物地球化学异常；金矿床；红沙；梭梭；地学机制；水盐运移；荒漠；甘肃

中图分类号：P593文献标志码：A

Formation Geomechanism of Botanogeochemical Anomaly of 460 Au Deposit in Beishan Area of Gansu

SONG Cian1，2， SONG Wei3， DING Rufu4， LEI Liangqi1，2

（1. Guangxi Key Laboratory of Hidden Metallic Ore Deposits Exploration， Guilin University of Technology，

Guilin 541004， Guangxi， China； 2. College of Earth Sciences， Guilin University of Technology，

Guilin 541004， Guangxi， China； 3. School of Computers， Guangdong University of Technology，

Guangzhou 510006， Guangdong， China； 4. Beijing Research Institute of Geology for

Mineral Resources， Beijing 100145， China）

Abstract： In order to understand the formation geomechanism of botanogeochemical anomaly in arid desert， the samples were collected from bedrock （ore）， cover and plants of 460 Au deposit in Beishan area of Gansu， and the contents of water， pH and Eh values， element contents were measured， and the formation geomechanism model was built. The results show that a variety of soluble components， oreforming and associated elements carried by groundwater and soil water move upward vertically by the action of driving forces including the external potential evaporation， water content and its gradient， and absorption and transpiration of plants in Au deposit covered by arid desert； K， Na， Cl and Ca are vertically rich in the upper part， and the oreforming and associated elements （Au， Ag， Cu， Pb， Zn， As， Sb and Mo， etc.） are vertically rich in the lower part； laterally， the ore body and its upper covering layers， which are relative oxydic and acidic， are relatively high content areas of Au， Ag， Cu， Zn， As， Sb and Mo， but the bilateral bedrock and its upper covering layers， which are relative reductive and alkaline， are relatively high content areas of K， Na， Cl， Ca， Mg and Mn； the plants in the upper part of the ore body absorb more elements （Au， Ag， Cu， As and Mo， etc.）， and the botanogeochemical anomaly is formed； the depths and matrix types of elements and water absorbed by plants with different depths of roots are not the same， so that the element association and contents absorbed by plants are different； the formation of botanogeochemical anomaly in arid desert is mainly related with the underground and soil waters which transport oreforming and associated elements from the lower part to the upper part， so that the root of plant can absorb the elements； the element combination and strength of geochemical anomaly in the plants with different depths of root are different.

Key words： botanogeochemical anomaly； Au deposit； Reaumuria soongrica； Haloxylon ammodendron； geomechanism； warersalt transport； desert； Gansu

0引言

利用植物地球化学在旱区荒漠寻找隐伏矿已在世界许多国家和地区得到应用并取得积极成效。澳大利亚西部、北部旱区利用一种耐干耐盐的灌木找金，异常反映的矿体深度可达40 m，还能反映深部矿体的形态和规模大小[14]。南美洲玻利维亚和阿根廷安第斯山脉高原旱区应用的一种作为植物化探的“Thola”灌木找矿效果极为显著[57]。北美洲美国西南和墨西哥沙漠，非洲摩洛哥、埃及到撒哈拉沙漠以及博茨瓦纳、尼日尔等旱区也开展了许多植物化探研究，至少总结出这些旱区35种以上的找矿有效植物 [812]。中国新疆、甘肃、青海、内蒙古等荒漠区也开展过少量植物找矿试验：铅锌矿区植物中Pb异常能准确指示铅锌矿位置；铜矿区植物中Cu异常可以反映埋深20～500 m的盲矿体；金矿区植物中Au异常可以反映70 m深处的金矿信息[1322]。国内外实践说明，在旱区荒漠应用植物化探找矿是一种有效可行的方法。但是直到现在，旱区荒漠植物化探依然没有成为国内外化探的主流方法。在中国荒漠区的化探普查主要是应用地表岩屑化探，植物化探仅有极少数的试验工作。究其原因，客观上可能是因为该方法比岩屑化探复杂，同时从技术理论上来说，对荒漠区植物地球化学异常的形成机理、找矿深度等理论模型的研究基本上还属于“空白”，这在一定程度上影响了对植物地球化学异常的科学解释和评价，使得植物化探方法难以得到广泛的推广应用。本文选择甘肃北山荒漠区460金矿床作为试验场所，在已发现矿床上植物地球化学异常的基础上，通过浅井开展从基岩（矿）覆盖层植物系统采样及多项目测试工程，以荒漠特殊水热条件、剖面土壤地质物化特征研究为背景，重点研究荒漠植物系统元素的分布分配与迁移转化，剖析植物地球化学异常形成的地学原因和条件，旨在从理论上探讨干旱荒漠景观植物地球化学异常形成的地学机制。

1区域地质概况

1.1地貌特征

460金矿床位于甘肃省肃北县马鬃山镇境内，北山地区西北部，属典型大陆性温带干旱气候，降水量小，蒸发量大，干燥多风，冬季严寒，夏季酷热，昼夜温差大。该区年降水量不到75 mm，而潜在年蒸发量大于2 300 mm [2325]。该区属山前平原荒漠戈壁及残山丘陵地貌，海拔高度约1 800 m，比高为5～50 m。区内无常年性地表溪流，只有夏季暴雨短暂性洪水冲刷形成的沙沟。荒漠戈壁广泛分布第四系松散堆积覆盖物，主要由风积沙土和冲、洪积砂砾组成，呈半松散―半胶结状。风积沙土一般为砂泥质；冲、洪积砂砾从细砂到砾石（粒径为10～20 cm）均有，呈次棱角状。覆盖物厚度为05～300 m，一般厚度为2～5 m。第四系覆盖物下的基岩风化强烈，残积及风化层厚度为05～150 m，裂隙极为发育。地下水为第四纪堆积孔隙水和基岩裂隙潜水，地下水位深一般为3～6 m，最浅为05～2.0 m，最深大于50 m。深部基岩断裂破碎裂隙发育时，则与其上第四系孔隙水、基岩裂隙潜水发生水力联系，可形成构造含水体。土壤类型主要有灰棕漠土、含砂砾灰漠土、山地灰棕漠土及盐土，pH值为7.5～95，其多为碱性土，有机质含量低[2526]。

该区自然植被是以温带半灌木和荒漠灌木为主[20]。占优势的植物群落为红沙（Reaumuria soongrica），次为梭梭（Haloxylon ammodendron）。伴生植物有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、 膜果麻黄（Ephedra przewalskii）、小白果刺（Nitraria sibirica）、合头草（Sympegma regelu）、木本猪毛菜（Salsola arbuscula）、松叶猪毛菜（Salsola laricif olia）、泡泡剌（Nitraria sphaerocarpa Maxim）、细枝盐爪爪（Kalidium gracile）、白茎盐生草（Halogeton arachnoideus Moq.）等。植物总覆盖度为15%～20%。红沙属柽柳科红沙属， 为半灌木，垂直根深可超过2 m；梭梭属藜科梭梭属，为小乔木，垂直根深可超过4 m。二者均为典型的旱生植物，耐旱、耐盐、耐碱、耐贫瘠[2729]。

1.2地质背景

460金矿床大地构造位置处于西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块碰撞形成的板块缝合线上，紧邻红石山―黑鹰山地体。地层主要为下石炭统白山组中酸性变质火山岩及碎屑沉积岩。岩浆岩主要为花岗闪长岩，呈岩基、岩株状产出。构造以近NW向断裂为主，为矿区的主要控矿容矿构造。含金石英脉主要产于花岗闪长岩内接触带及外接触带变质岩的断裂或裂隙中；单脉长200～400 m，最长900 m；厚04～10 m，最厚3.5 m；倾向NNE或SSW，倾角70°～80°，局部近直立。矿石矿物组合主要为黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿及石英、长石、绿泥石、绢云母等；Au以自然金及斜方碲金矿、针碲金银矿等碲化物的形式存在。矿石构造有细脉状―网脉状及条带状、团块状等；结构有半自形―他形结构、填隙结构、网状结构等。围岩蚀变有硅化、碳酸盐化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化等。成矿阶段可划分为石英黄铁矿阶段、石英多金属硫化物阶段和石英碳酸盐阶段。该矿床属于浅成低温热液型金矿床[3032]。矿区中变质火山岩、碎屑岩及花岗闪长岩等岩石的Au、Ag含量较高，平均含量（质量分数，下同）分别为142×10-9和1.41×10-6，是区域背景相应岩石平均含量的157.8倍和10.1倍。

2试验方法

2.1试验地段选择

在已发现矿床植物地球化学异常的基础上，选择具有一定厚度的第四系覆盖、地表植被较发育且已被工程证实其深部存在有金矿体的地段开挖浅井进行试验。该区曾开展过植物地球化学异常剖面工作，在花岗闪长岩和变质岩中的金矿体上方均发育Au、Ag、Cu、Sb、Mn、V等植物地球化学异常。Au异常强度为（4196～7589）×10-9，峰值为（520～738）×10-9[33]。

2.2浅井工程编录

浅井长4 m，深5.87 m。浅井断面自上而下可分为7层（图1），分别为A0、A、B1、B2、B3、C、D层。

A0层为硝盐壳层，厚0002～0040 m。

A层主要为风积中―细粒砂及泥，底部冲积洪积物增多，呈半松散状，厚约1.6 m。红沙、梭梭等植物侧根可达该层，主根已穿过该层。

B1层为冲、洪积含中砾中―细粒砂及泥，呈半胶结状，厚约10 m。红沙主根到达该层，梭梭主根穿过该层。

B2层为冲、洪积含巨砾中―细粒砂及泥，呈半胶结状，厚约115 m。梭梭主根穿过该层，在该层上部还发现少数红沙细根。

B3层为冲、洪积含巨―中砾中―细粒砂及泥，呈半胶结状，厚约0.7 m。梭梭主根穿过该层。

C层主要为残积，具有片理化的大小不一岩石碎块及砂泥。该层可见石英脉大的碎块，石英孔洞中褐铁矿锈斑发育，厚约0.4 m。梭梭主根穿过该层。

D层为弱风化绿泥石石英片岩，产状近直立，均已蚀变，主要为硅化、含铁碳酸盐化、黄铁矿化（部分已氧化为褐铁矿），近矿蚀变较强，向远处逐渐减弱。岩石中顺层片理及裂隙发育。石英脉型金矿体产于片岩中，矿体厚约08 m，倾向20°，倾角70°～85°。矿石为被褐铁矿强烈污染呈深褐色的石英块体，块体中见大量黄铁矿流失孔，硅质隔膜及绢云母、绿泥石、黄铁矿、含铁碳酸盐等矿物。梭梭部分主根插入到基岩（矿）裂隙中。

A0为硝盐壳层；A为风积物层；B1为冲、洪积物上层；B2为冲、洪积物中层；B3为冲、洪积物下层；C为残积层；D为基岩层（石炭系下统白山组火山变质岩系及金矿体）

2.3样品采集

（1）覆盖层及基岩样品采集。采样间距：浅井断面上水平间距0.5 m，垂直间距约10 m（保证各层至少有一组样品）（图1）。样品类型及数量：①岩矿鉴定标本，尺寸为3 cm×6 cm×9 cm（共6块）；②覆盖层、基岩（矿）含水量、pH值测定样品，覆盖层每一采样点采取砂泥（土），质量约200 g（共54件），基岩（矿）每一采样点采取粒径为1～2 cm的岩（矿）碎块数块，质量约200 g（共20件）。③覆盖层、基岩（矿）元素分析样品，刻槽取样，槽尺寸为10 cm×20 cm×5 cm，质量约1 kg（共74件），样品粉碎至粒径为0074 mm，称样50 g包装待分析。

（2）植物样品采集。在浅井断面0、1、2、3、4 m处（图1），覆盖层上方沿290°方向（即矿体走向）约10 m距离内，采集红沙和梭梭各5株，红沙和梭梭植株地上部分长度要求分别大于10 m和15 m，植株年龄均在3年左右，分根、茎、叶3部分采取（共30件）。样品采集后，立即用当地食用水洗净、晾干、截断、烘干（60 ℃），并粉碎至粒径为02 mm，称样50 g包装待分析。

2.4样品分析

（1）基岩（矿）、覆盖物含水量（W）测定：在现场采集覆盖物砂泥和基岩（矿）碎块样品后，立即用感量为0.01 g的天平称取湿重为M1的样品，在105 ℃下烘干24 h后取出，在干燥器内冷却至室温后称取干重M2。按公式W =（M1/M2-1）×100%计算覆盖物、基岩（矿）含水量（质量比，下同）。

（2）基岩（矿）、覆盖物pH值测定：半胶结覆盖物砂泥和基岩（矿）碎块粉碎过2 mm筛孔之后，称取10 g置烧杯中，按1∶1的固水比例加入蒸馏水，搅拌静置30 min，用pH计测定悬浮液pH值。

（3）植物、覆盖物和基岩（矿）元素分析：用湿法消化处理植物、覆盖物和基岩（矿）样品之后进行元素定量分析，得到了Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、Co、Ni、Ti、V、Cr、Mn、K、Na、Ca、Mg、Cl等元素含量；Au元素分析方法为泡塑吸附电感耦合等离子体质谱法，As、Sb元素为原子荧光光谱法，Ag元素为发射光谱法，Ca、Mg、K、Na元素为原子吸收分光光度法，Cl元素为离子色谱法，其他元素为电感耦合等离子质谱法。

（4）基岩（矿）、覆盖层Fe3+和Fe2+测定及Eh值计算：利用重铬酸钾容量法分析各覆盖层、基岩（矿）Fe3+和Fe2+含量，通过Nernst方程计算求出各采样点的Eh值。

近地表条件下，常见Fe2+Fe3++e-反应的标准氧化还原电位为0771 V，则Eh=0771+0059log（Co/Cr）。Co和Cr分别为氧化态Fe3+和还原态Fe2+含量，由此可计算得到Eh值。

3结果分析与讨论

3.1元素在基岩（矿）及覆盖层中的分布特征

试验浅井基岩（矿）及各覆盖层元素的平均含量见表1。浅井断面元素含量等值线见图2、3。元素在基岩（矿）和残积层（C+D层）中的分布可分为3类：一类是成矿元素Au及主要伴生元素Ag、Cu、As、Mo（Ti）含量在残积层中含量较高，矿体中的含量高于基岩2倍以上，以矿体为中心形成了原生异常；第二类是在矿体中心部位的含量高于基岩不到2倍，没有形成原生异常，如元素Pb、Zn、Sb、Co、Ni、V、Cr、Mn、Mg；第三类是基岩中元素含量高于矿体中的含量，主要是盐类元素Ca、K、Na、Cl。这可以认为是元素分布的原始基础状态。整个断面（基岩（矿）及其上部各覆盖层）上元素的分布特征为：元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、（Ti、Cr）在C+D层含量最高，从C+DB3B2B1A层呈降低趋势，有些元素到A层稍有增高；盐类元素Ca、Mg、K、Na、Cl及Mn从C+DB3B2B1A层有规律或波浪式升高；元素分布从C+D层由下向上大致形成了元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo元素Ti、Cr、V、Co、Ni元素Ca、Mg、K、Na、Cl、Mn的分带。从元素分布的发育状态（图2、3）来看，元素Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo、Ti、V、Cr、Co、Ni、Mn含量在矿体及上部各层形成一个高值区，富集中心在D层矿体，在基岩及其上部各层为低值区，而元素Ca、Mg、K、Na、Cl含量在矿体及上部各层形成一个低值区，在基岩上部各层为高值区，富集中心主要在A层。综上所述，元素的迁移富集既受到基岩和矿体中元素原始分布的影响，也受到元素本身活动性的影响，成矿及伴生元素主要富集在下部C+D层，盐类元素主要富集在上部A层。在整体上，无论哪类元素都是以垂向方向上的迁移为主。

3.2基岩（矿）及覆盖层含水量、pH值和Eh值的变化特征

试验浅井基岩（矿）及各覆盖层含水量、pH值、Fe3+ 和Fe2+含量及计算的Eh值见表2。浅井断面含水量、pH值和Eh值等值线见图3。基岩（矿）及覆盖层含水量由下至上从基岩C+D层的15.06%～1524%有规律降低到上部风成砂泥A层的815%～840%，含水量等值线呈舒缓波状。含水量与各类元素含量的相关性分析发现：①覆盖层元素Cr、As、Sb、Pb、V、Ti、Ni、Au、Mo与含水量呈非线性正相关关系，这些元素含量由下至上随着含水量的降低而不同程度地降低；②覆盖层元素Cl、K、Mg、Ca、Na、Mn、Cu、Zn与含水量呈非线性负相关关系，这些元素含量由下至上随着含水量的降低而不同程度地增加；③有些元素（如Ag、Co）与含水量的相关性不显著，近乎零相关。这表明不同元素在覆盖层中的分布同含水量有着密切的关系。

基岩（矿）及覆盖层pH值和Eh值分布特征差别很大。Eh值在中部矿体及向上覆盖层中较高，两侧基岩及其上部较低，而pH值正好相反，因此，矿体及其上部覆盖层是一个相对氧化酸性的环境，而其周围基岩及其上部是一个相对还原碱性的环境。这可能同矿体产出部位（断面中部）及水垂直向上位

移有一定关系。pH值和Eh值与各类元素含量的相关性分析发现：①基岩（矿）及上部覆盖层元素Mo、Co、Ni、Ti、V、Cu、Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Cr、Mn含量与Eh值呈非线性正相关关系，与pH值呈非线性负相关关系，反映出这些元素含量从两侧基岩上部覆盖层相对还原碱性的环境中部矿体上部覆盖层相对氧化酸性的环境是增高的，说明这些元素的富集环境主要是相对氧化酸性的环境；②基岩（矿）及上部覆盖层元素Cl、Na、K、Ca与Eh值呈非线性负相关关系，与pH值呈非线性正相关关系，反映出这些元素含量从两侧基岩上部覆盖层相对还原碱性的环境中部矿体上部覆盖层相对氧化酸性的环境是降低的，说明这些元素的主要富集环境是相对还原碱性的环境；③有些元素（如Mg）与pH值和Eh值的相关性不显著，近乎零相关。

3.3生长在基岩（矿）及覆盖层地表的植物中元素含量特征

试验浅井地表生长的红沙和梭梭中元素含量见表3。红沙和梭梭中元素含量特征基本上继承了其生长的基质中元素含量分布特征。在矿体及其上覆盖层中形成的元素Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo、Ti、V、Cr、Co、Ni等含量高值区，其地表生长的红沙和梭梭中这些元素的含量也相对较高，其中元素Au、Ag、Cu、As、Mo含量高于基岩及其上覆盖层地表生长的红沙和梭梭中元素含量2倍以上，形成了植物地球化学异常；而在基岩及其上覆盖层中形成的元素Ca、Mg、K、Na、Cl、Mn含量高值区，其地表生长的红沙和梭梭中这些元素的含量也相对较高。总体上，多数元素含量在红沙和梭梭根、叶部较高，在茎部较低。元素Au、Ag、Cu、Ti、V、Cr、Mn、Ca含量，根部最大，叶部居中，茎部最少；元素Zn、Mo、Co、Mg、K、Na、Cl含量，叶部最大，根部居中，茎部最少；元素Pb、As、Ni含量，根部最大，茎部居中，叶部最少。这反映出营养性元素向叶部积聚的能力较强，而毒性较大的元素主要积聚在根部。比较而言，在矿体及其上覆盖层中生长的梭梭中元素Au、Ag、As、Sb、Mo、Zn异常的含量要高于红沙，这可能与这些元素在C+D层矿体中心部位含量高而梭梭的根又能达到C+D层有关。梭梭的根可以直接接触到矿体或岩石地球化学异常，可能形成了“固生物地球化学异常”；而红沙的根最多只能到达B层上部，其形成的这些元素“异常”可能主要与水化学异常中的元素有关，属于“液生物地球化学异常”[3436]。同时，对于一些倾向于在剖面中上部富集的元素（如Mn、Co、Ni、Cl、Ca、Mg、K、Na等），根部相对较浅的红沙元素含量都高于根部相对较深的梭梭。由此可见，不同植物的根深不同，其接触到的基质中元素组合、元素含量不同，对不同植物产生的地球化学异常元素组合、强度和发育程度有着重要的影响。

4植物地球化学异常形成的地学机制

土壤水盐运移理论认为：在干旱少雨强烈蒸发的地区，土壤水中的可溶性盐类通过水的垂直运动向地表累积是土壤积盐化过程最为普遍的形式，土壤水是盐分迁移的重要载体[3739]。本次试验金矿的成矿和伴生元素在荒漠覆盖层中的迁移与这种水盐运移过程的机制极为相似。蒸发条件下，土壤水盐运移的数学方程模型为[3839]

（θc）t=z（D（θ）（θc）z）±（kc）z-S

式中：θ为土壤体积含水量；t为时间；z为垂向坐标，向下为正，向上为负；D（θ）为水扩散系数函数；k为水渗流系数；c为土壤水溶液质量浓度；S为根系吸水项。

在蒸发条件下，土壤水溶液向上运移的量随时间的变化与土壤水溶液的扩散系数、渗流系数、质量浓度及植物根系对水的吸收作用有关。土壤水向上运移的动力有外界的蒸发能力（由外界气象条件决定的潜在蒸发量）和土壤水向上输送的能力（主要取决于土壤含水量及其对扩散系数、渗流系数产生影响的变化梯度），植物根系对水的吸收也是重要的因素。试验区年降水量不到75 mm，而潜在年蒸发量大于2 300 mm，蒸发是该区土壤水向上运移的最重要动力；基岩（矿）及覆盖物中含水量由下至上从15.06%～15.24%降低到8.15%～8.40%，含水量变化梯度约-05，说明土壤水向上输送能力提供了一定动力来源。试验区植物的覆盖度虽然有限（植物总覆盖度为15%～20%），但根系对土壤中水分及元素的吸取并通过蒸腾作用向大气挥发仍然是导致土壤水向上运移的重要动力。

根据水盐运移的基本理论，结合试验剖面基岩（矿）及覆盖层含水量、pH值、Eh值的分布特征以及元素迁移特点，不同根深植物接触到的基质类型以及产生的地球化学异常元素组合和强度差异，可以初步建立该区干旱荒漠覆盖条件下植物地球化学异常形成的地学机制模型（图4）。

在干旱荒漠覆盖条件下，由于强大的外界潜在蒸发力、含水量及其变化梯度、植物吸收蒸腾等驱动力，地下水土壤水携带的各种可溶性成分和成矿伴生元素垂直向上运移，随着土壤水的减少，到达覆盖层上部后，作为溶剂的水分被蒸发，而作为溶质的各种元素被截留下来。总体来说，在垂向上溶度积较大的盐类元素K、Na、Cl、Ca淀积在上部，溶度积相对较小的成矿伴生元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo等在下部。同时，由于矿体产出部位的影响，在横向上矿体及其上部覆盖层形成的相对氧化酸性的环境形成了Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo等元素相对高含量的淀积区，两侧基岩及其上部覆盖层形成的相对还原碱性的环境形成了K、Na、Cl、Ca、Mg、Mn等元素相对高含量的淀积区。生长在矿体部位的植物吸收了较多的Au、Ag、Cu、As、Mo等元素，形成了植物地球化学异常。不同根深的植物对土壤中水分及元素的吸取深度和基质类型不同，导致植物吸收的元素组合及含量不同，形成的植物地球化学异常“成因”不同。因此，在旱区荒漠覆盖条件下，植物地球化学异常的形成主要与水盐运移将下部成矿伴生元素搬运到上部植物根系所能吸收的部位有关，不同根深的植物产生的地球化学异常元素组合、强度等特征具有一定的差异。

5结语

（1）460金矿床地处甘肃北山西北部，属典型大陆性温带干旱气候，地貌为山前平原荒漠戈壁及残山丘陵，植被是以温带半灌木和灌木荒漠为主的植被类型，占优势的植物群落为红沙（Reaumuria soongrica），次为梭梭（Haloxylon ammodendron），二者均为典型的旱生植物。

（2）试验区年降水量不到75 mm，潜在年蒸发量大于2 300 mm，因此，蒸发是该区土壤水向上运移的最重要动力；基岩及其上部覆盖物中含水量变化梯度约-05，为土壤水向上运移提供了一定的动力；植物总覆盖度为15%～20%，其根系对土壤中水分及元素的吸取蒸腾也是导致土壤水向上运移的重要动力。在这些驱动力的作用下，荒漠覆盖条件下金矿床的地下水和土壤水携带的各种可溶性成分和成矿伴生元素在垂直方向上运移。

（3）元素的迁移富集既受到矿体和基岩中元素原始分布的影响，也受到元素所处环境及本身活动性的影响。在垂向上，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo等成矿伴生元素主要富集在下部C+D层，K、Na、Cl、Ca等盐类元素主要富集在上部A层。在横向上，矿体及其上部覆盖层形成的相对氧化酸性环境形成了Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo等元素相对高含量区，两侧基岩及其上部覆盖层形成的相对还原碱性环境形成了K、Na、Cl、Ca、Mg及Mn等元素相对高含量区。

（4）在矿体上部地表生长的红沙和梭梭中元素Au、Ag、Cu、As、Mo含量是两侧基岩上部地表生长的红沙和梭梭的2倍以上，形成了植物地球化学异常，而在基岩上部地表生长的红沙和梭梭中元素Ca、Mg、K、Na、Cl、Mn含量相对较高，表明红沙和梭梭中元素含量基本上继承了其生长的基质中元素含量分布的特征。多数元素在红沙和梭梭根、叶部含量较高，营养性元素（如Zn、Mo、Mg、K、Na、Cl等）向叶部积聚的能力较强，而毒性较大的元素（如Pb、As、Ni）主要积聚在根部。

（5）矿体上部生长的梭梭中元素Au、Ag、As、Sb、Mo、Zn异常的含量要高于红沙。这可能与梭梭的根（深4 m以下）能达到C+D层并直接接触到矿体或岩石地球化学异常有关，梭梭可能形成了“固生物地球化学异常”，而红沙的根（深2 m以下）最多只能到达B层上部，其形成的元素“异常”可能主要与水化学异常有关，属于“液生物地球化学异常”。因此，不同植物的根深不同，其接触到的基质中元素组合、元素含量不同，对不同植物产生的地球化学异常元素组合、强度和发育程度有着重要影响。

（6）本次试验金矿的成矿伴生元素在荒漠覆盖层中的迁移同蒸发条件下水盐运移过程的机制极为相似。结合试验剖面氧化还原和酸碱性条件、元素分布特征和迁移特点、不同根深的植物接触到的基质类型以及产生的地球化学异常元素组合和强度差异，初步建立了干旱荒漠覆盖条件下植物地球化学异常形成的地学机制模型。旱区荒漠植物地球化学异常的形成主要与水盐运移将下部成矿伴生元素搬运到上部植物根系所能吸收的部位有关，不同根深的植物产生的地球化学异常元素组合、强度等特征具有一定的差异。

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篇3

我国沉积型胶磷矿，由于单体颗粒微细，原有选矿工艺存在磨矿细度高、药剂用量高和浮选温度高的“三高”现象，导致选矿成本居高不下、环保问题较多。从矿石中各类矿物集合体差异性区别入手进行工艺矿物学研究，查清了该类沉积型胶磷矿主要以条带状、角砾状集合体存在，集合体颗粒较粗，易于解离。选矿工作根椐这一结论，选择了重介质选矿新工艺，很好地解决了原有工艺的“三高”和成本、环保问题，企业获得明显的效益。

云南某地曾发现大型含铁岩体，其全铁品位高于工业要求。经查明该铁矿80%以上为硅酸铁，为工业不可用铁。地质单位及时中止了勘查工作，降低了损失。

工艺矿物学提供矿石工艺类型分类

根椐矿石的工艺特性即矿石的物质组成、粒度、嵌布特征、有益有害元素的赋存状态等，对不同矿石，划分出不同的工艺类型，针对不同工艺类型矿石采用不同选冶工艺。

工艺矿物学可为矿山地质提供开采矿石的工艺类型，各类矿石的空间分布规律和利用方向，为采矿、配矿提供精确的基础资料。地质勘探单位对矿石的分类，为自然类型和工业类型，前者表示矿石的成因类型，后者表示矿石中可利用成份品位的高低，两种分类均没有考虑矿石性质对选矿工艺的影响，不能满足矿产开发时矿石配矿和选矿对矿石工艺分类的需要。因此，在各类矿产开发阶段，特别是有色金属，根据不同品级矿石的氧化程度、伴生组份、脉石矿物种类等因素，选择合理的选冶工艺会使产品的品位和回收率更加理想，资源将会得到充分利用。

入选中国地质调查局“2010年地质调查十大进展”的“鄂西宁乡式铁矿利用工艺技术研究”项目，工艺矿物学研究根据不同钢企对原料的要求，将宁乡式铁矿分为磁铁矿型矿石、赤铁矿型高磷酸性矿石、赤铁矿型低磷矿石、菱铁矿型矿石、褐铁矿型矿石、铁白云石型矿石、碱性自熔性矿石等类型，并建议每类矿石的选矿应作的工作，据此选矿科研人员成功研制出合理、高效的宁乡式铁矿开发利用技术。

工艺矿物学可确定矿产资源价值

矿石中主要利用成份的化学量是矿石工业利用的基本数据，各种类型的矿产资源，都需在当地工业环境下，根据当时的选冶技术水平和经济水平，制定出有经济效益的工业开采品位和矿体边界品位，所以矿石中主要利用成份的化学量是决定该类矿石是否有利用价值的主要依据。

矿石中有用成份多赋存于特定矿物中，选冶技术研究的目的就是将这些矿物的单体或集合体有效回收利用。矿物的形态、粒度，物理化学特性与其他矿物的嵌布关系，将直接影响其工业利用效果。以铁矿为例，磁铁矿和假象赤铁矿，单矿物中含铁近72%，而褐铁矿、菱铁矿含铁只有47%～3%，在相同的品位和工艺条件下，以磁铁矿为主的铁矿石，其经济效益要高于以褐铁矿为主的铁矿石。

选矿工艺选别的对象是目的矿物单体和集合体，去除机械选矿方法无法回收的类质同象成份和微细粒(－10μm)或包体。可选别部份所占比例可视为该矿石中主要利用成份的理论回收率。选矿主利用成份的理论精矿品位和理论回收率的计算，可用矿石的工艺矿物学研究方法中的元素金属量平衡计算方法获得。

例如:某铁矿矿山A和矿山B，基本上是同一类型的铁矿山，主要含铁矿物同为磁铁矿。但由于磁铁矿的粒度和脉石矿物种类及粒度不同，矿山A铁的理论回收率为90%，矿山B铁的理论回收率为60%。而矿山A实际回收率为65%，矿山B为55%。从数据看矿山A的回收率比矿山B高出十个百分点，但用理论回收率来对照，矿山A资源利用率为72．22%，而矿山B的资源利用率已达到91．67%。对比可以看出，矿山B对资源的利用率远高于矿山A，而矿山A对资源的利用还有提升潜力。

目的矿物和可综合回收矿物的单体及集合体工艺粒度，也是制约选矿作业回收的重要因素。一般情况下，＜0．020mm粒度部份是目前大多数机械选矿设备暂时无法回收的。矿山企业通过工艺矿物学查明上述内容的矿石性质，即可定量计算资源或该企业现有工艺处理后的矿石在回收率和综合利用率方面处于何种水平，以便决定对资源进行深度开发或改善现有工艺。

工艺矿物学是选冶工艺选择的基础

选择适应矿石性质的技术上可行、经济上合理的工艺方案是矿产资源开发中的重要环节，而这种最佳方案的选择取决于矿石的物质组成、赋存状态和工艺性质。工艺矿物学研究所涉及的矿物组成、粒度特性、结构构造、主次成份的分布规律及选冶工艺中元素走向和富集分散规律等内容，是影响选冶工艺中各类产品的品位、回收率的重要因素，是评价工艺流程的合理性的重要依据。在矿石选冶试验之前进行工艺矿物学研究，提供准确可靠的矿石工艺矿物学信息，为研发合理的选冶工艺提供科学依据，是确保取得最佳经济效益的基础性工作。

在选矿工艺中，工艺矿物学可提供原料、中间产品、尾矿的矿物组成、含量、可回收矿物和需剔除成份的工艺粒度、单体解离度等数据，评判选矿作业金属量损失的合理性，解释不合理损失的原因，为选矿采取必要的改进措施提供依据。

对冶炼的火法、湿法冶金工艺，及时追踪元素的走向和分布规律，查明自然矿物被破坏后在不同温度、压力、浓度、氧化还原电位、酸碱度等条件下形成的人造矿物的种类、含量、理化特性，运用热力学原理和矿物相变机理，精确地提供工艺要求的各项参数，以使冶炼工艺趋于最大的合理性，并为选冶联合工艺中新方法、新技术的攻关提供实测基础资料。

对金属和非金属材料而言，其成份的表面和内在组织的形态与其作用的关系非常密切，工艺矿物学的金相学可提供正常材料和腐蚀后在微观下其表面和内部的形态、组织，测试材料的硬度、韧性等物理参数，以确定材料的质量和改进的方向。

结语

篇4

关键词：自主性实验；实验教学；实验方法

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）09-0242-02

一、前言

随着国内教育不断改革，各行各业发展形势所需，高校对应用型人才培养变得越来越重要，而自主性实验教学是应用型人才培养的实施关键[1-8]。目前重庆科技学院石油与天然气实验教学国家级实验教学中心为了满足地质行业专业应用型人才需要，重点培育学生实践技能，并着力提升学生创新思维，为生产单位培育基础知识闹靠，动手能力强、能独立解决生产要求的优秀大学生。《结晶学与矿物学》课程主要开设于各矿产地质类专业，属于该类专业课程中的核心课程，是人才培养计划中不可或缺的环节，也是各相关专业课程链的纽带。但目前国内大部分地质院校在本课程实验教学环节中主要以常规实验教学为主，基本上为验证性及综合性实验类型，这样导致学生在学习环节中严重缺乏对矿物的各类性质进行综合性学习及发散思维能力的培养，因此，学生在对矿物知识掌握不够，对后续进行沉积岩石学、矿床学等专业核心课程学习入手较慢，为了有效解决这一问题，较好地开展《结晶学与矿物学》课程自主性实验教学变得尤为重要。

通过自主性实验教学方式，学生按照“实验准备”-“实验方法验证”-“自主实验”-“实验考核”整条实验方式进行实验学习，在实施的3个学年里，学生实验态度更加专注，对矿物的认识更为充分，后续课程授课老师反映学生对矿物的较深认识使其更契合的进入沉积岩石学等专业课程的学习。

二、课程特点

结晶学与矿物学课程主要针对自然界各类矿物进行系统性分学习，分为两部分教学内容，一部分是结晶学内容，学习晶体的对称要素及结晶习性；一部分是学习矿物的各类物理性质，两部分内容相辅相成，结晶学的学习为后期学习矿物的物理性质及结晶习性做必要的铺垫作用。该课程面向的专业类型较多，设计的专业面较广，但主体以地质及石油行业学生专业必修课程。该课程中实验包括验证性实验3项，综合性实验5项，合计16学时，主要包括晶体对称要素的认识、矿物形态观察及物理性质的学习以及各大类矿物主要岩石矿物进行综合性对比学习。

三、存在问题

基于《结晶学与矿物学》课程实际特点[9]，开课专业一般为理学，传统实验教学方法主要以培养学生动手能力外，较少涉及到学生自主创新意识，而为了让学生在有限的16个学时里更充分的认识各类矿物，实行自主性实验教学是最好解决问题方法之一，首先让学生在实验前进行实验准备，在对实验要求及目的了解后，自己设计实验方法来对矿物进行对比性学习。但是这样对于本来2学时的实验内容，但在自主性实验教学过程中，实验准备及实验方法验证及实验时间大幅度拉长，实验教室排课受限等，为实验教学带来了时间与空间上的问题。

如何较好的解决这一问题就是发挥优秀学生能量，让学生之间形成“传帮带”学习习惯，同时加强学生之间的相互协作能力，这样会让学生在实验准备环节节约大量的时间，而自主性教学期间主要注重学生在实验方法的选择上进行审核及帮助，实验结果正确性主要体现在实验方法与实验结果的统一性进行评价，这一特性也可以较好地适用于《结晶学与矿物学》实验，因为在矿物学习中，对统一矿物不同人的认识存在一定范围的差异。

四、实验过程

本课程8个实验具有一定的继承性，实验内容环环相扣，本文以“矿物物理性质的观察与描述”实验为例来讨论其具体的实施情况。

1.实验准备：在进行本实验之前，实验老师准备好无釉瓷板、小刀、放大镜等学生可能涉及到的实验工具，学生必须熟悉课程中有关矿物物理性质所包括的理学性质（硬度、解理、断口、弹性、脆性等）和光学性质（颜色、条痕、透明度、光泽等）各项基本特征，准备环节在实验前完成。

2.实验方法验证：实验方法的选取为自主性实验的核心部分，学生在完成好实验前相关理论知识的预习及准备工作后，针对各项实验目的及要求，开始分小组制定各自的实验方案。在这期间，老师要辅学生完成实验方法选择，注重引导学生讲思维转向正确的实验方法选择上来，防止部分学生在选择实验方法时偏离本课程教学内容，可以选择性的针对某些实验工具的用途加以解释和说明。

为了培养学生的创新性思维，学生选择的实验方法只要理论上可行，并且在实验室条件满足及安全的情况下，老师均要予以通过，同时为了节约准备时间，可以让学生之间相互讨论沟通，这样可以让优秀学生帮助部分学生进行选择，教学时间30分钟。

3.实验过程：当各组学生通过实验方法的论证后，将进行实验操作。在此过程中，老师重点关注学生实验过程中是否按照实验室规定的操作进行实验，例如对盐酸等化学试剂的使用，防止对其造成身体伤害。在确保实验室安全的情况下，要时刻关注学生实验操作是否正确，如果有操作不正确的要立即纠正，并做好记录，以便在实验结束时进行实验总结，实验学时为40分钟（课间休息时间正常进行）。

4.实验考核：自主性实验的考核方式与常规实验教学考核差别较大，例如常规实验教学主要体现在实验报告上，忽略了对实验方法的选择及实验结果的综合解释等重点内容。“矿物物理性质的观察与描述”实验过程中，学生针对各项物理性质的观察与描述时，选择的实验方法具有多样性，例如在进行矿物硬度的测定时，学生可以选择指甲、小刀、无釉瓷板、以及运用磨氏硬度矿物等均可对矿物的相对硬度进行测定和分析；而对于实验结果的综合解释分析的考核主要体现在学生对实验结果的归纳分析上，例如对矿物的物理性质测定完毕过后，学生要对不同类矿物的物理性质相似点及同类矿物的差异性进行归纳总结；同时能够对矿物的物理性质之间的联系进行实验验证，例如矿物的光泽与透明度以及颜色的关联分析，一般情况下，浅色矿物的透光性比较好，而且光泽以非金属光泽（金刚光泽、珍珠光泽、油脂光泽等）为主，而暗色矿物的物理性质一般情况下与浅色矿物差异性较大，本环节时间为20分钟。

五、实施效果

实验教学作为课程教学的一部分，其效果对是否能对课程进行深入学习和应用具有较为重要的影响。在地质类专业实验学习过程中，理论与实践相结合的方法是最为直接有效的途径，但老师对实施效果的评价不是一件简单的事情，除了在实验过程中去观察和实验报告的分析外，主要是关注学生对实验的重视性，对实验方法的认识和实验结果的分析能力，是否能独立完成实验方法的选取与验证。

在自主性实验教学实施的3年来，学生对各类矿物的学习质量得到明显提升，后续岩石学课程老师反映在上课时学生对矿物学知识基础较为牢靠，同时在各类专业课程学习中学生对新知识、新方法的独立见解越为丰富，创新意识更为活跃。本人也相信，在教学的道路上“授之以鱼不如授之以渔”的思路应该作为重点，让学生创新能力得到最大程度的发挥。

六、结语

在目前国家教育转型的大体背景下，培养高级应用型人才是大学教学的核心任务。而应用型人才的培养主要是在理论学习的基础上加强学生实践能力的锻炼，但并非是“重实践，轻理论”，实践教学必须立足于理论之上，将实践与理论相结合，将理论知识加上学生自主创新思维，以实践方式去验证和推动理论知识的学习和掌握。重庆科技学院为作为国家教育转型改革的先头军，核心专业课程实验采取独立授课方式，多以自主性实验教学方法为主，在实践教学的道路上不断摸索与创新。

通过在《结晶学与矿物学》自主性实验教学过程中的尝试，对学生的应用及创新实践能力提升有较大的促进作用，基于应用型能力培养的自主性实验教学改革探索，有利于提升实践性环节中的创新能力，提高学生的综合素质和实践能力。在以后的实验教学过程中，还需要不断探索和创新，努力完善实验教学方法，充分发挥自主性实验教学在应用型人才培养过程中的重要作用。

参考文献：

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[7]林丽，任安经，袁文俊，等.自主性生理学实验教学的实践和体会[J].医学教育探索，2010，19（8）：1106-1108.

篇5

【关键词】大气沉降颗粒；大气污染；衍射；矿物学分析

大气污染问题严重影响着人民群众的身体健康和环境的可协调发展。通过对焦作市代表区河南理工大学校区内的大气沉降颗粒进行的矿物学分析研究,了解研究区内大气沉降颗粒的物质组成、有害元素含量及其赋存形式、迁移演化机理、与城市各类污染的相关关系，研究对人体产生较大危害的细粒物质来源和体积分数, 分析城市不同功能区颗粒物的可能来源和空气动力学特征, 为评价焦作市大气环境的整体状况提供资料和参考。

图1 焦作市区区划及采样点位置图

焦作市位于河南省西北部，属于暖温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温14.9℃, 年平均降水量为603～713mm，年平均蒸发量为2039mm。河南理工大学分南北两个校区，南校区位于焦作市高新区，校区污染源少，车流量小，空气质量较市区优良。北校区（老校区）即河南理工万方科技学院位于焦作市市中心空气质量较差，在这两地对大气沉降颗粒进行取样研究在地域上具有良好的代表性。

1.研究区大气污染特征

研究区以可吸入颗粒物污染的煤烟型污染为主要特征。大气污染物主要以SO2、TSP、降尘为主，烟尘年平均排放量为4.6583万吨,SO2平均排放量约为7.68万吨。同时机动车排气污染对焦作大气状况的影响日益严重，SO2、CO2、碳氢化合物、可吸入颗粒物、氮氧化物等有害物质和温室气体的排放量呈上升趋势。

2.大气沉降颗粒矿物学分析讨论

2.1取样情况

在样品采集过程中，本着使大气沉降颗粒样本少受风力、风向、温度、地面粉尘不良因素影响的原则，取样地点选择在河南理工大学南、北校区内离地面高度约20米处，采样时尽量避开直接污染源(如工业污染、民用燃煤、油漆等)， 24h连续采样，采样同时记录每天的气温、气湿、气压、风向、风力等天气状况。由于大气沉降颗粒物混合较均匀，在校区内设置多个收集点意义不大。经过收集和处理最后得到新校区大气沉降颗粒样本DQ-1和老校区大气沉降颗粒样本HC-1，作为分析样本。

2.2大气沉降颗粒特征及衍射分析

基本原理是运用特定波长特定入射角度的X射线与晶体晶面间距满足布拉格条件产生衍射，形成衍射花样（实际就是对应的倒易点阵）每种矿物都对应一套X 射线谱图,根据X 衍射图给出的d 值,查询JCPDS 标准卡片,可以准确地鉴定出矿物.根据不同矿物的衍射强度的大小,可以半定量地计算出它们的含量。

Gypsum - 石膏；Quartz - 石英；Calcite - 方解石氯

Gypsum - 石膏；Quartz - 石英；

Calcite - 方解石氯；Sal-ammoniac - 化钠（岩盐）

对两大气沉降颗粒进行衍射实验得到数据，最后通过分类整理得出样本中的矿物种类和含量综合表。

3.分析结果与讨论

通过对样品的X衍射实验分析可知,研究区内大气沉降颗粒物的矿物组成以石英和方解石为主，且在大气颗粒样本中含量较大，说明这两种矿物在焦作的大气中长期存在且在含量较大。河南理工大学北校区位于城区中心，附近工业设施密集，交通流量较大，污染物排放密集，是历年来焦作市市区大气污染的主要来源地之一。而河南理工大学新校区则位于焦作市南部的高新区，附近工业设施较少，车流量也不大，相对与老校区环境相对较好, 工业污染源较少。

比较两个样本中的石英含量，可以看出石英在两个颗粒物样本中含量都占主要地位，且在整个研究区分布比较均匀。石英是高温下稳定的硅酸盐矿物，其可以来自地表扬尘，也可以源自工业烟尘、粉尘。但从各种工业使用原料（如原煤）的矿物组成来看，石英的含量一般较少，因而样本中的石英来源于地面扬尘的可能性比较大，当然也不排除来源于工业排放的可能。

方解石做为碳酸盐矿物的代表，具有着碳酸盐矿物共有的特性，从其本次实验样本含量的多寡和两个取样地的地理位置可以看出，方解石矿物同样在焦作大气中存在，且从来源上说可能是来子于地面扬尘或者城市建筑物。

石膏在空间分布上主要位于老校区的试样中，其存在特征与焦作市工业布局有一定的相似性，研究了大气中硫酸铵和矿物颗粒在凝聚过程中的化学反应, 在23 ℃和70%的湿度条件下分析碳酸钙和硫酸铵, 发现一天后形成铵石膏, 七天后形成云母。结果表明碳酸钙和硫酸铵发生了化学反应。

以上三个化学反应与温度和湿度有关，当湿度小于80%时发生反应当湿度到达80%时发生反应，焦作年平均温度为14.9℃，在夏季城市空气湿度较高时发生以上反应的几率较大，此次实验的取样工作是在夏季进行，可以推断样本DQ-1中石膏可能是在此反应中产生。在本次可以得出焦作市市区的大气沉降颗粒主要来源于工业烟尘，少数来源于地面扬尘。

另外，样本中除存在以上矿物外同时存在碳酸盐、硫酸盐、硫化物、铁的氧化物以及难以鉴定的矿物；相比来说，在焦作市河南理工大学新校区的大气颗粒样品中,矿物的种类有所减少,但是却有新的物种出现,如NH4Cl、岩盐等,表明焦作的大气中存在强烈的大气化学反应。

4.结语

(1)焦作市市区的大气沉降颗粒主要有石英、方解石、岩盐、石膏、等矿物组成，其中石英含量较高。矿物的性质特征和大气颗粒沉降样本中矿物组成的空间分布特征显示出此次研究中大气沉降颗粒为地面扬尘和城市工业烟尘的混合物。

(2)在大气沉降颗粒的物质组成及矿物含量特征分析表明，沉降颗粒的赋存形式、迁移演化机理、与城市各类污染的相关关系等均呈现出一定的规律性，反映了大气沉降颗粒在城市中不同位置的变化情况，为城市处理大气污染问题提供参考，对研究城市中大气环境的整体状况具有一定的指导意义。　[科]

【参考文献】

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篇6

【关键词】：钾长石 矿物学 XRD 化学成分 选矿利用 开发前景

钾长石是一种富钾的硅酸盐矿物资源，是 K[AlSi3O8]的三个同质多象变体透长石、正长石和微斜长石的总称，其矿物理论含量 K2O 为16.9 %，Al2O3为18.4% ，SiO2为64.7%。硬度为6～6.5，比重为2.57%，熔点为1200℃。钾长石是主要造岩矿物之一，在含钾硅酸盐中占有重要地位。我国钾长石资源总量丰富，主要分布在黑龙江、新疆、陕西、贵州、青海省（区），其储量约占我国已探明钾长石总储量的 90%，花岗伟晶岩型及伟晶岩型是其主要的矿床类型，其次是变质岩型和岩浆岩型[1]。钾长石的主要用途是制作陶瓷、玻璃、搪瓷、磨料的主要配料，造纸和塑料的填料，也是烧制水泥和加工制取钾肥的一种矿物资源[2]。

1、 工艺矿物学特征及化学分析

1.1 工艺矿物学特征

钾长石熔点和熔融间隔的实验表明，钾微斜长石的熔点为1190℃，熔融间隔为1160～1250℃，熔融粘度高，从1140℃开始软化熔融，1190℃时分解，形成玻璃态粘稠物；化学稳定性高，除高浓度的硫酸和氢氟酸外，不受其它酸碱的腐蚀。利用这种性质可以制造玻璃器皿、珐琅等[3]。钾长石与其它长石一样，还具良好的耐磨性和助溶性，陶瓷工业常利用钾长石的助溶性质，促使坯体配料中的石英和高岭土熔融。

该钾长石矿床属富钾砂页岩类，该矿床为特大型钾矿床，远景储量达数十亿吨，属沉积型层状钾矿，厚度27.18～44.82m。该富钾砂页岩中的钾长石主要是微斜长石（KAlSi3O8）和微斜条纹长石，斑状结构，基质具粗面结构，致密块状、气孔状或杏仁状构造。微斜长石主要以斑晶的形式存在，斑晶以钾长石为主，钾长石微晶大小一般为（0.01mm×0.3mm）～（0.1mm×0.7mm），与石英、更长石和白云母等共生；在伟晶岩脉文象和块体结构带中的微斜长石，晶形完好，可见2～3个晶面，晶形完整者为短柱状和厚板状，晶体大小不一；基质主要由近于平行排列的钾长石微晶（>85%）和赤铁矿（

微斜长石属三斜晶系，空向群 -Pi，Z=4，晶胞参数a0=8.5 ，b0=12.97 ，c0=7.22 ，A=90°39′，B=115°56′，C=89°39′[4，5]；颜色一般为、灰白、浅灰色、肉红色，部分被铁、锰质污染者为黑褐色；条痕无色，玻璃光泽、解理面为珍珠光泽；{001}和{010}解理发育，其交角近90°，此外尚有{110}{1 0}解理，其交角60°；硬度6～6.5，比重2.54～2.57。

1.2 XRD分析

对取自该矿床三个不同取样点的钾长石矿样进行XRD分析，结果分别列于表1、表2、表3中。

表1 一号样品的矿物组成

成分 正长石 白云石 石英

含量/% 47.3 29.1 18.6

注：此外，还可能含有少量的锐钛矿。

表2 二号样品的矿物组成

成分 正长石 白云石 石英

含量/% 73.7 7.4 18.7

注：此外，还可能含有少量的微斜长石。

表3 三号样品的矿物组成

成分 正长石 石英

含量/% 59.2 40.7

注：此外，还可能含有少量的高岭土。

由表3可知，该钾长石矿床主要成分为正长石和石英。此外部分矿点含有少量白云石。

1.3 化学性质及化学成分

该钾长石K2O品位7.5%～9.5%；含矿岩石为黑色页岩，主要组成矿物为水云母60%～90%，碳质和有机质20%，白云石、方解石2%～5%，石英等碎屑矿物1%～4%，黄铁矿2%～3%，钾主要赋存与水云母格架中。经化学多元素分析，Fe2O3多数介于2%～4%，个别或局部达到5%以上，相比国内同类矿床具有K2O品位中等、但Fe2O3含量高的特点，在工业应用指标中属于中等矿石。

2、 钾长石的选矿研究

国内外对钾长石的选矿工艺研究已较为成熟：泡沫浮选法是国内常用的选矿方法，首先将原矿破碎、研磨，然后进行筛分、脱泥，调整矿浆至酸性，捕获剂采用胺类，可除去云母类矿物，然后利用旋流器进行浓缩脱水。之后，添加硫酸，继续降低pH值，采用石油磺酸（磺酸钠皂）作为捕收剂，从中将含铁矿物分离出来，然后浓缩脱水。在氢氟酸环境中，添加胺类作为捕收剂，将长石与石英进行分离，最终得到长石精矿。对得到的长石精矿进行脱水、干燥，即可得到符合质量要求的长石精矿。20世纪80年代，随着一种新型选矿工艺――光选的发展，长石分选技术得到一定程度的进步。光选是借助于光度矿石分选机进行分选，工作时采用光度原理，向矿石上射入一种氦氖红色激光源，这种光只能被颜色较浅的矿石所反射，从而可实现有用矿物和废石的分选过程。该种光度矿石分选机在满开工时，分选量可达25吨/小时[6]。

3、 钾长石的开发与利用

我国很多地区都严重缺钾，但其中绝大部分地区都有着较为丰富的钾长石资源，由于技术问题，尚未规模性开发。比如贵州铜仁、遵义等地区，其钾矿资源储量可达千万吨以上，且层位稳定。若能将其合理开发，可极大地缓解贵州本地及周边地区的土地缺钾问题，具有一定的经济意义和重大的现实意义。因此，研究如何将含钾粘土或岩矿中的矿物钾转化为能够被植物吸收的有效钾，显得尤为重要，一旦研发成功，研究成果将具有广泛的应用前景。而研究证明：采用生物方法或化学方法等活化技术可以使矿物钾转化为有效钾。在这方面，贵州农业部门和地质部门进行合作，并找到了较为有效的活化方法与活化剂，成功研制出可被农作物吸收的矿物钾粉肥，经过土地施用试验，取得了良好的效果[7]。

3.1 钾长石的应用状况

已有资料表明，玻璃工业是长石的最主要用途去向，约占总用量的50%～60%；在陶瓷工业中约占30%；其余用于其它部门。从长石最大消费国美国来看，1983年玻璃工业消耗长石总消费量的58%，陶瓷工业消耗38%，4%用于釉瓷和电绝缘材料。第三世界国家印度，玻璃工业占总消费量的40%，陶瓷工业占57%，其余用于磨料、焊条和涂料等[8]。

3.2 钾长石的应用范围

3.2.1 玻璃工业

国家对玻璃级钾长石的质量要求是SiO218%，Fe2O3

3.2.2 陶瓷工业

钾长石在陶瓷工业中的应用主要是作为建筑卫生陶瓷、无线电陶瓷、日用陶瓷、陶瓷纤维、陶瓷釉料、绝缘电瓷和多孔陶瓷的配料，其技术指标列于表4中。

表4 陶瓷工业对钾长石的质量标准要求

品级 K2O+ Na2O Fe2O3 Al2O3 MgO+CaO

Ⅰ >11% 17%

― >11% 17%

3.2.3 其它领域

（1）搪瓷原料：将钾长石和其它特定矿物进行掺配，可以制成珐琅。一般将钾长石的配入量控制在20%～30%。而钾长石的品级必须达到类似玻璃级，但粒度要求更细。

（2）化工工业：在制作聚烯烃薄膜过程中，加入一定量的钾长石粉，会使聚烯烃薄膜的均匀度和透明度都得到有效提高。一般要求加入的钾长石粒度较细，平均粒度为4.5μm，比表面积为1.4m2/g。

（3）焊条配料：焊条制造过程中，在配料中混入一定量的长石，会使焊条质量得到有效提高。这是由于长石在其中具有稳定电弧和保护焊接液池的作用。

（4）磨料：由于长石中含有陶瓷胶结物成分，因此，长石也可用于磨轮的制造过程中。其用量一般控制在28%～40%，质量标准控制为K2O>10%，Na2O18%，SiO2>60%，MgO+CaO

（5）制取钾肥：近些年来，我国已研制出利用钾含量较高的岩矿制备钾肥的工艺流程，且生产成本较低，具有实际应用价值。对制备钾肥的含钾岩石的质量要求一般为：K2O>9%，1%～3% Na2O，Al2O3

（6）工艺石料：天河石作为钾长石中的一种，其颜色为绿色，色泽较美，因此可以作为工艺石料。又由于天河石中含有铷、铯等稀有元素，因此可将其作为矿物原料，从中提取稀有元素。

（7）涂料填料：在涂料中掺配一定量的长石，可使涂料的干光亮度和分散性提高，稳定pH值，同时可降低涂料的抗吸油性及生产成本。

4、 结语

贵州钾长石资源丰富，且分布集中，它们块大、K2O品位相对较高，相比国内很多钾长石矿，具有储量大，氧化钾品位高，色白，杂质种类相对较少等优点，完全达到玻璃、陶瓷、搪瓷和釉料等工业要求，也是制取钾肥的优质矿物原料。国内已有研究机构经过实验室将难溶性钾长石活化制取活性钾硅钙肥，实验研究已取得较好的阶段性成果。因此，充分重视储量巨大、沉睡多年的贵州钾长石资源的开发利用，提高资源的利用价值，对促进贵州农业的发展，加快贵州“工业强省”建设步伐具有重要意义，并且还能改变贵州工业所需优质钾长石必须长期依赖外省供给的局面。

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【关键词】电子探针（EPMA）；金属矿石；应用

0.引言

电子探针X射线显微分析（简称电子探针显微分析）（Electron Probe Microanalysis，简称EPMA），它用一束聚焦得很细（50nm～1μm）的加速到5kV-30kV的电子束，轰击用光学显微镜选定的待分析试样上某个“点”（一般直径为1-50um），利用试样受到轰击时发射的X射线的波长及强度，来确定分析区域中的化学组成。它可以对试样进行微小区域成分分析。除H、He、Li、Be等几个较轻元素外，都可进行定性和定量分析。电子探针的大批量是利用经过加速和聚焦的极窄的电子束为探针，激发试样中某一微小区域，使其发出特征X射线，测定该X射线的波长和强度，即可对该微区的元素作定性或定量分析。从Castaing奠定电子探针分析技术的仪器、原理、实验和定量计算的基础以来，电子探针分析(EPMA)作为一种微束、微区分析技术在50-60年代蓬勃发展，至70年代中期已比较成熟；近年来，由于计算机、网络技术的迅猛发展，相关应用软件的开发与使用的加快。使得装备有高精度的波谱仪的新一代电子探针仪具有数字化特征、人工智能和自动化的分析程序、网络功能以及高分辨率图象的采集、分析及处理能力。EPMA技术具有高空间分辨率、简便快速、精度高、分析元素范围广(4Be～92U)、不破坏样品等特点，使其很快就在地学等研究领域得到应用。笔者分析整理了前人的研究成果，本文是对电子探针在金属矿石鉴定中的应用作简要的概述。

1.电子探针分析技术

电子探针分析技术具有以下几个方面的特点：

第一，微区（微米范围）显微结构分析。EPMA成分分析的空间分辨率是几个立方微米范围，它可以将微区化学成分与显微结构对应起来，是一种显微结构分析。

第二，元素分析范围广：硼(B)~铀(U)。氢和氦原子只有K层电子，不能产生特征X射线。锂(Li)虽然能产生X射线，但产生的特征X射线波长太长，无法进行检测。

第三，定量准确度高。EPMA是目前微区元素定量分析最准确的仪器，检测极限一般为0.01%-0.05%，不同测量条件和不同元素有不同的检测极限，有时可以达到ppm级。由于所分析的体积小，检测的绝对感量极限值约为10~14g，主元素定量分析的相对误差为1%~3%，对原子序数大于11的元素，含量在10%以上时，其相对误差通常小于2%。

第四，不损坏试样、分析速度快。EPMA可自动进行多种方法分析，并自动进行数据处理和数据分析，对含10个元素以下的试样定性、定量分析，新型EPMA测量试样的时间约需30分钟。

如果用EDS进行定性、定量分析，几分钟即可完成测量。分析过程中一般不损坏试样，试样分析后，可以完好保存或继续进行其它方面的分析测试，这对于文物、宝石、古陶瓷、古钱币及犯罪证据等稀有试样的分析尤为重要。

2.EPMA在金属矿石鉴定中的应用

众所周知，矿物学家通常用偏反光显微镜观察和测定矿物的光学性质和其他物理性质来认识矿物。但矿物的光学及物理性质均是矿物内在特征的外部表现。所以从本质上来说，根据这些性质和参数只能大致地定性认识矿物。况且一些不同种类的矿物之间其光性和物性往往非常相似， 因此用通常的手段难以准确地鉴定矿物，尤其是在鉴定铂族元素矿物和其他稀有元素矿物时，由于矿物粒度一般都很细微，难以准确鉴定其光性和物性。所以，要准确鉴定矿物，必须对其化学成分和晶体结构等本质特征进行准确测定。 由于电子探针能以优于1pm的空间分辨率准确地测定矿物的化学成分从而准确地得出矿物化学式， 而且能对光片或光薄片上的矿物一面用显微镜观察一面进行分析，更因它不破坏样品，从而使电子探针成为最为有效和最常用的矿物鉴定手段 因此。电子探针的应用使得一些原来无法识别的矿物得到准确的鉴定， 同时也纠正了从前一些错误。

例如，我们在对东巧超基性岩铬铂矿物质坦成研究过程中， 发现一种与硫钉矿和等轴铁铂矿紧密连生的矿物 这种矿物很稀少，一共只发现3颗，且粒度很小，约10微米，最大的也可只有30萎靡左右，具金属光泽，反射率比硫钉矿低得多。众所周知，在已知的铂族元素矿物中，硫钉矿的反射率几乎是最低的。所以当时估计与琉钉矿连生的这种矿物可能是一般金属矿物，困此未予注意 后来在工作中顺便对该矿物进行能谱(EDS)定性分析，发现其主要化学成分为Ru和Fe，此外还含少量Os和Ir，属铂族元素矿物，从而引起了我们的兴趣和注意。随后进行了能谱和被谱(WDS)定量分析，结果表明，Ru、Fe、Os、Ir的含量总和只有78% 左右这，说明还有20% 左右其他组分。仔细观察EDS谱， 确信不含原子序数大于11的其他元素存在，此外， 该矿物的光学性质和其他物理性质与铁钉矿的差别很大。 因而推测该矿物分子式中除了Ru，Fe、Os Ir以外。可能还有某种或某几种超轻元素(B、C、N、O、F)存在。用被谱仪(STE和TAP晶体)在上述元素的Ka峰位附近进行慢扫描，发现有较强的OKa峰出现，并拍摄了OKd特征x-射线扫描照片，从而初步断定为Ru和Fe的氧化物。假定矿物分子式为(Ru、Fe)2O8，则Ru和Fe等金属元素的含量恰好为78% 左右，随后又对该矿物的3个不同颗粒中15个不同点进行精确的电子探针定量分析，得到平均化学成分为(％ )；Ru58.32，Fe 16.21，Os2.71，Ir1.78，O 20.97(差减法求得)， 总量99.99%。

3.结语

综上所述，在众多的金属矿石分析方法中，电子探针分析技术(EPMA)是一种应用较早、且至今仍具有独特魅力的多元素分析技术。随着科学技术的不断发展，电子探针分析技术和其它技术的不断结合，将会使得它的应用范围日益广泛，具有非常广阔的发展空间。

【参考文献】

［1］周学粹,毛水和.矿物学报[J].2008,(3),26．

［2］矿产综台利用研究所电子探针组：矿产综合利用用(第二辑)[M].地质出版社,2009．

［3］张照志．电子探针化学测年技术及其在地学中的应用[J]．现代地质，2001，15(1)．

篇8

中国的奇石文化源远流长，博大精深，特别是改革开放以来，全国掀起了藏石、品石热潮，藏石队伍空前壮大，石商、石农异军突起，各地奇石馆如雨后春笋般层出不穷，奇石协会也相应成立，理论探讨呈“百家争鸣”之势。至此，中国的奇石文化进入了一个崭新的发展阶段。尤其是大批不同行业、不同文化背景的爱石之士加入采石、藏石、品石队伍，一改我国历史上只有达官贵人、文人墨客等少数人群玩石的传统局面，使中国的奇石文化赋予了新的含义。

然而，纵观奇石的称谓，名目繁多；奇石的分类与石种的界定，方法各异；奇石的鉴评，标准不一。奇石界尚且如此，又如何让社会其他各界认同呢?因此，统一奇石的称谓、统一奇石的分类和统一奇石的鉴评方法，应为当前中国奇石界亟待解决的问题。为此，笔者就以上问题谈谈自己的看法，与奇石界前辈和石友探讨。

一、统一奇石的称谓

世上万事万物，都得有个名称。一个事物，如果没有确切的名称，或者一物多名，含糊不清，就会导致歧义。奇石作为一种文化，也应该有一个统一的称谓。古人云：举一纲而万目张。奇石的名称就好比是纲，只有首先统一了称谓。举起了名称这个纲，才好按照“纲”去研究诸如“界定、分类、鉴评”等诸多问题。

文人玩石，源于中国。欧美等国把中国奇石称作“文人石”，近邻日本、韩国、东南亚则分别称作“水石”、“寿石”主“雅石”，而中国人从古至今对奇石就有多种称谓，诸如“怪石”、“异石”、“巧石”、“趣石”、“美石”、“奇石”、“观赏石”等等，粗略统计，大约不下二十种之多。如此众多的称谓，其含义各有侧重，有的甚至差异很大(如“观赏石”)，这种现状直接导致了“名称不同、定义不同、分类不同、鉴评方法不同”的混乱局面。

在上述众多的称谓中，笔者对“文人石”和“奇石”两种称谓深为感慨和赞赏。

感慨“文人石”的称谓，说明外国人对中国奇石文化的渊源有所了解，对中国的奇石文化有所认识、有所接受，至少中国的奇石文化在外国人的心目中已有一席之地，更何况，中国的奇石文化已在日、韩及东南亚兴起，中国的孔雀石、石、矿物晶体等也深受西方人的喜爱，这总会增强我们把中国奇石文化推向世界的信心。

赞赏“奇石”称谓，是因为这一称谓贴切地体现了奇石“天然性”和“观赏性”这两个最基本的特征。自然界的顽石随处可见，然而，可供观赏的天然石体大约有立体象形石、画面象形石、文字象形石、矿物晶体、生物化石等五大类。这些石体，有的是岩浆岩，有的是沉积岩，有的是变质岩。它们因地壳运动、矿物侵入、热液冷却、生物埋藏、风砺水冲、搬运磨擦、自然剥蚀等原因，有的巧然状物，有的巧然成画，有的巧然象字，有的色泽艳丽具美感和象征意义，有的形成美丽的晶块晶簇，有的生物石化形成生物化石，有的虽然不能应物象形，但却奇特怪异，给人以美感，极具观赏价值。这些成因各异、形态万千、可供观赏的天然石体，以一个“奇”字命名，恰到好处地体现出奇石“虽为天工，宛如人为；不是艺术，胜似艺术”的奇特之处；一个“奇”字不仅包罗了这些天然石体各种成因的含义，而且也精妙地体现了中华民族以“奇”字表现事物的独特文化习惯。更何况，目前中国奇石界大多数人都赞同这一称谓。

综上所述，“奇石”应成为中国奇石的统一称谓。其定义应为：奇石是一种具有观赏价值的天然石体。其中观赏性和天然性两个条件必须同时具备，二者缺一不可，否则就不是中国奇石文化所专指的石体了。

二、奇石的分类应从色、形两个方面入手

奇石分类的主要作用是便于制定奇石的鉴评方法和鉴评标准，为奇石的鉴评服务。

奇石作为审美对象，对它的分类应该依照形态学原理和美学原理并结合雕塑、绘画、书法、地质学、矿物学、古生物学等方面的相关知识进行分类。

按照形态学原理，形态分为两类：一类是现实形态；一类是概念形态。现实形态分为自然形态和人工形态。自然形态又分为液态、气态和固态。固态也称立体形态。奇石的形态，就其实体而言，是自然形态的立体形态；就其整体形态而言，包括点、线、面、体，具体为立体形态、画面形态、文字形态和其它纹理形态(指非字非画纹理，下同)。按照美学“色形声”原理，进入人们视觉的总是颜色和形体(形体包括点、线、面、体)，进入听觉的总是声音。石无声(敲击不在此论)，对它的分类自然应按形态学和美学原理，从色、形两个方面入手。

自然界各种颜色的石体总是以立体形态存在，奇石当然也不例外。奇石作为审美对象，主要是观赏石体的颜色和形态。因此，观赏奇石，实际就是观赏奇石的色泽和立体形态的象形(包括抽象形态和其它纹理形态)、画面形态的象形(包括抽象画面，下同)、文字形态的象形。从以上形态学原理和美学原理看，奇石分为“立体象形石、画面象形石和文字象形石”三大类。但是，“矿物晶体”和“生物化石”因其性质特殊、形态特别，应该单独分类。综上所述，奇石应分为：立体象形石、画面象形石、文字象形石、矿物晶体和生物化石五大类。

(一)立体象形石

凡石之立体形态象形，包括具有其它纹理形态之石体；或以凹凸形态构图象形，包括具有其它纹理形态之石体；或以立体形态象形为主、画面形态象形为辅之石体；或立体形态象形和画面形态象形俱佳之石体以及抽象形态，包括具有其它纹理形态之石体和各种颜色的彩石均可称为立体象形石。

(二)画面象形石

凡石之表面以点、线、面形态构图象形(包括石板画)之石体；或以画面形态象形为主、立体形态象形为辅之石体以及其图案虽不能应物象形，但能给人以美感之石体均可称为画面象形石。

(三)文字象形石

凡石之表面以点、线形态、凹凸形态以及立体形态形成的古今中外各种文字，包括字母、符号的石体，均可称为文字象形石。

(四)矿物晶体

各种矿物晶体，包括晶块、晶簇、多晶共生体。

(五)生物化石

各种生物化石，主要指印痕化石、印模化石、铸型化石及亚化石。

矿物晶体和生物化石法律禁止者除外。

上述分类方法符合形态学和美学原理，分类清楚，简单明了，可将所有的石种各归其类，不致发生混乱，有利于奇石鉴评方法、鉴评标准的制定和分类进行鉴评。

另外，石种的界定和奇石标签也应统一。石种界定的主要作用是为奇石的鉴赏提供具体的依 据，为奇石的鉴赏服务。石种的界定目前大致有四种方法：一是按产地界定，如太湖石、灵璧石、雨花石、英石等，这种方法适合一地一石种的界定，若一地多石种或一石种多产地就不适合了。二是按石之色彩特征界定，如墨石、红璧玉、山型石等，这种方法若加上产地则更好。三是按形成特点界定，如风砺石、水冲石等。四是按矿物学、宝石学名称界定，如孔雀石、辰砂、冰洲石、水晶、玛瑙等。以上四种方法，除历史形成的太湖石、灵璧石、雨花石、英石四大名石外，为解决一地多石种和一石种多产地的问题，宜按石之色形特征、形成特点加产地界定和矿物学、宝石学名称加产地界定，生物化石宜按生物名称加产地界定。产地如系知名度较小的水系，应以县以上地名冠名界定。形成于江河的卵石，不宜以“卵石”二字界定，从审美的角度看，“卵石”二字几乎无意义。奇石的标签应具有以下内容：一、题名；二、类别；三、石种(带产地)；四、规格(厘米)；五、收藏。其中题名应名副其实、言简意赅、雅俗共赏，切忌过分夸张、人为拔高、陈腐粗俗。

三、奇石的鉴评方法

奇石为天然形成、具有观赏价值的自然石体，品种繁多，形态各异，对其鉴评，首先要按照科学的分类，依据美学原理，找出共性特征，然后按统一和分项的原则，统一鉴评方法。

(一)统一品级

可将各类奇石统一定为四级四品。特级为神品；一级为精品；二级为佳品；三级为普品。

(二)统一鉴评项目

依据美学原理，各类奇石统一从“色泽、形态、质地、神韵、配座”五个方面进行鉴评。

(三)分类制定鉴评标准

按立体象形石、画面象形石、文字象形石、矿物晶体、生物化石等五大类分别从“色形质韵座”五个方面制定出各类奇石的具体鉴评标准，分类进行鉴评定级。

(四)“色形质韵座”五个方面具体鉴评标准的制定原则。

1、色泽(简称色)：主要从色彩、光泽、对比度、和谐、象征意义等方面鉴评。石体的色泽是否好，要因石而异。一般来说，表现粗犷风格的石体以凝重、浑厚的色调为佳，如太湖石、灵璧石、龙骨石等；表现高雅风格的石体以纯净淡雅的色调为佳，如草花石、水墨石板画等；表现华贵风格的石体以艳丽的色调为佳，如鸡血石、黄腊石、蓝绿孔雀石、紫晶、红玛瑙等。

2、形态(包括点线面体，简称形)：按立体象形石等五大类分别参考雕塑、绘画、书法艺术等方面的相关知识鉴评。总体要求完整无损，无硬伤。宋代米芾的“瘦、漏、透、皱”四字赏石标准，实际都包括在一个“形”字里面。

立体象形石：主要从具象、抽象、态势、呼应和其它纹理等方面鉴评。

画面象形石：主要从画面逼真清晰、位置适当、无杂色杂纹干扰、画面和色彩与石形协调一致等方面鉴评。

文字象形石：主要从真切、清晰、字体(包括楷草隶篆行)、成词成句、顺序数字、连贯字母等方面鉴评。切忌杂纹干扰和似象非象。

矿物晶体：主要从完整无损(指外力毁损)、发育是否良好、晶形是否美观和多晶共生等方面鉴评。

生物化石：主要从纹理清晰、完整无损等方面鉴评。

3、质地(简称质)：以地质学、矿物学关于岩石的分类和矿物的成因为依据，因石而异，主要从刚、柔、温、润、粗、细等方面鉴评。一般来说，表现秀丽风格的石体要细腻柔和。表现刚毅风格的石体要坚硬致密。表现雄浑风格的石体要粗犷豪放。

4、神韵(简称韵)：主要从色彩和谐、形态优美、质地优良、意境深远、引人入胜、唤起遐想、感应人心等方面鉴评。一要从色形质三个方面综合鉴评，二要连同配座整体鉴评。

5、配座(简称座)：配座按物质分，有木(根)、石等材质的配座；按形态分，有人工形态的配座和自然形态的配座，主要是人工形态的配座。鉴评时主要从形质、工艺、衬托、协调、增加神韵等方面鉴评。切忌“喧宾夺主”和“过分简单”两种倾向。

(五)鉴评定级

按立体象形石、画面象形石、文字象形石、矿物晶体、生物化石五大类分别依照“色形质韵座”五个方面的具体鉴评标准鉴评定级。本文只探讨鉴评方法，不探讨具体鉴评标准的制定，故暂借用“百分量化定级”的方法作演示。为了直观，现列表如下(见下表)，以作展示。

篇9

关键词 土力学，红粘土，膨胀土，强度，裂隙性，胀缩性

1 引 言

红粘土在物理力学性质指标、矿物成分与工程力学特性等多方面与膨胀土有相似之处，对于这两类特殊土关系问题的研究，至今尚未形成统一的观点。目前，红粘土在一些地区被完全按照膨胀土处理，而在另一些地区则被单独研究[1]。

我国南方广泛分布的红粘土风化壳主要是由于第四纪季风环流形成以来，在热带-亚热带高温湿条件下经历了复杂的红土化过程而形成的，具有独特的游离氧化铁的胶结结构；而膨胀土则是一类具有明显吸水膨胀失水收缩的特殊土。以往对于红粘土与膨胀土的比较研究主要集中在历史成因、矿物组成与胀缩性能等方面。从矿物学角度讲，膨胀土一般含有较多的诸如蒙脱石的亲水矿物，而红粘土矿物成分以伊利石与高岭石为主，含少量或不含蒙脱石。红粘土与膨胀土均具有较高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比与液塑限，而红粘土的这些指标较膨胀土更高，远远超出一般粘性土，但同时红粘土却具有明显优于膨胀土的力学特性。

在实际工程中，由于外界自然条件变化而引发的有关红粘土与膨胀土类似于边坡失稳﹑地基不均匀变形、道路开裂的工程病害时有发生[2]。但目前对于这两类特殊土因含水量变化所引起的胀缩性与裂隙性的耦合作用以及这一耦合作用对土体工程力学特性影响的研究却并不多见。笔者认为，深入开展红粘土与膨胀土裂隙性、胀缩性以及超固结性等水稳性特征的对比研究是非常必要的。总体来说：膨胀土具有较为明显的裂隙性，而红粘土的裂隙性由于成因的不同而具有明显的地域差异，即一些地区的红粘土裂隙极为发育，而另一些地区的红粘土裂隙并不发育。膨胀土普遍地具有明显的胀缩性，而我国红粘土的胀缩性地域差异性很大，且主要表现为以缩为主的胀缩特性；另外，一些地区的膨胀土由于较大的先期固结压力而具有超固结性，而红粘土的超固结性则主要是由其独特的游离氧化铁的胶结结构所引起的[3]。

本文针对研究中的不足与实际工程的需要，通过贵港红粘土、荆门弱膨胀土与中膨胀土的室内试验研究，对红粘土与膨胀土的物理性质指标、力学性质指标、原状样与击实样强度的水敏性特征以及矿物成分影响下的土体脱湿、吸湿速率的异同点进行了初步的探讨，为进一步掌握红粘土与膨胀土的相互关系以及这 2 种特殊土各自的工程力学特性提供了帮助。

篇10

【关键词】岩石矿物 成分测定 分析研究

1 引言

矿产资源是重要的自然资源，是社会生产、生活和科技发展不可缺少的物质基础。矿藏的勘探过程中，如何快速、准确地对岩石中各种矿物成分进行岩性分析与测定，判明矿产资源的品质和储量，再根据岩石矿物所在地区矿产资源利用价值，决定采矿的投资规模，具有重大的现实意义和深远的历史意义。

金在航空航天、医疗、电子工业等领域用途广泛，与人类生活中密切相关，近年来，金的普查找矿已成为岩石矿物勘探的重要任务。金常与各种岩石或矿物伴生，如何根据金在矿物中的含量，采用不同的测定方法，避免各种元素的干扰，为地质矿物开采科研工作提供科学依据，不仅至关重要，而且已越来越成为地质专家和学者探索的方向和研究的课题。本文以常用的共振瑞利散射光谱法和高锑金矿样品金的测定为例，对矿物金测定的实验原理、实验方法、仪器试剂以及实验结果等进行探讨。

2 共振瑞利散射光谱法测定矿物金2.1 主要仪器

F-4500型荧光分光光度计；

UV-2550型紫外可见分光光度计。

2.2 实验用试剂

金标准储备溶液的制取：1.000mg/mL，准确称取0.1g纯度为99.99%的金丝，将其溶于数毫升王水中，将混合物放入80℃水浴蒸发至近干，加入1ml～2ml盐酸HCL后，继续蒸发至干；待完全冷却后用1.2mol/l的盐酸溶液稀释至100mL；

金标准工作溶液的制取：0.12μg/mL，用0.01mol/L的盐酸HCL逐级稀释上述金标准储备溶液；

Na2WO4溶液：0.5g/L；

番红花T（ST）溶液：0.05g/L；

聚乙烯醇-124（PVA）溶液；20.0g/L；HCL（1+1）。

以上试剂均为分析纯，实验用水均为去离子水。

2.3 实验方法

取适量的Au标准溶液或样品溶液于25mL比色管中，加入2.0mLNa2WO4溶液，用水稀至10mL，放置10min，再加入HCL（1+1）6.0mL、PVA溶液2.0 mL以及2.0mL番红花T（ST）溶液，稀释至一定刻度后充分摇匀。将溶液置于1.0cm吸收皿中，在激发和发射狭缝宽度均为2.5nm时，在328nm处分别对缔合物体系光散射强度I和试剂空白的光散射强度I0进行测定，计算0III？=？。2.4 实验结果分析

按照实验方法用荧光分光光度计、紫外可见分光光度计，在一定的波长范围内分别对缔合物体系及试剂空白进行同步波长扫描，分别获得共振瑞利散射光谱和吸收光谱。绘制试剂空白及缔合物体系的共振瑞利散射光谱、试剂空白及缔合物体系的吸收光谱，见图1和图2。

图2？吸收光谱

1―试剂空白；？？2―缔合物体系

图1可看出，试剂空白在328nm可产生散射光信号，但试剂空白的瑞利散射很弱，加入一定量的金后，体系的瑞利散射光强度显著增强，表明金的加入，形成了离子缔合物，而缔合物体系会直接增强散射光强度。从实验还可以看出，试剂空白与缔合物体系，其散射光强度均与“散射光强度与波长的四次方成反比”的瑞利散射定律不符合，因此判定其特征应与体系的光吸收性质有关。观察吸收光谱图2可见，试剂空白与缔合物体系分别在525nm、475nm处有吸收峰。无论散射光谱还是吸收光谱，其本质都与粒子的运动和跃迁有关，因此可以推断，散射峰的位置、强度与吸收峰有关。如图1中，二者在328nm处散射光强度ΔI最大，而该波长处缔合物体系的散射光增强强度ΔI与金的浓度有很好的相关性。目前此方法已广泛用于砂矿和炭粉中金的测定。

3 高锑金矿样品金的测定

我国金矿资源中，低品位氧化矿石占有相当的比例。对这类矿石直接采用常规方法提金，经济效果不明显。特别对于含锑高的样品，若不经过除锑处理，杂质干扰大，严重影响测定结果。矿石中，锑通常以辉锑矿（Sb2S3）或氧化物（Sb2O3）的形式存在，无论哪种形式，当锑的含量大于1%时，都会对金矿样品的测定造成影响。因此，必须消除锑对金测定的影响，才能提高含金矿物分析的准确性和可靠性。3.1 实验原理

除锑化学反应如下：

矿物中Sb203与NH4C1作用，在400℃培烧生成挥发性物质SbCl3；

（式3）

3.2 含锑金矿除锑前后实验比较

取五组金矿样品，分别进行除锑和不除锑的金分析，并与原子吸收光谱法测定进行比较。3.3 实验结果分析

不除锑时，含金分析结果偏高，这是因为样品中存在锑，而在溶矿过程中，未发生水解的锑可被活性碳吸附进入金分析系统，在氢醌滴定时，锑遇联苯胺指示剂与金遇联苯胺时呈现的颜色均为黄色，干扰了金的测定，因此分析结果偏高。所以，对于含锑金矿或试液，应采用先除锑再测定的方法，方可有效消除氢醌溶量法测金过程中锑的干扰，提高矿床勘探准确性。

4 结论

综上所述，地壳是由岩石、矿物组成的，对其组成和性质的探索和分析是矿物学的重要研究内容。矿物测定方法多种多样，应根据不同的地质背景、不同的矿物组成，选择合适的测定方法，最大限度地发挥化学分析在岩石矿物分析研究中的作用，确保我国矿产资源的合理开发与利用。

参考文献