中元古代昆阳群Fe-Cu-REE矿床地球化学研究-以武定迤纳厂矿床为例

稀土元素成矿与地壳的构造运动密切相关，稀土在中元古代具有大规模暴发性成矿特征。云南武定迤纳厂稀土铁铜矿床为昆阳群因民组出现稀土富集成矿的典型代表。本论文选择迤纳厂矿床为主要研究对象，系统研究矿床不同类型岩（矿）石和矿物的稀土元素地球化学特征，探讨富稀土的成矿流体、成矿物质来源和稀土元素成矿时代，揭示昆阳裂谷初期因民组稀土元素富集的地球化学机制。主要认识如下：1、迤纳厂矿床产于昆阳裂谷初期形成的禄丰一武定火山断陷盆地中。早中元古界昆阳群分布于绿汁江岩石圈断裂和小江一易门断裂的夹持地带，呈狭长状展布。迤纳厂矿床赋矿地层为昆阳群因民组上段的硅质白云岩和碱性火山岩（粗面安山岩）。矿体产出形态和矿石的结构构造等均显示矿体与赋矿地层同沉积特征；出现独立矿物氟碳饰矿、独居石及褐帘石，磷灰石、萤石、菱铁矿等矿物中也含有一定量的稀土，沿矿体走向和垂向稀土元素变化不大。2、矿体顶、底板围岩（石榴石黑云母片岩、钠长黑云母片岩等）的原岩为碱性火山岩（粗面安山岩），相对富集大离子亲石元素Ba、Cs、Rb、K、LRE日及贫Zr、Sr、Ti、Hf、HEE，为早元古代末期一中元古代早期交代富集地慢低程度部分熔融所形成的碱性火山岩。矿石稀土总量高（645-4443）×10-6，强烈富集轻稀土（（La/Tb）N＝17.3-81.1），稀土元素分布特征明显不同于矿区正常沉积的硅质白云岩和后期侵入的钠长石英斑岩及火山角砾岩，而与矿体顶、底板碱性火山岩中稀土元素配分特征基本一致，暗示稀土成矿物质来源与碱性火山岩有密切的关系；3、矿石中微量元素组合及变化特征与现代海底正在喷出的热液和热液沉积物中元素组合有较大的可比性，明显不同与火成碳酸岩型稀土矿床中的特征元素组合；在微量元素判别图解（Al-Fe-Mn、Fe／Ti-Al／（Al+Fe＋Mn）、U-Th、Y-P2O5等）中，逸纳厂矿石均投影在热水沉积区，矿石的Y／Ho值与黑烟囱值接近，表明成矿流体为高温、还原性质，稀土成矿可能以热水沉积作用方式为主；4、对矿石中主要矿物萤石、菱铁矿、磁铁矿、石英、方解石的稀土元素特征研究表明，矿石沉积时不同矿物中稀土元素分布特征基本相同，主要受成矿流体中稀土分布特征制约。而后期变质作用形成的矿物，其稀土元素分布主要受矿物晶体结构控制。同期成矿流体从早期到晚期（块状矿石→条带状矿石），轻重稀土分异变小，稀土总量增加，条带状矿石中稀土含量最高；矿石黄铜矿6345值变化在一任3％0到2g％。范围，显示慢源硫特征；菱铁矿6r3C（8％-9.1%）、δ18O（-11.17%-15.37）‰指示成矿流体具岩浆来源和有机质的脱梭酸分解作用参与；成矿流体中稀土元素可能主要以（RE（CO3）3F）4-、（既（CO3）3F2）、（RE（F，Cl万等形式迁移，当温度降低时沉淀出氟碳饰矿等稀土矿物；5、矿石和萤石单矿物 Sm-Nd等时线年龄分别为1621士110Ma和15：38士43Ma，与矿区碱性火山岩错石的U-Pb年龄1676Ma、因民组顶部石英正长斑岩的错石U-P1。年龄1685Ma基本一致，也与因民组地层年龄1765M。较为接近，反映成矿时代为早元古代晚期和中元古代早期：这一时间也与一早元古代晚期一中元古代早期昆阳裂谷初始裂陷阶段，大量来自于地幔的碱性火山岩喷发事件相吻合。矿石。Nd（t）:-2.87-3.60，萤石单矿物εNd（t）：-3.93-5.90，变化范围较窄并全为负值，接近0，指示源区为富集地幔。同时结合矿床形成的构造一地质环境及矿体产出的地质形态，认为逛纳厂稀土铁铜矿床可能是在昆阳裂谷初期，在碱性火山岩浆喷发的间歇期，来自地幔富稀土、挥发份的成矿流体由火山喷流一同生沉积方式形成的矿床。6、昆阳群因民组地层中出现的稀土富集、成矿与我国的白云鄂博稀土REE-Fe-Nb超大型矿一床和澳大利亚的olympic Dam Cu-U-Au-Ag-REE超大型矿床，在成矿时代、产出大地构造背景、成矿物质来源等方面具有较大的相似性，均体现成矿受控于中元古代1.5Ga超大陆聚合前或随后裂解初始阶段伴随的非造山型碱性岩浆或热液作用，稀土来源于超大陆拼合前因板块俯冲交代而形成的富集地幔。

贵州红枫湖沉积物-水界面Fe、Mn地球化学研究

在地球环境的界面及其附近，发生着重要的物理、化学和生物反应，进行着频繁的物质交换和输送。研究和认识环境界面的地球化学过程对揭示环境演化、评价环境净化、认识成矿机理均具重要的科学意义。Fe、Mn是地表水环境中两个丰度最大的微量营养元素，也是典型的氧化还原敏感性元素，因其氧化物的吸附特性而对其它微量元素的地球化学行为有着显著的控制作用。因此，Fe、Mn地球化学的研究历来是水环境领域中令人瞩目的一个焦点。地表水环境中Fe、Mn的研究始于海底锰结核的发现及其成因问题的探讨，而Fe、Mn在湖泊研究中受到重视则始于湖泊富营养化问题的出现。二次大战使湖泊Fe、Mn的研究一度中断，直到七十年代因水资源短缺和水环境污染问题的出现才使这一研究重新受到重视，并于近十年得到迅速发展在采样技术、分析方法、Fe、Mn的形态、氧化还原作用、早期成岩作用以及地球化学循环机理的研究上取得了一系列重要的进展。其中以英国Davison的工作最引人注目。一般认为，Fe、Mn在湖泊中的行为受氧化还原边界层的控制。但是，由于研究方法的局限，缺乏将湖水和沉积物作为一个整体的系统研究。尤其是未能对沉积物-水界面及其附近Fe、Mn的行为开展细致的工作，因此在Fe、Mn循环机理的认识上尚存许多疑点。有鉴于此，本项研究着重探讨沉积物-水界面及其附近Fe、Mn的地球化学行为和特征。利用自制的湖泊沉积物和孔隙水取样装置，分别于春秋两季在红枫湖按垂直剖面采集湖水、界面水、孔隙水和沉积物样。采用滤膜技术作湖水、界面水和孔隙水Fe、Mn的形态分析，并作沉积物Fe、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Mn、S和孔隙水P、HCO_(3~-)、SO_4~(2-)、NO_(3~-)等项目的分析，完成湖水、界面水的水化学全分析和沉积物的X-射线衍射分析。从而获得以下结果和认识：1.形态。湖水中Fe、Mn均呈微粒态；界面水中Fe呈微粒态，Mn则以微粒态为主，尚有部分离子态；孔隙水中Fe以离子态为主，存在部分胶体态，Mn则以离子态存在。2.特征剖面。春秋季湖水中距沉积物-水界面5m以上，Fe、Mn分布均一，5m以下，Fe、Mn均向界面递增10倍左右；界面水中，Fe、Mn继续向界面递增，但Fe在距界面10cm左右向界面略有递减，同时，在距界面20cm高度Fe的溶解态出现峰值分布，而Mn的溶解态则向界面递增；孔隙水中Fe、Mn均呈峰值分布，并均于12cm深度以下趋于稳定，其中Mn峰位于3cm深度，Fe峰则位下去8cm深度，Fe在10cm深度还存在一谷值分布；沉积物中Fe于7cm深度含量略呈下降趋势，Mn则在界面出现高值，并于0.5cm深度含理突降。3.界面通量。Fe在界面的沉降通量为10.9mg.cm~(-2)a~(-1)，扩散通量为-0.24mg.cm~(-2)a~(-1)，净重通量则为10.7mg.cm~(-2)a~(-1)，扩散量只有沉降通量的2%；Mn在界面的沉降通量为0.203mg.cm~(-2)a~(-1)，扩散通量为-0.062mg.cm~(-2)a~(-1)，净通量则为0.141mg.cm~(-2)a~(-1)，扩散通量占沉降通量的30%。Fe、Mn在界面的平流通量均可忽略不计。4.氧化还原作用。Fe、Mn在沉积物中按氧化电位的高低先后充当有机质分解的主要氧化剂，发生还原溶解，然后经扩散作用重新进入湖水中，并在氧化过程的作用下于界面附近形成微粒态Fe、Mn的富集。5.平衡矿物。沉积物孔隙水中Fe(II）的平衡矿物在8-12cm深度范围内为单硫铁矿（FeS)和黄铁矿（FeS_2)，12cm深度以下为菱铁矿（FeCO_3)；Mn（II）的平衡矿物则为菱锰矿（MnCO_3)。6.界面循环机理。在湖泊中Fe、Mn循环均受沉积物-水界面的控制围绕界面进行，循环过程由还原、扩散、氧化和沉降四个环节组成，其中Mn循环就在界面附近，而Fe循环则深入沉积物内部。Mn的界面循环相当激烈，Fe则较为缓和。Fe、Mn界面循环的结果使界面附近的湖水和沉积物中出现Fe、Mn的富集，其中Fe的富集程度 相对较小，Mn则非常显著。7.环境效应。Mn的界面循环可能导致~（210）Po的沉积后再迁移，而~（210）Pb的沉积后再迁移则可能与Fe的界面循环有关；Fe、Mn界面循环所形成的富集层对湖泊水库的水质构成严重的潜在威胁；根据Fe、Mn的还原优势作用带可以确定湖泊沉积物的氧化还原环境。

Low temperature specific heat and thermal stability of Fe-B ultrafine amorphous alloy particles

Fe-B ultrafine amorphous alloy particles (UFAAP) were prepared by chemical reduction of Fe3+ with NaBHO4 and confirmed to be ultrafine amorphous particles by transmission electron microscopy and X-ray diffraction. The specific heat of the sample was measured by a high precision adiabatic calorimeter, and a differential scanning calorimeter was used for thermal stability analysis. A topological structure of Fe-B atoms is proposed to explain two crystallization peaks and a melting peak observed at T=600, 868 and 1645 K, respectively.

Regeneration behaviors of Fe/Si-2 and Fe-Mn/Si-2 catalysts for C2H6 dehydrogenation with CO2 to C2H4

The catalytic performance of Fe/Si-2 and Fe-Mn/Si-2 catalysts for conversion of C2H6 with CO2 to C2H4 was examined in a continuous-flow and fixed-bed reactor. The results show that the Fe-Mn/Si-2 catalyst exhibits much better reaction activity and selectivity to C2H4 than those of the Fe/Si-2 catalyst. Furthermore, the coking-decoking behaviors of these catalysts were studied through TG. The catalytic performances of the catalysts after regeneration for conversion of C2H6 or dilute C2H6 in FCC off-gas with CO2 to C2H4 were also examined. The results show that both activity and selectivity of the Fe-Mn/Si-2 catalyst after regeneration reached the same level as those of the fresh catalyst, whereas it is difficult for the Fe/Si-2 catalyst to refresh its reaction behavior after regeneration.