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篇1

中圖分類(lèi)號(hào):R285.5　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1007-2349(2010)10-0079-03

高脂血癥(hyperlipidemia)又稱(chēng)脂質(zhì)代謝紊亂或異常,是導(dǎo)致脂肪肝、動(dòng)脈粥樣硬化等多種疾病的重要因素,隨著發(fā)病率的持續(xù)增加,高脂血癥的病因?qū)W、預(yù)防和治療依然是醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)。然而至今藥物治療尚未取得明顯突破,究其原因,除了其它因素而外,高脂血癥動(dòng)物模型的制備也可能是影響該類(lèi)藥物發(fā)展的重要原因之一,因此,選擇理想的高脂血癥動(dòng)物模型是推進(jìn)高脂血癥研究進(jìn)程的關(guān)鍵。本文就近年來(lái)高脂血癥動(dòng)物模型的研究概況作一綜述,為該領(lǐng)域的研究者正確合理選擇高脂血癥動(dòng)物模型提供依據(jù)。

1　常見(jiàn)高脂血癥模型動(dòng)物的種類(lèi)及特點(diǎn)

1.1 大鼠 建立大鼠高脂血癥模型,方法簡(jiǎn)單,成本適中,采血量較大,可以滿足一次做多種指標(biāo),且模型建立的方法最多。更重要的是大鼠的食性與人類(lèi)相似,所形成的病變與人類(lèi)早期病理改變相似,且適應(yīng)性較強(qiáng),是目前國(guó)內(nèi)研究脂質(zhì)代謝最多的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。但大鼠有對(duì)抗動(dòng)脈粥樣硬化形成的能力,不宜作為抗動(dòng)脈粥樣硬化藥物的篩選。

1.2 小鼠 小鼠模型的制造成本很低,采樣較方便,可作為降脂藥初篩的模型,但是采血量少,限制了指標(biāo)的檢測(cè)。在高血脂和動(dòng)脈粥樣硬化的轉(zhuǎn)基因動(dòng)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遺傳學(xué)上明確的野生品外,尚有多種突變型和重組型的品種以及日漸成熟的基因定位技術(shù)。

1.3　兔 作為高脂血癥的模型動(dòng)物,其優(yōu)點(diǎn)在于極易形成高脂血癥模型,特別是高膽固醇血癥,柳玉霞等報(bào)道,采用高脂飼料喂養(yǎng)法,家兔2～3周可形成高脂血癥,而大鼠需要4周,且家兔TC值增長(zhǎng)幅度比大鼠要大,但家兔是草食動(dòng)物,和人類(lèi)的膽固醇代謝不完全一致,且耗費(fèi)飼料,灌胃給藥操作不便,易造成死亡。

1.4 金黃地鼠和豚鼠 在膽固醇合成、代謝方面,受體、非受體轉(zhuǎn)運(yùn)途徑的比例與人類(lèi)較為相近,對(duì)食物中脂質(zhì)和調(diào)節(jié)血脂功效成分的反應(yīng)更接近于人,又具成本較低、造模時(shí)間較短的優(yōu)點(diǎn),因此目前國(guó)際上在血脂代謝的研究中趨向于采用豚鼠和(或)金黃地鼠來(lái)建立高脂模型,但金黃地鼠血量少,尾部采血困難,性情兇猛等給實(shí)驗(yàn)造成困難。

1.5 小型豬 作為高脂血癥研究的模型動(dòng)物,優(yōu)點(diǎn)在于易于誘發(fā),更重要的是小型豬的冠狀動(dòng)脈循環(huán)在解剖學(xué)的血液動(dòng)力學(xué)方面與人類(lèi)很相似,豬和人對(duì)高膽固醇飲食的反應(yīng)是一樣的,能產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)性動(dòng)脈粥樣硬化,是研究動(dòng)脈粥樣硬化很好動(dòng)物模型,但豬飼養(yǎng)管理較費(fèi)事,食源性誘發(fā)需要大量的脂類(lèi)和膽固醇飼料,長(zhǎng)期飼養(yǎng)成本較高。

1.6 非人靈長(zhǎng)類(lèi) 在解剖結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能、代謝及疾病特點(diǎn)方面與人最為接近,用作高脂血癥研究的動(dòng)物模型極為理想。但其共同的缺點(diǎn)是來(lái)源不足,難于飼養(yǎng),野外捕獲者背景不清,個(gè)體差異大,不利于開(kāi)展廣泛的研究。

2 常用高脂血癥動(dòng)物模型的制備方法

2.1 先天性動(dòng)物模型 出生25 d左右的乳幼大鼠,不脫離母鼠乳汁喂養(yǎng)時(shí)TC高于成年大鼠的2～3倍。具有遺傳性高脂血癥的家兔,其攜帶有一個(gè)可遺傳的變異基因,導(dǎo)致缺少低密度脂蛋白(LDL)受體而出現(xiàn)高脂血癥,與人類(lèi)家族性高膽固醇血癥(FH)類(lèi)似。利用自發(fā)性動(dòng)物模型來(lái)研究人類(lèi)疾病的最大優(yōu)點(diǎn),就是疾病的發(fā)生、發(fā)展與人類(lèi)相應(yīng)的疾病很相似,均是在自然條件下發(fā)生的疾病,其應(yīng)用價(jià)值很高,但這類(lèi)模型來(lái)源較困難,不可能大量應(yīng)用。

2.2　化學(xué)物質(zhì)誘發(fā)的動(dòng)物模型

2.2.1 高脂飼料喂養(yǎng)法 是直接給動(dòng)物喂飼含有高膽固醇、高甘油三酯的高脂食餌引起動(dòng)物脂代謝紊亂,從而使動(dòng)物血清中的膽固醇和甘油三酯升高的造模方法,屬于外源性高脂模型。含膽酸鈉的高脂飼料可促進(jìn)大鼠有效吸收膽固醇與脂肪,使動(dòng)物迅速形成高脂血癥模型。該造模方法簡(jiǎn)單,方便,但動(dòng)物為自由飲食,進(jìn)食量個(gè)體差異大,常出現(xiàn)高低不均的現(xiàn)象,所以組內(nèi)離散度較大。

2.2.2 脂肪乳灌胃法 是將由膽固醇、豬油等配制而成的一種乳液以灌胃的方式定量給予動(dòng)物的方法。該法操作較高脂飼料法復(fù)雜,一是脂肪乳配制麻煩費(fèi)時(shí),二是脂肪乳黏稠,灌胃困難,容易造成動(dòng)物死亡。但因其可以定量灌胃高脂物質(zhì),避免了因進(jìn)食不均而造成的實(shí)驗(yàn)誤差,所以效果要優(yōu)于高脂飼料法。

2.2.3 蛋黃乳注射法 新鮮雞蛋以生理鹽水配成75%蛋黃乳液,給禁食(16 h)雄性小鼠注射0.5 mL/只,注射后20h可提高動(dòng)物體內(nèi)膽固醇水平,造成急性高膽固醇血癥,觀察用藥后對(duì)促進(jìn)TC或脂蛋白的轉(zhuǎn)化與排泄作用。同樣一次腹腔注射75%蛋黃乳液0.5 mL/只,雄性SD大鼠也可于次日復(fù)制高脂模型,于造模第5 d血脂尚未低至基礎(chǔ)水平。

2.2.4　Triton注射法 給小鼠一次性尾靜脈注射TritonWR-1339(400 mg/kg)可抑制卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶,影響脂蛋白之間的脂蛋白交換和形成Triton一脂蛋白復(fù)合物,抑制脂質(zhì)在血清中的清除,3 h小鼠血脂開(kāi)始升高,12 h左右達(dá)高峰,但TG、TC、HDL-C、LDL值達(dá)到峰值的時(shí)間不盡相同。高敏等研究發(fā)現(xiàn)Triton小鼠尾靜脈注射造模后約16 hTG值可達(dá)峰值,而TC、HDL-C、LDL和HDL/TC值則在24 h或24 h以后才能達(dá)到峰值,另外,皮下和腹腔注射也能使血清TC升高,但所需劑量較大或時(shí)間較長(zhǎng)。也可用大鼠一次靜脈注射300 mg/ks,9 h后血清TC升高,24 h后達(dá)峰值。

2.2.5 Wistar雄性大鼠L-蛋氨酸灌胃法 L-蛋氨酸給Wistar雄性大鼠灌胃8周,即可引起動(dòng)物血脂明顯改變,形成外源性高脂血癥動(dòng)物模型。

2.2.6 復(fù)合因素造模 用高膽固醇飼料喂養(yǎng)法與免疫反應(yīng)損傷法結(jié)合制備兔高脂蛋白血癥模型。選日本大耳白兔作一次性靜脈注射牛血清白蛋白(250 mg/kg),即日開(kāi)始用高脂飼料(30%膽固醇、10%豬油、2%脫氧膽酸鈉和2%甲基硫氧嘧啶)灌胃,3周后模型出現(xiàn)動(dòng)脈粥樣硬化斑塊,但不影響兔的生長(zhǎng)發(fā)育。

3 轉(zhuǎn)基因高脂動(dòng)物模型

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物可以定義為,在基因組中穩(wěn)定地整合有外源基因,并由此而具有了新的、可遺傳給后代的特征的動(dòng)物。小鼠是血脂和AS轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型研究中最主要的動(dòng)物,主要用于調(diào)控載脂蛋白基因的表達(dá)。涉及脂質(zhì)代謝的蛋白主要包括相應(yīng)的受體,載脂蛋白(Apo)、與脂質(zhì)代謝有關(guān)的酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,其中ApoE研究得最多。ApoE是CM、VLDL、中間密度脂蛋白(IDL)和部分HDL的結(jié)構(gòu)蛋白,作為配體與HDL受體和ApoE受體結(jié)合,介導(dǎo)VLDL、IDL和CM殘基的清除,ApoE變異或缺乏往往會(huì)導(dǎo)致血脂紊亂和AS。琦祖和等以人的突變性基因載脂蛋白2ApoE7基因制備了

ApoE72Tg小鼠,其特點(diǎn)是膽固醇、甘油三酯升高,脂質(zhì)代謝紊亂,小鼠的學(xué)習(xí)與記憶能力降低。壽命縮短。Shimano等采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)首次制成抗食源性高脂血癥的轉(zhuǎn)基因小鼠,他將大鼠ApoE基因與小鼠金屬硫蛋白啟動(dòng)子融合的質(zhì)粒,用顯微注射法注入小鼠受精卵內(nèi),建立了轉(zhuǎn)基因小鼠支系。其中一個(gè)高表達(dá)力支系的小鼠肝臟中產(chǎn)生了大鼠ApoE。在Zn誘導(dǎo)后,該支系純合子小鼠的血漿中大鼠ApoE含量比未作誘導(dǎo)的對(duì)照組小鼠高得多。當(dāng)喂養(yǎng)高膽固醇飼料時(shí),轉(zhuǎn)基因小鼠未發(fā)生高膽固醇血癥。這證實(shí)了ApoE在血漿脂蛋白代謝中起關(guān)鍵性作用,能降低血膽固醇和甘油三酯水平,阻止外源性高膽固醇血癥的發(fā)生。王亞楠等建立了脂蛋白脂肪酶和載脂蛋白,雙基因缺陷的混合型高甘油三酯和高膽固醇血癥動(dòng)物模型。發(fā)現(xiàn)雙基因缺陷小鼠血漿甘油三酯是載脂蛋白E基因缺陷小鼠的3.8倍,血漿總膽固醇也略有增加。兩種小鼠的主動(dòng)脈全長(zhǎng)及流出道均有明顯的粥樣硬化,但之間無(wú)顯著性差異。結(jié)論載脂蛋白可能與血管壁局部脂蛋白脂肪酶的活性相應(yīng)降低而對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化抑制作用有關(guān)。

4　建立高脂血癥動(dòng)物模型應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 相似性 首先,動(dòng)物在食物、生理、解剖以及病變情況等方面應(yīng)盡可能與人相似。其次,復(fù)制的模型應(yīng)盡可能接近人類(lèi)疾病。如高脂飼料和脂肪乳兩種方法皆是經(jīng)消化道給予,形成時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),與人類(lèi)由于膳食結(jié)構(gòu)改變而形成的高脂血癥相似,對(duì)于研究環(huán)境因素對(duì)高脂血癥形成的影響以及調(diào)血脂藥物的開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有非常高的價(jià)值,而由蛋黃乳劑、Triton等一次性誘發(fā)形成的模型雖也可以歸為環(huán)境因素造成的,但不符合人類(lèi)的高脂血癥特點(diǎn),故一般只作為調(diào)血脂藥物的篩選。原發(fā)性高血脂癥是由于遺傳基因缺陷和(或)環(huán)境因素引起的。因此,在研究高血脂癥的發(fā)病機(jī)制以及防治方面,必須要應(yīng)用先天性缺陷的或者經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)改變形成的與人類(lèi)各種高血脂癥相似的動(dòng)物模型。

4.2 重復(fù)性 理想的模型應(yīng)該是可以重復(fù)的,故應(yīng)盡量選用影響因素少的模型,而且同時(shí)在許多因素上應(yīng)該保持一致性;在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物中。要選用基因型和表現(xiàn)型一致的動(dòng)物。

篇2

關(guān)鍵詞：植物地球化學(xué)異常；金礦床；紅沙；梭梭；地學(xué)機(jī)制；水鹽運(yùn)移；荒漠；甘肅

中圖分類(lèi)號(hào)：P593文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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

利用植物地球化學(xué)在旱區(qū)荒漠尋找隱伏礦已在世界許多國(guó)家和地區(qū)得到應(yīng)用并取得積極成效。澳大利亞西部、北部旱區(qū)利用一種耐干耐鹽的灌木找金，異常反映的礦體深度可達(dá)40 m，還能反映深部礦體的形態(tài)和規(guī)模大小[14]。南美洲玻利維亞和阿根廷安第斯山脈高原旱區(qū)應(yīng)用的一種作為植物化探的“Thola”灌木找礦效果極為顯著[57]。北美洲美國(guó)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納、尼日爾等旱區(qū)也開(kāi)展了許多植物化探研究，至少總結(jié)出這些旱區(qū)35種以上的找礦有效植物 [812]。中國(guó)新疆、甘肅、青海、內(nèi)蒙古等荒漠區(qū)也開(kāi)展過(guò)少量植物找礦試驗(yàn)：鉛鋅礦區(qū)植物中Pb異常能準(zhǔn)確指示鉛鋅礦位置；銅礦區(qū)植物中Cu異?？梢苑从陈裆?0～500 m的盲礦體；金礦區(qū)植物中Au異?？梢苑从?0 m深處的金礦信息[1322]。國(guó)內(nèi)外實(shí)踐說(shuō)明，在旱區(qū)荒漠應(yīng)用植物化探找礦是一種有效可行的方法。但是直到現(xiàn)在，旱區(qū)荒漠植物化探依然沒(méi)有成為國(guó)內(nèi)外化探的主流方法。在中國(guó)荒漠區(qū)的化探普查主要是應(yīng)用地表巖屑化探，植物化探僅有極少數(shù)的試驗(yàn)工作。究其原因，客觀上可能是因?yàn)樵摲椒ū葞r屑化探復(fù)雜，同時(shí)從技術(shù)理論上來(lái)說(shuō)，對(duì)荒漠區(qū)植物地球化學(xué)異常的形成機(jī)理、找礦深度等理論模型的研究基本上還屬于“空白”，這在一定程度上影響了對(duì)植物地球化學(xué)異常的科學(xué)解釋和評(píng)價(jià)，使得植物化探方法難以得到廣泛的推廣應(yīng)用。本文選擇甘肅北山荒漠區(qū)460金礦床作為試驗(yàn)場(chǎng)所，在已發(fā)現(xiàn)礦床上植物地球化學(xué)異常的基礎(chǔ)上，通過(guò)淺井開(kāi)展從基巖（礦）覆蓋層植物系統(tǒng)采樣及多項(xiàng)目測(cè)試工程，以荒漠特殊水熱條件、剖面土壤地質(zhì)物化特征研究為背景，重點(diǎn)研究荒漠植物系統(tǒng)元素的分布分配與遷移轉(zhuǎn)化，剖析植物地球化學(xué)異常形成的地學(xué)原因和條件，旨在從理論上探討干旱荒漠景觀植物地球化學(xué)異常形成的地學(xué)機(jī)制。

1區(qū)域地質(zhì)概況

1.1地貌特征

460金礦床位于甘肅省肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)境內(nèi)，北山地區(qū)西北部，屬典型大陸性溫帶干旱氣候，降水量小，蒸發(fā)量大，干燥多風(fēng)，冬季嚴(yán)寒，夏季酷熱，晝夜溫差大。該區(qū)年降水量不到75 mm，而潛在年蒸發(fā)量大于2 300 mm [2325]。該區(qū)屬山前平原荒漠戈壁及殘山丘陵地貌，海拔高度約1 800 m，比高為5～50 m。區(qū)內(nèi)無(wú)常年性地表溪流，只有夏季暴雨短暫性洪水沖刷形成的沙溝。荒漠戈壁廣泛分布第四系松散堆積覆蓋物，主要由風(fēng)積沙土和沖、洪積砂礫組成，呈半松散―半膠結(jié)狀。風(fēng)積沙土一般為砂泥質(zhì)；沖、洪積砂礫從細(xì)砂到礫石（粒徑為10～20 cm）均有，呈次棱角狀。覆蓋物厚度為05～300 m，一般厚度為2～5 m。第四系覆蓋物下的基巖風(fēng)化強(qiáng)烈，殘積及風(fēng)化層厚度為05～150 m，裂隙極為發(fā)育。地下水為第四紀(jì)堆積孔隙水和基巖裂隙潛水，地下水位深一般為3～6 m，最淺為05～2.0 m，最深大于50 m。深部基巖斷裂破碎裂隙發(fā)育時(shí)，則與其上第四系孔隙水、基巖裂隙潛水發(fā)生水力聯(lián)系，可形成構(gòu)造含水體。土壤類(lèi)型主要有灰棕漠土、含砂礫灰漠土、山地灰棕漠土及鹽土，pH值為7.5～95，其多為堿性土，有機(jī)質(zhì)含量低[2526]。

該區(qū)自然植被是以溫帶半灌木和荒漠灌木為主[20]。占優(yōu)勢(shì)的植物群落為紅沙（Reaumuria soongrica），次為梭梭（Haloxylon ammodendron）。伴生植物有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、 膜果麻黃（Ephedra przewalskii）、小白果刺（Nitraria sibirica）、合頭草（Sympegma regelu）、木本豬毛菜（Salsola arbuscula）、松葉豬毛菜（Salsola laricif olia）、泡泡剌（Nitraria sphaerocarpa Maxim）、細(xì)枝鹽爪爪（Kalidium gracile）、白莖鹽生草（Halogeton arachnoideus Moq.）等。植物總覆蓋度為15%～20%。紅沙屬檉柳科紅沙屬， 為半灌木，垂直根深可超過(guò)2 m；梭梭屬藜科梭梭屬，為小喬木，垂直根深可超過(guò)4 m。二者均為典型的旱生植物，耐旱、耐鹽、耐堿、耐貧瘠[2729]。

1.2地質(zhì)背景

460金礦床大地構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊碰撞形成的板塊縫合線上，緊鄰紅石山―黑鷹山地體。地層主要為下石炭統(tǒng)白山組中酸性變質(zhì)火山巖及碎屑沉積巖。巖漿巖主要為花崗閃長(zhǎng)巖，呈巖基、巖株?duì)町a(chǎn)出。構(gòu)造以近NW向斷裂為主，為礦區(qū)的主要控礦容礦構(gòu)造。含金石英脈主要產(chǎn)于花崗閃長(zhǎng)巖內(nèi)接觸帶及外接觸帶變質(zhì)巖的斷裂或裂隙中；單脈長(zhǎng)200～400 m，最長(zhǎng)900 m；厚04～10 m，最厚3.5 m；傾向NNE或SSW，傾角70°～80°，局部近直立。礦石礦物組合主要為黃鐵礦、黃銅礦、輝銅礦及石英、長(zhǎng)石、綠泥石、絹云母等；Au以自然金及斜方碲金礦、針碲金銀礦等碲化物的形式存在。礦石構(gòu)造有細(xì)脈狀―網(wǎng)脈狀及條帶狀、團(tuán)塊狀等；結(jié)構(gòu)有半自形―他形結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。圍巖蝕變有硅化、碳酸鹽化、絹云母化、綠泥石化、綠簾石化等。成礦階段可劃分為石英黃鐵礦階段、石英多金屬硫化物階段和石英碳酸鹽階段。該礦床屬于淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床[3032]。礦區(qū)中變質(zhì)火山巖、碎屑巖及花崗閃長(zhǎng)巖等巖石的Au、Ag含量較高，平均含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）分別為142×10-9和1.41×10-6，是區(qū)域背景相應(yīng)巖石平均含量的157.8倍和10.1倍。

2試驗(yàn)方法

2.1試驗(yàn)地段選擇

在已發(fā)現(xiàn)礦床植物地球化學(xué)異常的基礎(chǔ)上，選擇具有一定厚度的第四系覆蓋、地表植被較發(fā)育且已被工程證實(shí)其深部存在有金礦體的地段開(kāi)挖淺井進(jìn)行試驗(yàn)。該區(qū)曾開(kāi)展過(guò)植物地球化學(xué)異常剖面工作，在花崗閃長(zhǎng)巖和變質(zhì)巖中的金礦體上方均發(fā)育Au、Ag、Cu、Sb、Mn、V等植物地球化學(xué)異常。Au異常強(qiáng)度為（4196～7589）×10-9，峰值為（520～738）×10-9[33]。

2.2淺井工程編錄

淺井長(zhǎng)4 m，深5.87 m。淺井?dāng)嗝孀陨隙驴煞譃?層（圖1），分別為A0、A、B1、B2、B3、C、D層。

A0層為硝鹽殼層，厚0002～0040 m。

A層主要為風(fēng)積中―細(xì)粒砂及泥，底部沖積洪積物增多，呈半松散狀，厚約1.6 m。紅沙、梭梭等植物側(cè)根可達(dá)該層，主根已穿過(guò)該層。

B1層為沖、洪積含中礫中―細(xì)粒砂及泥，呈半膠結(jié)狀，厚約10 m。紅沙主根到達(dá)該層，梭梭主根穿過(guò)該層。

B2層為沖、洪積含巨礫中―細(xì)粒砂及泥，呈半膠結(jié)狀，厚約115 m。梭梭主根穿過(guò)該層，在該層上部還發(fā)現(xiàn)少數(shù)紅沙細(xì)根。

B3層為沖、洪積含巨―中礫中―細(xì)粒砂及泥，呈半膠結(jié)狀，厚約0.7 m。梭梭主根穿過(guò)該層。

C層主要為殘積，具有片理化的大小不一巖石碎塊及砂泥。該層可見(jiàn)石英脈大的碎塊，石英孔洞中褐鐵礦銹斑發(fā)育，厚約0.4 m。梭梭主根穿過(guò)該層。

D層為弱風(fēng)化綠泥石石英片巖，產(chǎn)狀近直立，均已蝕變，主要為硅化、含鐵碳酸鹽化、黃鐵礦化（部分已氧化為褐鐵礦），近礦蝕變較強(qiáng)，向遠(yuǎn)處逐漸減弱。巖石中順層片理及裂隙發(fā)育。石英脈型金礦體產(chǎn)于片巖中，礦體厚約08 m，傾向20°，傾角70°～85°。礦石為被褐鐵礦強(qiáng)烈污染呈深褐色的石英塊體，塊體中見(jiàn)大量黃鐵礦流失孔，硅質(zhì)隔膜及絹云母、綠泥石、黃鐵礦、含鐵碳酸鹽等礦物。梭梭部分主根插入到基巖（礦）裂隙中。

A0為硝鹽殼層；A為風(fēng)積物層；B1為沖、洪積物上層；B2為沖、洪積物中層；B3為沖、洪積物下層；C為殘積層；D為基巖層（石炭系下統(tǒng)白山組火山變質(zhì)巖系及金礦體）

2.3樣品采集

（1）覆蓋層及基巖樣品采集。采樣間距：淺井?dāng)嗝嫔纤介g距0.5 m，垂直間距約10 m（保證各層至少有一組樣品）（圖1）。樣品類(lèi)型及數(shù)量：①巖礦鑒定標(biāo)本，尺寸為3 cm×6 cm×9 cm（共6塊）；②覆蓋層、基巖（礦）含水量、pH值測(cè)定樣品，覆蓋層每一采樣點(diǎn)采取砂泥（土），質(zhì)量約200 g（共54件），基巖（礦）每一采樣點(diǎn)采取粒徑為1～2 cm的巖（礦）碎塊數(shù)塊，質(zhì)量約200 g（共20件）。③覆蓋層、基巖（礦）元素分析樣品，刻槽取樣，槽尺寸為10 cm×20 cm×5 cm，質(zhì)量約1 kg（共74件），樣品粉碎至粒徑為0074 mm，稱(chēng)樣50 g包裝待分析。

（2）植物樣品采集。在淺井?dāng)嗝?、1、2、3、4 m處（圖1），覆蓋層上方沿290°方向（即礦體走向）約10 m距離內(nèi)，采集紅沙和梭梭各5株，紅沙和梭梭植株地上部分長(zhǎng)度要求分別大于10 m和15 m，植株年齡均在3年左右，分根、莖、葉3部分采?。ü?0件）。樣品采集后，立即用當(dāng)?shù)厥秤盟磧?、晾干、截?cái)?、烘干?0 ℃），并粉碎至粒徑為02 mm，稱(chēng)樣50 g包裝待分析。

2.4樣品分析

（1）基巖（礦）、覆蓋物含水量（W）測(cè)定：在現(xiàn)場(chǎng)采集覆蓋物砂泥和基巖（礦）碎塊樣品后，立即用感量為0.01 g的天平稱(chēng)取濕重為M1的樣品，在105 ℃下烘干24 h后取出，在干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱(chēng)取干重M2。按公式W =（M1/M2-1）×100%計(jì)算覆蓋物、基巖（礦）含水量（質(zhì)量比，下同）。

（2）基巖（礦）、覆蓋物pH值測(cè)定：半膠結(jié)覆蓋物砂泥和基巖（礦）碎塊粉碎過(guò)2 mm篩孔之后，稱(chēng)取10 g置燒杯中，按1∶1的固水比例加入蒸餾水，攪拌靜置30 min，用pH計(jì)測(cè)定懸浮液pH值。

（3）植物、覆蓋物和基巖（礦）元素分析：用濕法消化處理植物、覆蓋物和基巖（礦）樣品之后進(jìn)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元素分析方法為泡塑吸附電感耦合等離子體質(zhì)譜法，As、Sb元素為原子熒光光譜法，Ag元素為發(fā)射光譜法，Ca、Mg、K、Na元素為原子吸收分光光度法，Cl元素為離子色譜法，其他元素為電感耦合等離子質(zhì)譜法。

（4）基巖（礦）、覆蓋層Fe3+和Fe2+測(cè)定及Eh值計(jì)算：利用重鉻酸鉀容量法分析各覆蓋層、基巖（礦）Fe3+和Fe2+含量，通過(guò)Nernst方程計(jì)算求出各采樣點(diǎn)的Eh值。

近地表?xiàng)l件下，常見(jiàn)Fe2+Fe3++e-反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位為0771 V，則Eh=0771+0059log（Co/Cr）。Co和Cr分別為氧化態(tài)Fe3+和還原態(tài)Fe2+含量，由此可計(jì)算得到Eh值。

3結(jié)果分析與討論

3.1元素在基巖（礦）及覆蓋層中的分布特征

試驗(yàn)淺井基巖（礦）及各覆蓋層元素的平均含量見(jiàn)表1。淺井?dāng)嗝嬖睾康戎稻€見(jiàn)圖2、3。元素在基巖（礦）和殘積層（C+D層）中的分布可分為3類(lèi)：一類(lèi)是成礦元素Au及主要伴生元素Ag、Cu、As、Mo（Ti）含量在殘積層中含量較高，礦體中的含量高于基巖2倍以上，以礦體為中心形成了原生異常；第二類(lèi)是在礦體中心部位的含量高于基巖不到2倍，沒(méi)有形成原生異常，如元素Pb、Zn、Sb、Co、Ni、V、Cr、Mn、Mg；第三類(lèi)是基巖中元素含量高于礦體中的含量，主要是鹽類(lèi)元素Ca、K、Na、Cl。這可以認(rèn)為是元素分布的原始基礎(chǔ)狀態(tài)。整個(gè)斷面（基巖（礦）及其上部各覆蓋層）上元素的分布特征為：元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo、（Ti、Cr）在C+D層含量最高，從C+DB3B2B1A層呈降低趨勢(shì)，有些元素到A層稍有增高；鹽類(lèi)元素Ca、Mg、K、Na、Cl及Mn從C+DB3B2B1A層有規(guī)律或波浪式升高；元素分布從C+D層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的分帶。從元素分布的發(fā)育狀態(tài)（圖2、3）來(lái)看，元素Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo、Ti、V、Cr、Co、Ni、Mn含量在礦體及上部各層形成一個(gè)高值區(qū)，富集中心在D層礦體，在基巖及其上部各層為低值區(qū)，而元素Ca、Mg、K、Na、Cl含量在礦體及上部各層形成一個(gè)低值區(qū)，在基巖上部各層為高值區(qū)，富集中心主要在A層。綜上所述，元素的遷移富集既受到基巖和礦體中元素原始分布的影響，也受到元素本身活動(dòng)性的影響，成礦及伴生元素主要富集在下部C+D層，鹽類(lèi)元素主要富集在上部A層。在整體上，無(wú)論哪類(lèi)元素都是以垂向方向上的遷移為主。

3.2基巖（礦）及覆蓋層含水量、pH值和Eh值的變化特征

試驗(yàn)淺井基巖（礦）及各覆蓋層含水量、pH值、Fe3+ 和Fe2+含量及計(jì)算的Eh值見(jiàn)表2。淺井?dāng)嗝婧俊H值和Eh值等值線見(jiàn)圖3?；鶐r（礦）及覆蓋層含水量由下至上從基巖C+D層的15.06%～1524%有規(guī)律降低到上部風(fēng)成砂泥A層的815%～840%，含水量等值線呈舒緩波狀。含水量與各類(lèi)元素含量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：①覆蓋層元素Cr、As、Sb、Pb、V、Ti、Ni、Au、Mo與含水量呈非線性正相關(guān)關(guān)系，這些元素含量由下至上隨著含水量的降低而不同程度地降低；②覆蓋層元素Cl、K、Mg、Ca、Na、Mn、Cu、Zn與含水量呈非線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，這些元素含量由下至上隨著含水量的降低而不同程度地增加；③有些元素（如Ag、Co）與含水量的相關(guān)性不顯著，近乎零相關(guān)。這表明不同元素在覆蓋層中的分布同含水量有著密切的關(guān)系。

基巖（礦）及覆蓋層pH值和Eh值分布特征差別很大。Eh值在中部礦體及向上覆蓋層中較高，兩側(cè)基巖及其上部較低，而pH值正好相反，因此，礦體及其上部覆蓋層是一個(gè)相對(duì)氧化酸性的環(huán)境，而其周?chē)鶐r及其上部是一個(gè)相對(duì)還原堿性的環(huán)境。這可能同礦體產(chǎn)出部位（斷面中部）及水垂直向上位

移有一定關(guān)系。pH值和Eh值與各類(lèi)元素含量的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)：①基巖（礦）及上部覆蓋層元素Mo、Co、Ni、Ti、V、Cu、Au、Ag、Pb、Zn、As、Sb、Cr、Mn含量與Eh值呈非線性正相關(guān)關(guān)系，與pH值呈非線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，反映出這些元素含量從兩側(cè)基巖上部覆蓋層相對(duì)還原堿性的環(huán)境中部礦體上部覆蓋層相對(duì)氧化酸性的環(huán)境是增高的，說(shuō)明這些元素的富集環(huán)境主要是相對(duì)氧化酸性的環(huán)境；②基巖（礦）及上部覆蓋層元素Cl、Na、K、Ca與Eh值呈非線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，與pH值呈非線性正相關(guān)關(guān)系，反映出這些元素含量從兩側(cè)基巖上部覆蓋層相對(duì)還原堿性的環(huán)境中部礦體上部覆蓋層相對(duì)氧化酸性的環(huán)境是降低的，說(shuō)明這些元素的主要富集環(huán)境是相對(duì)還原堿性的環(huán)境；③有些元素（如Mg）與pH值和Eh值的相關(guān)性不顯著，近乎零相關(guān)。

3.3生長(zhǎng)在基巖（礦）及覆蓋層地表的植物中元素含量特征

試驗(yàn)淺井地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭中元素含量見(jiàn)表3。紅沙和梭梭中元素含量特征基本上繼承了其生長(zhǎng)的基質(zhì)中元素含量分布特征。在礦體及其上覆蓋層中形成的元素Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo、Ti、V、Cr、Co、Ni等含量高值區(qū)，其地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭中這些元素的含量也相對(duì)較高，其中元素Au、Ag、Cu、As、Mo含量高于基巖及其上覆蓋層地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭中元素含量2倍以上，形成了植物地球化學(xué)異常；而在基巖及其上覆蓋層中形成的元素Ca、Mg、K、Na、Cl、Mn含量高值區(qū)，其地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭中這些元素的含量也相對(duì)較高。總體上，多數(shù)元素含量在紅沙和梭梭根、葉部較高，在莖部較低。元素Au、Ag、Cu、Ti、V、Cr、Mn、Ca含量，根部最大，葉部居中，莖部最少；元素Zn、Mo、Co、Mg、K、Na、Cl含量，葉部最大，根部居中，莖部最少；元素Pb、As、Ni含量，根部最大，莖部居中，葉部最少。這反映出營(yíng)養(yǎng)性元素向葉部積聚的能力較強(qiáng)，而毒性較大的元素主要積聚在根部。比較而言，在礦體及其上覆蓋層中生長(zhǎng)的梭梭中元素Au、Ag、As、Sb、Mo、Zn異常的含量要高于紅沙，這可能與這些元素在C+D層礦體中心部位含量高而梭梭的根又能達(dá)到C+D層有關(guān)。梭梭的根可以直接接觸到礦體或巖石地球化學(xué)異常，可能形成了“固生物地球化學(xué)異?！保欢t沙的根最多只能到達(dá)B層上部，其形成的這些元素“異?！笨赡苤饕c水化學(xué)異常中的元素有關(guān)，屬于“液生物地球化學(xué)異?！盵3436]。同時(shí)，對(duì)于一些傾向于在剖面中上部富集的元素（如Mn、Co、Ni、Cl、Ca、Mg、K、Na等），根部相對(duì)較淺的紅沙元素含量都高于根部相對(duì)較深的梭梭。由此可見(jiàn)，不同植物的根深不同，其接觸到的基質(zhì)中元素組合、元素含量不同，對(duì)不同植物產(chǎn)生的地球化學(xué)異常元素組合、強(qiáng)度和發(fā)育程度有著重要的影響。

4植物地球化學(xué)異常形成的地學(xué)機(jī)制

土壤水鹽運(yùn)移理論認(rèn)為：在干旱少雨強(qiáng)烈蒸發(fā)的地區(qū)，土壤水中的可溶性鹽類(lèi)通過(guò)水的垂直運(yùn)動(dòng)向地表累積是土壤積鹽化過(guò)程最為普遍的形式，土壤水是鹽分遷移的重要載體[3739]。本次試驗(yàn)金礦的成礦和伴生元素在荒漠覆蓋層中的遷移與這種水鹽運(yùn)移過(guò)程的機(jī)制極為相似。蒸發(fā)條件下，土壤水鹽運(yùn)移的數(shù)學(xué)方程模型為[3839]

（θc）t=z（D（θ）（θc）z）±（kc）z-S

式中：θ為土壤體積含水量；t為時(shí)間；z為垂向坐標(biāo)，向下為正，向上為負(fù)；D（θ）為水?dāng)U散系數(shù)函數(shù)；k為水滲流系數(shù)；c為土壤水溶液質(zhì)量濃度；S為根系吸水項(xiàng)。

在蒸發(fā)條件下，土壤水溶液向上運(yùn)移的量隨時(shí)間的變化與土壤水溶液的擴(kuò)散系數(shù)、滲流系數(shù)、質(zhì)量濃度及植物根系對(duì)水的吸收作用有關(guān)。土壤水向上運(yùn)移的動(dòng)力有外界的蒸發(fā)能力（由外界氣象條件決定的潛在蒸發(fā)量）和土壤水向上輸送的能力（主要取決于土壤含水量及其對(duì)擴(kuò)散系數(shù)、滲流系數(shù)產(chǎn)生影響的變化梯度），植物根系對(duì)水的吸收也是重要的因素。試驗(yàn)區(qū)年降水量不到75 mm，而潛在年蒸發(fā)量大于2 300 mm，蒸發(fā)是該區(qū)土壤水向上運(yùn)移的最重要?jiǎng)恿?；基巖（礦）及覆蓋物中含水量由下至上從15.06%～15.24%降低到8.15%～8.40%，含水量變化梯度約-05，說(shuō)明土壤水向上輸送能力提供了一定動(dòng)力來(lái)源。試驗(yàn)區(qū)植物的覆蓋度雖然有限（植物總覆蓋度為15%～20%），但根系對(duì)土壤中水分及元素的吸取并通過(guò)蒸騰作用向大氣揮發(fā)仍然是導(dǎo)致土壤水向上運(yùn)移的重要?jiǎng)恿Α?/p>

根據(jù)水鹽運(yùn)移的基本理論，結(jié)合試驗(yàn)剖面基巖（礦）及覆蓋層含水量、pH值、Eh值的分布特征以及元素遷移特點(diǎn)，不同根深植物接觸到的基質(zhì)類(lèi)型以及產(chǎn)生的地球化學(xué)異常元素組合和強(qiáng)度差異，可以初步建立該區(qū)干旱荒漠覆蓋條件下植物地球化學(xué)異常形成的地學(xué)機(jī)制模型（圖4）。

在干旱荒漠覆蓋條件下，由于強(qiáng)大的外界潛在蒸發(fā)力、含水量及其變化梯度、植物吸收蒸騰等驅(qū)動(dòng)力，地下水土壤水?dāng)y帶的各種可溶性成分和成礦伴生元素垂直向上運(yùn)移，隨著土壤水的減少，到達(dá)覆蓋層上部后，作為溶劑的水分被蒸發(fā)，而作為溶質(zhì)的各種元素被截留下來(lái)?？傮w來(lái)說(shuō)，在垂向上溶度積較大的鹽類(lèi)元素K、Na、Cl、Ca淀積在上部，溶度積相對(duì)較小的成礦伴生元素Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo等在下部。同時(shí)，由于礦體產(chǎn)出部位的影響，在橫向上礦體及其上部覆蓋層形成的相對(duì)氧化酸性的環(huán)境形成了Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo等元素相對(duì)高含量的淀積區(qū)，兩側(cè)基巖及其上部覆蓋層形成的相對(duì)還原堿性的環(huán)境形成了K、Na、Cl、Ca、Mg、Mn等元素相對(duì)高含量的淀積區(qū)。生長(zhǎng)在礦體部位的植物吸收了較多的Au、Ag、Cu、As、Mo等元素，形成了植物地球化學(xué)異常。不同根深的植物對(duì)土壤中水分及元素的吸取深度和基質(zhì)類(lèi)型不同，導(dǎo)致植物吸收的元素組合及含量不同，形成的植物地球化學(xué)異?！俺梢颉辈煌Ｒ虼?，在旱區(qū)荒漠覆蓋條件下，植物地球化學(xué)異常的形成主要與水鹽運(yùn)移將下部成礦伴生元素搬運(yùn)到上部植物根系所能吸收的部位有關(guān)，不同根深的植物產(chǎn)生的地球化學(xué)異常元素組合、強(qiáng)度等特征具有一定的差異。

5結(jié)語(yǔ)

（1）460金礦床地處甘肅北山西北部，屬典型大陸性溫帶干旱氣候，地貌為山前平原荒漠戈壁及殘山丘陵，植被是以溫帶半灌木和灌木荒漠為主的植被類(lèi)型，占優(yōu)勢(shì)的植物群落為紅沙（Reaumuria soongrica），次為梭梭（Haloxylon ammodendron），二者均為典型的旱生植物。

（2）試驗(yàn)區(qū)年降水量不到75 mm，潛在年蒸發(fā)量大于2 300 mm，因此，蒸發(fā)是該區(qū)土壤水向上運(yùn)移的最重要?jiǎng)恿?；基巖及其上部覆蓋物中含水量變化梯度約-05，為土壤水向上運(yùn)移提供了一定的動(dòng)力；植物總覆蓋度為15%～20%，其根系對(duì)土壤中水分及元素的吸取蒸騰也是導(dǎo)致土壤水向上運(yùn)移的重要?jiǎng)恿?。在這些驅(qū)動(dòng)力的作用下，荒漠覆蓋條件下金礦床的地下水和土壤水?dāng)y帶的各種可溶性成分和成礦伴生元素在垂直方向上運(yùn)移。

（3）元素的遷移富集既受到礦體和基巖中元素原始分布的影響，也受到元素所處環(huán)境及本身活動(dòng)性的影響。在垂向上，Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Mo等成礦伴生元素主要富集在下部C+D層，K、Na、Cl、Ca等鹽類(lèi)元素主要富集在上部A層。在橫向上，礦體及其上部覆蓋層形成的相對(duì)氧化酸性環(huán)境形成了Au、Ag、Cu、Zn、As、Sb、Mo等元素相對(duì)高含量區(qū)，兩側(cè)基巖及其上部覆蓋層形成的相對(duì)還原堿性環(huán)境形成了K、Na、Cl、Ca、Mg及Mn等元素相對(duì)高含量區(qū)。

（4）在礦體上部地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭中元素Au、Ag、Cu、As、Mo含量是兩側(cè)基巖上部地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭的2倍以上，形成了植物地球化學(xué)異常，而在基巖上部地表生長(zhǎng)的紅沙和梭梭中元素Ca、Mg、K、Na、Cl、Mn含量相對(duì)較高，表明紅沙和梭梭中元素含量基本上繼承了其生長(zhǎng)的基質(zhì)中元素含量分布的特征。多數(shù)元素在紅沙和梭梭根、葉部含量較高，營(yíng)養(yǎng)性元素（如Zn、Mo、Mg、K、Na、Cl等）向葉部積聚的能力較強(qiáng)，而毒性較大的元素（如Pb、As、Ni）主要積聚在根部。

（5）礦體上部生長(zhǎng)的梭梭中元素Au、Ag、As、Sb、Mo、Zn異常的含量要高于紅沙。這可能與梭梭的根（深4 m以下）能達(dá)到C+D層并直接接觸到礦體或巖石地球化學(xué)異常有關(guān)，梭梭可能形成了“固生物地球化學(xué)異常”，而紅沙的根（深2 m以下）最多只能到達(dá)B層上部，其形成的元素“異?！笨赡苤饕c水化學(xué)異常有關(guān)，屬于“液生物地球化學(xué)異?！?。因此，不同植物的根深不同，其接觸到的基質(zhì)中元素組合、元素含量不同，對(duì)不同植物產(chǎn)生的地球化學(xué)異常元素組合、強(qiáng)度和發(fā)育程度有著重要影響。

（6）本次試驗(yàn)金礦的成礦伴生元素在荒漠覆蓋層中的遷移同蒸發(fā)條件下水鹽運(yùn)移過(guò)程的機(jī)制極為相似。結(jié)合試驗(yàn)剖面氧化還原和酸堿性條件、元素分布特征和遷移特點(diǎn)、不同根深的植物接觸到的基質(zhì)類(lèi)型以及產(chǎn)生的地球化學(xué)異常元素組合和強(qiáng)度差異，初步建立了干旱荒漠覆蓋條件下植物地球化學(xué)異常形成的地學(xué)機(jī)制模型。旱區(qū)荒漠植物地球化學(xué)異常的形成主要與水鹽運(yùn)移將下部成礦伴生元素搬運(yùn)到上部植物根系所能吸收的部位有關(guān)，不同根深的植物產(chǎn)生的地球化學(xué)異常元素組合、強(qiáng)度等特征具有一定的差異。

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篇3

我國(guó)沉積型膠磷礦，由于單體顆粒微細(xì)，原有選礦工藝存在磨礦細(xì)度高、藥劑用量高和浮選溫度高的“三高”現(xiàn)象，導(dǎo)致選礦成本居高不下、環(huán)保問(wèn)題較多。從礦石中各類(lèi)礦物集合體差異性區(qū)別入手進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，查清了該類(lèi)沉積型膠磷礦主要以條帶狀、角礫狀集合體存在，集合體顆粒較粗，易于解離。選礦工作根椐這一結(jié)論，選擇了重介質(zhì)選礦新工藝，很好地解決了原有工藝的“三高”和成本、環(huán)保問(wèn)題，企業(yè)獲得明顯的效益。

云南某地曾發(fā)現(xiàn)大型含鐵巖體，其全鐵品位高于工業(yè)要求。經(jīng)查明該鐵礦80%以上為硅酸鐵，為工業(yè)不可用鐵。地質(zhì)單位及時(shí)中止了勘查工作，降低了損失。

工藝礦物學(xué)提供礦石工藝類(lèi)型分類(lèi)

根椐礦石的工藝特性即礦石的物質(zhì)組成、粒度、嵌布特征、有益有害元素的賦存狀態(tài)等，對(duì)不同礦石，劃分出不同的工藝類(lèi)型，針對(duì)不同工藝類(lèi)型礦石采用不同選冶工藝。

工藝礦物學(xué)可為礦山地質(zhì)提供開(kāi)采礦石的工藝類(lèi)型，各類(lèi)礦石的空間分布規(guī)律和利用方向，為采礦、配礦提供精確的基礎(chǔ)資料。地質(zhì)勘探單位對(duì)礦石的分類(lèi)，為自然類(lèi)型和工業(yè)類(lèi)型，前者表示礦石的成因類(lèi)型，后者表示礦石中可利用成份品位的高低，兩種分類(lèi)均沒(méi)有考慮礦石性質(zhì)對(duì)選礦工藝的影響，不能滿足礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)時(shí)礦石配礦和選礦對(duì)礦石工藝分類(lèi)的需要。因此，在各類(lèi)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)階段，特別是有色金屬，根據(jù)不同品級(jí)礦石的氧化程度、伴生組份、脈石礦物種類(lèi)等因素，選擇合理的選冶工藝會(huì)使產(chǎn)品的品位和回收率更加理想，資源將會(huì)得到充分利用。

入選中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“2010年地質(zhì)調(diào)查十大進(jìn)展”的“鄂西寧鄉(xiāng)式鐵礦利用工藝技術(shù)研究”項(xiàng)目，工藝礦物學(xué)研究根據(jù)不同鋼企對(duì)原料的要求，將寧鄉(xiāng)式鐵礦分為磁鐵礦型礦石、赤鐵礦型高磷酸性礦石、赤鐵礦型低磷礦石、菱鐵礦型礦石、褐鐵礦型礦石、鐵白云石型礦石、堿性自熔性礦石等類(lèi)型，并建議每類(lèi)礦石的選礦應(yīng)作的工作，據(jù)此選礦科研人員成功研制出合理、高效的寧鄉(xiāng)式鐵礦開(kāi)發(fā)利用技術(shù)。

工藝礦物學(xué)可確定礦產(chǎn)資源價(jià)值

礦石中主要利用成份的化學(xué)量是礦石工業(yè)利用的基本數(shù)據(jù)，各種類(lèi)型的礦產(chǎn)資源，都需在當(dāng)?shù)毓I(yè)環(huán)境下，根據(jù)當(dāng)時(shí)的選冶技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)水平，制定出有經(jīng)濟(jì)效益的工業(yè)開(kāi)采品位和礦體邊界品位，所以礦石中主要利用成份的化學(xué)量是決定該類(lèi)礦石是否有利用價(jià)值的主要依據(jù)。

礦石中有用成份多賦存于特定礦物中，選冶技術(shù)研究的目的就是將這些礦物的單體或集合體有效回收利用。礦物的形態(tài)、粒度，物理化學(xué)特性與其他礦物的嵌布關(guān)系，將直接影響其工業(yè)利用效果。以鐵礦為例，磁鐵礦和假象赤鐵礦，單礦物中含鐵近72%，而褐鐵礦、菱鐵礦含鐵只有47%～3%，在相同的品位和工藝條件下，以磁鐵礦為主的鐵礦石，其經(jīng)濟(jì)效益要高于以褐鐵礦為主的鐵礦石。

選礦工藝選別的對(duì)象是目的礦物單體和集合體，去除機(jī)械選礦方法無(wú)法回收的類(lèi)質(zhì)同象成份和微細(xì)粒(－10μm)或包體?？蛇x別部份所占比例可視為該礦石中主要利用成份的理論回收率。選礦主利用成份的理論精礦品位和理論回收率的計(jì)算，可用礦石的工藝礦物學(xué)研究方法中的元素金屬量平衡計(jì)算方法獲得。

例如:某鐵礦礦山A和礦山B，基本上是同一類(lèi)型的鐵礦山，主要含鐵礦物同為磁鐵礦。但由于磁鐵礦的粒度和脈石礦物種類(lèi)及粒度不同，礦山A鐵的理論回收率為90%，礦山B鐵的理論回收率為60%。而礦山A實(shí)際回收率為65%，礦山B為55%。從數(shù)據(jù)看礦山A的回收率比礦山B高出十個(gè)百分點(diǎn)，但用理論回收率來(lái)對(duì)照，礦山A資源利用率為72．22%，而礦山B的資源利用率已達(dá)到91．67%。對(duì)比可以看出，礦山B對(duì)資源的利用率遠(yuǎn)高于礦山A，而礦山A對(duì)資源的利用還有提升潛力。

目的礦物和可綜合回收礦物的單體及集合體工藝粒度，也是制約選礦作業(yè)回收的重要因素。一般情況下，＜0．020mm粒度部份是目前大多數(shù)機(jī)械選礦設(shè)備暫時(shí)無(wú)法回收的。礦山企業(yè)通過(guò)工藝礦物學(xué)查明上述內(nèi)容的礦石性質(zhì)，即可定量計(jì)算資源或該企業(yè)現(xiàn)有工藝處理后的礦石在回收率和綜合利用率方面處于何種水平，以便決定對(duì)資源進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)或改善現(xiàn)有工藝。

工藝礦物學(xué)是選冶工藝選擇的基礎(chǔ)

選擇適應(yīng)礦石性質(zhì)的技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的工藝方案是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中的重要環(huán)節(jié)，而這種最佳方案的選擇取決于礦石的物質(zhì)組成、賦存狀態(tài)和工藝性質(zhì)。工藝礦物學(xué)研究所涉及的礦物組成、粒度特性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、主次成份的分布規(guī)律及選冶工藝中元素走向和富集分散規(guī)律等內(nèi)容，是影響選冶工藝中各類(lèi)產(chǎn)品的品位、回收率的重要因素，是評(píng)價(jià)工藝流程的合理性的重要依據(jù)。在礦石選冶試驗(yàn)之前進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，提供準(zhǔn)確可靠的礦石工藝礦物學(xué)信息，為研發(fā)合理的選冶工藝提供科學(xué)依據(jù)，是確保取得最佳經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)性工作。

在選礦工藝中，工藝礦物學(xué)可提供原料、中間產(chǎn)品、尾礦的礦物組成、含量、可回收礦物和需剔除成份的工藝粒度、單體解離度等數(shù)據(jù)，評(píng)判選礦作業(yè)金屬量損失的合理性，解釋不合理?yè)p失的原因，為選礦采取必要的改進(jìn)措施提供依據(jù)。

對(duì)冶煉的火法、濕法冶金工藝，及時(shí)追蹤元素的走向和分布規(guī)律，查明自然礦物被破壞后在不同溫度、壓力、濃度、氧化還原電位、酸堿度等條件下形成的人造礦物的種類(lèi)、含量、理化特性，運(yùn)用熱力學(xué)原理和礦物相變機(jī)理，精確地提供工藝要求的各項(xiàng)參數(shù)，以使冶煉工藝趨于最大的合理性，并為選冶聯(lián)合工藝中新方法、新技術(shù)的攻關(guān)提供實(shí)測(cè)基礎(chǔ)資料。

對(duì)金屬和非金屬材料而言，其成份的表面和內(nèi)在組織的形態(tài)與其作用的關(guān)系非常密切，工藝礦物學(xué)的金相學(xué)可提供正常材料和腐蝕后在微觀下其表面和內(nèi)部的形態(tài)、組織，測(cè)試材料的硬度、韌性等物理參數(shù)，以確定材料的質(zhì)量和改進(jìn)的方向。

結(jié)語(yǔ)

篇4

關(guān)鍵詞：自主性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）09-0242-02

一、前言

隨著國(guó)內(nèi)教育不斷改革，各行各業(yè)發(fā)展形勢(shì)所需，高校對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)變得越來(lái)越重要，而自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的實(shí)施關(guān)鍵[1-8]。目前重慶科技學(xué)院石油與天然氣實(shí)驗(yàn)教學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為了滿足地質(zhì)行業(yè)專(zhuān)業(yè)應(yīng)用型人才需要，重點(diǎn)培育學(xué)生實(shí)踐技能，并著力提升學(xué)生創(chuàng)新思維，為生產(chǎn)單位培育基礎(chǔ)知識(shí)鬧靠，動(dòng)手能力強(qiáng)、能獨(dú)立解決生產(chǎn)要求的優(yōu)秀大學(xué)生?！督Y(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》課程主要開(kāi)設(shè)于各礦產(chǎn)地質(zhì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，屬于該類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中的核心課程，是人才培養(yǎng)計(jì)劃中不可或缺的環(huán)節(jié)，也是各相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程鏈的紐帶。但目前國(guó)內(nèi)大部分地質(zhì)院校在本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中主要以常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主，基本上為驗(yàn)證性及綜合性實(shí)驗(yàn)類(lèi)型，這樣導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中嚴(yán)重缺乏對(duì)礦物的各類(lèi)性質(zhì)進(jìn)行綜合性學(xué)習(xí)及發(fā)散思維能力的培養(yǎng)，因此，學(xué)生在對(duì)礦物知識(shí)掌握不夠，對(duì)后續(xù)進(jìn)行沉積巖石學(xué)、礦床學(xué)等專(zhuān)業(yè)核心課程學(xué)習(xí)入手較慢，為了有效解決這一問(wèn)題，較好地開(kāi)展《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》課程自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得尤為重要。

通過(guò)自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，學(xué)生按照“實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備”-“實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證”-“自主實(shí)驗(yàn)”-“實(shí)驗(yàn)考核”整條實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，在實(shí)施的3個(gè)學(xué)年里，學(xué)生實(shí)驗(yàn)態(tài)度更加專(zhuān)注，對(duì)礦物的認(rèn)識(shí)更為充分，后續(xù)課程授課老師反映學(xué)生對(duì)礦物的較深認(rèn)識(shí)使其更契合的進(jìn)入沉積巖石學(xué)等專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)。

二、課程特點(diǎn)

結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)課程主要針對(duì)自然界各類(lèi)礦物進(jìn)行系統(tǒng)性分學(xué)習(xí)，分為兩部分教學(xué)內(nèi)容，一部分是結(jié)晶學(xué)內(nèi)容，學(xué)習(xí)晶體的對(duì)稱(chēng)要素及結(jié)晶習(xí)性；一部分是學(xué)習(xí)礦物的各類(lèi)物理性質(zhì)，兩部分內(nèi)容相輔相成，結(jié)晶學(xué)的學(xué)習(xí)為后期學(xué)習(xí)礦物的物理性質(zhì)及結(jié)晶習(xí)性做必要的鋪墊作用。該課程面向的專(zhuān)業(yè)類(lèi)型較多，設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)面較廣，但主體以地質(zhì)及石油行業(yè)學(xué)生專(zhuān)業(yè)必修課程。該課程中實(shí)驗(yàn)包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)3項(xiàng)，綜合性實(shí)驗(yàn)5項(xiàng)，合計(jì)16學(xué)時(shí)，主要包括晶體對(duì)稱(chēng)要素的認(rèn)識(shí)、礦物形態(tài)觀察及物理性質(zhì)的學(xué)習(xí)以及各大類(lèi)礦物主要巖石礦物進(jìn)行綜合性對(duì)比學(xué)習(xí)。

三、存在問(wèn)題

基于《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》課程實(shí)際特點(diǎn)[9]，開(kāi)課專(zhuān)業(yè)一般為理學(xué)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法主要以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力外，較少涉及到學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)，而為了讓學(xué)生在有限的16個(gè)學(xué)時(shí)里更充分的認(rèn)識(shí)各類(lèi)礦物，實(shí)行自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)是最好解決問(wèn)題方法之一，首先讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，在對(duì)實(shí)驗(yàn)要求及目的了解后，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)對(duì)礦物進(jìn)行對(duì)比性學(xué)習(xí)。但是這樣對(duì)于本來(lái)2學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，但在自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證及實(shí)驗(yàn)時(shí)間大幅度拉長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)教室排課受限等，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了時(shí)間與空間上的問(wèn)題。

如何較好的解決這一問(wèn)題就是發(fā)揮優(yōu)秀學(xué)生能量，讓學(xué)生之間形成“傳幫帶”學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生之間的相互協(xié)作能力，這樣會(huì)讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)節(jié)約大量的時(shí)間，而自主性教學(xué)期間主要注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)方法的選擇上進(jìn)行審核及幫助，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確性主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)一性進(jìn)行評(píng)價(jià)，這一特性也可以較好地適用于《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵诘V物學(xué)習(xí)中，對(duì)統(tǒng)一礦物不同人的認(rèn)識(shí)存在一定范圍的差異。

四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本課程8個(gè)實(shí)驗(yàn)具有一定的繼承性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，本文以“礦物物理性質(zhì)的觀察與描述”實(shí)驗(yàn)為例來(lái)討論其具體的實(shí)施情況。

1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)之前，實(shí)驗(yàn)老師準(zhǔn)備好無(wú)釉瓷板、小刀、放大鏡等學(xué)生可能涉及到的實(shí)驗(yàn)工具，學(xué)生必須熟悉課程中有關(guān)礦物物理性質(zhì)所包括的理學(xué)性質(zhì)（硬度、解理、斷口、彈性、脆性等）和光學(xué)性質(zhì)（顏色、條痕、透明度、光澤等）各項(xiàng)基本特征，準(zhǔn)備環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)前完成。

2.實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)方法的選取為自主性實(shí)驗(yàn)的核心部分，學(xué)生在完成好實(shí)驗(yàn)前相關(guān)理論知識(shí)的預(yù)習(xí)及準(zhǔn)備工作后，針對(duì)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?，開(kāi)始分小組制定各自的實(shí)驗(yàn)方案。在這期間，老師要輔學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)方法選擇，注重引導(dǎo)學(xué)生講思維轉(zhuǎn)向正確的實(shí)驗(yàn)方法選擇上來(lái)，防止部分學(xué)生在選擇實(shí)驗(yàn)方法時(shí)偏離本課程教學(xué)內(nèi)容，可以選擇性的針對(duì)某些實(shí)驗(yàn)工具的用途加以解釋和說(shuō)明。

為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，學(xué)生選擇的實(shí)驗(yàn)方法只要理論上可行，并且在實(shí)驗(yàn)室條件滿足及安全的情況下，老師均要予以通過(guò)，同時(shí)為了節(jié)約準(zhǔn)備時(shí)間，可以讓學(xué)生之間相互討論溝通，這樣可以讓優(yōu)秀學(xué)生幫助部分學(xué)生進(jìn)行選擇，教學(xué)時(shí)間30分鐘。

3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程：當(dāng)各組學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法的論證后，將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。在此過(guò)程中，老師重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中是否按照實(shí)驗(yàn)室規(guī)定的操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，例如對(duì)鹽酸等化學(xué)試劑的使用，防止對(duì)其造成身體傷害。在確保實(shí)驗(yàn)室安全的情況下，要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作是否正確，如果有操作不正確的要立即糾正，并做好記錄，以便在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為40分鐘（課間休息時(shí)間正常進(jìn)行）。

4.實(shí)驗(yàn)考核：自主性實(shí)驗(yàn)的考核方式與常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核差別較大，例如常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上，忽略了對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的選擇及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合解釋等重點(diǎn)內(nèi)容?！暗V物物理性質(zhì)的觀察與描述”實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生針對(duì)各項(xiàng)物理性質(zhì)的觀察與描述時(shí)，選擇的實(shí)驗(yàn)方法具有多樣性，例如在進(jìn)行礦物硬度的測(cè)定時(shí)，學(xué)生可以選擇指甲、小刀、無(wú)釉瓷板、以及運(yùn)用磨氏硬度礦物等均可對(duì)礦物的相對(duì)硬度進(jìn)行測(cè)定和分析；而對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的綜合解釋分析的考核主要體現(xiàn)在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的歸納分析上，例如對(duì)礦物的物理性質(zhì)測(cè)定完畢過(guò)后，學(xué)生要對(duì)不同類(lèi)礦物的物理性質(zhì)相似點(diǎn)及同類(lèi)礦物的差異性進(jìn)行歸納總結(jié)；同時(shí)能夠?qū)ΦV物的物理性質(zhì)之間的聯(lián)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，例如礦物的光澤與透明度以及顏色的關(guān)聯(lián)分析，一般情況下，淺色礦物的透光性比較好，而且光澤以非金屬光澤（金剛光澤、珍珠光澤、油脂光澤等）為主，而暗色礦物的物理性質(zhì)一般情況下與淺色礦物差異性較大，本環(huán)節(jié)時(shí)間為20分鐘。

五、實(shí)施效果

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為課程教學(xué)的一部分，其效果對(duì)是否能對(duì)課程進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用具有較為重要的影響。在地質(zhì)類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中，理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法是最為直接有效的途徑，但老師對(duì)實(shí)施效果的評(píng)價(jià)不是一件簡(jiǎn)單的事情，除了在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中去觀察和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的分析外，主要是關(guān)注學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視性，對(duì)實(shí)驗(yàn)方法的認(rèn)識(shí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析能力，是否能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方法的選取與驗(yàn)證。

在自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的3年來(lái)，學(xué)生對(duì)各類(lèi)礦物的學(xué)習(xí)質(zhì)量得到明顯提升，后續(xù)巖石學(xué)課程老師反映在上課時(shí)學(xué)生對(duì)礦物學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)較為牢靠，同時(shí)在各類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)中學(xué)生對(duì)新知識(shí)、新方法的獨(dú)立見(jiàn)解越為豐富，創(chuàng)新意識(shí)更為活躍。本人也相信，在教學(xué)的道路上“授之以魚(yú)不如授之以漁”的思路應(yīng)該作為重點(diǎn)，讓學(xué)生創(chuàng)新能力得到最大程度的發(fā)揮。

六、結(jié)語(yǔ)

在目前國(guó)家教育轉(zhuǎn)型的大體背景下，培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才是大學(xué)教學(xué)的核心任務(wù)。而應(yīng)用型人才的培養(yǎng)主要是在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的鍛煉，但并非是“重實(shí)踐，輕理論”，實(shí)踐教學(xué)必須立足于理論之上，將實(shí)踐與理論相結(jié)合，將理論知識(shí)加上學(xué)生自主創(chuàng)新思維，以實(shí)踐方式去驗(yàn)證和推動(dòng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握。重慶科技學(xué)院為作為國(guó)家教育轉(zhuǎn)型改革的先頭軍，核心專(zhuān)業(yè)課程實(shí)驗(yàn)采取獨(dú)立授課方式，多以自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法為主，在實(shí)踐教學(xué)的道路上不斷摸索與創(chuàng)新。

通過(guò)在《結(jié)晶學(xué)與礦物學(xué)》自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的嘗試，對(duì)學(xué)生的應(yīng)用及創(chuàng)新實(shí)踐能力提升有較大的促進(jìn)作用，基于應(yīng)用型能力培養(yǎng)的自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索，有利于提升實(shí)踐性環(huán)節(jié)中的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力。在以后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，還需要不斷探索和創(chuàng)新，努力完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，充分發(fā)揮自主性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用。

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篇5

【關(guān)鍵詞】大氣沉降顆粒；大氣污染；衍射；礦物學(xué)分析

大氣污染問(wèn)題嚴(yán)重影響著人民群眾的身體健康和環(huán)境的可協(xié)調(diào)發(fā)展。通過(guò)對(duì)焦作市代表區(qū)河南理工大學(xué)校區(qū)內(nèi)的大氣沉降顆粒進(jìn)行的礦物學(xué)分析研究,了解研究區(qū)內(nèi)大氣沉降顆粒的物質(zhì)組成、有害元素含量及其賦存形式、遷移演化機(jī)理、與城市各類(lèi)污染的相關(guān)關(guān)系，研究對(duì)人體產(chǎn)生較大危害的細(xì)粒物質(zhì)來(lái)源和體積分?jǐn)?shù), 分析城市不同功能區(qū)顆粒物的可能來(lái)源和空氣動(dòng)力學(xué)特征, 為評(píng)價(jià)焦作市大氣環(huán)境的整體狀況提供資料和參考。

圖1 焦作市區(qū)區(qū)劃及采樣點(diǎn)位置圖

焦作市位于河南省西北部，屬于暖溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.9℃, 年平均降水量為603～713mm，年平均蒸發(fā)量為2039mm。河南理工大學(xué)分南北兩個(gè)校區(qū)，南校區(qū)位于焦作市高新區(qū)，校區(qū)污染源少，車(chē)流量小，空氣質(zhì)量較市區(qū)優(yōu)良。北校區(qū)（老校區(qū)）即河南理工萬(wàn)方科技學(xué)院位于焦作市市中心空氣質(zhì)量較差，在這兩地對(duì)大氣沉降顆粒進(jìn)行取樣研究在地域上具有良好的代表性。

1.研究區(qū)大氣污染特征

研究區(qū)以可吸入顆粒物污染的煤煙型污染為主要特征。大氣污染物主要以SO2、TSP、降塵為主，煙塵年平均排放量為4.6583萬(wàn)噸,SO2平均排放量約為7.68萬(wàn)噸。同時(shí)機(jī)動(dòng)車(chē)排氣污染對(duì)焦作大氣狀況的影響日益嚴(yán)重，SO2、CO2、碳?xì)浠衔?、可吸入顆粒物、氮氧化物等有害物質(zhì)和溫室氣體的排放量呈上升趨勢(shì)。

2.大氣沉降顆粒礦物學(xué)分析討論

2.1取樣情況

在樣品采集過(guò)程中，本著使大氣沉降顆粒樣本少受風(fēng)力、風(fēng)向、溫度、地面粉塵不良因素影響的原則，取樣地點(diǎn)選擇在河南理工大學(xué)南、北校區(qū)內(nèi)離地面高度約20米處，采樣時(shí)盡量避開(kāi)直接污染源(如工業(yè)污染、民用燃煤、油漆等)， 24h連續(xù)采樣，采樣同時(shí)記錄每天的氣溫、氣濕、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)力等天氣狀況。由于大氣沉降顆粒物混合較均勻，在校區(qū)內(nèi)設(shè)置多個(gè)收集點(diǎn)意義不大。經(jīng)過(guò)收集和處理最后得到新校區(qū)大氣沉降顆粒樣本DQ-1和老校區(qū)大氣沉降顆粒樣本HC-1，作為分析樣本。

2.2大氣沉降顆粒特征及衍射分析

基本原理是運(yùn)用特定波長(zhǎng)特定入射角度的X射線與晶體晶面間距滿足布拉格條件產(chǎn)生衍射，形成衍射花樣（實(shí)際就是對(duì)應(yīng)的倒易點(diǎn)陣）每種礦物都對(duì)應(yīng)一套X 射線譜圖,根據(jù)X 衍射圖給出的d 值,查詢(xún)JCPDS 標(biāo)準(zhǔn)卡片,可以準(zhǔn)確地鑒定出礦物.根據(jù)不同礦物的衍射強(qiáng)度的大小,可以半定量地計(jì)算出它們的含量。

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

Gypsum - 石膏；Quartz - 石英；

Calcite - 方解石氯；Sal-ammoniac - 化鈉（巖鹽）

對(duì)兩大氣沉降顆粒進(jìn)行衍射實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，最后通過(guò)分類(lèi)整理得出樣本中的礦物種類(lèi)和含量綜合表。

3.分析結(jié)果與討論

通過(guò)對(duì)樣品的X衍射實(shí)驗(yàn)分析可知,研究區(qū)內(nèi)大氣沉降顆粒物的礦物組成以石英和方解石為主，且在大氣顆粒樣本中含量較大，說(shuō)明這兩種礦物在焦作的大氣中長(zhǎng)期存在且在含量較大。河南理工大學(xué)北校區(qū)位于城區(qū)中心，附近工業(yè)設(shè)施密集，交通流量較大，污染物排放密集，是歷年來(lái)焦作市市區(qū)大氣污染的主要來(lái)源地之一。而河南理工大學(xué)新校區(qū)則位于焦作市南部的高新區(qū)，附近工業(yè)設(shè)施較少，車(chē)流量也不大，相對(duì)與老校區(qū)環(huán)境相對(duì)較好, 工業(yè)污染源較少。

比較兩個(gè)樣本中的石英含量，可以看出石英在兩個(gè)顆粒物樣本中含量都占主要地位，且在整個(gè)研究區(qū)分布比較均勻。石英是高溫下穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其可以來(lái)自地表?yè)P(yáng)塵，也可以源自工業(yè)煙塵、粉塵。但從各種工業(yè)使用原料（如原煤）的礦物組成來(lái)看，石英的含量一般較少，因而樣本中的石英來(lái)源于地面揚(yáng)塵的可能性比較大，當(dāng)然也不排除來(lái)源于工業(yè)排放的可能。

方解石做為碳酸鹽礦物的代表，具有著碳酸鹽礦物共有的特性，從其本次實(shí)驗(yàn)樣本含量的多寡和兩個(gè)取樣地的地理位置可以看出，方解石礦物同樣在焦作大氣中存在，且從來(lái)源上說(shuō)可能是來(lái)子于地面揚(yáng)塵或者城市建筑物。

石膏在空間分布上主要位于老校區(qū)的試樣中，其存在特征與焦作市工業(yè)布局有一定的相似性，研究了大氣中硫酸銨和礦物顆粒在凝聚過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng), 在23 ℃和70%的濕度條件下分析碳酸鈣和硫酸銨, 發(fā)現(xiàn)一天后形成銨石膏, 七天后形成云母。結(jié)果表明碳酸鈣和硫酸銨發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。

以上三個(gè)化學(xué)反應(yīng)與溫度和濕度有關(guān)，當(dāng)濕度小于80%時(shí)發(fā)生反應(yīng)當(dāng)濕度到達(dá)80%時(shí)發(fā)生反應(yīng)，焦作年平均溫度為14.9℃，在夏季城市空氣濕度較高時(shí)發(fā)生以上反應(yīng)的幾率較大，此次實(shí)驗(yàn)的取樣工作是在夏季進(jìn)行，可以推斷樣本DQ-1中石膏可能是在此反應(yīng)中產(chǎn)生。在本次可以得出焦作市市區(qū)的大氣沉降顆粒主要來(lái)源于工業(yè)煙塵，少數(shù)來(lái)源于地面揚(yáng)塵。

另外，樣本中除存在以上礦物外同時(shí)存在碳酸鹽、硫酸鹽、硫化物、鐵的氧化物以及難以鑒定的礦物；相比來(lái)說(shuō)，在焦作市河南理工大學(xué)新校區(qū)的大氣顆粒樣品中,礦物的種類(lèi)有所減少,但是卻有新的物種出現(xiàn),如NH4Cl、巖鹽等,表明焦作的大氣中存在強(qiáng)烈的大氣化學(xué)反應(yīng)。

4.結(jié)語(yǔ)

(1)焦作市市區(qū)的大氣沉降顆粒主要有石英、方解石、巖鹽、石膏、等礦物組成，其中石英含量較高。礦物的性質(zhì)特征和大氣顆粒沉降樣本中礦物組成的空間分布特征顯示出此次研究中大氣沉降顆粒為地面揚(yáng)塵和城市工業(yè)煙塵的混合物。

(2)在大氣沉降顆粒的物質(zhì)組成及礦物含量特征分析表明，沉降顆粒的賦存形式、遷移演化機(jī)理、與城市各類(lèi)污染的相關(guān)關(guān)系等均呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，反映了大氣沉降顆粒在城市中不同位置的變化情況，為城市處理大氣污染問(wèn)題提供參考，對(duì)研究城市中大氣環(huán)境的整體狀況具有一定的指導(dǎo)意義?！科]

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篇6

【關(guān)鍵詞】：鉀長(zhǎng)石 礦物學(xué) XRD 化學(xué)成分 選礦利用 開(kāi)發(fā)前景

鉀長(zhǎng)石是一種富鉀的硅酸鹽礦物資源，是 K[AlSi3O8]的三個(gè)同質(zhì)多象變體透長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石和微斜長(zhǎng)石的總稱(chēng)，其礦物理論含量 K2O 為16.9 %，Al2O3為18.4% ，SiO2為64.7%。硬度為6～6.5，比重為2.57%，熔點(diǎn)為1200℃。鉀長(zhǎng)石是主要造巖礦物之一，在含鉀硅酸鹽中占有重要地位。我國(guó)鉀長(zhǎng)石資源總量豐富，主要分布在黑龍江、新疆、陜西、貴州、青海?。▍^(qū)），其儲(chǔ)量約占我國(guó)已探明鉀長(zhǎng)石總儲(chǔ)量的 90%，花崗偉晶巖型及偉晶巖型是其主要的礦床類(lèi)型，其次是變質(zhì)巖型和巖漿巖型[1]。鉀長(zhǎng)石的主要用途是制作陶瓷、玻璃、搪瓷、磨料的主要配料，造紙和塑料的填料，也是燒制水泥和加工制取鉀肥的一種礦物資源[2]。

1、 工藝礦物學(xué)特征及化學(xué)分析

1.1 工藝礦物學(xué)特征

鉀長(zhǎng)石熔點(diǎn)和熔融間隔的實(shí)驗(yàn)表明，鉀微斜長(zhǎng)石的熔點(diǎn)為1190℃，熔融間隔為1160～1250℃，熔融粘度高，從1140℃開(kāi)始軟化熔融，1190℃時(shí)分解，形成玻璃態(tài)粘稠物；化學(xué)穩(wěn)定性高，除高濃度的硫酸和氫氟酸外，不受其它酸堿的腐蝕。利用這種性質(zhì)可以制造玻璃器皿、琺瑯等[3]。鉀長(zhǎng)石與其它長(zhǎng)石一樣，還具良好的耐磨性和助溶性，陶瓷工業(yè)常利用鉀長(zhǎng)石的助溶性質(zhì)，促使坯體配料中的石英和高嶺土熔融。

該鉀長(zhǎng)石礦床屬富鉀砂頁(yè)巖類(lèi)，該礦床為特大型鉀礦床，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)數(shù)十億噸，屬沉積型層狀鉀礦，厚度27.18～44.82m。該富鉀砂頁(yè)巖中的鉀長(zhǎng)石主要是微斜長(zhǎng)石（KAlSi3O8）和微斜條紋長(zhǎng)石，斑狀結(jié)構(gòu)，基質(zhì)具粗面結(jié)構(gòu)，致密塊狀、氣孔狀或杏仁狀構(gòu)造。微斜長(zhǎng)石主要以斑晶的形式存在，斑晶以鉀長(zhǎng)石為主，鉀長(zhǎng)石微晶大小一般為（0.01mm×0.3mm）～（0.1mm×0.7mm），與石英、更長(zhǎng)石和白云母等共生；在偉晶巖脈文象和塊體結(jié)構(gòu)帶中的微斜長(zhǎng)石，晶形完好，可見(jiàn)2～3個(gè)晶面，晶形完整者為短柱狀和厚板狀，晶體大小不一；基質(zhì)主要由近于平行排列的鉀長(zhǎng)石微晶（>85%）和赤鐵礦（

微斜長(zhǎng)石屬三斜晶系，空向群 -Pi，Z=4，晶胞參數(shù)a0=8.5 ，b0=12.97 ，c0=7.22 ，A=90°39′，B=115°56′，C=89°39′[4，5]；顏色一般為、灰白、淺灰色、肉紅色，部分被鐵、錳質(zhì)污染者為黑褐色；條痕無(wú)色，玻璃光澤、解理面為珍珠光澤；{001}和{010}解理發(fā)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

對(duì)取自該礦床三個(gè)不同取樣點(diǎn)的鉀長(zhǎng)石礦樣進(jìn)行XRD分析，結(jié)果分別列于表1、表2、表3中。

表1 一號(hào)樣品的礦物組成

成分 正長(zhǎng)石 白云石 石英

含量/% 47.3 29.1 18.6

注：此外，還可能含有少量的銳鈦礦。

表2 二號(hào)樣品的礦物組成

成分 正長(zhǎng)石 白云石 石英

含量/% 73.7 7.4 18.7

注：此外，還可能含有少量的微斜長(zhǎng)石。

表3 三號(hào)樣品的礦物組成

成分 正長(zhǎng)石 石英

含量/% 59.2 40.7

注：此外，還可能含有少量的高嶺土。

由表3可知，該鉀長(zhǎng)石礦床主要成分為正長(zhǎng)石和石英。此外部分礦點(diǎn)含有少量白云石。

1.3 化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)成分

該鉀長(zhǎng)石K2O品位7.5%～9.5%；含礦巖石為黑色頁(yè)巖，主要組成礦物為水云母60%～90%，碳質(zhì)和有機(jī)質(zhì)20%，白云石、方解石2%～5%，石英等碎屑礦物1%～4%，黃鐵礦2%～3%，鉀主要賦存與水云母格架中。經(jīng)化學(xué)多元素分析，F(xiàn)e2O3多數(shù)介于2%～4%，個(gè)別或局部達(dá)到5%以上，相比國(guó)內(nèi)同類(lèi)礦床具有K2O品位中等、但Fe2O3含量高的特點(diǎn)，在工業(yè)應(yīng)用指標(biāo)中屬于中等礦石。

2、 鉀長(zhǎng)石的選礦研究

國(guó)內(nèi)外對(duì)鉀長(zhǎng)石的選礦工藝研究已較為成熟：泡沫浮選法是國(guó)內(nèi)常用的選礦方法，首先將原礦破碎、研磨，然后進(jìn)行篩分、脫泥，調(diào)整礦漿至酸性，捕獲劑采用胺類(lèi)，可除去云母類(lèi)礦物，然后利用旋流器進(jìn)行濃縮脫水。之后，添加硫酸，繼續(xù)降低pH值，采用石油磺酸（磺酸鈉皂）作為捕收劑，從中將含鐵礦物分離出來(lái)，然后濃縮脫水。在氫氟酸環(huán)境中，添加胺類(lèi)作為捕收劑，將長(zhǎng)石與石英進(jìn)行分離，最終得到長(zhǎng)石精礦。對(duì)得到的長(zhǎng)石精礦進(jìn)行脫水、干燥，即可得到符合質(zhì)量要求的長(zhǎng)石精礦。20世紀(jì)80年代，隨著一種新型選礦工藝――光選的發(fā)展，長(zhǎng)石分選技術(shù)得到一定程度的進(jìn)步。光選是借助于光度礦石分選機(jī)進(jìn)行分選，工作時(shí)采用光度原理，向礦石上射入一種氦氖紅色激光源，這種光只能被顏色較淺的礦石所反射，從而可實(shí)現(xiàn)有用礦物和廢石的分選過(guò)程。該種光度礦石分選機(jī)在滿開(kāi)工時(shí)，分選量可達(dá)25噸/小時(shí)[6]。

3、 鉀長(zhǎng)石的開(kāi)發(fā)與利用

我國(guó)很多地區(qū)都嚴(yán)重缺鉀，但其中絕大部分地區(qū)都有著較為豐富的鉀長(zhǎng)石資源，由于技術(shù)問(wèn)題，尚未規(guī)模性開(kāi)發(fā)。比如貴州銅仁、遵義等地區(qū)，其鉀礦資源儲(chǔ)量可達(dá)千萬(wàn)噸以上，且層位穩(wěn)定。若能將其合理開(kāi)發(fā)，可極大地緩解貴州本地及周邊地區(qū)的土地缺鉀問(wèn)題，具有一定的經(jīng)濟(jì)意義和重大的現(xiàn)實(shí)意義。因此，研究如何將含鉀粘土或巖礦中的礦物鉀轉(zhuǎn)化為能夠被植物吸收的有效鉀，顯得尤為重要，一旦研發(fā)成功，研究成果將具有廣泛的應(yīng)用前景。而研究證明：采用生物方法或化學(xué)方法等活化技術(shù)可以使礦物鉀轉(zhuǎn)化為有效鉀。在這方面，貴州農(nóng)業(yè)部門(mén)和地質(zhì)部門(mén)進(jìn)行合作，并找到了較為有效的活化方法與活化劑，成功研制出可被農(nóng)作物吸收的礦物鉀粉肥，經(jīng)過(guò)土地施用試驗(yàn)，取得了良好的效果[7]。

3.1 鉀長(zhǎng)石的應(yīng)用狀況

已有資料表明，玻璃工業(yè)是長(zhǎng)石的最主要用途去向，約占總用量的50%～60%；在陶瓷工業(yè)中約占30%；其余用于其它部門(mén)。從長(zhǎng)石最大消費(fèi)國(guó)美國(guó)來(lái)看，1983年玻璃工業(yè)消耗長(zhǎng)石總消費(fèi)量的58%，陶瓷工業(yè)消耗38%，4%用于釉瓷和電絕緣材料。第三世界國(guó)家印度，玻璃工業(yè)占總消費(fèi)量的40%，陶瓷工業(yè)占57%，其余用于磨料、焊條和涂料等[8]。

3.2 鉀長(zhǎng)石的應(yīng)用范圍

3.2.1 玻璃工業(yè)

國(guó)家對(duì)玻璃級(jí)鉀長(zhǎng)石的質(zhì)量要求是SiO218%，F(xiàn)e2O3

3.2.2 陶瓷工業(yè)

鉀長(zhǎng)石在陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用主要是作為建筑衛(wèi)生陶瓷、無(wú)線電陶瓷、日用陶瓷、陶瓷纖維、陶瓷釉料、絕緣電瓷和多孔陶瓷的配料，其技術(shù)指標(biāo)列于表4中。

表4 陶瓷工業(yè)對(duì)鉀長(zhǎng)石的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求

品級(jí) K2O+ Na2O Fe2O3 Al2O3 MgO+CaO

Ⅰ >11% 17%

― >11% 17%

3.2.3 其它領(lǐng)域

（1）搪瓷原料：將鉀長(zhǎng)石和其它特定礦物進(jìn)行摻配，可以制成琺瑯。一般將鉀長(zhǎng)石的配入量控制在20%～30%。而鉀長(zhǎng)石的品級(jí)必須達(dá)到類(lèi)似玻璃級(jí)，但粒度要求更細(xì)。

（2）化工工業(yè)：在制作聚烯烴薄膜過(guò)程中，加入一定量的鉀長(zhǎng)石粉，會(huì)使聚烯烴薄膜的均勻度和透明度都得到有效提高。一般要求加入的鉀長(zhǎng)石粒度較細(xì)，平均粒度為4.5μm，比表面積為1.4m2/g。

（3）焊條配料：焊條制造過(guò)程中，在配料中混入一定量的長(zhǎng)石，會(huì)使焊條質(zhì)量得到有效提高。這是由于長(zhǎng)石在其中具有穩(wěn)定電弧和保護(hù)焊接液池的作用。

（4）磨料：由于長(zhǎng)石中含有陶瓷膠結(jié)物成分，因此，長(zhǎng)石也可用于磨輪的制造過(guò)程中。其用量一般控制在28%～40%，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制為K2O>10%，Na2O18%，SiO2>60%，MgO+CaO

（5）制取鉀肥：近些年來(lái)，我國(guó)已研制出利用鉀含量較高的巖礦制備鉀肥的工藝流程，且生產(chǎn)成本較低，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。對(duì)制備鉀肥的含鉀巖石的質(zhì)量要求一般為：K2O>9%，1%～3% Na2O，Al2O3

（6）工藝石料：天河石作為鉀長(zhǎng)石中的一種，其顏色為綠色，色澤較美，因此可以作為工藝石料。又由于天河石中含有銣、銫等稀有元素，因此可將其作為礦物原料，從中提取稀有元素。

（7）涂料填料：在涂料中摻配一定量的長(zhǎng)石，可使涂料的干光亮度和分散性提高，穩(wěn)定pH值，同時(shí)可降低涂料的抗吸油性及生產(chǎn)成本。

4、 結(jié)語(yǔ)

貴州鉀長(zhǎng)石資源豐富，且分布集中，它們塊大、K2O品位相對(duì)較高，相比國(guó)內(nèi)很多鉀長(zhǎng)石礦，具有儲(chǔ)量大，氧化鉀品位高，色白，雜質(zhì)種類(lèi)相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)，完全達(dá)到玻璃、陶瓷、搪瓷和釉料等工業(yè)要求，也是制取鉀肥的優(yōu)質(zhì)礦物原料。國(guó)內(nèi)已有研究機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室將難溶性鉀長(zhǎng)石活化制取活性鉀硅鈣肥，實(shí)驗(yàn)研究已取得較好的階段性成果。因此，充分重視儲(chǔ)量巨大、沉睡多年的貴州鉀長(zhǎng)石資源的開(kāi)發(fā)利用，提高資源的利用價(jià)值，對(duì)促進(jìn)貴州農(nóng)業(yè)的發(fā)展，加快貴州“工業(yè)強(qiáng)省”建設(shè)步伐具有重要意義，并且還能改變貴州工業(yè)所需優(yōu)質(zhì)鉀長(zhǎng)石必須長(zhǎng)期依賴(lài)外省供給的局面。

參考文獻(xiàn)

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[2]王元龍，邢慧.新疆阿爾泰鉀長(zhǎng)石礦物學(xué)特征及開(kāi)發(fā)利用[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，1997（4）：119-124.

[3]郭守國(guó)，何斌.非金屬礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1991：167-170.

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篇7

【關(guān)鍵詞】電子探針（EPMA）；金屬礦石；應(yīng)用

0.引言

電子探針X射線顯微分析（簡(jiǎn)稱(chēng)電子探針顯微分析）（Electron Probe Microanalysis，簡(jiǎn)稱(chēng)EPMA），它用一束聚焦得很細(xì)（50nm～1μm）的加速到5kV-30kV的電子束，轟擊用光學(xué)顯微鏡選定的待分析試樣上某個(gè)“點(diǎn)”（一般直徑為1-50um），利用試樣受到轟擊時(shí)發(fā)射的X射線的波長(zhǎng)及強(qiáng)度，來(lái)確定分析區(qū)域中的化學(xué)組成。它可以對(duì)試樣進(jìn)行微小區(qū)域成分分析。除H、He、Li、Be等幾個(gè)較輕元素外，都可進(jìn)行定性和定量分析。電子探針的大批量是利用經(jīng)過(guò)加速和聚焦的極窄的電子束為探針，激發(fā)試樣中某一微小區(qū)域，使其發(fā)出特征X射線，測(cè)定該X射線的波長(zhǎng)和強(qiáng)度，即可對(duì)該微區(qū)的元素作定性或定量分析。從Castaing奠定電子探針?lè)治黾夹g(shù)的儀器、原理、實(shí)驗(yàn)和定量計(jì)算的基礎(chǔ)以來(lái)，電子探針?lè)治?EPMA)作為一種微束、微區(qū)分析技術(shù)在50-60年代蓬勃發(fā)展，至70年代中期已比較成熟；近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，相關(guān)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)與使用的加快。使得裝備有高精度的波譜儀的新一代電子探針儀具有數(shù)字化特征、人工智能和自動(dòng)化的分析程序、網(wǎng)絡(luò)功能以及高分辨率圖象的采集、分析及處理能力。EPMA技術(shù)具有高空間分辨率、簡(jiǎn)便快速、精度高、分析元素范圍廣(4Be～92U)、不破壞樣品等特點(diǎn)，使其很快就在地學(xué)等研究領(lǐng)域得到應(yīng)用。筆者分析整理了前人的研究成果，本文是對(duì)電子探針在金屬礦石鑒定中的應(yīng)用作簡(jiǎn)要的概述。

1.電子探針?lè)治黾夹g(shù)

電子探針?lè)治黾夹g(shù)具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：

第一，微區(qū)（微米范圍）顯微結(jié)構(gòu)分析。EPMA成分分析的空間分辨率是幾個(gè)立方微米范圍，它可以將微區(qū)化學(xué)成分與顯微結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)起來(lái)，是一種顯微結(jié)構(gòu)分析。

第二，元素分析范圍廣：硼(B)~鈾(U)。氫和氦原子只有K層電子，不能產(chǎn)生特征X射線。鋰(Li)雖然能產(chǎn)生X射線，但產(chǎn)生的特征X射線波長(zhǎng)太長(zhǎng)，無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。

第三，定量準(zhǔn)確度高。EPMA是目前微區(qū)元素定量分析最準(zhǔn)確的儀器，檢測(cè)極限一般為0.01%-0.05%，不同測(cè)量條件和不同元素有不同的檢測(cè)極限，有時(shí)可以達(dá)到ppm級(jí)。由于所分析的體積小，檢測(cè)的絕對(duì)感量極限值約為10~14g，主元素定量分析的相對(duì)誤差為1%~3%，對(duì)原子序數(shù)大于11的元素，含量在10%以上時(shí)，其相對(duì)誤差通常小于2%。

第四，不損壞試樣、分析速度快。EPMA可自動(dòng)進(jìn)行多種方法分析，并自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析，對(duì)含10個(gè)元素以下的試樣定性、定量分析，新型EPMA測(cè)量試樣的時(shí)間約需30分鐘。

如果用EDS進(jìn)行定性、定量分析，幾分鐘即可完成測(cè)量。分析過(guò)程中一般不損壞試樣，試樣分析后，可以完好保存或繼續(xù)進(jìn)行其它方面的分析測(cè)試，這對(duì)于文物、寶石、古陶瓷、古錢(qián)幣及犯罪證據(jù)等稀有試樣的分析尤為重要。

2.EPMA在金屬礦石鑒定中的應(yīng)用

眾所周知，礦物學(xué)家通常用偏反光顯微鏡觀察和測(cè)定礦物的光學(xué)性質(zhì)和其他物理性質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí)礦物。但礦物的光學(xué)及物理性質(zhì)均是礦物內(nèi)在特征的外部表現(xiàn)。所以從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，根據(jù)這些性質(zhì)和參數(shù)只能大致地定性認(rèn)識(shí)礦物。況且一些不同種類(lèi)的礦物之間其光性和物性往往非常相似， 因此用通常的手段難以準(zhǔn)確地鑒定礦物，尤其是在鑒定鉑族元素礦物和其他稀有元素礦物時(shí)，由于礦物粒度一般都很細(xì)微，難以準(zhǔn)確鑒定其光性和物性。所以，要準(zhǔn)確鑒定礦物，必須對(duì)其化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)等本質(zhì)特征進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。 由于電子探針能以?xún)?yōu)于1pm的空間分辨率準(zhǔn)確地測(cè)定礦物的化學(xué)成分從而準(zhǔn)確地得出礦物化學(xué)式， 而且能對(duì)光片或光薄片上的礦物一面用顯微鏡觀察一面進(jìn)行分析，更因它不破壞樣品，從而使電子探針成為最為有效和最常用的礦物鑒定手段 因此。電子探針的應(yīng)用使得一些原來(lái)無(wú)法識(shí)別的礦物得到準(zhǔn)確的鑒定， 同時(shí)也糾正了從前一些錯(cuò)誤。

例如，我們?cè)趯?duì)東巧超基性巖鉻鉑礦物質(zhì)坦成研究過(guò)程中， 發(fā)現(xiàn)一種與硫釘?shù)V和等軸鐵鉑礦緊密連生的礦物 這種礦物很稀少，一共只發(fā)現(xiàn)3顆，且粒度很小，約10微米，最大的也可只有30萎靡左右，具金屬光澤，反射率比硫釘?shù)V低得多。眾所周知，在已知的鉑族元素礦物中，硫釘?shù)V的反射率幾乎是最低的。所以當(dāng)時(shí)估計(jì)與琉釘?shù)V連生的這種礦物可能是一般金屬礦物，困此未予注意 后來(lái)在工作中順便對(duì)該礦物進(jìn)行能譜(EDS)定性分析，發(fā)現(xiàn)其主要化學(xué)成分為Ru和Fe，此外還含少量Os和Ir，屬鉑族元素礦物，從而引起了我們的興趣和注意。隨后進(jìn)行了能譜和被譜(WDS)定量分析，結(jié)果表明，Ru、Fe、Os、Ir的含量總和只有78% 左右這，說(shuō)明還有20% 左右其他組分。仔細(xì)觀察EDS譜， 確信不含原子序數(shù)大于11的其他元素存在，此外， 該礦物的光學(xué)性質(zhì)和其他物理性質(zhì)與鐵釘?shù)V的差別很大。 因而推測(cè)該礦物分子式中除了Ru，F(xiàn)e、Os Ir以外。可能還有某種或某幾種超輕元素(B、C、N、O、F)存在。用被譜儀(STE和TAP晶體)在上述元素的Ka峰位附近進(jìn)行慢掃描，發(fā)現(xiàn)有較強(qiáng)的OKa峰出現(xiàn)，并拍攝了OKd特征x-射線掃描照片，從而初步斷定為Ru和Fe的氧化物。假定礦物分子式為(Ru、Fe)2O8，則Ru和Fe等金屬元素的含量恰好為78% 左右，隨后又對(duì)該礦物的3個(gè)不同顆粒中15個(gè)不同點(diǎn)進(jìn)行精確的電子探針定量分析，得到平均化學(xué)成分為(％ )；Ru58.32，F(xiàn)e 16.21，Os2.71，Ir1.78，O 20.97(差減法求得)， 總量99.99%。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在眾多的金屬礦石分析方法中，電子探針?lè)治黾夹g(shù)(EPMA)是一種應(yīng)用較早、且至今仍具有獨(dú)特魅力的多元素分析技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子探針?lè)治黾夹g(shù)和其它技術(shù)的不斷結(jié)合，將會(huì)使得它的應(yīng)用范圍日益廣泛，具有非常廣闊的發(fā)展空間。

【參考文獻(xiàn)】

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篇8

中國(guó)的奇石文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，博大精深，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，全國(guó)掀起了藏石、品石熱潮，藏石隊(duì)伍空前壯大，石商、石農(nóng)異軍突起，各地奇石館如雨后春筍般層出不窮，奇石協(xié)會(huì)也相應(yīng)成立，理論探討呈“百家爭(zhēng)鳴”之勢(shì)。至此，中國(guó)的奇石文化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。尤其是大批不同行業(yè)、不同文化背景的愛(ài)石之士加入采石、藏石、品石隊(duì)伍，一改我國(guó)歷史上只有達(dá)官貴人、文人墨客等少數(shù)人群玩石的傳統(tǒng)局面，使中國(guó)的奇石文化賦予了新的含義。

然而，縱觀奇石的稱(chēng)謂，名目繁多；奇石的分類(lèi)與石種的界定，方法各異；奇石的鑒評(píng)，標(biāo)準(zhǔn)不一。奇石界尚且如此，又如何讓社會(huì)其他各界認(rèn)同呢?因此，統(tǒng)一奇石的稱(chēng)謂、統(tǒng)一奇石的分類(lèi)和統(tǒng)一奇石的鑒評(píng)方法，應(yīng)為當(dāng)前中國(guó)奇石界亟待解決的問(wèn)題。為此，筆者就以上問(wèn)題談?wù)勛约旱目捶?，與奇石界前輩和石友探討。

一、統(tǒng)一奇石的稱(chēng)謂

世上萬(wàn)事萬(wàn)物，都得有個(gè)名稱(chēng)。一個(gè)事物，如果沒(méi)有確切的名稱(chēng)，或者一物多名，含糊不清，就會(huì)導(dǎo)致歧義。奇石作為一種文化，也應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的稱(chēng)謂。古人云：舉一綱而萬(wàn)目張。奇石的名稱(chēng)就好比是綱，只有首先統(tǒng)一了稱(chēng)謂。舉起了名稱(chēng)這個(gè)綱，才好按照“綱”去研究諸如“界定、分類(lèi)、鑒評(píng)”等諸多問(wèn)題。

文人玩石，源于中國(guó)。歐美等國(guó)把中國(guó)奇石稱(chēng)作“文人石”，近鄰日本、韓國(guó)、東南亞則分別稱(chēng)作“水石”、“壽石”主“雅石”，而中國(guó)人從古至今對(duì)奇石就有多種稱(chēng)謂，諸如“怪石”、“異石”、“巧石”、“趣石”、“美石”、“奇石”、“觀賞石”等等，粗略統(tǒng)計(jì)，大約不下二十種之多。如此眾多的稱(chēng)謂，其含義各有側(cè)重，有的甚至差異很大(如“觀賞石”)，這種現(xiàn)狀直接導(dǎo)致了“名稱(chēng)不同、定義不同、分類(lèi)不同、鑒評(píng)方法不同”的混亂局面。

在上述眾多的稱(chēng)謂中，筆者對(duì)“文人石”和“奇石”兩種稱(chēng)謂深為感慨和贊賞。

感慨“文人石”的稱(chēng)謂，說(shuō)明外國(guó)人對(duì)中國(guó)奇石文化的淵源有所了解，對(duì)中國(guó)的奇石文化有所認(rèn)識(shí)、有所接受，至少中國(guó)的奇石文化在外國(guó)人的心目中已有一席之地，更何況，中國(guó)的奇石文化已在日、韓及東南亞興起，中國(guó)的孔雀石、石、礦物晶體等也深受西方人的喜愛(ài)，這總會(huì)增強(qiáng)我們把中國(guó)奇石文化推向世界的信心。

贊賞“奇石”稱(chēng)謂，是因?yàn)檫@一稱(chēng)謂貼切地體現(xiàn)了奇石“天然性”和“觀賞性”這兩個(gè)最基本的特征。自然界的頑石隨處可見(jiàn)，然而，可供觀賞的天然石體大約有立體象形石、畫(huà)面象形石、文字象形石、礦物晶體、生物化石等五大類(lèi)。這些石體，有的是巖漿巖，有的是沉積巖，有的是變質(zhì)巖。它們因地殼運(yùn)動(dòng)、礦物侵入、熱液冷卻、生物埋藏、風(fēng)礪水沖、搬運(yùn)磨擦、自然剝蝕等原因，有的巧然狀物，有的巧然成畫(huà)，有的巧然象字，有的色澤艷麗具美感和象征意義，有的形成美麗的晶塊晶簇，有的生物石化形成生物化石，有的雖然不能應(yīng)物象形，但卻奇特怪異，給人以美感，極具觀賞價(jià)值。這些成因各異、形態(tài)萬(wàn)千、可供觀賞的天然石體，以一個(gè)“奇”字命名，恰到好處地體現(xiàn)出奇石“雖為天工，宛如人為；不是藝術(shù)，勝似藝術(shù)”的奇特之處；一個(gè)“奇”字不僅包羅了這些天然石體各種成因的含義，而且也精妙地體現(xiàn)了中華民族以“奇”字表現(xiàn)事物的獨(dú)特文化習(xí)慣。更何況，目前中國(guó)奇石界大多數(shù)人都贊同這一稱(chēng)謂。

綜上所述，“奇石”應(yīng)成為中國(guó)奇石的統(tǒng)一稱(chēng)謂。其定義應(yīng)為：奇石是一種具有觀賞價(jià)值的天然石體。其中觀賞性和天然性?xún)蓚€(gè)條件必須同時(shí)具備，二者缺一不可，否則就不是中國(guó)奇石文化所專(zhuān)指的石體了。

二、奇石的分類(lèi)應(yīng)從色、形兩個(gè)方面入手

奇石分類(lèi)的主要作用是便于制定奇石的鑒評(píng)方法和鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，為奇石的鑒評(píng)服務(wù)。

奇石作為審美對(duì)象，對(duì)它的分類(lèi)應(yīng)該依照形態(tài)學(xué)原理和美學(xué)原理并結(jié)合雕塑、繪畫(huà)、書(shū)法、地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、古生物學(xué)等方面的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行分類(lèi)。

按照形態(tài)學(xué)原理，形態(tài)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是現(xiàn)實(shí)形態(tài)；一類(lèi)是概念形態(tài)?，F(xiàn)實(shí)形態(tài)分為自然形態(tài)和人工形態(tài)。自然形態(tài)又分為液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)。固態(tài)也稱(chēng)立體形態(tài)。奇石的形態(tài)，就其實(shí)體而言，是自然形態(tài)的立體形態(tài)；就其整體形態(tài)而言，包括點(diǎn)、線、面、體，具體為立體形態(tài)、畫(huà)面形態(tài)、文字形態(tài)和其它紋理形態(tài)(指非字非畫(huà)紋理，下同)。按照美學(xué)“色形聲”原理，進(jìn)入人們視覺(jué)的總是顏色和形體(形體包括點(diǎn)、線、面、體)，進(jìn)入聽(tīng)覺(jué)的總是聲音。石無(wú)聲(敲擊不在此論)，對(duì)它的分類(lèi)自然應(yīng)按形態(tài)學(xué)和美學(xué)原理，從色、形兩個(gè)方面入手。

自然界各種顏色的石體總是以立體形態(tài)存在，奇石當(dāng)然也不例外。奇石作為審美對(duì)象，主要是觀賞石體的顏色和形態(tài)。因此，觀賞奇石，實(shí)際就是觀賞奇石的色澤和立體形態(tài)的象形(包括抽象形態(tài)和其它紋理形態(tài))、畫(huà)面形態(tài)的象形(包括抽象畫(huà)面，下同)、文字形態(tài)的象形。從以上形態(tài)學(xué)原理和美學(xué)原理看，奇石分為“立體象形石、畫(huà)面象形石和文字象形石”三大類(lèi)。但是，“礦物晶體”和“生物化石”因其性質(zhì)特殊、形態(tài)特別，應(yīng)該單獨(dú)分類(lèi)。綜上所述，奇石應(yīng)分為：立體象形石、畫(huà)面象形石、文字象形石、礦物晶體和生物化石五大類(lèi)。

(一)立體象形石

凡石之立體形態(tài)象形，包括具有其它紋理形態(tài)之石體；或以凹凸形態(tài)構(gòu)圖象形，包括具有其它紋理形態(tài)之石體；或以立體形態(tài)象形為主、畫(huà)面形態(tài)象形為輔之石體；或立體形態(tài)象形和畫(huà)面形態(tài)象形俱佳之石體以及抽象形態(tài)，包括具有其它紋理形態(tài)之石體和各種顏色的彩石均可稱(chēng)為立體象形石。

(二)畫(huà)面象形石

凡石之表面以點(diǎn)、線、面形態(tài)構(gòu)圖象形(包括石板畫(huà))之石體；或以畫(huà)面形態(tài)象形為主、立體形態(tài)象形為輔之石體以及其圖案雖不能應(yīng)物象形，但能給人以美感之石體均可稱(chēng)為畫(huà)面象形石。

(三)文字象形石

凡石之表面以點(diǎn)、線形態(tài)、凹凸形態(tài)以及立體形態(tài)形成的古今中外各種文字，包括字母、符號(hào)的石體，均可稱(chēng)為文字象形石。

(四)礦物晶體

各種礦物晶體，包括晶塊、晶簇、多晶共生體。

(五)生物化石

各種生物化石，主要指印痕化石、印?；?、鑄型化石及亞化石。

礦物晶體和生物化石法律禁止者除外。

上述分類(lèi)方法符合形態(tài)學(xué)和美學(xué)原理，分類(lèi)清楚，簡(jiǎn)單明了，可將所有的石種各歸其類(lèi)，不致發(fā)生混亂，有利于奇石鑒評(píng)方法、鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的制定和分類(lèi)進(jìn)行鑒評(píng)。

另外，石種的界定和奇石標(biāo)簽也應(yīng)統(tǒng)一。石種界定的主要作用是為奇石的鑒賞提供具體的依 據(jù)，為奇石的鑒賞服務(wù)。石種的界定目前大致有四種方法：一是按產(chǎn)地界定，如太湖石、靈璧石、雨花石、英石等，這種方法適合一地一石種的界定，若一地多石種或一石種多產(chǎn)地就不適合了。二是按石之色彩特征界定，如墨石、紅璧玉、山型石等，這種方法若加上產(chǎn)地則更好。三是按形成特點(diǎn)界定，如風(fēng)礪石、水沖石等。四是按礦物學(xué)、寶石學(xué)名稱(chēng)界定，如孔雀石、辰砂、冰洲石、水晶、瑪瑙等。以上四種方法，除歷史形成的太湖石、靈璧石、雨花石、英石四大名石外，為解決一地多石種和一石種多產(chǎn)地的問(wèn)題，宜按石之色形特征、形成特點(diǎn)加產(chǎn)地界定和礦物學(xué)、寶石學(xué)名稱(chēng)加產(chǎn)地界定，生物化石宜按生物名稱(chēng)加產(chǎn)地界定。產(chǎn)地如系知名度較小的水系，應(yīng)以縣以上地名冠名界定。形成于江河的卵石，不宜以“卵石”二字界定，從審美的角度看，“卵石”二字幾乎無(wú)意義。奇石的標(biāo)簽應(yīng)具有以下內(nèi)容：一、題名；二、類(lèi)別；三、石種(帶產(chǎn)地)；四、規(guī)格(厘米)；五、收藏。其中題名應(yīng)名副其實(shí)、言簡(jiǎn)意賅、雅俗共賞，切忌過(guò)分夸張、人為拔高、陳腐粗俗。

三、奇石的鑒評(píng)方法

奇石為天然形成、具有觀賞價(jià)值的自然石體，品種繁多，形態(tài)各異，對(duì)其鑒評(píng)，首先要按照科學(xué)的分類(lèi)，依據(jù)美學(xué)原理，找出共性特征，然后按統(tǒng)一和分項(xiàng)的原則，統(tǒng)一鑒評(píng)方法。

(一)統(tǒng)一品級(jí)

可將各類(lèi)奇石統(tǒng)一定為四級(jí)四品。特級(jí)為神品；一級(jí)為精品；二級(jí)為佳品；三級(jí)為普品。

(二)統(tǒng)一鑒評(píng)項(xiàng)目

依據(jù)美學(xué)原理，各類(lèi)奇石統(tǒng)一從“色澤、形態(tài)、質(zhì)地、神韻、配座”五個(gè)方面進(jìn)行鑒評(píng)。

(三)分類(lèi)制定鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)

按立體象形石、畫(huà)面象形石、文字象形石、礦物晶體、生物化石等五大類(lèi)分別從“色形質(zhì)韻座”五個(gè)方面制定出各類(lèi)奇石的具體鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，分類(lèi)進(jìn)行鑒評(píng)定級(jí)。

(四)“色形質(zhì)韻座”五個(gè)方面具體鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的制定原則。

1、色澤(簡(jiǎn)稱(chēng)色)：主要從色彩、光澤、對(duì)比度、和諧、象征意義等方面鑒評(píng)。石體的色澤是否好，要因石而異。一般來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)粗獷風(fēng)格的石體以凝重、渾厚的色調(diào)為佳，如太湖石、靈璧石、龍骨石等；表現(xiàn)高雅風(fēng)格的石體以純凈淡雅的色調(diào)為佳，如草花石、水墨石板畫(huà)等；表現(xiàn)華貴風(fēng)格的石體以艷麗的色調(diào)為佳，如雞血石、黃臘石、藍(lán)綠孔雀石、紫晶、紅瑪瑙等。

2、形態(tài)(包括點(diǎn)線面體，簡(jiǎn)稱(chēng)形)：按立體象形石等五大類(lèi)分別參考雕塑、繪畫(huà)、書(shū)法藝術(shù)等方面的相關(guān)知識(shí)鑒評(píng)?？傮w要求完整無(wú)損，無(wú)硬傷。宋代米芾的“瘦、漏、透、皺”四字賞石標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際都包括在一個(gè)“形”字里面。

立體象形石：主要從具象、抽象、態(tài)勢(shì)、呼應(yīng)和其它紋理等方面鑒評(píng)。

畫(huà)面象形石：主要從畫(huà)面逼真清晰、位置適當(dāng)、無(wú)雜色雜紋干擾、畫(huà)面和色彩與石形協(xié)調(diào)一致等方面鑒評(píng)。

文字象形石：主要從真切、清晰、字體(包括楷草隸篆行)、成詞成句、順序數(shù)字、連貫字母等方面鑒評(píng)。切忌雜紋干擾和似象非象。

礦物晶體：主要從完整無(wú)損(指外力毀損)、發(fā)育是否良好、晶形是否美觀和多晶共生等方面鑒評(píng)。

生物化石：主要從紋理清晰、完整無(wú)損等方面鑒評(píng)。

3、質(zhì)地(簡(jiǎn)稱(chēng)質(zhì))：以地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)關(guān)于巖石的分類(lèi)和礦物的成因?yàn)橐罁?jù)，因石而異，主要從剛、柔、溫、潤(rùn)、粗、細(xì)等方面鑒評(píng)。一般來(lái)說(shuō)，表現(xiàn)秀麗風(fēng)格的石體要細(xì)膩柔和。表現(xiàn)剛毅風(fēng)格的石體要堅(jiān)硬致密。表現(xiàn)雄渾風(fēng)格的石體要粗獷豪放。

4、神韻(簡(jiǎn)稱(chēng)韻)：主要從色彩和諧、形態(tài)優(yōu)美、質(zhì)地優(yōu)良、意境深遠(yuǎn)、引人入勝、喚起遐想、感應(yīng)人心等方面鑒評(píng)。一要從色形質(zhì)三個(gè)方面綜合鑒評(píng)，二要連同配座整體鑒評(píng)。

5、配座(簡(jiǎn)稱(chēng)座)：配座按物質(zhì)分，有木(根)、石等材質(zhì)的配座；按形態(tài)分，有人工形態(tài)的配座和自然形態(tài)的配座，主要是人工形態(tài)的配座。鑒評(píng)時(shí)主要從形質(zhì)、工藝、襯托、協(xié)調(diào)、增加神韻等方面鑒評(píng)。切忌“喧賓奪主”和“過(guò)分簡(jiǎn)單”兩種傾向。

(五)鑒評(píng)定級(jí)

按立體象形石、畫(huà)面象形石、文字象形石、礦物晶體、生物化石五大類(lèi)分別依照“色形質(zhì)韻座”五個(gè)方面的具體鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)鑒評(píng)定級(jí)。本文只探討鑒評(píng)方法，不探討具體鑒評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，故暫借用“百分量化定級(jí)”的方法作演示。為了直觀，現(xiàn)列表如下(見(jiàn)下表)，以作展示。

篇9

關(guān)鍵詞 土力學(xué)，紅粘土，膨脹土，強(qiáng)度，裂隙性，脹縮性

1 引 言

紅粘土在物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、礦物成分與工程力學(xué)特性等多方面與膨脹土有相似之處，對(duì)于這兩類(lèi)特殊土關(guān)系問(wèn)題的研究，至今尚未形成統(tǒng)一的觀點(diǎn)。目前，紅粘土在一些地區(qū)被完全按照膨脹土處理，而在另一些地區(qū)則被單獨(dú)研究[1]。

我國(guó)南方廣泛分布的紅粘土風(fēng)化殼主要是由于第四紀(jì)季風(fēng)環(huán)流形成以來(lái)，在熱帶-亞熱帶高溫濕條件下經(jīng)歷了復(fù)雜的紅土化過(guò)程而形成的，具有獨(dú)特的游離氧化鐵的膠結(jié)結(jié)構(gòu)；而膨脹土則是一類(lèi)具有明顯吸水膨脹失水收縮的特殊土。以往對(duì)于紅粘土與膨脹土的比較研究主要集中在歷史成因、礦物組成與脹縮性能等方面。從礦物學(xué)角度講，膨脹土一般含有較多的諸如蒙脫石的親水礦物，而紅粘土礦物成分以伊利石與高嶺石為主，含少量或不含蒙脫石。紅粘土與膨脹土均具有較高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比與液塑限，而紅粘土的這些指標(biāo)較膨脹土更高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般粘性土，但同時(shí)紅粘土卻具有明顯優(yōu)于膨脹土的力學(xué)特性。

在實(shí)際工程中，由于外界自然條件變化而引發(fā)的有關(guān)紅粘土與膨脹土類(lèi)似于邊坡失穩(wěn)﹑地基不均勻變形、道路開(kāi)裂的工程病害時(shí)有發(fā)生[2]。但目前對(duì)于這兩類(lèi)特殊土因含水量變化所引起的脹縮性與裂隙性的耦合作用以及這一耦合作用對(duì)土體工程力學(xué)特性影響的研究卻并不多見(jiàn)。筆者認(rèn)為，深入開(kāi)展紅粘土與膨脹土裂隙性、脹縮性以及超固結(jié)性等水穩(wěn)性特征的對(duì)比研究是非常必要的。總體來(lái)說(shuō)：膨脹土具有較為明顯的裂隙性，而紅粘土的裂隙性由于成因的不同而具有明顯的地域差異，即一些地區(qū)的紅粘土裂隙極為發(fā)育，而另一些地區(qū)的紅粘土裂隙并不發(fā)育。膨脹土普遍地具有明顯的脹縮性，而我國(guó)紅粘土的脹縮性地域差異性很大，且主要表現(xiàn)為以縮為主的脹縮特性；另外，一些地區(qū)的膨脹土由于較大的先期固結(jié)壓力而具有超固結(jié)性，而紅粘土的超固結(jié)性則主要是由其獨(dú)特的游離氧化鐵的膠結(jié)結(jié)構(gòu)所引起的[3]。

本文針對(duì)研究中的不足與實(shí)際工程的需要，通過(guò)貴港紅粘土、荊門(mén)弱膨脹土與中膨脹土的室內(nèi)試驗(yàn)研究，對(duì)紅粘土與膨脹土的物理性質(zhì)指標(biāo)、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、原狀樣與擊實(shí)樣強(qiáng)度的水敏性特征以及礦物成分影響下的土體脫濕、吸濕速率的異同點(diǎn)進(jìn)行了初步的探討，為進(jìn)一步掌握紅粘土與膨脹土的相互關(guān)系以及這 2 種特殊土各自的工程力學(xué)特性提供了幫助。

篇10

【關(guān)鍵詞】巖石礦物 成分測(cè)定 分析研究

1 引言

礦產(chǎn)資源是重要的自然資源，是社會(huì)生產(chǎn)、生活和科技發(fā)展不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。礦藏的勘探過(guò)程中，如何快速、準(zhǔn)確地對(duì)巖石中各種礦物成分進(jìn)行巖性分析與測(cè)定，判明礦產(chǎn)資源的品質(zhì)和儲(chǔ)量，再根據(jù)巖石礦物所在地區(qū)礦產(chǎn)資源利用價(jià)值，決定采礦的投資規(guī)模，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

金在航空航天、醫(yī)療、電子工業(yè)等領(lǐng)域用途廣泛，與人類(lèi)生活中密切相關(guān)，近年來(lái)，金的普查找礦已成為巖石礦物勘探的重要任務(wù)。金常與各種巖石或礦物伴生，如何根據(jù)金在礦物中的含量，采用不同的測(cè)定方法，避免各種元素的干擾，為地質(zhì)礦物開(kāi)采科研工作提供科學(xué)依據(jù)，不僅至關(guān)重要，而且已越來(lái)越成為地質(zhì)專(zhuān)家和學(xué)者探索的方向和研究的課題。本文以常用的共振瑞利散射光譜法和高銻金礦樣品金的測(cè)定為例，對(duì)礦物金測(cè)定的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、儀器試劑以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等進(jìn)行探討。

2 共振瑞利散射光譜法測(cè)定礦物金2.1 主要儀器

F-4500型熒光分光光度計(jì)；

UV-2550型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)用試劑

金標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液的制取：1.000mg/mL，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.1g純度為99.99%的金絲，將其溶于數(shù)毫升王水中，將混合物放入80℃水浴蒸發(fā)至近干，加入1ml～2ml鹽酸HCL后，繼續(xù)蒸發(fā)至干；待完全冷卻后用1.2mol/l的鹽酸溶液稀釋至100mL；

金標(biāo)準(zhǔn)工作溶液的制取：0.12μg/mL，用0.01mol/L的鹽酸HCL逐級(jí)稀釋上述金標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液；

Na2WO4溶液：0.5g/L；

番紅花T（ST）溶液：0.05g/L；

聚乙烯醇-124（PVA）溶液；20.0g/L；HCL（1+1）。

以上試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為去離子水。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

取適量的Au標(biāo)準(zhǔn)溶液或樣品溶液于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番紅花T（ST）溶液，稀釋至一定刻度后充分搖勻。將溶液置于1.0cm吸收皿中，在激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為2.5nm時(shí)，在328nm處分別對(duì)締合物體系光散射強(qiáng)度I和試劑空白的光散射強(qiáng)度I0進(jìn)行測(cè)定，計(jì)算0III？=？。2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照實(shí)驗(yàn)方法用熒光分光光度計(jì)、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別對(duì)締合物體系及試劑空白進(jìn)行同步波長(zhǎng)掃描，分別獲得共振瑞利散射光譜和吸收光譜。繪制試劑空白及締合物體系的共振瑞利散射光譜、試劑空白及締合物體系的吸收光譜，見(jiàn)圖1和圖2。

圖2？吸收光譜

1―試劑空白；？？2―締合物體系

圖1可看出，試劑空白在328nm可產(chǎn)生散射光信號(hào)，但試劑空白的瑞利散射很弱，加入一定量的金后，體系的瑞利散射光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)，表明金的加入，形成了離子締合物，而締合物體系會(huì)直接增強(qiáng)散射光強(qiáng)度。從實(shí)驗(yàn)還可以看出，試劑空白與締合物體系，其散射光強(qiáng)度均與“散射光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的四次方成反比”的瑞利散射定律不符合，因此判定其特征應(yīng)與體系的光吸收性質(zhì)有關(guān)。觀察吸收光譜圖2可見(jiàn)，試劑空白與締合物體系分別在525nm、475nm處有吸收峰。無(wú)論散射光譜還是吸收光譜，其本質(zhì)都與粒子的運(yùn)動(dòng)和躍遷有關(guān)，因此可以推斷，散射峰的位置、強(qiáng)度與吸收峰有關(guān)。如圖1中，二者在328nm處散射光強(qiáng)度ΔI最大，而該波長(zhǎng)處締合物體系的散射光增強(qiáng)強(qiáng)度ΔI與金的濃度有很好的相關(guān)性。目前此方法已廣泛用于砂礦和炭粉中金的測(cè)定。

3 高銻金礦樣品金的測(cè)定

我國(guó)金礦資源中，低品位氧化礦石占有相當(dāng)?shù)谋壤?duì)這類(lèi)礦石直接采用常規(guī)方法提金，經(jīng)濟(jì)效果不明顯。特別對(duì)于含銻高的樣品，若不經(jīng)過(guò)除銻處理，雜質(zhì)干擾大，嚴(yán)重影響測(cè)定結(jié)果。礦石中，銻通常以輝銻礦（Sb2S3）或氧化物（Sb2O3）的形式存在，無(wú)論哪種形式，當(dāng)銻的含量大于1%時(shí)，都會(huì)對(duì)金礦樣品的測(cè)定造成影響。因此，必須消除銻對(duì)金測(cè)定的影響，才能提高含金礦物分析的準(zhǔn)確性和可靠性。3.1 實(shí)驗(yàn)原理

除銻化學(xué)反應(yīng)如下：

礦物中Sb203與NH4C1作用，在400℃培燒生成揮發(fā)性物質(zhì)SbCl3；

（式3）

3.2 含銻金礦除銻前后實(shí)驗(yàn)比較

取五組金礦樣品，分別進(jìn)行除銻和不除銻的金分析，并與原子吸收光譜法測(cè)定進(jìn)行比較。3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

不除銻時(shí)，含金分析結(jié)果偏高，這是因?yàn)闃悠分写嬖阡R，而在溶礦過(guò)程中，未發(fā)生水解的銻可被活性碳吸附進(jìn)入金分析系統(tǒng)，在氫醌滴定時(shí)，銻遇聯(lián)苯胺指示劑與金遇聯(lián)苯胺時(shí)呈現(xiàn)的顏色均為黃色，干擾了金的測(cè)定，因此分析結(jié)果偏高。所以，對(duì)于含銻金礦或試液，應(yīng)采用先除銻再測(cè)定的方法，方可有效消除氫醌溶量法測(cè)金過(guò)程中銻的干擾，提高礦床勘探準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

綜上所述，地殼是由巖石、礦物組成的，對(duì)其組成和性質(zhì)的探索和分析是礦物學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。礦物測(cè)定方法多種多樣，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)背景、不同的礦物組成，選擇合適的測(cè)定方法，最大限度地發(fā)揮化學(xué)分析在巖石礦物分析研究中的作用，確保我國(guó)礦產(chǎn)資源的合理開(kāi)發(fā)與利用。

參考文獻(xiàn)