Value Engineering
0引言
锆石是火成岩石中最重要的副矿物之一，一直受到地质学家们的重视。铪是锆石中常见元素之一，以ZrHf-1形式置换锆石晶格中的Zr4+。合成实验结果已经证明，Zr4+和Hf4+可以任意比例类质同像替代形成锆石-铪石固溶体系列。Correia Neves等[5]根据化学成分提出了锆石-铪石固溶体系列的分类标准：锆石[n(Hf)/n(Zr+Hf)=0.0-0.1]；铪质锆石[n(Hf)/n(Zr+Hf)=0.1-0.5]；锆质铪石[n(Hf)/n(Zr+Hf)=0.5-0.9]；铪石[n(Hf)/n(Zr+Hf)=0.9-1.0]。然而，除了Correia Neves等报道在Zambezia伟晶岩发现有铪石外，迄今未见有文献报道高铪端元在自然界的存在。铪质锆石主要存在于稀有金属花岗岩演化的晚期和花岗伟晶岩中。最近，在某些A型花岗岩的岩浆分异晚期也报道发现有铪质锆石的存在。天然铪质锆石中HfO2含量一直是锆石矿物学研究的热点之一。迄今为止，发现于花岗岩中的铪质锆石w(HfO2)最高约为36%，而发现于伟晶岩中的铪质锆石w(HfO2)最高约为31%，这是文献中有关花岗岩和伟晶岩铪质锆石的最高HfO2含量。
1锆铪元素分离的控制因素
岩浆作用中锆铪元素分离的控制因素很多，如温度、压力、Ph值、Eh值、溶液离子种类、络合物形式、气相活动性等。
1.1溶液离子类型及络合物对锆铪分离的影响前人研究表明[1]，当碱离子（K+、Na+、Li+等）大量富集时，锆铪可以呈络合物形式在残余溶液中迁移，而在残余岩浆中某些络阴离子（如F）的高度活化可使锆铪在晚期趋于富集。锆、铪氟络合物具有不同的热稳定性，Hf络合物在低温下更稳定，这样Zr更利于在早期结晶成固体相，从而导致锆铪的分离。
1.2热液沸腾作用对锆铪分离的影响在阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉中形似一实心草帽，由一陡倾斜筒状岩钟和一缓倾斜板状体组成。岩脉内部结构分带十分明显，根据岩石结构和矿物共生组合特征，岩钟部分由外向内依次可分为九个共生-结构带，即：Ⅰ.文象、变文象伟晶岩带；Ⅱ.糖粒状钠长石带；Ⅲ.块状微斜长石带；Ⅳ.白云母-石英
锆铪在岩浆作用中的地球化学行为
The Geochemical Behavior of Zirconium and Hafnium in Magmatism
让昊①RANG Hao；刘凯②LIU Kai；吴丹③WU Dan
（①昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093；②长安大学地球科学与资源学院，西安710054；
③云南大学人文学院，昆明650091）
（①Faculty of Land and Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming650093，China；
②The School of Earth Science and Resources，Chang'an University，Xi'an710054，China；
③School of Humanities，Yunnan University，Kunming650091，China）
摘要：锆铪是一对地球化学性质比较相似的元素，锆能形成独立矿物，而铪主要以类质同象形式存在，他们在地质作用中的分离携带着丰富的地质信息，本文着重讨论在岩浆作用中锆铪的地球化学行为与大地构造位置、时代、岩性、成矿阶段之间的关系，及物理化学条件对锆铪元素地球化学行为的影响。
Abstract:Zirconium and hafnium is a pair of elements with similar geochemical properties.Zirconium can form an independent mineral,and hafnium mainly exists in the form of isomorphism.Their separation in the geological process carries abundant geologic information.This article focuses on the relationship between the geochemical behavior of zirconium and hafnium with tectonic location,age, lithology,mineralization stages in magmatism,and the influence of physical and chemical conditions on the geochemical behavior of zirconium and hafnium elements.
关键词：锆铪；地球化学行为；岩浆作用
Key words:zirconium and hafnium；geochemical behavior；magmatism
中图分类号：P588.11文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）08-0319-03——
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作者简介：让昊（1989-），男，湖北武汉人，硕士研究生，研究方向
为矿床地球化学。
3结论
无烟煤单一煤燃烧时，形成较平坦的一个NO释放峰；单一生物质燃烧时，除酒糟和糠醛渣外，生物质皆为一个NO释放峰，对于酒糟来说，NO释放明显呈双峰结构，糠醛渣的NO释放不均匀，但是，在总体上还是呈现双峰趋势；与无烟煤相比，在时间方面，生物质的NO释放比较短，主要集中在燃烧的前期。单独燃烧煤和生物质时，煤和生物质的NO转化率随着样品含氮量的增大其总体呈减小趋势，与样品自身含氮量相比，NO排放总量无明显的规律性。当生物质与无烟煤进行混合燃烧时，生物质的加入在一定程度上使得NO释放提前，释放时间缩短，NO排放时间随着生物质比例的增大越来越短。除酒糟外，随着生物质比例的增大，NO排放总量呈下降趋势，而对于含氮量大于煤的酒糟，NO排放总量则是先增大，后减小。
参考文献：
[1]蒋剑春.生物质能源转化技术与应用(I)[J].生物质化学工程，2007,41(3):59-65.
[2]乐园,李龙生.秸秆类生物质燃烧特性的研究[J].能源工程，2006(4):30-33.
[3]刘豪,邱建荣,董学文.生物质与煤混烧的燃烧特性研究[J].热能动力工程,2002,17(5):451-454.
·319·
价值工程
带；Ⅴ.叶钠长石-锂辉石带；Ⅵ.石英-锂辉石带；Ⅶ.薄片状钠长石-白云母带；Ⅷ.锂云母-薄片状钠长石带；Ⅸ.石英和微斜长石核。在伟晶岩和围岩接触处常见有细晶岩和不连续的豆荚状细粒钠长石花岗岩。
朱金初等[3]从矿物共生组合及流体包裹体角度将整个伟晶岩内部结构带分成了三个阶段：正岩浆阶段，岩浆-热液过渡阶段和热液阶段。其中正岩浆阶段主要对应于Ⅰ-Ⅳ带，岩浆-热液过渡阶段对应于Ⅴ-Ⅶ带，而热液阶段对应于Ⅷ-Ⅸ带。
对阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉的边部细粒花岗岩和三个内部结构带的47个锆石颗粒（其中细粒钠长石花岗岩1个颗粒，Ⅳ带3个颗粒，Ⅴ带30个颗粒，Ⅶ带13个
颗粒）作了226点的定量成分测定[2]
。测量结果表明锆石成分有明显的变化。将这些锆石成分投影到Zr/Hf-Hf 分馏图上（图1）。图1表明，阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉锆石具有明显的富Hf 特征，但Hf 元素在边部细粒花岗岩和不同的内部共生结构带锆石中的富集程度有明显的差异。边部细粒花岗岩中的锆石成分相对比较均一，HfO 2平均含量为3.07%（两个数据点平均）；Ⅳ带中的锆石显示了一定的成分不均一性，HfO 2含量在6.25%-13.33%之间变化，平均含量为8.44%（10个数据点平均）；Ⅴ和Ⅶ带中的锆石具有明显的成分不均一性，HfO 2含量分别在10.36%-35.21%和9.06%-32.35%之间变化，平均含量分别为25.73%（154个数据点平均）和15.71%（60个数据点平均）。显然，从边部细粒花岗岩到伟晶岩内部结构带，锆石中HfO 2含量先呈现显著的升高趋势，在Ⅴ带达到最高含量，向Ⅶ带有降低的趋势，但Ⅶ带锆石中HfO 2平均含量要比Ⅴ带以前锆石中HfO 2含量高。根据CorreiaNeves 等[5]的划分标准，边部细粒花岗岩和Ⅳ带锆石主要属于普通锆石，而V 带和VII 锆石则主要属于铪质锆石，少量点具有普通锆石特征。同时，电子探针结果还表明本区铪质锆石的HfO 2最高含量可以达到35.21%，比文献中报道的伟晶岩铪质锆石HfO 2含量要高4%[7]，已经接近苏州花岗岩中铪质锆石HfO 2的最高含量[1]。
由岩浆到热液阶段必然发生沸腾作用，且沸腾作用最强烈阶段主要是在岩浆热液过渡阶段，根据锆石样品测试结果可知，在沸腾作用最强烈阶段（对应Ⅴ带）铪的相对含量最高，紧接着逐渐降低，所以沸腾作用对锆铪分离的影响是巨大的。
1.3温度对锆铪分离作用的影响据（HUGH ST.C.O.
NEILL,2006）[6]
，在1811K 的条件下锆石发生如下反应：
ZrSiO 4（锆石
）=ZrO 2+SiO 2（1）Mg 2SiO 4（镁橄榄石）+SiO 2=Mg 2Si 2O 6（顽火辉石）（2）由1、2式可得以下反应：ZrSiO 4（锆石）+Mg 2SiO 4（镁橄榄石）=ZrO 2+Mg 2Si 2O 6
（顽火辉石）（3）
即在1811K 的条件下的镁质超基性岩浆中锆石发生分解
在1000K 的条件下则发生如下反应：ZrSiO 4（锆石）+1/2NaAlSiO 4
（霞石）=ZrO 2+1/2NaAlSi 3O 8（钠长石）（4）
ZrSiO 4（锆石）+CaTiO 3（钙钛矿）=ZrO 2+CaTiSiO 5
（榍石）（5）
即在1000K 的条件在硅质成分不饱和的碱性岩浆中，锆石发生分解。
在1453-1639K 且氧逸度较低的条件下，发生以下反应：
Co 2SiO 4（钴橄榄石）+ZrO 2=2Co+ZrSiO 4（锆石）+O 2（6）Co 2SiO 4（钴橄榄石
）=2Co+SiO 2+O 2（7）即在1453-1639K 且氧逸度较低的条件下，在超基性岩浆中，锆石开始结晶。
由上述反应可知，锆的大量聚集最低温度为1000K （726.5℃），大于高温热液的温度，而铪的大量聚集主要发生于热液沸腾作用，温度普遍低于1000K ，所以随着温度由高到低，先是发生锆的大量聚集，随后才发生铪的大量聚集。
2锆铪比与大地构造位置
岩浆作用形成的锆石的锆铪比按照大地构造位置可分为两大类：
a ．新生代以后板块活动带部位特点是锆石中铪比值偏高，最高可达72%左右，例如莫桑比克的Zambezia 伟晶岩中的锆石含量高达72%，即为铪石。
b ．板块内部
特点是锆石中的铪比值中等，一般在10-30%之间。3锆铪比与岩性
岩浆作用形成的锆石主要赋存于花岗岩及伟晶岩中，呈现明显的专属性。（表1）
苏州花岗岩、电子探针分析条件：20KV ，20nA ，计数时
间10s ，ZAF 修正法，标样：金属锆，金属铪，合成SiO 2
由反应
（1）可知，随着岩浆由基性到酸性，岩浆中SiO 2的浓度逐渐升高，
根据勒夏特列原理，反应（1）的平衡向左表1苏州花岗岩中锆石的代表性电子探针分析结果（据文献[1]）
岩石
SiO 2
ZrO 2HfO 2总量资料来源30.3631.5730.8731.7730.94
27.6929.2227.20
29.7643.16
38.6040.3933.6139.9365.1647.9142.691.2150.7146.18
31.4127.2835.6728.994.4318.7626.1972.529.3416.73
100.3799.74100.10100.67100.5394.3698.10100.9396.2497.07
本文本文本文本文本文[2][3][1][4][5]
SU1SU4SU6SU13S16
钠长石花岗岩黑云母岩钠长石花岗岩黄玉云英岩黑云母花岗岩苏州花岗岩法国Beauvoir 花岗岩法国Col Dret 伟晶岩莫桑比克Zambezia 伟晶岩香花岭云英岩阿尔泰伟晶岩图1阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉锆石的Zr/Hf-Hf 图解
（图中曲线为拟合曲线，
据文献[3]）.细粒钠长石花岗岩
20
10
0w (Z r )/w (H f )白云母-石英带
（IV 带）叶钠长石-锂辉石带（V 带）
薄片状钠长石-白云母带（VII 带）
w (Z r )/w (H f )
2010
010
2030010
2030
w(Hf)/%
w(Hf)/%
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Value Engineering
移动，即锆石含量逐渐增高。
4锆铪比与成矿阶段
由温度对锆铪分离作用的影响可知，在岩浆作用晚期，锆开始大量聚集形成矿物，随着温度的降低，到了岩浆作用与热液作用的过渡时期，由于沸腾作用，铪大量聚集形成矿物。所以在同一成矿期，随着成矿阶段的由早到晚，锆铪比值逐渐减低。
5锆铪比与花岗岩成岩时代
以南岭地区诸广和桃山两大花岗岩体为例[4]，将桃山诸广锆石的电子探针化学全分析结果与华南花岗岩中的
ZrO 2/HfO 2：
做一比较（表2）。从图2可以看出，整个华南地区花岗岩由老到新其HfO 2含量逐渐增加，而ZrO 2/HfO 2值逐渐减小。桃山岩体中锆铪含量演化相似，可是到了燕山晚期铪的含量很低，使ZrO 2/HfO 2值显著增大。大古寨岩体
ZrO 2质量分数63.72%，比其他岩体均高，相应的锆铪比也
很高；上垠坑岩体ZrO 2质量分数为38.51%，
比其他岩体都低。诸广岩体第Ⅲ序列茅花村岩体中铪含量比第Ⅱ序列九峰岩体铪含量要低，即1.44-1.48，ZrO 2/HfO 2比值明显增高，这说明第Ⅲ序列不具有第Ⅰ、Ⅱ序列的演化规律。
综上所述随着花岗岩的成岩时代由老到新，ZrO 2/HfO 2
值逐渐减小。
6结论
由以上讨论可知：
新生代板块活动带中锆石的铪含量相对于板块内部偏高；随着岩浆由基性到酸性，锆石含量逐渐增高；在同一成矿期，随着成矿阶段的由早到晚，锆铪比值逐渐减低；随着花岗岩的成岩时代由老到新，ZrO 2/
HfO 2值逐渐减小；
随着温度由高到低，先是发生锆的大量聚集，随后才发生铪的大量聚集；沸腾作用可导致铪元素大量聚集；锆、铪氟络合物具有不同的热稳定性，Hf 络合物在低温下更稳定，这样Zr 更利于在早期结晶成固体相，从而导致锆铪的分离。
参考文献：
[1]王汝成,徐士进,陆建军,陈小明.苏州花岗岩中拾质错石的发现[J].科学通报，1995，40(6):536-538.
[2]张爱铖,王汝成,谢磊,胡欢.阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉中的铪质锆石[J].矿物学报，2003,23(4):327-332.
[3]朱金初,吴长年,刘昌实,李福春,黄小龙,周东山.新疆阿尔泰可可托海3号伟晶岩脉岩浆-热液演化和成因[J].高校地质学报,2000,6(1):40-52.
[4]雷怀彦，朱小平，刘志红，官宝聪.锆石化学特征与花岗岩体时空演化关系[J].化工学报，2003,54(增):136-143.[5]Correia Neves J M,Lopes Nunes J E,Sahama T G.High hafnium members of the zircon -hafnon series from the granite pegmatites of Zambezia,Mozambique [J].Con tribution to
Mineralogy and Petrology,1974,48:73-80.
[6]HUGH ST.C.O.NEILL.Free energy of formation of zircon and hafnon[J].American Mineralogist,2006,91:1134-1141.
[7]Von Knorring O,Hornung G.Hafnian zircons [J].Nature,1961,190:1098-1099.
表2桃山、诸广与华南不同时代岩体中锆石的锆/铪值特征(据文献[4])
序列
时代
桃山
诸广
华南
代表性岩体ZrO 2HfO 2ZrO 2/HfO 2代表性岩体
ZrO 2
HfO 2
ZrO 2/HfO 2
代表性岩体ZrO 2HfO 2ZrO 2/HfO 2小布
42.970.9943.4043050.40 2.9017.38Ⅲγ52-3
鸡婆岭44.05 1.7724.89漳浦
57.46
2.6022.10钓峰42.16 2.1219.89茅花村
61.07
1.44
42.4
Ⅱ
γ5
2-2
大古寨63.72 2.5524.99闽云58.58 1.6535.50上垠坑38.51 2.5914.87桂姑61.48 1.5838.91七岭
42.39 1.8522.91粤台63.20 1.6039.50Ⅱ
γ5
2-1
上严坑46.76 2.2420.88光泽61.15 1.5539.45黄皮44.28 1.9722.48九峰59.40 1.4840.19明溪
61.15
1.5539.45湖芳
42.57 2.0022.64文英南
62.26
1.39
44.79
Ⅰ
γ5
1
莲花山42.84 1.8922.67张家芳
64.86
1.64
39.55
示头46.89 1.8325.62蔡江
42.54
1.80
23.63
γ3上堡
52.60
1.24
42.42
图2锆石中ZrO 2，HfO 2含量和ZrO 2/HfO 2比值（据文献[4]）
7060
5040302010Z r O 2/H f O 2值
Z r O 2质量分数/%
H f O 2质量分数/%H f O 2质量分数/%
H f O 2质量分数/%Z r O 2质量分数/%
Z r O 2/H f O 2值
Z r O 2质量分数/%
70
605040302010706050403020
3.0
2.52.01.5
1.03.0
2.52.01.51.00.51.51.41.31.2
（a ）华南（b ）桃山
（c ）诸广
张家芳
明溪
光泽
粤台
桂姑
闽云
漳浦
430
茅花村
九峰
文英南
上堡
岩体
HfO 2
ZrO 2ZrO 2/HfO 2蔡江示头莲花山湖芳黄皮上严坑七岭上垠坑大古寨钓峰鸡婆岭小布
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 铪知识 在自然界中，铪常与锆共生，含锆的矿物中都含铪，铪与锆呈类质同像，铪主要赋存在锆英石中。工业上用的锆石中含HfO2 量为0.5-2%。次生锆矿石中的铍锆石含HfO2 可以高达15%。还有一种变质锆石曲晶石，含HfO2 达5% 以上。后两种矿物的储量少，工业上尚未采用。铪主要由生产锆的过程中回收。铪的冶炼与锆基本相同，一般分五步。第一步为矿石的分解，有三种方法：①锆石氯化得(Zr,Hf)Cl4。②锆石的碱熔，锆石与NaOH 在600℃左右熔融，有90%以上的(Zr,Hf)O2 转变为Na2(Zr,Hf)O3，其中的SiO2 变成 Na2SiO3，用水溶除去。Na2(Zr,Hf)O3 用HNO3 溶解后可作锆铪分离的原液，但因含有SiO2 胶体，给溶剂萃取分离造成困难。③用K2SiF6 烧结，水浸后得K2(Zr,Hf)F6 溶液。溶液可以通过分步结晶分离锆铪。第二步为锆铪分离，可 用盐酸-MIBK(甲基异丁基酮)系统和HNO3-TBP (磷酸三丁酯)系统的溶剂萃取分离方法。利用高压下(高于20 大气压)HfCl4 和ZrCl4 熔体蒸气压的差异而进行多级分馏的技术早有研究，可省去二次氯化过程，降低成本。但由于(Zr，Hf)Cl4 和HCl 的腐蚀问题，既不易找到合适的分馏柱材质，又会使ZrCl4 和HfCl4 质量降低，增加提纯费用。第三步为HfO2 的二次氯化以制得还原用粗HfCl4。第四步为HfCl4 的提纯和加镁还原。本过程与ZrCl4 的提纯和还原相同，所得半成品为粗海绵铪。第五步为真空蒸馏粗海绵铪，以除去MgCl2 和回收多余的金属镁，所得成品为海绵金属铪。如还原剂不用镁而用钠，则第五步改为水浸。 海绵铪自坩埚中取出时要格外小心，以免自燃。大块海绵铪要破碎成一定尺 寸的小块，以便压成自耗电极，再熔铸成锭。破碎时也应防止自燃。海绵铪的进一步提纯与钛和锆一样，用碘化物热分解法。控制条件与锆略有不同，在碘
地壳根、造山热与岩浆作用 2010-07-03 简要讨论了近年来造山带及其岩浆作用研究的主要进展.造山带流变学结构与造山热和岩浆作用有着密切的耦合关系.年轻的山带往往存在地壳根,但古老的山带地壳根是否存在,取决于造山带的热状态和榴辉岩化的强度,只有缺乏流体和冷的造山带才保留有地壳根,例如古生代的南乌拉尔山和北美前寒武纪的南Trans-Hudson造山带.造山带的`伸展塌陷往往伴随着幔源岩浆底侵、地壳软化、隆升和强烈岩浆作用.由于地幔浮力和造山热的作用,一些山带具有高的海拔和薄而热的地壳,属于具有长期活动性的构造带.研究表明,这些具有长期活动性的构造带,是建立在以前形成的热的、软化了的弧后区内.中国昆仑-秦岭-大别造山系北缘,古生代时期发育了与俯冲有关的弧岩浆带,而南缘发育了相近时代的与弧后伸展有关的双峰式岩浆带,构成古生代双岩浆带.该造山系早中生代的造山作用,就是在南缘的古生代弧后岩浆带基础上发展起来的.因此,该双岩浆带提供了造山热控制复合造山作用的实例. 作者：马昌前佘振兵张金阳张超 MA Chang-qian SHE Zhen-bing ZHANG Jin-yang ZHANG Chao 作者单位：马昌前,MA Chang-qian(中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,湖北,武汉,430074;中国地质大学(武汉)地球科学学院,湖北,武汉,430074) 佘振兵,张金阳,张超,SHE Zhen-bing,ZHANG Jin-yang,ZHANG Chao(中国地质大学(武汉)研究生院,湖北,武汉,430074) 刊名：地学前缘 ISTIC PKU英文刊名：EARTH SCIENCE FRONTIERS 年，卷(期)：2006 13(2) 分类号：P542+.5 关键词：造山运动山根地壳熔融造山热双岩浆带秦岭-大别造山带
我国三峡地区陡山沱期海洋氧化与生物演化关系研究取得重要进展（发表时间:2008-04-15）本文提要：中美科学家通过对三峡地区九龙湾等剖面陡山沱组开展高分辨的碳硫同位素和大型疑源类古生物化石的研究，揭示了埃迪卡拉时期海洋脉冲式的氧化与大型疑源类化石出现、多样化和灭绝之间的关系。研究证实了埃迪卡拉时期的海洋确实存在一个巨大的有机碳库，致使深海维持在缺氧甚至硫化（含硫化氢）的状态，并发现深部还原的海洋经历了两次脉冲式的氧化，而海洋每一次的氧化事件都对应着一次生物多样性的发展，研究表明导致全球性生物多样化发展的海洋完全氧化是在5.51亿年之后。以中国科学家为主要贡献者的该论文发表在“美国科学院院刊”上，被誉为关于多细胞动物成因与埃迪卡拉时期（先于寒武纪）古环境变化的最重要论文。 “雪球地球”理论是地球科学界影响广泛、争议不断的一个假说。美国科学院院士、哈佛大学霍夫曼等人的“新元古代雪球地球”假说认为，在宏观后生动物出现之前的2亿年（大约7.5－5.5亿年前）间，由于罗迪尼亚超大陆的解体，增加的大陆风化作用过度消耗了大气圈的CO2，造成了地球历史上最严重的新元古代冰期—“雪球地球”。其间可能至少有2次全球性的冰川曾推进到赤道地区的海平面，使海洋全部结成很厚的冰，地球成为了一个被冰雪覆盖的大雪球。尽管存在着新元古代的冰期究竟是“雪球”还是“泥球”的争议，但随着冰期温度的下降，海洋能够从大气中吸收更多的氧气，这些氧气与海洋中悬浮的微小有机体作用产生碳酸盐，即通过浮游生物的呼吸作用释放出CO2，这些气体最终帮助地球温度迅速反弹，这种温室效应对地球生物圈产生了保护作用。 我国科学家2007年在三峡地区陡山沱组底部发现的“滞育卵囊中动物胚胎”化石，将动物的起源时间提前到6.32亿年以前，将动物的化石记录前推了5千万年，即动物在新元古代晚期“雪球地球”事件结束之后就已经出现了。动物绝对需要氧气，海洋只有氧化了，海水中溶解的氧气达到一定浓度动物才会出现。也只有深海基本氧化了，才会发生多细胞生物的大幅射。动物演化的重要一幕发生在“寒武纪生命大爆发”之前的埃迪卡拉纪（6.35－5.42亿年前），是全世界科学家关注的焦点。为了解释在埃迪卡拉时期出现的生命的飞跃(动物的出现)以及随后复杂的生命现象，科学家们对阿曼、加拿大等地埃迪卡拉系剖面做过地球化学研究，但是由于缺乏地层年代、古生物化石等资料，无法将高分辨的地球化学数据和古生物资料结合起来，直接论证海洋环境的变化对生命演化的影响。 三峡地区震旦系已有80多年研究历史，全国地层委员会2005年重新定义的震旦系即相当于埃迪卡拉系，陡山沱组为这个系下面的一个岩性地层单元。2005年中外学者发表了多篇三峡地区锆石U-Pb年龄或SHRIMP锆石U-Pb年龄数据，将陡山沱组沉积年龄锁定在6.35－5.51亿年之间，使我国陡山沱组成为国际上第一个具有可靠同位素年龄数据的埃迪卡拉系地层剖面。10年来，中外学者先后在陡山沱组中发现了一些最早的动物化石证据，曾在国际上产生重大影响。例如，在贵州瓮安陡山沱组上磷块岩（大约5.8亿年前）中发现的动物胚胎化石、原始海绵动物化石和两侧对称动物化石。不久前在三峡地区发现的6.3亿年前“休眠卵”动物胚胎化石。这些成果分别发表在著名的《自然》、《科学》杂志上。明确的年龄和丰富的早期动物化石记录使三峡地区成为研究埃迪卡拉时期古海洋环境与生物演化的理想地区，吸引了包括美国、日本、德国、加拿大、澳大利亚等多国学者前来考察和工作。 2002年美国《科学》杂志上发表了美国地球化学家安巴和古生物学家诺尔合署的述评文章，指出“元古代（25－5.42亿年前）大部分时期地球的海洋表面是含氧的，深部是硫化（含硫化氢）的，在这样的条件下大部分海洋环境会是缺少生物所需的微量金属，潜在地阻
锆的应用领域非常广泛，主要以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料等领域，仅有3%-4%左右的锆被加工成金属锆（或称海绵锆）的形式，再进一步加工成各种锆合金，应用于核燃料组件或者普通工业领域：如化工设备。本文着重介绍金属锆（或称海绵锆）及下游 锆合金材的制造及应用情况。 一、锆的简介 锆（Zirconium）的元素符号Zr，位于化学元素周期表中IV-B族，它的原子序数是40，是一种银白色的过渡金属。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等 气体，可用作贮氢材料；锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。 锆主要以矿物形式存在于自然界，锆在地壳中锆的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较为复杂，不易被经济地提取。另外，在 已发现的40多种锆铪矿床中，具有工业开采价值的只有10种左右，用于工业生产的仅有锆 英石和斜锆石两种。 二、锆资源储量丰富、供应集中 据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储量51百万吨、基础储量77万吨(以ZrO2计)，其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的锆英砂储量，储量占比分别占44.6%和25.0%，基础储量占比45.45%、18.18%。我国资源储量相对比较缺乏，储量和基础储量进展世界的 0.98%和4.81%。 锆英砂主要产地集中于澳大利亚、南非Richards Bay Deposit 地区、美国佛罗里达以及非 洲的莫桑比克和亚洲的印度尼西亚、越南、印度等。目前世界年产锆英砂在125-130万吨之间。澳大利亚是世界第一大锆英砂生产国，目前占世界市场份额总量1/3 以上。南非是世界第二大锆英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约1/3。
岩浆混合作用及其成矿意义 摘要: 岩浆混合作用是岩浆演化的一种重要的表现形式,是指不同性质的岩浆在侵入过程中 在适宜的条件下发生相互混合的作用。岩浆混合作用的发生受到了多种因素的影响，它具有很多岩相学、包体、地球化学特征，但在混合机理等方面的研究中依然存在一些问题。它的成矿作用与斑岩型Cu-Au-Mo矿床具有紧密的联系，具有较好的成矿前景。 关键词：岩浆混合作用成矿作用 Cu-Au-Mo矿床识别标志 1.研究概况 岩浆混合作用(magma mixing)是岩浆演化的重要表现形式之一，不仅是形成火成岩多样性的主要机制，也与Cu、Zn、Mo、Au、Fe、Sn、W等成矿作用有着密切的联系。通过对岩浆混合作用以及岩浆混合的过程的研究，我们可以探究火成岩岩石成因以及多金属成矿元素迁移富集，也并以此来研究成矿作用背景和类型以及成矿潜力。 自化学家Rusend R W提出到现在，岩浆混合作用的研究已有150年的历史, 美国地质学家Wilcox总结认为,岩浆混合作用学说的发展经历了5个不同的阶段:提出岩浆混合学说并遭排斥阶段(1852～1879年);不断补充新证据阶段(1880～1914年);暂被遗忘阶段(1915～1952年);突破阶段(1953～1972年);深入和扩展 研究阶段(1973年至今)。 2.岩浆混合作用类型及标志 岩浆混合作用是指不同性质的岩浆在侵入过程中在适宜的条件下相互混合的作用。但岩浆的混合程度并不相同，因而也呈现出不同的混合类型。目前，由于技术水平限制，只能根据岩石和矿物的特殊现象来证明岩浆混合作用的存在。2.1岩浆混合作用类型 据詹华明等(2010),以岩浆的绝对温度和相对温度为基础,将岩浆混合作用的类型划分为以下三种: (1)混合作用: 参与混合端员的岩浆完全地混合在一起形成均一的新地质体( 岩浆或岩石), 后者表观上与单一岩浆形成的地质体几乎没有差别,但端员岩 浆混合时的温度和黏度相差很小, 并且保持液相状态, 以化学混合方式为主, 是高温环境下的一种混合作用。 (2)混杂作用: 参与混合的端员岩浆未完全混合均一, 表观特征明显, 含有丰富的不平衡标志, 可以识别出成层条带、岩浆团及大量包体的大致轮廓、形态与成分。其余特征与混合作用相同, 表现为端员岩浆混合时的温度和黏度相差较大, 以机械混合方式为主, 是中温条件下的一种混合作用。 (3) 注入作用:参与混合的端员岩浆相互穿插, 但基本上没有化学组分的迁移, 两者的接触处没有冷凝边, 能观察到条带状的物质成分交换,只有机械插入, 形成“你中有我、我中有你”的复杂景观, 为低温条件下的一种混合作用。 2.2岩浆混合作用的标志 根据张晓倩等（2014）、齐有强等（2008）、李昌年等（2002）的论述，将岩浆混合作用的标志总结如下： (1)野外特征:区域地质图上的混合岩侵入体多呈圈层状分布，或见于断裂带。在岩石组合上,形成复合岩流、复合岩墙和复合杂岩体，各端员成分间常具过渡带或涌动接触关系。有些地区可见混合岩浆两端员岩浆岩，有的只可见其一，
铪锆氧薄膜阻变存储器制备及性能研究 作为下一代非易失存储器的典型代表,阻变存储器在近些年得到了广泛的关注。由于缺少对阻变机制深入透彻的研究,阻变材料的应用始终受到严重的制约。因此,作为阻变研究领域的核心,阻变性能系统研究与阻变机制深入探索一直都是研究的热点方向。本文采用脉冲激光沉积技术在多种不同衬底上制备了基于Hfx Zr1-xO2（HZO）薄膜的阻变存储单元及相应的阵列结构,研究了相关制备工艺对薄膜阻变特性和器件阻变性能的影响,并对其阻变机制进行了分析,研究结果为阻变材料在非易失性存储领域的应用提供了一定的实验基础和理论依据。本文的主要工作包含以下内容:1.采用脉冲激光沉积技术,系统研究了HZO薄膜的制备工艺对薄膜微观结构的影响。结果表明,在室温条件下,HZO薄膜为非晶态,表面结构致密,颗粒细小均匀。在450℃650℃的温度范围内,HZO薄膜都能够获得较好的结晶,在550℃沉积的薄膜样品表面平整、结构致密。氧分压对HZO薄膜的结晶也有一定的影响,较低的氧分压条件下薄膜趋向于HfO2的单斜相。2.测试了HZO薄膜的相关阻变特性,并针对I-V特性、抗疲劳特性、数据保持特性、操作电压（电流）以及操作速度进行了分析。研究发现,温度对薄膜相关阻变特性的影响较小,而氧分压及厚度对薄膜的阻变特性有较大的影响。随着氧分压的降低、薄膜初始阻值越来越低、开关比也相应减小。厚度对薄膜的阻变行为没有明显的影响,但对样品开关特性影响较大,厚度越小的薄膜开关特性稳定性相对更好。在优化
岩浆作用与火成岩 第一节碰触作用与喷出岩 一、岩浆的概念 地下高温熔融物质—岩浆 岩浆的粘性取决于它的化学成分和温度。 二、喷出作用与喷发产物 岩浆喷出地表的作用称喷出作用/火山作用。 1.气体喷发物 以水蒸气为主，其含量通常达60%以上。此外还有CO2、硫化物、硫，以及少量CO、H2、HCl、NH3、NH4Cl、HF等。 2.固体喷发物 3.液体喷发物 三、岩浆的类型及其喷发特征 1.超基性岩浆及其喷发特征 2.基性岩浆及其喷发特征 3.中性与酸性岩浆及其喷发特征 四、火山喷发的间歇性 凡在人类历史时期中有过活动的火山成为活火山，在人类历史中未曾喷发过的火山称为死火山。 第二节侵入作用与侵入岩 一、侵入作用概述 深部岩浆向上运移，侵入周围岩石而未到达地表，称为侵入作用。 岩浆在侵入过程中变冷、结晶而形成的岩石叫侵入岩。它是被周围岩石封闭起来的三度空间的实体，又可称为侵入体。包围侵入体的所有岩石称围岩。 1.同化作用与浑然作用 岩浆溶解围岩，将围岩改变成岩浆的一部分，称为同化作用。 岩浆因同化围岩而改变自己原有的成分称为混染作用。 同化作用与混染作用是相伴而生的。 2.结晶分异作用 一种成分的岩浆按矿物熔点的高低可依次结晶出不同成分的矿物，并依次形成不同种类的岩石，这种作用称为结晶分异作用。 二、侵入岩的产出状态 侵入岩的产出状态即产状，指其形态、大小及其与围岩的关系。 1.岩墙 2.岩床 3.岩盆与岩盖 4.岩株 5.岩基 第三节火成岩的结构与构造 一、火成岩的结构 火成岩中的矿物的结晶程度、晶粒大小、与形态及晶粒间的相互关系称为火成岩的结构。 二、火成岩的构造 1.块状构造 2.流动构造
潘家多金属矿岩浆岩地球化学特征及其成矿作用潘家钨钼铜多金属矿床坐落于浙江省北西段,是钦州湾-杭州湾成矿带北段新发现的大-中型钨钼铜矿床。大铜坑岩体是潘家矿区的主要岩 体,SiO2、K2O和 Na2O 的含量分别为 67.03-71.09%,2.453.03-4.89%和 0.24-3.37%;A/CNK（A/CNK=n （Al2O3）/[n（CaO）+ n（Na2O）+ n （K2O）]）、δEu 和δCe 分别为0.93-1.98,0.45-0.91和 0.93-1.07。 其主量元素特征表明大铜坑岩体为亚碱性、过铝质、高钾钙碱性花岗闪长斑岩。球粒陨石标准化图和原始地幔标准化图均显示右倾缺失重稀土特征,（La/Yb）N<10,Eu为轻微负异常,εNd（t）为-6.5～-3.9,Nd模式年龄集中在 1.63-1.77Gm,显示混染少量幔源物质的壳源岩体特征。 大铜坑岩体的S同位素数据呈塔型分布,岩体和黄铁矿中的Pb同位素显示明显的线性关系,指示岩浆作用影响及岩矿来源的统一。由锆石饱和温度测得的岩体结晶温度为721-808℃。 潘家辉钼矿Re-Os测年显示成矿时期为142.90±0.39Ma和146.47Ma;锆石U-Pb年龄指示成岩多期次中与成矿时代相关的时期集中在150-154Ma。总体来说,岩体来源为幔壳混源且以地壳为主,响应于岩浆底侵后地壳增厚拆沉,部分熔融的幔源物质为成矿作用提供了主要的物质来源。 最终潘家矿区形成两种矿床——大铜坑斑岩型钨钼多金属矿床和蓝田组热液充填型钨铜铅锌银多金属矿床。
第47卷第13期2019年7月广 州 化 工Guangzhou Chemical Industry Vol.47No.13Jul.2019铪在高温合金中的应用及回收 郭树军,董雪平 (全南晶环科技有限责任公司,江西 赣州 341800) 摘 要:介绍了金属铪在新材料中的应用,重点阐述了铪在高温合金中的作用机理三综述了含铪高温合金材回收的重要性及回收方法三铪的回收方法主要有铪残料回收二含铪镍基高温合金返回料复用二湿法冶金回收方法提取废料中铪三展望了铪及相关材料的发展趋势:市场对铪的需求将随高温合金的发展而增长;从含铪废料中提取铪也是铪产业未来发展的趋势;材料的 素化”也将是新材料的发展途径之一三 关键词:铪;高温合金;应用;回收;新材料 中图分类号:TF802.2 文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2019)13-0038-03 第一作者:郭树军(1979-),男,高级工程师,主要从事锆铪新材料研究与开发工作三Application and Recovery of Hafnium in Superalloys GUO Shu -jun ,DONG Xue -ping (Quannan Jinghuan Technology Co.,Ltd.,Jiangxi Ganzhou 341800,China) Abstract :The applications of hafnium in new materials were introduced especially the mechanism of hafnium in high temperature alloys.The importance of recovery and methods of hafnium-containing high temperature alloys were analyzed.The recycling methods of hafnium mainly included the recovery of hafnium residue,the reuse of the returned materials of hafnium -containing nickel -base high temperature alloy,and the extraction of hafnium from waste materials by hydrometallurgical technology.With the development of the new materials,the prospects of hafnium industry were described,such as the market demand of hafnium will increase,the extraction of hafnium from waste hafnium-containing materials was also the future development trend of hafnium industry and the plasticization”of materials will also be one of the development ways of new materials.Key words :hafnium;superalloy;application;recovery;new materials 铪是一种稀有难熔金属,没有单独的矿物,在自然界中和 锆总是伴生在一起;锆矿中一般都含有1%~2%的铪[1]三生产使用的海绵铪制备的关键技术是锆铪分离:第一类方法是湿法 溶剂萃取法进行锆铪分离,其中包括MIBK二N235二TBP 等[2];第二类方法是火法精馏法进行锆铪分离,包括使用氯化或者溴 化进行分离[3]三高温合金是指在600℃或者以上的高温条件下,承受较大 复杂应力,并具有一定的表面稳定性的高合金化铁基二镍基二 钴基奥氏体金属材料[4-5]三它具有良好的高温强度和高温蠕变性能二优异的抗腐蚀性能与耐磨蚀性能二良好的组织稳定性和 工艺性能,目前被广泛应用于航空航天二工业用燃气轮机二石 油化工设备以及能源转换装置中三高温合金[5]按照合金基体分 为铁基高温合金二镍基高温合金二钴基高温合金,其中镍基高 温合金在航空航天事业中应用非常广泛三将铪应用于镍基高温 合金中,能够极大提高合金材料的性能三 高温合金是发动机主要材料,未来需求超2万吨[6],高温合金市场进入壁垒高,潜在竞争少三高温合金材料领域技术含 量很高,目前具有完整高温合金体系的国家只有美二英二俄二 中四国,能够生产航空航天用高温合金的企业也不超过50家, 整个行业具有较为明显的寡头特征三图1为金属铪及高温合金制备示意图 三图1 金属铪及高温合金制备示意图Fig.1 Schematic diagram of preparation of hafnium and superalloy 1 铪的应用1.1 铪的应用金属铪的应用除去在核电应用领域的铪控制棒[7]以外,在非核领域也有广泛的应用,铪在合金的应用明显能够改善合金的性能,如铪在高温合金[8]二镍钛基合金[9]二铌基合金[10]二稀土永磁材料[11]二铝合金[12]二非晶合金[13]二铜合金[14]的应用;铪在新材料的应用方向有等离子体切割的铪丝[15]二光学镀膜[16]及半导体存储器件[17]的铪靶材二铪弹[18]等三图2为金属铪的应用三
关于微量元素地球化学的读书报告 (021111班2011100---- ---) 一微量元素基本概念 微量元素(minor elements)依不同学者给出了不同的定义。盖斯特(Gast, 1968)定义微量元素“不作作系内任何相主要组份存的非化学计量的分散元素”。按此定义微量元素是相对的，在一个体系中为微量元素，而在另一个体系中可能为常量元素。有人从热力学角度来定义微量元素：在研究的对象中元素的其含量低到可可近似地用稀溶液定律来描述其行为，则该元素可称为微量元素。一般的，将地壳中除O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti 等9种元素（它们的总重量丰度占99％左右）以外的其它元素统称为微量元素，它们在岩石或矿物中的含量一般在1％或0.1％以下，含量单位常以10-6或10-9表示。 开始的研究主要集中在了解和查明微量元素在陨石、地球及其各层圈以及各类地质体中的分布、丰度及其规律，而后认识到微量元素作为一种示踪剂或指示剂，研究成岩成矿作用，如岩石类型划分，原岩恢复、成岩成矿的物质来源和物理化学条件微量元素的特殊的地球化学性质，同时可以利用热力学的有关理论，建立微量元素地球化学模型，对成岩和成矿的熔融和结晶作用过程进行定量理论计算，使微量元素地球化学有自己的特殊的研究方法和理论体系。在地球化学中最大量和最主要的应用集中表现为：利用微量元素的组成、相互关系等特征作为各类岩石、矿石的成因类型的“指纹元素”，并进一步利用微量元素来探讨和指示地质、地球化学过程。 二微量元素在成岩过程中的化学示踪作用 1.1微量元素地球化学对和组合关系图解 在将微量元素资料用于地球化学问题研究时，常将两个元素的关系、或将两个元素比值的关系、或两组元素和比值的关系进行对比，可统称为微量元素对，或微量元素地球化学对。一般说来，微量元素对常常是地球化学性质相近的元素，如Nb/Ta，Zr/Hf，Sr/Ba，Th/U，Cr/Ni，Cl/Br等，也可以其中一个是主元素，另一个是与其他化性质相似的微量元素，如K/Rb，Mg/Li，Ca/Sr，Fe/V，Al/Ga，S/Se等。前述各单个稀土元素比值（如La/Ce）也常用作元素对。 应该根据研究目的选择不同的元素对。如研究岩浆形成机制和过程鉴别要选择分配性质相同或相反的元素对，如Ba/Nb，Nb/Th，以及Ce－Ni，Cr－Ta等。要讨论氧化、还原状态，要选择变价元素对，如Fe2+/Fe3+，V3+/V5+，Eu2+/Eu3+，以及Mn/Mg等。要研究岩体剥蚀深度，要选择元素浓度随深变而增减的，如Li/Sc，Rb/Bi，Sb/Bi等。而要进行变质岩原岩恢复，则需选择对变质作用较稳定的元素，如Zr/Ti，Zr/Ni，Cr/Ti，Zr/Mg等等。有时为了
岩石学Petrology
绪论 一、岩石及其成因分类 1、岩石的概念 岩石(rock)是由天然产出的矿物或类似矿物的物质（如有机质、玻璃、非晶质）组成的固体集合体。 2、岩石的成因分类与岩石的循环转化 按岩石的形成作用过程划分为： a. 火成岩：占地壳体积的66％ b. 沉积岩：占地壳体积的8％ c. 变质岩：占地壳体积的20％
三大岩类之间的循环转换Magma
二、岩石学及其发展简史 1、岩石学的概念 基础岩石学包括岩相学(petrography)和岩理学(petrogenesis)两部分，岩相学是以研究岩石的颜色、野外产状、结构构造、矿物成分和化学成分及岩石分类命名为主；岩理学则是将岩相学的知识与实验研究和理论分析相结合，通过归纳和演绎对各类有关岩石的成因、形成演化和构造背景进行研究。
二、岩石学及其发展简史 2、岩石学的发展简史 大致可分为3个阶段： （1）显微镜前时期 （2）显微镜时期－建立了岩类学 （3）显微镜后时期－建立了岩理学
三、岩石学研究的目的和意义 1、了解地球的形成与演化历史 2、寻找矿产资源：固体矿产、油气资源 3、为解决工程地质、地震、火山灾害、环境的变化等问题提供 重要依据。 四、岩石学的研究方法 1、野外调查取样：研究岩石地质体的产状、岩性、接触关系、构造特点、成矿作用、地质制图、测制地质剖面、照相素描、采集样品，等等； 2、室内测试分析：显微镜鉴定、地球化学样品测试、同位素测试、矿物学和矿物化学精细研究，等； 3、室内实验模拟：针对研究的内容开展相应的实验模拟； 4、资料归纳分析，得出结果。
锆、铪 —— 钛的兄弟们 王凌宇陈阵徐传明邱然 关键字钛锆铪世纪金属生物陶瓷原子能领域芯片工艺革命神奇金属 摘要本文以人们熟悉的钛为引入，以生物陶瓷、电子集成芯片等为例详细讨论了钛的同族金属——锆和铪的优良性质及其在社会生活中的巨大贡献，强调了化学学科与社会的紧密联系性。 一研究的缘起和概要 我们时常惊叹于自然界的神奇。自然界就像是一本人类永远也无法读完、读透的书，总是有意无意地给予走进她的人以意料之内或者意料之外的惊喜。人类作为她的崇拜者，从来没有停止过对她的奥秘的探寻。作为回报，一系列重要的发明和发现，大大改变了人类社会的面貌。我们的生活因此而方便，我们的文明也同时因此而进步。 本论文仅以对第四副族的三个元素的讨论做为切入点，简要论述它们的化学物理性质及其在社会生活的诸方面的重要应用，突出了该副族元素独特的优良性质所能给人类社会带来的巨大财富。我们在做资料收集和撰写论文的时候，本着阐述化学原理深入浅出、明细可靠和分析化学与社会关系时着眼长远和关注实际应用并重的原则，以经常被人们忽略的锆（Zirconium）和铪（Hafnium）为重点，并附带简略介绍钛（Titanium），以我们独特的视角观察、分析和讨论第四副族的这些元素的性质与应用，希望能在其中有所收获，有所发现，有所创新。 1 钛 钛是地壳中含量最丰富的元素之一，在所有元素中丰度占第9位。钛及其合金因有比重轻，强度高，耐腐蚀，耐高温等优良性能，广泛应用于航天、航空、航海设施、化工、冶金、发电、医药等领域。钛被誉为“21世纪的世纪金属”。 2 锆 锆及其化合物曾经被许多人认为是几乎没有工业价值的。但实际上锆及其化合物今天被广泛应用于工业生产和高新技术领域。R. Thompson曾在Specially Inorganic Chemicals 中对锆的今昔巨大变迁有过精彩的描述。 One of the most abundant minerals of the earth, ranking twentieth in order of abundance in the earth’s crust. In ancient time, zirconium minerals were regarded as gemstones which only aristocates had the privilege to own. Now since the technology of extacting pure zirconium from its compounds is highly developed comparatively, it is not a kind of jewellery any more. Instead, the ceramic industry widely uses zirconium silica and oxide to make requisites, facilitaing our way of living.
第3章岩浆作用 一、名词解释 岩浆岩浆作用喷出作用侵入作用火山火山口破火山口火山锥火山灰熔岩岩基岩株岩床岩盘烟墙捕虏体顶垂体液态分异结晶分异同化混染岩浆矿床伟晶矿床岩浆期后矿床科马提岩波状熔岩块状熔岩柱状节理红顶现象围岩 二、是非题 1.岩浆作用与变质作用是相互有着密切联系的两个作用。（） 2.溶解到岩浆中的挥发作用性物质实际上不是岩浆的物质组成部分。（） 3.地球上玄武质岩浆占所有岩浆总合的８０%。（） 4.溶解到岩浆中的气体对岩浆的性质不产生什么样的影响。（） 5.火山喷出的气体大部分是水蒸气，但是，大多数岩浆原生水的含量不超过３%。（） 6.熔岩的流动性主要取决于粘性。而粘性于主要取决于熔岩的成分，基性熔岩含铁镁成分多，比重大故粘性大不易流动。（） 7.熔岩的流动性与温度有关，温度越高，其粘性降低、因此，更易流动。（） 8.岩浆中二氧化硅的含量的多少对岩浆的粘性没有影响。（） 9.玄武岩质成分的岩浆通常流动缓慢，故多形成块状熔岩。（） 10.流纹质熔岩粘性很大所以流动缓慢。（） 11.安山质熔岩与流纹质熔岩由于岩浆粘性大，尤以酸性岩浆为甚，它们喷发时常很猛烈。（） 12.在大型复式火山锥的斜坡上可形成数个寄生锥。（） 13.有的人认为火山喷发的形式演化顺序是熔透式→裂隙式→中心式，现代火山多为中心式，而冰岛的火山是现代裂隙式火山的典型代表。（） 14.火山有活火山和死火山，一旦火山停止喷发，它就变成了死火山，永远不会再喷发了。（） 15.火山活动对于人类来讲是百害而无一利。（） 16.火山灰很容易风化形成较为肥沃的土壤。（） 17.地下的岩浆活动可能触发毁灭性地震。（） 18.火山喷发的尘埃悬浮在大气中可以保持许多年。（） 19.现在所有的热泉都与火山作用有密切关系。（） 20.含水的岩石其熔点低于不含水的岩石。（） 21.上地幔的成分很像在蛇绿杂岩体中所见到的橄榄岩。（） 22.安山质和流纹质的岩浆只能从陆壳物质的部分重熔中分异出来。（）
一、锆的简介 锆（Zirconium）的元素符号Zr，位于化学元素周期表中IV-B族，它的原子序数是40，是一种银白色的过渡金属。锆的表面易形成一层氧化膜，具有光泽，故外观与钢相似。有耐腐蚀性，但是溶于氢氟酸和王水；高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应，生成固体溶液化合物。锆的可塑性好，易于加工成板、丝等。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氮等气体，可用作贮氢材料；锆的耐蚀性比钛好，接近铌、钽。 锆主要以矿物形式存在于自然界，锆在地壳中锆的含量居第20位，比常见的金属铜、铅、镍、锌多，却被称为“稀有金属”，是因为制取工艺较为复杂，不易被经济地提取。另外，在已发现的40多种锆铪矿床中，具有工业开采价值的只有10种左右，用于工业生产的仅有锆英石和斜锆石两种。 二、锆资源储量丰富、供应集中 据美国地质调查局（USGS）统计，全球锆储量51百万吨、基础储量77万吨(以ZrO2计)，其中澳大利亚和南非拥有世界上最大的锆英砂储量，储量占比分别占44.6%和25.0%，基础储量占比45.45%、18.18%。我国资源储量相对比较缺乏，储量和基础储量进展世界的0.98%和4.81%。 锆英砂主要产地集中于澳大利亚、南非Richards Bay Deposit 地区、美国佛罗里达以及非洲的莫桑比克和亚洲的印度尼西亚、越南、印度等。目前世界年产锆英砂在125-130万吨之间。澳大利亚是世界第一大锆英砂生产国，目前占世界市场份额总量1/3 以上。南非是世界第二大锆英砂生产国，产量仅次于澳大利亚，目前占世界市场份额总量约1/3。
中国锆英砂产地主要分布在海南的文昌和万宁、广东的湛江，年产量约为2万吨。加工粗砂的能力为4-5万吨。国内只有海南文昌的锆英砂精矿的品质最好，万宁和湛江主要生产普通锆英砂。从地区消费结构来看，中国和欧洲是主要的锆消费地区，各占约30%。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 锆和铪的主要物理性质 锆和铪同属化学元素周期表的第Ⅳ族和第二、第三过渡系。致密的金属锆 和铪为黑灰色，粉末为深灰色接近黑色。锆、铪的电子层结构与钛相似，电子 总数分别为40 和72，分别分布于5 个和6 个电子层。锆的外层电子结构为 4p24d25s2；铪的外层电子结构为5p24d26s2。锆、铪外层电子结构一样，再加 上铪的镧系收缩，因此它们的原子及离子半径几乎相同。锆、铪热中子吸收截 面分别为（0.18±0.02）×10－28m2/原子及115×10－28m2/原子，这是锆、铪十 分重要的特性。其同位素数长度及吸收截面见表1。表1 锆、铪同位素长度及 吸收截面ZrHf 名称同位素长度/%同位素吸收截面b/（10－28·m2）名称同位素 长度/%同位素吸收截面b/（10－28·m2） Zr90Zr91Zr92Zr94Zr9651.511.217.117.42.80.1±0.071.5±0.150.25±0.080.25±0.040.1 ±0.1Hf174Hf176Hf177Hf178Hf179Hf1800.185.1518.3927.0813.7835.441500±1000 15±15380±3075±1065±1514±5 纯锆和纯铪具可塑性，可锻压、轧制成型材，拉 制成丝。其性能除受加工工艺和热处理的影响外，还与杂质含量特别是氧、 氮、氢和碳含量相关。锆和铪的基本物理性质见表2 所示。表2 锆、铪的基本 物理性质（一）项目锆铪原子序数4072 原子量91.22178.6 原子半径 /nm0.14520.1442 离子半径（4 价）/nm0.0740.075 价电子构型4d25s25d26s2 密 度/（kg·m－3）652013290 热中子捕获截面/㎡（0.18±0.02）×10－28（115±5） ×10－28 同素异态转变温度/℃8651760 晶格参数/nmα型密排六方晶系β型体心 立方晶系ɑ＝0.32312c＝0.51477ɑ＝0.3609ɑ＝0.31883c＝0.50422ɑ＝0.350 熔点/ ℃1852±102222±10 沸点/℃35775400 熔化热/（kJ·kg－1）252122 蒸发热/ （kJ·kg－1）65243701 比热容/（J·（kg·K）－1）25～100℃1000～1500℃276473146 表2 锆、铪的基本物理性质（二）项目锆铪热导率/（W·（m－
3 岩浆作用、变质作用与板块构造 岩石圈内发生的三种相关的地质作用——岩浆作用（侵入和喷发）、变质作用和变形作用大都与板块的分裂、俯冲和碰撞有着密切的联系。 3．1 岩浆作用与板块构造 地球内部的温压条件与岩浆的形成有着明显的关系。岩浆是一种炽热的，具有极强活动力的熔融体。通常在地下深处高温高压下岩浆形成时，与周围环境处于平衡状态。但岩石圈一旦发生破裂或产生压力差，平衡被打破，岩浆就会上升。由于受到上覆地壳的挤压，一部分岩浆在地壳深处缓慢冷却结晶，一部分可以达到离地表较近的浅处较快冷却结晶，或者冲破地壳以火山的方式喷溢出来迅速冷却。 地质学家把这种岩浆的形成（熔融）、运移和冷凝的整个过程中，岩浆自身的变化以及对周围岩石影响的全部地质过程叫做岩浆作用。包括有侵入作用和火山作用两种类型。 （1）侵入作用 由结晶粗大的矿物组成的花岗岩是怎样形成的呢？根据花岗岩与周围沉积岩之间截然不同的岩性和不协调的接触关系，以及与花岗岩接触处的沉积岩的矿物成分和结晶程度发生显著的热力烘烤现象，可以证明花岗岩是来自地下深部炽热的熔融物质所形成。当这些熔融的岩浆上升到离地表不远的深处（3公里以下），由于十分缓慢的冷却，矿物有充分的时间来形成自己的晶形。最后形成规模较大的岩基，有时也有规模较小的称为岩株，岩株常在深部与岩基相连。 除了深成的花岗岩之外，岩浆也可以上升到更接近地表的地方（＜ 3km），但规模要小得多，冷却得更快，因此结晶颗粒比深成岩要细，常呈斑状或似斑状结构。岩体与周围岩石不协调的侵入关系可形成岩墙（岩脉），此外与围岩的协调侵入关系还可形成岩床和岩钟（图5-17）。 陆壳板块内的侵入作用常形成富硅铝的花岗岩，洋壳板块内的侵入作用则形成富含铁镁质的橄榄岩、辉长岩和中性的闪长岩，但规模都远比花岗岩小。 （2）火山作用 火山喷发是十分壮观的地球内部能量-物质突然释放事件（图5-18）。一次大规模的火山喷发所释放的能量远远超过原子弹爆炸。如1980年5月18日美国圣海伦斯火山爆发，其释放能量相当于1945年美国投向广岛的第一颗原子弹的500倍。如果从体积和质量上来看，显然海底火山更为重要，它是大洋盆地海底地貌形成的重要作用过程。
第34卷第1期2018年1月 华南地质与矿产 Geology and Mineral Resources of South China Vol.34, N o.1,41-58 Mar., 2018 doi:10.3969/j.issn.1007-3701.2018.01.005 地球化学方法在化学风化作用和物源判别中的应用综述 张学敏，岳琼申 Xuemin Zhang,Qiongshen Yue (中国科学技术大学地球和空间科学学院/合肥230026) (School of Earth and Space Sciences, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China) 摘要:元素和同位素地球化学方法除了常用于研究古气候、古生态和沉积环境，现也广泛应用于化学风化和物源研究。虽然 分析风化和物源的方法有多种，但就原理及其应用条件等来说，元素和同位素地球化学方法具有更广阔的应用前景。因此，本文总结了主量元素（A l、#$、F e、K、S i和F e等）、微量和稀土元素（L$、Th、Z r和S c等），以及同位素(^U^U^P b^P b、147S m和144>?等）方法在化学风化和物源判别中的运用指标及其所代表的意义。结果显示，由于影响沉积物化学成分的因素较多，不同指标指示的意义可能会有所不同。因此，沉积物的化学风化程度和物源判别需要根据沉积物实际的化学组成成分具体分析，通过多种指标参数、判别图解和同位素定年的综合研究和相互验证才能得到更加直观和明确的结论。 关键字：主量元素；微量元素；稀土元素；同位素；风化作用；物源 中图分类法:P595 文献标志码:A 文章编号：1007-3701 (2018)01-041-18 Zhang X M, Yue Q S. Review of the application of element and isotopic geochemistry in chemical weathering and provenance. Geology and Mineral Resources of South China9 2018, 34(l):41-58. Abstract：Element and isotopic geochemistry methods have been widely used in studies of paleoclimate,pa-leoecology and sedimentary environment.Meanwhile,these methods are also widely used in estimating chemi-cal weathering intensity as well as in analyzing provenance.In this study,we summarized the principles of major elements (Al,Na,Fe,K,Si,Fe,etc.),trace and rare earth elements (La,Th,Zr,Sc,etc.),and isotopic dating (235U, 238U, 204Pb, 206Pb, 147Sm, 144Nd,etc.)methods in revealing chemical weathering and provenance.The results show that due to the large number of factors affecting the chemical composition of sediments,the sig-nificance of different indicators may be different.Therefore,the degree of chemical weathering of sediments and the identification of provenances need to be specifically analyzed depends on the actual chemical compo-sition of the sediments.By the comprehensive research and mutual verification of multiple index parameters, discrimination diagrams and isotopic dating,the clear and intuitive conclusions could be obtained. Key word：major elements；trace elements；rare earth elements；isotopic；chemical weathering；provenance 1引言 元素地球化学不仅在古生态和古气候等领域 得到广泛应用，而且还是风化作用和物源判别的重要手段，随着现代分析测试技术的进步和分析精度 的提高，元素地球化学指标在沉积岩物源分析中的 作用日益显著。元素地球化学指标主要分为主量元 素、微量元素和稀土元素三大类。针对不同的沉积 收稿日期：2018-1-17；修回日期：2018-2-26 基金项目：国家自然科学基金面上项目（41673003, 41472149). 第一作者：张学敏(1992—),女，硕士研究生，环境科学专业，主要研究辽西早白垩义县组地层的元素地球化学特征五-mail: zhangxm_jy@https://www.doczj.com/doc/aa8535916.html,