滑石是一种重要的非金属粘土矿物材料,其色白、质软(莫氏硬度为1)、无臭无味、化学性质稳定、具低导电性,且一般具片状晶形和特殊的表面化学性质,被广泛应用于陶瓷、造纸、涂料、塑料、橡胶、医药、化妆品等制造行业。滑石是中国的优势矿产之一,因其资源丰富、品质优良而出口多个国家。中国现今供出口和使用的主要为产于辽宁、山东、广西等地的优质白滑石,但是在中国的中南和西南地区还分布有巨大储量的黑滑石资源,其中以江西广丰黑滑石矿床最为著名,其已探明储量已超亿吨之多,是世界上已发现的最大滑石矿床,因此被称为“黑滑石之乡”。虽然广丰黑滑石有着举世瞩目的超大储量,但是对其研究还不够深入,因此大大制约了黑滑石的开发和应用。本研究致力于利用矿物学的研究手段,对广丰黑滑石进行系统的晶体化学和结构特征方面的分析,力图解决黑滑石的致黑原因问题,明确黑滑石中碳质的赋存形式及分布特征,为开发黑滑石潜在的物理化学性质提供理论依据,同时可能有助于发现黑滑石潜在的材料学性质及应用新领。广丰黑滑石矿地处江西省上饶市广丰县内,主要出露于震旦系上统灯影组(551 Ma到-542 Ma,埃迪卡拉纪和寒武纪分界)中段,矿石主要具鲕粒结构,其中滑石含量约为30～70wt%,还含有白云石、石英以及微量黄铁矿和磷灰石。黑滑石矿石的稀土元素总量较低,有轻微的铈负异常,其稀土元素配分曲线特征与同期的海水和大洋碳酸盐非常相似。所有矿石中普遍含有一定量有机碳质,含量较低,少于1.0 wt%。本文为研究黑滑石矿物的矿物学特征,主要选取鲕状黑滑石作为研究对象。原位X射线衍射分析表明矿石中的黑色鲕粒由纯黑滑石晶体组成,但结晶度较差。扫描电子显微镜下可发现黑滑石晶体呈极细小的纳米片状(大部分<2μm),多数颗粒由于应力作用已发生扭曲、变形甚至破碎。透射电子显微镜同样显示黑滑石颗粒细小,片体层厚极薄,约几十～几百纳米之间。电子探针分析表明黑滑石的化学成分与理想滑石[Mg3Si4O10(OH)2]十分相近,其中杂质元素如Fe,Al等含量极少。黑滑石的红外吸收光谱特征与白滑石也极为相近,因此,从矿物的微观形貌、化学成分和晶体结构来看,黑滑石与白滑石并无显著差别。黑滑石中所含的碳质被普遍认为是黑滑石的致黑原因所在。拉曼光谱和X射线光电子能谱分析结果都表明在黑滑石中的碳质是含有一定的结构缺陷或化学杂质的具类石墨结构的碳质混合物,除主要含sp2杂化碳原子外,还含少量sp3杂化和呈C-O键的碳原子。在扫描透射电镜的暗场像下发现在黑滑石晶体中的T-O-T层层间存在着单层或者多层的“类石墨烯碳层”,并且还可见多层“类石墨烯碳层”被包裹于滑石晶粒之间,尤其是高角度结合面附近。综合黑滑石的地质背景、矿床特征和晶体结构,本文提出一个较为理想的黑滑石自生沉积-变质改造地质成因模式：在贫可溶解Al的浅海或泻湖环境中,过饱和的Mg2+和SiO2(aq)结合反应形成富Mg硅酸盐层(类似粘土矿物的“T-O-T”层),厚度为1-2个T-O-T层;富Mg硅酸盐层与环境中的来源于微生物有机体活动的有机质共同沉淀,且此过程中有机质可能同时会促进富镁硅酸盐的沉淀；最终这些被有机质碳包裹的富镁硅酸盐在后续的成岩过程中发生脱水、重结晶作用形成黑滑石。同时本文还对黑滑石的一些材料学性质进行了初步探究。增白实验显示化学氧化漂白处理对黑滑石的白度改变不大,而高温煅烧(高于500℃)却可使黑滑石明显增白。利用四探针法测得黑滑石导电性明显强于白滑石。黑滑石的BET比表面积为15.7～23.2 m2/g,明显高于普通白滑石(大部分<5.0 m2/g),可能是由于黑滑石晶体中的“类石墨烯碳层”插层结构所造成。对广丰黑滑石进行吸附能力研究表明,黑滑石对有机小分子(如亚甲基蓝)和重金属离子(Cu2+, Pb2+, Cr3+)的吸附能力确实要优于与之对比的白滑石,但与蒙脱石相比仍有一定差距。