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纳—微米黄铁矿晶须,是黄铁矿矿物在介观尺度结晶生长的具体表现,对其进行研究,不仪可了解纳—微米矿物的聚集机理、介观尺度矿物结晶生长行为、纳米物质在一定物理、化学条件下发牛变换的过程。同时,该矿物在不同条件下的结晶行为研究,可为揭示纳—微米物质的成矿、成藏条件提供科学依据。另外,该矿物多形貌成因和形成条件的科学数据,在指导矿物开发利用等方面都具有十分重要的意义。 为了揭示黄铁矿以晶须状生长的结晶行为,我们开展了黄铁矿晶须形成宏观地质背景和基本条件研究;天然黄铁矿晶须及形成环境研究;黄铁矿晶须生长的模拟实验研究;讨论了纳—微米黄铁矿晶须生长基元的聚集机理。 通过地质调查,晶须产出部位围岩、晶须共生矿物、矿体中矿石矿物、金矿物成因以及重晶石中包裹体研究,认为耿庄天然黄铁矿晶须是该区隐爆作用中热液注入作用结果,热液特征和注入方式直接影响和控制了晶须的生长。 天然黄铁矿晶须及形成环境研究结果显示:晶须的形貌、成分和结构特征记录了热液演化过程。简单、平直晶须晶须为一次生长标型,代表稳定的生长环境;串珠状、藕节状、蒲棒状均为加厚标型,代表亚稳定的生长环境;塔形晶等复杂形貌是相对高浓度条件的形貌标志,代表不稳定的生长环境。黄铁矿晶须形貌具有标型意义,是识别地质环境、流体特征的重要标志。 分别用热硫化法和热转化—分解法,开展了黄铁矿晶须生长的模拟实验研究。在热硫化法实验中,当温度达到360℃时形成了晶须。在热转化—分解法实验中在380℃时形成了晶须。其形成温度均比同种条件下晶体生长温度低。获得了晶须是同种晶体在相对低温条件下结晶生长的实证结论。 运用矿物学、地球化学、晶体生长和现代纳米科学理论,分析讨论了黄铁矿晶须的结晶生长行为。认为天然黄铁矿晶须以异质成核为主,优先选择了重晶石的(011)、(101)、(210)晶面为生长基面。模拟实验中晶须以均匀成核为主,在封闭容器中以自由生长方式生长。天然晶须的生长经历了一次生长、二次加厚、多次叠加生长过程,反映出热液的脉动特点。模拟实验晶须只经历了一次生长。自然条件下晶须生长机制多样。天然黄铁矿晶须既有VLS生长机制、又有VS生长机制,这与地质作用过程的多样性、热液来源的复杂性、影响因素较多有关。模拟实验中晶须生长机制相对简单,热硫化法实验中晶须以VS机制生长,热转化—分解法中晶须生长机制为VLS向VS的转化。 综合研究结果表明:黄铁矿晶须是黄铁矿型结构的线状晶体,与同种晶体相比,形成温度、饱和度相对较低,是同种晶体在不同生长条件下生长的多形貌表现。由此发现立方晶系矿物在适当的条件下可以生长成为非等轴状晶体。 纳—微米黄铁矿晶须是最小结晶单元“临界晶核”自组装形成单晶体过程的中间体。形貌虽受其内部结构的对称性、结构基元间键合和晶体缺陷等因素的制约,但在很大程度上还受到环境因素的影响。生长基元在各面族上叠合的难易程度,每个面族在不同生长条件下生长速率的比率发生变化,是形成晶须形貌的重要原因。 该项研究不仪是具体矿物晶须(黄铁矿晶须)牛长的理论解释。在纳米矿化、纳米成矿研究、晶体—晶须生长理论研究、晶须材料研究等方面也具有科学理论意义和实际应用价值。