近期市场出现一种形似铁线绿松石的玉石品种, 商家称之为“中东绿松石”, 困扰了珠宝市场的正常秩序。 对“中东绿松石”进行显微岩相学、 X射线粉晶衍射、 红外光谱、 拉曼光谱、 显微紫外可见光谱和微量元素分析, 确定其矿物学特征和谱学特征并命名。 结果表明: “中东绿松石”是一种多晶质集合体, 以透明-微透明蓝色和白色球状矿物组成的条带为主, 外部具有不透明褐红色矿物, 玻璃光泽, 折射率为1.53~1.54, 相对密度约为2.48~2.60, 紫外荧光灯短波和长波下, 蓝色部分均呈蓝白色荧光。 显微岩相学分析表明, 蓝色和白色的环带区域多为隐晶质放射状玉髓, 部分玉髓表面分布有少量铁氧化物而呈褐红色; 环带的中心区域为0.05~0.3 mm它形粒状的单晶石英。 X射线粉晶衍射分析发现“中东绿松石”中还含有结晶程度不高的针铁矿。 红外光谱显示, “中东绿松石”的红外光谱特征吸收峰与石英质玉石和玉髓一致, 为1 179、 1 104、 798、 781、 690、 540和488 cm-1, 由Si-O非对称伸缩振动、 Si-O-Si对称伸缩振动和Si-O弯曲振动导致。 拉曼光谱分析表明, 样品蓝色环带部分和中心部分具有石英的拉曼位移466和210 cm-1, 样品褐红色部分不仅具有石英的拉曼位移, 还具有针铁矿的拉曼位移302和551 cm-1。 显微紫外可见光谱和微量元素分析表明, “中东绿松石”的蓝色与Cu元素含量呈正相关关系, 表现为600~700 nm吸收带。 尽管“中东绿松石”的外形特点和某些铁线绿松石相似, 但其矿物成分是显晶质石英和玉髓的集合体, 含少量针铁矿, 根据GB/T 16552-2017, 其正确的珠宝玉石名称应为“石英质玉”。

“缅绿料”是近年来滇西市场上出现的新兴缅甸石英质玉石品种, 特点是质地细腻, 绿色带深浅不同的蓝、 黄色调, 部分绿色品种与高品质澳洲绿玉髓较为相似, 但其颜色成因尚不清楚, 鉴定评价及市场推广亦亟需相关理论支持。 运用红外光谱仪、 拉曼光谱仪、 紫外-可见光谱仪、 X射线荧光光谱仪、 X射线粉末衍射仪、 岩矿薄片鉴定等方法对“缅绿料”的矿物组成及结构、 化学成分、 谱学特征及颜色成因等进行探究。 结果表明主要矿物为α-石英（含微量斜硅石）, 以隐晶质为主, 少量微晶质, 含量占90%以上, 其次为显微细粒状、 鳞片状绢云母及镍滑石, 以及微量镍绿泥石、 铬钙钛矿, 局部偶见次生浸染状铁泥质, 整体呈含鳞片显微粒状结构。 红外透射光谱主要显示α-石英的红外吸收特征, 1 019、 800～600和462 cm-1处吸收峰分别归属于νas(Si—O—Si)反对称伸缩振动、 νs(Si—O—Si)对称伸缩振动及δ(Si—O)弯曲振动。 3 463及1 639、 1 399 cm-1处吸收峰由赋存于石英微空隙间的自由水分子的νas（H—O—H）反对称伸缩振动及δ（H—O—H）弯曲振动引起。 拉曼光谱除显示α-石英特征拉曼组峰204、 262、 355、 395、 463 cm-1外, 501 cm-1处的弱拉曼峰指示含微量斜硅石, 675 cm-1处拉曼峰指示含镍滑石。 综合化学成分及紫外-可见光谱特征表明, 该玉石含Mg、 Al、 Cl、 K、 Ca、 Ti、 Cr、 Fe、 Ni等杂质元素, Ni和Fe是主要致色元素。 Ni、 Fe含量的显著差异是其呈现绿-蓝绿、 绿黄-黄绿两种颜色系列的原因。 高含量Ni、 低含量Fe形成绿-蓝绿色系列, 蓝色调变化与Ni含量呈正相关性; 同等低含量的Ni和Fe形成绿黄-黄绿色系列, 黄色调变化与Fe、 Ni含量呈负相关性。 综上, “缅绿料”归属为绿玉髓, 其颜色特征由镍滑石、 绢云母及次生铁泥质等杂质矿物引起, Ni元素以游离态Ni离子和杂质矿物镍滑石两种形式存在, 其中镍滑石在其他来源的绿玉髓中较少见, 可作为产地溯源的重要参考特征。 该研究丰富了绿玉髓的种类及产地信息数据, 亦为进一步探究“缅绿料”成矿地质条件背景提供了基础数据。

长白玉是产自吉林省长白县的一种优质印章石, 储量丰富, 经济价值高。 运用X射线衍射仪（XRD）、 红外光谱仪、 拉曼光谱仪、 扫描电镜、 能谱仪（EDS）对长白玉中的彩石品种进行谱学及矿物学研究。 XRD测试结果表明: 长白玉彩石除地开石类型外, 还有高岭石、 珍珠陶石-地开石、 镁橄榄石-利蛇纹石、 水镁石、 滑石类型, 杂质成分有黄铁矿、 赤铁矿、 水镁石、 利蛇纹石、 方解石、 白云石; 通过全峰图拟合(WPF)与 Rietveld 精细化拟合计算求得样品CB9中镁橄榄石占比49%, 利蛇纹石占比23%, 白云石占比15%, 水镁石占比13%, 其他样品中主矿物成分占90%以上。 结合宝石学特征分析: 高岭石族类彩石的颜色以灰白、 灰、 黑、 红、 浅黄、 褐为主, 硬度为2～3, 质地细腻, 刀感好; 镁橄榄石-利蛇纹石类呈绿色, 水镁石类呈黄绿色, 浅灰色; 除高岭石族类型的长白玉彩石外, 其他类型硬度偏低, 为1～2, 韧性差, 雕刻刀感差。 红外光谱分析验证了XRD测试结果, 并区分了长白玉彩石中的高岭石族多型, 认为CB1为无序高岭石, CB15为珍珠陶石-地开石, CB6、 CB11、 CB14为地开石, 且有序度为CB14＞CB6＞CB11。 结合拉曼光谱谱学特征、 EDS元素分析: 推断长白玉彩石的红色成因与隐晶质赤铁矿有关, 黑色与大颗粒显晶质赤铁矿有关, 灰色、 灰黑色、 黑色与无定形碳的存在有关, 利蛇纹石导致长白玉彩石呈绿色、 黄绿色; 水镁石的存在增加了长白玉的透明度, 细小密集的黄铁矿降低了长白玉透明度。 从微观形貌分析: 长白玉地开石型彩石呈片状, 他形、 半自型、 局部可见片层紧密堆积, 结晶颗粒大, 为几微米到十几微米; 高岭石型呈片状, 大小不均, 三维空间杂乱分布; 水镁石型呈大鳞片层叠状, 边棱尖锐, 片状晶体可达几十微米, 片层极薄; 利蛇纹石呈纤维状与片状水镁石堆积在一起; 镁橄榄石类呈致密块状构造。

在国家积极推进碳达峰、碳中和目标背景下, 水泥行业减少碳排放势在必行。大掺量矿物掺合料混凝土使用了大量矿物掺合料, 大幅减少了水泥用量, 因此受到较大关注。本文重点综述了大掺量矿物掺合料混凝土的碳化行为、微观机理研究现状和常用矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响; 总结了混凝土碳化的影响因素, 以及碳化行为的测试评价方法和优缺点; 最后, 提出了碳化可能存在的途径, 并指明了进一步的研究方向, 这对于改善大掺量矿物掺合料混凝土耐久性和降低建筑行业碳排放具有重要意义。

洋中脊硫化物热液区的贻贝类生物壳体是热液喷口周围生态环境信息的潜在记录者。 然而目前对组成其壳体的矿物分布特征、 超微结构和成因还缺乏深入的研究。 中国科考人员2017年利用载人深潜器首次在西北印度洋卧蚕1号热液区获得了贻贝等生物样品, 是研究这一科学问题的理想样本。 利用扫描电子显微镜、 激光拉曼光谱和傅里叶转换红外光谱分析了该热液区印度洋深海偏顶蛤(Bathymodiolus marisindicus)的壳体天然断面形貌与矿物组成。 结果表明, 印度洋深海偏顶蛤壳体的纵向生长从外到内依次为角质层、 方解石棱柱层、 过渡层、 文石板片层和肌棱柱层。 在棱柱层中, 呈纤维状的棱柱体c轴截面出现不规则状, 方解石棱柱体垂直a轴截面的宽度约为818~960 nm, 与文石层呈近45°斜交, 且方解石棱柱体出现交错现象; 过渡层形状极不规则, 延续了棱柱层的生长取向, 但整体显示从棱柱状到文石板片状过渡的趋势; 文石层总厚度约为205~1 260 nm, 具有片状结构。 在卧蚕-1热液喷口深海偏顶蛤壳体的文石层中, 同一区域的文石板片厚度相同, 不同区域的板片厚度存在差异。 肌棱柱层具有简单的棱柱状超微结构, 棱柱层和珍珠层(文石板片层)均覆盖在肌棱柱层上。 光谱学分析显示深海偏顶蛤壳体珍珠层和棱柱层矿物分别为结晶度相对略高的无机成因文石和生物成因方解石。 该研究分析的深海偏顶蛤壳体形貌、 矿物成分及成因, 可为研究热液区软体动物壳体形成机制与生物诱导成矿过程提供一定的参考依据。

2 200 nm波长位置的Al—OH基团振动特征对斑岩成矿系统矿床的找矿勘查意义重大。 采用ASD便携式光谱仪测量了西藏自治区铁格隆南斑岩-高硫化浅成低温热液型、 甲玛斑岩-矽卡岩型、 斯弄多低硫化浅成低温热液型三种不同类型, 且具有典型蚀变矿物分带特征的15件岩心样品。 测量结果显示： (1)总体光谱反射率表现为铁格隆南45%～70%, 甲玛38%～58%, 斯弄多27%～56%, 差异值在5%～15%之间, 说明高硫化浅成低温热液型→斑岩型→低硫化浅成低温热液型矿床中组合蚀变矿物的含水量逐渐增加; (2)高硫化浅成低温热液矿床平均反射光谱在2 200 nm附近呈双峰结构, 另外两类呈单峰结构, 这是地开石-高岭石组合与白(绢)云母-伊利石矿物的显著差异; (3)二阶导数增强后的低硫化浅成低温热液型矿床平均反射光谱在2 200 nm的吸收深度呈负值, 光谱对称性和吸收指数都比较低; (4)GaussAmp函数对2 200 nm具有单峰结构的光谱拟合效果极佳(R2接近1), 可作为替代白云母族矿物2 200 nm附近光谱吸收特征的模拟数学函数。 通过光谱分析发现： 斑岩成矿系统不同矿床类型中2 200 nm波长位置的矿物吸收峰, 光谱参数具有显著差异性, 一方面, 低硫化浅成低温热液矿床中伊利石-蒙脱石矿物的大量存在导致光谱反射率总体较低, 水分子吸收电磁波谱后呈现出相对低值的光谱对称性和吸收指数; 另一方面, 高硫化浅成低温热液矿床的平均波谱曲线仍然保存了高岭石-地开石矿物的双峰结构, 这也成为浅成低温热液矿床不同硫化度识别的标志性特征。 该项研究亦可应用于航空、 航天高光谱遥感地质勘查中, 利用2 200 nm单波段识别、 判读斑岩成矿系统中不同矿床类型蚀变矿物组合的依据。

透水混凝土具有显著的孔隙特征，可有效缓解城市内涝，涵养地下水系。针对透水混凝土由孔隙大导致的抗压强度低等问题，采用矿物掺合料替代部分水泥作胶凝材料，能够实现降低生产成本并提高抗压强度的目的。本文以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等固体废弃物为掺合料，通过抗压强度、透水性能测试分析矿物掺合料单掺、复掺、三掺对透水混凝土性能的影响，并探究其水化机理。结果表明：复掺以及三掺体系的透水混凝土力学性能明显优于单掺体系；当三掺体系粉煤灰、矿渣、偏高岭土掺量分别为15%(质量分数，下同)、15%、10%时，透水混凝土性能最佳，抗压强度达22.1 MPa，孔隙率和透水系数分别为14.3%、3.27 mm/s，满足行业标准。

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点，探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验，详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型，旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明，与基准组混凝土相比，适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度，增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响，其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度，粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响，其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著，粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著，粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化，本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。

海洋工程建设中，海砂、珊瑚砂等原料中富含一定的氯盐，在配制过程中，原料中的氯离子进入钢筋混凝土引起内部侵蚀，导致钢筋混凝土结构失效。大量试验表明，水泥水化产物C-S-H凝胶和Friedel’s盐在提高水泥基材料内源氯离子固化能力、降低钢筋锈蚀风险等方面发挥着重要作用。水泥矿物、掺合料、外加剂、类AFm相材料的存在影响着C-S-H凝胶和Friedel’s盐的生成，进而改变水泥基材料的氯离子固化能力。本文综述了上述影响下C-S-H凝胶和Friedel’s盐的变化，进而分析了水泥混凝土中内源氯离子的固化效果，为采用氯离子固化材料解决钢筋混凝土氯离子侵蚀问题提供参考。