[发明专利]用于在高度氧化环境中在低的压力和温度下通过水合将橄榄石转化成伊丁石的水诱导结晶方法

说明书

本发明提供用于在高度氧化环境中在低压和低于200℃且优选地高于70℃的低温下、任选地在单独地或组合地伴随该方法的催化剂包括油酸、氨基酸及其衍生物如三乙胺的存在下将橄榄石转化成伊丁石的水诱导结晶方法(WI‑方法)。

背景技术

天然地，伊丁石(Iddingsite)是在氧化过程、水热过程和岩浆后期过程期间常见的橄榄石蚀变。岩浆后期蚀变是与熔体固化相关的低温岩浆蚀变。术语“岩浆后期”局限于涉及岩浆结晶过程期间原生矿物相的改变的反应。岩浆后期蚀变的试剂是溶解在岩浆中的挥发性物质，所述挥发性物质可以为H₂O、CO₂、S、Cl或其组合。

伊丁石表现为橄榄石的红棕色交代物(replacement)。伊丁石是一种假晶，并且在蚀变过程期间，橄榄石晶体的内部结构和/或化学组成改变，但外部形态被保持。伊丁石的化学式已经被粗略估计为MgO·Fe₂O₃·4H₂O，其中MgO可以被CaO取代。橄榄石向伊丁石的蚀变在岩浆后期蚀变阶段期间在低压和中等温度下在高度氧化环境中发生。Gay,P.和R.W.LeMaitre在“关于‘伊丁石’的一些观察结果”(Am.Mineral.,1961,46,92-111)中得出结论：伊丁石在中等温度下形成，所述中等温度低于结构重组所必需的温度并且高于岩石完全固化的温度。

橄榄石向伊丁石的蚀变的机理是离子扩散之一，其中在适合的温度、压力和化学环境条件下，高度移动性氢离子可以扩散到橄榄石结构中。通过暂时连接至氧离子，高度移动性氢离子能够从其在橄榄石结构中的位点释放镁离子、亚铁离子和硅离子，并且允许它们被铁离子、铝离子和钙离子及其他离子交代(replacement)，条件是适合的浓度梯度存在于边界上。

所涉及的结构改变仅是轻微的。对于一些公认的相，仅需要阳离子改变；对于其他相，仅需要基本氧骨架的轻微重排。整个伊丁石的氧骨架的连续性和阳离子的短程有序无疑可以解释大多数伊丁石的光学均匀性(Brown,G.and Stephen,I.,A structural studyof Iddingsite from New South Wales,Australia:Am.Mineral,1959,44,251-260)。

必须再次强调的是，这种蚀变过程代表硅离子相当容易地从其在氧骨架中的四面体位点扩散的能力的另一个实例，并且表明考虑到硅酸盐结构的转变，SiO₄四面体无法始终被视为刚性结构单元(Taylor,H.F.W.,1957,Summarized proceedings of aconference on X-ray analysis,Cardiff,April,1957:Brit.J.Appl.Phys.,8,431-432)。

除了可以被假定为相对低的压强之外，蚀变发生的条件仍然是一些推测讨论的问题(Ming-Shan Sun,The nature of Iddingsite in some basaltic rocks of NewMexico:Am.Mineral.,1957,42,525-533)，因为伊丁石仅限于火山岩和浅成岩。就所关注的形成温度而言，已经积累了相当多的证据，所述证据建议，蚀变在岩浆后期阶段、在岩浆固结之前发生(Edwards,A.B.,The formation of Iddingsite:Am.Mineral.,1938,23,277-281)(Ross,C.S.and Shannon,E.V.,1925,The origin,occurrence,composition andphysical properties of the mineral,Iddingsite:Proc.U.S.Nat.Mus.,67,1-19)。