[发明专利]一种高温高压下制备锰铝榴石单晶的方法

说明书

本发明公开了一种高温高压下制备锰铝榴石单晶的方法，它包括：以固态的四水合硝酸锰(II)粉末、固态的九水合硝酸铝粉末、固态的五水合硝酸锆(Ⅳ)粉末、固态的三乙酰丙酮钒(III)粉末、液态的正硅酸乙酯和无水乙醇浓度作为起始原料制备出玻璃态的粉末锰铝榴石样品，将粉末样品压成Φ3.8mm(直径)×3.4mm(高度)的圆柱体；以天然蛇纹石、片水锰矿和氢氧化锆作为水源制备出水源片；将两片水源片放置在圆柱体样品两端后一起放入金钯合金样品管内通过高温高压反应得到锰铝榴石单晶；彻底解决了目前的高钒的、高锆的和高含水的锰铝榴石单晶的制备技术空白，以获取大颗粒的高含钒的、高含锆的和高含水的锰铝榴石单晶实验样品。

技术领域

本发明属于高温高压条件下矿物单晶样品合成的技术领域，尤其涉及一种高温高压下制备锰铝榴石单晶的方法。

背景技术

作为岛状结构硅酸盐的铁铝榴石石榴子石系列中重要的端元组分，锰铝榴石(锰铝石榴子石的简称，分子式：Mn₃Al₂[SiO₄]₃)是石榴子石族中最重要的宝石矿物，可与铁铝榴石(铁铝石榴子石的简称，分子式：Fe₃Al₂[SiO₄]₃)和镁铝榴石(镁铝石榴子石的简称，分子式：Mg₃Al₂[SiO₄]₃)可形成完全的类质同象替换。通常，铁铝榴石是等轴晶系，具有菱形十二面体或者四角三八面体的晶型，其颜色主要包括：从红色到橙红色，红色到棕红色，玫瑰红色、浅玫红色等均有，其中以橙红色、橙黄色为美，橙红色的锰铝石榴石是红色系石榴石中的最佳品种。锰铝榴石主要产出于花岗质伟晶岩中，全世界范围内主要的锰铝榴石产地包括：斯里兰卡、缅甸、巴西和马达加斯加，其它的可供应宝石级材料的地区包括：美国的加利福尼亚州、澳大利亚的新南威尔士和纳米比亚，国内主要见于福建省云霄县，并且锰铝榴石与烟水晶(又称烟晶、茶水晶或者茶晶，其主要成分：SiO₂)等共生。非洲的纳米比亚是世界公认的宝石级锰铝榴石的优质产地，我国的新疆地区亦有大颗粒的锰铝榴石宝石出露。目前收藏于北京中国地质博物馆的一颗重达1379克拉的橙红色的锰铝榴石宝石晶体，即产自我国的新疆阿勒泰地区，此外新疆阿勒泰地区还盛产海蓝宝石、水晶、碧玺等天然名贵宝石。

不同化学组分的石榴子石族矿物可有效地反映其形成条件和矿物学成因特征，具有典型的标型性。关于石榴子石的成分标型性特征，国内外众多学者已做了大量的研究工作，并取得了重要的研究进展。通常，在石榴子石中所含主要成分的不同特征元素，与不同成因类型的石榴子石，是存在重要的关联性。譬如，产自超级性岩中的石榴子石族矿物，通常以镁和铬为主要组成元素；产自花岗岩和伟晶岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中的锰含量和铁的含量比较高；产自碱性岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中以钛为特征元素；产自矽卡岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中的钙含量和铁含量比较高；产自区域变质岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中以铁、镁和铝为主要组分成分；产自角岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中以铁含量或者钒含量比较高。除此之外，石榴子石中所含的次要元素和微量元素亦具有明显的成因标型性。譬如，产自碱性岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中含有大量的稀土元素、稀有元素和稀散元素，即“三稀”关键金属矿产元素石榴子石族矿物中，所含的这些三稀元素包括：锆元素、铌元素、过渡族金属元素和钒元素含量高，具有重要的工业价值；产自伟晶岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中含有大量的金属元素钇，有时富含磷元素、锂元素和铍元素；产自花岗岩中的石榴子石族矿物，通常矿物中含有较高的金属元素钇、金属元素锆和镧系元素。总而言之，无论是从石榴子石中所含的主量元素，还是从石榴子石中所含的次要元素和微量元素，均可以很好地反映其形成条件和矿物学成因特征的标型性。