Khoáng vật oxit mangan: Cấu trúc tinh thể và tầm quan trọng kinh tế và môi trường
Tóm tắt
Các khoáng vật oxit mangan đã được sử dụng trong hàng nghìn năm—bởi người xưa để chế tạo thuốc nhuộm và làm trong suốt kính, và ngày nay là quặng mangan, xúc tác, và vật liệu cho pin. Hơn 30 khoáng vật oxit mangan xuất hiện trong nhiều bối cảnh địa chất khác nhau. Chúng là thành phần chính của các hạt mangan trải rộng trên diện tích lớn của đáy đại dương và đáy nhiều hồ nước ngọt. Các khoáng vật oxit mangan có mặt khắp nơi trong đất và trầm tích và tham gia vào nhiều phản ứng hóa học ảnh hưởng đến nước ngầm và thành phần đất. Sự xuất hiện điển hình của chúng dưới dạng hỗn hợp hạt mịn khiến việc nghiên cứu cấu trúc nguyên tử và hóa học tinh thể của chúng trở nên khó khăn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua và các phương pháp nhiễu xạ tia X bột và neutron đã cung cấp những hiểu biết mới quan trọng về cấu trúc và tính chất của những vật liệu này. Cấu trúc tinh thể của todorokite và birnessite, hai trong số các khoáng vật oxit mangan phổ biến hơn trong các mỏ trên đất liền và hạt đại dương, đã được xác định bằng dữ liệu nhiễu xạ tia X bột và phương pháp tinh chỉnh Rietveld. Do các đường hầm lớn trong todorokite và các cấu trúc liên quan, có nhiều sự quan tâm trong việc sử dụng những vật liệu này và các đồng thúc đẩy tổng hợp như là xúc tác và tác nhân trao đổi cation. Các khoáng vật thuộc nhóm birnessite có cấu trúc lớp và dễ dàng trải qua các phản ứng oxy hóa khử và phản ứng trao đổi cation, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hóa học nước ngầm.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
D A Crerar, R K Cormick, H L Barnes Geology and Geochemistry of Manganese, eds I M Varentsov, Gy Grasselly (E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart) 1, 293–334 (1980).
S Roy Manganese Mineralization: Geochemistry and Mineralogy of Terrestrial and Marine Deposits, eds K Nicholson, J R Hein, B Bühn, S Dasgupta (Geological Society, London, , Spec. Pub. 119, pp. 5–27. (1997).
, eds W T Lankford, N L Samways, R F Craven, H E McGannon (Assoc. of Iron and Steel Engineers, Pittsburgh, PA The Making, Shaping, and Treating of Steel, 1984).
Mineral Industry Surveys: Manganese (U.S. Geological Survey, Reston, VA, 1998).
J Murray, A F Renard Report on the Scientific Results of the Exploration Voyage of H.M.S. Challenger (Neill and Co., Longon, 1891).
J P Riley, P Sinhaseni J Mar Res 17, 466–482 (1958).
J L Mero Marine Manganese Nodules, ed G P Glasby (Elsevier, Amsterdam), pp. 327–355 (1977).
D R Horn, B M Horn, M N Delach Ferromanganese Deposits on the Ocean Floor, ed D R Horn (Lamont-Doherty Observatory, Columbia Univ., New York), pp. 9–17 (1972).
D S Cronan, J S Tooms Deep-Sea Res 14, 117–119 (1967).
J R Hein, A Koschinsky, P Halbach, F T Manheim, M Bau, J Kang, N Lubick Manganese Mineralization: Geochemistry and Mineralogy of Terrestrial and Marine Deposits, eds K Nicholson, J R Hein, B Bühn, S Dasgupta (Geological Society, London, , Spec. Pub. 119, pp. 123–138. (1997).
R G Burns, V M Burns Marine Manganese Nodules, ed G P Glasby (Elsevier, Amsterdam), pp. 185–248 (1977).
H L Ehrlich Ferromanganese Deposits on the Ocean Floor, ed D R Horn (Lamont-Doherty Observatory, Columbia Univ., New York), pp. 63–70 (1972).
B M Tebo, W C Ghiorse, L G van Waasbergen, P L Siering, R Caspi Geomicrobiology: Interactions Between Microbes and Minerals, eds J F Banfield, K H Nealson (Mineral. Soc. Am., Washington, DC, , Rev. Min. 35, pp. 225–266. (1997).
K Nicholson, M Eley Manganese Mineralization: Geochemistry and Mineralogy of Terrestrial and Marine Deposits, eds K Nicholson, J R Hein, B Bühn, S Dasgupta (Geological Society, London, , Spec. Pub. 119, pp. 309–326. (1997).
E A Jenne Trace Inorganics in Water (Am. Chem. Soc., Washington, DC, , ACS Advances in Chemistry Series, Vol. 73, pp. 337–387. (1968).
V S Prasad, M Chaudhuri Aqua 44, 80–82 (1995).
M J Scott, J J Morgan Environ Sci Technol 18, 807–815 (1996).
P M Huang Rates of Soil Chemistry Processes, eds D L Sparks, D L Suarez (Soil Sci. Soc. Am., Madison, WI), pp. 191–230 (1991).
J E Post, D L Bish Modern Powder Diffraction, eds D L Bish, J E Post (Mineral. Soc. of Am., Washington, DC, , Rev. in Mineralogy 20, pp. 277–308. (1989).
J E Post, D L Bish Am Mineral 73, 861–869 (1988).
J E Post, D R Veblen Am Mineral 75, 477–489 (1990).
S Turner, J E Post Am Mineral 73, 1155–1161 (1988).
E A Yanchuk Lithol Miner Res 12, 733–737 (1977).
J E Post Biomineralization, Processes of Iron and Manganese, eds H C W Skinner, R W Fitzpatrick (Catena Verlag, Cremlingen-Destedt, Germany), pp. 51–73 (1992).
W K Zwicker, W O J G Meijer, H W Jaffe Am Mineral 47, 246–266 (1962).
J E Post, D L Bish Am Mineral 74, 913–917 (1989).
J E Post, D E Appleman Am Mineral 79, 370–374 (1994).
J E Post, D E Appleman Am Mineral 73, 1401–1404 (1988).
F V Chukhrov, A I Gorshkov, E J Rudnitskaya, V V Berezovskaya, A V Sivtsov Izv Akad Nauk SSSR, Ser Khim 6, 5–19 (1978).
O Bricker Am Mineral 50, 1296–1354 (1965).
R M Potter, G R Rossman Am Mineral 64, 1219–1226 (1979).
S Turner Ph.D thesis (Arizona State Univ., Tempe, 1982).
F T Manheim Symposia on Marine Chemistry, eds D R Schink, J T Corless (Occasional Publications, Univ. of Rhode Island, Kingston) 3, 217–276 (1965).
F V Chukhrov, A I Gorshkov, A V Sivtsov, V V Beresovskaya Izv Akad Nauk SSSR, Ser Khim 12, 86–95 (1978).
Y F Shen, R P Zerger, R N Deguzman, S L Suib, L McCurdy, D I Potter, C L O’Young Science 260, 511–515 (1993).
D R Dasgupta Mineral Mag 35, 131–139 (1965).
C Frondel Am Mineral 38, 761–769 (1953).
F V Chukhrov, A I Gorshkov, V I Vitovskaya, V A Drits, A V Sivtsov, Y S Rudnitskaya Int Geol Rev 24, 598–604 (1982).
G Yan, S Zhang, M Zhao, J Ding, D Li Acta Mineral Sinica 121, 69–77 (1992).
J D Grice, B Gartrell, R A Gault, J Van Velthuizen Can Mineral 32, 333–337 (1994).
L J P Jones, A A Milne Mineral Mag 31, 283–288 (1956).
R G Burns, V M Burns, H W Stockman Am Mineral 68, 972–980 (1983).
R Giovanoli Am Mineral 70, 202–204 (1985).
G O Arrhenius, A G Tsai Scripps Inst Oceanogr 81–28, 1–19 (1981).
J Ostwald, J V Dubrawski Neues Jahr Mineral Monatsh 157, 19–34 (1987).
R Giovanoli, P Bürki Chimia 29, 114–117 (1975).
R Giovanoli, G Arrhenius The Manganese Nodule Belt of the Pacific Ocean, eds P Halbach, G Friedrich, U von Stackelberg (Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart), pp. 20–37 (1988).
B Mason Am Mineral 29, 66–69 (1944).