埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期下扬子深水盆地氧化还原性质:来自浙西底本剖面铁组分及有机碳同位素的约束

浙江省开化县底本乡皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩为埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期(Ediacaran-Cambrian transition,E-C transition)下扬子盆地典型深水相沉积,对其研究有助于认识古海洋的氧化还原环境.本文共采集岩石样品53件,分析岩样中铁组分包括黄铁矿的铁(FePy)、碳酸盐矿物中的铁(FeCarb)、氧化铁和氢氧化铁(FeOx)、磁铁矿的铁(FeMag)、总铁(FeT)的含量和δ13Corg值.结果表明:(1)底本剖面皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩样品中的黄铁矿含量普遍较低,大部分小于1%;FePy/FeHR的值在0.01~0.81之间,绝大多数样品低于0.5;FeHR/FeT的值在0.39~0.93之间,绝大多数样品高于0.5.(2)从碳同位素的对比可以看出底本剖面与其他剖面具有很好的对应关系,并且界定出埃迪卡拉纪与寒武纪的分界点在底本剖面皮园村组中下部δ13Corg值的最大负偏处.浙西皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩的沉积环境主体上以缺氧含铁为主,较高的高活性铁含量和较低的黄铁矿含量指示当时盆地深水中H2S相对缺乏,Fe2+是富余的;且在荷塘组下部和上部海水含氧量似乎有逐渐增加的趋势,但氧气的增加量还不足以使深海达到完全氧化.因此,E-C过渡时期古海洋环境是缺氧含铁的,这样的环境制约了后生动物在深水区的出现和演化,并且为充分认识"寒武纪生命大爆发"的时空顺序和过程提供了重要的参考.     

熔盐中Cu和Ti溶解的电化学研究

惰性气氛下Cu和Ti在熔融碱金属卤化物中的溶解現象早已为人們所发現。关于金属在熔体中的溶解机理有下列三种說法:(1)Stern証明Ag在NaCl熔体中的溶解,主要是化学相互作用,即Ag+NaCl=AgCl+Na°;(2)Straumanis认为Ti的溶解应該有氧参加,即Ti+4NaCl+O_2=TiCl_4+2Na_2O;(3)发現Cd在NaCl—KCl熔体中以原子状态存     

地核中的氢

如果地核由铁组成,为什么它的密度比铁低呢?日本中央大学教授汤深井说.因为地核有氢溶在里面。汤深井重提了一个被忽视的观点:水和铁水反应生成氧化铁.氢就溶在铁中,他认为在地球内部通常深度的高压下氢在铁的溶解度足以说明地核外密度测量的不足。这种观点用来研究地球的早期进化,他提出,     

安徽铜陵角闪石堆晶体中的出溶金属氧化物和硫化物

在安徽铜陵地区鸡冠石、金口岭花岗闪长岩的角闪石堆晶体中发现了出溶的针状金属氧化物和硫化物. 研究表明, 堆晶体角闪石主要为韭闪石, 结晶于下地壳. 出溶针状金属氧化物具希勒(Schiller)结构特征, 单个出溶体大多呈针状, 平行[100]的一组最发育; 出溶矿物组合为磁铁矿、含钛磁铁矿、钛磁铁矿和钛铁矿, TiO₂含量在0.29%~51.07%. 出溶硫化物颗粒呈浑圆形-长圆形, 多数排列较规则, 近平行的串珠状或较密集的成串分布, 少数呈散点状或单颗粒分布; 硫化物主要为磁黄铁矿, 次为方黄铜矿和黄铜矿, 个别为黄铁矿. 多数样品的出溶磁黄铁矿群体中, 常见少量共生磁铁矿颗粒. 硫化物贫Ni(一般Ni<0.5%, Ni/Fe<0.003), 但磁黄铁矿含铜较高(可达2.93%). 上述两类出溶矿物可共存于角闪石的同一出溶区域内. 角闪石堆晶体中金属矿物出溶体的存在表明本区中生代下地壳岩浆中已溶解了一定数量的S, Fe和Cu等成矿物质.     

桂北老堡组硅岩中的铁组分: 指示缺氧含铁的盆地深水古环境

桂北老堡组硅岩沉积在埃迪卡拉纪末期盆地深水环境中. 硅岩中铁组分, 如黄铁矿铁(Fe_P)、盐酸可溶铁(Fe_H)和总铁(Fe_T)含量之间的关系是区分氧化、缺氧含铁以及硫化环境的良好指示剂, 成为研究埃迪卡拉纪末期海洋氧化还原环境的手段. 泗里口剖面老堡组硅岩样品中的黄铁矿含量普遍较低(<0.56%); 黄铁矿矿化度(DOP)在<0.01~0.78之间, 绝大多数样品低于0.45; (Fe_P+Fe_H)/Fe_T比值在0.27~0.84之间, 绝大多数样品高于0.38; 多数样品的Fe_T/Al比值在0.55~5.87之间, 平均值为1.1. 这些特征表明桂北老堡组硅岩的沉积环境基本以缺氧含铁为主, 较高的高活性铁含量和较低的黄铁矿含量指示当时盆地深水中H₂S相对缺乏, Fe²⁺是富余的. 因此, 埃迪卡拉纪末期华南盆地的深水可能是缺氧但含铁的, 这为早期多细胞生命的出现和演化创造了必要条件.     

红壤中磁性矿物的磁性与含量的穆斯堡尔谱研究

土壤中的磁性矿物的磁性与含量,是研究土壤磁性的发生机理及其在地球物理、考古学和环境科学中应用的基础,本文根据前人关于磁赤铁矿、磁铁矿和赤铁矿等的穆斯堡尔谱研究结果,提出了以四极分裂(Q。S。)区分磁性矿物(磁铁矿、磁赤铁矿)与赤铁矿等的土壤穆斯堡尔谱分析法。采用FH—1918型穆斯堡尔谱仪鉴定矿物,NaOH熔融土壤测土壤全铁量,WCL-1型磁化率仪测定土壤磁化率,然后综合三部分资料,对红壤中磁性矿物的磁性与含量进行了初步的研究。     

硫化铁矿物处理水体砷污染

以铁的硫化物矿折黄铁矿和磁黄铁矿为吸附材料，在实验室条件下研究了它们对模型水体中的砷的吸附作用。在实验观测基础上讨论了这些矿物材料对砷的吸附速率和效率，吸附砷的稳定性以及稳定条件，提出这些矿物去除水体中砷的有效吸附材料，对于缺乏水质处理设备条件的地区有直接的实用价值。     

空气环境菱铁矿分解氧化过程的穆斯堡尔效应研究

在对天然菱铁矿热处理中磁化率变化研究的基础上 ,利用穆斯堡尔效应分析了空气环境下菱铁矿的分解氧化过程及其矿物组合变化 .结果表明 ,菱铁矿在 41 0℃已分解氧化生成少量磁铁矿 ,在 5 30℃时完全分解并全部氧化生成磁铁矿 ,之后向磁赤铁矿和赤铁矿转化 ,赤铁矿含量随温度的进一步升高而增加 ,在 6 80℃时氧化产物主要由赤铁矿和部分磁赤铁矿组成 .在分解氧化的早期阶段 ,可能出现FeCO3 →FeO +CO2 和 3FeO +CO2 →Fe3 O4+CO中间过程 ,FeO被立即氧化成磁铁矿而在穆斯堡尔谱中未见 .解释了菱铁矿热处理过程中磁性变化的原因 .     

塔里木盆地喜山期岩石重磁化研究

通过塔里木盆地古地磁和岩石学研究，发现和谁了塔里木盆地早古生代和中、新生代岩石中喜山期重磁化的普遍影响，探讨了喜山期重磁化的携磁矿物类型及剩磁特征，认为其成因是由于喜山期的构造流体作用。其中富含沥青质及油气饱和的岩石中的草莓状黄铁矿，在晚期的碱性条件下转变为草莓状磁铁矿，并形成重磁化的携磁矿物。     

湖北兴山白果园黑色页岩型银钒矿床改造成矿作用的证据

白果园黑色岩型银钒矿床一般认为是沉积成岩成因的。根据黑色页岩中重晶石的地球化学特征,认为银的矿化有后期改造成矿作用参与。研究表明,黑色央岩中的重晶石可区分出早期成岩阶段形成的不规则状重晶石和晚期成岩阶段形成的六方板状重晶石（流体包裹体均一温度为１６６℃）。晚期板状重晶石发育规则的环带状黄铁矿交代边,ＰＩＸＥ分析表明黄铁矿交代边富含银等金属元素。黄铁矿交代边为后期改造作用产物。改造成矿作用是白果园矿     

Fe-Ti-C系中Ti与C的溶解度

为了阐明含钛铁矿冶炼时影响缺液中 Ti 含量的因素,测定了钛与碳在 Fe—Ti—C 熔体中的溶解度。称10—30克电解铁和一定量的海绵钛放在石墨埚坩中,用钼丝炉加热。在一定温度,并在 CO 气氛下,保持二小时,使铁液中的钛和碳达到平衡。取样分析碳量和钛量。温度用铂—铂铑热电对测量,误差在±5°左右。为了验证实验方法,曾做了石墨在纯铁液中的溶解度。实验结果均列于图1内。图内●乃是铁液和固体 TiC 平衡的碳含量。     

不同价态铁比熔铁型氨合成催化剂上氢吸附态研究

合成氨工业在国民经济中占有重要地位。氨合成用熔铁催化剂的研究、开发和工业使用已有80余年的历史,但前人的工作,几乎全部集中于以磁铁矿(Fe_3O_4)(Fe~(2 )/Fe~(3 )≈0.5)的双助(Al_2O_3,K_2O)或三助(Al_2O_3,K_2O,CaO)催化剂研究和考察。70年代中,Dvornik等曾试探过不同铁比(Fe~(2 )/Fe~(3 )的三助熔铁型氨合成催化剂中FeO含量对催化剂表面积变化     

地心温度比太阳表面高

美国加利福尼亚大学和加州理工学院的研究人员通过模拟行星内部压力实验证明地球中心比太阳表面热。地球内心温度原估计值为2700～3700℃。新计算结果为约6880℃,比太阳表面温度(约5760℃)高。研究人员用金刚石、红宝石、激光束和特殊子弹压缩和加热铁,从而测定在压力约330万倍大气     

高家山生物群中的黄铁矿化作用

晚震旦世的高家山生物群是一个以大量黄铁矿化三维保存的管状和锥管状化石为主导的特异埋藏软躯体化石库. 在黄铁矿化软躯体化石产地极其稀少, 尤其是前寒武纪几乎还没有相似化石记录的情况下, 对其黄铁矿化作用的研究具有非常重大和独特的意义. 早期黄铁矿化作用在高家山生物群化石保存中扮演了十分重要的角色, 而2个主要因素保证了化石的成功保存, 即生物体的快速埋藏和快速矿化. 前者由长期的风暴沉积控制, 后者依赖于沉积物中充足的可利用性铁的供应. Conotubus的扫描电子显微镜资料表明, 管体有两种不同程度的保存方式. 一种属于矿化较早的管体, 完整地保存了管壁和管腔部分, 但没有保存精细结构. 另一种属于矿化较晚的管体, 部分地保存了管腔和完整的管壁. 莓球状黄铁矿的粒径统计反映了它们保存于2个含氧量截然不同的环境.     

南海北部陆坡NH-1孔沉积物中自生硫化物及其硫同位素对深部甲烷和水合物存在的指示

海洋沉积系统中较高的甲烷浓度和通量是水合物形成的重要物质基础. 向上迁移扩散的甲烷在硫酸盐-甲烷交接带(SMI)与硫酸盐反应生成硫化物矿物. 保存在沉积物中的自生硫化物及其硫同位素可以用来有效地指示甲烷通量和SMI深度, 进而指示深部水合物形成或存在的可能性. 通过对中国南海北部陆坡水合物可能存在区域NH-1孔柱状样岩芯沉积物中硫化物及其硫同位素的研究发现: (1) 沉积物中黄铁矿含量较高, 矿物颗粒较大; (2) 沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)峰值(>2 μmol/g)最浅深度位于437.5 cm, 大于自生黄铁矿相对富集的深度(141.5~380.5 cm); (3)在262.5~380.5 cm间沉积物中自生黄铁矿中硫同位素δ³⁴S具有显著的正异常值(最大+15‰), 其他深度均为数值稳定的负异常; (4) δ³⁴S正异常出现在自生黄铁矿相对富集区. 与Jorgensen等对黑海沉积物硫化物的研究结果相比较, 这些特征表明研究区域的SMI下边界深度为(或曾经在)437.5~547.5 cm, 反映了向上迁移扩散的甲烷通量具有(或曾经具有)异常高值. 这一结论与蒋少涌等通过孔隙水硫酸盐梯度和刘坚等通过顶空气甲烷异常在研究区邻近海域所获得的结果相吻合. 表明研究区海域深部形成或赋存水合物的可能性很大. 沉积物中自生硫化物及其硫同位素可用作寻找水合物有效的地球化学指标之一.     

亚微米磁铁矿强化反硝化降解苯酚和喹啉

导电性磁铁矿(Fe_3O_4)已被证实能促进厌氧微生物直接种间电子传递.然而磁铁矿在厌氧水处理过程中会被铁还原菌利用而溶解,造成大量磁铁矿随出水流失,影响其长期介导作用.基于此,本研究在微氧连续运行的活性污泥反应器(activated sludge reactor, AS)中投加亚微米级(0.1～0.3μm)磁铁矿建立Fe_3O_4/AS复合体系(R2),以强化反硝化生物降解苯酚和喹啉,并探讨其作用机理.结果表明,在微氧条件下(DO=0.5～1.0 mg/L)运行80 d后, R2体系有效缓解了磁铁矿的还原溶解,反应器中铁矿物主要以磁铁矿和针铁矿形式存在,其出水Fe~(2+)浓度始终保持在0.2 mg/L左右;当进水喹啉浓度为55 mg/L时, R2体系中化学需氧量、苯酚、喹啉、NO_3-N、总有机碳和总氮去除率比对照组R1分别提高了38%、49%、65%、64%、23%和98%.机理研究表明, R2中与反硝化和芳烃降解有关的菌属(如Denitratisoma和Azoarcus)丰度显著提升;磁铁矿刺激了胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的分泌(约为R1的2倍)和污泥微生物间的凝聚;磁铁矿的加入显著提高了EPS中胞外电子穿梭体(血红素c和类腐殖酸)浓度以及与污染物降解和氮还原相关的酶活性(R2 EPS中脱氢酶、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别是R1的2.4、5.8和4.3倍),从而加快了芳烃降解菌与反硝化菌之间的电子传递速率,实现了Fe_3O_4/AS体系更好的脱氮除碳性能.     

土质文物本体中硫酸钠与氯化钠迁移速率的模拟研究

以土质文物本体为模拟对象,采用土柱实验的方法,对比研究了由敦煌土制备的土柱中氯化钠(NaCl)和硫酸钠(Na₂SO₄)在土柱中的迁移速率,计算得到了氯化钠和硫酸钠在土柱中的表观迁移速率。在各种运移方式中,氯化钠的表观迁移速率均较硫酸钠大。氯化钠和硫酸钠在重力作用下自上而下运移时的表观迁移速率较自下而上饱和自然吸附运移时大。SO4^2-受土质胶体的吸附作用大,加之硫酸钠晶型结构多变,其溶解度随温度升高变化剧烈。上述多重因素在温度交变、干湿循环等环境因素作用下,既导致了硫酸钠在土柱中的运移速率的下降,又同时对土柱造成严重粉化和结构破坏,进而影响到土质文物本体的保护。     

GPS,OBP和GRACE估计地球动力学扁率变化及其地球物理激发

行星地球是一个旋转的扁椭球体,其动力学扁率(即J2)变化主要由地球系统物质流动和各圈层相互作用引起.目前国际上地球动力学扁率测定主要用卫星激光测距(SLR)资料得到,然而SLR地面观测台站少,南北半球分布不均,且不是连续观测,以及受动力学模型和常数等影响.尽管新一代重力卫星(GRACE)观测大大提高了地球重力场球谐系数低阶项一两个数量级,但对二阶项C20不敏感.本文利用全球连续GPS观测得到的地表负荷位移估计地球动力学扁率J2,并联合GPS与海底气压(OBP)以及OBP和GRACE资料分别估计地球动力学扁率J2,比较和分析地球动力学扁率多尺度变化特征及其机理.结果发现GPS单独估计结果振幅偏小,GPS+OBP,GPS+OBP+GRACE和GRACE估计J2周年变化与SLR结果非常接近.而J2半周年变化,GRACE估计相对较差,主要由于GRACE资料处理没有很好扣除约161天的S2潮汐影响.另外,GPS+OBP和GPS+OBP+GRACE估计J2季节内和年季变化与SLR结果较一致,而GRACE和GPS单独估计结果与SLR结果偏差较大.并进一步利用地球物理模型资料研究对J2变化的贡献,结果表明,地球动力学扁率J2季节性、季节内和年季变化主要由大气、海洋和陆地水地表流体质量重新分布和迁移激发.     

铁陨石化学组成的研究

陨石是降落到地球上来的唯一的星际物质标本,因此它是研究宇宙地质的宝贵材料。陨石化学组成的研究不仅有助于阐明陨石在各个运动阶段内所发生的许多演化,而且通过陨石内宇宙成因核还可能研究外层空间的宇宙射线强度、能量分布及其稳定性等。按地球上各地区发现的陨石统计数字判断,每年降落在我国领土上的陨石约有2—9块。但目前实际收集到的陨石标本却还不够多。对铁陨石化学组成的研究也还比较少。在我国的铁陨石中只有新疆准葛尔和内蒙乌珠穆沁铁陨石发表过化学成分的数据。另外,也曾经有过广东梅县、河南巩县、“铁陨石”的报导。我们最近研究了河北商都、广西南丹、新疆准葛尔、内蒙丰镇、内蒙凉城岱海、内蒙乌珠穆沁铁陨石的化学组成。同时也对这些铁陨石的比重及其锥纹石宽度进行了测量。所得结果列于表1。     

氢在硅酸盐熔体中溶解度数据的解释

氫在液态渣中的溶解度會由Walsh等予以测定。他們发現干燥的氫在渣中溶解度很小,远不能和水汽相比。对CaO-MnO-SiO_2系,他們发現当SiO_2为0％时,溶解度仅10ppm(水汽的溶解度,以氫計,下同),而SiO_2飽和时則接近84ppm(作