180℃热液条件下锆石表面溶解行为研究

报道了锆石颗粒在180℃,HCl或NaCl溶液中经过240～712 h反应后表面特征的变化.扫描探针显微镜(SPM)对比观测表明,反应前后锆石表面微形貌发生了显著变化,反应后锆石表面平台和台阶普遍存在溶蚀现象,而在NaCl(1 mol/L)溶液中反应712 h的锆石表面出现了nm级、串珠状定向排列、可能是ZrO2的沉淀物.X射线光电子能谱(XPS)测定发现,锆石溶解过程中元素Si比元素Zr有更快的溶出速率,因而反应后锆石表面可以形成富锆的薄层.锆石表面溶解现象还得到了反应溶液ICP-MS分析结果的进一步支持,测定反应后溶液成分的变化发现,随着反应时间的增加,Zr,Hf,U等元素的溶出量也随之增加,HCl溶液中锆石各元素的溶出量最高,均比NaCl中性溶液中的溶出量要高.     

氧化亚铁硫杆菌氧化黄铜矿的实验研究

黄铜矿是自然界中最为常见的含铜硫化物,矿石或尾矿中黄铜矿的风化往往会导致严重的矿区重金属污染,细菌的参与可以改变黄铜矿的氧化分解行为.本文通过对比实验系统研究了氧化亚铁硫杆菌（Acidothiobacillus ferrooxidans）对黄铜矿氧化分解的影响.利用等离子光谱仪（ICP-AES）、pH计、X射线衍射仪（XRD）和激光拉曼光谱分别测定了实验溶液的成分变化以及黄铜矿表面沉淀的物质组成.结果表明,细菌对实验溶液的pH值、Eh值和黄铜矿的氧化进程起着重要的控制作用.随着反应的进行及细菌的生长,溶液的pH值呈下降趋势,Eh值呈上升趋势,H＋和Cu2＋离子浓度升高.实验表明,细菌是整个氧化过程的主导因素,反应初期,Acidothiobacillus ferrooxidans氧化溶液和黄铜矿中的Fe2＋成Fe3＋ 随着反应的进行和Fe3＋的增多,在Acidothiobacillus ferrooxidans和Fe3＋的共同作用下,黄铜矿被氧化,并可生成自然硫,自然硫进而被Acidothiobacillus ferrooxidans氧化为SO42- Fe3＋对黄铜矿的化学氧化作用和细菌的生物氧化作用持续进行,构成了黄铜矿的氧化过程.反应后期,Fe3＋以次生沉淀形式覆盖在矿物表面,沉淀物对黄铜矿的溶出有抑制作用.     

南京栖霞山铅锌矿山中的现代钙华: 一种高度富锌和锰的方解石

金属硫化物矿山开发引发的重金属污染已成为当前急需解决的环境问题. 以南京栖霞山铅锌矿采矿巷道壁上的现代钙华为研究对象, 利用电子探针、扫描电子显微镜和X射线粉末衍射分析等矿物学手段, 分析了钙华中的矿物组成及其重金属元素的赋存形态和分布状况. 结果表明钙华的主要矿物成分为方解石. 尽管地层水的重金属含量较低, 但是钙华中碳酸盐矿物的微量元素含量却较高, 最高含量分别为: Mn 23.65%, Zn 9.60%, Mg 0.76%, Fe 4.44%和Pb 0.66%. 钙华在电子探针背散射电子像中呈现出复杂的韵律壳层构造, 成分分析表明这种韵律壳层构造与重金属的分布有关. 另外, 在钙华中见有螺旋状及团絮状物质可能表明微生物参与了钙华的形成过程, 并与重金属的富集存在关联. 所报道的高度富锌-锰方解石对矿山环境中的重金属污染治理具有可借鉴意义.     

川北矿山梁地区大隆组塔斯马尼亚藻胞囊内黄铁矿莓状体的形成机制及其地质意义

在四川省青川县矿山梁地区大隆组硅质灰岩中首次发现了塔斯马尼亚藻化石．文中基于详细的显微观察和微束分析技术,总结了塔斯马尼亚藻胞囊内黄铁矿莓状体的形态和分布特点,研究了胞囊内黄铁矿莓状体和玉髓的形成时间、充填方式、充填次序,发现黄铁矿微晶或莓状体多被生物膜包裹,黄铁矿和玉髓形成于水一沉积物界面附近,黄铁矿莓状体的形成与硫酸盐还原菌的活动有关,玉髓的充填时间则相对较晚．初步探讨了黄铁矿莓状体的地球化学意义,认为沉积岩中生物胞囊或壳内的黄铁矿莓状体仅能反映特定阶段的局部微环境的氧化还原状态,不一定是沉积-成岩过程为强还原环境的反映．     

南京大平山铜矿砷的赋存状态及矿石S、Pb同位素

本文通过显微观察和电子探针分析,发现大平山铜矿矿石中砷元素主要以硫化物方式,呈毒砂和少量砷黝铜矿独立矿物赋存于矿石中.毒砂主要呈自形-半自形粒状、他形粒状,赋存方式主要有:(1)以独立矿物呈稀疏浸染状分布于矿石中,局部呈条带状和中等稠密浸染状分布于矿石中;(2)呈交代方式与黄铁矿和黄铜矿伴生于矿石中,毒砂形成一般晚于黄铁矿和黄铜矿;(3)有少数毒砂被晚期黄铜矿、黄铁矿晶体包裹.砷黝铜矿呈他形粒状与黄铁矿、黄铜矿和毒砂共生,往往交代黄铁矿和黄铜矿.硫同位素分析结果表明砷主要来自晚期岩浆热液,或可能来自晚期火山热液;铅同位素分析结果表明砷可能主要来自上地壳.     

太平洋中部锰结核及洋底软泥中发现低成熟烃类

对太平洋中部洋底锰结核及洋底软泥中氯仿抽提物的色谱-质谱分析发现, 其烃类生物标志化合物大多具低成熟特征(个别达到成熟烃特点): "A"/C高达11.4～19.75; 碳数奇偶优势指数(CPI)值为1.22～1.23; 藿烷C31-22S/(22S+22R)值为0.59～0.60, Tm/Ts值为0.99～1.19; βα莫烷/(αβ+βα)藿烷值为0.12～0.14; C29甾烷20S/(20S+20R)值为0.35～0.41; ββ/(ββ+αα)值为0.38～0.45; 芳烃TA(Ⅰ)/TA(Ⅰ+Ⅱ)值为0.16～0.21; 甲基菲指数MPⅡ为0.35～0.67. 根据样品采集区的地质环境条件, 结合其有机地球化学特征, 可能是洋底热液活动促使洋底沉积物中有机质发生了热降解, 导致了洋底成烃作用, 并运移或渗透到锰结核及浅部软泥中. 这一现象的揭示对于认识大洋底部环境中油气生成机理和拓展海洋油气勘探思路具有一定的启示意义.     

金红石-锡石固溶体相分离现象的计算模拟

计算模拟方法是研究矿物固溶体的性质,尤其是固溶体的相分离现象的重要手段.介绍了相关计算模拟方法的基本理论,并将其用于重要矿物固溶体金红石-锡石体系的相分离现象研究中.研究发现在金红石-锡石的固溶隙内,会出现明显的规律性的相分离,随着杂质浓度的升高,出溶相依次表现为纳米球状、纳米(线)柱状、纳米片层状,其中片层状出溶在考虑模拟体系的约束之后与前人的实验研究一致.蒙特卡罗模拟的片状出溶区间为SnO2摩尔含量0.28~0.75,与几何学分析的0.28~0.72是非常接近的.密度泛函理论计算和J值分析结果都显示(001)面和(100)面的单位面积界面能十分接近,并且显著小于(110)面.由于界面能的存在,分离相的界面面积最小化可能是控制出溶体形状和方向的主要因素.     

惠民凹陷辉绿岩席对下伏烃源岩热影响模型研究

勘探发现渤海湾盆地惠民凹陷存在与火成岩席有关的油气藏.基于两种不同的热传导模型,数值模拟了该凹陷内一个孤立的辉绿岩席以及围岩的热演化,定量分析了岩席对下伏围岩的热影响.模拟结果表明:围岩孔隙水的汽化作用是影响岩浆-围岩热传输的重要因素,在孔隙水汽化的情况下,围岩经历的峰值温度比简单热传导模型低100℃左右;在热接触变质形成的角岩带内出现镜质体反射率的异常低值,无法通过常用公式计算围岩经历的峰值温度,但依据爆炸古温度方法得到的结果与热传输模拟结果一致,反映了该区域曾经历了高温(大于450℃)和高压环境.     

利用多时相遥感影像与DEM数据的滑坡灾害调查--以新滩地区为例

以1985年新滩滑坡为例,利用多时相遥感影像和高程数据以及基础地质资料,综合分析了新滩滑坡的环境背景和灾害影响.通过对比1959年和1986年两个年代的高程信息与TM遥感图像以及地质资料,进行了滑坡敏感性分析,得出新滩地区滑坡前后的高程变化;并编程计算新滩滑坡前后的体积变化量,得到了与史料记载相近的结果.在此实例分析的基础上,综合阐述了利用多时相、高分辨遥感数据对滑坡进行分析与预警调查工作的技术优势.     

沉积盆地内侵入岩席对富含有机质围岩热影响的热传输模型研究

以澳大利亚Gunnedah盆地Bellata-1井作为实例,采用3种主要的热传导模型,数值模拟了火成侵入岩席对相邻烃源岩的热影响.结果表明:(1)假设岩浆瞬间侵入且考虑地层孔隙水气化的复杂热传导模型估计的围岩的接触温度最高,假设岩浆瞬间侵入但忽略地层孔隙水气化的简单热传导模型次之,而假设岩浆缓慢侵入的简单热传导模型的估计值最低.(2)岩浆瞬间侵入的简单热传导模型预测的岩席对围岩的热影响范围最高,缓慢侵入的热传导模型最低,岩浆的缓慢侵入方式在降低侵入体对相邻围岩的热影响方面,可以比孔隙水的气化作用更为显著.(3)岩浆瞬间侵入的简单热传导模型的计算结果与镜质体反射率温标最为吻合,说明岩浆为瞬间侵入且孔隙水的气化及流动在低渗透率且超高压的地层内受到了限制.