NaCl-H2O体系中WO3溶解度超临界现象实验探讨

以适量Na₂WO₄·2H₂O, HCl, NaCl和H₂O为原料, 从过饱和的角度对4.0% NaCl水溶液中WO₃溶解度的超临界现象进行实验探讨. 压力恒定在34 MPa, 接近临界压力31.4 MPa, 温度变化于250~550℃之间, 在快速淬火高压釜中进行实验. 结果表明在临界区域内, WO₃溶解度具有超临界现象, 溶解度对温度、密度的变化反应敏感. 本实验温、压条件与许多钨矿床成矿流体的温、压条件比较接近, 超临界地质流体可能有助于揭示钨矿床的形成机制.     

低温酸性溶液中毒砂和As(Ⅲ)稳定性研究

讨论了铁离子浓度为10^-2 ~ 10^-5 mol/kg的Fe₂(SO₄)₃和FeCl₃酸性溶液中毒砂和As(Ⅲ)的稳定性. 实验研究显示: (1) 在所述实验条件下毒砂是不稳定的, 它的氧化程度随Fe³⁺浓度和反应温度升高及pH降低而增加; (2) 毒砂氧化时释放的砷以As(Ⅲ)的含水氧化物为主; (3) 在FeCl₃ 溶液中, 毒砂和As(Ⅲ)向As(Ⅴ)的氧化速度比在Fe₂ (SO₄)₃溶液中快; (4) As(Ⅲ)的稳定性随氧化剂浓度和反应温度的降低而增加, 随Cl^-浓度的增加及光照而降低.     

低温含锗溶液与泥炭和褐煤相互作用实验研究

在25~100℃, C₀ = 5 μg/g和不同pH值条件下, 对泥炭和褐煤与含锗溶液(Ge⁴⁺)的相互作用进行了实验研究. 研究结果表明: (1)酸性(pH₀ = 2.96)条件下, 泥炭和褐煤对溶液中锗的表观转化率与温度呈明显的正相关; 同等实验条件下, 实验所采用的褐煤对锗的表观转化率明显高于泥炭, 但其有机转化率低于泥炭; 泥炭和褐煤与含锗溶液相互作用的活化能分别为30.96和15.67 kJ·mol^-1. (2)强酸(pH₀ = 2.96)、强碱(pH₀ = 12.08)条件有利于泥炭和褐煤对锗的转化; 在40 = 6.38)条件有利于褐煤对锗的转化. (3)泥炭和褐煤与含锗溶液相互作用的反应机理可能主要是有机质对锗的配合作用. 上述结果为煤中锗超常富集的热水沉积成因提供了最直接的实验证据.     

四川东部飞仙关组鲕滩气藏储层含自然硫不混溶包裹体及硫化氢成因研究

据显微观测和流体包裹体的激光拉曼分析结果, 在四川省开县, 金株-罗家地区下三叠统飞仙关组, 含H₂S气藏的碳酸盐岩储层样品中发现含元素硫、液态烃、沥青等多种形态特殊的不混溶包裹体. 根据地层岩性、埋藏史和流体包裹体均一温度、沥青反射率等测定结果, 气藏中H₂S的成因主要是含烃储层在晚白垩世时期, 经受140~170℃的高温油裂解成气阶段, 烃类与含膏云岩层段中的CaSO₄热反应生成的(TSR). 储层中大量不混溶包裹体的研究结果, 揭示了元素硫的形成是在第三纪区域抬升降温减压阶段, 含H₂S的天然气储层在温度86~89℃, 压力(305~340)×10⁵Pa的地质流体中, 部分H₂S受氧化以及硫硫酸盐与烃类和H₂S进一步反应的结果. 同时在此期间生成的石膏-硬石膏、方解石矿物捕获了元素硫等微粒, 形成了一批形态特殊的不混溶包裹体, 它们充分记录了储层流体的复杂情况与气藏中H₂S和元素硫的成因信息.     

黄土高原现代土壤和古土壤有机碳同位素对植被的响应

黄土高原古土壤碳同位素与古植被的关系是一直未能很好解决的问题. 其中一个主要原因是由于对该地区现代C₄/C₃植被分布特征与现代土壤碳同位素组成之间的关系缺乏足够的了解. 初步研究了黄土高原主要植物及现代土壤碳同位素组成, 对比了现代土壤和黄土-古土壤序列的有机碳同位素组成变化特征. 结果表明: 黄土高原现代植被以C3植物为主, C₄植物主要来自适宜在暖湿条件下生长的禾本科植物(如白羊草Bothriochloa ischaemum和狗尾草Setaria viridis等). 森林土壤的碳同位素组成δ ¹³C值明显低于黄土塬面的碳同位素组成, 现代土壤的碳同位素组成与现代植被的分布是一致的. 根据此关系推断: 在相对暖湿的古土壤阶段(间冰期)C₄草本植物比例增加, 在相对干旱的黄土阶段(冰期)灌木和C₃草本植物比例增加.     

陆良、保山气藏碳、氢同位素特征及纯生物乙烷发现

近10余年间云南陆良和保山两个盆地中分别发现了小型天然气藏. 过去基于地质背景、天然气组分和碳同位素组成研究, 基本厘定两个气藏为细菌成因气藏. 本次研究全面测定了两个盆地天然气碳、氢同位素组成, 从较深层次揭示了其成气作用的机制. 陆良盆地天然气δ¹³C₁值 为-73.3‰ ~ -72.1‰, δ D_CH4为-242‰ ~ -234‰, 显示其生物成气作用以CO₂还原占主导地位. 证明在陆相淡水条件下, 存在CO₂还原的生物成气过程. 保山盆地天然气δ¹³C₁为-63.6‰ ~ -62.5‰, δ DCH₄为-260‰ ~ -252‰, 为过渡相区生物气特征. 在陆良盆地一个重要发现, 是测得了纯生物成因乙烷的碳同位素组成, δ¹³C₂值为-66.0‰ ~ -61.2‰. 这批数据在我国是首次发现, 与世界迄今两例δ¹³C₂<-55‰的报道相比, 一个重要差异是后两例中均有表征热成因乙烷的混杂.     

红松和长白松针叶暗呼吸对连续4个生长季高浓度CO2处理的响应

以开顶箱法研究了高浓度CO₂对长白山两种针叶树—红松和长白松针叶暗呼吸作用的长期影响. 对两个树种连续4个生长季进行700和500 μmol·mol^{-1 CO₂处理, 同时设接受大气CO₂浓度(约350 μmol·mol-1 CO₂)的开顶箱为对照, 在CO₂处理的第2, 3和4个生长季分别测定了针叶的暗呼吸速率. 结果表明: CO₂处理的第2个生长季, 高浓度CO₂下红松和长白松针叶暗呼吸速率增加, 可能与碳氮含量变化有关; CO₂处理的第3个生长季, 高浓度CO₂条件下生长的红松针叶暗呼吸速率增加, 长白松针叶的暗呼吸速率下降, 两树种呈不同响应主要与植株的生长速率不同有关; CO₂处理的第4个生长季, 红松和长白松针叶的暗呼吸速率均受高浓度CO₂抑制. 第3个生长季通过改变测量CO₂浓度, 发现高浓度CO₂对长白松针叶暗呼吸作用的短期效应与长期效应呈现一致性, 红松不完全相同. 红松和长白松针叶的暗呼吸作用对高浓度CO₂的响应与CO₂处理时间及植株个体的生长发育阶段有关, 暗呼吸速率的变化是CO₂直接作用与长期驯化共同作用的结果, 不能用短期的测定结果预测针叶暗呼吸对高浓度CO₂响应的长期效应.}     

煤层甲烷碳同位素分布特征及分馏机理

煤层甲烷碳同位素分布范围很宽, 并且和常规煤成气相比, 煤层气中甲烷碳同位素存在强烈的分馏效应, 使煤层甲烷碳同位素变轻. 煤层甲烷碳同位素与煤的R_o相关性很差, 以致无法根据煤层甲烷碳同位素值来判断煤系烃源岩的成熟度. 煤层甲烷碳同位素变轻的程度差别很大, 且明显受地下水动力条件的影响: 水动力越强, 煤层甲烷碳同位素偏轻的程度就越大, 反之就越小. 前人试图用煤层气解吸-扩散-运移-分馏来解释煤层甲烷碳同位素偏轻的现象, 但不能圆满解释碳同位素的空间展布. 根据大量的实验和实际数据, 指出流动的地下水对游离气的溶解作用-游离气与吸附气的交换作用是煤层甲烷碳同位素分馏的机理. 煤系中的水对煤中游离态甲烷的溶解作用更容易把¹³CH₄带走, 留下更多的¹²CH₄, 使游离气中¹²CH₄会相对富集, 游离气中12CH4再与煤中的吸附气发生交换, 部分¹²CH₄变成吸附气, 把吸附气中部分¹³CH₄交换出来变成游离气, 交换出来的¹³CH₄再被水优先溶解带走. 这种过程是不停地在发生, 通过累积效应, 引起煤层气¹²CH₄大量富集, 煤层甲烷碳同位素变轻. 通过水溶气的模拟实验研究, 证实了流动的水可以对甲烷碳同位素产生明显的分馏作用, 容易把重碳同位素的甲烷溶解带走.     

含CO2盐水流体包裹体摩尔体积和组分求解新方法

借鉴Parry(1986)方法的思路, 提出求解含CO₂盐水流体包裹体摩尔体积和组分(V_m-X)的新方法. 新方法以实测包裹体气-液相CO₂部分均一温度及均一方式(T_h,CO₂), 包裹体盐度(S)和包裹体完全均一温度(T_h)为原始数据, 构建了含X_CO2、X_NaCl、V_m及F(包裹体气-液相CO₂部分均一时CO₂相的充填度)四个未知量的四个关联方程. 通过解四个方程构成的方程组, 求取包裹体的V_m-X值. 前三个方程为X_CO2、X_NaCl和V_m的数学表达式, 它们只与T_h,CO₂、S和F相关, 其简化的形式可表示为: ; ; . 第四个方程为包裹体完全均一时X_CO2、X_NaCl、V_m和T_h间的热力学关系式, 简化形式为: . 解方程组要使用迭代求解法, 过程如下: 先给定F值代入前三个方程, 可分别求得X_CO2、X_NaCl和一个摩尔体积值V_m1, 然后把求得的X_CO2、X_NaCl代入方程f₄ 求出另一个摩尔体积值V_m2, 当V_m1＝V_m2, V_m1(V_m2)、F、X_CO2和X_NaCl即为整个方程组的解, 如符合地质意义, 即求得了包裹体的V_m-X值. 与Parry(1986)方法相比, 该方法更易于使用, 对X_CO2的求解也更精确. 新方法适用于求解CO₂气-液相部分均一时, 温度高于笼合物熔化温度, 且不含固相石盐的含CO₂盐水体系流体包裹体.     

回流条件下钙锰矿的合成及其初步表征

采用改进方法制备的水钠锰矿为前驱物, 在加热回流的条件下一次合成了大量结晶良好的单相钙锰矿, 回流8和24 h合成的钙锰矿的平均化学组成分别为Mg_0.19MnO_2.11(H₂O)_1.15和Mg_0.17MnO_2.10(H₂O)_0.88, 随着回流时间的延长, 钙锰矿结晶度进一步提高, 且无其他矿相生成. 回流条件合成的钙锰矿与天然钙锰矿及热液条件合成的钙锰矿具有相同的形貌特征和相似的结构特点. 除锰氧化度较高外, 其化学组成与热液条件合成的钙锰矿相近.     

天津蓟县长城系串岭沟组伊利石微结构特征

利用高分辨透射电镜(HRTEM)结合选区电子衍射(SAED)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对天津蓟县长城系串岭沟组(Chch)地层中伊利石的微结构特征进行了研究. 所研究伊利石的Kübler指数(“伊利石结晶度”)为0.505° Δ2θ, 表明所采岩石处于成岩阶段中期. EDS成分分析表明该伊利石样品层间电荷亏损严重, 其平均化学晶体结构式为K_0.57(Al_1.80Mg_0.42Fe²⁺_0.12)_Σ=2.34 (Si_2.92Al_1.08)_Σ=4O₁₀(OH)₂. 从获得的一维晶格像中观察到了具平直堆垛和弯曲堆垛层结构的伊利石晶体, 以及由于位错形成的如席状编织结构的伊利石晶体, 结合SAED确定它们为1M型伊利石. 沿[100]和[110]入射形成的二维晶格像, 其晶格条纹宽度相同, 交角不同. 沿[100]形成的二维晶格条纹相互垂直, 而沿[110]形成的二维晶格条纹相互斜交. 该研究为蓟县中元古界典型剖面提供了重要的自生黏土矿物的结构信息.     

塔里木盆地深层碳酸盐岩中气体包裹体组成及其碳同位素特征

通过分步加热法和真空电磁破碎法, 对塔参1井深层(>5700 m)碳酸盐岩包裹体中微量气体组分进行了质谱计在线检测, 并对真空电磁破碎法释放的气体进行了碳同位素测定. 组分测定结果表明, 虽然两种方法获得的气体成分有差别, 但总的情况是, 深层碳酸盐岩中包裹气体成分以CO₂为主, 其次为烃类气体CH₄, C₂H₆和C₃H₈. 非烃气体CO在分步加热法中丰度较高, 而在真空电磁破碎法测定中含量较低, 包裹体中N₂, H₂和O₂含量较低. 在5713.7 ~ 6422 m的下奥陶统和上寒武统中, 气体包裹体δ ¹³C₁表现出富¹²C, 类似于生物气的特点(-52.4‰ ~ - 63.1‰), 但其组分却没有生物气“干”的特征. 深层包裹体中这一特征可能主要与烃类气体的运移分馏因素有关. 塔中个别深层天然气中较轻的CH₄碳同位素特征可能也有类似成因. 而在下寒武统7117 ~ 7124 m处的气体包裹体则δ ¹³C₁较重, 为高成熟度CH₄的特点. 深层碳酸盐岩包裹体中 主要表现出无机成因的特点, 与塔中天然气的CO₂碳同位素值所表现的成因一致.     

贡嘎山山地暗针叶林带森林土壤温室气体N2O和CH4排放研究

利用静态箱法对贡嘎山森林生态系统峨眉冷杉原始林、演替林以及峨眉冷杉采伐迹地土壤N₂O和CH₄排放通量进行了测定. 结果表明: (1) 各观测点土壤向大气释放N₂O, 土壤为大气N₂O的排放源, 而CH₄的排放通量均为负值, 土壤为大气CH₄的吸收汇, 各观测点N₂O年均排放通量的对比关系为峨眉冷杉(Abies fabri)原始林＞采伐迹地>演替林, CH₄年均吸收通量则表现为峨眉冷杉原始林＞演替林＞采伐迹地. (2) 各观测点N₂O排放通量具有明显的季节变化, 夏季7~8月以及春季2~3月土壤N₂O出现两次排放高峰, 冬季及春季3月中旬至4月N₂O排放量较低. 各观测点CH₄吸收强度的季节变化波动强烈, 规律不明显. 总的来说, 演替林和采伐迹地CH₄吸收通量均以5月中旬至7月下旬为最高, 其余时间较低, 而峨眉冷杉原始林到9月份CH₄吸收通量仍保持较高的数值. 与原始林相比, 演替林和采伐迹地的CH₄吸收能力要弱些, 且采伐迹地的CH₄吸收能力更弱, 森林砍伐降低了土壤对大气CH₄的吸收能力. (3) 峨眉冷杉原始林N₂O排放通量存在明显日变化规律, 且N₂O排放通量与气温(r = 0.95, n = 11, α ＜0.01 ) 和5 cm地温(r = 0.81, n = 11, α ＜0.01 ) 呈显著正相关. CH₄日变化规律不明显, 与气温、地温均无明显相关关系.     

水-钠长石熔体相互作用实验研究

根据对含水钠长石玻璃的FTIR和Raman光谱研究, 认为水在钠长石熔体中的溶解作用同时存在两种机制: 一方面水与Al-O°-Al结构单元反应发生解聚作用并生成Q³ Al-OH, 造成FTIR及Raman光谱中4500和900 cm^-1谱峰的出现; 另一方面同时发生水中的H⁺与钠长石熔体中的Na⁺的置换作用. 在溶解初期, 水的溶解机制以生成Al-OH为主, 随着水含量的升高, H⁺与Na⁺之间的置换作用变得愈加重要. 水在钠长石熔体中的溶解作用可表示为: H₂O + 3NaAlSi₃O₈ = 2NaAl(OH)Si₃O_7.5 + HAlSi₃O₈ + NaOH.     

造山带内古地磁研究——以苏宏图早白垩世火山岩为例

对苏宏图早白垩世火山岩的岩石磁学研究发现, 该地区早白垩世火山岩以假单畴(PSD)磁铁矿为主要载磁矿物且在热退磁温度300~585℃之间可获得一稳定的特征剩磁方向. 7个古地磁采样点揭示出其平均方向为D/I= 23.6°/56.0°, a ₉₅ = 2.3°, 对应极位置为l_p= 71.1°N, f_P = 200.5°E, A₉₅ = 2.7°. 镜下观察表明作为主要载磁矿物的磁铁矿具有较完整的四方形或多边形, 无内反射和后期蚀变现象, 因而很可能携带了熔岩流喷发冷凝时期的原生剩磁方向. 将这一结果与欧亚大陆主要块体相应古地磁结果进行对比, 可以发现在早白垩世, 西伯利亚板块、内蒙古褶皱带和华北块体在动力学上已成为整体, 这对认识天山-兴蒙造山带的形成和演化是有意义的.     

(Fe4Cr4Ni)9 C4的晶体结构

(Fe, Cr, Ni)₉C₄是一种(Fe, Cr, Ni)与C化合而成的金属碳化物矿物, 产于西藏罗布莎蛇绿岩块铬铁矿床中. 经晶体结构测定确定其晶体化学式为: (Fe_4.12Cr_3.84Ni_0.96)_8.92C_3.70, 简化的化学分子式为(Fe₄Cr₄Ni)₉C₄. 该矿物属六方晶系, 空间群为P6₃ m c, Z = 6, 计算比重D_x = 7.089 g/cm³. Fe, Cr, Ni各有其不同的晶体化学位置, 配位数近似于12, 形成带折皱的堆积层与平的堆积层的互层结构. 部分金属原子具有缺位结构. Fe, Cr, Ni原子间的键长为0.2525~0.2666 nm, C与Fe, Cr, Ni 原子之间的距离为0.1893~0.2169 nm. C的配位数为6, 充填于Fe, Cr, Ni金属原子间构成三方柱配位多面体. 该配位多面体以共角顶或共棱方式相互连接构成了一种新型的金属碳化物结构.     

内蒙古大井铜-锡-银-铅-锌矿床的流体混合作用——流体包裹体和稳定同位素证据

内蒙古大井铜-锡-银-铅-锌矿床的石英包裹体水的δ D值集中于-100‰～-130‰, 表明为大气降水来源. 硫化物的δ ³⁴S值(-0.3‰～2.6‰)指示深部岩浆硫来源. 根据碳酸盐矿物的δ ¹³C值(-2.9‰～-7.0‰), 计算了成矿流体的CO₂气体和全碳的δ ¹³C值, 分别介于-0.3‰～-9.4‰和-2.6‰～-11.7‰, 表明主要来源于岩浆. 定量模拟表明, 岩浆去气不是造成流体包裹体气体组分变异的原因; 流体包裹体的显微温度计也不指示相分离. 在包裹体气体组分H₂O-CO₂, 以及CO, N₂, CH₄和C₂H₆的二元协变图上, 样点表现正相关关系, 代表了富CO₂岩浆流体与大气水来源的地下水的混合作用. 地下水从古生界沉积岩的有机质中吸收了CO, N₂, CH₄, C₂H₆和放射性成因Ar. 混合引起的冷却效应导致了矿石矿物的沉淀.     

镁粒磷锰矿Mg-Fillowite的矿物学及其晶体结构测定

对产于我国新疆阿尔泰地区白云母伟晶岩中的复杂磷酸盐矿物——镁粒磷锰矿(Na₂Ca-(Mn₄Mg₂Fe)₇[PO₄]₆)进行了矿物学研究及晶体结构的精确测定. 确定其为三方晶系, 空间群为R-3; 晶胞参数: a = 1.5143(3) nm, c = 4.3193(2) nm; 晶胞体积V = 8.5736 nm³. 单位晶胞内的分子数Z = 18. 结构的测定精度偏离因子R (I > 2σ (I)) = 0.0776. 晶体结构中阳离子配位多面体构成“复合柱”和“螺旋柱”两种结构单元. 两种结构单元在三维空间以多面体共棱或共角顶形式相连接, 构成结构整体. 结构测定表明, 从该矿物晶体结构的不对称单位内原子数(45个)、晶胞体积及其含有的原子数(单位晶胞内含720个)、配位多面体种类及连接方式等方面看, 其复杂程度在所有种属的矿物晶体结构中实属罕见. 该结构的阐明对于磷酸盐矿物分类及复杂结构中配位多面体构筑规律的探索均具有重要意义.     

中国南方更新世网纹红土对全球气候变化的响应: 分子化石记录

利用GC/MS对江西修水更新世网纹红土的分子化石进行了系统分析, 检测出微量的分子化石包括正构烷烃、一元正脂肪酸、一元正脂肪醇、α-正构脂肪酮等. 易遭受后期改造的含氧分子化石(酸、醇)参数在红土剖面中波动的规律性不明显; 相反, 相对较为稳定的正构烷烃具有很有意义的规律性变化, 其中, 代表木本植物与草本植物相对变化的正构烷烃比值C₂₇ /C₃₁以及反映低等菌藻生物与高等植物相对变化的正构烷烃比值C_15~21/C_22~33与深海氧同位素气候曲线的第4~20阶段具有很好的可对比性. 正构烷烃分子化石记录证实了在中国南方广泛分布的被认为是湿热气候条件下形成的更新世网纹红土, 受制于全球气候变化的驱动, 是我国又一大全球变化研究的重要载体.     

电离层起源的O+离子在同步高度区的分布

以卫星观测资料为基础, 应用动力论方程, 采用理论模型和数值分析方法, 研究了不同地磁活动条件下同步高度区O⁺离子的分布, 提出了O⁺离子密度和通量密度在同步高度区沿经度变化的半经验模型. 主要结果为: 在同步高度区(1) 向阳侧O⁺离子密度和通量密度较大, 背阳侧较小. (2) 地磁活动指数K_p越小, O⁺离子密度和通量密度水平及其沿经度的变化越小, K_p越大时水平及其变化越大; K_p≥6时O⁺离子密度和通量密度较K_p= 0时大一个量级. (3) 当K_p= 0或K_p≥6时, O⁺离子密度在经度120 °附近和240 °附近最大, 在磁尾最小; 当地磁活动指数K_p=3~5时, O⁺离子密度在经度0°处最大, 在磁尾最小; 无论K_p如何, O⁺离子通量密度都在经度120°附近和240°附近最大, 在磁尾最小.