钙钛矿型结构亚硝酸盐和氰化物的分子体积

 绝大部分的亚硝酸盐和氰化物属于钙钛矿型结构,但有部分化合物为“反”钙钛矿型结构,充填空洞A位的阳离子的拓扑体积为0。阴离子团NO₂^-和CN^-的拓扑体积都近乎常数,分别为41.73ų和40.03ų,标准方差σ_n-1=1.516和σ_n-1=1.25。由此,进一步证明了原来的一套离子拓扑体积数值的普适性。“反”钙钛矿型结构中A位阳离子的平均半径r_A>1.00Å时,三价阳离子会产生扩容效应,其扩容系数大约是其本身拓扑体积的2倍;正钙钛矿型结构中,当A位是由半径较大的Cs⁺充填时,Cs⁺也会产生扩容效应,其扩容系数约为24ų。氰化物中结晶水分子的拓扑体积近乎常数,为24ų或0。     

AlPO4高温高压相变研究

利用配有电阻炉外加热装置的金刚石对顶砧及紧装式六面顶高压容器,在500—1700℃和常压至17.8GPa温压范围内,对AlPO₄进行了实验研究。常压下,磷铝石(石英型AlPO₄)向鳞石英型AlPO₄转变的温度约为778℃,鳞石英型向方英石型AlPO₄转变的温度约为1100℃,块磷铝石α-β相转变的温度为586℃。在5.4 GPa和1300℃以下,块磷铝石保持稳定,在5GPa和大于1700℃时,发现AlPO₄分解为Al₂O₃,(刚玉)和P₂O₅鳞石英型AlPO₄在6GPa及500℃转变成斜方晶系新相,新相在室温常压下的晶胞参数为:a=4.930Å,b=7.200Å和c=6.165Å,鳞石英型AlPO₄及块磷铝石在11GPa以上均变为NiSO₄型结构。文中讨论了AlPO₄与SiO₂的异同,并给出了一个AlPO₄可能的相图。     

锡铁山石的化学式再定义

利用电子探针能谱仪检查新矿物——锡铁山石的成分时,发现有相当含量的氯。因此,原来的化学式Fe³⁺(SO₄)(OH)·7H₂O应修改为Fe³⁺(SO₄)Cl·6H₂O。     

黄河矿晶体结构的重新测定及空间群对称的讨论

黄河矿 BaCe(CO₃)₂F(a=0.5072(1)nm,c=3.846(1)nm;V=856.8×10^-3nm³;Z=6)晶体结构的重新测定,采用中心对称空间群 R3m-D_3d⁵,基于337个可观察的单晶 X 射线数据(I>2σ₁)和30个可变参数,R=0.031。原子坐标和均方根振幅(据各向异性位移参数计算,O.013-0.025nm)表明,没有必要降低对称性,即没有必要采用相应的非中心对称空间群或其它次群。黄河矿的结构中,原子形成似层状排列,且垂直于 c 轴;碳酸根通过 Ba 与 Ce 的联结形成三维结构。C(1)O₃,和 C(2)O₃,中的 C 原子偏离三个氧组成的平面,其偏离的距离分别为0.0066(15)nm 和 0.0029(15)nm。     

花岗岩—H2O—HF体系相关系及氟对花岗质熔体结构的影响

通过在0.1GPa压力下钠长花岗岩-H₂O-HF体系相关系实验获得,随体系F含量的增加,石英的温度稳定域上限升高,长石的温度稳定域上限降低;石英、碱性长石的晶-液平衡热力学计算表明,F导致花岗质熔体中组分SiO₂的活度增加,组分NaAlSi₃O₈和KAlSi₃O₈的活度减小,且NaAlSi₃O₈活度较KAlSi₃O₈活度减小幅度大。这些结果显示了F在花岗质熔体中与Si以外的阳离子Al、Na、K等产生了结合,且F与Na结合的优先性大于K,破坏了具有电荷平衡离子Na、K的AlO₂^-四面体,使熔体架状网格中Si/(Si+Al)和K/Na比值增大。通过F与H₂O对花岗岩体系相平衡的影响比较,作者认为F不与Si结合是它与OH^-在干扰熔体结构方面的最大区别。     

多硅白云母b0值对澜沧群中压和高压变质的反映

多硅白云母b₀值作为相对地质压力计的理论和方法,已受到各国地质学家的普遍重视。本文以澜沧群多硅白云母作为研究对象,提出运用多硅白云母b₀值区分不同压力变质的方法。研究结果表明澜沧群经历了中压和高压变质作用,两期变质的多硅白云母b₀值分别为9.027Å和9.047Å。     

Mg-Fe云母化学成分的解释和分类(Ⅰ)——基本置换和黑云母平面

中国东部花岗岩类141个Mg-Fe云母的化学成分将近90%的变化属于八面体层内的类质同象置换,置换矢量Mg ₁Fe⁺²和Fe_-3⁺²(R_Ⅵ⁺³)_-2□_Ⅵ组成了天然黑云母平面,大约80%的变化应当解释为基本置换8Mg ₁Fe⁺²+Fe_-3⁺²(R_Ⅵ⁺³)₂□_Ⅵ.这些是Mg-Fe云母在广泛的自然条件下表现出来的最主要的晶体化学关系。文中还提出了置换矢量的长度、分量和以及电价和三个参数,用以识别矿物化学成分变化的类质同象置换特征。     

大巴山下寒武统黑色岩系中毒重石矿床的成因探讨

扬子地台及邻区下寒武统黑色岩系底部是钡富集的重要层位,广泛分布的重晶石矿床主要赋存在暗色硅岩中。毒重石(BaCO₂)、钡解石[BaCa(CO₃)₂]矿床的分布仅限于大巴山断裂北侧,即陕南与川北地区。毒重石与钡解石、重晶石、磷结核、黑色硅岩、黑色页岩、钒矿和石煤等构成特有的沉积序列。毒重石的δ¹³”C_PDB平均值为-16.4‰,反映了形成毒重石的碳为有机成因,钡主要来源于海底火山、热泉与生物。     

氟碳钙铈矿的电子衍射研究

内蒙古白云鄂博的氟碳钙铈矿,经电子衍射研究,观察到三种多型:4H,P6α=7.12Å c''=56.4Å;6R,R3 α=7.12Å c''=84.6Å; 3R,R3 α=7.12Å c'=42.3Å。其中4H 为新多型。湖北竹山氟碳钙铈矿仅观察到一种多型6R。白云鄂博样品中发现3R 与6R 共晶格取向连生,以及3R 型共格双晶。     

胶东金矿床Au迁移富集的地球化学探讨

本文编制了系统 Fe²⁺—Fe³⁺—∑S—∑CO₂—[SO₁^2-]和 Fe²⁺—FeS—FeCO—Fe(OH)₂的相图,以及溶液中络合物 Au—s 和 Au—Cl 在不同温度下的 C_Au—PH 图。有证据表明,金可能是以 Au—S 络合物形式迁移的,控制金沉淀的主要因素是溶液的 Eh 和∑S 的活度。     

多轴压缩条件下层状硬质片岩的力学特性研究

在深部工程中经常会遇到层状岩体,由于高应力的影响,在工程活动中发生因层状结构面诱发的岩体灾害问题。这与深部工程中的真三向高应力环境及层状结构面产状密切相关。为此,基于一种取自某深部金属矿山的层状硬质片岩,开展了考虑片理方位的真三轴压缩试验研究,获取了该片岩在两种片理加载方位下,不同应力差条件时,试样的变形、强度及破裂数据。结果表明,该硬质片岩的力学特性受片理加载方位和应力条件影响较大。具体表现在,当中间主应力σ₂平行片理走向时,试样的脆性更强,且最小主应力σ₃ 越小脆性越强。当σ₂垂直片理走向时试样的强度更高,但强度随σ₃增加而增加的敏感性较弱。当σ₂平行片理走向时,试样的破坏均以沿片理的剪切为主;而当σ₂ 垂直片理走向时,试样在低σ₃ 时,主要发生穿片理的拉破坏,高σ₃ 时,则转变为沿片理的剪切破坏。试验结果对陡倾层状硬质岩体工程的稳定性评价有一定的启示意义,即当片理走向与洞轴线的夹角较小时,浅层围岩片理面的法向应力释放程度较高,易发生受片理结构控制的脆性破坏;反之,夹角较大时,岩体的稳定性较强。     

丽江干河坝冰-岩碎屑流地貌、沉积特征与成因机制分析

2004年3月12日,云南省丽江市玉龙雪山南坡发生了较大规模的冰-岩碎屑流型高速远程滑坡。位于斜坡顶部（高程为4 337~5 350 m）的岩体和冰川块体沿着高陡岩壁向下滑动,在峡谷地形控制下于干河坝内形成体积约11.2×10⁶ m³的滑坡堆积体。本文通过遥感影像分析和现场调查,对干河坝冰-岩碎屑流的地貌与堆积特征进行了详细研究,初步阐释了干河坝冰-岩碎屑流发生的成因机制和运动过程。研究结果表明,节理裂隙发育、源区冻融作用加剧和历史地震效应是此次地震的诱发因素。地形的坡度变化特征、滑体表面“乘船石”结构及内部岩屑的定向排列表明滑坡的运动过程可分为碰撞破碎阶段和扩散堆积阶段。滑坡堆积区广泛分布的“冰川乳坑”和冰水沉积物暗示堆积体底部松散沉积物减阻或是干河坝冰-岩碎屑流具有远程效应的有利因素。深入理解干河坝冰-岩碎屑流的地貌特征及运动学过程,对揭示高速远程滑坡的超强运动机理具有重要的理论意义,同时对我国西部高寒山区大型滑坡灾害的预测预警亦具有现实意义。     

基于模拟-优化模型的山东羊庄盆地地下水可开采量研究

为了准确量化与优化地下水水源地开采量,在分析山东羊庄盆地水资源分布特点、开发利用现状及存在问题的基础上,以区域经济发展和水资源可持续利用为前提,通过地质、水文地质资料的整理分析,建立起整个盆地地下水流概念模型;采用Visual Modflow模拟软件,并与优化模型软件Ground-Water Management Process(GWM)相耦合,以水源地开采量最大为目标,以水位不低于限定的控制水位为约束条件,评价出盆地最大可开采量为5 730万m^3/a;进而确定出宋屯、后石湾、南庄、魏庄、西石楼、许坡、龙山头、羊庄、东于、段庄以及王杭水源地的优化开采量分别为0.18万、1.40万、2.56万、1.86万、3.80万、1.70万、0.40万、0.40万、0.50万、1.40万和1.50万m^3/d。     

Stable Strontium Isotopic Fractionation During Chemical Weathering in Drainage Basins: Mechanisms and Applications

The new non-traditional stable strontium (Sr) isotope has aroused great attention from academic scholars in terms of the continental weathering and marine Sr cycle. The analytical precision of stable Sr isotope using mass spectrometry is better than 0.03‰. The compiled δ⁸⁸/ ⁸⁶Sr values vary from -3.65‰ to 1.68‰ in natural reservoirs. Recent findings indicate that multiple processes can cause stable Sr isotope fractionation in Earth surface, including the incongruent dissolution of primary minerals, the formation and adsorption of secondary minerals, the precipitation of calcium carbonate, and the biological cycling. These processes lead to higher δ⁸⁸/ ⁸⁶Sr in the liquid phase and lower δ⁸⁸/ ⁸⁶Sr in the solid phase, and thus result in different geochemical behavior of stable Sr isotopes in water and sediment during the weathering processes. The δ⁸⁸/ ⁸⁶Sr values of river sediment decrease with the increase of weathering intensity, which has the potential to indicate chemical weathering intensity. Meanwhile, further study on the fractionation mechanisms and constraints of stable Sr isotopes in river water plays an important role in tracing chemical weathering processes within the watershed, which will lead to a better understanding of the global ocean Sr cycle.     

长江九江段40年来河道演变的DEM研究

利用地理信息系统(GIS)与数字高程模型(DEM)技术,模拟了40年来长江九江段的冲淤过程,结果表明:1963-1972年,总体表现为淤积,淤积量为650.5万m3,平均淤积速率为65万m3/a。1972-2002年,总体表现为冲刷,冲刷量为2072万m3,平均年冲刷率为103.6万m3/a。1963-2002年,九江河床总体表现为冲刷,冲刷量为1497.7万m3。2003年与1963年比较,河床淤积区域主要在长江九江上段的近南岸区域、中下段的中间区域;冲刷区域主要在长江九江上段的中间及近北岸区域、中下段两岸的近岸区域。长江九江河段40年的演变是河床的边界条件、上下游来水来沙及人类活动耦合的结果。中下段南岸的不断刷深和南偏对九江的防洪带来更大的压力。     

环境同位素硫在大同南寒武-奥陶系地下水资源研究中的应用

对山西大同口泉沟南寒武-奥陶系碳酸盐岩地下水(岩溶水)资源的开发研究中,利用不同价态硫富集34S的不同以及硫同位素分馏,主要是硫酸盐和硫化物中δ34S(SO₄2-)、δ34S(HS-)的变化,分析了岩溶水的来源,区分出表征循环交替和补给条件的三种地下水类型和环境,识别出口泉南水文地质区内各个地下水子系统及其相互关系。对岩溶水开发中泉域划分问题,使用硫同位素之间的关系,并结合硫酸盐中氧同位素δ18O(SO₄2-)以及14C关系,表明本区与相邻的两泉域相互独立。岩溶水中δ34S(SO₄2-)、δ34S(HS-)和δ18O(SO₄2-)有很大变幅,神头泉Z1岩溶水有罕见的异常值。     

大兴安岭北段新林地区晚石炭世花岗岩的岩石成因及地质意义

大兴安岭北段新林地区晚古生代花岗岩主要出露在大乌苏和富西里附近,岩性主要为二长花岗岩,另有少量花岗闪长岩。对其中二长花岗岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明,大乌苏和富西里岩体侵位年龄分别为（303.7±2.2）和（300.5±0.5）Ma,均为晚石炭世岩浆活动的产物。花岗岩具有富硅（w（SiO₂）为66.77%~75.85%）、富碱（w（Na₂O+K₂O）为7.41%~8.69%）、高铝（w（Al₂O₃）为12.90%~16.22%）,低MgO、CaO、TiO₂的特点,属于钙碱性系列;铝饱和指数（A/CNK）为1.06~1.44,为过铝质岩石;镜下未见原生白云母、堇青石、石榴石等富铝矿物,不同于富铝的S型花岗岩;而w（P₂O₅）与w（SiO₂）负相关,呈I型花岗岩特征;富集LREE和Ba、Rb、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,与后造山I型花岗岩特征相似,应形成于拉张的构造环境。花岗岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.712 938、¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd为0.512 386,（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值为0.704 4,ε_Nd（t）值为-1.09,T_DM2=1 172 Ma,源区物质主要为中-新元古代从亏损地幔增生的地壳物质。结合区域研究成果,大兴安岭新林地区晚石炭世岩浆侵位活动与额尔古纳-兴安地块和松嫩地块碰撞拼合后岩石圈伸展环境有关。     

中新天津生态城孔隙水化学垂向分布及其成因

中新天津生态城是典型的海岸带建设城市,其复杂的水文地质条件制约着地下空间建设。为查清地下空间水质的垂向分布情况,利用中新天津生态城11个深度为40.0 m的钻孔采取不同深度的原状土样,并采用气体压榨法得到土样中的孔隙水样品,对孔隙水的pH值,总硬度,TDS、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃^2-、HCO₃^-、SO₄^2-、Cl^-、Sr、Br质量浓度,Cl/Br,γNa/γCl及⁸⁷Sr/⁸⁶Sr等水化学和同位素参数进行了测试分析。结果显示,孔隙水中水化学成分的质量浓度存在显著的垂向差异（最大相差4倍）：受潮滩生卤影响,北部除HCO₃^-外,其他所有离子最大质量浓度出现在地下5.0 m左右;受地表水影响,中部与南部Cl^-最大质量浓度出现在埋深15.0 m左右,其余离子分布规律与Cl^-基本一致。水化学和同位素特征联合表明,埋深小于20.0 m的孔隙水表现出明显的现代海水特征,说明其主要受现代海水影响;埋深大于20.0 m的孔隙水化学特征受现代海水和水岩相互作用综合影响,且受古沉积水影响明显。     

The combined use of Sr/Sr and carbon and water isotopes to study the hydrochemical interaction between groundwater and lakewater in mantled karst

The hydrochemical interaction between groundwater and lakewater influences the composition of water that percolates downward from the surficial aquifer system through the underlying intermediate confining unit and recharges the Upper Floridan aquifer along highlands in Florida. The ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio along with the stable isotopes, D, ¹⁸O, and ¹³C were used as tracers to study the interaction between groundwater, lakewater, and aquifer minerals near Lake Barco, a seepage lake in the mantled karst terrane of northern Florida. Upgradient from the lake, the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of groundwater decreases with depth (mean values of 0.71004, 0.70890, and 0.70852 for water from the surficial aquifer system, intermediate confining unit, and Upper Floridan aquifer, respectively), resulting from the interaction of dilute oxygenated recharge water with aquifer minerals that are less radiogenic with depth. The concentrations of Sr²⁺ generally increase with depth, and higher concentrations of Sr²⁺ in water from the Upper Floridan aquifer (20–35 μg/L), relative to water from the surficial aquifer system and the intermediate confining unit, result from the dissolution of Sr-bearing calcite and dolomite in the Eocene limestone. Dissolution of calcite [δ¹³C = −1.6 permil (%o)] is also indicated by an enriched δ¹³C_DIC(-8.8 to -11.4% o) in water from the Upper Floridan aquifer, relative to the overlying hydrogeologic units (δ¹³C_DIC < -16%o).

Groundwater downgradient from Lake Barco was enriched in ¹⁸O and D relative to groundwater upgradient from the lake, indicating mixing of lakewater leakage and groundwater. Downgradient from the lake, the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of groundwater and aquifer material become less radiogenic and the Sr²⁺ concentrations generally increase with depth. However, Sr²⁺ concentrations are substantially less than in upgradient groundwaters at similar depths. The lower Sr²⁺ concentrations result from the influence of anoxic lakewater leakage on the mobility of Sr²⁺ from clays. Based on results from mass-balance modeling, it is probable that cation exchange plays the dominant role in controlling the ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ratio of groundwater, both upgradient and downgradient from Lake Barco. Even though groundwater from the three distinct hydrogeologic units displays considerable variability in Sr concentration and isotopic composition, the dominant processes associated with the mixing of lakewater leakage with groundwater, as well as the effects of mineral-water interaction, can be ascertained by integrating the use of stable and radiogenic isotopic measurements of groundwater, lakewater, and aquifer minerals.