地下水中的二氧化硅—论微矿化硅酸、硅酸—重碳酸型酸性潜水及弱矿化碱性硅质热水的形成及其对铀迁移的地球化学意义

一、概述 (一)地壳中硅的丰度硅是地壳中分布最广的元素之一,它在地壳上的分布量仅次于氧,占地壳质量的25.74％。硅在地壳中的含量随着深度而减少。玄武岩圈中的基性岩是含硅不很丰富的,仅含22％到23％的硅。位于地壳下方的地核,其含硅量还要小,因为,地核是由铁、镍形成的。因此,     

GRV 13100顽火辉石球粒陨石中金属硫化物特征与成因

顽火辉石球粒陨石中的大量金属硫化物形成于早期极还原的太阳星云条件。GRV13100是一块发现于南极格罗夫山的顽火辉石球粒陨石,不透明矿物包括陨硫铁、陨硫铬铁矿、陨硫镁矿、陨硫钙矿、含硅铁纹石、陨磷铁矿、硅磷镍矿等金属硫化物和磷化物,总丰度达21%,经历了一定程度的热变质。通过对其岩石学和矿物化学特征研究,并和其它顽火辉球粒陨石进行对比分析,结果表明:(1)陨硫镁矿中FeS含量可以反映母体变质温度,GRV 13100中大部分陨硫镁矿变质温度为200℃～300℃,个别经历了400℃～800℃的高温,可能为外来吸入成因,或者代表了原始星云的凝聚或结晶温度;(2)陨硫镁矿形成于太阳星云的直接凝聚,并在橄榄石和顽火辉石冷凝结晶之后形成;(3)陨硫铁的成因分为原生和次生两种,原生的陨硫铁由太阳星云直接凝聚而成,次生的陨硫铁是在后期热变质过程中由铁镍金属经过硫化作用或者由陨硫镁矿分解而形成;(4)硅磷镍矿可能来自含硅铁纹石的出溶。本论文的研究工作为太阳系早期高度还原星云演化及其后期热变质提供了约束。     

前寒武纪条带状硅铁建造的形成机制与地球早期的大气和海洋

前寒武纪条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的化学沉积建造类型,记录了当时大气和海洋的化学成分、氧化还原状态及演化。本文系统测定了华北地台条带状硅铁建造的硫硅氧同位素组成。不同时代和不同类型条带状硅铁建造中石英的硅同位素组成非常相似,强烈亏损30Si,δ30SiNBS-28大部分位于-2.0‰～-0.3‰之间,平均-0.8‰;硅铁建造中石英的δ18OV-SMOW相对较高,8.1‰～21.5‰,平均13.9‰;二者均与现代海底黑烟囱、泉华及热水沉积硅质岩的硅氧同位素组成相似。在同一样品中,磁铁矿条带中石英的δ30SiNBS-28普遍低于相邻硅质条带中石英的值,而δ18OV-SMOW刚好相反,反映了硅铁建造沉积时的初始特征。BIFs中硫化物的δ34SV-CDT变化范围很大,-22.0‰～+11.8‰,但大部分集中分布在0值附近。Δ33S=-0.89‰～+1.2‰,显示出了明显的硫同位素非质量分馏特征,说明当时大气氧浓度很低。与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造的Δ33S多为负值,而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造的Δ33S多为正值。提出无论是Algoma型,还是Superior型BIFs都是由海底热液喷气作用形成的。富含溶解硅和铁的热水溶液喷发到在海底以后,由于温度突然下降,硅酸H4SiO4在海水中达到过饱和状态,导致SiO2首先沉淀,形成硅质层;随着热水溶液与海水的不断混合,温度不断降低,Eh值不断升高,Fe2+逐渐被氧化生成Fe3+随后沉淀,形成富铁层。一套硅铁韵律层代表了一次大的海底喷气活动;海底热液喷气的周期性活动形成了规律性的硅铁韵律层。BIFs的广泛分布和硫同位素非质量分馏效应的普遍存在,表明当时大气氧水平很低,可能不足现在氧水平的1‰;火山和海底喷气活动非常强烈,海水温度较高,呈酸性,pH值在3.0～5.5之间;海洋中可溶解硅H4SiO4和Fe2+的浓度很高;而可溶硫酸盐的浓度极低,1mM。早元古代(1.8Ga)以后海洋硫酸盐浓度升高,由富铁海洋转化为富硫酸盐的海洋,是造成BIFs消失的根本原因。大规模火山喷发和海底喷气活动对海洋的成分和氧化还原状态影响很大,使海洋的氧化时间较大气至少推迟了6亿年。     

东昆仑夏日哈木镁铁-超镁铁岩中的钛闪石-韭闪石对成矿过程的约束

夏日哈木含铜镍矿镁铁-超镁铁岩位于东昆仑西段的昆北地体,主要由方辉橄榄岩、橄榄方辉岩、斜方辉石岩以及辉长岩组成,赋矿岩石类型包括橄榄方辉岩和斜方辉石岩,但含矿岩体形成的温度、压力和氧逸度条件仍不清楚。本文在含长橄榄方辉岩中发现填隙相的角闪石,电子探针分析结果显示其属于钛闪石和韭闪石。角闪石整体具有贫硅(SiO_2=40.97%～44.63%)、贫镁(MgO=14.46%～16.75%),富铝(Al_2O_3=12.56%～13.95%)、富钛(TiO_2=1.46%～5.52%)特征,显示岩浆成因特征。根据角闪石成分计算结果显示,角闪石结晶温度为980～1040℃,形成压力为700～840MPa,氧逸度范围为NNO-0.54～+1.36。角闪石核边成分反映其结晶时降温降压的过程。角闪石氧逸度具有先升高后降低的规律:核部具有低氧逸度特征,表明母岩浆有利于成矿物质的富集;早期氧逸度升高可能受到围岩金水口群大理岩同化混染作用影响;后期氧逸度降低可能与同源高镁拉斑玄武质岩浆注入有关,新的岩浆注入促进了硫化物的熔离成矿。     

云南因民铁铜矿区辉长岩类中黑云母-金红石化特征及其指示意义

对云南因民铁铜矿区深部辉长岩类中金红石、黑云母、碳酸盐和绿泥石的矿物地球化学特征进行研究,以探讨赋存于辉长岩类中的铁氧化物铜金型矿(化)体的成岩成矿环境。金红石由岩浆结晶和多期蚀变作用形成,其结晶温度为820~1 082 ℃,多期蚀变温度为444~730 ℃,金红石与黑云母密切共生;黑云母可划分为原生高钛镁质黑云母、热液蚀变镁质黑云母和铁质黑云母,形成温度分别为653~750 ℃、525~619 ℃和551~577 ℃,氧逸度均位于Ni NiO缓冲剂附近,表明黑云母形成于高温强氧化环境,有利于金红石化;铁白云石-菱铁矿化揭示了强还原环境,交代蚀变金红石;绿泥石多由铁镁矿物蚀变形成,形成于中低温(174~243 ℃)、低氧逸度(-4468~-5142)和高硫逸度(-1442~-1976)的强还原环境,有利于金属硫化物形成。本区岩浆结晶演化和黑云母-金红石化蚀变具有高温强氧化地球化学岩相学特征,有利于钛、铁矿化,后期叠加中低温强还原地球化学岩相,为IOCG矿床成矿的有利地球化学岩相学类型。     

河南窑场铁矿床地球化学特征及其地质意义

通过对窑场铁矿床围岩和矿石的地球化学分析,得出本区条带状硅铁建造可能与海相火山沉积物有关,属于前寒武纪火山沉积变质型铁矿床范围,可进一步划分为火山岩-中酸性杂砂岩-硅铁质沉积建造.流体包裹体测温结果表明,含矿围岩中的包裹体均一温度集中在220～340 ℃之间,矿石中包裹体均一温度峰值为220～300 ℃,成矿流体具有低盐度[(w(NaCleq)为088%～1134%)]、低密度(066～099 g/cm3)特征.由激光拉曼探针分析可知,石英中气液包裹体具有较复杂的气液相成分,显示除水外,还具有较强还原性物质成分的特征峰值,表明整个成矿过程均处于还原环境.窑场铁矿床经历了前期含硅铁沉积物的沉积阶段和后期的区域变质作用阶段,变质成矿流体发生了不混溶现象,对成矿元素的富集起到一定的促进作用.     

熔融制样X射线荧光光谱法测定高铬赤泥中主次量组分

高铬红土型铝铁复合矿经钠盐还原焙烧-磁选-浸出后,铬等有价金属在赤泥中富集(Cr₂O₃含量达到3%~30%),属难熔复合矿物,目前主要以化学分析方法为主,但操作复杂,且步骤繁琐,分析周期长。而应用X射线荧光光谱法(XRF)分析测定,一般采用钠盐熔剂、较高稀释比等熔融制样,不利于钠以及低含量元素的测定。本文采用四硼酸锂-偏硼酸锂(67:33)作混合熔剂,硝酸铵作氧化剂,饱和溴化锂溶液作脱模剂制备玻璃熔片,建立了波长色散型XRF测定高铬赤泥中主次量组分(铬硅铝铁镁钙钠钾硫磷钛锰钒)的分析方法。研究表明,熔样稀释比低于24:1时,稀释比越低,对铂金坩埚腐蚀越严重;稀释比在24:1时制样方法的相对标准偏差(RSD,n=10)最低;熔样时间越长,温度越高,RSD越低。由此确定熔样最优条件为稀释比24:1,熔样时间15 min,熔样温度1100℃。分析中采用铬铁矿、铝土矿、黏土、铁矿石国家标准物质及人工标准样品校准,基本参数法进行基体校正,方法精密度(RSD,n=10)为0.3%~3.9%。与国内外其他含铬矿物的XRF分析方法相比,本方法采用不添加钠盐、一次熔片、常规熔样温度(1100℃)、低稀释比(24:1)等进行制样,制样方法的精密度和分析精密度均低,解决了高铬赤泥的XRF分析方法问题,还可扩展到高铬、铝、硅、铁等复合矿原矿及其钠盐处理焙烧矿、精矿及尾矿的XRF分析。     

氢醌作用的铁还原对臭葱石稳定性的影响

<正>耗铁量少,脱水性好的臭葱石沉淀作为含砷污水一种典型处理方法被广泛应用于有色金属湿法冶炼领域的废液除砷。以结晶度较高的臭葱石(Fe2As O4·2H2O)为代表的含砷废渣通常被堆存或填埋于尾矿库。先前的文献详尽阐明有氧渣堆中的臭葱石在微酸性条件下稳定性较好,在中性至弱碱性条件臭葱石会被分解形成水铁矿。然而却鲜少有记载砷(As)、铁(Fe)均随氧化还原梯度变化的渣坑里其是否稳定。木质素生物降解产生的醌类官能团被发现存在于天然的腐殖质中。以臭葱石为主的这类砷渣和上述的天然醌类恰好     

弓长岭石榴石的成因矿物学

一、弓长岭石榴石的成因弓长岭二矿区的含铁建造为太古代硅铁建造而非碳酸盐建造,故有利于形成非钙榴石,而不利于形成钙榴石.该矿区条带型贫铁矿类型有磁铁石英岩、赤铁石英岩、阳起石磁铁石英岩、绿帘石磁铁石英岩、普通角闪石磁铁石英岩;隐纹型富铁矿类型有石英磁铁矿、镁铁闪石磁铁矿、绿泥石磁铁矿、石墨磁铁矿.贫矿含TFe27～39%,SiO_232～48%;富矿含TFe54.72～67.91%,SiO_22.28～21.58%.两者均有较多的硅铁,有利于形成铁铝榴石.但硅铁矿体中缺铝,故铁铝榴石又较少见.此类硅铁矿体变质前原为胶体沉淀,故当围岩中     

低温热液成矿作用中铊有机络合物搬运形式的研究

文章依据等库伦反应外推原理,计算了铊的醋酸(TlAc0)、柠檬酸(TlCit2-)、苹果酸(TlMal-)、草酸(TlOx-)及琥珀酸(TlSuc-)络合物在25～100℃之间的稳定常数。将这些稳定常数输入EQ3/6的DATA0.SUP热力学数据库后,在75℃和100℃温度条件下,对铊的诸物种于低温热液中在不同pH值条件下的分配进行了计算。计算表明,在中性及偏碱性条件下,在75℃还原环境中,自由铊离子(Tl+)所占比例约为55%,TlHS0约占10%,而其余则为铊的有机络合物,并以铊的柠檬酸络合物占绝对优势。在75℃氧化环境中,自由铊离子约占55%,而铊的有机络合物则为45%左右。在100℃还原环境中,自由铊离子所占比例约为20%,TlHS0约占20%,其余则为铊的有机络合物。在100℃氧化环境中,自由铊离子所占比例约为30%,其余则为铊的有机络合物。因而笔者认为,铊的有机络合物,尤其是铊的柠檬酸络合物,在低温热液中对于铊的溶解及搬运起着重要的作用。     

生物质炭负载纳米零价铁对水中硝态氮的还原去除机理研究

采用液相还原法成功制备纳米零价铁,并组装出生物质炭负载纳米零价铁复合材料(NZVI/BC)。XRD图谱显示,NZVI/BC由生物质炭(BC)和纳米零价铁(NZVI)两种成分复合而成;SEM图像显示,加入生物质炭之后,NZVI颗粒在炭表面分散良好。研究考察溶液p H值、还原剂投加量、铁/炭比和NO-3初始浓度等因素对NZVI/BC还原性能的影响。结果表明,NZVI/BC显示出优良的还原性能。在相同条件下,反应2 h,NZVI对NO-3的去除率为75%,而NZVI/BC对NO-3的去除率为96%。NZVI/BC是一种具有应用前景的硝态氮净化材料。     

柞水县银硐子银铅多金属矿床稳定同位素特征及其矿床成因探讨

银硐子银铅多金属矿床,产于中泥盆统青石垭组一套复理石建造中,层位稳定。本文通过矿床的铅、硫、氢、氧等稳定同位素的研究,探讨了该矿床的成矿物质主要来自泥盆系下伏基底地层,矿石硫来源于泥盆纪海水的无机还原,成矿溶液介质水为泥盆纪海水。成矿温度70～173℃,压力200Pa,成矿溶液盐度10.9～45wt‰(NaCl)。认为该矿床为一弱改造的海底喷流(热卤水)沉积型银、铅多金属矿床。     

从几个地质特征初步探讨大石桥晶质菱镁矿矿床成因

大石桥晶质菱镁矿产于含方柱石及微含沉积菱镁质的中元古代硅质白云岩中,受区域挤压带控制,与元古代混合岩有空间联系。受千枚岩遮挡层和层间断裂控制时,矿体成层状,否则成不规则状。围岩具脱硅化、菱镁矿化及滑石化等蚀变,具热晕。成矿温度介于240—370℃之间。因白云石变成菱镁矿时体积有收缩,故出现收缩构造,如张性角砾岩和张性断裂等。角砾岩胶结物中有菱镁矿和滑石。成矿热液为贫硅富镁碱性热液,晚期转为含硅酸性热液。矿床成因为(蒸发)沉积-热液富集。     

下蜀土-膨润土混合土的膨胀性试验及机理研究

下蜀土-膨润土混合土作为一种可选的衬垫材料,其膨胀性对城市垃圾卫生填埋场的安全性有重要意义。本文按不同的初始含水量(10%～20%)和膨润土掺量(5%～15%)共配制了9组混合土试样,并在不同的温度(30～50℃)条件下开展一系列无荷膨胀试验。试验结果表明:初始含水量是影响下蜀土-膨润土混合土膨胀的重要因素,初始含水量越高,试样膨胀性越小;混合土中膨润土掺量越高,膨胀性越大;温度对下蜀土-膨润土混合土的膨胀性也有重要影响,膨胀性随温度的升高增加,尤其对于膨润土掺量较高的试样,膨胀性的温度效应更明显。     

密闭微波消解-ICPOES法测定钢铁样品中硅

硅作为冶炼组分,可以提高钢的可淬性、稳定性以及耐腐蚀性。硅也是生产硅钢的重要原料,硅钢是当今最重要的软磁材料。钢铁中绝大部分的Si来自于生产过程中加入的脱氧剂———硅铁。在这个过程中Si不会生成熔渣而析出,Si保持溶解于钢水中。高硅含量的钢铁具有很高的化学稳定性。含硅的钢铁[w(S i)>0.1%]可以完全溶解于浓HC l和浓HNO3的混合酸中;但是用水稀释后,硅酸会凝结出来。因此,为了实现等离子体发射光谱法(ICP-OES)准确测定S i,样品消解过程必须使用HF。为避免挥发性S iF4的损失,必须使用密闭罐消解系统。本文研究的目的就是开发一个验证的分析方法,测定合金钢中的S i。1仪器样品     

安徽省霍邱铁矿含铁岩系中斜长片麻岩黑云母-石榴石地球化学特征及其地质指示意义

霍邱铁矿是华东地区发现的超大型变质铁矿床。通过对铁矿体的含铁岩系中黑云斜长片麻岩样品电子探针微区分析,从黑云母-石榴石的化学成分分析入手,研究矿物特征和地球化学特征,揭示变质程度与变质作用和成矿条件关系。黑云斜长片麻岩的MF比值为0.39~0.52,均值0.46,A1/Si比值0.23~0.31,具富铁、富硅的特征,原岩恢复为巨厚层状泥质类岩石;黑云斜长片麻岩中黑云母FM=2.25~3.09,均值为2.58,黑云母类别为镁质黑云母。石榴石中w(FeO)28.77%~30.85%,w(MgO)3.54%~5.99%,石榴石中铁铝榴石含量最高,为61.76%~67.40%,以铁铝质系列为主。伴随温度的升高,镁的分配系数黑云母比石榴石高,即KD~(Mg)(均值)=0.570.23,温度的升高,铁在黑云母中富集,KDMg的值随温度升高而降低。石榴石-黑云母对变质温度在620℃~650℃之间,变质压力可达0.2GPa~0.8GPa,与乌沙柯娃根据KDFe值估算的温压条件接近;变质程度可达角闪岩相变质。运用热力学Gibbs自由能原理,计算出变质峰期时氧逸度值lnf_(O2)=-11.324~-11.779,氧逸度缓冲剂类型为MH型。综合分析,初步认为本区黑云斜长片麻岩的原岩恢复为巨厚层状富铁的泥质岩类夹部分火山岩;原岩变质时的理化条件是中压,中高温环境,变质峰期氧逸度较高,原岩经历了角闪岩相变质。变质作用的发生使得变质原岩中的铁重新活化并迁移,在高氧逸度条件下,铁被淋滤出来,最终铁硅质岩更加富集成矿。     

寒区再生集料水泥稳定碎石路基的力学和温缩性能北大核心CSCD

为解决废旧沥青混合料(RAP)和铁尾矿砂(ITS)固废处理问题,将两者充当砂石料掺加到水泥稳定碎石中,通过无侧限抗压试验、弯拉试验和温缩试验对水泥稳定碎石进行路用性能研究,分析了RAP和ITS掺量对水泥稳定碎石的影响。结果表明:RAP掺量一定时(25%),ITS掺量增加有利于提高水泥稳定碎石的抗压强度和弯拉强度,但会增大材料的温缩应变和温缩系数,降低温缩性能,其中ITS45(ITS掺量为45%)有较好的温缩性能;ITS掺量一定时(60%),RAP掺量增加不利于水泥稳定碎石的抗压强度,但可以提高水泥稳定碎石的弯拉强度,降低温缩应变和温缩系数,其中RAP70(RAP掺量为70%)温缩性能达到最优;与ITS45相比,RAP70有更宽泛的施工温度区间。     

斯洛伐克西喀尔巴阡山Koice-Medvedia菱镁矿床的矿物学、流体包裹体和碳-氧-锶同位素研究

Kosice矿床是斯洛伐克第二大的菱镁矿床(150Mt),位于Gemeric的东部。其镁质碳酸盐矿体赋存于石炭纪石灰石和含白云石的石灰石中,同时下盘黑色片岩中也含有被铁质碳酸盐交代的薄层碳酸盐透镜体。在华力西期造山运动(M1)中,古生代岩石受到了低级变质作用(绿泥石带)。镁交代作用始于白云岩1的结晶作用,其后形成菱镁矿,最终沿裂隙形成铁菱镁矿。铁质碳酸盐包括早期铁白云石-白云石,铁白云石和后期含方解石和石英的菱铁矿。根据碳酸盐矿物对地质温度计,白云石1结晶作用发生在300~340℃。这一结果与M1的变质矿物组合(绿泥石,白云母-伊利石)吻合。铁白云石的结晶作用发生在320~370℃.少量细脉中可见白云石2,绿泥石和伊利石-多硅白云母,它们是由于阿尔卑斯期造山运动M2变质作用形成的更晚的矿物组合。 菱镁矿的流体包裹体(FI)研究,显示存在不同成分的热卤水,卤水成分变化相当于NaCl含量21~42wt％,但其它成分的盐含量高于NaCl,溶解的CO2含量也有变化。两相包裹体均一温度(Th)的范围为164~217℃,含石盐子晶包裹体均一温度的范围为217~344℃。富CO2包裹体(盐度相当于NaCl含量1-22wt％,CO2的密度为0.28~0.77 g·cm-3,均一温度为289~344℃)在菱镁矿中是次要的,但这种包裹体在与矿石伴生的石英中是主要的,并且与含石盐     

冻土蠕变指标试验研究

通过不同温度、不同加载应力作用下冻结兰州黄土、黏土、砂质黏土的蠕变试验,分析了蠕变曲线、初始应变、流变起始应变与流变起始时间、破坏应变与破坏时间及相对蠕变指标.结果表明：3种土质冻土的蠕变曲线变化规律大致相同,加载过程中,应变非线性增加,且加载应力越大、温度越高,初始应变越大;流变起始时间与破坏时间都与加载应力、温度有密切关系,加载应力越大、温度越高,越先出现流变和破坏. 对于相同的土质,加载应力和温度对流变起始应变、破坏应变的影响不大;对于不同土质的初始应变、流变起始应变和破坏应变,都是黏土最大、砂质黏土次之、兰州黄土最小. 3种土质冻土的初始加载段和非稳定蠕变段所占的时间较短,但产生的应变却较大;同时,温度越高,相对流变时间越短、相对破坏时间越长,说明非稳定蠕变阶段所占的时间随温度的升高而变短、稳定蠕变阶段所占的时间随温度的升高而变长.     

第七讲 铁的地球化学性质和内生找矿地球化学

(一)铁的地球化学性质铁是四周期中部第六个过渡元素,是铁族(Ⅷ族)的代表,具有亲铁、亲硫和亲氧的三重性.亲铁性主要在地核中显示,呈铁镍互化物产出;在地壳的强还原条件下也可呈少量自然铁和铁-铂族互化物存在.亲硫性和亲氧性因外部条件的不同而各有显示,两者互为消长:还原条件下形成各种硫(砷、锑等)的化合物,氧化条件下形成各种氧(还有附加的F、OH等)的化合物.还原、低O/S条件下成Fe~(2 )的硫化物;氧化、高O/S条件下形成Fe~(3 )的氧化物,这是铁的最主要的地球化学性质和行为.