云南勐野井钾盐矿床中Br和I的影响因素及意义

为探究盐类矿床中Br和I元素的影响因素及其对钾盐矿床成因的指示意义,采集思茅盆地勐野井的石盐、钾盐样品,采用X射线衍射方法分析了其盐类矿物组成,用ICP-OES和离子色谱仪测试了阳离子(K~+、Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+))和阴离子(Cl~-、Br~-、I~-、SO_4~(2-))组成。结果显示,样品的Br含量为89.08×10~(-6)~555.45×10~(-6),高于海水含量,Br×10~3/Cl的质量比值为0.13~0.86,Br的主要影响因素是溶液的主要成分(SO_4~(2-),K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+))和蒸发作用;I含量为0.07×10~(-6)~0.27×10~(-6),I×10~6/Cl的摩尔比值为0.03~0.11,略高于海水值,I含量随I×10~6/Cl摩尔比值的增加呈上升趋势,说明蒸发作用是影响卤水I含量的因素之一。但Br和I呈负相关,表明有机质的含量是I含量的主要影响因素,蒸发作用可能是次要影响因素,I和I×10~6/Cl摩尔比值可能是判断海陆相的潜在指标之一。     

莱州湾白浪河河水和河口海水的水化学和氢氧稳定同位素特征

在海水入侵的研究中,通常将海水作为一个重要的混合端元。而一般沿海带的海水,尤其是河口海水相对于标准海水都会受到入海河流以及沿海人为活动的强烈影响,在空间和时间上的分布不断在变化。因此在研究海水入侵之前,研究河口海水、标准海水与河水成分之间的混合关系至关重要。本研究主要是对比海水和地表水的稳定同位素和水文地球化学成分。在莱州湾入海河流白浪河的下游沿岸采集5件河水样品,河口采集7件海水样品,对样品进行了水化学和稳定同位素测试,研究淡水和海水的混合关系。采用惰性示踪剂(δD、δ~(18)O、Cl~-、Br~-)和反应示踪剂(Na~+、Mg~(2+)、SO~(2-)_4、HCO~-_3、Ca~(2+)、NO~-_3)展开分析。在δD-δ~(18)O关系图上,所有的河水样品都位于全球大气水线之下,反映了上游水库水的蒸发,海水样品则位于标准海水与河水样品的混合线上。河水样品δ~(18)O—Cl~-关系表明不同程度的溶解了蒸发盐;河水样品的Ca~(2+)、HCO~-_3、SO~(2-)_4与Cl~-的比值反映了CO_2气体、碳酸盐以及硫酸盐溶解。海水样品的Br~-/Cl~-比值与海水比值基本相同,与其它主要离子与Cl~-的关系都表明海水样品源于标准海水与河水的混合。因此当河水和海水混合时,两种水体的溶剂发生机械混合,溶质中海水占主导的化学成分与Cl~-比值都接近海水比值,包括Na~+、Mg~(2+)、SO~(2-)_4、Br~-和Cl~-的比值,而大陆生成的成分在淡水中与Cl~-的比值都会大于海水比值,主要有HCO~-_3、Ca~(2+)、NO~-_3和Cl~-的比值。这种混合机理也适用于地下水。     

临泽县杨台洼滩新近系白杨河组凹凸棒石的成因

采用X射线衍射、偏光显微镜和扫描电镜对赋存在临泽县北部杨台洼滩盆地中白杨河组地层上部凹凸棒石黏土的矿物成分、形貌和赋存状态进行了研究。结果表明,矿物成分除黏土矿物外,还含有石英、长石、方解石、白云石、石膏等其他矿物。黏土矿物以凹凸棒石和伊利石为主,还含有一定量的绿泥石、高岭石和伊蒙混层矿物。白杨河组地层沉积时期为干旱气候,盆地中的水体不断蒸发使得石膏沉积下来,致使水体中Mg~(2+)和Ca~(2+)的比率和水体的碱性增大。在富Mg~(2+)、碱性的介质条件中,二氧化硅胶体和Mg~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)随着水体的蒸发结晶析出凹凸棒石。     

用离子色谱法分析矿物包裹体液相成分的方法

随着对矿物包裹体研究的深入和发展,地质工作者越来越重视矿物包裹体成分的研究,因而近年来也促使我国矿物包裹体成分分析工作的开展和发展。由于包裹体很小,一般只有几微米大,它所含的物质约为10~(-11)克。其中液相一般是小于10%(wt.)盐类的水溶液,主要成分为Na~+、K~+、Ca~(2+)、Ma~(2+)、F~-,Cl~-和SO_4~(2-),其次还可能有Li~+、Al~(3+)、B_r~、NO_3~-、HCO_3~-,CO_3~(2-)、PO_4~(3-)以及其他物质。因此要分析如此微量的离子在分析技术上是很困难的,     

显生宙全球海水化学成分演化及其对蒸发岩沉积的约束

通过搜集显生宙以来不同地质时期内海相碳酸盐岩鲕粒及胶结物矿物成分、钾盐矿床矿物种类及组合特征、蒸发岩盆地中石盐流体包裹体成分,并利用这些资料与人工海水模拟实验得到的石盐中Br分配特征的对比,得出海水成分在5.5亿年以来的显生宙期间,经历了五个阶段:其中晚元古代至寒武纪早期、二叠纪早期至中生代早期、新生代早期至现今,这些时期的原始海水组成特征系数m(SO_4~(2-))+m(HCO_3~-)/2m(Ca~(2+)),为Na-Mg-K-SO_4-Cl型海水,此期间沉积的钾盐矿床的钾镁盐矿物主要为钾盐镁矾、无水钾镁矾、杂卤石、硫酸镁石等含MgSO_4矿物,海相鲕粒和碳酸盐胶结物矿物成分为文石;而寒武纪早期至石炭纪、中生代早期至新生代早期,原始海水组成特征系数m(Ca~(2+))m(SO_4~(2-))+m(HCO_3~-)/2,为Na-Mg-KCa-Cl型海水,此期间沉积的钾镁盐矿物主要为光卤石和钾石盐,甚至含有溢晶石,海相鲕粒和碳酸盐胶结物矿物成分为方解石。根据石盐流体包裹体成分计算得出:显生宙期间,海水K+含量大部分时间变化幅度较小,为9.3～11.5mmol/kg H_2O(除了石炭纪和晚元古代),平均为10.55mmol/kg H_2O。Mg~(2+)含量在早寒武世≥67mmol/kg H_2O、晚志留世至中泥盆世31～41mmol/kg H_2O、晚古生代≥48mmol/kg H22O、晚白垩世34mmol/kg H_2O和现代55.1mmol/kg H_2O。Ca~+含量在晚元古代至古生代早期≤11mmol/kg H_2O、古生代早期至石炭纪22～35mmol/kg H_2O、石炭纪至中生代早期≤17mmol/kg H_2O、中生代早期至新生代早期19～39mmol/kg H_2O及新生代早期至今7～21mmol/kg H_2O。SO_4~(2-)含量在晚元古代至古生代早期≥23mmol/kg H_2O、古生代早期至石炭纪5～17mmol/kg H_2O、石炭纪至中生代早期13～22mmol/kg H_2O、中生代早期至新生代早期5～19mmol/kg H_2O及新生代早期至今12～29.2mmol/kg H_2O。海水Ca~(2+)与SO_4~(2-)含量的相对变化是控制海相钾盐矿床钾镁盐矿物类型的基本因素。同时,利用以上数据计算得到的显生宙各时期海水[m(Mg~(2+))+m(SO_4~(2-))]/[m(K~+)+m(Ca~(2+))]的变化与各时期海相蒸发岩系石盐层底部的Br含量变化具有同步性,进一步验证了显生宙期间海水成分是不断变化的,是约束海相蒸发岩钾盐矿物类型的主要因素。海水成分变化的控制因素为洋中脊热液和陆地水,其中洋中脊热液起主要作用,而控制这些因素变化的根本原因为板块构造运动。     

深圳沿海表层海水与地表水关系的地球化学分析

依据深圳沿海所取31件表层海水样品的水化学数据,对主要离子Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-和HCO3-与C l-以及B r-与C l-的关系作散点图分析。西海岸表层海水Ca2+、K+、SO42-和HCO3-与C l-的比偏离海水稀释线,源于其位于珠江河道影响范围,与珠江水有不同程度的混合;东海岸表层海水Ca2+、K+和HCO3-与C l-的比主要围绕海水稀释线波动,表明沿海表层海水流动缓慢,受表层海水蒸发和当地沿岸污染河水排泄的长期累积影响;靠近深圳湾的5件西海岸海水样品成分与东海岸表层海水相似。     

煤矿地下水库水岩作用时间规律模拟试验研究

矿井水在煤矿地下水库的停留时间会影响出水中离子浓度水平,而煤矿地下水库运行期间的水岩作用时间规律尚不明晰。为揭示煤矿地下水库不同运行阶段水岩作用的发生类型及强度,结合现场采样测试分析,设计细砂岩–矿井水(S-K)和泥岩–矿井水(N-K)2组水岩相互作用静态模拟试验,从试验前后岩石成分变化及水中主要离子变化2个方面解析水岩作用类型,并结合Q型聚类分析探讨水岩相互作用的时间规律。岩石矿物成分变化表明,水岩作用过程中发生了钠长石、正长石等矿物的溶解以及高岭石、石英等矿物的沉淀;离子比值分析与统计学分析表明,水岩作用过程中还发生了阳离子交换反应以及硅酸盐、蒸发岩等矿物的溶解和碳酸钙矿物的沉淀;Q型聚类分析表明,静态模拟试验水样样本按时间序列可划分为3类,分别代表水岩作用前期(0～0.5 d),中期(1～10 d或1～8 d)以及后期(12～47 d或10～47 d)。结合离子来源解析综合判定：在本试验中,水岩作用前期以阳离子交换反应为主,离子变化主要表现为Na+浓度激增,而Ca2+浓度锐减;中期以阳离子交换反应与矿物溶解-沉淀为主,离子变化主要表现为Na+、K+、Cl-浓度增高,Ca2+、HC...     

内蒙古程家营盆地地下水水文地球化学特征及其成因

通过水文地质调查、水样采集,结合地下水流动系统、吉布斯图、Piper三线图,对程家营盆地地下水水化学特征进行研究;结果表明,该区地下水呈弱碱性,水质较好,TDS、COD浓度较低,水化学类型为HCO_3-Ca;F~-、Mg~(2+)主要受物质来源和山泉水影响;受水-岩相互作用影响,地下水Na~+、Cl~-、HCO_3~-沿地下水径流方向逐渐升高;SO_4~(2-)、K~+表现出沿地下水径流方向逐渐降低趋势;河流沿岸阶地区域地下水径流速度慢、水位埋深浅,受蒸发浓缩作用影响较强形成高TDS地下水;Ca~(2+)离子随受水温和SO_4~(2-)离子浓度升高而降低。程家营盆地地下水水化学特征研究成果,对该区地下水资源的管理、保护以及可持续开发具有重要意义。     

高放处置罐铁释放诱发膨润土矿物相变研究进展

作为高放废物处置罐候选金属材料,低碳钢在处置库服役期间,其腐蚀产物侵入缓冲屏障,导致缓冲材料矿物相变与性能变异,威胁多重屏障体系的长期安全稳定。本文详细综述了国内外处置库深部还原环境所处的弱碱性化学场与中低温度场的变化趋势,认为处置库深部化学-温度还原条件可导致处置罐Fe腐蚀释放Fe~(2+)。在处置库长期运行过程中,蒙脱石与Fe~(2+)接触发生矿物相变,一方面Fe~(2+)置换蒙脱石八面体晶格中的Al~(3+)和Mg~(2+),还原Fe~(3+)或直接占据空位,生成次生矿物;另一方面Fe~(2+)交换蒙脱石层间的Na~+、K~+和Ca~(2+),转化为铁基蒙脱石。矿物相变可诱发缓冲屏障性能变异甚至退化。基于"抗矿物转化"理念,提出了下一阶段缓冲材料矿物相变研究方向,为地下实验室碳素钢选型、缓冲屏障验证试验设计以及屏障体系安全评价提供科学依据。     

电气石岩——一种和矿化有关的岩石类型

电气石是一种复杂的含水、氟、氯硅酸盐矿物族,其一般分子式为WX_3Y_6(BO_3)_3Si_3O_(18)(OH,F,Cl),其中W=Na~+、Ca~(2+)、K~+,X=Al~(3+)、Fe~(3+)、Fe~(2+)、Li~+、Mg~(2+)、Mn~(2+),Y=Al~(3+)、Fe~(3+)、Cr~(3+)、V~(3+)。该矿物族存在许多端员矿物,如黑电气石、镁电气石和钙镁电气石等。电气石在很大范围的温压条件下稳定,故其可提供有关岩浆或流体的一些信息,如P、T、fo_2、α_(H_2O)、α_(F)~-、Mg/(Mg+Fe)比值等(Plimer,1988);同时该矿物类质同象替换十分复杂,其常量元素组成可提供其形成的地质体系化学组成的线索,Henry和Guidotti(1985)在Al-∑Fe-Mg和Ca-∑Fe-Mg三角图解上确定了不同类型岩石中电气石的特定区域。电     

南昌平原区孔隙地下水水化学特征及成因分析

为阐明南昌平原区地下水的水化学特征及成因机制,通过统计分析、Piper三线图图示法、Gibbs图和离子比例系数,系统研究地下水化学的空间分布特征与及来源。研究结果表明:(1)孔隙地下水整体为微酸性淡水,阴离子以HCO_3-为主,阳离子以Ca~(2+)和Na~+为主;(2)地下水的主要化学类型为HCO_3-Ca及混合型,在空间上具有分带性;(3)地下水的主要控制因素是以溶滤作用为主导的水-岩作用;(4)地下水中的K~+、Na~+来源于硅酸盐的溶解,Ca~(2+)、Mg~(2+)的来源于碳酸盐、硅酸盐以及蒸发岩的溶解,主要阴离子来源于硫酸盐岩与碳酸盐的溶解。     

福建长乐地区海水入侵(上溯)对水化学变化的影响

海水入侵是沿海地区主要环境地质问题,分析沿海地下水和河水水化学特征,对圈定海水入侵范围及判断影响程度具有重要意义。通过在福建长乐市海水入侵含水层和闽江口海水上溯区采取23件水样进行室内常规离子测试,获得了海水入侵(上溯)区水中主要离子含量。利用海水稀释线分析主要离子与Cl离子之间的相对变化,对比离子实际浓度与理想浓度的差异,分析海水入侵对水化学变化的影响。研究结果显示,随着海水与淡水混合,水化学类型从海水到淡水依次为Na-Cl型水-Na-Cl·HCO₃型水-Na·Ca-HCO₃·Cl型水-Ca-HCO₃型水;引起水化学类型和TDS变化的主要因素为Na⁺和Cl^-的增加;Ca²⁺、Mg²⁺高于海水稀释线和理想浓度线,Na⁺、K⁺在海水稀释线和理想浓度线上下跳跃：Br^-/Cl^-与海水稀释线吻合较好,可以作为判断海水入侵范围的依据。     

海南蓬莱蓝宝石的光致发光谱学特征及意义

从光致发光光谱角度探讨了海南蓬莱蓝宝石的呈色机理.结果发现:与蓝宝石吸收光谱的500～700 nm吸收宽带相比,在500～720 nm发光波段内存在566.8 nm锐峰、600 nm左右肩峰和Cr~(3+)的694.2 nm特征峰.600 nm肩峰与其吸收峰镜像对称,566.8 nm处锐峰的产生原因复杂.600 nm肩峰可能与Fe~(2+)-Fe~(2+)离子对的电子跃迁有关;566.8 nm锐峰因532 nm激光激发Fe~(2+)-Ti~(4+)或Fe~(2+)-Fe~(3+)间的电荷迁移带,通过晶格造成Si~(4+)、Mg~(2+)等微量杂质离子敏化而产生.光致发光谱中呈现更多谱峰,能呈现离子跃迁时不同离子间发生的相互作用,为500～700 nm吸收宽带由不同致色机制的叠加给出了直接证明,是一种能全面地研究宝石矿物中致色元素能级结构的有效方法.     

赣南五里亭岩体晶质铀矿中铀离子价态及岩浆氧逸度计算

晶质铀矿是花岗岩中广泛产出的副矿物,其铀离子价态的变化及比例关系,对于岩浆氧逸度具有一定的指示意义。笔者利用硅酸盐熔浆中U~(6+)-U~(4+)的平衡关系,推导出花岗岩副矿物——晶质铀矿的氧逸度计热力学计算方程,以及氧逸度(f O2)、温度(T)和不同价态铀离子比值(U~(6+)/U~(4+))的对数关系。以赣南五里亭花岗岩体为例,借助X射线光电子能谱分析,获得U~(6+)与U~(4+)的比例关系(U~(6+)/U~(4+)=0.30～0.46);利用晶质铀矿氧逸度计热力学方程,计算出该岩体形成时的平均氧逸度(为FMQ+0.58)。在温度(T)与氧逸度(lg f O2)协变图中,该结果靠近矿物反应缓冲线(FMQ),显示岩浆为弱还原性。因此,晶质铀矿U~(6+)/U~(4+)氧逸度计算结果能够代表岩浆源区的氧逸度特征,可作为常规氧逸度计算方法的一种有效补充。     

溶液中Pb~(2+),Cd~(2+)和Cu~(2+)离子对羟基磷灰石吸附Zn~(2+)行为的影响

本文研究了在Pb~(2+),Cd~(2+)和Cu~(2+)等离子共存的条件下,羟基磷灰石对溶液中Zn~(2+)离子的吸附行为,讨论了Pb~(2+),Cd~(2+)和Cu~(2+)离子对Zn~(2+)吸附行为的影响;比较了羟基磷灰石对上述离子的吸附能力。实验结果表明:随着Cd~(2+)离子浓度增大,对Zn~(2+)的去除率逐渐增高,羟基磷灰石对Cd~(2+)和Zn~(2+)离子无吸附选择性。而随着Cu~(2+)离子浓度增大,对Zn~(2+)的去除率急剧下降,表现出明显的吸附选择性。另一方面,对Zn~(2+)的去除率几乎不随Pb~(2+)离子浓度的变化而改变,这是由于羟基磷灰石对这两种离子的吸附行为与机理不同。上…     

基于海相石盐流体包裹体的古海水演化热力学模拟

传统观点认为地质时期海水成分一成不变,然而包裹体测试技术的迅速发展,揭示出显生宙以来海水成分至少发生过两次大的旋回变化。本文基于世界多个海相沉积盆地的原生石盐包裹体实测数据,探讨了显生宙以来古海水地球化学、水化学类型、蒸发岩矿物组合特征的显著变化,并结合EQL/EVP卤水蒸发平衡模型,定量模拟了两种典型海水的蒸发演化过程、析盐规律和矿物组合特征,分析和探讨了中国海相沉积盆地的成钾前景。应用Spencer相图,揭示出在过去的600 Ma期间,古海水成分点在Cl-SO4和Ca-Cl两个相区内随时间发生周期性的震荡变化,志留纪、泥盆纪、侏罗纪和白垩纪的海水类型与现代海水迥然不同,为典型的Ca-Cl型水。Mg-2KSO4/Mg-Ca-2KJnecke相图分析结果显示,这些时期的石盐包裹体成分,位于富CaCl2、贫MgSO4的Mg-Ca-2K相图中光卤石、钾石盐稳定相区,指示原始海水相对于现代海水具有富Ca、贫Mg的特征,其析出的典型矿物组合主要有石盐、钾石盐、光卤石和溢晶石等。而新元古代、二叠纪和第三纪大部分石盐包裹体成分,都落到了Mg-2KSO4相图上的钾盐镁矾和钾石盐相区,和现代海水成分较为类似,具有富Mg2+、SO2-4的特征,其析出的典型矿物组合包括石盐、钾盐镁矾、硫镁矾、钾石盐和光卤石等。EQL/EVP定量模拟结果显示,富SO4-Mg型的海水和富CaCl型的古海水,蒸发演化路径和矿物析出序列截然不同,Ca-Cl型的海水更易形成优质钾盐矿床,有利的成钾时段为寒武纪-早石炭世、侏罗世-新生代早中期。     

H~+对Cu~(2+)—Me~(2+)二元体系吸附的影响规律研究

土壤对重金属离子的吸附容量严格受H~+浓度的控制。本文通过试验探讨了H~+ 对Cu~(2+)——Pb~(2+),Cn~(2+)——Zu~(2+),Cu~(2+)——Hg~(2+)系统中Cu~(2+)吸附量的影响规律。当pHpH时,Cu~(2+)吸附量随pH值增大而减小。对于酸性土,pH=6.5(初始值)或7.0(平衡值),对碱性土,pH=5.5(初始值)或7.8(平衡值)。在pHpH_(ZPC)时,吸附模式具有完全不同的形式。     

青岛市大沽河流域地下水水化学时空演化及影响因素分析

为探讨滨海流域地下水水化学成分的时空演化规律及影响因素,以青岛市大沽河流域为研究对象,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法、离子比例系数等方法对2001~2012年137个地下水样的水化学成分进行系统分析。研究结果表明:流域内地下水以碱土金属Ca~(2+)为优势阳离子,重碳酸根HCO_3~-为优势阴离子,主要离子含量年际变化不大,基本符合枯升丰降的原则,但区域差异较为明显;2001~2012年地下水化学类型由Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Mg~(2+)—HCO_3~-—Cl~-型变为Ca~(2+)—Mg~(2+)—SO_4~(2-)—Cl~-、Ca~(2+)—Na~+—HCO_3~-—Cl~-、Na~+—Ca~(2+)—Cl~-—HCO_3~-混合型水;岩石风化作用是区内地下水化学组分的主要控制因素;农业活动中氮肥的过度施用、粪便及生活污水等人为来源的输入则为区内NO_3~-含量较高的主要影响因素。     

针铁矿/水界面反应性的实验研究

选择针铁矿对Pb2+、Cu2+、Cd2+等3种重金属离子的吸附实验,开展矿物/水界面反应性研究.金属离子(M2+)在矿物-水溶液间分配有多种表面反应机制,这些表面反应发生作用的条件主要取决于吸附质水化学性质和矿物表面荷电性,因此,溶液pH值是影响矿物/水界面反应性的关键因素.在不同pH值条件下, 表面羟基可通过发生质子化或去质子化反应而使得矿物表面产生荷电性并发生改变,而金属离子的水解则可显著加快金属羟基配合物的形成,从而进一步增强了矿物/水界面反应.本实验条件下针铁矿表面对重金属离子的吸着量随pH值升高而升高,在一个较窄的pH值范围内吸附率急剧升高,呈S形分布.针铁矿对3种不同的重金属离子的吸附能力的强弱顺序是Cu2+＞Pb2+＞Cd2+.无论是Langmuir方程还是Freundlich方程,都能较好拟合针铁矿对重金属离子的等温吸附过程.Freundlich方程的n值均在0.1～0.5之间,说明重金属离子在针铁矿表面的吸附并不能简单地归结为单配位或双配位模式,可能存在着多种吸附结合形态.表观吸附常数KM值的变化规律,说明重金属离子与针铁矿表面反应模式及其表面吸附形态发生了变化,具体的吸附形态还有待谱学研究进一步证实.     

漓江流域河流水体离子组成特征及来源

通过2016年9月至2017年6月在漓江流域采集水样,对其主要离子进行分析,发现了漓江流域水化学主要离子的控制机制、来源及时空变化特征。结果表明,漓江流域的pH值介于6.89～7.79之间,平均值为7.34,EC变化范围在70.6～385.5us·cm~(-1)之间,平均值为228us·cm~(-1),TDS的变化范围为49.42～203.19mg·L~(-1),平均值为112.35mg·L~(-1)。阴、阳离子的浓度顺序为HCO_3~-SO_4~-2NO_3~-Cl~-,Ca~(2+)Mg~(2+)Na~+K~+,水化学类型为HCO_3-Ca型水。Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-的变化特征相似,总体呈现中游高,上下游低的特点,Cl~-、Na~+、K~+在中下游的浓度比上游高,季节性差异方面旱季的离子浓度一般大于雨季。离子来源分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)和HCO_3~-主要来源于碳酸盐岩的风化,Na~+、K~+和Cl~-除来自岩石的风化外,循环盐对它们也有少量的贡献,NO_3~-和SO_4~(2-)也主要来自岩石的风化溶解。