微堆中子活化技术测定多金属结核和海洋沉积物中多元素

介绍了微堆中子活化法对多金属结核及其伴生海洋沉积物样品中痕量元素的测定条件,讨论了误差来源。实验结果给出了某些元素的地球化学特征,为研究多金属结核的形成提供了依据。     

预处理过程对沉积物中粘土矿物半定量分析的影响

粘土矿物学的X射线衍射(XRD)分析是地球科学特别是海洋沉积学研究的一种重要手段,但不同的预处理方法和XRD测试条件对粘土矿物研究的鉴定和半定量分析具有明显的影响。因此,评估各种预处理方法和测试条件,对粘土矿物分析结果及其应用的影响具有重要意义。本研究选取4种组份不同的源粘土矿物,通过多个平行样品分析,比较多种不同实验条件(乙二醇饱和时间,加热温度测试条件;滴片和刮片制片方法等),评估其对粘土矿物半定量分析结果的影响。研究结果表明,乙二醇饱和时间24小时、490℃加热2小时、定向薄片刮片制样方法是粘土矿物学XRD测试分析的最佳预处理方法。乙二醇的饱和时间取决于样品中蒙脱石的相对含量,蒙脱石含量越高,所需的饱和时间越长,对多数样品的测试结果显示饱和24小时能够完全分离出蒙脱石矿物;加热温度对不同粘土矿物组分的晶体结构影响各不一样,蒙脱石在400℃时完全崩塌,而高岭石在490℃时基本消失,研究认为在490℃时加热2小时是鉴定粘土矿物类型的适宜温度条件;制片方法对粘土矿物分析的影响主要发生在低角度区(2θ值为3°~8.9°),即对蒙脱石含量的半定量计算产生影响,我们建议采用定向薄片的刮片方法能够获得比较可靠的蒙脱石含量。     

元素的赋存状态、样品粒度、取样量对试样代表性的影响

影响试样的代表性,必然影响测定的准确度。这是一个客观存在的,具有普遍性的问题。在岩矿成分的测试中,当测定常量元素或较低含量元素时,元素的赋存状态、样品粒度及取样量对分析试样代表性的影响,似乎不那么重要;但当测定岩矿中的微量、痕量、超痕量元素时,由于岩矿试样固有的特点,这种影响就显得相当重要了。现在提     

海洋沉积物陆源碎屑粒度分析预处理方法研究

如何有效去除海洋沉积物中的非陆源物质,同时又能完好保存陆源碎屑,是获得陆源碎屑粒度变化信息的先决条件。利用南海MD190航次的深海岩芯沉积物样品,进行了不同预处理条件下的生源物质去除效果和陆源碎屑粒度分析结果的对比研究。结合显微镜和扫描电镜观察,获得了海洋沉积物陆源碎屑粒度分析预处理方法的新认识。结果显示,对于海洋沉积物中的有机质、碳酸盐和生物硅3种生源组分,依次使用浓度为30%的H_2O_2水浴60℃震荡3 h,0.5%的HCl充分反应1 h,2 mol/L的Na_2CO_3水浴85℃震荡5 h,可以有效去除,并能兼顾去除效率以及相对完好地保存陆源碎屑。研究认为,针对不同类型的沉积物样品进行陆源碎屑粒度分析时,应考虑生源碎屑对粒度结果的实际影响,从而选择合适的预处理方案。即在确保陆源碎屑的粒度分析结果更接近真实分布的情况下,沉积物样品的预处理步骤越少越好,并非一定要去除所有的生源成分。如当生物硅含量低于2%时,其对陆源碎屑粒度分析结果的影响很小,可不用去除。另外,超声可导致部分陆源碎屑的破碎,在粒度分析预处理过程中全程不宜使用。     

颗粒形状对粗粒土孔隙特征和渗透性的影响

粗粒土的颗粒级配、形状和密实度都是影响其孔隙结构,进而影响其渗透特性的重要因素。但长期以来,对颗粒形状影响的关注度较少,其主要原因在于不容易定量描述颗粒形状及其影响的孔隙结构特征。选取已获取长宽比和圆形度的不规则形状碎石、规则形状的球和八面体颗粒分别装填试样,针对颗粒级配和颗粒形状的差异,开展孔隙结构特征和渗透性的对比研究。通过CT扫描试样内部结构图像,重构试样的三维孔隙结构并计算孔隙比表面积。通过渗透试验测得试样的渗透系数。结果表明：试样孔隙比表面积是表达孔隙结构特征的有效参数,在相同级配和孔隙率的条件下,试样孔隙比表面积随颗粒圆形度和趋近球形程度的增加而减小;相同级配和孔隙率的条件下,渗透系数随孔隙比表面积的减小而增大,随颗粒圆形度增大而增大;球形颗粒试样的渗透性最强,试样颗粒越偏离球形,孔隙系统中水流阻力越大,试样渗透性越弱。     

原子荧光法测试地质样品中的镉

实验研究了以试样前处理掩蔽干扰物质,使用原子荧光光谱法测试地质样品中痕量重金属镉的分析,原子荧光测试镉的仪器条件,地质样品中对镉造成严重干扰物质的定性及掩蔽,测试方法的检出限和精密度试验、使用国家标准物质测试方法的准确度实验,结果令人满意。     

颗粒形状对粗粒土孔隙特征和渗透性的影响

粗粒土的颗粒级配、形状和密实度都是影响其孔隙结构、进而影响其渗透特性的重要因素。但长期以来,对颗粒形状影响的关注度较少,其主要原因在于不容易定量描述颗粒形状及其影响的孔隙结构特征。本文选取已获取长宽比和圆形度的不规则形状碎石、规则形状的球和八面体颗粒分别装填试样,针对颗粒级配和颗粒形状的差异,开展孔隙结构特征和渗透性的对比研究;通过CT扫描试样内部结构图像,重构试样的三维孔隙结构并计算孔隙比表面积。结果表明,试样孔隙比表面积是表达孔隙结构特征的有效参数,在相同级配和孔隙率的条件下,试样孔隙比表面积随颗粒圆形度和趋近球形程度的增加而减小;通过渗透试验测得试样的渗透系数,结果表明,相同级配和孔隙率的条件下,渗透系数随孔隙比表面积的减小而增大,随颗粒圆形度增大而增大,球形颗粒试样的渗透性最强,试样颗粒越偏离球形,孔隙系统中水流阻力越大,试样渗透性越弱。     

油页岩热模拟实验过程中孔隙结构的演化特征

利用WYMN-3型高温高压(HTHP)生排烃模拟仪[1],对鄂尔多斯盆地铜川地区长7组未成熟—低成熟的Ⅰ型油页岩进行了不同温度条件的模拟实验。为了探究有机质演化过程中油页岩微观孔隙结构的演化特征,分别在250、300、350、375、400、450和500℃7个不同温度点进行了模拟实验。为了达到不同温度模拟实验的可对比性,其他实验条件均设置相同。即相同的原始柱状样品(为了保留原始样品孔隙度和结构,在采集的块状样品的基础上钻取了柱状岩心样品,直径为25 mm)、静岩压力(通过模拟深度为5 000 m的烃源岩演化实现)、流体压力(通过向高压釜体内部样品室内注入去离子水实现)、升温程序(用2 h从室温升至目标温度点,然后恒温恒压48 h)及实验时间。实验结束后,对样品残渣进行抽提,利用ASAP2020比表面积测定仪,对模拟样品固体残渣进行等温物理吸附-脱附测定。具体实验条件为:样品经150℃真空充分脱气4 h,除去杂质气体后,放在盛有液氮的杜瓦瓶中与仪器分析系统相连,在77.3华氏温度进行等温物理吸附-脱附测定,孔径测量范围为1.5~300 nm,吸附-脱附相对压力(p/p0)范围为0.001~0.998;得到样品的等温吸附、脱附曲线数据和平均孔径数据;比表面积选用多点BET模型线性回归得到;孔体积和孔径分布则利用毛细凝聚模型BJH法计算得到[2]。结果发现,随着模拟温度的升高,样品中大孔径孔隙(100 nm)大幅度减少,但是累积孔比表面积和累积孔体积总体呈增大趋势。同时,总孔体积及总孔比表面积均与模拟温度呈良好的正相关关系,线性相关系数R2分别达0.91和0.83(图1)。而孔体积增大的主要贡献者为中—大孔,微孔则为孔比表面积增大的主要贡献者(图1)。在依据样品中有机碳含量呈下降趋势,可认为,随着热演化程度的增高,样品中的大中孔径的孔隙不断向小孔径孔隙转换,样品有机孔隙也呈线性增加趋势。     

大洋多金属结核微生物成矿作用的机制及方式

笔者定量研究了太平洋东部海水、孔隙水、沉积物及多金属结核中微生物地球化学作用与多金属结核生成的关系。重点研究了好气性微生物(铁细菌、排硫杆菌、嗜盐菌及锰氧化菌)和厌气性微生物(硫酸盐还原菌、反硝化菌、脱氮硫杆菌)的活动强度和生物转移率与成矿的关系。对比模拟实验研究了微生物和化学作用对成矿元素的转移和聚集,结果表明,微生物改变了系统氧化还原条件,对成矿元素的沉淀强度远远超出了化学作用,并加速了Fe、Mn的富集成矿作用,促使元素富集而间接成矿。 扫描电镜及透射电镜研究首次发现多金属结核各壳层中存在大小不等、形状不一的球状、杆状、椭球状及丝状的古微生物体化石,而且在多金属结核核心部位还发现有纳米级的球状、链状、串珠状等超微菌化石。有些矿化的微生物细胞壁上含     

多金属结核中二氧化锰的测定

用过量的含有Ｈ２ＳＯ４的（ＮＨ４）２Ｆｅ（ＳＯ４）２溶液分解多金属结核的同时，还原了试样中的ＭｎＯ２，然后以Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７标准溶液滴定测定了多金属结核中的ＭｎＯ２。就样品分解过程中的加热温度和时间对测定结果的影响及标准溶液的标定等问题进行了讨论，经多次测定，方法重现性好。应用此方法为新研制的多金属结核标准物质提供了ＭｎＯ２的定值数据，其结果与初定值相符，无剔除值，精密度（ＲＳＤ，ｎ＝８）小于０６％。     

岩石坚硬程度对核电厂地基-基础地震响应特征的影响分析

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用,应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征,比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高,核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势;在周期轴上,基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段,建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在中等频段,建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大;在低频段,岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。     

Strains of scattering of near-field of a point source

Three dimensional scattering of near-field is studied for dilatation and rotation in the time domain. The perturbation method is applied to solve the equation of motion for the first order scattering from a weak inhomogeneity in an otherwise homogeneous medium. The inhomogeneity is assumed close enough to the point source so that the near-field intermediate wave is dominating over the far-field sphericalP andS pulses. The integral expressions are derived to relate dilatation and rotation of scattering to the radial fluctuations of velocities and density in the inhomogeneity. These integrals are solved to calculate the strains of scattering from (a part of) an inhomogeneous spherical shell of arbitrary curvature. Variable curvature may allow the shape of inhomogeneity volume element to change uniformly from spherical to rectangular. Rotation of scattering from a spherical shell is independent ofP wave velocity inhomogeneity. Dilatation of scattering does not involveS wave velocity inhomogeneity but its gradient. The back scattering results are obtained as a special case. Strains are computed numerically, for hypothetical models to study the effects of various parameters viz., velocity inhomogeneity, distance of source from inhomogeneity and from receiver, and thickness of inhomogeneity. The curvature of the spherical shell is varied to study the effects of the shape of inhomogeneous volume element on scattering.     

土石坝心墙水力劈裂分析

简要分析了水力劈裂的发生条件、力学机理。基于水压楔劈机理,利用有限元方法建立了一种水力劈裂的发生判定方法。该方法假定心墙预先存在局部渗透弱面（裂缝）,通过将裂缝位置的单元材料改为裂缝软材料,考虑库水进入裂缝后对裂缝周围土体的作用,建立水力劈裂分析的平面有限元模型,确定裂缝端部垂直于裂缝面的正应力,进而依据该正应力判断水力劈裂发生的可能性,该方法同时可模拟水力劈裂的发展过程。     

土钉支护失稳分析

某基坑采用复合土钉墙支护,开挖至坑底后,基坑北侧发生失稳事故。本文就其事故发生原因作一探讨。     

地震次生地质灾害风险评估集对态势分析

5．12四川汶川8级强震引发了大量次生地质灾害,加剧了灾情并严重影响抗震救灾。地震次生地质灾害受多重因素制约,其孕育与致灾过程具有不确定性。利用集对分析原理与方法,对地震次生地质灾害进行同异反态势分析,拟定了风险评估的集对分析同一度、差异度、对立度等指标体系的构建原则与赋值标准,对承灾体系统的不确定性及其作用作了刻画与分析,建立了不同风险分区代表性的集对分析联系度表达式,为地震灾害研究提供了可资借鉴的新思路和技术方法。     

Geochemistry of Thermal Waters of Continental Margin of Far East of Russia

Studied waters belong to warm(T=30-50℃),alkaline(pH=8.9-9.3),low mineralized(TDS235 mg/1)Na-HCO_3 or Na-SO_4-HCO_3 thermal waters with high content of SiO_2(up to 81 mg/l)and F(up to 3.9 mg/1),occur on modern volcano-tectonic rejuvenated areas of Eastern Sikhote-Alin orogenic belt.Low~3He concentration as well as N_2/O_2 and N_2/Ar ratios exclude influence of deep mantle fluid.New rare earth element data constrain our understandmg of water-rock interaction occurring in the water source region.Meteoric origin of waters is proved by stable isotope values varying from-71‰to-136.1‰and from-10.8‰to-18.8‰forδ~2U andδ~(18)O respectively.REE patterns reflect high pH,resultfing from water-rock interaction and oxidative conditions.Calculations of deep aquifer temperature using Na-K and quartz geothermometers show 116.8-131.1°C and 82.2-125.8℃respectively.Presence of deep faults both with abnormal thermal gradient(~45-50 K/km)define unique geochemical shape of thermal waters of Sikhote-Alin,area,where no present volcanic activity is registered.     

下扬子区三叠纪古地理演化

下扬子区在三叠纪期间接受了早-中三叠世海相碳酸盐沉积、中-晚三叠世海陆交互相和陆相湖沼沉积.沉积相带的空间分布和古地理格局的变迁明显地受到区域构造的控制.区内盆地发育与演化是在华南板块与扬子板块、扬子板块与华北板块相互作用的背景下进行的.早-中三叠世末期的印支运动是下扬子区构造-古地理格局改变的决定性因素,使下扬子海盆闭合,沉积类型由海相沉积变为陆相沉积.下扬子区三叠纪古地理的演化特征也为板块碰撞提供了沉积证据.     

多年冻土融沉性分类研究

在冻土工程中,冻土的融沉性评价是工程地质勘察的主要内容之一,融沉性分类是冻土地基基础设计施工的重要依据．根据345个冻土原状样品融沉压缩试验数据,提出了细砾、砂土、粉土、黏性土、泥炭化黏性土和泥炭质土等6类土的融沉系数一含水量或融沉系数一超塑含水量线性回归方程式,得到与各融沉性分级相应的界限含水量或界限超塑含水量．最后...     

Kinetics of dehydration of Ca-montmorillonite

Isothermal thermogravimetric experiments have been carried out to determine the reaction kinetics of the dehydration processes in fuller's earth, a natural Ca-montmorillonite. Dehydration in swelling clays is a complex reaction, and analysis of the thermogravimetric data using empirical rate equations and time-transformation analysis reveals that the nature of the rate controlling mechanism is dependent upon both the temperature regime of the sample as well as the extent of reaction. For fuller's earth, we find that the dehydration kinetics are dominated by a nucleation and growth mechanism at low temperatures and fractions transformed (stage I), but above 90 °C the last stages of the reaction are diffusion controlled (stage II). The activation energy for dehydration during stage I is around 35 kJ · mol⁻¹, whereas the removal of water during stage II requires an activation energy of around 50 kJ · mol⁻¹. These two stages of dehydration are associated with primary collapse of the interlayer (stage I) and movement of water that is hydrated to cations within the interlayer (stage II). Received: 28 August 1998 / Revised, accepted: 27 January 1999