天然Ⅱ型CaCO3矿物的发现

本文报道了天然Ⅱ型CaCO₃ 矿物。该矿物发现于海洋表层沉积物,成分与方解石、文石及六方球方解石相同,但结构完全不同,它们共同组成了天然CaCO₃ 的同质多象变体。天然Ⅱ型CaCO₃ 矿物的空间群为P21/c,单位轴长为a₀= 0.6290±0.0002 nm,b₀= 0.4934±0.0002 nm,c₀= 0.7979±0.0003nm,β= 107.571°±0.002°,Z= 4,单胞体积为0.23605±0.1749nm³;理论密度为2.82 g/cm³,实测值为2.76 g/cm³;实测硬度H= 4.天然Ⅱ型CaCO₃ 矿物是在深水环境中较高静水压力下形成的珊瑚体生物矿物。     

方解石和钾长石在模拟蚯蚓肠液中的初始溶解动力学机理及意义

蚯蚓肠道内小分子有机酸与摄入的土壤矿物相互作用,加速矿物溶解。摄入的土壤在蚯蚓肠道内平均停留时间约为12 h,不足以使土壤矿物产生显著的溶解特征,因此这一过程难以在蚯蚓体内进行评估。本研究通过体外实验控制pH值和有机酸浓度,模拟蚯蚓肠道中有机酸对土壤中常见矿物的溶解反应,探讨了方解石和钾长石在蚯蚓肠道环境中的初始溶解动力学。研究发现,矿物在混合有机酸中的溶解速率比在纯水中高一个数量级,说明有机配体和质子促进了矿物溶解。溶解速率及粒度分析表明,方解石(CaCO₃)溶解速率不受溶解过程中粒度变化的影响,而钾长石(KAlSi₃O₈)粒度在溶解期间未出现显著变化。在此基础上,采用初始速率法模拟了钾长石的初始溶解动力学,计算得出的溶解速率表明钾长石在溶解初期主要为表面K~+的释放。使用缩核模型(shrink core model)和Hixson-Crowell模型对方解石溶解过程进行动力学解析,发现方解石的溶解主要受溶液中反应物内扩散的速率影响。这定量描述了两种矿物在有机酸溶液和纯水中的溶解差异。现有研究表明,有机配体和质子协同促...     

泰安城区孔隙水水化学特征及水质评价

为分析泰安市城区孔隙水水化学特征及水质现状,选取2021年采集的31件水样,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、离子比值等方法分析孔隙水主要离子特征及控制因素,运用改进的内梅罗综合指数评价法对孔隙水水质进行评价。结果表明：泰安城区孔隙水阳离子以Ca²⁺、Na⁺为主,阴离子以HCO₃^-、SO₄^2-为主;p H值6.75～8.10,整体呈弱碱性;TH含量211～1 226 mg·L^-1,平均603 mg·L^-1,属于硬水—极硬水;TDS含量368～2 002 mg·L^-1,平均917 mg·L^-1,属于淡水—微咸水;NO₃^-含量3.08～111.07 mg·L^-1,平均31.85 mg·L^-1;K⁺、NO₃^-、C...     

滇西腾冲大硐厂Pb-Zn矿床成因：来自稀土元素地球化学的证据

腾冲大硐厂Pb-Zn矿床是西南“三江”成矿带腾冲地块东部具有代表性的矽卡岩型矿床之一,其成矿过程可划分为矽卡岩期(早、晚矽卡岩阶段)和石英-硫化物期(早、晚硫化物阶段)。方解石是该矿床中最主要的脉石矿物,其形成与铅锌矿密切相关。本文对主成矿期(石英-硫化物期)不同阶段方解石的REE特征与成矿早期(矽卡岩期)符山石、绿帘石以及大弯山单元花岗岩、大理岩和灰岩的REE特征进行对比研究。结果表明,主成矿期2个阶段方解石REE配分模式均为右倾型,∑REE分别为84.68×10^-6～125.58×10^-6和35.08×10^-6～38.24×10^-6,LREE/HREE值为1.59～2.04和4.36～5.38,(La/Yb)_N值为1.12～1.81和4.01～5.72,(La/Sm)_N值为2.62～3.16和5.09～6.38,(Gd/Yb)_N值为0.64～0.97和1.22～1.30。2个阶段方解石的Yb/La-Yb/Ca投点位于岩浆成因与热液...     

Cu2+对重塑黄土饱和渗透系数的影响研究

渗透系数是评价重金属污染液在重塑黄土中迁移扩散作用的一个重要指标。已有研究表明污染液的p H值、可溶性盐浓度、离子含量和饱和渗透系数的变化存在一定的相关关系,但未明晰渗透过程中的地球化学反应机制。基于此,采集了西安白鹿原地区的更新统(Qp)黄土,选取Cu²⁺溶液作为渗透溶液,开展了重塑黄土的饱和渗透试验,建立了基于Netpath软件的地球化学反演模型。结果表明：试验过程中饱和渗透系数从第1天开始显著降低,且与去离子试验组相比降低幅度较大,极差为5.57×10^-5 cm/s;离子来源分析证明了地球化学反应的发生,存在着矿物的溶解、沉淀以及阳离子交换作用;地球化学反演模拟结果显示由于Cu²⁺的存在,加剧了矿物溶解产生大量的Ca²+),促进碳酸盐矿物溶解平衡左移,从第1天开始方解石和白云石持续形成沉淀,沉淀量分别为1.912,0.958 mmol,从而堵塞渗流孔隙,降低土体的渗透系数。研究结果有助于了解重金属离子侵入过程中重塑黄土饱和渗透系数的变化,同时对于进一步明晰影响渗透系数变化的地球化学机制具有重要...     

水-岩作用对储层渗透性影响的数值模拟研究——以鄂尔多斯盆地东北部上古生界砂岩储层为例

油气储层的质量及演化往往受沉积作用和成岩作用的共同制约,成岩作用是影响储层孔渗最直接的因素,水-岩反应贯穿于整个成岩作用阶段,决定了孔渗的演化过程。本次研究以鄂尔多斯盆地东北部上古生界陆源碎屑岩储层下石盒子组-山西组为对象,运用多相流反应溶质运移数值模拟的方法,定量研究水-岩化学作用对含油气盆地储层渗透性能的影响,再现水-岩反应所造成的储层矿物溶解、沉淀以及储层渗透性的变化。结果表明：在成岩作用初期,矿物溶解过程占主导地位,模型运行50 Ma时,储层孔隙度由初始的0.30增至0.36,渗透率由初始的5.00×10^-15 m²增至8.70×10^-15 m²;在油气充注阶段（气体CO₂为主）,整个成岩作用矿物的沉淀量大于矿物的溶解量,导致固相体积增加,模型运行20 Ma时,储层孔隙度由0.20降低至约0.15,渗透率由5.00×10^-13 m²下降至约2.00×10^-13 m²。     

滇西南云岭锡矿三叠纪花岗岩年代学、地球化学与云母矿物学特征:对锡成矿的指示意义

云岭锡矿位于保山地块东缘的云岭花岗岩体内,含矿岩石主要为黑云母二长花岗岩,局部显示片麻状构造。本文锆石U-Pb定年结果表明云岭花岗岩侵位于222.8±1.3Ma,其Si O₂为64.83%～66.05%,K₂O为3.30%～3.72%,Na₂O为1.91%～2.19%,铝饱和指数(A/CNK)为1.26～1.30,显示过铝质高钾钙碱性花岗岩特征。花岗岩中岩浆锆石和继承锆石ε_Hf(t)值分别在-10.6～-13.9和-1.16～-23.8之间,对应t_DM2(Ma)分别在1926～2138Ma和1951～3387Ma之间,表明岩浆主要来源于古老的地壳物质重熔。云岭花岗岩中Sn含量在4.3×10^-6～14.2×10^-6之间,花岗岩中岩浆黑云母Sn含量在5.8×10^-6～9.6×10^-6之间,蚀变花岗岩中的热液黑云母Sn含量为75.8×10^-6～244.0×10^-6<...     

南昌市大气NHx干沉降及其氮同位素昼夜变化特征

NH_x（NH₃和NH₄⁺）是大气中主要的碱性物质,NH_x干沉降是大气中NH_x移除的重要途径之一。本研究于2019年8月11日至31日在江西省南昌市东华理工大学分昼夜采集了大气NH_x干沉降样本(包括颗粒铵(NH⁺_4（p）)和气态氨(NH_3（g）)),测定了干沉降样本的NH₄⁺离子浓度、δ¹⁵N-NH₄⁺和pH,基于干沉降样品中NH_x浓度估算了大气中NH_x干沉降通量。结果显示,白天NH_x干沉降通量(0.2～25.9μg/（m²·h）,均值14.2±10.0μg/（m²·h）)低于夜晚(0.9～50.2μg/（m²·h）,均值23.1±1...     

新疆博阿断裂附近地表水和地下水的水化学和同位素特征及水质评价

新疆地区属于西北干旱地区,水资源紧缺,为了研究其地下水的水文地球化学特征及水质情况,在博阿断裂附近采集与收集温泉水、地表水和冷泉水共15个样品,进行了水化学和氢氧同位素特征分析,并进行了水质评价。结果表明,研究区地表水的水化学类型主要为SO₄-Na、Cl·SO₄-Na和HCO₃·SO₄-Ca·Na型。温泉水的水化学类型为SO₄·HCO₃-Na/HCO₃·SO₄-Na和HCO₃·Cl-Na型。冷泉水的水化学类型为SO₄·HCO₃-Mg·Ca、HCO₃-Ca、HCO₃-Mg·Ca和SO₄·HCO₃-Ca型。研究区冷泉水中Mg²⁺、Ca²⁺、HCO₃^-的主要来源是白云石、方解石和石...     

煤矿酸性“老窑水”低Ca/Mg成因机制

山西省阳泉市山底河煤矿“老窑水”循环系统多年水质监测数据计算结果显示,煤矿酸性“老窑水”的Ca/Mg值普遍偏低,且存在Ca/Mg值随酸化程度的增强（SO₄2?含量增加或pH减小）而减小的规律。针对这一问题,结合研究区的地球化学物源条件,通过室内试验以及野外监测水样的石膏、方解石、白云石矿物饱和指数与pH变化关系,分析煤矿酸性“老窑水”低Ca/Mg值的成因机制。研究表明:区内石炭系－二叠系的煤系地层中碳酸盐岩夹层、分散状态分布的菱镁矿、黄铁矿是“老窑水”中Ca2+、Mg2+、SO₄2?的物质来源;在黄铁矿氧化水解形成的以硫酸根为主导的酸性溶液中（pH为2.0~4.5）,代表硫酸对石膏、方解石、白云石可溶解性的饱和指数排序为石膏>方解石>白云石,受石膏在高浓度硫酸活性降低并发生沉淀、方解石溶解受Ca2+同离子效应抑制和饱和状态的平衡调节的综合影响,使Ca2+相对含量减少,由于MgSO₄溶度积大于CaSO₄,故Mg2+含量未受上述约束（或较低）,脱白云岩化反应可因Ca2+含量随石膏沉淀而继续进行,加之区内有菱镁矿的溶解,使得Mg2+相对含量增加,最终出现了镁矿酸性“老窑水” Ca/Mg值低的结果。Ca/Mg值可作为煤矿酸性“老窑水”的污染特征指标,应用于环境影响评价。      

靖宇县玄武岩区矿泉水特征组分H2SiO3成因实验——以王大山泉为例

以靖宇县典型泉岩样为实验材料,结合野外实际情况,考虑pH值和CO₂影响因素设计了矿泉水中H₂SiO₃实验,对实验结果进行了化学动力学分析,并利用matlab建立数学模型分析了矿物反应的机理。结果表明:1)仅考虑pH值的情况下:初始pH值近中性(pH=7.25)时,实验溶液中H₂SiO₃释放量较小,反应难以发生;初始pH值为碱性(pH=8.10)时,实验溶液中H₂SiO₃缓慢增加,平均释放速率为3.08 mg/(kg·d)。2)在考虑pH值和CO₂情况下:初始pH值为碱性条件时,通入CO₂能够较快促进H₂SiO₃产生,平均释放速率可由4.29 mg/(kg·d)升高为12.00 mg/(kg·d);初始pH值为弱酸性(pH=6.64)时,实验溶液中H₂SiO₃增加较快,通入CO₂,溶液中H₂SiO₃释放速率稍微增加。3)实验溶液中H₂SiO₃释放规律符合Stanford一阶反应动力学模型。靖宇县矿泉水中H₂SiO₃主要来自偏硅酸矿物(斜长石、镁橄榄石、辉石)的反应。在中性条件下,玄武岩矿物很难反应;在碱性条件时,主要是玄武岩矿物的水解,反应缓慢;在弱酸性条件下,主要是玄武岩矿物与H⁺和CO₂的反应,反应强度较大。     

变质改造型关键金属矿——富集Li-Rb-Cs-Tl-Ga的云母片岩

关键金属矿产是国际上最近提出的资源概念,对战略性新兴产业的发展至关重要,但认知程度较低。洛扎岩浆-变质杂岩体位于喜马拉雅带东部,侵位于藏南拆离系内。在岩体东北侧,云母片岩被含电气石淡色花岗岩捕虏。云母片岩主要由金云母、绿泥石和少量黑云母组成。从全岩地球化学成分来看,云母片岩具有含量较高的Al₂O₃(13.38%～14.32%)、K₂O(6.09%～9.66%)、FeO^*(27.11%～30.09%)、MgO(15.25%～17.21%)、TiO₂(0.09%～0.26%),富集关键金属Li(650×10^-6～1 031×10^-6)、Rb(1 649×10^-6～2 773×10^-6)、Cs(98×10^-6～229×10^-6)、Tl(5.7×10^-6～12.1×10^-6)、Ga(121×10^-6     

碳酸钙矿物低温化学合成及其同质多象转变矿物学机理研究

通过缓慢分解Ca²⁺-Mg²⁺-HCO₃^--Cl^--H₂O溶液和以菱锶矿(或碳钡矿、白铅矿)为晶种的附晶生长法,在0-90℃温度范围内定向合成了碳酸钙同质多象变体.矿物合成实验结果表明,随着温度升高,有利于亚稳态文石和不稳定六方方解石的生成;随着溶液中Mg²⁺离子浓度增大和Ca(HCO₃)₃溶液浓度减小,均有利于亚稳态文石的形成.以XRD和SEM技术为实验手段,详细研究了碳酸钙同质多象转变过程.结果显示:在流体参与的情况下,文石→方解石和六方方解石→方解石的同质多象转变速率很快,并且其转变的矿物学机理为溶解/再沉淀.     

氧协同菱铁矿降解微囊藻毒素机理研究

已知在无氧条件下天然矿物菱铁矿能成功水解微囊藻毒素-LR(MC-LR),然而实际应用过程中难以避免水中溶解氧(O₂)的存在,因此有必要深入研究不同溶氧量(DOC)条件下菱铁矿对MC-LR降解的影响。本文通过在无氧和有氧条件下菱铁矿对MC-LR的降解实验,发现在有氧条件下(溶氧量1.62～21.87 mg/L), MC-LR的降解速率均比无氧条件(k₀=0.030 16 mg·L^-1·h^-1)高且其降解速率随O₂含量增加而依次增加,当O₂加入量为1.0 mL(溶氧量21.87 mg/L)时,菱铁矿对MC-LR降解速率最大(0.083 34 mg·L^-1·h^-1),为无氧条件下的2.76倍。通过外加腐殖酸(humic acid, HA)和自由基进行捕获实验,发现FeCO₃能直接活化O₂产生超氧自由基(·O~-₂),以实现对MC-LR的氧化,但外加HA抑...     

太行山北段金龙洞岩溶泉水化学及同位素动态特征

以太行山北段金龙洞岩溶泉为研究对象,通过数理统计.、离子比值及饱和指数等方法,分析泉水水化学和同位素动态特征、水中主要离子来源及演化、水-岩相互作用过程等内容。结果显示:(1)金龙洞泉补给来源为大气降水,泉流量对其响应程度高,泉流量较小时,水中主要离子含量相对高,水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg型,泉流量大时,水中离子含量低,水化学类型为HCO₃-Ca、HCO₃·SO₄-Ca型,泉流量增加引起的稀释作用对离子含量影响明显;(2)控制泉水水化学特征的主要因素为溶滤作用和稀释作用,且Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-主要来源于碳酸盐岩溶解,SO₄^2-、Na⁺、K⁺、Sr主要来源于安山岩中长石、黄铁矿等矿物的风化溶解,NO₃^-则来源于人类活动;(3)降水集中期,泉...     

松辽盆地南部上二叠统杨家沟组泥岩地球化学特征及地质意义

本次研究通过对松辽盆地南部杨家沟组泥岩进行野外剖面观测、主微量元素分析测试,分析其地球化学特征,探讨杨家沟组泥岩的地质特征和沉积古环境,以期推动杨家沟组油气勘探进展。研究结果表明：杨家沟组泥岩主量元素w（SiO₂）最高（64.18%～70.87%,平均为67.59%）其次为w（Al₂O₃）(14.18%～16.71%,平均为15.67%),微量元素中U,Th, Zr和Zn元素相对于上地壳富集,Sr, Pb, Sc和Ni元素相对于上地壳亏损。样品轻稀土元素（LREE）含量为87.24×10^-6～187.99×10^-6,平均为135.81×10^-6;重稀土元素（HREE）含量为18.83×10^-6～27.53×10^-6,平均为21.59×10^-6;La_N/Yb_N,La_N/Sm_N和Gd_N/...     

贵州丹寨卡林型金矿床地球化学特征

岩石化学及微量元素研究表明,从未蚀变层纹状灰岩到强硅化灰岩,SiO₂、Au、As和Sb含量逐渐增高,CaO、CO₂和MgO含量逐步降低;在强碳酸岩化灰岩中,CaO和CO₂含量增高,SiO₂含量降低;各类蚀变与矿化岩石的稀土含量和配分模式与未蚀变层纹状灰岩总体基本一致.流体包裹体资料指示,成矿溶液为富Cl型,爆裂温度为200～338℃.同位素研究揭示,δ³⁴S_硫化物=(16.078～20.48)×10^-3,δ¹⁸O=(19.4～20.3)×10^-3,δD=(-110～-47)×10^-3,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.288～19.202,207Pb/²⁰⁴Pb=15.685～15.793,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.366～40.401.成矿流体以大气降水为主,成矿物质以壳源为主,仅有少量幔源组分的参与.     

天津市宁河北奥陶系灰岩水源地的水文地球化学模拟

天津市宁河北水源地属埋藏型地下水源地,其开采层奥陶系灰岩含水层呈北东向的向斜展布,隐伏于石炭系-二叠系砂页岩之下,并被新近系覆盖,仅在东北部与第四系含水层有水力联系,地下水的补给主要来自浅层第四系含水层的越流补给。应用水文地球化学模拟方法,研究从第四系含水层到奥陶系含水层地下水经历的水-岩作用,包括方解石、白云石、萤石和硬石膏的溶解或沉淀、二氧化碳气体的溶解或逸出等,地下水硬度、矿化度总体上有下降趋势,这是由于含Ca²⁺、Mg²⁺和HCO^-₃的矿物相发生溶解,迁入溶液的比率要小于发生沉淀迁出溶液的比率,具体表现在从第四系含水层到奥陶系含水层Ca²⁺、和HCO^-₃浓度的降低幅度较大。通过模拟计算,可以定量确定从补给区到研究区沿水流路径上的水-岩相互作用及质量交换,有助于揭示该区地下水化学环境的演化机制。     

滇东富源古敢水族乡热水塘锶—氟—硅—氡型理疗热矿水的地球化学特征及成因

为支撑滇东富源县古敢水族乡热水塘温泉旅游的开发和可持续利用,笔者等通过采集区内水样进行水化学及环境同位素分析,对温泉的形成机理及其理疗价值进行了研究。结果表明：热水塘温泉温度为37.8～42.2℃,pH值为7.24～7.75,TDS(溶解固态物质总量)的质量浓度为1245～1840 mg/L,属于中低温弱碱性热矿水。温泉水中偏硅酸的质量浓度为48.20～60.57 mg/L,F为2.86～2.94 mg/L,Sr为8.60～14.40 mg/L,均达到了硅水、氟水、锶水的理疗水质标准,此外温泉水中²²²Rn浓度达到了129.4 Bq/L,接近于氡水的理疗水质标准,具有较大的开发利用价值。热水塘温泉水中阳离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主,阴离子以SO₄^2-、HCO^-₃为主,水化学类型为SO₄^2-—Ca²⁺·Mg²⁺型。石膏和碳酸盐岩矿物的溶解是控制热水塘...     

华北克拉通北缘凉城基性岩墙成因及古地理的重建意义

为揭示华北克拉通北缘凉城基性岩墙的形成时代、岩石成因、构造背景及对罗迪尼亚超大陆重建的意义,本研究借助激光烧蚀多接收器等离子质谱(LA-MC-ICP-MS)锆石U-Pb定年、Hf同位素及全岩地球化学研究手段,对凉城桃花沟岩墙开展了系统研究。研究结果显示,凉城桃花沟岩墙为新元古代早期(903±15 Ma)基性岩浆活动的产物,归属拉斑岩石系列,具有较高的TFeO(12.78%～16.30%)及TiO₂(2.59%～3.31%)含量、较低的MgO(2.87%～3.83%)、Cr(32.7×10^-6～42.0×10^-6)、Ni(11.6×10^-6～14.5×10^-6)含量及Mg^#值(29～38),富集轻稀土元素(LREE)、Rb、Pb、Zr及Hf元素,亏损Ba、Sr、Nb、Ta、Ti及Eu(Eu/Eu^*=0.74～0.83)元素。锆石原位ε_Hf(t)范围为2.4～13.4,单阶段Hf模式年龄(t_DM1