硅酸盐矿物分解细菌Bacillus globisporus Q12与云母矿物相互作用的研究

土壤矿物与微生物相互作用对土壤中一系列生态过程产生重要影响。本文通过对培养液进行K、Si、Fe、Al等元素分析,测定了菌株生长与代谢产物,结合扫描电镜和透射电镜的观察,研究了钾矿物表生硅酸盐矿物分解细菌Bacillus globis-porusQ12菌株与云母矿物(黑云母和白云母)的相互作用规律。结果表明,不同的云母矿物对B.globisporusQ12菌株的生长与代谢有不同影响;与白云母相比,黑云母更适合B.globisporusQ12菌株的生长与酸性代谢产物(如有机酸等)的合成;供试菌株能促进黑云母和白云母矿物中K、Si、Fe、Al等元素的释放。扫描电镜、透射电镜观察与能谱分析发现,B.globisporusQ12菌株能在云母矿物表面定殖,加速云母矿物的风化;菌体自身也能吸附培养液中离子和矿物碎片而形成新的矿物。     

长江中下游典型火山盆地的水岩相互作用和金属矿床蚀变分带

长江中下游火山岩盆地中金属矿床和蚀变分带的的地球化学研究表明,它们具有内带深色蚀变带和外带浅色蚀变带,形成于600℃到100℃范围。两类蚀变带分界温度大致是300℃。大金属矿床蚀变分带剖面显示出热液系统存在有明显的温度梯度。通过与背景岩石(玄武岩石)对比研究表明,自下而上的不同蚀变岩石中主要元素含量显著变化,交代作用中的代出和代入元素在空间上是演化的。25~400℃和23MPa下矿物(钠长石、阳起石、透辉石、钙铁辉石)-H2O、岩石(玄武岩)-H2O反应的化学动力学实验表明,金属元素释放速率是温度的函数。在恒压升温过程中,从20℃到400℃,硅酸盐矿物、玄武岩中Si溶解速率不断上升;在300~350℃时,Si、Al溶解速率到最大数值。随后,温度再上升导致溶解速率下降。在300℃时,大部分矿物中Ca、Mg、Fe、Na溶解速率较高,溶液里的Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si等都高于矿物中对应元素的计量比。矿物反应后的表面存在富集硅的淋失层,或有富硅铝矿物(粘土矿物)出现。在300℃时,Si溶解快于其他金属元素,溶液中金属元素与硅摩尔浓度比(Ca/Si、Mg/Si、Fe/Si、Na/Si)等都低于矿物中的计量比。矿物反应后的表面缺少硅的淋失层,或者有贫硅矿物和铁氧化物出现。作者还进行23~35MPa、20~550℃玄武岩与水反应实验。上述高温高压下矿物在水溶液中的溶解反应动力学实验和流体-玄武岩相互作用实验,对于理解金属矿床及蚀变分带形成机制提供新的依据。     

长石Fe同位素组成对高分异花岗岩高δ~(56)Fe值成因的启示

<正>高硅花岗岩(w(Si O2)72%)的Fe同位素组成相对低硅样品显著偏重,其成因被解释为流体出溶[1-2]、Soret扩散[3]或分离结晶[4-5]。高硅花岗岩中,由于铁镁质矿物含量极低,全岩Fe含量相当一部分赋存于长石中,显著不同于低硅花岗岩,后者的Fe几乎都存在于铁镁质矿物和磁铁矿中。这一Fe赋存状态的改变对高硅花岗岩铁同位素组成的影响尚属未知。本研究测试了大别造山带I型花岗岩中长石和其他共存矿物     

核-幔物质晶体化学、矿物学及矿床学初探

大量的高温、高压实验表明随着温度和压力的增加 ,地幔氧化物及硅酸盐的晶体结构会发生与其温度和压力相适应的多型转变 ,并导致元素金属性的增加 ,即氧离子半径的缩小以及硅和其他阳离子半径的增大。来自地核部分物质的晶体化学及晶体物理目前还很少涉及 ,根据其物质组成 ,可能具有金属及金属互化物的性质 ,即原子呈等大球最紧密堆积 ,具有高熔点、难溶性等特征。在地球形成时作为地核物质是最先凝聚的 ,并由于重力分异沉入地核 ,上升至浅部时不与其他元素化合 ,保持了零价状态 ;等大球最紧密堆积使其在地球各层圈中晶体结构保持恒定。地幔热柱使核、幔物质上升至地球浅部成为可能 ,并形成矿物及矿床。以西藏罗布莎铬铁矿床为例 ,已经发现了多达 5 0种的铂族元素矿物、铁族元素矿物及其金属互化物 ,包括成分复杂多变的Os Ir ,Os Ir Ru ,Pt Fe ,Ir Fe Ni,Fe Ni Cr及Fe Co等矿物 ,它们还与来自核幔边界的Si,Fe ,FexSiy,FeO和SiO2 矿物共生 ,其中铂属矿物及其金属互化物矿物应视为来自E层的地核矿物 ;探讨了该区矿物与陨石矿物在共生组合方面的相似性 ,地核矿物的聚集可能会形成新型的金属元素矿床     

对美国马萨诸塞州福尔莫斯砂砾岩含水层中铅锌吸附作用地球化学指示剂的研究

本文研究了不同矿物表面对铅、锌吸附作用重要性质。这些矿物(地下物质)是从美国马萨诸塞州福尔莫斯浅层无压含水层中收集的。砂岩主要是石英(95%),还有少量的碱性长石和铁磁矿物。对石英颗粒的统计表明,90%的锌被吸留在250—500μm 的砂岩碎片上.表面分析(SEM—EDAX 和 TOF—SIMS)表明,石英和长石表面被铁、铝覆盖,并高度风化。Pb 和 Zn 的吸附受颗粒大小的影响。被羟胺—HCl 提取的 Fe 和 Al,与在3.5m 长的岩芯内观察到的 Pb 的吸附变化无关.     

西峰和段家坡剖面S5-1层段磁性矿物的成分与组合特征

从西峰和段家坡黄土剖面S5-1层段中分选出<30μm粒级、磁性相对最强的组分(分别为XS-4J和DS-4J),先后进行了MPV-3光学显微镜的观察与反射率测定、矿物的扫描电镜能谱测定和X射线衍射物相分析.两个样品的磁性矿物均以风尘碎屑状的钛铁氧化物为主.XS-4J样矿物的反射率和Fe的含量都普遍较高,磁性矿物除磁(赤)铁矿、赤铁矿外还见有含铁高的氧化物(Fe 72.20%～86.70%,质量分数)和含Cr、Ni的钛铁晶石或钛铁矿.DS-4J样的磁性矿物中Fe与Ti元素呈明显的负线性相关关系,Si、Al、Ca的含量较高,矿物以磁(赤)铁矿、赤铁矿、针铁矿和褐铁矿为主,并明显见有磁性矿物被溶蚀和新生的磁(赤)铁矿.磁性矿物成分与组合特征的差异反映了西峰与段家坡S5-1岩石中磁性矿物的物质来源与保存条件有较明显的差异.     

地表灌溉对沉积含水层中碘迁移释放过程的影响

灌溉等人为活动会造成外源物质的输入,如硝酸盐、有机质等,从而引起浅层地下水环境发生周期性波动。为研究农业灌溉对沉积含水层中碘迁移富集过程的影响,选取代表性富碘沉积物,通过室内实验模拟了灌溉活动外源物质输入条件下,盆地地下水系统中碘迁移释放的（生物）地球化学过程。实验结果表明：厌氧条件下,外源有机质输入可促使微生物利用有机质作为电子供体,还原固相铁矿物相,进而造成搭载于铁氧化物/氢氧化物表面的碘释放,以碘离子形式在地下水中富集;而在NO₃^-输入情况下,微生物会优先利用NO₃^-为电子受体,至硝酸盐被全部消耗后,Fe（Ⅲ）可进一步被还原为Fe（Ⅱ）。研究结果表明,人为活动造成浅表环境外源物质的输入可直接影响浅层地下水中碘的迁移释放过程。伊利石黏土矿物吸附的铁氧化物矿物相可能为浅层环境中碘的主要搭载介质,微生物作用下,铁氧化物/氢氧化物的还原溶解是高碘地下水形成的主控因素。     

二氧化硅同质多像矿物的表面结构及水化特征差异性的计算模拟

<正>矿物的同质多像体,指化学成分相同而晶体结构不同的晶体。同种物质的每一种变体都是一个独立的相,在矿物学中就是独立的矿物种,可赋予不同的名称。同种物质的不同变体的化学组成虽然相同,但晶体结构不同,因而它们的晶形和物理性质,甚至化学性质有时也大不相同。Si O2矿物作为土壤和沉积物中的重要矿物组成,其表面及环境水介质界面在有机物及重金属的地球化学循环过程中起着重要作用。自然界中化学成分为Si O2的矿物主要有石英族矿物和非品质矿物蛋白石。土壤和沉积物中Si O2同质多像矿物     

α铀系测年对洞穴碳酸盐沉积物中碎屑岩物质影响的祛除研究

洞穴碳酸盐沉积物常因为含有碎屑岩物质, 而导致测年精度下降, 甚至导致测年失败。通过对干扰物的X射线荧光分析, 发现Mg、Ca、P、Si、Al等元素含量尤其高, 其矿物组成可能为方解石、磷酸盐、硅酸盐、铝盐、粘土矿物、石英、云母类。通过改进化学流程, 在化学处理过程中将含量高的P、Al、Si元素祛除, 提高了测量精度, 说明此改进有利于含碎屑物质的洞穴碳酸盐沉积物的α铀系年龄研究。     

南海西北陆缘多金属结核地球化学特征及成因

对取自南海西北陆缘海域的大型多金属结核进行了电子探针、X射线粉晶衍射(XRD)、等离子质谱仪(ICP-MS) 和等离子光谱仪(ICP-AES) 等方面的分析.结核核心部位的主要矿物组成为石英、伊利石、钠长石和绿泥石, 壳层的主要矿物为δMnO₂等.铁、锰组分呈现Fe含量高、Mn含量低和Mn/Fe低的特征.Si含量高, Cu、Co、Ni含量低; 稀土元素(REE) 含量高, 平均为1472.30×10-6, 轻稀土与重稀土的比值(LREE/HREE) 达19.54, 并且存在较强的Ce正异常.元素含量的变化显示: 从结核内壳层到外壳层, Fe、Mn、Cu、Co等元素含量呈不规律变化, 具有典型的边缘海特征, 该特征反映结核在形成过程中受到边缘海沉积环境波动变化的影响, 陆源物质供应量的增加对Fe、REE、Si等元素的富集起到了促进作用, 而对Mn、Ca等元素的富集则产生明显的稀释作用.多金属结核Mn/Fe比及Mn-Fe- (Cu+Ni) ×10三组分图解显示, 南海北部陆缘多金属结核为水成成因, 该成因与结核所赋存的边缘海环境密切相关, 反映了结核成长发育的过程中, 南海典型的边缘海沉积条件和多变的古海洋环境因素对其产生了重要影响.      

Investigation of the Matrix Effect of Mg, Si, Ca, Sc, Fe, Y, La and Lu in Pyroxene Composition Synthetic Silicate Glasses by Ion Microprobe

The dependence of the count rate of singly charged secondary ions of the elements Mg, Si, Ca, Sc, Fe, Y, La and Lu on the bulk composition of the sample (known as the matrix effect) was systematically investigated for synthetic silicate glasses using a Cameca IMS 3f ion microprobe. Matrix elements in these samples, with the composition of a Mg-Fe-Ca pyroxene, comprised Mg, Si, Ca and Fe to which were added the minor elements Sc, Y, La and Lu (each at 0.1 atom %). The matrix dependence of all elements was determined quantitatively by ratioing their count rate response to the Ca or Fe yields of the sample. Measurements were conducted using four energy offsets: 0 eV, 40 eV, 80 eV and 120 eV (each 20 eV) with primary beam currents of between 0.5 and 3 nA. For the four minor elements investigated, a non-linear dependence of the absolute sensitivity factors on the Fe content was found at all the energy ranges studied. This matrix effect decreased with increasing secondary ion energy. For the major elements Mg, Si, Ca and Fe, linear as well as non-linear dependences of the absolute sensitivity factors on the Fe content were found, depending on the element and the energy level considered. Because of their importance in the geosciences, relative sensitivity factors of the elements under study relative to Si as reference element (in some cases also relative to Mg) were determined. For low energy ions, a Fe-dependent matrix effect also occurred. For Mg, Y, La and Lu, the matrix effect vanished for some values of the secondary ions energy range.     

砂岩的I/III复合型断裂试验研究

为了了解砂岩的I/III复合型断裂力学性能,采用含有裂纹面垂直于底面但倾斜于正背面的三点弯曲（TPB）试件实现面外断裂。使用Abaqus通过有限元法研究了不同裂纹面倾斜角下沿着试件厚度的I型、II型与III型无量纲应力强度因子。通过讨论可知,在靠近试件厚度中点处I型与III型无量纲应力强度因子取得较大值,而II型无量纲应力强度因子取得接近于0的可以忽略的极小值,且靠近自由面处的应力强度因子不作考虑。故该种试件可用于测量材料的I/III复合型断裂性能。数值计算结果与常规TPB试件的解析公式及倾斜裂纹面TPB试件的近似计算公式的结果进行对比,证明了数值模拟结果的准确性并讨论了近似公式存在的问题。使用7组共28个该种三点弯曲试件,研究砂岩的I/III复合型断裂特性,结果表明：砂岩的I型与III型临界应力强度因子随着裂纹面倾斜角的增大先增大后减小,但其变化趋势不同;砂岩的I/III复合型等效断裂韧度随着裂纹面倾斜角的增大先增大后减小,在倾斜角接近20°时取得最大值。裂纹扩展时裂纹面将发生扭转,倾斜角θ越大则扭转角度越大。     

太平洋北部铁锰结核富集区沉积物的元素地球化学特征

本文对太平洋北部铁锰结核富集区沉积物的元素地球化学作了较为详细的研究。因子分析提供的信息表明,元素的分布主要受三个因子控制:（1）粘土及Fe、Mn氧化物水化物胶体的吸附作用;（2）生物化学作用过程有关的自生沉积作用;（3）海底页岩风化及附近海区的火山喷发作用。元素的来源:（1）Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Zn、Cr、Cr、Mg、Al、Ti、K共生,主要来自粘土吸附;（2）C_有机、N、Sr、Na及Si、Ca、Sr主要来自生物化学过程沉积;（3）Pb主要来源于岩石碎屑（火山喷发碎屑）。     

基于不同母材的PDC钎焊强度的影响因素分析

随着聚晶金刚石复合片（PDC）钻头在复杂地层的应用范围不断扩大,对PDC复合片与钻头体材料的焊接强度要求越来越高,为了探究PDC复合片和不同钻头体材料的钎焊工艺,选用2种基体材料（胎体式和钢体式PDC钻头试样,以下简称胎体试样和碳钢试样）、2种钎料,采用火焰钎焊和高频感应钎焊,研究了钎焊温度、钎料、钎焊方式对PDC复合片和不同基体材料焊接性能的影响,得出了剪切强度随温度的变化曲线。同时,采用光学显微镜对PDC的焊缝断面进行了观测。结果表明,PDC复合片与胎体试样钎焊时,为硬质合金间的钎焊,钎料与母材润湿效果好,剪切强度值较高;PDC复合片与碳钢试样钎焊时,为硬质合金和异种材料间的钎焊,为了提高剪切强度,可适当提高钎焊温度或采用Ni含量高的钎料。      

Multiple paleopathologies in the dinosaur Bonitasaura salgadoi (Sauropoda: Titanosauria) from the Upper Cretaceous of Patagonia,Argentina

Bones in the fossil record sometimes exhibit unusual structures that can be attributed to pathologies, taphonomic alterations, or morphological variation. The goal of this work is to describe three bone abnormalities present in the type specimen of Bonitasaura salgadoi from the Cretaceous of north Patagonia, Argentina. The studied material corresponds to a left femur, a left metatarsal III, and a right prezygapophysis of a mid-caudal vertebra. Macroscopic and/or histological examinations were conducted, and a discussion concerning the origin of each abnormality is provided. The results of this study suggest that the anomalous structures are pathologies. In the femur, an osteoblastic tumor was identified by the presence of a large outgrowth of ovoid appearance with a spiculated microstructural pattern. The metatarsal III shows an enthesophyte (or bone spur) based on its location, shape and growth in parallel to the long axis of the bone element. Finally, the abnormal tissue observed in the prezygapophysis of the caudal vertebra was determined to be an infection by the presence of reactive new bone associated with a local widening of the subperiosteal margin and a sinus of drainage. This is the first report of multiple pathologies in a single specimen of a titanosaur, and it provides new insights about paleopathologies in sauropod dinosaurs.     

赤峰哈拉道口早石炭世花岗闪长岩年代学、地球化学及其地质意义

以内蒙古赤峰哈拉道口地区花岗闪长岩为研究对象，利用锆石LA-ICP-MS U-Pb测年技术进行年代学研究，测试结果为352.4~355.9Ma，显示其形成时代为早石炭世早期，为华北板块北缘早石炭世岩浆岩活动研究提供了新的资料.地球化学特征显示，花岗闪长岩总体上贫Si、Al，总碱量偏高，Eu仅有轻微的亏损，属铝未饱和、高钾钙碱性系列岩石.同时花岗闪长岩具有较高Sr含量，较低的MgO、Y、Yb含量，富集LREEs，亏损HREEs和HFSEs，Sr/Y比值介于34.62~48.43之间，（La/Yb）_N比值为15.31~17.14，显示"C型埃达克岩"特征.较高的K₂O、Cr、Ni含量和较低的Mg^#值说明其不可能是由拆沉下地壳物质的熔融形成，而是形成于增厚下地壳镁铁质岩的部分熔融.微量元素特征显示花岗闪长岩形成于活动大陆边缘弧环境.所以，早石炭世早期，本区处于古亚洲洋板块向南俯冲的大地构造背景.     

青海南山隆起的盆地沉积物常量元素记录

青海南山的隆起过程对解析青海湖-共和盆地地区构造地质演化过程具有重要的意义。通过共和盆地西北部晚新生代地层的野外地质调查,发现小水桥剖面上新世地层中存在一期角度不整合面。角度不整合面上覆地层沉积碎屑中含有10%左右的泥灰岩和灰岩,碎屑组成与现代青海南山物质组成基本一致;下伏地层中没有出现碳酸盐岩碎屑。砾岩碎屑成分上的变化显示,上覆地层和下伏地层的源区可能发生了变化。角度不整合面上覆和下伏地层常量元素含量的含量显示,下伏地层CaO平均含量(3.74%)明显低于UCC(4.20%),物源区不太可能有碳酸盐岩存在,而上覆地层CaO平均含量是UCC的2倍多,物源区应该有碳酸盐岩存在。而且,元素比值呈现的上覆地层中不活泼元素(Ti,Si)和活泼元素(Ca)同时"富集"的矛盾,也说明了上覆地层物源区可能有碳酸盐岩的出现。元素之间关系和根据元素含量判定的岩石化学分类等特征在上覆和下伏地层中也有明显的变化。剖面位置现在的物源区就是青海南山,青海南山有一定的碳酸盐岩出露,所以,下伏地层的物源区可能并不是青海南山。结合下伏地层变形特征及区域地质资料推断,上新世青海南山的隆起使其南侧地层倾向西南,并改变了原来的盆地地貌,形成上新世地层顶部的角度不整合面。青海南山形成后才成为两侧盆地的物源区。     

颗粒材料数值样本的坐标排序生成技术

颗粒材料离散颗粒模型的数值模拟结果与颗粒材料的数值样本密切相关,随着离散单元在颗粒材料数值模拟领域的广泛应用,颗粒材料的数值样本生成技术日益受到重视。基于RSA模型研究如何使随机生成的颗粒材料更密实,对均匀颗粒而言亦即如何在指定区域内生成更多的颗粒,讨论了4类修正方案,并建议了一种基于坐标排序的样本生成技术。研究表明,在传统的颗粒体随机生成技术基础上,通过对随机生成的x坐标序列或y坐标序列进行排序,可使生成的颗粒材料数值样本更密实。     

土壤表层与深层元素含量比值系数研究

通过研究元素含量在土壤表层和深层的比值,可以了解土壤表层元素含量的富集特征、成因和对环境的影响.将土壤中部分元素表层含量与深层含量进行了对比,统计、研究了比值系数及其分布特征,并对元素Cd区域性富集特征进行了探讨.指出成土母岩、元素化学特性、pH值、人类活动等对土壤中元素含量的富集具有重要的影响作用,应以地质、地球化学、人类活动等综合因素来研究土壤中元素含量的变化.     

地下水中铜元素的迁移富集及其控制因素

研究了地下水中铜元素迁移富集的主要控制因素及其分布规律。结果表明，地下水铜元素的迁移富集与含水介质及其上覆土层中的铜元素含量、地下水的酸碱度、地下水的径流条件和氧化还原环境等有密切的关系。