深海沉积重晶石在古海洋研究中的应用

深海沉积成因重晶石作为重要的古海洋环境指示物,被广泛应用于新生代海洋化学和古生产力的重建,成为全球变化研究的重要分析对象之一。近年来,在重构古海洋生产力和古海水锶含量、锶同位素组成等方面的研究中取得了显著的进展。从目前该领域的研究实践来看,利用深海沉积重晶石进行古海洋研究还需要针对性地解决两方面问题:①形成重晶石沉淀的海洋微环境的时空分布及其物理化学条件;②深海沉积重晶石的采样、筛选和分析方法。上述问题是当前研究的难点,也是制约重晶石广泛用于古海洋研究的基本问题。     

低温碱性溶液中微纹长石溶解性质研究

对微纹长石在碱性溶液中的溶解过程及表面特征变化规律进行实验研究，温度为60℃，实验溶液分别为NaOH(pH≈8)、Na2CO3，[ρ(Na^ )=26μg／mL]和NaCl溶液，利用X射线光电子能谱(XPS)和ICP-MS测定实验前后微纹长石的表面特征及实验溶液成分变化，结果表明，随着pH值升高，微纹长石的溶解性增强；微纹长石的溶解不是被单一反应模式所控制，而是在表面控制(surface-conrtolled)、扩散控制(diffusion-controlled)和次生物相形成三种过程交替进行的结果。碱性溶液中长石表面反应分三个步骤：H^ 与长石表面碱性阳离子交换反应；OH^-联合已进入长石架状结构内部空隙，具较大结合能的Al-O键逐步破裂，并生成铝的水解产物而溶出；表面形成富Si的络合物。     

利用碳酸盐矿物成分研究沉积-成岩过程中流体盐度演化──以东营凹陷沙四段低熟油烃源岩为例

以东营凹陷沙四段上部烃源岩为研究对象,利用电子探针微区测试技术,对同生、成岩及成岩期后不同阶段碳酸盐矿物进行了系统分析,揭示出不同古地理位置碳酸盐成分的三种变化情况,即Mg／Ca比值①由高到低,②一直保持很高,成岩期后降低,和③由低到高,反映了不同层段从沉积到成岩直至成岩期后水体或孔隙流体盐度的三种变化历程,进而确定了该凹陷中心区域烃源岩成岩过程中处于高盐度介质环境中,对于分析该区油气生成条件具有重要意义。本文的研究思路和方法对于其它地区的类似工作也有一定借鉴意义。     

蒙脱石伊利石化对含油气盆地地层压力影响的定量研究

异常高压带是含油气系统研究和资源勘探领域的热点之一。本文以东营凹陷为例，定量研究了牯土矿物成岩作用对地层压力聚集的贡献。在系统分析粘土矿物组成、成岩物理化学条件的基础上，模拟计算了蒙脱石伊利石化的动力学过程，计算了脱水造成的体积变化和硅钙释放量。指出脱水作用造成的体积变化不是形成异常高压的重要因素，但硅钙的释放可能对封隔层的形成起着非常关键的作用，对地层异常压力的积聚和保持有重要贡献。     

高岭石和伊利石表面润湿性的分子动力学研究

粘土矿物广泛分布于地表土壤和沉积地层中,粘土矿物的表面润湿性与泥质烃源岩的油气初次运移、土壤中污染物 的赋存形式和活动性等重要过程密切相关。本文着眼于探究泥质烃源岩中粘土矿物表面润湿性对初次排烃的影响,分别构 建了由高岭石和伊利石基面构成的狭缝型孔隙,采用分子动力学方法研究孔隙体系中有机分子癸烷和水的分布情况,分析 了纯水和低盐度孔隙流体条件下表面润湿性的差别以及烷烃、醇、苯等不同有机物在矿物表面分布的不同趋势。研究表 明：伊利石表面总是表现出亲水性,而高岭石的两种表面具有不同的润湿性,羟基面更加亲水;NaCl会使粘土的硅氧面由 部分亲水向完全亲水转变;另外,有机质的类型不同,极性有机分子在倾向于吸附在粘土表面的同时,还受其他有机分子 聚集的影响而呈现不同的分布。     

与朝山金矿有关岩体地质地球化学特征

朝山金矿床与白芒山辉石闪长岩有直接的成因联系.岩石的主量元素分析结果表明:Si2O含量为50.8%～54.58%,Na2O K2O为6.58%～7.38%,K2O/ Na2O为0.62～1.12,全碱-硅投影显示朝山岩体岩性为辉石闪长岩;微量元素分析结果显示Au、Ag、Cu、Pb、Zn成矿元素含量较高;稀土元素球粒陨石标准化曲线显示轻稀土富集而重稀土亏损;δEu介于0.75%～0.85%之间,说明辉石闪长岩分异演化程度不高.结合矿床地质特征,推测朝山金矿成矿流体和成矿物质主要来源于岩浆,在热液充填交代和夕卡岩化复合作用下,促使热液流体中的金沉淀成矿.     

金属硫化物微生物氧化的机制和效应

岩石露头和矿山废弃物中的金属硫化物在地表、近地表条件下的氧化作用往往导致多种环境问题,因此,金属硫化物的地表风化一直是备受关注的表生过程之一。越来越多的证据表明微生物对矿物的氧化在金属硫化物风化过程中发挥着重要作用。实验研究发现:微生物在金属硫化物表面附着并形成微生物膜,在矿物-微生物膜界面微环境中存在着强烈的微生物氧化和化学氧化作用,两种氧化作用相互协同、共同促进。在此过程中,金属硫化物的S、As、Fe等元素经历了复杂的电子传递、逐级氧化的动力学过程,最终形成稳定的高铁硫酸盐或氧化物,并形成大量的酸性排水。该过程受多种因素的影响,包括细菌种类、光照和溶液Fe~(2+)浓度等。金属硫化物的微生物氧化直接导致重金属大量释放和严重的环境危害,释放的酸性排水还引发碳酸盐矿物分解和CO_2排放,会对全球碳循环产生不可忽视的影响。在地球演化的早期阶段,金属硫化物氧化消耗大气氧气可能导致大氧化进程滞后。尽管关于金属硫化物-微生物相互作用研究取得了长足的进展,但金属硫化物微生物氧化的分子机制和全球尺度的元素地球化学循环还有待深入研究,原位纳米观测技术的引入和全球物质循环模型研究具有必要性和紧迫性,同时也对生物冶金技术的发展有着重要的意义。     

断裂剪切带厘米级磨砾和纳米级磨粒的发现、命名及其油气地质意义

上世纪70年代初,在江苏江宁逆断层中发现了厘米（cm）级磨砾,这种磨粒通常在韧脆性断裂剪切带中都可能找到。80年代末,对美国加州深钻岩芯进行扫描电子显微镜观测时,在晚中生代花岗质糜棱岩滑移叶片中发现了纳米（nm）级超微球粒结构,球粒（2—5nm）紧密聚集、定向明显。因其形成同滚动、研磨和剪切作用过程有关,故将球形微粒称“磨粒”。嗣后,在陕北和黄海深钻岩芯石炭-二叠系泥岩滑移叶片中,也发现类同现象（微米-纳米级）。近年来又在郯庐断裂、日本中央构造线大型断裂带,以及南京幕府山寒武系至三叠系不同地层的各种剪切滑移构造中都发现了nm级磨粒构造。泥岩中含磨粒滑移层具有涂抹效应,起到油气封盖作用,这在陕北油气田已得到了验证。对其磨粒构造蕴藏的丰富地质信息,特别是在微观动力学方面（包括动热变质作用、流体渗散作用、颗粒自旋作用和地质催化作用等）应作进一步研究。     

基于吸附等温线的表面分形研究及其地球科学应用

矿物岩石的表面微形貌和孔隙结构是影响其地球化学行为的关键因素，从纳米尺度上表征这一特征对地球化学动力学研究和材料研发有着重要的意义。重点介绍了基于吸附等温线的分形研究方法，以表征纳米尺度上矿物或岩石表面的不规则性和微孔隙结构。从该方法的物理化学原理出发，对比分析了其适用范围和样品限制。在综合当前煤岩学、土壤学、材料学等领域的应用研究成果的基础上，提出了该分形研究方法在地球科学研究中的应用前景和发展趋势。     

基于探针气体吸附等温线的矿物材料表征技术:Ⅲ.表面能量非均质性

表面能量非均质性是影响固体材料表界面行为的重要属性,基于低温气体吸附等温线的分子探针方法是目前得到广泛认可的定量表征该属性的技术。本文详细介绍了这一技术的三种常用计算方法:规则化方法、密度泛函理论及微分等温线加和(DIS)法。作为应用实例,使用规则化方法和DIS方法对合成的Schwertmanite样品进行了表征,发现其表面存在三种不同的能量区域。研究结果表明,规则化方法适用于各种不同的样品,但只能给出吸附能曲线而不能精确表征表面能量区域;函数方法虽然比较精确,但表征值不能处理复杂表面;DIS方法虽能精确表征,但计算却较为繁琐。三种方法可互相补充。