铜矿采矿废石重金属环境污染的淋溶实验研究——以安徽铜陵凤凰山矿田药园山铜矿床为例

本文基于凤凰山铜矿田药园山矿床采矿废石的淋溶实验研究,着重探索表生环境下影响重金属淋滤迁移的因素,分析重金属在采矿废石中迁移转化的机制。动态淋滤实验考查了重金属从两种采矿废石中淋出的浓度与淋溶液的pH值、淋滤时间以及淋出液酸度的关系。结果表明,采矿废石中重金属淋滤强度随酸度的增加而逐渐增强,而淋滤出的重金属浓度并不总是随时间的延长而递减,同时实验研究也表明,淋溶采矿废石的排放水不一定都是酸性的。因此,在评价矿山环境污染以及治理过程中要对当地雨水的平均pH值、所排放采矿废石的岩性以及废石的堆放时间进行综合考虑。     

西峰黄土剖面碳酸盐变化及其古气候记录意义

在连续沉积的黄土剖面中蕴藏中丰富的古气候变化的信息,中国的黄土沉积一直以来是重建古环境演化重要的信息库.自20世纪80年代以来,研究者确立了各种古气候的替代性指标[1-2],黄土中的磁化率指示着夏季风强弱变化的重要替代性指标,黄土中风化程度主要受控于夏季的降水量和温度的变化,因此黄土中成壤程度与夏季风具有显著的关系.     

兰坪盆地水泄铜(钴)矿床石英的40Ar-39Ar快中子活化年龄

选取水泄铜(钴)矿床主成矿阶段的石英样品进行⁴⁰Ar-³⁹快中子活化法同位素地质年龄测定,获得坪年龄59.2±0.8Ma,对应的等时年龄为59.8±0.5Ma,反等时线年龄为59.9±0.1Ma,三者在误差范围内完全一致,都可代表矿石的形成年龄。该年龄与兰坪盆地铜多金属矿集区的矿床形成时代一致,反映包括水泄铜(钴)矿床在内的区域矿床形成于喜马拉雅造山运动早期统一的构造地质背景之下,受同一期构造—热演化事件的制约。     

安徽金寨沙坪沟斑岩钼矿区成岩成矿过程中的减压机制:来自假β相石英的证据

安徽金寨沙坪沟斑岩钼矿床是目前秦岭-大别钼成矿带中已探明储量最大的钼矿床.矿区侵入岩发育,岩性多样.锆石U-Pb同位素年龄表明均形成于燕山期,可分为早晚两期.本文以与钼成矿关系密切的第二期侵入岩为研究对象,通过侵入岩的精细显微岩相学观察和研究发现,属同源岩浆并经历相似演化历史的石英正长岩和花岗斑岩却先后结晶出两种相态的石英,石英正长岩中只产出他形的α相石英,花岗斑岩中结晶自形六方双锥的假β相石英斑晶,后者为β相石英相变而来的α相石英,但保留β相石英假象.结合锆石Ti温度、石英P-T相图和中酸性侵入岩Q-Aβ-Or-H_2O相图,认为石英正长岩和花岗斑岩具有较大的岩浆起源深度和相似的成岩温度,而石英正长岩中的α相石英反映其侵位结晶压力大于0.7GPa,花岗斑岩中的原始β相石英反映其结晶压力约为0.4~0.7GPa,花岗斑岩中随后结晶的基质则反映其形成压力小于0.05GPa.这一结果表明,花岗斑岩形成于至少两次快速减压作用之下,而这种减压作用对于岩浆-流体过程中成矿流体出溶、沸腾及矿质卸载和沉淀意义重大.花岗斑岩中β相石英在成岩之后的相变过程会产生体积差,可致使斑岩体及其围岩发育裂隙,这些裂隙是良好的导矿和容矿构造,有利于斑岩型矿床的热液蚀变和网脉状-浸染状矿化.可以认为,斑岩体中假β相石英斑晶是斑岩型矿床的成矿标志之一,其反映斑岩型矿床成矿系统通常形成于减压应力状态的构造背景中.     

凹凸棒石与Ni2+的长期吸附作用

以Ni2+为例研究了凹凸棒石与重金属离子长期作用过程,探讨了重金属离子在凹凸棒石上的吸附反应动力学,并运用高分辨透射电镜揭示了凹凸棒石与重金属离子互相作用引起重金属离子水解沉淀、形成氢氧化物或层状双氢氧化物次生物相的现象.实验表明,凹凸棒石-Ni2+水悬浮体系中,随着时间的延长溶液的pH值逐渐升高,Ni2+浓度逐渐降低,并且长期作用后悬浮液的pH值和重金属离子浓度受到固/液比控制.Ni2+在凹凸棒石和水两相中的分配在长达40 d的时间内都没有达到完全平衡,表明凹凸棒石-Ni2+水悬浮体系中存在凹凸棒石与重金属离子长期互相作用.凹凸棒石与Ni2+长期作用Ni2+浓度变化可以用抛物线扩散方程、双常数方程、一级扩散方程、Elovich方程较好地拟合.凹凸棒石与重金属的长期作用反应机制可能是由于凹凸棒石纳米效应和反应活性,表面缓慢水化导致含重金属离子溶液pH值缓慢升高,诱导了Ni2+在凹凸棒石表面沉淀,在凹凸棒石表面形成了氢氧化物或层状双氢氧化物.     

碱性溶液中坡缕石水解作用动力学实验研究

对安徽官山地区沉积型、热液型坡缕石进行碱性溶液中水解作用的动力学实验研究.结果表明:沉积型坡缕石较热液型更耐碱,且两种坡缕石均存在明显的差异溶解现象,即四面体硅的溶解速率要略大于八面体铝阳离子的溶解速率.碱溶液中沉积型、热液型坡缕石水解动力学均适宜采用圆柱体扩散控制模型模拟,其浸出率x对反应时间t的关系可表示为(1-x)+xlnx=kt.在实验条件下沉积型坡缕石水解过程中,Al3+和Si4+反应表观活化能分别为18.16 kJ/mol和18.53 kJ/mol.热液型坡缕石水解过程中,Al3+和Si4+反应表观活化能分别为31.2 kJ/mol和32.95 kJ/mol.     

机械研磨作用对磁铁矿低温氧化及磁化率的影响

磁铁矿是岩石、土壤和沉积物中少量而又普遍存在的副矿物,是环境磁记录的主要载体.磁铁矿在表生地质过程中受到机械、生物和化学风化作用使其结构、粒径、氧化程度、磁学性质发生一系列变化,这些变化对环境磁学以及表生地质过程的研究具有重要意义.从矿物学角度研究了磁铁矿粒径、相转变、氧化程度和磁化率随着研磨时间的变化规律.结果表明,平均粒径为4 μm的磁铁矿在研磨1 h后粒径变化趋于稳定,但随着研磨时间的增加,磁化率逐步降低而氧化率逐渐增加.通过对研磨后样品进行XRD分析表明,随着研磨时间的增加,磁铁矿衍射峰强度明显减弱,衍射峰宽化,赤铁矿的衍射峰强度逐渐增强.由此可见,原生磁铁矿(对沉积物而言属于碎屑磁铁矿)低温氧化产物是赤铁矿而不是磁赤铁矿.在表生地质演化过程中颗粒的机械碰撞不仅使磁铁矿颗粒变细,而且可能影响到磁铁矿常温氧化、磁学性质和晶体结构.     

安徽铜陵矿集区铜官山矿田胶状黄铁矿矿物学特征及其对成矿作用的制约

铜官山矿田是铜陵矿集区内五大矿田之一,矿田内顺层产出的层状硫化物矿体是铜金矿床的主矿体,矿体内含有较多的胶状黄铁矿,其成因的争议制约了对铜金矿床成矿作用的解析。本文主要利用场发射扫描电镜(FE-SEM)等纳米矿物学手段,并结合光学显微镜、粉晶X射线衍射(XRD)、微区激光拉曼光谱分析等方法,对矿田内铜官山矿床及天马山矿床内层状硫化物矿体中胶状黄铁矿矿石的矿物组成、微形貌、微结构等特征进行系统研究,结果表明胶状黄铁矿矿石多呈胶状、鲕状结构,具有同心环状构造,同心环被赤铁矿、菱铁矿与黄铜矿脉穿切。同心环主要由白铁矿+有机质与胶状黄铁矿交替组成。胶状黄铁矿的黄铁矿颗粒粒径从纳米至亚微米均有分布,以自形-半自形立方体为主,少数呈他形,脉体边部胶状黄铁矿颗粒较大,自形程度较高,重结晶显著。矿石中含有少量白云石、伊利石微晶体,与胶状黄铁矿紧密共存,显示典型沉积特征。共存石英磨圆度较高,存在次生加大现象,表面存在胶状黄铁矿印模,显示为碎屑成因。这些综合信息表明胶状黄铁矿非岩浆热液成因,而是与石炭系地层同沉积成岩成因,并可能有微生物作用参与。高孔隙率、高化学活性及较高有机质含量的胶状黄铁矿可能为燕山期岩浆热液演化的含铜成矿流体提供了沉淀剂,对矿田内铜金硫化物矿体的层控性发挥了重要的控制作用。     

河南桐柏老湾金矿床成矿物理化学条件研究

老湾金矿床金的成矿作用主要发生在中-低温(T=150～300℃)、中-低盐度(Ws=2.37%～9.23%)、浅成(P=23～45MPa)、弱酸性、弱碱性(pH=6.1～7.7)和还原环境下(Eh=-0.72～-0.64).金在成矿流体中主要以硫氢络合物形式迁移,流体的物理化学条件的改变导致流体中含金络合物溶解度的减小,从而导致金沉淀成矿.     

安徽宣城茶亭铜金矿床隐爆角砾岩特征及其成矿意义

安徽宣城茶亭铜金矿床是近年来在长江中下游浅覆盖区之南陵—宣城中—新生代火山—沉积盆地中新发现的一个大型矿床。文章以赋矿石英闪长玢岩侵入体内发育的隐爆角砾岩为对象,通过详细的钻孔岩心观察和显微岩相学研究,确定其地质特征并探讨其与成矿的关系。根据钻孔岩心观察确定的岩石构造特征及钻孔剖面圈定的角砾岩空间分布特征,茶亭铜金矿床发育的隐爆角砾岩呈上大下小的不规则筒状体,被隐伏的石英闪长玢岩侵入体包孕。根据角砾特征以及角砾间的裂隙和胶结物特征,可将隐爆角砾岩划分为隐爆浆屑角砾岩、隐爆热液角砾岩和隐爆破裂角砾岩三类,三类隐爆角砾岩空间上有规律地分布,以隐爆浆屑角砾岩为中心向外或向上依次过渡为隐爆热液角砾岩→隐爆破裂角砾岩→石英闪长玢岩。基于隐爆角砾岩与蚀变和矿化的关系推测,岩浆—气液隐蔽爆破作用所产生的大量裂隙为后期含矿岩浆热液和大气降水热液的运移、交代、混合乃至卸载、沉淀成矿提供了有利的构造空间。茶亭铜金矿床的矿体赋存于浅成斑岩侵入体中,其围岩蚀变类型与分带,以及矿化呈细粒浸染状和细脉—网脉状等地质特征显示其与斑岩型矿床极为相似,但矿化富集部位与隐爆角砾岩筒（体） 的一致,且矿床同时发育角砾状、脉状、团块状矿化,矿脉中发育热液硬石膏甚至形成硬石膏岩等地质特征又明显不同于斑岩型矿床。因此,文章将茶亭铜金矿床确定为一个与中酸性浅成斑岩侵入体密切相关的隐爆角砾岩型矿床。