铁氧化物改性坡缕石粘土对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

浙江临海猫狸岭岩体的成因：年代学、地球化学与Sr-Nd-Hf同位素制约

猫狸岭岩体位于浙江省临海县仙人桥-猫狸岭一带,其主体岩性为石英二长闪长岩、石英二长岩和细粒花岗岩。LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年表明石英二长闪长岩和细粒花岗岩的年龄分别为105.6±1.0Ma和104.8±0.9Ma。主量元素组成上,石英二长闪长岩具准铝质、钙碱性和富钾的特征,MgO、Fe₂O₃^T、CaO等含量较高,Mg^#值变化于47.6~50.6;细粒花岗岩同样具富钾和准铝质特征,但偏酸性,MgO、Fe₂O₃^T、CaO等含量相对偏低,Mg^#值变化于41.6~47.0。微量和稀土元素组成上,石英二长闪长岩富集Rb、Th、U、Pb,贫Nb、Ta、P、Ti,且Zr、Hf、Sr含量相对较高,铕负异常不显著（Eu/Eu^*=0.77~0.95）。细粒花岗岩具有相似的微量元素特征,但P、Ti亏损程度更明显,且明显贫Sr,并具一定程度的铕负异常（Eu/Eu^*=0.55~0.78）。石英二长闪长岩和细粒花岗岩具有相似的Sr-Nd同位素组成,I_Sr分别为0.7088和0.7079~0.7088,ε_Nd（t）值分别为-7.57~-7.56和-8.06~-7.95。同时,二者具有大致相似的锆石Hf同位素组成,ε_Hf（t）值分别为-12.2~-6.6和-9.6~-4.4。综合分析表明,猫狸岭石英二长闪长岩和细粒花岗岩最可能是在区域伸展拉张的构造背景下,由底侵或内侵的幔源岩浆与其诱发的壳源岩浆经混合后,并经过不同程度的分异演化,最后在浅成环境侵位的产物。     

透闪石质玉中黄玉与糖玉致色成因差异研究

采用常规宝石学仪器并结合电子探针、电子顺磁共振谱及紫外-可见光谱等测试方法,对软玉中不同深浅的黄玉与糖玉样品进行了系统分析,以探讨其致色原因及其差异。分析结果表明,黄玉的致色原因主要为O^2-→Fe³⁺的电荷转移跃迁及Fe³⁺的⁶A₁→⁴T₂（D）跃迁,糖玉则主要由Fe³⁺的⁶A₁→⁴E （D）、⁶A₁→⁴T₂（D）谱项跃迁与Mn³⁺的Jahn-Teller效应致色。黄玉中O^2-→Fe³⁺的电荷转移跃迁导致可见光区的412~500 nm处吸收,是形成与控制黄玉颜色的重要因素;而糖玉因含有Mn³⁺致使黄绿色光被吸收而显示出黄绿色的补色。此外,Fe²⁺—Fe³⁺的荷移与Fe²⁺（⁵T₂）+Fe³⁺（⁶A₁）→Fe²⁺（⁵E）+Fe³⁺（⁶A₁）跃迁也对糖玉和黄玉的致色具有贡献。     

不同氧化度碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ) 的动力学特性

用批量法研究了Mn平均氧化度分别为4.02、3.85和3.70的碱性水钠锰矿对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)氧化的动力学特性。结果表明,碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)先经历准一级动力学反应阶段,随后表观速率常数(k_obs)逐渐减小至趋近零,达到反应平衡,k_obs逐渐减小除了逆反应影响外,还与产物在矿物表面不断积累,钝化反应位点有关。初始反应阶段k_obs随氧化度增加而增大,氧化As(Ⅲ)的k_obs分别为: 0.095 1、0.039 6和0.007 1 min^-1;氧化Cr(Ⅲ)的k_obs分别为0.034 2、0.017 8和0.014 8 min^-1。氧化As(Ⅲ)的初始反应阶段生成的Mn(Ⅱ)基本保留在矿物表面,对反应位点钝化大,使k_obs减小速度快。而Cr(Ⅲ) 氧化初始阶段,Mn(Ⅱ)释放明显滞后于Cr(Ⅵ)释放,但随反应进行逐渐增加,与Cr(Ⅵ)释放量比值接近于反应计量比。故Cr(Ⅲ) 氧化生成Mn(Ⅱ)对位点的钝化远小于As(Ⅲ)氧化,其初始反应阶段后k_obs减小速度较慢,且氧化度越高,保持一级动力学的初始反应阶段越长,k_obs减小越慢。因此,水钠锰矿的Mn氧化度越高,氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的反应速率越快,As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在碱性水钠锰矿表面氧化产物的释放行为是影响其反应动力学特性的重要因素。     

西藏尼雄矿田滚纠铁矿成矿作用机制：来自矿物学和稳定同位素证据

本文分析了冈底斯成矿带西段尼雄矿田滚纠铁矿石榴子石、辉石、绿泥石成因矿物学特征,结果显示矿区石榴子石多为钙铁榴石,并存在一定量的钙铝榴石;辉石主要为透辉石、次透辉石和铁次透辉石,表明成矿流体早期为酸性、高温和高氧逸度环境。矽卡岩内接触带富钙铝榴石,外接触带富钙铁榴石,反映成矿流体由矽卡岩内接触带运移至矽卡岩外接触带过程中,温度逐渐降低,而pH和氧逸度逐渐升高。绿泥石主要为富铁贫镁的铁镁绿泥石,其在低温(206~268℃)、低pH值、还原环境下形成。方解石C-O同位素揭示成矿流体δ¹³C_∑C为-2.6‰~-0.7‰,δ¹⁸O_V-SMOW为+9.8‰~+12.0‰。石榴子石、磁铁矿、石英δD_V-SMOW值为-121‰~-105‰,成矿流体δ¹⁸O_H2O为8.7‰~11.3‰,反映成矿流体主要来源于花岗质岩浆。磁铁矿矿石中黄铁矿弱富铁亏硫,S/Fe为1.05~1.07,Co/Ni>1,指示为岩浆热液成因;黄铁矿δ³⁴S为4.2‰~11.1‰,与花岗质岩浆硫相当,综合反映成矿物质也来源于花岗质岩浆。结合前人研究资料,认为高温、高氧逸度使金属元素大量进入岩浆,岩浆上升侵位、分异出富含成矿物质的流体。成矿流体运移过程中遭遇围岩,并与之反应形成矽卡岩和退化蚀变矿物,导致成矿流体物理化学性质改变,在温度(180~400℃)、氧化-弱氧化和弱碱性-碱性条件下,发生磁铁矿沉淀。     

K-H3OFe3(SO4)2(OH)6铁矾的XRD研究

根据X射线衍射(XRD)分析发现: A Fe₃(SO₄)₂(OH)₆(A=K⁺、H₃O⁺)系列铁钒的XRD数据十分相近,难以用XRD区别,需通过能谱(EDS)辅助分析,才能区分此类铁矾。另外,此类铁矾的003和107面网间距d随K⁺含量增大而增大,且呈一元三次方程的关系;而033和220面网间距d随K⁺含量增大而减小,呈一元二次方程的关系。对该现象从铁矾晶体结构方面进行解释:K⁺、H₃O⁺离子位于较大空隙中,且沿着Z轴方向排列,当K⁺、H₃O⁺离子之间相互替换时,会导致该铁矾晶体结构在Z轴方向有较明显的变化。     

甘肃厂坝-李家沟超大型铅锌矿床成矿金属来源——来自闪锌矿原位S-Pb和Zn同位素证据

甘肃厂坝-李家沟铅锌矿床位于西秦岭多金属成矿带内的西成矿集区,为矿集区内重要的超大型铅锌矿床。矿体赋存在中泥盆统安家岔组的白云石化大理岩及石英片岩中,其成因认识一直存在争议,主要分歧集中在是同生还是后生。文章对不同成矿阶段的闪锌矿,采用多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测定Zn同位素组成、采用激光剥蚀-多接收电感耦合等离子体质谱(LA-MC-ICP-MS)原位微区分析技术测定S、Pb同位素组成,示踪成矿物质来源,并分析矿物沉淀机制,为深入理解矿床成因提供新的精细证据。研究结果显示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个成矿阶段闪锌矿的δ⁶⁶Zn分别为0.08‰~0.29‰,平均0.20‰;0.19‰~0.37‰,平均0.30‰;0.36‰~0.37‰,平均0.37‰。其中,Ⅰ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅰ值为20.9‰~26.1‰,平均24.4‰;Ⅱ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅱ值为12.2‰~21.9‰,平均19.1‰;Ⅲ阶段的闪锌矿δ³⁴S_Ⅲ值为18.2‰~24.7‰,平均21.5‰。3个阶段的矿石矿物Pb同位素组成变化不大,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb为17.922~18.013,²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb为15.567~15.647,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb为37.990~38.266。δ⁶⁶Zn同位素值显示,成矿金属早期来源于围岩海相碳酸盐岩,由于混合了岩浆热液或者是瑞利分馏作用,在成矿作用中后期δ⁶⁶Zn同位素逐渐上升。δ³⁴S同位素值显示,早期硫源主要为地层中的硫酸盐,中后期的δ³⁴S同位素值降低,可能是成矿流体中岩浆热液中的S^2-成分逐渐增多导致,闪锌矿为硫酸盐通过TSR反应沉淀成矿。Pb同位素指示成矿物质来源于上地壳,并混入了部分古老的变质基底的成分。笔者研究发现,厂坝-李家沟铅锌矿的成矿机制为不同来源的流体混合,随着pH值、成矿流体的温度发生变化而沉淀成矿。     

江西大湖塘钨矿床似斑状白云母花岗岩锆石U-Pb年代学、地球化学及成因研究

江西省大湖塘钨(钼、铜、锡)矿集区位于江南造山带中段,九岭山脉中段北部之武宁、修水、靖安三县交界区域,是目前世界最大的钨矿之一。本文对该矿床中与成矿关系密切的似斑状白云母花岗岩进行了详细的锆石U-Pb年代学、云母矿物化学、主量元素、微量元素以及Sr-Nd同位素研究。结果表明,LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测得大湖塘似斑状白云母花岗岩成岩年龄为144.2±1.3Ma。岩体中白云母显示原生白云母的特征;黑云母属于富铁黑云母,其物质来源是地壳物质,Fe³⁺/Fe²⁺组成表明岩浆氧逸度很低。岩石地球化学特征表明似斑状白云母花岗岩为强过铝质的S型花岗岩,表现为高的SiO₂(72.88%~73.33%),轻重稀土分馏明显,Eu负异常明显,亏损Nb、Ta,Rb/Sr比值高。似斑状白云母花岗岩的ε_Nd(t)值变化于-7.47~-7.78之间,两阶段模式年龄t_DM^C为1543~1568Ma, 推测其源区很可能来源于双桥山群的富泥质岩石,双桥山群可能是大湖塘钨矿的初始矿源层。九岭燕山期的岩浆活动发生在侏罗纪和白垩纪之交的早白垩世早期,花岗岩形成于拉张的构造环境。     

西藏拉萨地块南缘晚白垩世镁铁质岩浆作用的年代学、地球化学及意义

镁铁质岩石所反映出的壳幔作用信息可以为地壳增生发生的时间和方式提供可靠的证据。本文报道了南部拉萨地块东段朗县至米林之间晚白垩世镁铁质岩石的岩石学、锆石U-Pb年代学、全岩地球化学以及锆石Hf同位素数据。锆石U-Pb定年结果表明,角闪辉长岩侵位于98~88Ma,高Al₂O₃(17.25%~19.46%),低MgO含量(3.89%~5.07%)及Mg^#(44~50),与高铝玄武岩特征相似,属于中钾钙碱性岩石,富集大离子亲石元素(LILE)、亏损高场强元素(HFSE),铕异常不明显(δEu=0.82~1.06),(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值为0.70427,ε_Nd(t)值为3.0,具有高且正的锆石ε_Hf(t)值(+11.8~+17.2)。这些晚白垩世镁铁质岩石可能是来自俯冲板片的沉积物熔体交代地幔楔物质发生部分熔融并经历一定程度镁铁质矿物分离结晶作用产物。     

川南玄武岩气孔中硅铁灰石杏仁体的特征与研究

川南普格杏仁状玄武岩气孔中产出硅铁灰石、绿泥石、石英、方解石、沥青等5种不同成分类型的杏仁体。硅铁灰石杏仁体呈圆形或椭圆形,其直径多为5～8 mm,由杏仁体壁至中心,依次分别产出石英→铁镁绿泥石→硅铁灰石。硅铁灰石晶体呈铁黑色、薄板状,由5个平行双面单形组成。微区X射线衍射分析结果显示,硅铁灰石属三斜晶系,空间群为P1 。化学成分分析表明,硅铁灰石氧化物含量(ω_B/%)为SiO₂ 53.55%、CaO 18.84%、Fe₂O₃ 13.65%、FeO 9.68%、MgO 1.44%、H₂O⁺1.74%,FeO/Fe₂O₃=0.71;铁镁绿泥石氧化物含量(ω_B/%)为SiO₂ 33.17%、Al₂O₃ 13.03%、Fe₂O₃ 8.45%、FeO 13.06%、MgO 18.82%、H₂O⁺12.12%、CaO 0.87%,FeO/Fe₂O₃=1.55。硅铁灰石杏仁体的矿物组合变化表明,玄武岩晚期的成矿热液由富Mg、Fe向富Si、Ca演化,硅铁灰石是由偏酸性、弱还原环境向偏碱性、弱氧化环境转化时所形成的过渡性产物。     

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.     

黄土路基沉降曲线特征分析

在分析郑西客运专线试验段路基沉降实测资料的基础上,提出沉降变形常规预测方法受观测时间及单次观测结果的影响比较大,不利于用来预测最终沉降。通过分析现场沉降变形与时间关系曲线,提出路基沉降的发展主要受固结的影响,其发展是一个从沉降增加到趋缓的过程,可以明显分为固结变形及流变变形,并用非饱和土等效固结理论加以解释,提出了一种利用s- 曲线特征预测最终沉降量的方法,经检验对比发现其预测结果受观测时间及单次观测结果的影响比较小,优于其它常规预测方法     

沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响的数值仿真分析

结合爆破数值模拟中爆破荷载的特点,分析了各种荷载施加方法的特点及爆破震动场模拟的要求,基于圣维南荷载等效原理,提出了爆破荷载的等效施加方法,即将作用在炮孔壁上的爆破荷载等效后,施加在同排炮孔中心线或者面上来模拟爆破荷载的作用。结果表明,等效施加方法在近区存在一定差异,但在中远区吻合得较好。利用该等效荷载施加方法,采用三维实体模型计算分析了某沉管隧道基槽爆破施工对既有堤岸稳定性影响,计算了周围不同位置、不同深度位置处的振动响应,并在此基础上,分析研究了减小爆破振动对既有结构物影响的减振措施,可为类似工程提供借鉴。     

Structure of sediments of kaolinite

In an assembly of clay particles placed in a fluid, each particle is typically subjected to: (1) double-layer repulsive forces; (2) van der Waals attractive forces; and (3) contact mechanical forces. The study presented here concerns an approximate, quantitative analysis of clay suspensions, with considerations to the first two - the physico-chemical forces. Using recent theories to calculate the physico-chemical forces between two clay particles in an approximate model of an assembly, the equilibrium void ratio of a clay suspension is computed. The mechanical forces are ignored in the analysis. The results serve to verify the validity of physico-chemical theories employed and help interpret experimental data more fundamentally in terms of the system variables.     

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。     

不同形式诱导缝的等效强度承载性能的数值分析

将考虑尺寸效应规律的混凝土等效断裂模型应用到不同形式诱导缝等效强度公式中,得到了修正后的不同形式诱导缝的等效强度公式。同时,得到了诱导缝等效强度的变化曲线,并比较了单双向间隔诱导缝的优劣,得到双向间隔诱导缝优于单向间隔诱导缝的结论,为高拱坝中诱导缝的设计提出了建议。     

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。     

土的可恢复剪胀的一种解释

从土的各向异怀角度对土的可恢复剪胀现象进行了解释。基于各向异性情况下的土体弹性本构关系理论分析，认为土的可恢复剪胀现象可部分归因于土的各向异性引起的弹性剪胀。借助有关土体弹性参数实验结果，研究了应力诱导各迥异性对土体弹性剪胀的影响，结果表明：随土体应力诱导各向异性的增大，土体的弹性剪胀也增大。从土体弹性剪胀角度研究了土的卸荷体缩条件，认为土体卸荷体缩取决于加载应力路径的应力增量比，给出了土体出现卸荷体缩的区域。