硫化物矿物原电池反应的实验研究进展

自然界中大多数硫化物矿物都有良好的导电性,具有半导体的性质.当具有不同电极电位的矿物在溶液中接触在一起,就会形成原电池发生电化学腐蚀,其中电极电位低的矿物作为原电池的阳极发生氧化反应,其溶解会加剧,而电极电位高的矿物作为原电池的阴极发生还原反应,其溶解会受到抑制.     

隐伏金矿地电化学异常形成机制及异常形态特征

隐伏金矿地电化学异常的形成主要是由于在多金属硫化物矿床内部不同矿物组成的微观原电池作用，矿体产生电化学溶解，导致矿体周围形成金的离子晕；这些金离子晕在地电场，浓差扩散，地下水循环等因素的作用下，向地表迁移形成了地电化学金异常。     

硫化矿原电池效应研究现状

硫化矿原电池效应普遍存在于金属硫化物矿山、硫化矿的人工开采与利用过程中,在浮选、湿法冶金、生物冶金、地球化学过程、重金属离子污染和酸性矿山排水的污染治理方面有重要作用,已引起高度重视。本文综述了硫化矿原电池反应原理、电化学研究方法及其在浮选、湿法冶金、生物冶金、地球化学过程、重金属离子污染和酸性矿山排水的污染与治理上的影响和应用现状。指出建立天然硫化物矿物原电池地球化学,从源头上实现消除或减弱硫化矿原电池效应导致的重金属离子和酸性矿山排水环境污染,将成为今后原电池效应在地学的重要研究方向。     

硫化物固—液界面电化学效应实验探讨

硫化物作为一类重要的常见矿物，目前国内外对其表面矿物学特征研究有限。具体到硫化物固－液界面处的行为机理，前人的研究程度就更低了。笔者自行设计了一个Fe1-xS-Cr^6 原电池，通过实测电动势（E），t-E关系曲线，溶液可见光吸收谱及其λ－A关系曲线，阐明硫化物与Cr^6＋溶液间的界面行为机理。认为其界面行为过程为；硫化物溶解→离子反应（氧化还原）→吸附Cr^3 。该原电池与一般原电池结构不同，其主要差别在于将反应电极和测量电极分开，从而解决电极反应过程中的浓度极化问题，提高了电化学实验的精度。该研究成果有助于揭示矿物－液体相互作用机理，完善和丰富表面矿物学研究内容，深化化界面成矿理论，并对环境治理，矿物材料应用等开发领域具有重要的参考价值。     

开放体系下方铅矿和黄铁矿之间原电池反应的实验研究

金属硫化物矿物之间的原电池反应对于酸性矿山排水的形成、硫化物矿床的次生富集作用、地球电化学勘探以及湿法冶金过程等都有很重要的影响。通过改变溶液中氧化剂组分F e3 的浓度、pH值、溶液的流动状况以及溶液的盐度(如N a2SO4的浓度),采用精密的电流计和电位计,对作为阳极的黄铁矿与作为阴极的方铅矿所形成的原电池反应的电流密度和整个原电池的混合电位进行研究,结果表明:溶液中[F e3 ],pH值以及溶液的流动状况对黄铁矿和方铅矿之间原电池反应的影响很大,而溶液的盐度对反应的影响不是很显著。实验还发现,当黄铁矿电极表面存在微小裂纹时,其电极电位可降低至同条件下方铅矿的电极电位以下。这一实验结果在混合电位理论和Bu tler-V o lm er方程中得到了理论上的解释。     

川东气田盐岩、膏盐岩蠕变特性试验研究

对川东气田盐岩、膏盐岩进行了矿物组分测定,采用TAW-1000深水孔隙压力伺服试验系统进行了蠕变试验,分析了固有的矿物组分及偏应力、温度、围压对蠕变的影响,结合蠕变曲线和岩石参数,提出了稳态蠕变速率本构方程。研究表明：川东气田盐岩、膏盐岩矿物组分以NaCl、CaSO4为主,其中NaCl含量最高可达93%以上;岩石固有的矿物组分是影响岩石蠕变特性的内因,随NaCl含量增加,瞬态蠕变、稳态蠕变速率相应增大;随偏应力、温度的增加稳态蠕变速率增大,围压对其影响不大;通过试验数据拟合得出赫德（Heard）蠕变本构方程中的参数,求出不同偏应力、温度下盐岩、膏盐岩的稳态蠕变速率,为川东气田盐岩、膏盐岩地层安全钻进泥浆密度窗口计算和套管非正常变形分析提供了理论依据。     

裂隙岩体渗流与应力耦合的试验研究

通过对较大尺寸的裂隙岩体试块进行不同侧压力和加载条件下的渗流试验结果研究，分析了裂隙岩体渗流与应力的耦合机理，得出了不同应力条件下裂隙岩体渗流量与应力成四次方的关系。并且得出并非压应力都引起裂隙岩体的渗流量减小，当裂隙岩体受平行于裂隙面方向的单向压应力时，渗流量随着压应力的增加而增加。     

差应力与岩石熔融性状关系的实验研究

为考察不同应力状态下岩石应变与岩石熔融作用的关系,利用英国Instron公司生产的电液伺服实验系统,配以围压和加温系统设计了动、静态不同条件下细粒闪长岩的对比熔融实验,力图找到差应力与岩石熔融程度及其熔体成分的关系。通过岩石动、静态熔融实验结果的对比得出：差应力的存在能够导致细粒闪长岩的熔融,随着差应力（应变速率）的增加,熔体的量增加,熔体成分向富Si、Al方向转变。     

岩石压磁效应与成矿元素预富集-富集的对应关系

岩石压磁效应是构造应力作用的产物,根据压磁与应力二者转换计量公式和压磁矢量特性,探求压磁效应与成矿元素预富集-富集的对应关系:①压磁系数和磁化率的变化强度与断裂规模和矿床大小相对应,磁化强度大的岩石有利于金元素的富集,抗磁性矿种和铁磁性矿种分别集中与磁斥力和磁引力有内在联系;②粘滞剩磁和剩磁矫顽力是压磁不可逆性的两个重要参数,对成矿阶段所出现的抗磁性与顺磁性矿物交替规律、岩体转动使磁铁矿和黄铜矿二者对顶分布、基性程度高比重大的矽卡岩矿物呈反向分带序列的存在等都具有一定的相关关系;③含金量高的黄铁矿和方铅矿等硫化物矿石条带常平行于石英脉分布,是受压磁的大小、方向和应力三者作用的共同控制;④压磁效应和岩石粒化有利于成矿元素的富集;⑤压磁引起的电磁波效应有利于对围岩矿质的萃取和深部铁磁性元素的富集。基于压磁三重特性(与应力转换性、大小和方向性)和元素磁性四大类(铁磁性、反铁磁性、顺磁性和抗磁性)的划分,可建立构造应力-磁化强度(感磁 剩磁,压磁属剩磁的一种)-矿质聚集三者间量化关系。     

修正应变能密度因子准则及岩石裂纹扩展研究

由应变能密度因子理论得出裂纹沿着形状改变比能密度因子最小的方向扩展,但理论中所使用的应力强度因子是在拉应力作用下计算得出的,而自然界中的岩体通常处于压应力场中。因此,在修正的应变能密度因子理论的基础上,结合压缩荷载作用下的裂纹尖端应力强度因子,并考虑裂纹面之间的摩擦作用得出了针对压缩荷载作用下的岩石裂纹扩展的应变能密度因子理论,并运用该理论分析了裂纹倾角、围压以及裂面摩擦力对破裂角的影响,将分析结果与已有的试验和数值分析结果进行比较,取得了良好的一致性。分析得出,在单轴压缩荷载作用下临界破裂荷载随着裂纹倾角的增大而先减小、后增大,并且一个裂纹倾角对应多个破裂角,即裂纹朝多个方向发展;在三轴压缩荷载作用下,破裂角与围压大小有关。此研究成果可为压应力场中岩石裂纹扩展的数值模拟提供参考。     

次显微金在黄铁矿和毒砂中的赋存状态新探讨

重新认以了含金黄铁矿、含金毒砂中次显微金的电子顺磁共振实验和溶解实验的结果。指出它们均不能作为存在类质同象金的证据，含金黄铁矿和含金毒砂中的顺磁中心可能由As、S之间的类质同象取代引起；硝酸溶解金的载体矿物后溶液中出现的Au3-离子可能来自金的硫化物的微包裹体金。进而认为含金黄铁矿和含金每秒中不可能存在类质同象金。     

接触极化曲线法在我国的试验研究

介绍了接触极化曲线法的原理及基本参数的测取方法;通过一些典型极化曲线,对矿床氧化状态、电极排布、矿体结构等因素的影响作了分析;对所测得的部分典型曲线进行了矿体独立性、反应矿物、反应矿物有效面积、元素储量、元素品位等参数的推断,并将推断与勘探结果进行了对比分析。认为接触极化曲线法特别适合导电性硫化矿床,是同时兼具直接性、远程性和总体性三者的勘查技术。     

天水冯家场金矿床矿石特征及找矿标志

冯家场金矿床位于祁连—秦岭造山带接合部位,矿体赋存于震旦—奥陶系李子园群木其滩组第二岩性段的变质岩系中。关子镇—元家坪区域韧性剪切带是主要导矿、控矿构造。文章对矿床矿石类型、矿石结构构造、矿石矿物化学成分、主要有用组分赋存状态及其镶嵌关系特征进行了详细论述,指出:(1)矿床矿石类型、结构构造较简单;(2)矿石中有用元素主要有金、银、铜、铅、锌等;(3)矿石中含硫矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等,贵金属矿物为自然金、自然银、银金矿、金银矿等。通过对矿床中金的赋存状态、围岩蚀变等特征分析、研究,指出了该矿床找矿标志。     

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     

HYDRATION SWELLING OF WATER-ABSORBING ROCKS: A CONSTITUTIVE MODEL

Water-absorbing rocks are formed from minerals that can hold water in their crystal structure or between grain boundaries. Such water absorption is often accompanied by a change in the crystal dimension that manifests itself as a swelling of the rock. Swelling is particularly pronounced in rocks containing phyllosilicates because of the ease with which these minerals hydrate; it is thus of geological and geotechnical relevance in shales, clay-rich soils and zeolitized tuffs. The model of hydration swelling that we present here is based on extended versions of the equations of poroelasticity and Darcy's transport law, which we derive using a non-equilibrium thermodynamics approach. Our equations account for the hydration reaction under the assumption that the reaction rate is fast in comparison with the rate at which hydraulic state changes are communicated through the rock, i.e. that local physico-chemical equilibrium persists. Using a finite-element scheme for solving numerically the governing equations of our model, we simulate the creep of shales during a routine swelling test and calculate the stress and strain distributions around wellbores drilled in shale formations that undergo swelling. We show that swelling effects promote tensile failure of the wellbore wall.     

南海西部海域文昌A、B油田低阻成因分析

从粒度、泥质及黏土矿物、孔隙结构、束缚水饱和度、导电矿物、薄互层等6方面对珠江口盆地琼海凸起文昌A、B油田低阻成因机理进行系统研究。通过低阻储层段与正常储层段各方面的对比分析,得出研究区岩性细、泥质重、细一微孔隙体积比例高,进而导致高束缚水饱和度是影响文昌A、 B油田ZJl段储层低阻的重要因素,为后续低阻储层的定性识别和定量解释提供依据。     

长江、汉江沉积物磁学特征比较研究

长江和汉江现代沉积物的磁学特征分析研究结果表明：  1）长江和汉江现代沉积物中铁磁性矿物均以亚铁磁性矿物为主,它们主导了样品的磁性特征。但长江沉积物比汉江沉积物亚铁磁性矿物含量要高;  2)长江和汉江沉积物的亚铁磁性矿物晶粒都以假单畴~多畴为主。相对汉江沉积物,长江沉积物磁性颗粒总体上要比汉江的粗;   3）长江沉积物中的不完全反铁磁性矿物含量比汉江高,但不完全反铁磁性矿物对沉积物磁性参数和SIRM的贡献却比汉江的小;   4）长江上游金沙江段比长江中游（宜昌-武汉）江段沉积物中亚铁磁性矿物含量要高,且长江中游沉积物样品磁性颗粒要比长江上游的偏细,这可能与搬运距离有关;   5）长江样品的磁性参数的变化区间比汉江大,数据间的相关性也比汉江差。这可能与长江较汉江流域范围广、支流多、物源复杂有密切的关系。     

某水利工程泥化夹层的形成及变化趋势的研究

在我国大规模的水利水电工程建设中,遇到了各种各样的工程地质问题,其中软弱夹层问题,便是经常碰到的重大技术课题之一。由于软弱夹层的影响给工程造成许多危害:被迫停工,增加投资,改变设计方案,延长施工周期,降低设计标准使用。在国外不少工程由于没有进行深入的工程地质勘察和研究,潜伏的软弱夹层的危害,曾导致发生了数十起的垮坝事件。如美国圣佛兰西重力坝、奥斯丁重力坝、德克萨斯重力圬工坝、俄亥俄河26号坝、印度的提格拉坝等的失事,以及意大利瓦依昂坝水库的巨大滑坡。     

差异激电法探查地下水及区分矿种的初步研究

本文提出激发极化差异效应和激电差的概念并给出定义,首次使用“差异激电法”这一述语。通过在平原和山区的贫水及富水区的应用以及室内金属板、石墨板和金属矿物、炭质岩石标本的水槽模拟实验,说明基于激发极化差异效应的差异激电法在探查地下水以及找矿、区分矿种方面的有效性,初步探索了异常反映规律。     

金在高压干体系下的迁移实验研究及其与位错,象力的关系分析

构造活动和动力作用与金的成矿不可分割，金的活化和多次富集成矿都要经过从含金矿物和岩石中析出这一过程，该过程主要由于物理迁移和部分化学作用所致，高温高压干体系下实验研究，以及显微镜观察和电子探针分析认为，在动力作用下，含金矿物和岩石主要通过净过和溶蚀作用使金释放出来，在应力释放的裂隙构造部位富集沉淀，金的析出是岩石的高温蠕变，位错的攀移消失，象力的吸附和加载应等系列作用所引起。