钾稳定同位素研究综述

钾稳定同位素是重要的非传统稳定同位素体系,也是近年来迅速发展的热门研究课题。对钾同位素研究历史和现状进行综述,具体包括以下内容:(1)总结了钾元素的地球化学和宇宙化学性质,包括钾在主要地质储库(地幔、地壳、海洋)中的丰度及其分配,钾在岩浆演化中的不相容大离子亲石性,常见含钾火成岩/沉积岩矿物以及钾在表生过程中的循环,也包括主要行星物质(球粒陨石、非球粒陨石、火星和灶神星陨石以及月球样品)中钾的含量、赋存状态、主要矿物,钾在太阳星云冷凝、行星积聚以及岩浆海过程中的中等挥发性质;(2)介绍了钾同位素的研究历史,从1922年Dempster利用最早的质谱仪测量钾同位素在自然界的丰度,到Taylor和Urey在1938发表的经典的钾同位素分馏实验,再到Humayun和Clayton在1995年发表的钾同位素领域的经典研究,最后到近几年的进展;(3)介绍了对钾的前处理(离子交换柱法)以及钾同位素的主要测量方法,包括早期热电离质谱仪法(TIMS),二次离子质谱仪法(SIMS)和近十几年以来高速发展的多接收电感耦合等离子体质谱仪法(MC-ICP-MS)及其不同的技术路线;(4)介绍了高精度钾同位素比值在低温地球化学和生物地球化学中的应用,包括钾同位素在地表的风化过程中、海水洋壳的反向风化作用中的分馏及其在示踪全球钾元素循环和洋壳俯冲等过程中的应用;(5)介绍了高精度钾同位素比值在高温地球化学中的应用,包括钾同位素在岩浆分异和矿物结晶过程中的分馏;(6)介绍了高精度钾同位素比值在宇宙化学中的应用,包括在太阳星云冷凝、行星凝聚、月球形成大碰撞、岩浆海、火山喷发去气过程中的分馏作用。     

应用自然电场法寻找地下富钾卤水的探讨

本文探讨自然电场法在盐湖区寻找和评价富钾卤水的应用及效果。根据罗布泊地质、本文地质和卤水化学特征研究,鉴于富钾卤水具有低电阻率的特点,论证了自然电场法在监测区找富钾卤水的地球物理机理和可行性。在罗北凹地已查明的富钾卤水区开展自然电场法测量方法试验,负异常对应干盐湖的卤水分布区,正异常主要分布于山前地区;应用于铁南凹地,自电负异常带南北长约24km、东西宽约3km,面积约100km^2,解译该带为高盐度卤水的富集地。结果表明,自然电场法可为盐湖区寻找和评价卤水钾矿提供一种新的、快速的技术手段。     

四川盆地三叠系隐伏钾盐层识别与预测方法研究

本文首先通过总结四川盆地钾盐(杂卤石、富钾卤水)的测井响应特征,提出钾盐的测井组合识别法;其次为满足大数据量预测处理需求,介绍了钾盐的测井旋回地层学预测法,该方法具有处理速度快,预测准确度高的特点;最后在实际资料处理与解释中,本文采用了测井旋回地层学法初步预测潜在含钾层段,测井组合识别法再对存疑含钾层段精细排查的技术组合策略,对四川盆地三叠系钾盐资源分布进行了预测,并根据预测结果,划分了4期咸化旋回,指明了3个成钾期,圈定了4个成钾有利区。     

含钾岩石资源开发利用及前景预测

我国钾盐资源严重不足 ,开展富钾岩石资源利用的研究 ,应成为解决我国钾资源紧缺的一个重要途径。国外这方面研究已有一些可资借鉴的成果。我国钾长石、富钾岩石、绿豆岩、霞石、明矾石等富钾矿物及岩石资源丰富。目前探索其利用途径有直接法、浸取法、挥发法、生物法等 ,均取得了不同程度的成效 ,积极开展这方面的研究对充分实现资源的综合开发利用、治理污染等均具有重要意义。     

富钾岩石制取钾盐研究20年:回顾与展望

针对有效缓解中国水溶性钾盐资源短缺矛盾,对中国20余处代表性富钾岩石资源利用关键技术进行了长期探索研究。结果表明,其主要富钾矿物为钾长石,采用Ca(OH)2-、NaOH-、KOH-H2O介质水热碱法处理,均可使其结构发生解离,分别生成固相产物雪硅钙石、水羟方钠石、六方钾霞石三种物相,适合作为矿物基硝酸钾载体、提取氧化铝及同时回收苛性碱,以及采用酸浸法制备农用硫酸钾、硝酸钾产品。相应地,液相产物分别为KOH溶液、硅酸钠钾和硅酸钾碱液,适合于加工碳酸钾、硫酸钾、硝酸钾、磷酸钾等多种钾盐产品。在系统流程中,NaOH、KOH可实现循环利用,故水热碱法技术具有一次性资源、能源消耗量少、钾矿资源利用率高、生产过程清洁高效等优势。基于上述成果,已系统建立了非水溶性钾资源高效利用技术体系。水热碱法技术的规模化工程应用,将有助于显著减少钾盐(肥)的进口依存度,改善其消费结构,提高钾资源的保证程度。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定高油脂和非油脂类植物中钾和磷样品前处理方法研究

测定植物样品中的钾和磷,通常采用高压密闭微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES),但复杂的基质会增加消解难度,如花生、核桃等含有高油脂类大分子聚合物的样品难以快速消解彻底,易使测定结果偏低。为了提高植物中钾和磷的检测效率,本文采用硫酸-过氧化氢消解法和高压密闭微波消解处理样品,将待测元素磷转化成磷酸盐,钾成为游离的钾离子,形成单相单价态消解溶液,通过对比实验确定了应用ICP-OES快速、准确测定不同类型样品中钾和磷含量的前处理方法。经实际样品分析验证表明：(1)对于高油脂类样品,硫酸-过氧化氢消解法通过强酸破坏植物外层结构,使有机物快速炭化,随后滴加过氧化氢快速消解(约2.5h),能直接消解样品,且消解更安全和彻底;而高压密闭微波消解法耗时较长(约4.5h);与大多学者研究结果对比,硫酸-过氧化氢消解法准确度优于高压密闭微波消解法,建议优先采用。(2)对于非油脂类样品,2种处理方式均适宜,钾和磷测定结果无显著性差异,并且与目前大多学者的研究结果较为一致,其中高压密闭微波消解法试剂消耗少、空白值低、操作简便,建议优先采用。(3)硫酸-过氧化氢消解法测定钾和磷的方法检出限分别...     

封闭温度原理及在大地构造研究中的应用

<正> 同位素地质年代学的研究表明,对某些地质体,用不同的年代学方法测得的年龄常常不一致。如钾氩法和裂变径迹法所测得的结果经常比铷锶法所测得的结果年轻,而用钾氩法对云母所测得的结果又比对角闪石所测得的结果年轻。某些地质学家曾一度怀疑     

金沙江-红河构造带北段囊谦盆地新生代高钾岩石40Ar/39Ar年代学研究

9个黑云母样品高精度~(40)Ar/~(39)Ar法定年结果表明,囊谦盆地高钾岩浆的活动年限为37.1~37.8Ma。高钾岩石在地质背景和岩石类型上与青藏东缘发现的两类高钾岩系中的早期高钾岩浆岩具有可比性,它们可能形成于相同的构造背景。结合前人的同位素年代学研究资料,金沙江-红河构造带南、北段高钾岩浆活动的时间分别为40~24Ma和40~33Ma,南、北段高钾岩浆活动时间的差异可能指示陆内俯冲作用时限的差异。     

不同条件下形成的黄钾铁矾微形貌对比研究

黄钾铁矾是酸性矿山废水（AMD） 中常见的次生矿物,能有效吸附AMD中Cu、Pb、Zn、Gd、As等重金属元素。不 同条件下形成的黄钾铁矾微形貌不同,其吸附能力也不同。文章通过化学法和微生物法合成了黄钾铁矾,并在粤北大宝山 矿酸性矿山废水中采集了含黄钾铁矾的泥样。利用扫描电镜-能谱分析（SEM） 和X光衍射（XRD）,对三种不同条件下形 成的黄钾铁矾进行鉴定和微形貌特征观察,并分析黄钾铁矾的形成条件。结果表明,常温条件下,pH值2.0~2.5时能够化 学合成黄钾铁矾,其晶体粒径约2~10 μm,且晶形呈板状;而在65℃时,可在pH2.0~3.0之间化学合成黄钾铁矾,但晶形 差。微生物法合成黄钾铁矾pH范围是2.0~5.0,其晶形完好,呈菱面体且晶体大小比较均匀,而约为2~4 μm。酸性矿山废 水中的黄钾铁矾形成的pH值为2.5~3.5,晶形为菱面体形,单个晶体大小多为1~2 μm。根据其形成条件和微形貌特征,文 章推测酸性矿山废水中形成的黄钾铁矾可能是微生物成因。     

金矿床围岩的钾交代和钾异常

钾是含金热液最主要的组分之一。热液在沿着裂隙通道的活动中,能对围岩产生明显的钾交代蚀变。钾异常在成因上和空间上与金矿化的密切关系,对金矿的找矿勘探和成矿预测具有重要意义。勘查实践证明,还可用γ能谱法现场探测获得钾异常。这种简便的勘查金的新技术方法值得推广使用。     

竖向荷载下桩基础弹性分析的改进计算方法

将Randolph剪切位移方法中桩身位移与桩端位移的函数关系简化为一多项式,并与Poulos积分方程中土体柔度系数矩阵相结合,提出了一种竖向受荷单桩弹性分析的改进计算方法,从而避免了Poulos积分方程法中的差分运算以及由此带来的其他矩阵运算,同时比Randolph方法更能准确模拟桩身剪切应力的分布,并将单桩的改进计算方法应用于群桩分析。将改进的计算方法与Poulos、Randolph方法以及Chow混合方法的单桩和群桩计算结果进行了比较,结果表明：改进计算方法是可行的,可满足精度要求。     

电阻率法和激发极化法在地下水勘查中的应用

依据提供的物性参数的不同,广泛应用于找水工作的电法手段可分为电阻率法和激发极化法两大类,其中电阻率法提供电阻率参数,主要解决与赋水有关的构造问题(如赋水层位或断裂构造)。方法上有常规电法、电磁法,可根据地区赋水部位的不同选择适当的方法。激发极化法则利用含水层的激发极化效应进一步确定目标层位或构造的赋水性。电阻率法和激发极化法相互配合,在找水工作中相得益彰。     

河道洪水反流向演算过程迭代方法

在流域防洪调度中需要考虑河槽的调蓄作用,河道洪水反流向演算可以简化河库联合调度模型的求解;马斯京根法是河道洪水演算的常用方法,但不能直接用于解决洪水反流向演算问题;提出了马斯京根法和迭代试算相结合的过程迭代算法;实例表明方法是实用有效的。     

岩体黏弹性蠕变计算的高阶数值流形法研究

数值流形法（numerical manifold method）是一种新型的数值计算方法,已成功应用于岩土工程的诸多领域,但该方法尚未应用于岩土工程蠕变分析。近年来对高阶流形法的研究表明,对复杂的岩土工程问题,使用高阶覆盖函数可明显提高流形法的计算精度。为此,开展了用高阶流形法模拟蠕变的研究,在高阶流形法中引入“时步-初应变”法计算蠕变,以广义开尔文体为基础,推导了相关的计算公式,并编制了相应的计算程序,同时还通过算例,验证了方法的可行性和合理性。结果表明,高阶流形可以方便地与“时步-初应变”法结合用于蠕变计算,可较好地模拟蠕变变形。算例分析表明,在不改变网格密度情况下,仅通过采用高阶覆盖函数,高阶流形法可大幅提高传统流形法的计算精度。     

层析法提取土壤样品中活动态铀及其找矿意义

阐述了层析法提取土壤中金属活动态元素的原理、层析法提取土壤活动态铀的测试结果以及该项技术在内蒙古赛汗塔拉地区、桂北沙子江矿床、粤北MHK矿床的试验效果。将层析法与元素活动态方法中的水溶态铀提取法作了比较,结果表明：两者找矿效果基本相同,但层析法的精密度较好。     

应用 D、18O同位素峰值位移法求解大气降水入渗补给量

采用D、¹⁸O同位素峰值位移法求出研究区大气降水入渗补给量。通过野外地中渗透计法和降水入渗系数法对同位素法计算结果检验,发现D、¹⁸O同位素法计算结果具有较高精度,同时验证了在研究区用D、¹⁸O同位素方法求大气降水入渗补给量是可行和可靠的。用该方法求解大气降水入渗补给量具有方便快捷、经济省时的优点,在湿润、半湿润地区大气降水补给研究方面,具有很大的应用潜力和重要的应用价值。     

边坡稳定三维极限分析方法及工程应用

边坡稳定三维极限分析方法有上限解和极限平衡两种方法。上限解具有理论基础严格,计算安全系数步骤简捷的优点;极限平衡方法较以往的相关成果更为严格,它是二维的Spencer法在三维条件下的扩展。同时使用这两种方法求解安全系数,可以使两种方法各自的局限性得到弥补,并且可以将安全系数限制在一个很小的区间内,获得满足精度要求的解答。通过小湾堆积体工程实例说明了其可行性和实用性。     

地质力学模型实验中变形量测方法的应用研究

地质力学模型实验作为一种便捷高效、成本低廉的研究方法,不仅可以将工程的破坏过程直观地呈现出来,而且可以作为了解工程整体力学特征、破坏模式和稳定情况的重要研究手段,在各类岩土工程问题的研究中有着广泛应用。由于地质力学模型材料的变形模量较低,同等应力条件下应变极其敏感,因此模型实验中变形测量显得至关重要。为了提升地质力学模型实验中变形量测的便捷性和准确性,对目前地质力学模型中对变形测量的主要方法进行总结分析。结果表明：目前对于模型变形量测的方法主要分为电测式测量方法、光学测量方法和机械式测量方法,其中电测式测量方法主要包括电阻式应变片法和位移计法,光学测量方法主要包括光纤类传感器法、数字图像相关法、光弹性贴片法和云纹干涉法,机械式测量方法主要包括百分表测量法和经纬仪观测法。通过对各种方法工作原理、主要应用案例及优缺点的阐述对比,得出不同方法的主要区别是测量范围和适用范围的差异,其中百分表法适用于测量小区域变形;测量内部变形可选择电阻应变片法及光纤传感器法;较大区域的变形可选择位移计法及光纤传感器法;指定点位移可选择经纬仪观测法;全场观测可选择数字图像相关法、云纹干涉法以及光弹贴片法。该成果可为相关地质力学模型实验的变形测量提供实验参考。     

改进的TRUST方法在航磁数据线性特征增强中的应用

基于各向异性扩散滤波的TRUST方法对航磁数据线性特征趋势增强时,未考虑数据光滑区域与异常边缘区域的区别,在光滑区域扩散持续进行,导致光滑区域产生许多虚假小异常。为此,提出一种改进的TRUST方法。该方法对TRUST方法中扩散张量的特征值通过引入相干性的办法进行了重新构造,使其能够正确识别光滑区域和异常边缘区域,并自动降低光滑区域的扩散速率,从而避免滤波过程中虚假异常的产生。在模型试验中,将该方法与TRUST方法处理结果进行了对比。结果显示,采用改进后的TRUST方法,不仅使航磁数据图上“串珠状”走样现象被消除,而且光滑区域的低振幅信息也被很好地保存。最后应用此方法对某地区的航磁数据进行趋势增强滤波,证实了该方法的实用性。     

Evaluate the performance of an accelerated initial stiffness method in three dimensional finite element analysis

Newton’s method is a commonly used algorithm for elasto-plastic finite element analysis and has three common variations: the full Newton–Raphson method, the modified Newton–Raphson method and the initial stiffness method. The Newton–Raphson methods can converge to the solution in a small number of iterations when the system is stable; however, the methods can be quite computationally expensive in some types of problems, for example where the tangent stiffness matrix is unsymmetric or the plasticity is highly localized. The initial stiffness method is robust in those cases but requires a larger number of iterations. This prompted the formulation of many acceleration techniques in literature. In this paper, those techniques will be briefly discussed. This will be followed by the development of a modified acceleration technique for the initial stiffness method. The performance of the modified accelerated initial stiffness method will be examined in elasto-plastic analyses, using both direct and iterative matrix solvers. The results will be compared – in terms of the required number of iterations and the computation time – with an existing accelerated initial stiffness method, the non-accelerated initial stiffness method and the Newton–Raphson tangent stiffness method.