地质流体 岩石反应的地球化学动力学方法

摘 要　 提出了一个以矿物生成和溶解的速率确定体系矿物沉淀的量来模拟水 岩反应的新方 法。新固相在体系中沉淀的量只依赖于沉淀速率‚而不是依赖于水 岩之间的平衡。考察了一 个矿物溶解生成次生矿物最终趋于平衡的溶解沉淀反应演化‚结果表明在水 岩体系中对于次 生矿物的部分平衡假定在许多情况下都不能成立。在这样的反应演化过程中亚稳矿物与溶液 之间总保持过饱和态‚矿物的沉淀速率随反应的进展而变化。同时‚当主要溶解矿物达到平 衡而溶解作用停止时‚次生矿物沉淀尚未停止‚直到体系饱和指数全部趋于0时‚才达到总 体平衡。用动力学方法处理地球化学过程中的水 岩反应比准稳平衡的简单假设更合理‚因为 动力学方法更符合自然情况‚同时产生了关于时间过程的时间尺度信息。     

地球内部水与无机成烃

地球内部水是广泛存在的,由于高温高压作用使其具有独特的物理和化学性质,它对于烃类物质生成和运移都具有重要的意义。在地球内部,水与无机矿物作用产生H2或者O2,对C-O-H流体平衡存在影响,这是烃类物质形成和稳定的重要因素。地球内部高温高压水热流体一方面为有机反应提供高效的介质,另一方面它直接作为反应物与碳酸盐和金属碳化物反应生成烃类物质。对于地球早期有机物形成和水热条件下有机物的主要合成反应——费托反应,其重要的成烃物质H2主要由水与矿物作用产生,这是目前较为认同的地球内部无机成烃的重要方式。     

洪积扇地下水的反向地球化学模拟

在四坪山建造极低放射性核废物填埋场,建填废物紧临洪积扇。查明洪积扇地下水的演化特征,可为核废物的安全填埋提供依据。使用地球化学软件PHREEQCI,进行洪积扇地下水的反向地球化学模拟,推测地下水在径流过程中发生的水-岩作用,并计算发生水-岩作用的矿物相的量。     

福建福安潘洋地区晚侏罗世火山岩与侵入岩的关系探讨

福安潘洋地区晚侏罗世南囝组碎斑熔岩与潜石英二长斑岩、斑状细粒石英闪长岩及中细粒花岗闪长岩分布于同一火山构造内,形成时间相近,具有相似的岩石学、岩石化学及地球化学特征,均是同源岩浆演化序列不同定位环境下形成的火山-侵入杂岩,构成了喷发相、侵出-溢流相、潜火山相及火山侵入相等4相为一体的共生组合地质体。     

扬子地块西南部晚元古代--三叠纪沉积地球化学演化

本文通过对扬子地块西南部自上元古界板溪群到三叠系发育在盆地和下斜坡背景中的泥质岩的系统的无素地球化学研究，首次发现了下寒武统、上泥盆统和上二叠统这三个在元素地球化学性质上明显不同于其它层位的地球化学异常层，从而构成了本区地质历史中三个明显的地球化学旋回。通过地球化学旋回与本区地壳演化和一系列沉积事件之间关系的研究，发现它们之间存在着内在的必然联系，说明沉积地层的地球化学演化是地球发展演化的必然结果和物质表现形式。因此，可通过这些地层的元素地球化学体系来恢复地壳发育和演化历史，这为我们正确认识本区的地壳演化和成矿作用的时控性提供了强有力的地球化学证据.     

碳酸盐岩风化壳岩-土界面地球化学特征及其形成过程--以贵州花溪灰岩风化壳剖面为例

在对黔中花溪灰岩风化壳原地风化残积特征进行了论证的基础上，本文从地球化学角度对央酸盐岩风化壳岩-土界面发育特征及其形成机理进行了讨论。碳酸盐岩的易溶解性和显著的差异性溶蚀，导致了其风化壳基岩面起伏强烈、岩-土界面界线清楚且突变；与此宏观特征相对应的是风化产物的矿物成分、主量、微量元素等方面均存在明显的突变现象。同时，在岩-土界面土层中形成了一个相对狭窄而突变的碱性障，此障无疑对风化壳的一些地质地球化学过程产生强烈影响，例如硅酸盐矿物的进一步蚀变分解，以及稀土和其它部分微量元素的超常富集和强烈分异等。     

密云杂岩西段等压冷却P－T－t轨迹确定及地球动力学成因

非平衡结构代表的变质反应性质和多种矿物地质温压计的研究表明,北京太古宙密云杂岩西段第二期区域变质作用的退变质P-T轨迹具等压冷却特点。Sm-Nd同位素定年显示,区内广泛发育的石榴石冠状体形成于(1717±34)Ma.初步分析认为,P-T-t轨迹的地球动力学成因可与吕梁运动期间华北地台裂谷作用和同构造壳下岩浆增生的演化背景相联系。     

喜马拉雅碰撞造山带新生代地壳深熔作用与淡色花岗岩

自从印度-欧亚大陆碰撞以来,伴随着构造演化和温度-压力-成分(P-T-X)的变化,喜马拉雅造山带中下地壳变质岩发生不同类型的部分熔融反应,形成性质各异的过铝质花岗岩。这些花岗岩在形成时代、矿物组成、全岩元素和放射性同位素地球化学特征上都表现出巨大的差异性。始新世构造岩浆作用形成高Sr/Y二云母花岗岩和演化程度较高的淡色花岗岩和淡色花岗玢岩,它们具有相似的Sr-Nd同位素组成,是碰撞早期增厚下地壳部分熔融的产物。渐新世淡色花岗岩主要为演化程度较高的淡色花岗岩,可能指示了喜马拉雅造山带的快速剥露作用起始于渐新世。早中新世以来的淡色花岗岩是喜马拉雅造山带淡色花岗岩的主体,是变泥质岩部分熔融的产物,包含两类部分熔融作用——水致白云母部分熔融作用(A类)和白云母脱水熔融作用(B类)。这两类部分熔融作用形成的花岗质熔体在元素和同位素地球化学特征上都表现出明显的差异性,主要受控于两类部分熔融作用过程中主要造岩矿物和副矿物的溶解行为。这些不同期次的地壳深熔作用都伴随着高分异淡色花岗岩,伴随着关键金属元素(Nb、Ta、Sn、Be等)的富集,是未来矿产勘探的重要靶区。新的观测结果表明:在碰撞造山带中,花岗岩岩石学和地球化学性质的变化是深部地壳物质对构造过程响应的结果,是深入理解碰撞造山带深部地壳物理和化学行为的重要岩石探针。     

裂谷盆地生油层中火山岩及其矿物与有机质的相互作用——油气生成的催化和加氢作用研究进展及展望

我国裂谷盆地生油层中常有火山岩发育。在研究它们共生模式的基础上,利用地球化学和模拟实验等手段探索埋藏成岩期火山矿物与有机质的相互作用。初步成果表明,一些火山矿物对有机质生烃具有催化和加氢作用,可以使生油岩在较低温度和压力条件下生成较多的油气。但是不同火山矿物对油气生成的催化加氢效果及其动力学特征、这种成因类型的油气识别方法、成藏模式等,还需深入研究。因此,本研究对于丰富油气成因理论、提供新的找油领域具有重要意义。     

开合旋构造体系及其形成机制探讨:兼论板块构造的动力学机制

开合构造总体上可以表述为:地球膨胀为开,收缩为合;垂向上地球物质离心(地心)运动为开,向心运动为合;水平方向上地球物质相背运动为开,相向运动为合。从驱动机制角度,我们把以热力(热能)为主体驱动的上浮物质运动定义为开;将重力(势能)为主体驱动的下沉物质运动定义为合。因此,开与合是一个高度综合的概念,具有广阔的内涵,开合运动是联系一切地质运动和地质科学的纽带。开合运动具有同步统一性,即垂向的开在水平方向也表现为开;垂向开得强烈,水平方向同样开得强烈,反之亦然。地球刚形成时诸多开合构造是无序的,地球的旋转运动统领地球上所有物质、能量、运动和大大小小的各种开合构造于旋转运动中,并将它们调剂到有序状态。简言之开合构造体系是开合旋运动长期作用下形成的不同时期、不同层次、不同级别的开合旋回组成的动态平衡构造体系。本文总结了地球开合旋构造体系物质组成、结构构造特征和规律,建立了开合旋复杂构造体系简要模型。提出平衡体系的形成机制是开合旋运动遵循地球重力均衡准则、最小内能原理(结晶化)、几何淘汰生长(垂直地心生长)和物质均匀化四条自然演化规律,其中重力均衡准则是主导的。由于地质事件(构造运动)在破坏开合旋平衡体系的同时,经常直接或间接向体系内输入新能量,往往使新的旋回比老旋回的结构构造更符合地质演化的自然规律,于是使地球显得更强大而有活力。这一次又一次的地质事件(构造运动)是开合旋构造体系螺旋式向前发展的动因。本文最后用开合构造观点探讨了地球的形成和演化,分析了板块构造运动的动力学过程。     

昆仑山北坡岛状冻土区西大滩大型饮用矿泉群成因分析

在对昆仑山北坡岛状冻土区西大滩大型饮用矿泉群水文地质、导水与控水断裂、水化学等方面实地调查和EH-4高频、电测深勘探的基础上,认为矿泉群的补给源为昆仑山玉珠峰一带的现代冰川底部冰雪覆盖融区水、冰雪消融水、大气降水和地表水.补给源水通过具多期活动性的F3和F4正断层组破碎带补给深层地下水.深层地下水在西倾近南北向正断层组F2及F2-1,2的导水断层破碎带富集并继续向北径流,径流至F1南倾活动性逆断层上盘时,形成富水"三角区",并沿F1断层破碎带排泄出地表,是西大滩大型饮用矿泉群形成的主因.     

吉林省辉南县饮用天然矿泉水资源浅析

介绍了吉林省辉南县饮用天然矿泉水资分布,其中已完成勘查评价6处,大椅山镇13处、抚民镇12处、金川镇18处,总计49处。根据化学成分确定了天然矿泉水类型,在已发现的泉点中,偏硅酸质量浓度大于30 mg/l的泉（井）点40余处,占总数95%以上,个别为偏硅酸—锶复合型。分析了矿泉水形成的地球化学条件和地质构造条件及其水源补给径流条件。最后对矿泉水进行了评价并展望了其开发利用前景。     

陕西省山阳县暖水川饮用天然矿泉水形成条件分析

山阳县暖水川矿泉位于山阳县王阎镇暖水川村,矿泉水出露的地层主要是震旦系灯影组白云岩、白云质灰岩、砂岩,这些地层中含锶量和含硅量均较高,锶一般可达0.065~2.28g/kg,硅含量9.2~56.8g/kg,矿泉水中的锶含量一般在0.34~0.48mg/l,偏硅酸含量在30.1~36.7mg/l,属含锶、偏硅酸型矿泉水,矿泉水水温在29~31℃。     

北京市近郊锶型矿泉水带的发现

北京地区埋藏着一条自西向东锶含量高、水量丰富的锶型矿泉水富水带。该矿泉水带主要赋存在奥陶系灰岩、体罗系洼里砾岩以及部分第四系含水层中,在地质构造上受断裂所控制。     

初论成矿流体及金属矿物富集系统

在长期积累的有关金属成矿作用的研究资料和成果的基础上，吸收和借鉴相关学科领域的最新研究进展，作者初步提出了一个新的金属成矿系统分类方案。本篇首先介绍10种成矿流体及其金属矿物富集系统的主要特征，10种系统包括：镁铁质岩浆中的堆积系统、镁铁质岩浆与硫化物熔融体不混溶系统、长英质岩浆与挥发相不混溶系统、热水中矿物子相析出系统、热水与CO2不混溶系统、热水与有机物不混溶系统、变质热水矿物子相析出系统、地下水矿物子相析出系统、地表水中的堆积系统和地表水中矿物子相溶解系统。     

甘肃省锶矿泉水的富集环境及其形成机理研究

甘肃省位于中国四大地理区（北方区、南方区、西北区和青藏高原区）的相接部位,气候类型多样、地质构造活动强烈、地形复杂、地貌形态多样,复杂的地质条件、多样的地理气候环境和水文地质条件,为锶矿泉水的形成提供了有利条件。通过对全省644个水点的样品检测分析,表明锶含量主要集中在0.09~1.00 mg/L,最高值达15.6 mg/L,锶含量≥0.40 mg/L、达到饮用天然矿泉水界限含量的水点共有411个,占全部水点的58.1%,锶是甘肃省地下水中普遍含有并且含量较丰的微量元素之一。经统计分析表明,在水文地质单元上,以山前盆地第四系地下水为主的河西走廊平原区和以白垩系碎屑岩孔隙裂隙水为主的陇东黄土丘陵区地下水中最有利于锶的富集;地下水类型上,以中新生界碎屑岩地下水锶最易富集,而以变质岩为主的基岩裂隙水不利于锶的富集;循环特征上,以具备深循环条件的盆地型地下水系统最有利于锶的富集,而循环路径短、交替条件较强烈的局部水流系统中地下水锶偏贫。围岩中的锶丰度,决定了地下水中锶的含量,白垩系和新近系碎屑岩、古生界碳酸盐岩中锶丰度高,决定了白垩系碎屑岩地下水、新近系碎屑岩地下水和碳酸盐岩岩溶水具备锶矿泉水富集的物质条件;同时锶在地下水中富集,还与地下水所处的构造环境和地下水循环运移特征有关,盆地型的地下水流系统和进行深循环的地下水从补给区到排泄区径流距离远,循环路径长,地下水在含水层的滞留时间长,有利于锶在地下水中的溶解和富集。     

盂县方山饮用天然矿泉水的形成条件及水质评价

盂县方山饮用矿泉水于１９９３年５月经山西省饮用天然矿泉水技术评审组审查鉴定符合《饮用天然矿泉水》国家标准。达标组分为Ｓｒ（１．１０ｍｇ／Ｌ）。可定名为低钠锶矿泉水。矿泉水出露于方山北侧，山间谷地的二叠系山西组砂岩中，谷地之南为方山森林公园。开发前景良好。     

气相色谱联机法测定矿物包裹体中的气体成分

本文提出了气相色谱联机测定矿物包裹体中气体成分的方法。该法是用两台气相色谱仪串联,由样品热爆炉、双分离柱、双热导池检定器和双记录仪组成的分析系统。它不用复杂的程序升温及分离柱切换技术,一次进样就可以连续地测定矿物包裹体中H_2、O_2、N_2、CH_4、C_2H_e、CO、CO_2、H_2O等气体组分。这种测定方法的变异系数小于4％,分析矿物包裹体中气体氢的灵敏度为7×10~(-3)μg。     

太谷大佛山锶—偏硅酸饮用天然矿泉水

太谷大佛山矿泉水为锶—偏硅酸重碳酸—钙钠镁型低矿化度优质饮用天然矿泉水，它形成于三叠系铜川组砂岩地层中。开发环境优越。     

Interaction in the water-rock system as a new basis for the development of hydrogeology

This paper addresses the main mechanisms controlling the continuous and geologically long evolution of the water-rock system, which produced diverse hydrogenous mineral complexes. The concept of such complexes was introduced by the author. It was shown that the water-rock system is a steady-state and equilibrium-disequilibrium one. Its development occurs in a far from equilibrium region and results in the formation of fundamentally new mineral associations and geochemical types of water. Taking into account that water is the main factor controlling the evolutionary trend of this system, it is argued that this system must be among the most important targets of hydrogeology.