电气石的电场效应及其在环境领域中的应用前景

电气石具有永久性的自发电极,电气石微粒的周围存在着以c轴轴面为两极的静电场.在电场作用下,水分子发生电解,形成活性分子 H3O+,吸引水中的杂质、污垢,净化水质;OH- 和水分子结合形成负离子,改善人们的生活环境;电场对带电粒子有吸附作用,可以吸附粉尘,净化空气.电气石还具有高的机械化学稳定性,与沸石、蒙脱石等的吸附作用相比,电气石不具有饱和极限,可持续使用,重复利用率高,在环境领域具有很好的发展前景.     

矿床自然电场的空间分布与在找矿中的应用

红透山铜锌矿床自然电场的空间分布模式矿床产于角闪斜长片麻岩的薄互层带中。矿体出露地表长550m,宽20-22m,倾斜延深大于1200m,矿体受层位控制,以似层状、脉状产出。矿石成分较简单稳定,主要有黄铁矿(50%)、磁黄铁矿(20~30%)、黄铜矿(1~10%)、闪锌矿(1~15%)、偶见极微量方铅矿、辉铜矿。矿体电阻率     

LANCZOS迭代算法及其在三维地电场数值模拟计算中的应用研究

在三维电阻率的正演计算中往往涉及到快速、准确求解大型线性方程纽Ax=b的问题。通过采用有限差分法来构造出求解点电源三维地电场的大型稀疏对称线性方程组。并引入Lanczos迭代技术，构造出三对角阵方程组，然后采用正交分解法进行求解，它是Krylov子空间方法中的一种。与传统迭代算法相比，它占用内存少，收敛速度快且稳定。针对大型稀疏矩阵及MATLAB语言的特点，采用简单记录矩阵的非零元素值及其所在行、列值的方法存储大型稀疏矩阵，可大大节省机器内存，提高运算速度。理论分析和计算实例显示，此算法是地电三维正演计算的有效方法，为下一步的反演计算打好基础。     

金在热液流体中存在形式的讨论：“纳米效应”在成矿理论中的应用

热液作用是金矿化中极其重要的机制，金在热液中的存在形式具有十分重要的地质意义。自然界中金元素主要呈金属态存在，而且其粒度极为细小，在自然环境中几乎没有化学反应能将其离解成离子状态，人工合成的金络合物在地质环境中基本未被发现，说明金难以以络合物的形式存在于热液中。根据许多地质现象及“纳米效应”推断金在热液中可能主要呈金属态存在。     

效应温度及其在山地植被景观研究中的应用展望

简要综述了山地景观的温度及其对植被作用的国内外研究现状。根据实验和野外实测数据,对效应温度的测定方法和性质进行了系统分析。结果表明:①效应温度是分析山地景观温度特征的有效指标;②效应温度与群落平均温度指示值显著相关;③转化糖方法为研究山地植被与生境温度相互作用机理提供了可靠的研究手段;④在高海拔低温环境下研究效应温度及其对植被景观的影响时,尚需对转化糖方法做一定的改进。     

金在热液流体中存在形式的讨论——“纳米效应”在成矿理论中的应用

热液作用是金矿化中极其重要的机制,金在热液中的存在形式具有十分重要的地质意义。自然界中金元素主要呈金属态存在,而且其粒度极为细小,在自然环境中几乎没有化学反应能将其离解成离子状态,人工合成的金络合物在地质环境中基本未被发现,说明金难以以络合物的形式存在于热液中。根据许多地质现象及"纳米效应"推断金在热液中可能主要呈金属态存在。     

阴离子捕获剂及其在污染防治与环境修复领域中的应用

综述了阴离子捕获剂的结构、性能、制备与表征方法、吸附专属性及其在环境修复方面的应用。阴离子捕获剂是一种具有层状结构的阴离子粘土，由于其特殊的结构和性能，可通过层间阴离子交换、层状结构重建等机制来吸附环境中的阴离子，从而清除环境中的污染物。大量研究表明。阴离子捕获剂对环境中以络阴离子形式存在的重金属污染物有很强的吸附能力，并能有效吸附水体中的N、P、As、Se和放射性元素。此外，阴离子捕获剂还能吸附有机污染物，如农药、酚类化合物、洗涤剂和腐殖质等。从环境中除去不同类型的有毒有害组分。需使用不同类型的阴离子捕获剂。其吸附能力主要由捕获剂本身的特点和外部理化条件所决定。阴离子捕获剂的研究已成为当前环境保护工程和技术研究的一个新热点。     

航空感应激发极化效应及其在铀矿等金属矿产勘查中的应用研究

近年来,国内外学者在航空瞬变电磁数据中发现了“负瞬变”现象,即dB/dt响应晚期道出现负值,被称为“航空感应激发极化(AIIP)”效应。目前,研究该效应是航空瞬变电磁技术领域的热点和前沿课题之一。文章总结了AIIP效应产生的原理,首次利用国内实测数据提取了AIIP效应信息,结合实例讨论了AIIP效应在铀矿等金属矿产勘查中的应用前景。结果表明,AIIP效应可由深部可极化体引起,可用薄膜极化和电子极化来解释,与已知金、铁、铅锌多金属矿和铀矿具有较好的对应关系。综合分析,笔者认为AIIP效应联合航磁可以解决航空瞬变电磁对中高阻矿体响应不佳的难题,AIIP效应反映的可极化体埋深与所使用的仪器、所处地区整体岩石的电阻率和矿石矿物中硫化物的多少有密切关系,可将AIIP效应信息作为航空瞬变电磁资料解释的一种参数进行应用。     

铀离子选择性电极的研制及其在溶浸工作中的应用

本文详细介绍了一种新的铀离子选择性电极的研制过程。电极由三辛胺萃取ＵＯ２（ＳＯ４）４－３形成的三辛胺－ＵＯ２（ＳＯ４）３离子缔合物为电活性物质,以三辛胺为离子交换剂构成。其结构简单,在铀含量为５×１０－５－１×１０－２ｍｏｌ·Ｌ－１范围内有良好的线性关系,响应斜率接近Ｎｅｒｎｓｔ理论值。本电极已初步应用于溶浸液中铀含量的测定     

压制截断效应的Radon变换在波场分离中的应用

由于离散运算,Radon变换方法中存在截断效应,传统的最小二乘约束反演并不能有效抑制这种效应。介绍了一种频域空间稀疏约束算法,在反演迭代过程中,根据前一次迭代的结果,通过贝叶斯原理将加权矩阵与前一次迭代的结果联系起来,得到新的加权矩阵;然后求解这个加权矩阵方程,得到频率域的稀疏解。比较了用最小二乘反演和压制截断效应的Radon域变换的效果,后者效果明显优于前者。模拟了一个5层的水平地层的地质模型,用这种压制截断效应的Radon变换进行了VSP资料的上下行波场的分离,得到了较好的效果。     

调谐效应影响下的AVO属性在构造煤预测中的应用

针对构造煤分布范围预测难度大问题,分析了调谐效应影响下不同煤体结构的AVO属性特征,并利用该方法进行了鄂尔多斯盆地东缘某区块构造煤分布范围的预测。首先取典型的模型数据对原生煤、构造煤-I和构造煤-Ⅱ进行了AVO曲线和属性分析,发现煤层顶板比底板更适合做AVO属性的分析,且随着煤体破坏程度的增加,截距的绝对值增大,梯度的绝对值也增大;分别取5 m、7 m、10 m、12 m和15 m厚的煤层模型进行正演,发现煤层厚度变化时,虽然受到了调谐效应的影响,但仍然以煤体结构变化影响为主,并且AVO属性变化规律和无调谐效应影响时规律一致,即构造煤比原生煤截距绝对值更高、梯度绝对值更高,因而AVO属性能够用来进行构造煤的预测。将该技术应用于鄂尔多斯盆地东缘某工区8号煤层的构造煤分布区预测中,预测结果与井孔揭露结果一致。理论与实践证明,利用AVO属性进行构造煤分布区预测是可行的。     

煤层底板破坏的断层效应模拟及其在防治水中的应用

梁北煤矿已发生5 次寒武系灰岩底板突水事故,造成重大经济损失。根据矿井的水文地质条件,建立了煤层开采的FLAC 数值模型,利用岩石力学及渗流力学理论,分别模拟了无断层和有断层条件下煤层底板采动破坏带的演化规律,重点讨论了断裂深度及断层空间位置对底板破坏深度的影响。结果表明,断层的存在可使底板采动破坏深度增加20%~33%,断层是突水重点防范区域,遇断层前10 m 直到过断层15 m 须加强防治水工作。根据模拟结果设计了梁北矿11041, 11151,11111 三个工作面底板的注浆加固工程,重点注浆层位分别为底板破坏范围和寒武系顶部裂隙发育带,注浆工程增强了底板的阻水能力,实现了工作面的安全回采。     

考虑块段效应的RBF神经网络在土壤空间插值中的应用

定义了土壤变异中的块段效应,提出了考虑块段效应的RBF神经网络空间插值模型(RBFBE法),以期提高土壤水分和养分的插值精度;并以江苏省扬州市区北部某试区为例,通过A、B两种训练方案,将RBFBE法对土壤含水率与有机质含量的插值结果与常规的RBF神经网络(RBFANN法)空间插值结果及普通克里金法(OK法)插值结果进行了对比分析。结果表明:与OK法相比,RBFBE法能使土壤特性的均方误差M_se缩小19.0%~62.2%,预测吻合度G提高8.9%~28.8%;与输入信息相同的RBFANN法相比,RBFBE法亦能使土壤特性的均方误差M_se缩小10.0%~48.8%,预测吻合度G提高3.4%~22.0%;此外,研究也表明RBFBE法具有较强的泛化能力。考虑块段效应的RBF神经网络方法有利于拓展人工神经网络方法在土壤特性空间插值中的应用范围,具有一定的应用前景。     

硫化物矿物的表面反应及其在矿山环境研究中的应用

硫化物矿物的表面反应机理决定了以硫化物矿物为主的尾矿的重金属释放、吸附、解吸机制，其反应动力学与矿山环境污染程度存在内在联系。本文系统介绍了硫化物矿物的表面反应研究现状，包括反应机理、表面结构、表面位、反应产物、反应速率等，并指出了有待进一步研究的几个问题。     

真菌的生物地质作用及其在环境修复中的应用

真菌在自然界中作为有机体的分解者、动植物的病原菌和共生菌,广泛分布于地表和土壤环境,并通过一系列生长 及代谢活动,与周围环境中的岩石或矿物基质发生作用,进而影响地球化学过程。真菌的生物地质作用主要包括：真菌促 进下岩石或矿物的风化,真菌诱导下次生矿物的形成,以及与上述过程相对应的营养元素和金属离子的迁移与固定。近年 来,由生物风化发展而来的生物浸取技术,已经在生物采矿、选矿以及受污染土壤和工业垃圾的生物治理等多个方面得以 应用。而将真菌用作吸附剂的生物吸附研究,则显示其能有效祛除工业废水及受污染地下水中所含的金属和有机污染物。 因此,无论是从地球化学循环的角度出发,还是考虑资源与环境效应,研究真菌的生物地质作用都具有十分重要的意义。 文中从真菌生物风化、生物矿化和环境修复等方面综述了真菌生物地质作用研究的最新进展,并对今后的研究工作进行了 展望,旨在加深真菌在地质微生物学作用过程中的认识,促进相关领域的进一步发展。     

基于孔穴效应的时空变差函数在水文数据插补延长中的应用

水文数据在时间上一般呈现平稳性和拟周期性、在空间上呈现非平稳性;单变量具有相依性,多变量之间又有相关性.它的变差函数一般表现有孔穴效应,即水文数据变差函数非单调递增、显示出有一定周期的波动.用一维孔穴效应指数函数模型拟合水文数据的时空直接一交叉变差函数,用协同克立格最优估计方法插补延长缺测水文数据,经验证插补延长结果可信.     

锶的生物矿化与地球化学代用指标在古环境重构中的应用

锶是自然界广泛分布的微量元素,与钙原子大小接近、化学性质相似。在钙的矿化中锶通过类质替换进入生物矿化体中,从而使生物体尤其是化石具有锶元素蕴含的地球化学信息。本文首先介绍了锶的生物矿化及其机制,然后着重从锶在古环境重构中地球化学代用指标作用、影响锶地球化学代用指标的因素及机制等方面分析了锶的生物矿化行为所蕴含的地球化学信息和应用现状,为今后更好地利用锶地球化学信息进行古环境重构,开展锶生物矿化的环境修复、医学应用提供参考。     

地外样品的钙同位素组成及其在天体化学领域中的应用

陨石稳定同位素研究是探索太阳系物质起源与演化的重要窗口,也是类比认识地球早期过程的重要方法。本文以钙同位素为代表,归纳总结了陨石钙同位素质量相关分馏与核合成异常的研究进展,阐述了陨石钙同位素特征对于理解早期太阳星云演化及探究小行星早期地质过程的重要意义。尽管仍有许多尚待解决的科学问题,但随着钙同位素研究的深入,尤其是钙同位素高温分馏机理的不断完善,钙同位素在天体化学领域必定会有更广阔的应用前景。     

有效全岩成分的计算方法及其在变质相平衡模拟中的应用

变质相平衡模拟是变质岩领域近几十年最重要的进展之一,它已经成为确定变质作用P-T-t轨迹和探索变质演化过程的有力工具。变质岩的矿物组合不但与其形成的温度（T）和压力（P）条件有关,而且受控于岩石的全岩成分（X）。但是变质岩通常是不均匀的并且往往保留两期以上的矿物组合,因此计算不同成分域或不同变质演化期次的有效全岩成分是模拟P-T视剖面图的核心问题之一。在中-低温变质岩中,石榴石变斑晶的生长会不断地将其核部成分"冻结"而不参与后续变质反应,这导致根据实测全岩成分计算的P-T视剖面图无法有效地模拟石榴石幔部或边部生长阶段的变质演化过程。"瑞利分馏法"和"球体积法"利用电子探针实测的石榴石成分环带可以模拟计算石榴石各个生长阶段所对应的有效全岩成分,本文推荐使用这两个方法来处理石榴石变斑晶的分馏效应问题。相比较而言,石榴石在高温变质岩中通常无法保留生长阶段的成分环带特征,这是因为石榴石成分在高温条件下会发生扩散再平衡,并同时与多数基质矿物达到热力学平衡,这时一般不需要考虑石榴石的分馏效应。但是高温变质岩通常会发生部分熔融并伴随熔体的迁移,进而改变岩石的有效全岩成分。因此,通过P-T视剖面图模拟熔体迁移前后的变质演化过程需要使用"相平衡法"计算迁移的熔体成分以及熔体迁移前后岩石的有效全岩成分。此外,后成合晶与反应边是变质岩中最常见的退变质反应结构,但是后成合晶或反应边中的矿物之间并未达到热力学平衡。这种情况需要结合岩相学观察和矿物成分,利用最小二乘法确定后成合晶或反应边中发生的平衡反应方程式,进而获取变质反应发生时的有效全岩成分并通过计算P-T视剖面图来估算退变质的温压条件。除此之外,岩石体系中三价铁（Fe2O3）和H2O含量的估算一直以来都是相平衡模拟研究中的难点,本文推荐使用P/T-X（Fe3+/Fetot,MH2O）视剖面图来确定这两个组分的含量,这是因为P/T-X图可以估算各个变质演化阶段或特定矿物组合的Fe2O3或H2O含量。     

树木年轮研究的扫描图像分析方法及其在环境演变中的应用

本文主要探讨用普通扫描仪作为获取树轮信息手段的有效途径,以及研究将图像分析和数字处理技术应用于树木年轮学的方法。通过对树轮图像的分布特征和噪声变化规律的统计分析,本文设计出一套图像分割、信息提取算法和相应的处理程序。从实际的应用效果以及与其它树轮研究方法所作的对比分析结果表明,这种扫描图像处理方法不仅可行,而且高效、准确,拓宽了树木年轮学方法在环境演变研究中的应用途径。