蒸发作用与淋滤作用对岩矿石风化影响的模拟实验

风化作用是自然界广泛存在的天然现象,对人类的生活和生存有极大的影响,人们进行了广泛面而又深入的研究.这些研究除进行野外观察和研究外,主要集中于元素的淋滤、溶解和迁移以及动力学机理的实验研究.但是,很少有人进行干旱地区岩石风化模拟实验,更未见到蒸发作用与淋滤作用对岩矿石风化影响对比模拟实验的报道.人们只是根据地干旱地区降雨少、昼夜气温变化大等因素,认为干旱地区岩矿石风化主要是物理风化.最近我们对两块相似的硫化物矿石标本进行了蒸发和淋滤对照的模拟实验.结果表明蒸发作用比淋滤作用更容易使岩矿石风化.蒸发作用主要是化学作用.所以干旱地区的岩矿石风化主要是化学作用,这认识向干旱地区岩矿石主要是物理风化的传统认识提出挑战.     

天然条件下的淋滤-浸泡-蒸发模拟实验

国内外很少有人进行风化淋滤模拟实验,即使有也是在实验室循环装置下进行,温度和压力均高于常温和常压,得出的结论往往与实际不符.我们的实验基本是在自然条件下进行的,淋滤用水是大气降水,温度和压力为常温和常压.实验的目的是观察硫化物矿石在自然条件下蒸发、淋滤和浸泡的变化,探讨矿山开采、选冶过程中对环境的影响.实验结果表明,淋滤作用对岩(矿)石影响不大,而蒸发作用对岩(矿)石有极大的破坏,用于蒸发实验的矿石不仅成分变化很大,其颜色、坚韧性和牢固性也都发生了明显的变化.浸泡主要使岩(矿)石的成分发生变化,浸泡液的阳离子浓度随浸泡时间的延长而增加.     

醴陵高岭土矿的矿物组成及其风化特征研究

醴陵高岭土是优质的陶瓷原料,优质矿石主要由印支晚期的石英斑岩经风化作用形成。矿石的主要矿物包括高岭石、埃洛石、水云母、石英和少量蛭石。根据风化作用强度差异,可将高岭土风化剖面分成半风化带、风化骷和风化残积带。各带矿物组合和主要矿物组分都呈规律性变化,风化作用的最终发展趋势是向着形成高岭土矿物的方向进行。在风化剖面发育过程中起重要作用的是母岩的结构、成分及水介质的性质。     

蒸发岩非传统稳定同位素研究综述

蒸发岩是海水/卤水蒸发浓缩的产物,不同的水化学环境下析出的蒸发岩类型不同,其在不同的地质历史时期都有分布,是重要的古海水和古环境记录载体。蒸发岩研究的主要问题包括:蒸发岩的物质来源、形成时代、蒸发盆地和卤水的演化历史、蒸发岩矿物所记录的环境变化。一些矿物、元素及同位素指标可用于解决这些问题,其中稳定同位素对于示踪蒸发岩的物质来源与形成过程具有不可替代的作用。近20年来,非传统稳定同位素地球化学获得快速发展,并在蒸发岩研究中获得成功应用,这些同位素体系包括阴离子元素B、Cl和Br,以及阳离子元素Mg、K和Ca。本文综述了多个非传统稳定同位素在蒸发岩领域的研究,主要包括:蒸发岩矿物与溶液之间的同位素分馏系数、蒸发岩的同位素信息重建古海水同位素组成及示踪蒸发岩成因和时代等。     

滇东地区风化磷块岩物质组分研究

滇东地区的风化磷块岩,分布广、储量大、品位高,经简易擦洗脱泥工艺流程,即可获得合格的湿法磷精矿。风化磷块岩与原含矿(岩)石在矿物组分、化学成分、结构构造诸方面一般无本质的区别。本文主要采用垂向由浅而深的层位对比,系统的采集样品,利用各种测试手段,探讨原含磷矿(岩)石随风化程度在矿物组成、化学成分、结构构造等方面的变化规律。由于受到风化淋失作用,原含磷矿(岩)石的化学成分发生了变化,磷质成分增加,CO_2、MgO含量降低,其相应的矿物组分、结构构造也随之改变。具有相似的化学成分的     

川西冕宁-德昌REE矿带风化型矿床的矿石类型及成因

川西冕宁-德昌REE矿带中的风化型矿石研究相对缺乏.根据近几年的野外地质调查,采用电子探针、X光粉晶衍射、全岩分析等对大陆槽、牦牛坪和木落寨矿床中疑似风化矿的样品进行类型和成因分析.结果表明:大陆槽风化型矿石中大量粘土矿物（达40%）和矿石矿物（达60%）发育,风化程度高;相反,牦牛坪和木落寨疑似风化型矿石中几乎没有粘土矿物,风化程度低.通过对牦牛坪和木落寨疑似风化型矿石进行地球化学特征、矿物组成分析并与围岩、矿脉的组成和产状对比,表明疑似风化型矿石主要是由矿脉和围岩在强烈的构造作用下发生机械风化形成.频繁的角砾构造使大陆槽矿石发生强烈的机械风化作用,并加速了矿石发生一定的水岩反应,促进矿石发生中等强度的化学风化作用.目前整个矿带中未发现明显的生物风化作用.整个稀土矿带的风化型矿石比南岭离子吸附型稀土矿石的风化程度低,形成时间较晚（11 Ma）,氟碳铈矿大量保存,还没有形成离子吸附型矿床.      

加纳阿瓦索红土型铝土矿床地球化学特征及成矿作用研究

红土型铝土矿是加纳共和国铝土矿资源的主要矿床类型。阿瓦索铝土矿床产于西非克拉通古元古界比理姆岩系(泥板岩类)的表层红土中,是典型的红土型铝土矿。通过分析阿瓦索铝土矿的成矿地质背景、矿体特征以及矿石地球化学元素特征发现,铝土矿石的化学组分以Al_2O_3、SiO_2、TFe_2O_3为主,TiO_2次之,碱金属元素含量极低;风化过程中Zr、Hf、Nb、Ta等微量元素含量稳定;Cr—Ni关系图显示比理姆岩系为铝土矿的矿源岩,三水铝石主要由比理姆岩系中的黏土矿物经过风化淋滤形成,表层铝土矿在后期风化和红土化作用下结构构造发生一定的变化,铁氧化成以赤铁矿为主的铁壳,最终形成一个大型的红土型铝土矿。     

蒸发岩成因理论研究中的几个问题——以云南勐野井钾盐石盐矿床为例

一、概述蒸发岩也称盐岩。各种类型的沉积岩和沉积矿床有其共性,但亦有其各自的特殊性,蒸发岩的特殊性有: 1.缺乏在规模上能与古代蒸发岩(盐类矿床)相比拟的现代蒸发岩沉积区,这就使得在运用现实主义原则上受到了一定限制。2.由于蒸发岩在地表易于风化淋滤,故除干旱地区外,极少见地表露头,这给蒸发岩的研究带来了很大局限性。     

宁夏清水河上游浅层地下水咸化作用研究

认识干旱区地下咸水的形成机制对水资源管理和规划具有重要意义。在宁夏清水河平原上游采集52组浅层地下水化学样品和8组易溶盐样品,分析了地下水咸化的水文地球化学作用,利用元素质量平衡法计算了各作用对地下水盐分的贡献比率。结果表明：沿径流方向,地下水咸化程度呈增加趋势。咸化作用主要为岩石风化,并具空间分异,在补给区以碳酸盐风化为主,在强径流区硫酸盐风化占优,在弱径流区硫酸盐和岩盐风化共同提供了68%～93%的盐量。随着地下水TDS增加,蒸发岩贡献比率上升,碳酸盐和硅酸盐贡献比率下降。蒸发岩风化是导致浅层地下水咸化的首要因素。     

《地质测试样品采集和送样指南》

本书共分两部分。第一部分介绍了16种常见地质测试样品的野外采集方法。这些样品是:岩矿鉴定样、岩石矿石化学分析样、重砂样、单矿物样、化探样、水样、煤样、矿石加工技术试验样、水晶、石棉和云母样、岩石、矿石和土壤物理力学性质测试样、岩组分析样、蒸发晕找矿样、古地磁样、孢粉样、同位素地质年龄测定样、稳定同位素测定样等。第二部分介绍了地质样品的46种测试方法的简单测试原理、送样要求和测试结果的地质应用等。这些方法包括:同位素地质年龄测定法(Rb-Sr法、U-Th-Pb     

矿产品中污染物溶解释放研究进展

我国原矿、精矿消费量和尾矿产出量巨大,这些矿产品中有毒有害污染物的溶解释放(称为"溶出")已经成为一个普遍存在的环境问题。本文阐述了目前国内外矿产品污染物溶出的研究现状,总结了研究矿产品中污染物溶出最常用的四种模拟试验方法(湿度室试验、淋滤柱试验、静态浸泡试验、萃取试验)的应用进展。湿度室试验可模拟自然风化过程,确定污染物溶出速率和产物;淋滤柱试验可模拟降水和喷淋过程,提供污染物吸附和解吸附动力学依据;静态浸泡试验可模拟被水浸泡过程,探明溶出规律和产物;萃取试验可对污染物进行形态分析,评估介质中污染物的流动性、稳定性等。污染物溶出的各种影响因素由强到弱依次是pH值、淋溶浸泡时间、温度、固液比、矿石粒径,多数情况下pH值越大、浸泡时间越长、温度越高、固液比越小、粒径越小越有利于污染物的溶出。溶出是一个长期和具有潜伏性的过程,其内部发生一系列物理化学反应,显示出与扩散效应不同的规律。目前这方面的研究对象还主要集中于废弃的尾矿,对经运输、堆放并在人类生活区使用的原矿、精矿产品的污染物溶出有待进一步研究,需要对其溶出污染进行预测和评估,采取有效措施控制和治理矿产品的污染。     

An evaluation of acid deposition on cation leaching and weathering rates of an Andosol and a Cambisol

An evaluation of the response of an Andosol and a Cambisol to acid deposition and weathering rates was studied by using a controlled laboratory leaching experiment. Both soils where derived from mafic parent material, a Histic Andosol from Western Iceland and a Cambisol from North East Scotland. De-ionized water and water acidified with H₂SO₄ (pH 3) was leached through reconstructed soil columns to simulate 34 years of precipitation.Acidic input increased cation leaching and weathering rates in both soil types and reduced pH levels. The Andosol proved generally to have higher weathering rates, leaching potential, ion exchange and acid-buffering capacity as well as maintaining a relatively steady pH despite intense acidic input. This was due to differences in parent material and mineral composition. The Andosol was developed from basaltic volcanic tephra, which had higher dissolution rates due to its amorphous mineral structures. The Cambisol was developed from gabbro with more stable mineral structures.     

新疆内陆干旱区蒸发的计算和分析

概述了新疆内陆干旱区蒸发的测定和实验研究以及水面蒸发、陆面蒸发和潜水蒸发的计算方法,并对新疆自然地理条件下的蒸发特性作了分析.     

Impact of nitrogenous fertiliser-induced proton release on cultivated soils with contrasting carbonate contents: A column experiment

An experimental study was carried out in order to evaluate the impact of nitrogen fertiliser-induced acidification in carbonated soils. Undisturbed soil columns containing different carbonate content were sampled in the field. Fertiliser spreading was simulated by NH₄Cl addition on top of the soil column. Soil solution composition (mainly nitrate and base cations) was studied at the soil column’s base. Nitrification occurred to a different extent depending on soil type. Higher nitrification rates were observed in calcareous soils. In all the soil types, strong correlations between leached base cation and nitrate concentrations were observed. Regression coefficients between base cations, nitrate and chloride were used to determine the dominant processes occurring following NH₄Cl spreading. In non-carbonated soils, nitrogen nitrification induced base cation leaching and soil acidification. In carbonated soils, no change of soil pH was observed. However, fertilisers induced a huge cation leaching. Carbonate mineral weathering led to the release of base cations, which replenished the soil exchangeable complex. Carbonated mineral weathering buffered acidification. Since direct weathering might have occurred without atmospheric CO₂ consumption, the use of nitrogen fertiliser on carbonated soil induces a change in the cation and carbon budgets. When the results of these experiments are extrapolated on a global scale to the surface of fertilised areas lying on carbonate, carbonated reactions with N fertilisers would imply an additional flux of 5.7 × 10¹² mol yr⁻¹ of Ca + Mg. The modifications of weathering reactions in cultivated catchments and the ability of nitrogen fertilisers to significantly modify the CO₂ budget should be included in carbon global cycle assessment.     

广汉市平原区浅层地下水化学演化及其控制因素

为在广汉市城乡规划过程中提供地下水资源开发利用的基础信息,采用矿物风化系统分析、相关性分析、主成分分析和PhreeQC反向水文地球化学模拟等方法对广汉市平原区的浅层地下水的地下水水化学组分进行分析,确定了浅层地下水的水化学演化及控制因素,完成了地下水资源的质量及时空分布特征分析。分析表明：Gibbs图显示岩石风化主导该区地下水水化学特征,风化过程产生离子和次生矿物又经历水解作用,在矿物风化系统稳定场图中显示水样中铝硅酸盐矿物逐渐趋于溶解,碳酸盐矿物处于饱和状态;PhreeQC反向水文地球化学模拟结果显示在水流模拟路径上主要发生了钙蒙脱石、钾长石溶解和高岭石、石英、钠长石的沉淀,以及Ca-Na₂之间的阳离子交换吸附作用;离子相关性和主成分分析进一步的验证了溶滤作用、蒸发浓缩作用和阳离子交换吸附作用是引起浅层地下水水化学过程和矿物组成改变的主要原因。研究区地下水水质总体不会对人体健康造成不良影响。     

堆浸提金原理与试验研究

本文介绍了堆浸提金原理和在实验室进行金矿石堆浸可行性研究的方法.以我国辽宁猫岭金矿、四川茶铺子金矿和福建紫金山金矿为研究对象,研究了矿石粒度、氰化钠溶液浓度、浸出时间等因素对金浸出率的影响,从而确定堆浸提金最佳工艺条件.通过对上述三类矿石性质及堆浸性能的比较,认为矿石的物质组成和金的嵌布特性对金的浸出率影响较大.     

土中水分的蒸发过程试验研究

土中水分的蒸发是含水量动态减小的过程,伴随着土结构、应力和应变状态的演化,对土体的工程性质有重要影响,是一些工程问题的直接诱因.以初始饱和的黏土试样为研究对象,在控制环境温度(25 ～45℃)和试样初始厚度(5 ～11mm)条件下,开展了一系列室内干燥试验.通过监测试样在干燥过程中的失水量变化,获得了试样的蒸发曲线.结...     

Geochemical evolution of solutions derived from experimental weathering of sulfide-bearing rocks

The chemical composition of natural waters is affected by the weathering of geologic materials at or near the surface of the Earth. Laboratory weathering experiments of whole-rock sulfide rocks from the Shoe-Basin Mine (SBM) and the Pennsylvania Mine (PM) from the Peru Creek Basin, Summit County, Colorado, indicate that the mineral composition of the sulfide rocks, changes in pH, the duration of the experiment, and the formation of sorbents such as Fe and Al oxyhydroxides affect the chemical composition of the resulting solution. Carbonate minerals in the rock from SBM provide buffering capacity to the solution, contribute to increases in the pH and enhance the formation of Fe and Al oxyhydroxides, which sorb cations from solution. The final solution pH obtained in the experiments was similar to those measured in the field (i.e., 2.8 for PM and 5.0 for SBM). At PM, acidic, metal-rich mine effluent is discharged into Peru Creek where it mixes with stream water. As a result, the pH of the effluent increases causing Fe and Al oxyhydroxide and schwertmannite to precipitate. The resulting solids sorb metal cations from the water thereby improving the quality of the water in Peru Creek.     

贵州省岩溶地区饮用天然矿泉水化学特征及其宏量组分来源分析

贵州省饮用天然矿泉水资源非常丰富,且水质优良,本文对贵州省岩溶地区饮用天然矿泉水进行了系统的水样采集、水质化验等工作。检测结果显示,贵州省岩溶区饮用天然矿泉水pH值7. 0～8. 1,为中性水;溶解性总固体(TDS)含量介于160. 64～925. 10 mg/L之间,平均含量为369. 70 mg/L,属淡水;总硬度(以CaCO_3计) 136. 8～740. 6 mg/L,平均硬度为293. 0 mg/L,属微硬-硬水;有益元素锶含量介于0. 11～6. 91 mg/L之间,平均含量为1. 28 mg/L,总体上,贵州省饮用天然矿泉水属中性微硬-硬富锶型淡水。Piper三线图显示其水化学类型以HCO~(3-)-Ca~(2+)(Mg~(2+))为主。基于前人研究成果,并结合多种地球化学图解分析,旨在剖析贵州省饮用天然矿泉水水化学特征,探讨其宏量组分来源。贵州省饮用天然矿泉水Gibbs图解显示,其水化学组分主要来源于岩石风化淋滤作用,部分受大气降雨影响较明显; Mg/Na-Ca/Na图解投点均落于碳酸盐岩和硅酸盐岩之间,且明显偏向于碳酸盐岩,指示其主要受控于碳酸盐岩的溶滤作用;HCO~(3-)-(Mg~(2+)/Ca~(2+))图解投点主要集中在方解石和白云石过渡区域,显示其主要来源于方解石的溶解,白云石溶解亦有一定贡献。通过宏量组分来源相关分析,对贵州省岩溶地区饮用天然矿泉水成因规律的认识有一定指导意义。     

渔塘坝富硒碳质岩石中硒淋滤实验的初步研究

渔塘坝是中国较为典型的高硒地区之一。从该区选取了4个典型的富硒碳质岩样品,并在常温条件下进行了淋滤实验研究(pH=2.0,4.0和6.5)。初步结果表明:随着液固比的增大和淋滤时间的延长,淋滤液中硒含量变化的总体呈降低趋势。不同岩类间硒的淋失量有所差别,但岩石总量硒并不是影响硒淋失的主要因素。淋滤原液的不同pH值对岩石硒的淋失有显著影响,其淋失量的排列顺序是pH=2.0>pH=6.5>pH=4.0。岩石中碳酸盐与黄铁矿含量之比同淋滤液pH的变化有关,并且极可能是影响岩石风化初始阶段硒淋失的重要因素之一。