高分辨率等离子体质谱测定水提取相中59个元素的应用研究

金属活动态测量法是寻找隐伏矿的深穿透地球化学方法之一,目前有关金属活动态测量的应用研究较多,但对于活动态的提取和相态(包括水提取相)分析测定方法研究较少。传统的原子吸收光谱法只能测定单元素,而电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)最多同时测定水提取相中5个元素(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb),已不能满足当前化探任务中金属活动态测量的需要。本文建立了高分辨率电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)测定水提取相中59个元素的方法。通过试验,确定了59个元素的最佳提取条件为:提取时间24 h,提取温度35℃,液固比15∶1,固液分离方法为离心分离。方法精密度(RSD,n=12)为3.11%~38.1%,其中RSD大于20%的数据只占全部试验结果的28.4%,表明该方法较为准确可靠,方法检出限满足元素活动态的分析要求。运用HR-ICP-MS测定水提取相中元素的方法,不仅增加了测定元素的数量,也降低了检出限,提高了精密度,可以为勘查地球化学研究提供更为全面的信息。     

干旱-半干旱草原覆盖区地球化学找矿方法研究

在半干旱草原覆盖区,由于露头稀少、风成沙干扰明显,利用常规化探方法难以取得理想的找矿效果.以内蒙古新巴尔虎右旗为研究区,进行了土壤电导率测量和土壤元素活动态测量找矿方法试验研究.试验结果表明,在已知矿区,土壤电导率测量能明显反应下覆矿体的存在,土壤元素活动态含量在矿区和非矿区之间具有明显的差别.在未知区,土壤电导率测量获得3处异常,土壤元素活动态获得1处综合异常,所得各异常在对应位置均有不同程度的套合.通过2种方法在未知区的应用效果研究,土壤电导率测量和土壤元素活动态测量均能很好的圈出异常范围,浓集中心明显,并且土壤元素活动态测量具有进一步强化异常的作用.     

综合化探方法在草原覆盖区矿产普查中的应用

研究了土壤地球化学、土壤电导率和土壤元素活动态测量在内蒙古新巴尔虎右旗干旱-半干旱草原覆盖区的应用效果,圈出3处土壤地球化学综合异常,3处土壤电导率异常和1处土壤元素活动态综合异常,各异常在研究区对应的位置均有不同程度的套和。通过对比研究得出,利用土壤地球化学、土壤电导率和土壤元素活动态测量相结合的集成方法可以取得更好、更快的找矿效果;三种方法可以相互印证异常;土壤元素活动态测量,能够进一步强化异常。文中所用的方法和取得的一些认识,对内蒙古新巴尔虎右旗地区乃至其它草原覆盖区的地质找矿工作,具有一定的指导意义。     

金属活动态测量在冲积平原覆盖区隐伏矿的试验研究——以安徽无为龙潭头硫铁矿为例

随着出露区矿产资源的日益枯竭,覆盖区已逐渐成为矿产勘查的重点。传统化探方法难以在覆盖区发挥作用,而金属活动态测量法可以提取与深部隐伏矿体有关的矿化信息。该方法在冲积平原覆盖区还缺乏相关研究。以安徽无为龙潭头隐伏硫铁矿为例,开展土壤全量和金属活动态测量的试验研究。结果显示:土壤全量测量在隐伏矿体上方无异常显示。金属活动态测量中,Cu和S元素的水溶态,Fe元素的铁锰氧化物态和吸附态均呈现出高异常值,异常衬度达到2及以上。其中S元素的水溶态异常最明显,含量峰值达14.8×10^-9,背景值为4.81×10^-9,异常衬度3.08。其次,Cu元素的有机态和S元素的铁锰氧化物态呈现较高异常,异常衬度1.5以上。金属活动态测量提取的异常均位于隐伏矿体上方,且与赋矿主断裂空间关系密切。本次试验研究表明,金属活动态测量可以有效提取与龙潭头隐伏矿床有关的地球化学异常,该方法在冲积平原覆盖区应当有着较好的应用前景,但仍需要更进一步地研究,以建立相应的方法技术流程与标准。     

元素活动态提取条件和分析方法的应用研究

元素活动态分析作为深穿透地球化学的新方法,得到了广泛的应用。实验对水提取态、黏土吸附态、有机结合态和铁锰氧化物结合态四种元素活动态的提取条件进行了系统研究,分别考察了提取时间、液固比、离心转速、提取液放置时间对提取效果的影响,确定了元素活动态的最佳提取条件:提取时间为24h,液固比为10:1,离心转速4000rpm;提取液采用新型的高分辨率等离子体质谱法(HR-ICP-MS)测定,该仪器具有强大的动态线性范围(10-12~1012)和高灵敏度,使可同时测定的元素拓展至50余种,可以大大提高工作效率。对HR-ICPMS的主要工作条件:辅助气流量、样品气流量和采样深度等利用响应面法进行了优化。本法将传统的过滤法改为离心法,避免了滤纸或穿滤引入的误差;将新型的高分辨率等离子体质谱法(HR-ICP-MS)应用到提取液的测定,提升了多元素同时分析能力,大大提高工作效率,同时也降低了该方法的检出限,改善了测定结果的精密度。依据实验结果,建立了HR-ICP-MS对四种元素活动态的分析方法,分别得到了四种活动态中各元素的方法检出限和方法精密度,水提取态、黏土吸附态、有机结合态和铁锰氧化物结合态中各元素的精密度范围依次为3.4%~38.1%、3.78%~35.7%、2.41%~35.9%、2.26%~32.5%;通过顺序提取,将四个相态中提取到的元素量和残渣中残留进行加和,得到50个元素的加和结果,验证了该方法的准确度(RE)为-29%^-1.3%,满足当前元素活动态的分析测试需求。     

元素活动态测量法及其在铀矿勘查中的应用前景

本文简单论述了元素活动动态测量找矿技术的发展背景、方法系列、地表疏松介质中元素活动态的形式及其主要提取方法，并对该技术的原理及元素活动态的形成机理进行了初步探讨，认为地气找矿法应列入元素活动态测量法这一范畴。找矿应用试验表明，元素活动态测量法找矿效果显著，在铀矿勘查中应用前景十分广阔。     

ICP-MS法在元素活动态分析中的应用

通过对7~12月间进行的元素活动态样品ICP-MS法测定结果的统计分析,得到元素活动态六步顺序提取法中Cr、Cu、Zn、Cd、Pb方法的精密度分别为:水溶态,5.4%~60.1%;离子交换态,10.8%~62.9%;碳酸盐结合态,8%~26.6%;有机结合态,6.6%~27.3%;铁锰氧化物结合态,5.3%~13.6%;强有机结合态,8.5%~33.5%。同时研究分析了方法检出限和样品信噪比,结果表明铁锰氧化物结合态的测定结果稳定可靠,而水溶态和离子交换态的稳定性和灵敏度还需要进一步提高。     

深穿透地球化学样品中铜活动态提取条件研究与初步应用

深穿透地球化学是通过提取地表土壤中深部隐伏矿发出的元素直接信息的找矿方法,元素活动态提取是应用最广的方法之一。但地表土壤中元素活动态含量信息微弱,活动态提取、元素分析的过程复杂,分析误差容易掩盖有效信息。目前的研究对提取过程条件缺乏有效的控制,方法标准化程度不高。本文研究了深穿透地球化学样品中活动态铜的提取条件,包括提取固液比、提取时间、提取液pH、固液分离方法、提取温度等,对提取过程进行优化,采用电感耦合等离子体质谱法测定铜的含量,方法检出限为0.03μg/g,精密度(RSD)为4.95%～7.39%。方法操作简单,精密度较好,应用于河南某隐伏铜多金属矿的探测,通过分析矿床的铜总量和活动态铜的含量,发现在矿床土壤中探测到了较为明显的与深部矿体成矿元素的活动态异常,探测结果所圈定的异常与实际矿(化)体相符。     

利用全反射X射线荧光光谱法研究土壤中活动态元素提取动力学

活动态提取技术是深穿透地球化学研究隐伏矿的有效手段之一。提取时间是活动态提取技术的一个关键因子,由于提取剂与目标元素、赋存矿物的作用方式不同,提取时间对提取效果的影响会不同。本研究采用全反射X射线荧光光谱法(TXRF)测定土壤中Cu、Pb、Zn、Ni、Mn活动态提取量随提取时间的变化。结果表明,在1 h内,分析元素提取量随提取时间急速增长,在7 h内提取量增长速率较高,分析元素提取量基本在24 h达到平衡。对各元素的提取过程建立了两点动力学模型w_t=w_1exp(-k_1t)+w_2exp(-k_2t),模拟提取土壤中两种吸附形式的活动态元素,方程中k_1代表非专性吸附活动态(如离子态、静电吸附、以纳微颗粒形式存在)的提取速率常数,提取速率较快,k_2代表专性吸附的活动态(粘土吸附态、铁锰氧化物弱结合或有机络合态)的提取速率常数,提取速率相对较慢。     

穿透性地球化学勘查技术综述与展望

穿透性地球化学勘查技术通过获取覆盖层不同介质中的穿透性信息,以此达到指示隐伏矿体的目的。系统总结了活动态金属离子测量、酶提取测量、金属元素活动态测量、地电化学技术、植物地球化学技术、地气测量等几种穿透性地球化学勘查方法的理论基础和实际应用效果。指出今后应该加强元素迁移机理、元素卸载机制及元素卸载后在地表表现出的异常模式等异常形成机理研究,并进一步总结和研究穿透性地球化学勘查技术的矿种和景观适用性问题,从经济适用性角度出发,各种勘查技术要向着简化采样、分析流程和提高方法技术的稳定性努力,以便更加高效经济地开展覆盖区找矿工作。     

冲击压实路基黄土的微观特征研究

采用扫描电镜和压汞试验研究了天然黄土和冲击压实8～40遍路基黄土的微观结构和孔隙特征。结果表明：天然黄土和冲击压实8遍的路基黄土,其微结构以粒状架空结构为主;冲击压实16～40遍,土的微结构变成粒状镶嵌结构。冲击压实16遍前后,土的孔隙直径分布在0.006～164 μm之间,平均孔径从0.767 9 μm降低到0.0 711 μm,中等孔径从5.264 μm减少到0.568 4 μm;但孔隙表面积从0.624 m2/g增加到7.517 m2/g。孔径分布在10 μm和2 μm处出现分界值,16遍前2     

广州饱和软土固结过程微孔隙变化的试验分析

软土的孔隙特征及其变化规律对软土的压缩性和渗透性有重大的影响,软土孔隙特征随荷载变化规律的试验研究为揭示软土排水固结过程与变形规律,建立基于孔隙压缩规律和渗流机制的排水固结模型提供有力依据。利用美国全自动压汞仪,对不同压力下固结的广州番禺淤泥土样的孔隙及其尺度分布进行测试,根据测试结果对土样孔隙尺度分布特征及其随固结压力的变化规律给出了定量分析。试验结果表明：淤泥土中介于0.4～2.5 μm范围的颗粒间及团粒内的小孔隙所占比例最大,而大于10 μm的大孔隙和小于30 nm的超微孔隙所占比例均很小;较大的孔隙更易于被压缩而湮灭或被分裂成微小孔隙;固结压力将显著改变淤泥土的孔隙尺度及其分布特征,以致改变土体的压缩性和渗透性。在固结前期( 200 kPa)孔隙尺度较大,压缩系数和渗透系数较大并随固结压力增加而快速减小;在固结后期( 200 kPa)孔隙尺度小,压缩系数和渗透系数小,且随固结压力增加的变化趋于平缓。     

高邮凹陷永安地区戴南组一段储层特征及主控因素

通过岩心、铸体薄片、扫描电镜、物性分析和孔隙图像分析等资料,对高邮凹陷永安地区戴南组一段砂岩储层特征进行了系统分析,从沉积和成岩两方面对储层物性主控因素进行了研究。研究结果表明:岩石类型为长石岩屑砂岩,成分成熟度较低,粒度偏细,分选中等偏差; 储层物性以低孔低渗为主中孔中渗为辅,孔隙类型有粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔,平均孔径为37.53 μm,喉道主要为可变端面的收缩部分,其次为片状和弯片状喉道,平均喉道半径为10.25 μm,孔喉配位数主要为3,分选性好。沉积作用是高邮凹陷永安地区戴南组一段砂岩储层物性主控因素之一,水动力强分选程度高的沉积环境形成的砂岩粒度大分选好,储层物性好; 不同的成岩作用类型对储层物性具有不同的控制作用,压实和胶结作用导致储层孔隙空间变小,物性变差,而溶蚀作用形成次生孔隙空间,储层物性得到改善,在2 500～2 700 m和2 850～2 950 m处形成了明显的次生孔隙发育带。     

广西原状红粘土力学性状与水敏性特征

对广西原状红粘土的力学指标、胀缩特性与孔径分布随脱湿过程的演化规律进行了较为系统的室内试验研究。结果表明：广西原状红粘土为裂隙发育的硬塑性粘土,不同脱湿阶段的力学指标与胀缩性能在较高含水量范围内受基质吸力控制,在较低的含水量范围内主要受控于裂隙性;转折点处含水量与重型击实(干法备样)最优含水量相接近;原状红粘土的孔隙主要以孔径从0.01 μm～0.05 μm的小孔隙为主,在脱湿过程中,干密度增大,总孔隙体积减小,以0.01 μm～0.05 μm与0.1 μm～1.0 μm两个区间内孔隙体积减小最为明显。     

Delineation of geochemical blocks for undiscovered large ore deposits using deep-penetrating methods in alluvial terrains of eastern China

Many large ore deposits have been discovered in eastern China along the Circum-Pacific Rim. However, alluvium, which covers most of the terrain, prevents a complete assessment of the mineralization potential by geological and conventional geochemical approaches. Two deep-penetrating geochemical methods—collection of nanoscale metals in earthgas (NAMEG) and selective leaching of mobile forms of metals in overburden (MOMEO) have been used to investigate the possibility to delineate geochemical blocks generated from large ore deposits buried by alluvial terrains. A wide-spaced sampling was carried out in an area of approximately 250 000 km² at density of one sample per 400–800 km². The soil samples were subjected to MOMEO leaching and were analyzed for Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Fe, and Mn by atomic absorption spectrometry (AAS). The earthgas samples were analyzed for 17 elements by INNA. The results show that water-extractable metals by MOMEO processing can give prominent expression to concealed deposits and can delineate large-scale geochemical anomalies in the alluvial terrains. The distribution of gold in earthgas is situated along the largest deep fault systems and the concentration centers distribute in the secondary faults on the both sides of the deep fault systems.     

基于CT三维重建与逆向工程技术的煤体数字模型的建立

为了建立能够表征煤体真实孔隙结构的数字模型,进而进行数值模拟研究,通过μCT225kVFCB高精度CT系统扫描得到了大柳塔煤矿长焰煤CT数据,可观测到的最小孔隙直径为1.94 μm。使用基于Matlab语言的三维重建程序结合逆向工程技术,提出了一种将煤体CT三维数据转换为CAD数字模型的方法。以Ansys建立的煤体有限元模型为例,对煤体瓦斯渗流进行了模拟,分析了煤体孔隙内的速度及压力分布规律,并计算了沿X、Y、Z方向的渗透系数。计算结果表明：在微观尺度下（< 100 μm）煤体渗透系数呈现各向异性,其受煤体结构的影响较明显。提出的基于CT三维重建结合逆向工程技术构建的煤体CAD数字模型不仅可进行有限元分析,同时也可以被EDEM等离散元分析软件所使用,拓宽了煤体CT三维数据的应用范围,丰富了煤体在微观尺度上的研究方法。     

梨树断陷十屋油田营城组砂岩成岩作用特征及孔隙演化

应用偏光显微镜、扫描电镜和X--射线衍射等方法,对梨树断陷十屋油田营城组储层砂岩的储层特征、成岩作用及孔隙演化进行了详细描述和分析。结果表明:十屋油田营城组储层砂岩的岩石类型主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,其次为长石砂岩;经历的主要成岩作用有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和交代作用;成岩阶段已达到中成岩阶段A--B期。砂岩的喉道属于中-低喉级别,孔隙度平均为8%~10%,渗透率平均为15×10-3~26×10-3μm2,属于低孔--特低孔—特低渗--中渗型储层。     

致密混积岩储层物性及孔径分布影响因素——以辽河西部凹陷雷家地区杜家台油层杜三段为例

研究储层物性控制因素对储层评价至关重要.致密混积岩储层所含矿物成分多样, 孔隙结构复杂, 造成储层物性变化大.辽河坳陷西部凹陷雷家地区沙河街组四段位于浅湖-半深湖相带, 其中的杜家台油层杜三段发育方沸石、白云石、长石、石英等多种组分混积储层, 具有较大的致密油资源潜力.根据矿物成分可以将杜三段储层分为泥晶云岩、细粒混积岩和方沸石岩3大类.铸体薄片分析与扫描电镜分析结合, 发现3大类储层均发育中微米孔(孔喉半径>10 μm)-微微米孔(孔喉半径为1~10 μm)-纳米孔(孔喉半径<1 μm)多级孔喉系统.中微米孔主要为粒间溶孔及白云石、方沸石晶间和晶内溶孔.微微米孔主要为白云石晶间孔、碎屑矿物粒间孔及部分微溶孔.大部分白云石晶内溶孔、粘土矿物晶间孔属于纳米孔.高压压汞分析结果表明, 3类致密储层的孔径均具双峰特征.泥晶云岩类储层微微米孔的孔径峰值约为4 μm, 纳米孔的孔径峰值约为10 nm, 二者所占比例分别为25.1%和63.1%.细粒混积岩主要发育中微米孔及纳米孔, 所占比例分别为20.9%和79.1%.方沸石岩类储层的中微米孔和纳米孔所占比例分别为12.1%和85.9%.不同矿物成分发育的孔隙类型及大小控制了混积岩储层的整体孔喉结构, 是造成混积岩储层孔径分布呈双峰特征的主要原因.由于白云石晶间孔连通性好, 方沸石主要以充填物的形式出现, 长石-石英碎屑易溶蚀, 粘土矿物主要发育纳米级晶间孔等原因, 致密混积岩储层孔隙度与方沸石含量负相关, 与长石-石英碎屑含量正相关.在储层中裂缝广泛发育的背景下, 致密混积岩矿物成分与渗透率相关性差.     

压实过程对红黏土的孔隙分布影响研究

为研究压实作用对红黏土孔隙分布的影响,采用液氮冻干法对经过压力板仪脱至残余含水率后的压实试样进行干燥,继而利用孔隙仪测试其孔隙分布特征。结果表明,不同干密度试样的孔隙分布特征在孔径d >10 μm范围内差异性比较明显,干密度越大分布在该范围内的孔隙越少,但所有试样的大部分孔隙主要分布在孔径d <0.1 μm的范围内,并且分布密度十分相似。换言之,常规压实作用只能改变土体某一较大孔径范围内的孔隙,而对小孔径的孔隙改变不大,这也对于说明红黏土路基填料的压实,常规的压实作用对提高土体的压实度幅度有一定范围。