皖北刘桥二矿井下析出物的成因探讨

刘桥二矿投产两年多来，井下的渗水部位不断有钙、铁、锰质等析出物形成。初步分析，这是地下水的水文地球化学环境变化及其对基岩产生机械、化学潜蚀作用的结果。析出物的形成速度较快，局部排出量大，对矿井水环境质量及基岩强度有一定影响，应引起有关部门重视。     

陈村水电站坝基析出物的形成研究

陈村水电站建坝以后，坝基的部分排水孔不断排出析出物，经调查分析，析出物的主要化学成分是铁、锰，钙等，这是坝基地下水在还原条件下对基岩产生化学潜蚀的结果。析出物是一些胶状物质，并非断层带泥化形成的机械管涌，与坝基的断层关系密切，析出物的分布不广，排出量不多，并不影响坝基基岩的强度，对大坝的安全不构成威胁。     

皖北刘桥二矿井下析出物的成因探讨

皖北刘桥二矿投产两年多来，井下的渗水部位不断有钙质及铁、锰质等析出物形成。初步分析认为，这是地下水的水文地球化学环境变化及其对围岩产生机械、化学潜蚀作用的结果。析出物形成速度快、局部排出量大，对矿井水环境质量和井巷围岩稳定性有一定影响。由于该现象在黄淮地区的许多矿井中均有发现，故应引起生产单位和学术界的充分重视。     

富水水库中微生物成因的显微针铁矿及其对微量元素的富集

通过对湖北省富水水库坝基渗漏水及其析出物的研究，探讨了现代沉积环境（水库）中显微铁矿物形成的机理及微生物在铁的生物矿化中的作用和意义。对析出物中微量元素的富集特征也进行了初步研究。用化学分析方法测试出坝基渗漏水中阳离子以Ca^2 、Mg^2 、K^ 、Na^ 为主，Fe^2 和Fe^3 含量极少，阴离子以HCO3^-为主。析出物的化学成分以铁的氧化物为主。采用X射线衍射、差热分析、红外光谱和穆斯堡尔谱，以及透射电镜和扫描电镜等测试手段，分析研究了析出物的物相和形貌特征。析出物的主要矿物相为针铁矿、石英、伊利石、蒙脱石和微量方解石，呈弱结晶状态。由析出物中显微针铁矿特殊的形貌特征及其特征的穆斯堡尔谱图推测出富水水库沉积环境中显微针铁矿是由铁细菌形成。ICP－MS测试测试结果表明，析出物中不仅富集了铁，还富集了Yb、Pb、Dy、Zn、Co、Be、Eu、Sm和Tb等微量元素。微量元素的富集是微生物与显微针铁矿共同作用的结果。     

安砂水电站坝基地下水析出物的研究

从我国首次大坝安全定期检查中得知, 在已建成并运行多年的许多大坝中, 其坝内廊道或基础廊道中的排水孔、排水沟, 均不同程度地发现有地下水析出物存在, 有的析出量特别多, 种类也比较复杂, 曾引起电厂及专家们的重视。本文从研究安砂水电站大坝工程地质、水文地质环境入手, 采取多种分析测试方法, 研究环境水、坝基岩体和析出物的矿物、化学成分、物化特性及颗粒组成等, 揭示坝基地下水析出物的形成机理, 并评价析出物对大坝安全的影响。     

基于化学热力学的大坝廊道渗水析出物量化分析

坝址渗水析出物是液—固相系列间相互作用的产物,对坝基岩体的渗透稳定性和帷幕体的防渗时效性具有指示意义,而目前对其量化分析还不够。在明确析出物的成因及形成过程的基础上,以一大坝工程作为例,应用PHREEQC中Equilibrium_phases模块对渗水析出物进行定量解析,并与类似成果进行对比,认为此模块的应用更为合理。结果表明:目前区内大坝廊道渗水析出物的析出量总体上对大坝的稳定性影响不大,第四单元和第六单元相对其它单元析出量稍多一些,建议加强监测。     

岩溶地区缺失原岩残余结构红色风化壳的粒度分布特征及成因指示——以贵州平坝为例

选择和使用合适的示踪指标，是揭示岩溶地区红色风化壳物质来源的关键。粒度参数在古环境研究中被大家广泛采用，但是在风化壳物源示踪方面还是新的尝试，尤其在我国。本文选择贵州中部平坝县3个下伏基岩为白云岩的缺失原岩结构的红色风化壳剖面，通过基岩酸不溶物和 剖面的粒度分析，表明红色风化壳物质对下伏基岩有很好的继承性。粒度参数随剖面深度呈规律变化，揭示了标准残积风化壳的发育特征。     

贫Cd碳酸盐岩发育土壤Cd的富集与超常富集现象——以贵州岩溶区为例

通过对贵州岩溶区19条风化剖面Cd分布特征的研究,初步揭示了贫Cd碳酸盐岩发育的土壤中Cd的富集机制及Cd含量的约束因素。(1)贫Cd基岩发育的土壤同样可以导致Cd的明显富集,甚至超常富集,且含量峰值通常位于土壤层底部(T1)。(2)Cd在基岩中通常优先赋存在酸不溶相,另一方面,由于基岩酸不溶物含量一般极低,酸溶相的Cd占全岩Cd的比例仍处于绝对优势。在富Cd的基岩酸不溶物基础上,叠加了来自酸溶相中Cd的贡献,是岩溶区土壤Cd普遍富集的原因。(3)土壤中Cd的含量与其在基岩或基岩酸不溶物中的含量均不相关。T1中Cd的含量受制于Cd在基岩酸不溶物中的含量、基岩酸溶相Cd占全岩中Cd的质量百分数、T1中Cd的亏损率的共同约束。有利于Cd在T1中超常富集的最佳条件是：Cd在基岩酸不溶物中含量高、基岩酸溶相Cd占全岩中Cd的比例大、T1中Cd的亏损率小。另外,对于由基岩酸不溶物残余累积形成的土壤层,T1为其发育起点,Cd在T1中含量高,通常在土壤层中也高,反映出一般风化剖面的发育特征。研究结果可以深化对岩溶环境Cd地球化学行为的认识,为区域上基于地质成因开展Cd污染风险评价及建立其清洁水平提供...     

塔中Ⅱ区鹰山组岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及环境意义

由于充填物形成时流体性质和古水文环境不同,其碳氧同位素值也不同。因此,利用充填物碳氧同位素值可以判别缝洞充填过程中流体性质和古水文环境。通过对塔中Ⅱ区奥陶系鹰山组风化壳缝洞充填物测井曲线分析、岩芯观察与薄片鉴定,发现塔中Ⅱ区缝洞充填物测井显示一般为高GR,主要为钙泥质充填物和角砾充填物。对充填物碳氧同位素进行分析并与基岩相比较,结果表明钙泥质充填物δ13C值为0.6‰~1.04‰,δ18O值为-6.8‰~-5.5‰,δ13C值明显偏正,由此认为溶洞中钙泥岩充填于良里塔格期海相环境;小角砾充填物δ13C值为-0.13‰,δ18O值为-6.29‰,与基岩值一致,判断为基岩垮塌或破碎充填形成。研究可为古岩溶缝洞储层充填机理研究和古岩溶模式建立提供依据。      

水库渗漏水中氢氧化铁的矿化特征

对富水水库大坝渗漏水和析出物进行了分析和研究。析出物的主要成分为Fe2O3，并含少量Al2O3和SiO2，铁质析出物的XRD、IR、SEM和TEM分析表明，氢氧化铁的结晶程度较低，主要结晶相为针铁矿，其次为少量伊利石、蒙脱石和石英。电子显微分析观察到在非晶质氢氧化铁凝胶团和亚微米级微粒聚集体中存在特殊的显微管状和螺旋状针铁矿，显示出明显的生物矿化特征。     

长沙、株洲、湘潭三市土壤中重金属元素的来源

为追踪长沙、株洲、湘潭3个城市表层土壤中Cd、As、Pb等重金属元素的来源,分析了土壤、基岩、大气干湿沉降、水、悬浮物等介质之间重金属元素的质量平衡和土壤自身重金属元素含量随时间变化的特点。结果显示,除As外,区内基岩中的重金属元素含量低于克拉克值;残积物中Cd相对基岩贫化,As、Pb、Cu、Hg等重金属元素相对基岩的富集小于3倍;大气干湿沉降重金属元素相对土壤富集了数倍至数十倍;湘江水体主要向沿江潮土提供As、Cd物源:近50年内土壤重金属元素有较高的增加速率。不同介质间重金属元素的质量变化特点支持长沙、株洲、湘潭三市土壤重金属元素富集的主要物源为大气沉降,地表水及悬浮物是沿江湖土重金属元素的主要物源,基岩对土壤提供的物源有限的结论。     

黄河河套盆地段阶地砾石层的形成时代和物源分析

研究团队前期在河套地区发现了多级黄河阶地,并厘定了其沉积时代,但并未探讨其物源特征。在此工作的基础上,我们首次从物源的角度对河套盆地段黄河的形成演化进行探讨。对黄河临河段T3阶地、黄河库布齐段T9阶地砾石层进行砾石统计,发现两处古流向均为由西向东,证明物源来自黄河上游方向。在临河段黄河T3阶地、库布齐段黄河T9阶地基座和下伏白垩纪基岩三处采集锆石样品,发现河套盆地段黄河阶地下伏白垩纪基岩有三个主要峰值:250～310 Ma、1550～2160 Ma、2340～2700 Ma,而黄河T3阶地和T9阶地基座的锆石年龄谱除了以上三个峰值外,在380～490 Ma和600～1420 Ma两个区间也有明显峰值。将其年龄谱与已发表的黄河各地质年代沉积物的锆石年龄谱进行对比,我们发现白垩纪基岩的物源主要来自鄂尔多斯基底和周缘造山带,而河套盆地段黄河河床至少从(5.16±0.50)Ma开始接受来自青藏高原东北部的碎屑物的堆积,也即贯穿青藏高原东北部和河套盆地的黄河至少在此时就已经形成。     

泌阳凹陷栗园地区基岩油藏石油地质特征

泌阳凹陷栗园地区在基岩露头发现油气显示并钻遇基岩油藏，研究其地质条件和油气成藏过程对指导凹陷油气勘探具有重要意义。以露头、地震、钻井、测录井、岩心、地化资料为基础，深入分析栗园地区基岩油藏形成的油气成藏要素和成藏过程。研究认为：生烃洼陷内核桃园组地层形成的油气在鼻状构造背景下通过断裂-砂体复合输导体系向基岩内运移并聚集成藏。中元古界大河群蔡家凹组大理岩在构造作用下发育高角度剪切构造缝和溶蚀孔洞，孔渗性能良好，是主要基岩储层。上覆孤山头组片岩、边界断层泥、上盘泥页岩和稳定基岩内幕水动力条件为油气提供有效保存条件。栗园地区基岩油藏成藏模式分析可为同类型断陷盆地基岩油藏油气勘探提供借鉴。     

南极长城湾沉积物中的粘土矿物

经鉴定和估算,南极长城湾的粘土矿物主要是绿泥石,其次为蒙脱石、伊利石和高岭石。粘土矿物的形成与环境密切相关;粘土矿物的相对含量反映了南极的环境特点。绿泥石形成于以机械作用为主的高纬度地区,母岩以变质岩为主。南极气候寒冷且干燥,物理风化作用强,基岩多为变质岩。这为绿泥石提供了形成环境与物质基础。绿泥石是     

我国基岩地下水开发利用和研究现状

基岩地下水是我国分布最为普遍的地下水类型之一,其开发利用水平较高.近多年来,在基岩地下水的形成条件,密集规律、开发利用研究方面有了重大的进展,形成了基岩地下水科学理论,在国民经济建设中得到了广泛地应用.本文论述了目前国内基岩地下水的开发利用研究现状和控制基岩裂隙水的主要因素,及基岩地下水理论发展方向展望.     

北江大堤石角段基岩渗漏评价及形态机理分析

本文从地下水动态异常入手，通过对地层透水性、地下水的流速流向分析，阐明了北江大堤石角段7＋140－7＋430存在基岩集中渗漏通道，并通过连通试验证实。最后分析了基岩集中渗漏通道形成的原因。     

单斜辉石中石英出溶体的显微结构和成因机制

矿物出溶结构保存有早期母体矿物的物理化学条件信息,对其开展研究不仅有助于了解寄主岩石的来源深度,而且有助于研究减压折返的动力学演化过程.在世界许多高压-超高压带的榴辉岩和石榴辉石岩中,人们普遍发现单斜辉石中有定向排列的针状或棒状SiO₂析出物,其矿物相主要为α石英,有时会伴生钙质角闪石等含水矿物.这些定向针状或棒状体通常平行于单斜辉石c[001]轴方向延伸,石英长轴可以为其c[0001]轴或a[1120]轴.电子背散射衍射(EBSD)测试结果表明,多数石英(96%)析出物与寄主单斜辉石具有结晶学取向关系:(1) 50%的石英c轴平行,并且[0001]_Qz//[001]_Cpx;(2)35%的石英至少有一个a轴平行,并且[1120]_Qz//[001]_Cpx;(3)11%的石英至少有一个s{1121}面平行,并且(1121)_Qz//(100)_Cpx.钙质角闪石析出物与寄主单斜辉石也具有密切结晶学取向关系:(100)_Amp//(100)_Cpx、[010]_Amp//[010]_Cpx、[001]_Amp//[001]_Cpx、[100]_Amp∧[100]_Cpx≈32°.上述定量显微构造证据表明,单斜辉石中定向石英析出物是由出溶作用所形成,并且多数石英出溶体形成于α石英稳定域.已有高温高压实验研究数据表明,单斜辉石中空位的形成和钙埃斯科拉组分(CaEs)的含量均受化学组成、压力、温度等多种因素综合影响:单斜辉石中CaEs含量对化学组成非常敏感,并受到共生矿物体系中自由SiO₂相和蓝晶石的共同缓冲;相同化学组成和等压条件下,CaEs含量总体上随温度升高缓慢降低;相同化学组成和等温条件下,CaEs含量在＜6 GPa区间随压力升高而增加,在＞6 GPa区间随压力升高而降低.单斜辉石定向SiO₂析出物的形成可能涉及多种因素,高压只是其中必要条件之一.榴辉岩质单斜辉石中“石英±角闪石”析出物很可能形成于开放体系,与熔流体活动密切相关,涉及多阶段物质扩散、晶体成核生长、重结晶、退变质反应等复杂作用过程.单斜辉石中定向SiO₂析出物的显微结构特征并非超高压岩石的必要条件,这种特殊显微结构也不能作为证明超高压的充分条件.      

基于PHREEQC的某大坝排水洞析出物定量预测

水工建筑物排水孔洞中常常析出大量各色固体物质,对水工建筑物的安全稳定运行产生不可忽视的影响。某大型水利工程排水孔洞中析出物是典型的地下水环境变化下的水文地球化学现象,应用PHREEQC定量模拟析出量结果表明:单位长度析出量介于0.0303～0.9124kg/a,大坝析出物问题并不严重;一、二、三、五、七号单元的单位长度析出量小于0.66kg/a;四号、六号单元的单位长度析出量分别为0.8656kg/a和0.9124kg/a,属于相对危险部位,应该重点监测。应用PHREEQC定量模拟水-岩相互作用,揭示析出物的水文地球化学变化过程,可以为大坝安全监测提供科学依据。     

水库析出物中显微针铁矿的成因差异——以湖北省富水水库及南河水库为例

通过对湖北省富水、南河水库坝基渗漏水及其析出物的研究 ,探讨了不同水库沉积环境中显微针铁矿的成因差异及微生物在铁的生物矿化中的作用和意义。采用化学分析、X射线衍射、红外光谱、穆斯堡尔谱、透射电镜和扫描电镜分析等手段 ,研究了两个水库坝基渗漏水析出物的组成、物相和形貌特征。两个水库坝基渗漏水的成分相似 ,阳离子均以Ca2 + 、Mg2 + 、K+ 、Na+ 为主 ,Fe2 + 和Fe3 + 含量极少 ,阴离子以HCO-3 为主。渗漏水析出物的化学成分以铁的氧化物为主 ,析出物的主要矿物相为针铁矿、石英、伊利石、蒙脱石及微量方解石 ,呈弱结晶状态。穆斯堡尔谱图和SEM显微形貌特征证实了南河水库中针铁矿以化学成因为主 ,系菱铁矿风化而成 ;富水水库中针铁矿的形成受铁细菌的影响 ,以生物成因为主。     

碳酸盐岩差异性风化成土特征及其对石漠化形成的影响

碳酸盐岩极低的酸不溶物含量使岩石风化产生的残积土壤物质数量极少，并产生巨大的体积缩小，促使早期形成的残积土在重力作用下不断向下塌陷。显著的差异性风化使基岩面强烈起伏，甚至形成大量的岩溶尘洼地、裂隙、地下管道、洞穴系统等。在重力和水的作用下，土粒沿垂直和水平方向上经微距离或短距离搬运到上述低洼或地下空间中，甚至由地下河带到更远的地方，这是碳酸盐岩地区土壤丢失的重要方式，也是形成石漠化最主要的地质因素。土壤在地表分布高度不均匀，是碳酸盐岩地区的地表少土的重要原因。对于酸不溶物含量相当的石灰岩和白云岩而言，由于白云岩的差异性风化明显弱于石灰岩，以及受各种应力作用后，白云岩形成的节理及裂隙密集而均匀，从而提高了近地表白云岩的含水能力，延长了风化过程中的水－岩反应时间，使风化作用可以相对集中于地表或近地表进行，有利于岩石的整体风化作用的进行，同时使白云岩风化壳基岩面起伏相对较小，风化残积形成的土壤分布也相对均匀。因此，白云岩区地表土层较厚，石漠化程度也稍弱于灰岩区。