稳定同位素交换反应动力学

稳定同位素交换反应动力学储雪蕾（中国科学院地质研究所１０００２９）关键词稳定同位素地球化学，同位素交换反应，化学反应动力学稳定同位素（如氢、碳、氧和硫等）被广泛用于地学研究中，它们或作为示踪剂指示物质来源，或作为温度计用来讨论地质体形成温度或地质作用...     

云母族矿物的氧同位素分馏

利用增量方法对云母族矿物的氧同位素分馏进行了系统的理论计算。结果表明，不同化学成分和结构状态的云母之间存在一定的氧同位素分馏，其１８Ｏ富集顺序在热力学同位素平衡时为：多硅白云母＞钠云母＞锂云母＞白云母＝珍珠云母＞海绿石＞铁云母＞金云母＞黑云母。在４００℃以上的高温条件下，云母－水体系的氧同位素分馏与温度之间的相关性不明显，并且云母相对于水亏损１８Ｏ达１‰－２．５‰。石英－云母体系的氧同位素分馏与温度之间具有显著的负相关性，因此，能够作为灵敏的同位素地质温度计。不过，石英－黑云母对的氧同位素地质测温往往给出岩石冷却过程中的退化再平衡温度，而不是岩石形成温度。     

同位素在相山火山岩型铀矿床研究中的某些应用

对相山矿田矿物和包体水的H、O同位素，岩石蚀变体系的O同位素，方解石和CO2的C同位素以及不同水岩比值条件下大气降水、岩浆水与岩石同位素交换平衡的δ18O值的研究表明，该矿田成矿热液的水源主要来自大气降水，矿化剂（CO2）主要来自深成CO2的释放和水岩相互作用。     

碳酸盐矿物氧同位素分馏的理论研究

应用增量方法系统地计算了碳酸盐矿物的同位素分馏系数，得到不同结构和成分的碳酸盐矿物的18O富集顺序为：菱铁矿〉铁白云石〉菱镁矿≥白云石≥方解石〉文石〉菱锶矿〉白铅矿〉碳钡矿。在0℃～1200℃范围内获得了一组内部一致的碳酸盐－水体系的理论分馏系数，这些计算结果与已知的实验和／或经验数据之间存在良好的一致性，因此本文对碳酸盐矿物氧同位素分馏系数的理论校准不仅可应用于共生矿物组合形成温度的确定，而且能够应用于其形成机理的示踪。 计算结果表明，白云石的氧同位素分馏行为与方解石相似，在25℃下白云石与方解石之间的平衡分馏为0.56‰ 。理论预测文石相对于方解石显著地亏损 δ18O，在25℃时方解石与文石之问的平衡分馏为4.47‰ 。文石向方解石的同质多相转变可能是通过一种没有同位素再造的惰性氧结构单元[CO3]2- 进行的，即只涉及Ca2+ 与[C03]2- 基团之间键的断裂和再组台而未出现[CO3]2- 基团内部C－O键的断裂和再组合。结果在自然界和实验室实验中，文石中氧同位索配分的温度关系能够传递副方解石中来。这种在同质多相转变形成方解石过程中的氧同位素继承性对于了解白云石－方解石－水体系分馏的难题至关重要。理论预测也能够用来解释对方解石分馏的经验估算与实验测定之间的分歧。     

有机化合物“Clumped”同位素平衡分馏信号的理论预测

<正>"Clumped"同位素指同位素体中含有两个或两个以上稀有同位素的情况(Eiler,2007)。就目前而言,其主要的研究形式是针对碳酸盐矿物中13C与18O相成键的同位素个体,使用高分辨率气相质谱技术来测定其浓度进而反推古温度,从而在地质温度领域打开了单一矿物相测温的新篇章。"Clumped"同位素地质温度计区别于传统同位素地质测温的特性在于其只需测定单一物质便可重建地质温度,而不需要了解该碳酸盐形成过程中与其平衡的水的同位素信息。自碳酸盐"Clumped"同位素地质测温     

CO2—咸水—方解石相互作用实验

为揭示咸水环境中CO2与方解石相互作用的特点,选取方解石作为研究对象,设计在不同温压条件下(85℃,5.0MPa;135℃,5.7MPa;185℃,8.8MPa)进行了3组CO2-咸水-方解石的系列实验研究,重点探讨了方解石溶解现象的成因和温度对于方解石溶解程度的影响。实验前后岩样扫描电镜观察、反应液离子变化分析表明,实验后,3组实验中的方解石均表现出溶蚀坑、溶蚀带和溶蚀晶锥的溶解现象;方解石的溶解度在85℃时最低,185℃次之,135℃最高。研究结果表明,在含CO2的咸水中,方解石的溶解现象有溶蚀坑、溶蚀带和溶蚀晶锥,各自的分布规律及规模与温度有关。在含CO2的咸水中,方解石也具有各向异性的溶解特点。使方解石产生最大溶解度的温度峰值可能出现在135～185℃之间。超过这一温度,温度的升高会使方解石的溶解度下降。实验再现了方解石在咸水环境中的溶解、沉淀过程,对于CO2地质封存示范工程具有非常重要的意义。     

氢氧化物族矿物的氧同位素分馏

应用增量方法计算了氢氧化物族矿物的氧同位素分馏,得到常见氢氧化物的18O富集顺序为：褐铁矿＞三水铝石＞针铁矿＞水镁石＞硬水铝石。氢氧化物与其对应的氧化物相比显著地富集18O。三价阳离子的氢氧化物和氧化物的18O富集顺序为：M（OH）3＞MO（OH）＞M2O3。Al（OH）3同质多象变体之间也存在一定的分馏。对于石英-氢氧化物、方解石-氢氧化物和氢氧化物-水体系,本文计算提供了在0-1200℃温度范围内三组内部一致的分馏系数方程。这些理论校准与合成实验结果和／或地表温度下的天然样品相吻合,特别针铁矿、勃姆石和硬水铝石与水之间的氧同位素分馏关系能够满足地质测温的要求。因此,对氢氧化物-水体系的氧同位素分析可望提供表生环境下可靠的地质温度计。     

白云鄂博碳酸岩的方解石-白云石地质温度计

利用方解石-白云石地质温度计对白云鄂博地区碳酸岩的平衡温度进行了测定。出露于东矿下盘的白云岩质火山岩和出露于尖山的方解石-白云石型火山岩获得了较高的温度,分别为681℃和648℃。这些样品中的方解石呈二十微米左右晶形较完整的小片,被稍大粒度的白云石颗粒包裹,未受交代作用影响,推测这种碳酸岩在快速冷却的情况下保存下了其岩浆侵位时的成分特点,从而指示出接近碳酸岩浆侵位时的温度。但本区多数碳酸岩的平衡温度在400～500℃之间,有下列三种情况:(1)具有自形-半自形中粗粒粒状变晶结构的碳酸岩最后的平衡温度为415～496℃;(2)产自东矿的其余样品(火山岩),所测最后平衡温度为431～485℃,在测温的微区范围内可见极细粒白云石方解石与稀土等矿物共生的现象;(3)为交代重结晶结构的碳酸岩明显受到后期热液流体的交代,在流体的作用下共生方解石和白云石在成分上达到新的平衡,平衡温度为432～507℃。本文所分析的样品多数结果(371～507℃)与用白云石(方解石)和磁铁矿氧同位素温度计对白云鄂博碳酸岩的计算结果(360～546℃)十分一致。虽然有研究者对方解石-白云石温度计用于火成碳酸岩表示过质疑,但本文资料表明火成碳酸岩最后的平衡温度是可以运用方解石-白云石温度计法来计算的。     

地质温度计在郯庐断裂带南段低温糜棱岩中的尝试

在缺少糜棱岩形成温度资料的情况下,糜棱岩的形成深度、与所叠加岩石的关系、变质演化、抬升-剥露历史、矿物的变形机制、同位素年龄数据的解释等一系列问题就很难得到正确合理的解释.适用于低温条件下的白云母-绿泥石地质温度计、白云母-黑云母地质温度计和绿泥石成分温度计仅在区域变质岩中应用过,从未在糜棱岩中使用.本文利用郯庐断裂带南段（安徽段）韧性剪切带内糜棱岩中同构造新生的白云母、黑云母和绿泥石,首次尝试上述3种地质温度计在糜棱岩中的应用.糜棱岩中新生矿物组合及长石变形行为显示,糜棱岩的变形温度为350℃～450℃.利用白云母-黑云母地质温度计和绿泥石地质温度计获得的温度值分别为672℃～1116℃和470℃～520℃,高于糜棱岩的形成温度,指示这2个地质温度计不适用于计算低温糜棱岩的形成温度.而利用白云母-绿泥石地质温度计获得的温度值与糜棱岩的形成温度相吻合,这表明在上述3种低温地质温度计中,只有白云母-绿泥石地质温度计适用于低温糜棱岩的形成温度测定.     

湖南柿竹园矿田柴山铅锌矿床的C、O同位素组成及其研究意义

研究了柿竹园矿田柴山铅锌矿床早、晚期方解石的C、O同位素组成,并对C、O同位素组成之间明显的正相关关系进行了CO2去气、流体混合与水．岩反应的理论模拟。结果表明,该矿床方解石的形成主要是由成矿流体与围岩发生水-岩反应及温度降低造成的,另外大气降水的加入也起到一定的作用。成矿流体中的可溶性碳以H2CO3为主,早期成矿流体的δ^13C、δ^18O值分别为-2．5‰＋4‰,晚期成矿流体的δ^13C、δ^18O值分别为-1‰和＋6‰,并且在成矿过程中一直有中生代大气降水的加入。     

大直径桩承载特性的研究进展评述

从大直径桩的荷载传递特性、在竖向荷载作用下承载特性的试验和理论、在水平向荷载作用下承载特性的试验和理论方面评述大直径桩承载特性的研究进展。同时指出各种研究中存在的问题,以及各种研究方法的优点和不足。     

三组结构面状态下不同产状结构面的力学效应研究

本文分析了三组结构面产状模型力学实验结果, 揭示了这种组合条件岩体中产生压剪区、张剪区及结构面、结构体的多种变形成分, 也揭示了压剪区和张剪区形成机理、及三组结构面组合下结构面产状的力学效应。     

导水裂隙带高度探测新方法综述

确定导水裂隙带高度的方法主要有两类：一类是实际探测法；另一类是理论计算和经验公式计算法。随着科技技术的发展，近年来又产生和发展了许多新的探测技术和方法。本文主要介绍了几种探测新方法的工作原理和方法，并对其进行了分析比较。为准确地探测导水裂隙带高度，实际应用中应根据实际情况具体分析，合理地选择探测方法和手段。     

青藏高原西北部干旱荒漠区表生地球化学研究

较系统地研究了青藏高原西北部干旱荒漠景观风成沙、土壤及水系沉积物表生介质元素表生地球化学特征.研究了风成沙、水系沉积物的粒级组成、颗粒成分、元素含量变化及三者的关系.研究了土壤各发生层元素的分布规律,以钙积层为主碱性障对元素迁移和富集贫化的影响.上述基础性研究为化探方法技术的制定奠定了基础.     

安徽省观赏石资源开发利用研究

观赏石是一种可开发利用的经济矿产资源,安徽复杂的地质背景造就了丰富多样的观赏石资源,为了合理开发和利用安徽的观赏石资源,本文对安徽观赏石资源的品种、分布、开发利用现状与前景、存在的主要问题进行了初步研究,并提出合理开发和利用观赏石资源的建议.     

ROLE OF STUDIES OF STRUCTURES OF ORE DEPOSITS AND PHYSICOMECHANICAL PROPERTIES OF ROCKS IN DETERMINING CONDITIONS OF LOCALIZATION OF ENDOGENIC ORES

Tectonic variables, chemical composition and physical properties of rocks such as porosity, plasticity, and elasticity, predetermine positions and shapes of endogenic ore bodies to a highly significant degree. A detailed analysis of these relationships, even in its present beginning stage, is often conducive not only to a better insight into origins of ores, but also to reducing prospecting risks in the field. --V. P. Sokoloff.     

独龙江公路下段Ⅰ号滑坡稳定性分析

独龙江地区岩体破碎，暴雨强度大，边坡稳定性差。独龙江公路下段Ⅰ号滑坡体位于贡山县普拉河旁，为确保公路安全，我们采用抗滑力／下滑力的方法来分析滑坡稳定性。     

泸水新城区地质灾害危险性评估

泸水新城区地质灾害危险性分为三类:危险大(Ⅰ类)占11.04%,危险中等(Ⅱ类)占41.8%,危险小(Ⅲ类)占47.16%。提出防治对策。     

黄钇钽矿形成条件的实验研究

本文实验表明,黄钇钽矿需要在温度≥500℃,溶液pH≈4.0-7.5,压力500—1500bar的范围内形成,与褐钇铌矿相比,其形成条件的范围要窄得多。 不同的稀土元素在形成黄钇钽矿时的成矿温度亦不同。钇族稀土成矿温度相对较低且相互接近,铈族稀土的成矿温度比钇族稀土高得多,并随原子序数减小而迅速增高,以致La、Ce、Pr、Nd在一般的地质条件下难以形成这种结构的矿物,这就是至今在自然界发现的黄钇钽矿均为钇族稀土占优势的原因之一。实验还表明,大量F、P等组分的存在,对黄钇钽矿的形成是不利的。     

成矿预测中证据权重法与信息量法及其比较

本文简述了证据权重法及信息量法的理论基础及计算方法,并对二者进行了比较,同时分别用证据权重法模型和信息量法模型对同一研究区进行预测,取得了极为相似的效果。