矿物-水反应的地球化学动力学研究进展

回顾了地球化学动力学这门新兴学科的产生与发展，评述了国内外矿物-水反应的地球化学动力学研究的新进展，介绍了矿物-水反应的溶解动力学及地球化学动力学模拟的新成果及应用领域。低温条件下硅酸盐和碳酸盐矿物与水的反应得到高度重视。硅酸盐矿物的溶解速率与溶液的pH值、离子强度、温度及有机酸的含量等密切相关。碳酸盐类矿物的溶解速率主要取决于温度、GO2分压、酸碱度及相关离子的活度等因素。氧化物、硫化物、及氟化物等的溶解沉淀的动力学研究开始得到关注。矿物-水反应的地球化学动力学模拟已成为一个很有前景的方向。     

平衡常数的计算

配合物离解和矿物溶解等地球化学反应的平衡常数是地球化学计算最重要的热力学参数之一,它是由一定ｐＴ条件下实验测得的有关热力学数据计算出的,由于对各种反应的实验研究条件和程度不一,计算条件和精度要求各异,因此,对于每一具体应用应根据不同的需要和已有的热力学数据求取平衡常数,本文综述了不同条件下求取平衡常数的方法,并简要评述了平衡常数的可靠性。     

研究地球化学机制的热动力学方法

章介绍了热动力学方法的研究历史，研究原理以及在研究地球化学机制中的应用，如石膏的脱水反应机制可分二步进行，ＣａＳｏ４．２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４．１／２Ｈ２Ｏ→ＣＳＯ４活化能Ｅ＝１１８．７ＫＪ／ｍｏｌ，脱水温度Ｔ＝３８０．６０，呱应速率Ｋ１＝４．４１×１０＾－４Ｓ＾－１方解石的溶解反应机制，在０－５０００Ｓ期间以溶解反应为主，嗣后，发生周期性的溶解反应，热谱图上表现为化学振荡。     

矿物溶解—结晶的反应动力学分析

系统地探讨了矿物溶解－结晶的反应动力学特征,分析了制约矿物溶解－结晶的几上关键因素,并就矿物溶解－结晶作用的反应动力学研究的发展前景进行了预测。     

石英溶解动力学研究进展

综述了石英在纯水、电解质和有机酸溶液中的溶解动力学实验技术和研究成果，着重阐述了电解质浓度、离子强度、ｐＨ阳离子和有机酸对石英溶解的动力学促进作用，并指出这种催化效应与石英表面负电性络合物的反应性有关。     

25～75℃酸性NaCl溶液中方铅矿的溶解动力学

在25～75℃、pH=0.43～2.45的1mol/LNaCl溶液中进行了方铅矿的溶解动力学实验。发现在远平衡条件下,方铅矿的溶解速率r与氢离子活度犤H+犦呈线性关系,溶解速率方程(速率定律)为:r=k犤H+犦,即对H+而言,溶解反应为一级。其中速率常数k为2.344×10-7mol/m2·s(25℃)、1.380×10-6mol/m2·s(50℃)、7.079×10-6mol/m2·s(75℃)。溶解反应的活化能为43.54kJ/mol,方铅矿的溶解机理为表面化学反应,速率决定步骤为表面配合物的离解。     

地球系统动力学与取热减灾减排

在综合分析大量地质、地球物理资料的基础上,建立了以热能为驱动力的开放地球系统发生多级物质循环的地球系统动力学新模式,据此可以合理地解释洋陆系统及其相关的盆山体系的动力学机制,阐明地球系统资源灾害环境发展的内在关系。在地球系统动力学创新思想指导下,总结了活动地壳热构造系统的特征,初步研究了华北和西南热灾害链的结构和强震发展趋势,系统地分析了取热减灾减排的重要性、必要性和可行性,在此基础上阐明了系统开发干热岩的思路和方法及其可持续发展的途径。从而为即将到来的新地学革命和能源革命提供了一个新思路。     

地壳深熔条件下的转熔矿物研究进展

地壳深熔作用有两种形式,即流体相缺乏的脱水熔融和流体相存在的加水熔融。由于地壳岩石中水含量的差异(岩石中含水矿物的丰度和外来水的加入量),岩石发生不同形式的部分熔融所需要的温度和压力条件有很大差异。转熔矿物是岩石发生不一致熔融的产物,在形成过程中携带了地壳深熔源区物质和熔体的大量信息,是追溯高温变质岩石经历深熔作用的最可靠依据。它们与高级变质岩中残留的变质矿物和岩浆或熔体中结晶的岩浆矿物具有明显不同的来源,分别代表了岩石曾经历的不同演化历史。通过对不同成因的矿物进行矿物结构、包裹体、主量元素、微量元素和同位素以及共生矿物组合等多方面的综合考察,可以有效识别出高级变质岩中的转熔矿物、变质残余矿物和岩浆矿物。准确识别高温-超高温变质岩以及花岗岩中不同成因的矿物相,是研究高温变质作用的前提条件,对研究混合岩和S型花岗岩的成因都起着非常重要的作用。     

Mo稳定同位素研究进展

随着表面热离子质谱(TIMS)和多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用以及同位素分析方法的改进,近10年来非传统稳定同位素(Cu、Zn、Fe、Se、Mo、Cr、Hg等)的研究得到迅速发展.其中,由于Mo同位素的分馏明显受氧化还原条件的控制,使其在指示古环境及古气候的变化方面有独特的地球化学指示意义.同时,Mo同位素在指示成矿物质来源和海洋Mo循环等方面也取得较大成果.因此,Mo同位素地球化学研究已成为国际地学领域的一个前沿和热点.本文综合前人的研究成果,结合近期自己的工作,论述了Mo同位素地球化学研究领域的一些重要进展,详细介绍了Mo同位素的化学分离、提纯和质谱分析技术,并对其应用前景进行了展望.     

地质流体 岩石反应的地球化学动力学方法

摘 要　 提出了一个以矿物生成和溶解的速率确定体系矿物沉淀的量来模拟水 岩反应的新方 法。新固相在体系中沉淀的量只依赖于沉淀速率‚而不是依赖于水 岩之间的平衡。考察了一 个矿物溶解生成次生矿物最终趋于平衡的溶解沉淀反应演化‚结果表明在水 岩体系中对于次 生矿物的部分平衡假定在许多情况下都不能成立。在这样的反应演化过程中亚稳矿物与溶液 之间总保持过饱和态‚矿物的沉淀速率随反应的进展而变化。同时‚当主要溶解矿物达到平 衡而溶解作用停止时‚次生矿物沉淀尚未停止‚直到体系饱和指数全部趋于0时‚才达到总 体平衡。用动力学方法处理地球化学过程中的水 岩反应比准稳平衡的简单假设更合理‚因为 动力学方法更符合自然情况‚同时产生了关于时间过程的时间尺度信息。     

土壤和水体环境中矿物-腐殖质交互作用的研究进展

矿物-腐殖质间的交互作用是土壤和水体沉积物及悬浮颗粒物中环境物质的重要界面过程。不管是氮、磷植物性营养元素还是有毒的重金属、有机物，它们在表生环境中的迁移转化与归趋受到矿物、腐殖质及其复合体的表面活性和迁移性的调控。矿物-腐殖质体系的界面作用研究是前沿性的研究领域，主要目的是揭示矿物-腐殖质复合体的结构特性(例如颗粒物的圈层结构与表面微形貌)及其与颗粒物表面活性的关系，进而揭示土壤和水体环境中矿物-腐殖质间的交互作用规律。本文对该领域的研究现状进行评述，并提出未来可能的发展趋势。     

新世纪俄罗斯找矿地球化学

在系统跟踪研究国内外地质期刊文献的基础上,梳理了新世纪找矿地球化学面临形势和存在的重大问题,全面总结了近十年来,俄罗斯有关找矿地球化学基础理论和方法论、区域地球化学调查方法与应用,以及地质-地球化学找矿模型的研制与应用等众多方面的思路和做法。研究认为,俄罗斯首创的多目标地球化学填图技术可有效地提高国家地质图的质量,为矿产资源量的综合评价和生态环境的评估及一系列基础问题的解决,提供详细的信息。同时,还指出俄罗斯地球化学家为解决新世纪的找矿问题,加大了技术创新,重点聚焦于提高地球化学找矿信号的衬度和强度,提高运用地质-地球化学找矿模型的效用,完善处理地球化学数据的计算技术,以实现地球化学场与地质、地球物理场的综合等,诸创新点和思路值得参考借鉴。     

磷灰石在矿床学研究中的应用

磷灰石是一种常见的岩浆岩副矿物和热液矿物,不易受风化和氧化等表生作用影响,能较好记录和保存岩浆和热液活动的原始信息,因而是研究岩浆和/或热液过程的一种常见示踪矿物.在矿床学领域,磷灰石常被用来为探究多种科学问题.文章回顾了近年来磷灰石在矿床学研究中的主要应用方向,总结了磷灰石在实际研究中的争议问题,并较系统地阐释了磷灰...     

大气粉尘中的矿物及其环境健康效应研究进展

大气粉尘中的矿物主要来源于土壤尘、建筑工地和局地扬尘,颗粒较小,一般呈不规则形状,表面凹凸不平。矿物粉尘具有很强的生物活性,对人体健康、生物效应有其特有的生理作用。矿物粉尘表面活性基团影响粉尘的生物效应。矿物粉尘本身或刺激吞噬细胞而产生的自由基对细胞的损伤和粉尘性疾病的形成起着至关重要的作用。大气粉尘成分、表面特性以及矿物粉尘对人体正常宿主菌群的抑制性和毒性效应研究是矿物粉尘环境健康效应研究的重要方向。     

Mineral Geochemical Compositions of Tourmalines and Their Significance in the Gejiu Tin Polymetallic Deposits, Yunnan, China

Abstract: The Gejiu tin polymetallic deposits are located in the southeastern part of Yunnan Province in China. A detailed electronic microprobe study has been carried out to document geochemical compositions of tourmalines from the deposits. The results indicate a systematic change of mineral geochemical compositions, which might be used as a mineral geochemical tracer for post-magmatic hydrothermal fluid, basin fluid and their mixture. The tourmalines from granite are schorl with Fe/(Fe+Mg) ratios of 0.912-1.00 and Na/(Na+Ca) ratios of 0.892-0.981. Tourmalines as an inclusion in quartz from the ore bodies are dravite with Fe/(Fe+Mg) ratios of 0.212-0.519 and Na/ (Na+Ca) ratios of 0.786-0.997. Tourmalines from the country rocks are dravite with Fe/(Fe+Mg) ratios of 0.313-0.337 and Na/(Na+Ca) ratio of 0.599-0.723. Tourmalines from cassiterite-tourmaline veins that occur in crannies within the country rocks show distinct optical zoning with alternate occurrence of dravite and schorl, Fe/(Fe+Mg)=0.374-0.843, Na/(Na+Ca)=0.538-0.987. It suggests that schorl in granite and dravite in carbonatite are related to magmatic fluid and basin fluid respectively. When magmatic fluid rose up and entered into crannies of the country rocks, consisting mainly of carbonatite, basin fluid would be constantly added to the magmatic fluid. The two types of fluid were mixed in structural crannies of the sedimentary basin accompanied with periodic geochemical oscillations to form material records in chemical composition zonings of tourmalines.     

长石溶解过程的热力学计算及其在碎屑岩储层研究中的意义

基于对反应过程吉布斯自由能增量的计算,探讨了长石的3种端元组成（钾长石、钠长石和钙长石）溶解生成高岭石、伊利石的热力学性质。结果表明：钾长石、钠长石和钙长石在成岩过程中均可以自发地向高岭石、伊利石转化。在长石的这3种类型中,钙长石溶解反应的吉布斯自由能增量最低,并明显具有正的温度效应,说明钙长石最不稳定且在低温条件下更易溶解;钾长石溶解反应的吉布斯自由能增量最高,并具有较大的负的温度效应,说明钾长石稳定性较高且在埋藏成岩条件下更易溶解;钠长石溶解反应的吉布斯自由能增量中等,受温度影响不大,但温度升高时其稳定性仍有所下降。与温度相比,压力对反应的吉布斯自由能增量几乎没有影响。因此,砂岩中的次生孔隙,尤其是埋藏成岩过程中形成的次生孔隙应与钾长石的关系最为密切,其次是钠长石,但其可能受到蒙皂石向伊利石转化反应的缓冲,在埋藏成岩条件下溶解较为困难,并可能造成斜长石的钠长石化或自生钠长石的沉淀。     

阿尔金山东段拉配泉地区区域物化探异常分布规律及找矿方向

在分析阿尔金区域地质和物化探异常资料的基础上,对阿尔金东段的构造特点和不同地层、岩石建造的成矿元素分布分配进行了分析和讨论,重点研究了阿尔金东段区域地球化学异常的分布规律和特点,分析和推断了引起Cu、Pb、Zn、Au、Ag等异常密集区带的地质因素,讨论了地球化学异常和区域成矿问题。认为阿尔金东段成矿潜力较大,并初步探讨了找矿方向。