锡石溶解度和锡迁移形式的实验研究

笔者用RA-2A-1型巴恩斯容量热液装置实验测定了锡石在H_2O,NaCl和KF溶液中的溶解度。实验结果显示,锡石在纯水和NaCl溶液中的溶解度是很低的,但锡石在KF溶液中的溶解度较高,且随KF的浓度增加和温度的升高而增大。在400℃时测得的溶解度达4.43mg/L,超过了成矿溶液所需的最低金属浓度。氟羟基络合物Sn(OH)_4F_2~(2-)是Sn(Ⅳ)在高温氟化物溶液中存在的主要形式,因此也是锡在热液成矿过程中主要的迁移形式。氟在锡的成矿过程中起着重要作用。     

成岩作用中的地下水碳酸体系与方解石溶解度

方解石在沉积岩成岩环境中的溶解度与地下水化学特征、温度等有着极为密切的关系。地下水碳酸体系中各碳酸组分的比例是溶液pH值的函数,可溶性CO2、HCO3-和CO32-分别在pH≤pK1的酸性介质、pK1≤pH≤pK2的弱酸至中性介质和pH≥pK2的碱性介质中具有绝对数量。而地下水体系中碳酸总量及各组分的变化受到pH值、气相CO2分压PCO2及固相方解石的溶解-沉淀效应的控制。通过限定溶液中离子的电价平衡和质量守恒约束条件可以确定各种温压环境中的地下水组成及方解石的溶解度特征。溶液pH值和温度是方解石溶解度的最直接的控制因素,且方解石的溶解随pH值不同分别在强酸、弱酸和碱性介质中表现出不同的反应方式。基于质量守恒条件,溶液中初始[ΣCO2]-[Ca2+]值对中性至碱性介质中的方解石溶解度带来很大的影响,当[ΣCO2]0<[ca2+]0有利于方解石的溶解,当[σco2]0>[Ca2+]0时有利于方解石的沉淀。如果CO2—H2O—CaCO3体系同时受到电价平衡和质量守恒条件的约束,则方解石只在酸性介质中溶解,碱性介质中沉淀。新疆塔里木盆地库车坳陷克拉2气田及相关储层中方解石分布特征表明,该区碎屑岩储层中方解石的大量沉淀发生于重碳酸钠型地下水环境中,而孔隙度极好、次生孔隙发育的储集段则出现于氯化型的地下水环境,从而验证了成岩作用中地下水类型对方解石溶解—沉淀的控制机制。      

不同温度、羧酸溶液中长石溶解模拟实验

报道了在100℃、140℃下微斜长石在不同羧酸溶液中的溶解实验数据。通过实验表明1)反应温度增高,可增强溶液中阳离子的活性和迁移性,加快长石溶解的反应速率,促进长石的溶解。2)在强酸性条件下,pH值的变化可影响长石的溶解。但在中等酸性条件下,pH值对长石的溶解影响很小。3)羧酸(乙二酸)可不同程度地促进长石溶解,可通过形成乙二酸络合物的形式,增加离子在溶液中的溶解度。但乙酸络合物的作用不明显。长石溶蚀导致岩石孔隙度变大,并且改善孔喉性质。同时,由于乙二酸络合物的存在,增加了Si在溶液中的溶解度,阻止了石英加大和其它成因SiO₂的生成,有利于次生孔隙和原生孔隙的保存。4)长石溶解使溶液中Al的浓度较高,但由于铝-羧酸络合物的亲油性比亲水性强,故有一部分Al被分配到油相中,这也是目前大多数油田水中Al浓度偏低的主要原因。     

热液矿床中金属元素的迁移形式

在苏联地质学家向第28届世界地质大会提交的论文中,P.??在研究矿物中流体包裹体的基础上指出,温度在300～500℃时,成矿溶液以含有大量碱金属氯化物和呈碱性反应为特征.矿物溶解度数据与流体包裹体研究结果大体一致,证明高温含矿流体中金属的浓度很高.温度低于300～250℃时,除个别情况外,氯化物含量一般均较低或很低,溶液接近中性反应.随着温度降低、氯离子减少、pH值升高,金属矿物的溶解度降低,使     

膨润土吸附重金属离子的影响因素初探——以Zn~(2 )为例

对影响膨润土吸附重金属离子Zn2 的因素进行的初步研究表明 :在一定条件下 ,提高吸附温度 ,提高溶液的 pH值 ,增加溶液中Zn2 初始浓度 ,增加吸附作用时间 ,提高搅拌速度和减小膨润土的粒度都能不同程度地提高吸附量。同时讨论了吸附机理。     

尉犁蛭石矿的工业蛭石对铵和重金属离子的吸附

对采自新疆尉犁蛭石矿的工业蛭石样品进行了矿物学、铵饱和吸附和吸附重金属离子Cu2 、Pb2 和Zn2 的试验研究。在工业蛭石样品矿物学特征研究基础上,研究了样品铵饱和吸附量和影响工业蛭石样品对Cu2 、Pb2 和Zn2 吸附的因素。结果表明,样品对铵的饱和吸附量可达56.02~98.42mmol/100g;对重金属离子的吸附,在30~60min内吸附达到平衡,溶液的pH值和浓度对样品的吸附量也具有重要的影响。工业蛭石对不同重金属离子的吸附能力在低浓度溶液中几乎是相同的,但在高浓度溶液中的吸附能力顺序大小为:Zn2 >Cu2 >Pb2 。研究结果对于工业蛭石用于处理…     

沉积物岩性及水化学性质对水土界面氟迁移行为的影响

水土界面氟的迁移对高氟地下水的形成具有重要影响。以大同盆地典型氟中毒区为例,分析了不同岩性沉积物中的氟质量分数和形态分布特征,并通过室内静态实验,探究了水溶液的pH值、Ca2+、HCO-3以及H2PO-4质量浓度对水土界面氟迁移的影响。研究结果表明,沉积物中不同形态氟按含量由高到低的顺序依次为:残余态氟铁锰氧化态氟水溶态氟有机束缚态氟离子交换态氟;各形态氟在不同岩性沉积物中含量大小均表现为:黏土粉质黏土粉砂;在沉积物中,黏土矿物和方解石是主要的固氟矿物成分。溶液的pH值、Ca2+、HCO-3以及H2PO-4质量浓度与氟在沉积物表面的吸附-解吸和沉淀-溶解平衡密切相关,沉积物对氟的吸附量随溶液pH值和HCO-3质量浓度增大而降低,随Ca2+和H2PO-4质量浓度增大而增大。     

层控铅锌硫化物矿床实验地球化学研究

层控型铅锌硫化物矿床是铅锌矿床的重要类型之一。为了建立层控铅锌琉化物矿床成矿模式,作者进行了如下实验研究: 1.铅锌硫化物在含有机质、氯-水体系中的溶解度实验。实验是在含羧基、羟基等有机官能团的NaCl水体系中进行的。起始溶液pH值保持在6±。实验后溶液的pH值一般都有上升的趋势,但最高未超过8,但含有CH_3COO~-、羧基的溶剂时,实验后的pH值稍有下降,但均不低于3.5。实验结果部分数据见表(1)。     

硫化物矿物溶解度与溶液pH值的关系

硫化物作为自然界常见的一大类矿物 ,由于溶解度很小 ,硫化物对水pH值的影响以及水对它的溶解度影响往往被人们所忽视。通过计算常见硫化物矿物的自由能ΔG0f、溶度积Ksp和溶解度S、绘制logS—pH曲线 ,得出硫化物矿物在不同 pH值条件下的溶解规律 ,水溶液的pH值受硫化物矿物的控制 ;反过来 ,水溶液的pH值也影响着矿物溶解度的大小。此外 ,对硫化物矿物饱和溶液的缓冲范围、缓冲容量和硫化物与溶液pH值相互作用的机理进行了探讨     

金在花岗质熔体中溶解度的初步实验研究

以合成花岗岩、水、不同浓度的盐酸溶液、氢氟酸溶液作为反应初始物,在850℃,100 MPa,接近于NNO的条件下开展了金在不同花岗质熔体中溶解度的实验研究,实验固液相产物中的金含量使用石墨炉原子吸收法测定。实验结果显示,金在花岗质熔体中的溶解度变化范围为1.87～156.62μg/g,流体相中金的溶解度为0.31～6.92μg/g;金在熔体相中的溶解度较其在共存液相中的高。花岗质熔体相中金的溶解度明显受熔体化学组成的影响,过碱性富钠花岗质熔体中金的溶解度明显高些;金在花岗质熔体中的溶解度随着熔体中Na2O/K2O摩尔比增大而增大;在氟氯共存岩浆体系中,氟含量变化对金在熔体相中的溶解度影响不明显,而液相中氯含量增大有利于提高金在流体相中的含量。     

华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的 δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的 δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的 δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的 δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的 δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的 δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其 δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH＜7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的 δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。     

K+、Na+∥CO2-3、HCO-3-H2O 交互四元体系相平衡研究

采用等温蒸发法研究了四元体系K 、Na ∥CO2-3、HCO-3-H2O 35℃相平衡及平衡液相的密度、电导率、折光率和 pH 值, 测定了该四元体系在35℃条件下平衡溶液的浓度及物化性质. 根据实验数据绘制了相应的平衡相图. 研究发现: 该体系平衡过程中有复盐KNaCO3形成.     

有机质在层控铅锌矿床中作用的实验研究

有机质在层控铅锌矿床中的作用已受到普遍重视。本文的实验研究内容和主要研究成果包括如下三个方面:1.Cu2+，Pb2+，Zn2+在共存的水相和油相中分配系数与温度和溶液成分关系的实验研究，证明在酸性条件下Cu，Pb，Zn元素95%以上趋向于在水溶液中，而在弱碱性条件下这些元素有强烈的在油相中富集的趋向，表现出典型的卟啉化合物的特征；2.矿物在油田卤水和相同盐度的Cacl－Nacl溶液中溶解度的对比实验研究，讨论了金属元素在油田卤水中的无机络合作用和有机络合作用之间的竞争能力；3.在人工组合双源层和温度压力同时作用的压力机条件下，进行了油气生成和运移过程对Pb，Zn元素活化迁移的实验研究，实验证明，新生成原油（氯仿沥青Ａ）中获得了Zn的52-769μg/g的高丰度，其中经过初次运移的原油往往含有更高含量的金属元素。因此，有理由认为在一定的成熟度范围内原油相可能是Pb，Zn等多金属元素迁移富集的重要载体和成矿流体的重要组成部分。     

CaCO3－CO2－H2O岩溶系统的平衡化学及其分析

在介绍了CaCO3- CO2 - H2O岩溶系统平衡化学的原理后,对平衡化学的控制因素,包括温度、CO2 分压、体系的开放程度、离子强度效应、同离子效应、酸效应、碱效应、离子对效应进行了分析,并与CaMg ( CO3 )2 - CO2 - H2O 岩溶系统平衡化学作了对比。结果显示,天然开放的岩溶系统的平衡pH值范围为6. 80～8. 40,在此pH值范围内,水中的碳组分主要以HCO-3 形式存在; 与开放系统相比,在其它条件相同情况下,封闭系统的平衡pH值较高,而平衡[ Ca2+ ]和平衡[ HCO-3 ]较低,特别是在低CO2 分压时,两者的差异更明显;在封闭系统条件下,两种不同的纯CaCO3 - CO2- H2O饱和溶液相混合,将导致溶液对CaCO3 重新具有侵蚀性;离子强度效应、酸效应和离子对效应使方解石的溶解度增加,而同离子效应和碱效应使方解石的溶解度降低; 与方解石溶解平衡相比,其它条件相同时,白云石溶解平衡pH较高,在温度< 70℃时溶解度较大,但在温度> 70℃时溶解度较小。      

酸性含Fe3+溶液作用下铀的溶解迁移特征

采用不同Fe~(3+)浓度的酸性溶液,对取自新疆伊犁盆地的砂岩铀矿石进行了溶浸对比试验,探讨了铀在酸性含Fe~(3+)溶液作用下的溶解迁移动力学特征及其与Fe~(3+)的关系。结果表明,在Fe~(3+)的氧化作用下,铀从矿石向溶液的迁移于10小时内快速达到平衡,溶解速度衰减迅速;铀的溶解速度与Fe~(3+)向Fe~(2+)转化速度呈正相关的指数函数关系,当Fe~(3+)向Fe~(2+)转化速度趋近零时,铀的氧化溶解基本停止,溶液中的铀达到平衡浓度;Fe~(3+)向Fe~(2+)浓度达到2g/L可使铀强烈溶解迁移,而溶液酸度增高会弱化铀溶解速度与Fe~(3+)转换速度的关系,但酸度在2g/L~4g/L(对应pH值1.65~1.33)之间变化不会对铀的浸出产生显著影响;保持Fe~(3+)浓度为2g/L、酸度为2g/L(pH值1.65)的水化学条件对铀的溶浸是经济且足够有效的。     

地下咸水中Ca~(2+)和Mg~(2+)对CO_2溶解度的影响

获得CO2在地下咸水中的溶解度是CO2地质储存研究中亟待解决的问题,然而不同离子对CO2溶解度的影响却鲜有文献提及。为了填补实验数据的空缺,本研究设计了一套高压条件下CO2溶解度测量装置,克服了传统高压釜取样不便和实验重现性差的缺点;通过测定纯水中CO2的溶解度验证了实验装置和方法的精准性;测定了地质埋存条件下0.1 mol/L、0.2 mol/L和0.5 mol/L Ca Cl2、Mg Cl2溶液中CO2的溶解度。与文献结果不同,实验发现Ca2+对超临界CO2溶解度的影响小于Mg2+,并且CO2在两种溶液中的溶解度差异会受到温度和压力的影响。在本实验范围内,不同离子溶液中溶解度的最大差别高达18.53%,而几乎所有CO2溶解度模型文献都没有提及此变化。最后对溶解度随温度、压力以及离子种类变化的现象进行了理论分析。     

含硫热液中酸-碱性和氧化-还原条件对金浓度的影响

用物理化学模拟方法研究溶液中金的溶解度,这种溶液,当温度100～350℃,压力100MPa、pH从1到10时,每一公斤H_2O中含硫由1.10~(-3)到1.10~(-7)g-at。研究金地球化学的困难,在于缺乏这种金属在不同成分热液中活动性的报导。显然,纯氯化物溶液很少参与金矿床的形成。同时,在绝大部分情况下,金矿总与不同数量的铁的硫化物和多金属组合在一起。所以地球化学家很重视金转变成含硫复杂成分热     

碳存在条件下锡石的溶解度实验

本文在有还原剂木炭存在条件下研究了锡石的溶解度。通过SnO_2-C-HCl-H_2O和SnO_2-C-NaCl-H_2O两体系的实验研究,确定锡石易于在还原的条件下溶解,其它实验条件不改变,加木炭可使锡石的溶解度提高三个数量级左右。同时实验还发现,锡石的溶解度与温度呈正相关关系,并随介质酸度的增大而显著提高。经用HgCl_2试剂定性检查,得出与锡石平衡的溶液中有Sn(Ⅱ)离子存在。据实验结果,笔者认为锡易于在还原的、温度较高的和酸性的条件下迁移。     

铁闪锌矿中铁占位的物化条件及机制

对黄沙坪铅锌矿床内带铁门锌矿的研究表明,其形成的温度为300C土;压力大致为107Pa;fs2约为10(12.36);fo2约为10(35.14);pH值约为5．5;pco;约为7．93×104～17．86×104Pa。成矿溶液中Fe和Zn的主要存在形式有：FeCl 、FeOH 、FeCl0、Zn（HS）、ZnCl 、ZnCl以及Fe2 等。铁闪锌矿中Fe2 含量与温度和fs2关系最密切,而后者更为重要。Fe2 是在铁闪锌矿结晶过程中进入八面体位置的一这是ZnS与FeS之间构成有限固港体的根本原因。     

南宁市郊周边农田土壤-农作物系统重金属元素迁移特征及其影响因素

通过采集南宁市郊农田中玉米、蔬菜、水稻可食部分及其根系土150组,研究重金属元素在不同土壤-农作物系统中迁移特征及其影响因素,结果表明:根系土中Hg、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn平均含量分别为0.116、0.202、56.76、22.12、14.49、25.18和56.28 mg·kg-1。农作物对应平均含量分别为0.001 1、0.037、0.054、1.153、0.205、0.011和9.37 mg·kg-1。根系土富集因子表明Cd受到不同程度人为活动影响,Cr和Ni主要受地质背景控制;不同作物系统元素富集因子表明Pb在土壤-农作物系统中迁移能力最低,Zn迁移能力最强。Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn在土壤-水稻系统重迁移能力显著高于蔬菜和玉米。根系土中pH、CaO、有机质、Fe2O3、K2O、MgO与重金生物富集系数呈显著性负相关,但在土壤-叶类蔬菜系统中根系土中K2O、MgO与Hg生物富集系数呈显著正相关。