西藏搭格架高温热泉中砷的地球化学异常及其存在形态

西藏搭格架高温热泉是我国大陆少有的大型间歇性喷泉,砷元素作为对人类威胁极大的环境问题普遍存在于热泉之中,搭格架高温热泉中砷元素质量浓度最高已达到了9.75 mg/L,其对地表水和浅层地下水的污染不容忽视。硫代砷是富含硫化物热泉中砷的存在形态之一,鉴于国内相关研究较少,本文对西藏搭格架地热区的热泉样品进行了水化学分析,并利用水文地球化学模拟软件PHREEQC开展了对热泉中砷元素存在形态的地球化学模拟。结果表明：西藏搭格架热泉中砷元素的存在形态有亚砷酸盐、砷酸盐和硫代砷,其中亚砷酸盐与砷酸盐是砷的主要存在形态,且在pH影响下两者之间存在相互转化关系;各种硫代砷按质量浓度由高至低依次为一硫代砷酸盐、三硫代砷酸盐、二硫代砷酸盐、一硫代亚砷酸盐、四硫代砷酸盐;硫代砷形态占总砷浓度比例主要受热泉中硫化物质量浓度、Eh（氧化还原电位）和pH等因素的控制,在硫化物质量浓度总体偏低的情况下,硫化物质量浓度的上升可促进其他形态的砷向硫代砷形态转化,强还原性环境有利于硫代砷形态的存在;此外,在中性环境下,硫代砷占总砷浓度比例随pH上升亦有上升趋势。     

腾冲热海地热田高温热泉中的硫代砷化物及其地球化学成因

以我国大陆范围内典型的岩浆热源型水热系统——云南腾冲热海为研究区,在国内首次对热泉中硫代砷化物含量及其地球化学成因进行了分析.研究采用的在野外对富硫化物水样进行快速冷冻处理、而后在实验室进行砷的形态分离和测试的方法明显优于当前通用的水样砷含量及其形态分析的预处理和测试方法.主要原因为后者在采样现场对水样的酸化处理可使样品中三硫代砷酸盐以非定形态硫砷化合物的形式沉淀,且用常规阴离子交换柱在野外无法实现硫代砷酸盐的完全回收及其与砷酸盐的分离.受岩浆流体输入和热储内高温条件下强烈流体-岩石相互作用的控制,热海水热系统排泄的中性-偏碱性热泉中富集硫化物和砷,为热泉中硫代砷化物的形成提供了必要条件.热海热泉中检出的硫代砷化物包括一硫代砷酸盐、二硫代砷酸盐和三硫代砷酸盐,在总砷中所占比例最高分别可达26.7%、43.3%和33.7%.热海地热田的2个子区(硫磺塘和澡塘河) 的热泉沿不同断裂带出露,地热水升流过程中经历的冷却方式也不同,使硫磺塘热泉具有相对较高的总硫化物含量和总砷含量,并导致其中各类硫代砷酸盐具有更高的含量范围.      

高温富硫化物热泉中硫代砷化物存在形态的地球化学模拟:以云南腾冲热海水热区为例

天然水环境中地质成因砷的存在是世界范围内对人类威胁极大的环境问题之一.在高温富硫化物地热水中,硫代砷化物是砷的主要存在形态之一.在国内尚无硫代砷化物定量检测方法的背景下,以云南腾冲地热带的热海水热区为典型研究区,基于不同类型硫代砷化物的最新化学热力学数据wateq4f.dat,利用水文地球化学模拟软件PHREEQC开展了不同类型热泉中砷的存在形态的地球化学模拟.结果表明,热海热泉中砷的主要形态是硫代砷酸盐,砷酸盐和亚砷酸盐次之,硫代亚砷酸盐则含量极低;在各类硫代砷酸盐中,按平均百分含量降序依次为:一硫代砷酸盐→三硫代砷酸盐→四硫代砷酸盐→二硫代砷酸盐.pH、Eh和总硫化物含量是热泉中砷的形态分布的控制性因素.在酸性条件下,砷以硫代砷酸盐和亚砷酸盐为主要存在形式;而在中性/偏碱性条件下,砷的形态则以硫代砷酸盐为主,砷酸盐次之.偏还原环境和高硫化物含量是硫代砷化物、特别是三硫代砷酸盐和四硫代砷酸盐稳定存在的有利条件.      

青海共和盆地地热流体地球化学特征及热储水-岩相互作用过程

地热流体地球化学组成及其运移规律和成因机制研究对地热资源勘查和开发利用具有重要意义。当前,青海省地热资源开发利用程度低,更缺乏针对地热流体地球化学特征进行深入研究的系统性工作。青海共和盆地是青藏高原北缘的一个断陷盆地,盆地内地热资源丰富。本文以共和盆地及周围部分山区的地热系统为研究对象,基于系统地球化学采样和测试开展了地热流体地球化学组成及热储水-岩相互作用过程分析,认为:从共和下更新统热储、新近系热储到鄂拉山构造岩浆带再到瓦里贡山构造岩浆带,地热水中SiO₂含量依次升高,反映热储温度依次升高;上述地热地区热储中原生铝硅酸盐矿物的溶解和蚀变矿物的形成是控制地热水中阳离子含量的最重要的水文地球化学过程,而补给水下渗和地热水径流及升流过程中盐类矿物的溶滤则是水中阴离子(特别是 {\mathrm{SO}}_4^{2-}和Cl^-)的主要来源。     

黔西南晴隆锑矿区萤石的稀土元素地球化学特征

对与辉锑矿共生萤石的稀土元素地球化学特征研究表明，所有萤石均具有Ce负异常，其稀土配分模式存在3种类型：Eu弱亏损型、Eu正常型、Eu富集型。从成矿早期至晚期，萤石的稀土配分从Eu弱亏损型向富集型演化，稀土总量逐渐降低，并由中稀土富集向轻稀土富集演化。成矿流体可能主要属于盆地流体，具有十分低的稀土总量，在成矿作用过程中，成矿流体由早期的还原条件转化为晚期的氮化条件，由中稀土富集向轻稀土富集演化。     

锑的地球化学性质与华南锑矿带成因初探

锑属亲铜元素,易与硫结合。锑在地核(0. 14×10~(-6))、地幔(0. 006×10~(-6))和地壳(0. 02×10~(-6))中的丰度均很低,而在黑色页岩(5. 0×10~(-6))中明显富集。锑是一种典型的低温成矿元素。我国华南地区低温成矿域拥有世界60%的锑探明储量。研究结果显示锑的成矿主要经历两阶段富集过程:一是与风化和沉积作用有关的表生过程;二是地球内部热驱动过程。寒武纪时华南位于赤道附近,受冈瓦纳大陆的造山带的影响,是全球地表风化最强烈的地区之一。在新元古代氧化事件的驱动下,锑在表生风化过程中被氧化为更易迁移的水溶性的SbO_3~-。因埃迪卡拉生物群所产生的有机质,有利于萃取水体中的锑并沉淀在还原性沉积物(黑色页岩)中。华南中生代岩浆活动烘烤表层富锑的寒武纪黑色页岩,产生的成矿流体向上迁移,淋滤黑色页岩中的Sb或与黑色页岩变质脱水或熔融产生成矿流体混合;而后搬运至远离岩体的有利位置沉淀,最终形成大规模的华南锑矿带。     

碳酸盐岩热储中稀土元素的地球化学行为及其指示意义：以施甸地热系统为例

施甸中-低温地热系统是滇-藏-川地热带的重要组成部分,强烈的构造运动使该地热系统热储结构复杂,当前对其地热水地球化学过程研究程度很低.通过分析施甸地热水中稀土元素(REEs)的地球化学行为,本文旨在揭示碳酸盐岩热储内的主导性水文地球化学过程.结果表明,施甸地热水大部分富集LREEs,显示其对围岩REEs特征的继承.地热水也表现出Ce、Eu和Y异常,其中Ce负异常因继承碳酸盐岩Ce负异常或保留地热水古氧化环境特征而形成,Eu正异常源于地热水对长石类矿物的溶解,Y正异常则是地热水运移过程中其中的Ho受碳酸盐矿物优先吸附造成.PHREEQC计算表明施甸地热水中REEs的主要形态为LnCO₃⁺和Ln(CO₃)₂^-,在同一水样中,LnCO₃⁺含量随原子系数增加依次递减,而Ln(CO₃)₂^-则依次递增.此外,地热水中还存在少量Ln³⁺、LnF²⁺     

霸县凹陷深部地下热水的地球化学特征及其成因

霸县凹陷位于华北冀中坳陷北部,地热资源丰富。文中利用霸县凹陷的油气勘探和开发井的试油测温、地层水化学分析等资料,研究了霸县凹陷深部三套主要热水储层——馆陶组(Ng)、东营组(Ed)和沙河街组沙二—三段(Es_(2+3))地下热水地球化学特征及成因。霸县凹陷深部地下热水主要有3种类型的化学组成,其中第Ⅰ类深部热水主要赋存于馆陶组,矿化度5g/L,阴离子以Cl~-和HCO_3~-为主,阳离子主要为Na~+,为Cl·HCO_3-Na型水,总体处于开放的水文地球化学环境,为以大气水渗入为主的溶滤水,其化学成分的形成作用主要为大气渗入水的溶滤作用以及深部沉积水的混合作用。Ⅱ类地下热水主要赋存于东营组和沙河街组二—三段,阴离子以Cl~-为主,阳离子主要为Na~+,为Cl-Na型水,总体处于半开放-半封闭的水文地球化学环境。Ⅱ类地下热水主要为沉积水和混合水,蒸发浓缩作用参与了Ⅱ类地下热水化学成分的形成。Ⅲ类地下热水主要赋存于东营组和沙河街组二—三段,阴离子以Cl~-为主,阳离子以Na~+和Ca~(2+)为主,为Cl-Na·Ca型水,总体处于封闭的水文地球化学环境。Ⅲ类地下热水主要为沉积水,其水化学的成因主要为斜长石的钠长石化作用。随着埋藏深度的增加,地下热水温度增加,由Ⅰ类至Ⅱ类和Ⅲ类热水,水-岩相互作用逐渐增强,矿化度逐渐增大,相应的水化学类型也逐渐变化,钠氯系数(rNa/rCl)和脱硫酸系数(rSO_4×100/rCl)逐渐减小,而变质系数(r(Cl-Na)/rMg)逐渐增加。     

地热水中竞争巯基化影响下的砷、锑形态分布：以西藏阿里典型水热区为例

砷、锑是地热水中的典型有害组分,受地热水独特水化学条件影响,常呈现与其他类型天然水体相异的形态分布特征。本文以西藏阿里的朗久、曲色涌巴、门士、莫落江等地热区为研究区,分析了含硫化物地热水中砷、锑在竞争巯基化过程影响下的形态分布特征。受富砷、锑岩浆流体输入或高温条件下热储围岩加强淋滤的影响,上述地热区排泄的地热水中砷、锑浓度范围分别可达5833~20750 μg/L和579~2129 μg/L。地热水中砷以亚砷酸盐和砷酸盐为主要存在形态,但同时存在占总砷百分比在0.1%~55.1%之间的硫代砷酸盐;与砷的情况不同,地热水中锑检测出的形态均为亚锑酸盐和/或锑酸盐,所有样品中均未检出硫代锑酸盐。考虑到相当一部分地热水样品的S/Sb摩尔比在理论上满足硫代锑酸盐的形成条件,且所有样品中砷的富集程度均不同程度高于锑,我们认为地热水中锑的含氧络阴离子的巯基化过程受到了共存砷的强烈抑制。在硫化物相对于砷、锑总量并不充分盈余的情况下,砷的竞争巯基化是控制地热水中硫代锑酸盐形成的最重要因素。本工作及其研究结果有助于深入理解西藏地热水环境中砷、锑的环境地球化学行为。

     

地球化学岩相学类型及其在沉积盆地分析中应用

按照流体地球化学动力学-岩石组合系列,地球化学岩相学相系统类型分为氧化-还原相(ORF)、酸碱相(Eh-pH F)、盐度相（SF）、温度相（TF）、压力相（PF）、化学位相（CF）、不等化学位相和不等时不等化学位地球化学岩相等8种。在沉积盆地分析中,地球化学岩相学主要用于沉积盆地物质组成及演化历史研究,恢复重建沉积盆地中流体场类型和成分特征、流体场分布范围及运移规律、流体场大规模运移机制及动力学、盆地改造过程中流体叠加关系等,进行深部找矿预测。     

内蒙古河套盆地地表水-浅层地下水化学特征及成因

地表水-地下水的相互作用不仅影响地下水化学演化,而且控制地下水化学组分的空间分布,是地下水研究领域的重要课题之一。在内蒙古河套盆地采集地下水样品58组,雨水和地表水样品32组,分析了主要离子、微量组分和氢氧稳定同位素等18个指标。结果表明,研究区地表水除了受蒸发浓缩作用影响外,还受到人为活动的影响,水中钙离子、硫酸根、硝酸根等组分明显升高。浅层地下水具有与地表水类似的主要组分和同位素特征,表明浅层地下水可能受到地表水的影响。地表水补给进入含水层的过程中,可能发生了硅酸盐矿物的非全等溶解、盐岩全等溶解、重晶石沉淀、硝酸根、铁氧化物矿物和硫酸根还原等作用。其中,铁氧化物矿物的还原是地下水砷含量高的主要原因。此外,砷浓度还受硫酸根还原的影响。因此,地下水-地表水的综合研究有助于揭示地下水的成因及水文地球化学过程。     

高温地热流体中硼的地球化学研究进展

硼是高温地热流体中典型的特征元素之一,探讨其物质来源和富集规律,对认识地热系统的形成与演化以及地热资源的合理开发具有重要的指导意义.同时,硼也是一种典型的有害元素,伴随地热流体排放到地表后,会对地热区及周边环境造成严重的负面效应.近年来,在高温地热资源正在被大规模开发利用的背景下,高温地热流中硼的地球化学起源及其环境效应研究已引起国内外相关学者的广泛关注.本文综述了高温地热流体中硼的地球化学特征、物质来源以及环境地质效应,在此基础上总结了后期需要进一步加强的方向,以期为地热资源的合理开采、地热田周边地区的环境保护提供借鉴思路和指导作用.     

中国煤中硫的地球化学研究

燃烧过程中,煤中硫会以硫氧化物等形式释放出来,污染大气以至形成酸雨,对环境造成极大的影响。本文在对中国煤中硫全面分析的基础上．总结并分析了中国煤中硫在不同地区、不同煤层和不同形成环境中的含量与分布规律,阐述煤中硫形成的地质成因和影响因素．以及育机硫、无机硫和元素硫的赋存状态．概述了煤利用过程中硫的转化机理及其对环境的影响．提出了对煤中硫的研究趋势和今后研究方向与热点问题。     

车马碧引水隧洞近场区水文地球化学特征及成因浅析

地下水水文地球化学特征及其成因的认识可为地下水环境及饮用水安全提供重要依据。本文以车马碧水库引水隧洞近场区为研究对象,在现场水文地质调查和分析基础上,选取33组水样进行水化学测试,并从中抽取22组水样进行氢氧同位素测定。利用Piper三线图、Gibbs模型图、离子比例分析和因子分析等方法,确定研究区地下水离子组分来源。结果表明：大气降水是研究区内地下水的主要补给来源。地下水和地表水受含水层岩性影响,主要水化学类型分别为HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃-Ca型;支洞水由于受人类活动影响较大,阴离子由HCO₃^-型变为SO₄^2-型。水-岩作用在各离子来源中占主导作用,K⁺+Na⁺和Cl^-主要来源于盐岩和硅酸盐的溶解作用,Ca²⁺、Mg²⁺、HCO₃^-、SO₄^2-主要来...     

贵州小屯乡萤石-锑矿床硫同位素地球化学特征及其地质意义

贵州省贞丰县小屯乡萤石矿床地处黔西南州中部,其深部发育锑矿体,是近年来新发现的锑资源。为查明锑矿体中硫的来源与演化,通过岩相学观察、全矿物消融法及原位激光剥蚀法,对锑矿体的矿物组合和辉锑矿的硫同位素组成进行了分析。结果表明,含硫矿物主要为辉锑矿,极少量为黄铁矿,脉石矿物主要有石英和萤石。辉锑矿亏损重硫同位素(δ³⁴S为-28.40‰～-25.07‰,n=9,全矿物消融法;δ³⁴S为-26.74‰～-22.44‰,n=12,原位激光剥蚀法),其硫同位素组成明显不同于华南锑矿带上大部分锑矿床的硫同位素组成,暗示二者硫的来源或还原硫形成机制不同。在开放体系中,细菌硫酸盐还原作用(BSR)可以产生大量显著亏损重硫同位素的还原硫,小屯乡矿床的赋矿围岩中有草莓状沉积黄铁矿和海相硫酸盐矿物发育,暗示有BSR存在。因此,本文推测该矿床的硫主要来自地层(沉积黄铁矿和海相硫酸盐),是BSR过程的产物。另外,萤石的流体包裹体测温结果(100～176℃)显示成矿温度超出细菌存活温度,故推测BSR发生在锑成矿之前。小屯乡矿床的辉锑矿与沉积黄铁矿均亏损重硫同位素,表明富...     

西藏搭格架高温热泉中钨的水文地球化学异常

西藏搭格架水热区的热泉含异常高浓度的钨,其钨/钼比也远高于常见天然水.开展了搭格架典型热泉的地球化学研究,发现中性热泉的钨浓度显著高于偏酸性热泉:前者是深部母地热流体经绝热冷却、传导冷却等过程后排出地表而形成,其中的钨主要来自岩浆水的贡献;而后者为中性地热水和蒸汽加热型强酸性水的混合产物,贫钨蒸汽加热型水的稀释使其钨浓...     

南秦岭十里坪锑矿床成矿时代及成因的初步研究

十里坪锑矿床受赵川陆缘隆_滑构造的主滑脱拆离带的控制。矿体呈脉状赋存于韧_脆性主滑脱带上部的脆性次级断层_节理中,矿石类型主要为萤石石英辉锑矿型。围岩为太古宙_元古宙变质岩系,围岩蚀变弱。成矿流体属H2O_CO2_NaCl体系,流体包裹体盐度w(NaCleq)为3.6%～11.3%,均一温度为109～232℃,形成压力大致为800×105Pa。硫、铅同位素研究表明,矿质主要来源于变火山岩围岩;氢、氧同位素显示,成矿流体以大气降水为主,初步将该矿床定为变质岩源就地式大气降水热液矿床。矿石中萤石Sm_Nd等时线年龄为(392±24)Ma,与南秦岭北部晚古生代拗陷区热水喷流_沉积成矿时代相一致,它们都形成于秦岭微板块泥盆纪非造山裂解阶段。     

临潭县口子下地区锑矿床地质、地球化学特征

文章通过分析区域地质背景、简述锑矿地质特征,总结了口子下地区锑矿成矿地球化学特征,指出矿床赋存于中三叠统第三岩性段钙质砂岩、砂质板岩、粉砂岩中,矿体受地层、构造、热液蚀变控制明显,具有西秦岭区典型的低温热液成矿特征,锑土壤异常受近EW向及NW向构造复合部位控制,是勘查找矿的直接标志。     

腾冲热泉中砷的甲基化和巯基化过程

为了研究热泉中砷的形态及其分布、转化规律,针对云南腾冲热泉各种砷形态进行了IC-ICP-MS测试和水文地球化学分析.在91处热泉中检出了11种砷形态,包括(亚)砷酸盐、无机硫代砷和甲基(硫代)砷.其中(亚)砷酸盐含量>无机硫代砷含量>甲基砷含量.热泉中无机硫代砷含量及其巯基化程度与硫/砷比正相关.甲基砷含量低是富硫化物...