天然黏土矿物和腐殖酸对纳米乳化油吸持的实验研究

为探讨天然黏土矿物及有机质对纳米乳化油在多孔介质中迁移滞留的影响，本文选取高岭石和蒙脱石这两种黏土矿物以及有机质的典型代表腐殖酸，开展了单一矿物、有机质及有机矿质复合物对纳米乳化油的吸持批实验研究，并运用比表面积全分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等技术手段探讨了吸持机理。实验结果表明，介质对纳米乳化油的吸持均符合Freundlich模型；单一矿物及腐殖酸对纳米乳化油的吸持能力表现为：蒙脱石>腐殖酸>高岭石，有机矿质复合样品的吸持能力表现为：蒙脱石-腐殖酸>高岭石-腐殖酸，且均大于其对应的单一样品，出现了“1+1>2”的现象，表明介质组成越复杂，对纳米乳化油的吸持滞留程度越大。进一步分析证实，纳米乳化油主要通过氢键和疏水作用吸持在矿物和腐殖酸表面，表面结构性质是高岭石和蒙脱石吸持过程中的主导因素，因此蒙脱石具有更强的吸持能力，而腐殖酸的吸持主要通过颗粒间聚集作用来实现；对于复合样品，吸持主要通过氢键、配体交换和疏水作用结合来实现。腐殖酸与矿物的复合会增加吸持位点并且增强矿物表面疏水性，从而促进吸持。腐殖酸与纳米乳化油的共吸...     

蒙脱石等粘土矿物对重金属离子吸附选择性的实验研究

矿物质与重金属离子间的相互作用已是当今环境科学、矿物学,土壤化学等学科领域研究的热点。通过蒙脱石,伊利石和高龄石在一定的介质条件下对Ｃｕ＾２＋、Ｐｂ＾２＋、Ｚｎ＾２＋、Ｃｄ＾２＋、Ｃｒ＾３＋五种重金属离子的竞争吸附实验研究,阐明了三种粘土矿物对五种重金属离子的吸附选择性。     

不同粘土矿物对赖氨酸的吸附行为对比研究

以皂石、高岭石、绿泥石和伊利石为原材料,分别与赖氨酸进行反应,研究赖氨酸在上述粘土矿物上的吸附行为, 并运用粉末X-射线衍射技术（XRD）、傅里叶变换红外吸收光谱术（FTIR）和热重（TG）等分析方法,表征反应前后粘土 矿物的变化。实验结果表明,不同粘土矿物对赖氨酸的吸附等温线均符合Freundlich等温方程,且不同粘土矿物对赖氨酸的 饱和吸附量大小顺序为：皂石>蒙脱石>绿泥石>高岭石>伊利石;XRD结果表明皂石对赖氨酸的吸附发生在矿物层间,而绿 泥石、高岭石和伊利石对赖氨酸的吸附主要在矿物表面进行;FTIR和TG结果表明赖氨酸主要取代粘土矿物层间吸附水,以 氢键的形式与Si-O-Si(IVAl)键合。实验结果将有助于进一步探明环境中粘土矿物对有机质的吸附机理。     

粘土矿物在油气初次运移中作用的探讨

本文在大量实际分析资料基础上,总结出我国含油气盆地中蒙脱石的转化类型,并讨论了它们在油气初次运移中的作用。在蒙脱石向伊利石连续转化型的盆地中,矿物转化对初次运移有明显作用;在蒙脱石向伊利石不连续转化或少量转化类型盆地中,由于矿物转化与生油期不相匹配或可转化的蒙脱石含量太少,对初次运移的作用不明显;在蒙脱石无转化和缺少蒙脱石的盆地中,基本不存在蒙脱石的转化过程,因而对初次运移不起作用。     

预处理过程对沉积物中粘土矿物半定量分析的影响

粘土矿物学的X射线衍射（XRD）分析是地球科学特别是海洋沉积学研究的一种重要手段,但不同的预处理方法和XRD测试条件对粘土矿物研究的鉴定和半定量分析具有明显的影响。因此,评估各种预处理方法和测试条件,对粘土矿物分析结果及其应用的影响具有重要意义。本研究选取4种组份不同的源粘土矿物,通过多个平行样品分析,比较多种不同实验条件（乙二醇饱和时间,加热温度测试条件;滴片和刮片制片方法等）,评估其对粘土矿物半定量分析结果的影响。研究结果表明,乙二醇饱和时间24 小时、490℃加热2小时、定向薄片刮片制样方法是粘土矿物学XRD测试分析的最佳预处理方法。乙二醇的饱和时间取决于样品中蒙脱石的相对含量,蒙脱石含量越高,所需的饱和时间越长,对多数样品的测试结果显示饱和24小时能够完全分离出蒙脱石矿物;加热温度对不同粘土矿物组分的晶体结构影响各不一样,蒙脱石在400℃时完全崩塌,而高岭石在490℃时基本消失,研究认为在490℃ 时加热2小时是鉴定粘土矿物类型的适宜温度条件;制片方法对粘土矿物分析的影响主要发生在低角度区（2θ值为 3°~8.9°）,即对蒙脱石含量的半定量计算产生影响,我们建议采用定向薄片的刮片方法能够获得比较可靠的蒙脱石含量。     

高岭石等粘土矿物对五氯苯酚的吸附及其与矿物表面化合态关系

高岭石、蒙脱石和伊利石三种粘土矿物对五氯苯酚的吸附实验研究表明,其pH等温线为峰型曲线,三种矿物在pH<3时基本不吸附,在pH≈5或6时有一吸附峰,此后在pH≈6.5或7时有一低值,当pH>7时,高岭石和蒙脱石两矿物吸附量又表现出上升趋势。三种矿物表面位的化合态分析证明,吸附属于表面络合型,其峰型特征起因于矿物表面两种羟基位的化合态浓度和五氯苯酚的离子态浓度均随溶液pH变化而变化。     

南海第四纪东亚季风演化的粘土矿物指标

南海作为西太平洋最大的边缘海,记录着东亚季风的演化历史。本文在过去十多年研究积累的基础上,综述粘土矿物是记录南海东亚季风演化历史的良好指标。大量表层样品和多个沉积岩芯的研究显示,南海第四纪以来的蒙脱石主要是形成于周边岛屿火山岩的快速化学风化作用,记录了同时期的东亚夏季风气候条件;伊利石和绿泥石形成于周边大陆和岛屿的机械侵蚀作用,与强烈降雨引发的侵蚀能力或东亚冬季风相对寒冷的气候条件有关;而高岭石形成于周边陆地表面的强烈化学风化作用,指示地质历史时期累积的或第四纪同时期的温暖潮湿气候条件,但由于强烈的差异沉降作用,高岭石在南海主要沉积在近海陆架区域,在深海记录中多指示海平面变化的古环境特征。因此,我们提出蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值是南海第四纪东亚夏季风演化的良好指标,比值高代表夏季风温暖潮湿气候条件下增强的化学风化作用,比值低指示冬季风相对寒冷气候条件下减弱的化学风化作用,或是强烈降雨气候条件下增强的机械侵蚀作用。南海东亚夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制,第四纪以来的长期演化显示南海在1200~400ka期间盛行夏季风,可能是受到赤道太平洋厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响。

     

澳大利亚弗罗姆湖沉积物的粘土矿物及其古气候意义

采用X射线粉末衍射法对澳大利亚弗罗姆湖LF82/1-3岩心上部6m共32个样品的粘土矿物做了研究。结果表明,粘土矿物主要是伊利石、高岭石和少量蒙脱石。有的样品可以检出绿泥石和蛭石。根据粘土矿物种类、结晶度以及矿物的其他特征,这段岩心可以划分为三部分,其界线位于埋深大约125-150和415-445cm,年龄分别为距今1.4×10~4和1.9×10~4a。岩心中段(埋深150-145cm)可能是在较湿润条件下堆积的,而上、下两段的堆积环境则较干燥。研究结果还反映出不同阶段存在一些小的气候波动。     

可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的环境信息

通过对可可西里盐湖表层沉积物中粘土矿物的研究,以期获得近年来湖区的某些环境信息.研究结果表明:沉积物中的粘土矿物主要为伊利石和绿泥石,非粘土矿物主要为石英、方解石和长石以及少量白云石、文石、闪石和石膏等.样品中＜2μm的粘土矿物以伊利石和绿泥石为主,局部样品含少量有序伊/蒙混层.根据样品分布特点和粘土矿物的组合类型,将样品划分为3个区域:1区和3区的矿物组合为伊利石、绿泥石和有序伊/蒙混层;2区为伊利石和绿泥石,无伊像混层矿物.其中1区和3区样品的结晶度(IC)范围为0.41～0.59,均值为0.51;2区样品的结晶度范围为0.25～0.40,均值为0.34,明显低于1区和3区,说明2区样品中的伊利石具有更高的结晶度.样品的伊利石化学指数(CI)均小于0.5,表明该伊利石为富Fe-Mg伊利石,主要是物理风化作用的结果.伊利石和绿泥石作为主要粘土矿物反映了近年来整个湖区的环境以干冷为主,局部区域(1区和3区)出现的少量有序I/S混层矿物则指示在短期内曾经历过短暂的干湿交替环境.此外,在酸性介质条件下,少量伊利石发生弱水解作用导致晶格中的K+淋失,并转化为伊/蒙混层矿物,同时也降低了伊利石的结晶度.     

杭州湾潮滩沉积物黏土矿物空间差异与物源指示

通过对杭州湾潮滩沉积物中主要黏土矿物成分及组合类型的研究,分析了杭州湾潮滩沉积物黏土矿物的空间分布特征。借助聚类分析等手段,同时结合杭州湾水动力特征,探讨了研究区黏土矿物的来源和成因。研究结果表明,杭州湾潮滩表层沉积物主要为黏土质粉砂,其余为砂质粉砂。本区沉积物黏土矿物成分复杂,主要为伊利石,其次是高岭石和绿泥石;还有少量蒙皂石和蛭石及1.4 nm过渡矿物。根据其相对含量可分为3种组合类型:Ⅰ型为伊利石-高岭石-绿泥石-蛭石类-蒙皂石型,Ⅱ型为伊利石-绿泥石-高岭石-蒙皂石-蛭石类型,Ⅲ型为伊利石-高岭石-绿泥石-蒙皂石-蛭石类型。在空间上,北岸的蒙皂石和绿泥石平均含量高于南岸,而伊利石、高岭石和蛭石(含1.4 nm过渡矿物)平均含量则低于南岸。高潮滩和中潮滩黏土矿物对比,除了蒙皂石含量高潮滩大于中潮滩外,其他矿物含量均无明显规律。表层沉积物黏土矿物的分布特征与水动力条件和物质来源密切相关,杭州湾北岸乍浦以东潮滩受潮流和长江沿岸流影响明显,沉积物主要为长江和东海源的;南岸由于曹娥江和甬江两条河流的注入,流域物质所占比例明显比北岸高。柱状岩芯样品中各黏土矿物含量自下而上的变化则反映了物源区风化强度的波动特征。     

Adsorption of Pentachlorophenol onto Oxide and Clay Minerals： Surface Reaction Model and Environmental Implications

The adsorption of pentachlorophenol （PCP） onto quartz, kaolinite, illite, montmorillonite and iron oxides has been investigated by batch equilibrium techniques. The pH-dependent isotherms are curves with peak values, the position of which is at about pH = 5-6 depending on the mineral species. Based on distribution of both speciation of surface hydroxyls on minerals and PCP in solution a surface reaction model involving surface complexation and surface electrostatic attraction is presented to fit the pH-dependent isotherms, and both reaction constants are calculated. The results show that on quartz and phyllosilicate minerals the predominant adsorption reaction is surface complexation, meanwhile both of surface electrostatic attraction and surface complexation are involved on the iron oxide minerals. The reaction constants of surface electrostatic adsorption are usually one to three orders in magnitude, larger than that of surface complexation. The concentration-dependent isotherms can be well fitted by Langmnir equation with the correlation coefficient R〉0.93 for kaolinite and iron oxides. The maximum adsorption is found in the order： hematite 〉 lepidocrocite 〉 goethite 〉 kaolinite 〉 quartz 〉 montmorillonite ≈ illite, which can be interpreted by consideration of both reaction mechanism and surface hydroxyl density. The significant adsorption of PCP onto mineral surfaces suggests that clay and iron oxide minerals will play an important role as HIOCs are adsorbed in laterite or latertoid soil, which is widespread in South China.     

黏土矿物古气候意义研究的现状与展望

系统地分析了利用海洋沉积物、古土壤、湖盆沉积物中黏土矿物进行古气候环境研究的现状、存在问题和发展趋势。海洋沉积物的物源范围广,影响因素复杂,其中的碎屑黏土矿物所指示的古气候参数只能用于解释母源区的气候变化,而只有自生黏土矿物才能指示沉积区的气候;古土壤形成于特定的地质背景条件下,尤其是发育于火山物质母岩之上的风化自生黏土矿物,可以准确地指示该区的古气候条件;湖盆沉积物的物源范围小,沉积物中的黏土矿物可以更有效地运用于古气候环境的分析。对于沉积物中黏土矿物来源的分析,可以借助晶体中cv空位和tv空位的精细结构特征进行判断;在风化改造的红土剖面研究中,因强烈的化学风化、淋滤和迁移,黏土矿物方法具有独特的优势。风化过程中形成的一些亚种或过渡性黏土矿物,以及同生沉积过程中形成的黏土矿物,对气候环境的变化更加敏感,应加强这方面的研究。此外,在造山带的气候环境演化研究中,自生黏土矿物稳定同位素可以更可靠地指示气候环境的变化。     

沉积物颜色和粘土矿物对库车坳陷第三纪气候变化的指示

库车坳陷第三纪连续的碎屑沉积,记录了丰富的古环境与古气候变化的信息。在详细的磁性地层年代学基础上,对库车坳陷北部第三系沉积剖面进行了系统的沉积物颜色测定和粘土矿物分析。结果表明,库车坳陷第三纪沉积物颜色变化与全球第三纪温度的变化有一致的趋势,随着全球气温的降低,沉积物的颜色的红色指数降低。粘土矿物的组合和含量变化在13 M a出现了一个转折,在此之前,库车坳陷泥岩样品中的粘土矿物组合为伊利石和绿泥石,指示干旱的气候环境。在13 M a之后,库车坳陷的粘土矿物组合变为蒙脱石、高岭石、绿泥石和伊利石,指示干冷与温湿交替的气候环境,与亚洲内陆季风气候加强相对应。由此,可以认为库车坳陷第三纪13M a的气候变化与青藏高原的隆升密切相关。     

广西东攀剖面二叠系顶部粘土矿物特征及古气候意义

对广西东攀剖面二叠系顶部20个样品中的粘土矿物进行X射线衍射分析。伊利石结晶度值显示这些样品形成于中晚成岩带的地质环境;伊利石、蒙脱石纵向分布规律和伊利石结晶度与伊利石含量的关系表明伊利石除陆源碎屑来源外,可能有部分为蒙脱石伊利石化而成;伊利石结晶度变化曲线和伊蒙混层类型的变化规律表明,本区粘土矿物组合与含量的变化除受到后期成岩作用的影响外,还明显地受沉积因素的控制;伊利石结晶度、伊利石化学指数、高岭石和伊利石的含量、伊蒙混层类型显示东攀剖面以9、10层界线上方5cm为界,古气候由干冷变为湿暖;水介质由偏碱性向酸性转变。     

沉积地层中伊/蒙混层粘土矿物的晶体结构晶体化学研究

不规则伊／蒙混层粘土矿物在沉积地层中广泛存在，通过对１７例伊／蒙混层粘土矿物样品进行系统研究得出：（１）沉积地层中的部分有序型伊／蒙混层矿物的晶层连接概率介于完全随机混层与机械混和物的连接概率之间；（２）伊／蒙混层中的蒙皂石晶层向伊利石的转化分两步完成：两层水蒙皂石单层水蒙皂石伊利石；（３）随着成岩作用的进行（埋藏深度增加），Ｉ／Ｓ中的Ｉ晶层含量增加，在此同时，Ｉ／Ｓ晶体结构中四面体片的类质同相代换增加，四面体电荷及总层电荷亦增加，匹配该增加部分电荷的是层间域Ｋ的含量明显增加；（４）在沉积地层中的Ｉ／Ｓ混层矿物中，Ｉ晶层具有白云母的成分特点，层电荷为０．７５左右；Ｓ晶层则具有纳蒙脱石的成分特点，层电荷为０．３０左右     

巢湖北部地区海相地层黏土矿物特征及其地质意义

对巢湖北部地区以碳酸盐岩为主的寒武系—下三叠统海相地层的黏土矿物分析及伊利石结晶度测定的结果表明:伊利石是本区海相地层的主体矿物,平均体积分数为73%。黏土矿物的成岩转化特征表现为蒙皂石的伊利石化。按照伊利石结晶度的成岩-浅变质程度划分,本区寒武系—下三叠统的成岩作用已达到最高成岩阶段。伊利石结晶度的纵向变化总体上可分为上、下两部分:下部寒武系至志留系的结晶度为0.41～0.60°Δ2θ,结晶度与埋深具有一定的相关性,成岩作用是下部地层黏土矿物特征的主控因素;上部泥盆系至下三叠统的结晶度为0.45～0.77°Δ2θ,呈波动变化,蒙皂石连续出现,地层没有被显著埋藏,沉积因素是上部地层黏土矿物特征的主控因素。下三叠统地层中蒙皂石的分布特征以及上泥盆统五通组顶部高岭石的普遍富集具有重要的古气候研究意义。     

台湾海峡表层沉积物中黏土矿物特征及物质来源

利用X射线衍射仪,对比分析台湾海峡及周边表层沉积物的黏土矿物特征,讨论长江、福建和台湾河流对海峡黏土矿物的贡献程度。福建河流（闽江）的黏土矿物以高岭石为主（>40％）,其次是伊利石（30％）和绿泥石,不含蒙脱石;长江和浙闽泥质区的黏土矿物特征是伊利石含量最高（61％～66％）,其次是绿泥石（16％～17％）和高岭石（10％～13％）,少量蒙脱石（6％～9％）。台湾河流（浊水溪）黏土矿物组合为伊利石（>70％）和绿泥石,不含高岭石和蒙脱石为特征。台湾海峡高岭石含量由西向东明显减少,说明高岭石主要来自福建的河流。〖JP2〗台湾海峡50 m等深线以东区域的黏土矿物具有高的伊利石和绿泥石含量,低的蒙脱石和高岭石含量,且伊利石的化学指数和结晶度值都明显低于长江和福建的河流,反映台湾河流的物质来源。在台湾暖流作用下,台湾河流为台湾海峡中北部提供了大量的伊利石和绿泥石。福建近海的黏土矿物主要是由福建河流提供的,但在平潭岛周边海域的黏土矿物可能有长江物质的混合。〖JP〗     

凹凸棒石黏土脱色力的测试

针对凹凸棒石黏土脱色力测试过程中实验条件难统一、影响因素多而复杂、测试结果误差大、现有测试方法规定不明确等现状，结合甘肃省某地凹凸棒石黏土脱色力的测试，通过一些条件实验，提出了较为合理的测试方法。国家标准物质测试结果与标准值相符，方法精密度（RSD，n=6）小于2％。