矿物法--环境污染治理的第四类方法

总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物?     

论个旧老矿区的新找矿方向

笔者通过对古地磁、氧同位素组成、稀土元素组成及成岩温度、Si0含量的变化规律以及花岗岩的侵入时代等方面的综合研究,总结出个旧东区及西区的花岗岩体是同源的花岗岩岩浆侵入演化形成的,同样是成矿母岩,都有利于个旧东区与西区锡多金属矿床的形成。笔者总结了个旧矿区的矿床类型及成矿规律。个旧矿区的原生矿床类型有：①产于碎屑岩中的裂隙脉型矿化;②产于石灰岩和白云岩中的层状—脉状、网脉状的气成—热液矿床;③产于花岗岩凹部及花岗岩突起顶部接触带矽卡岩中的接触交代矿床。个旧矿区的热液活动及热液蚀变作用很突出,花岗岩中的热液蚀变有：碳酸盐化、绿泥石化、云英岩化、绢云母化、钠长石化。其中碳酸盐化、云英岩化与锡、铜、钨矿化密切相关。笔者指出：在个旧矿区不论东区老矿区的深部及老矿山之间和外围还是整个西区都有进行新一轮找矿的必要性及可能性,而且提出个旧矿区的东区及西区新一轮找矿的方向和靶区。本文还指出在个旧矿区长期以来所划定的五子山复式背斜及贾沙复式向斜没有证据,应予以否定,包括应重新认识原来认为的仅局限于复背斜控制成矿的观点,开阔视野开展新一轮找矿。     

Provenance System Analysis of the Nantun Formation of the Huhehu Sag in Hailar Basin

Huhehu Sag is a new battlefield for the future oil and gas exploration in the Hailar Basin. At present, exploration of this area stays at a low level and the understanding of the provenance system of the Nantun Formation is comparatively weak. So, to carry out the detailed depiction of the provenance system in the study area is significant for the sedimentary system reconstruction, for the prediction of reservoir distribution and favorable areas. Based on comprehensive analysis of paleogeomorphy, light-heavy mineral and seismic reflection features, sandstone thickness and sandstone percentage, this paper analyzes in detail the provenance system of the Nantun Formation in Huhehu Sag from various angles and levels. It shows that provenances of the Huhehu Sag mainly originated from the eastern Xilinbeier Salient and western Bayan Mountain Uplift. The provenances surrounding the lake basin converged to the center of the basin, among which, the steep slope belt and the gentle slope belt are the main provenances, and the southern uplift is a secondary one. The distribution framework of the provenance fundamentally determines the distribution rules of the depositional system and its sand body developing during the Nantun period.     

随钻测量、随钻测井与录井工具

摆动阀泥浆脉冲器本身可以产生较高频率的载波,成为高速泥浆脉冲传输的较好选择。由于工作时负载力矩复杂,影响因素众多,为电机输出特性研究带来较大困难。利用在井下工作时的动力学平衡方程,通过水循环实验方式测量得到摆动阀电机在最大转矩比电流控制方式下的位置角度和输出电流数据,进而计算井下工作时电机输出转矩和输出功率,并对其影响因素进行综合分析。结果表明,受惯性转矩、弹性转矩和动态水力转矩的影响,电机输出转矩在不同工作频段表现为不同特征;低频段时,电机输出转矩的变化幅度随载波频率的增大而减小,输出功率随载波频率的增大而缓慢增大;中低频段时,电机输出转矩和输出功率在该频段幅度变化较小,相对比较稳定;高频段时,电机输出转矩和输出功率均随频率的增大而快速增大。可以通过增大扭杆刚度系数和降低摆动阀转子轴系转动惯量的方式降低电机在高频段的输出,以保证电机在额定转矩和额定功率下可以控制摆动阀在井下实现高频快速的摆动,产生稳定高载波频率下的泥浆脉冲压力波形,实现高频载波的目的,为随钻测井数据的高速传输提供了保障。

     

新疆博格达山北缘二叠纪中—晚期构造运动的沉积响应

博格达山北缘是准噶尔盆地与天山造山带之间的关键部位,是研究盆山关系的重点区域。博格达山北缘二叠纪中、晚期的构造演化与沉积时空演变关系存在较大争议。本研究通过野外实地勘测、镜下岩石薄片鉴定、粒度分析实验和地震资料解析等方法,针对博格达山北缘东、西部两条剖面—大龙口剖面和井井子沟剖面开展研究,分析其沉积类型和演变过程,解析盆山构造变形和发育特征,探讨构造运动的沉积响应。研究结果表明：瓜德鲁普统乌拉泊组为湖成三角洲相,井井子沟组至红雁池组为湖泊相,乐平统泉子街组为冲积扇—河流相沉积,梧桐沟组和锅底坑组为滨浅湖—三角洲相沉积;研究区可分为两个主要构造层,下构造层以伸展断陷为主要结构,上构造层以前陆冲断为主要构造变形;多期构造活动控制瓜德鲁普统、乐平统沉积演化过程,在挤压构造背景下,瓜德鲁普统的湖泊相转变为乐平统冲积扇—河流相沉积,晚期构造活动趋于稳定,区域进入准平原化作用阶段。     

滇西芦子园远程矽卡岩Pb-Zn-Fe(Cu)多金属矿床流体包裹体初探及矿床成因探讨

滇西镇康芦子园是"三江"成矿带保山地块内迄今发现的唯一超大型Pb-Zn-Fe(Cu)多金属矿床,是区内系列同类层控热液铅锌矿床的典型代表。矿体呈似层状、脉状及透镜状产于寒武系碳酸盐岩建造的矽卡岩和大理岩层间破碎带,矿石构造以条带状、浸染状和脉状-网脉状为主要特征;围岩蚀变复杂、分带明显,由下至上依次为石榴子石-透辉石-透闪石-阳起石化带→绿泥石-绿帘石-阳起石-蔷薇辉石化带→碳酸盐-大理岩化带。矿床成矿流体从早期到晚期经历了多个矿化阶段。本文选取了该矿床早矽卡岩阶段、晚矽卡岩阶段、石英硫化物阶段和石英碳酸盐阶段的多种脉石矿物及闪锌矿进行了系统的流体包裹体研究。结果显示,早矽卡岩阶段发育微溶CO_2富液相和纯液相水溶液包裹体,并含大量K~+、Na~+、Ca~(2+)、F~-和Cl~-和少量SO_4~(2-),气相成分主要为H_2O、CO_2及少量CH_4和N_2,包裹体均一温度为233.6~315.6℃,盐度为10.6%~17.6%NaCleqv;晚矽卡岩阶段发育含CO_2和子矿物三相包裹体,均一温度214.9~388.0℃,盐度5.9%~16.4%NaCleqv;石英硫化物阶段发育含CO_2的水溶液包裹体,气相成分为CH_4、H_2O和少量CO_2,均一温度150.0~285.0℃,盐度为2.5%~13.8%NaCleqv;石英碳酸盐阶段为单一成分的水溶液包裹体,均一温度为105.0~187.5℃,盐度为0.5%~12.3%NaCleqv。结合H-O同位素研究表明,成矿流体最初来源于具中高温、中高盐度、高K、Na,富CO_2、Cl、F等特征的深部岩浆热液,在石英硫化物阶段开始有大气降水混入,演化为中阶段中低温、低盐度、贫CO_2的热液流体,至成矿晚阶段转化为以大气降水占主导。该矿床成矿环境的改变、流体混合以及流体的沸腾作用可能是导致成矿物质富集沉淀的重要机制。综合矿床地质特征、成矿流体包裹体和HO同位素研究认为,该矿床为与陆陆碰撞造山和深部隐伏岩体有关的远程矽卡岩成矿系统。     

辽南新元古代桥头组海相冰碛沉积事件

通过对辽南瓦房店市岳山地区详细的野外地质调查,在桥头组中首次发现两处冰筏坠石冰碛沉积现象。坠石大小不等,均呈椭球倒锥状,磨圆较好,岩性分别为灰褐色细粒石英砂岩和黄褐色铁质胶结细粒石英砂岩,寄主围岩岩性为黄绿色粉砂质页岩且环绕坠石沉积,两者岩性差别较大,界线清晰。另外在桥头组中采集的碎屑锆石最小~(206)Pb/~(238)U年龄为662±16 Ma(~(207)Pb/~(206)Pb年龄为884±28 Ma),可以推断桥头组形成晚于800 Ma,应为新元古代中晚期沉积产物。根据以上证据及层序学资料,笔者把辽宁地区出露的桥头组、长岭子组(康家组)厘定为辽宁地区第二次冰碛事件,形成时代确定为新元古代中北方世(南华世)。     

华北克拉通对罗迪尼亚超大陆事件的响应——GOSEN连接假设

中元古代晚期—新元古代早期的华北克拉通与塔里木、扬子克拉通存在明显差异,那里没有十分强烈的与罗迪尼亚超大陆汇聚及裂解有关的热-构造事件的地质记录,因此对华北克拉通与罗迪尼亚超大陆的关联存在不同的推测。近年来,在郯庐断裂带两侧新元古代碎屑岩地层中,从辽宁的榆树砬子群,经山东烟台蓬莱群至土门群,陆续测得众多具经典格林威尔期的碎屑锆石年龄。这一信息与西伯利亚东南缘上里菲碎屑岩中的碎屑锆石年龄谱十分相似。这些碎屑锆石的时代均不是华北或西伯利亚本土所具有的特点,说明华北东缘、西伯利亚东南缘与劳伦大陆东南缘格林威尔造山带存在某种亲缘关系。根据这种推测,笔者等提出了劳伦大陆格林威尔造山带、西伯利亚东南缘和华北东部(GOSEN)连接的假设。     

Paleo‐fires and Atmospheric Oxygen Levels in the Latest Permian: Evidence from Maceral Compositions of Coals in Eastern Yunnan,Southern China

Inertinite maceral compositions of the Late Permian coals from three sections in the terrestrial and paralic settings of eastern Yunnan are analyzed in order to reveal the paleo-fire events and the atmospheric oxygen levels in the latest Permian. Although the macerals in the studied sections are generally dominated by vitrinite, the inertinite group makes up a considerable proportion. Its content increases upward from the beginning of the Late Permian to the coal seam near the Permian-Triassic boundary. Based on the microscopic features and the prevailing theory that inertinite is largely a by-product of paleo-fires, we suggest that the increasing upward trend of the inertinite abundance in the latest Permian could imply that the Late Permian peatland had suffered from frequent wildfires. Since ignition and burning depend on sufficient oxygen, a model-based calculation suggests that the O2 levels near the Wuchiapingian/Changhsingian boundary and the Permian-Triassic boundary are 27% and 28% respectively. This output adds supports to other discoveries made in the temporal marine and terrestrial sediments, and challenges the theories advocating hypoxia as a mechanism for the Permian-Triassic boundary crisis.     

赣南淘锡坑钨矿床流体包裹体特征及其地质意义

淘锡坑钨矿是赣南一个重要的大型石英脉型钨多金属矿床。矿床主要矿化阶段含矿石英脉中石英和黄玉中的流体包裹体类型有单一水溶液相H2O-NaCl(Ⅰa型)、富液L+V两相H2O-NaCl(Ⅰb型)、两相H2O-NaCl-CO2体系包裹体(Ⅱa型)和三相H2O-NaCl-CO2包裹体(Ⅱb型)。Ⅰb型包裹体均一温度范围为80~370℃,具有多峰态分布特征,可识别出140~190℃,200~250℃和340~360℃几个峰。成矿流体的盐度相对较低,一般<8w(NaCleq)%。用流体包裹体组合的方法获得四组包体的相关参数,结果表明同一包体组合内不同包体的盐度、均一温度及密度基本一致,而不同包体组合中包体的盐度、均一温度及密度则相差较大,显示出不同包体组合所捕获的流体存在较大的差异。Ⅰb型包裹体均一温度分别分布在329~355℃,214~240℃和141~189℃三个温度区间,经压力校正后的捕获温度分别为400~425℃,275~300℃,210~260℃。这些特征表明,淘锡坑钨矿至少存在三期热液流动,其中前两期为成矿期的热液活动,第三期(次生包体)为成矿后的热液活动。根据Ⅱ型包裹体的CO2部分均一温度与最终均一温度计算出成矿流体的捕获压力67.3~97.8 Mpa,平均压力74.8 Mpa,按静岩压力换算成成矿深度为2.59~3.77 km,平均为2.88 km。