贵州煤中某些金属元素异常富集研究进展

煤层能在特定的地质条件下富集多种关键金属元素,形成具有综合利用价值的“煤型关键金属矿床”,随着煤中共伴生金属元素提取技术日益成熟,研究煤中金属元素的富集与分布特征、查明具有成矿潜力的富集区具有十分重要的资源意义。本研究基于近20年以来前人发表的有关贵州煤地球化学的研究成果及作者自测数据,统计了贵州省23个主要产煤县（市）的1002个样品数据,揭示了贵州煤中Li、Zr、Hf、Nb、Ta、U和稀土元素（REY）等关键金属元素的总体分布富集特征。研究表明,贵州煤中Li、Zr、Nb、REY等关键金属元素较为富集并具有共伴生成矿潜力的区域为黔北煤田和黔西南兴义煤田两个区域。其中,金沙、桐梓、普安等地煤中Li平均含量换算为灰基Li2O 分别为1254 μg/g、1214 μg/g和724.4 μg/g,务川和正安煤种Zr平均含量换算为灰基ZrO2分别为4749 μg/g和4168 μg/g,务川煤中Nb平均含量换算为灰基Nb2O5为484.4 μg/g,金沙、桐梓、务川及凯里煤中REY含量换算为灰基稀土氧化物REO含量分别为2175 μg/g、2429 μg/g、2875 μg/g和2604 μg/g,这些含量均超过了相应矿种的最低工业品位或文献建议的可回收利用指标。贵州煤中多种金属元素具有较高的含量背景值,尤其以黔西南兴义煤田和黔北煤田最为显著,作者建议应进一步加强对上述两个区域的煤地球研究,查清煤中微量元素的时空分布与富集规律,为煤型关键金属矿床的找矿勘查提供更可靠科学依据。贵州晚二叠世煤中异常富集的Li、U、Nb、Ta、Zr、Hf和REY等元素的富集主要受峨眉山玄武岩风化产物的供给、同沉积火山灰的混入以及成煤期后低温热液作用的影响。其中REE的富集,不仅与玄武岩风化产物有关,还可能受到长英质—中性物质输入的影响。     

2000—2020年兴都库什东部冰川区物质平衡变化及其影响因素

利用SRTM DEM和ASTER立体像对数据获取的DEM分析了2000—2020年兴都库什东部的冰川物质平衡,并结合CRU TS 4.04气象数据探讨了气温、降水、地形和冰湖对南、北冰川区物质平衡空间差异的影响。结果表明：2000—2020年兴都库什东部冰川区物质平衡为（-0.02±0.04） m w.e.·a^-1,冰川整体呈现微弱的负物质平衡状态。从坡向来看,南坡以正物质平衡冰川居多,北坡以负物质平衡冰川居多。从南、北两个子区域来看,北部冰川区物质平衡为（0.07±0.04） m w.e.·a^-1,南部冰川区物质平衡为（-0.32±0.04） m w.e.·a^-1。北部冰川面积规模大,所处海拔区间高,南部则相反。北部冰川区处于较高的海拔区间且冬季气温较低,导致夏季升温所产生的冰川消融的影响被削弱,冰川物质平衡的分布与降水分布在空间上具有一致性。南部冰川区出现的强烈物质亏损主要是由于夏季气温的急剧升高和冰川处于较低的海拔区间。南、北区域冰前湖和冰面湖面积不断扩大的空间差异性,也在一定程度上加剧了该地区冰川物质平衡的空间差异。     

南京河西地区地面沉降成因分析

为了查明南京河西地区地面沉降的成因,笔者等在系统研究水文地质与工程地质条件的基础上,研究了地面沉降的分布特征和发展规律,以及地面沉降与地下水位、软土分布及建筑荷载之间的关系,进而揭示了南京河西地区地面沉降的成因。研究结果表明：南京河西地区不开采地下水,地面沉降与软土层厚度和建筑荷载分布关系密切,地面沉降主要受建筑工程影响,即建筑荷载和深基坑降水的作用。     

许氏创孔海百合Traumatocrinus hsui的形态定量分析和个体发育过程

Traumatocrinus hsu Mu, 1949是关岭生物群的重要组成成员,以数量众多、保存精美、营假浮游生活闻名于世。笔者等通过对5件群体保存标本中的127个大小不同个体的系统描述和形态定量分析,认为T. hsui萼部与整个冠部存在异速生长的特征,个体发育过程中腕的级数和数目逐渐增加;T. hsui的个体发育可分为3个时期6个阶段,即幼年期（Ⅰ、Ⅱ）、少年期（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）、成年期;幼年期：个体较小,冠高小于26 mm,腕分枝至4级;少年期：个体中等,冠高26～130 mm,腕分枝至7级;成年期：个体较大,冠高大于130 mm,腕分枝至8级。前人在关岭生物群中研究命名的Traumatocrinus hsui enormis Mu, 1949,Traumatocrinus kueichouensis Mu, 1949,Traumatocrinus uniformis Mu, 1949,Traumatocrinus sp. Mu, 1949,Traumatocrinus guanlingensis Yu et al., 2000和Traumatocrinus xinpuensis Wang et al., 2002等均为T. hsui的同种异名,其命名标本为个体发育的不同阶段或局部特征。     

人类活动影响下伶仃洋沉积格局演变特征

根据2016年伶仃洋128个表层沉积物粒度参数以及前人对伶仃洋表层沉积物的研究成果,结合Flemming沉积动力判别图解和粒径趋势分析模型（GSTA）,分析伶仃洋40年来的沉积格局演变特征,并探讨了人类活动在伶仃洋沉积格局演变中的作用。结果显示:1）2016年,伶仃洋表层沉积物中粉砂组分含量最多（56.67%）,黏土组分含量其次（26.08%）,砂含量最少（17.23%）,湾内表层沉积物总体较细,主要有砂、砂—粉砂—黏土、砂质粉砂、粉砂质砂和黏土质粉砂5种类型,各类型沉积物呈现斑块状分布。2）近40年来,伶仃洋表层沉积物的平均粒径、粒级组分的空间格局发生了显著变化,从之前的条带状分布变为斑块状分布,但沉积格局的剧烈演变主要集中于2004—2016年这十多年间,Flemming三角图分区变化显示出40年来伶仃洋沉积环境整体表现出动力增强的趋势。3）受人类大规模采砂影响,中滩区域原有的完整沉积中心被分散,分别向北和向南形成“两格局、三中心”的新型沉积模式,从而改变伶仃洋的沉积物源—汇过程。4）伶仃洋沉积物空间分布、沉积动力环境、运移趋势等特征的变化与采砂、航道浚深等人类活动有着密切的联系,反映出人类工程活动已成为影响伶仃洋沉积格局演变的重要因素。     

广西三江县土壤硒含量分布特征及其影响因素研究

以广西三江县土壤为研究对象,采集了表层土壤样2 751件和土壤垂向剖面样180件,测定了土壤中硒的含量。利用多元统计分析、地统计学法、GIS空间分析技术和Pearson相关性分析法研究了土壤硒的含量特征和影响因素。结果表明:研究区表层土壤硒平均含量为0.63 mg/kg,变化范围为0.10~14.41 mg/kg。研究区土壤硒资源丰富,足硒和富硒土壤面积为95.87%。土壤硒含量的分布主要受到地质背景的控制,不同成土母岩形成的表层土壤硒含量存在较大差异,寒武系以黑色岩系为母质的土壤硒含量最高,平均含量达2.58 mg/kg,变化范围为0.31~14.41 mg/kg。不同土壤类型中,黄壤硒含量最高,平均含量达0.75 mg/kg,变化范围为0.24~2.07 mg/kg,水稻土硒含量最低,平均含量为0.51 mg/kg;不同土地利用类型土壤硒含量差异较大,除水田为基本自然状态以外,其余地类均呈现富集。研究区表层土壤硒含量总体上受控于深层土壤硒含量,成土过程中表层土壤硒含量发生了次生富集。同时土壤pH、Corg、P、S、Al₂O₃、TFe₂O₃含量和CIA等对土壤硒含量的分布也有一定的影响。     

新型磁选装置的研制及其应用于分离超贫磁铁矿中的磁性铁

磁性铁是超贫磁铁矿勘查中的基本分析项目之一,为准确测定磁性铁的含量,首先需要实现磁性铁的定量分离。目前常用的手工内磁选法由于所用磁铁的有效磁场强度难以保证,而且受人为操作的影响较大,导致分析结果的重现性差。本文应用50 m L滴定管、电磁铁和三相异步电动机,研制了一种新型磁选装置——电磁式磁性铁分选装置,实现了超贫磁铁矿中磁性铁与非磁性铁的定量分离,结合重铬酸钾容量法建立了超贫磁铁矿中磁性铁的分析方法。在选定的磁选条件下(电流2.5 A,磁选管运动频率40 r/min,磁选时间5 min)分析铁矿石标准物质,磁性铁的测定值与标准值的相对误差小于1.0%;分析采自实际矿区的超贫磁铁矿样品,磁性铁的测定结果与手工内磁选法一致,且相对标准偏差(RSD,n=5)小于1.0%,优于手工内磁选法的精密度。本方法采用的电磁式磁性铁分选装置有效地控制了磁场强度的强弱,避免永磁铁出现磁损失,同时可以量化磁性铁分离的参数,提高了磁性铁的分析精度。     

钨矿石和锡矿石化学成分分析能力验证结果评价和离群值原因

金属矿产的勘查、评价、开发与综合利用要求对不同矿石品位与精矿的完整系列品质进行评价检测和仲裁测试。钨矿石和锡矿石作为金属矿的重要矿种,在客观上要求相关实验室应具备不同含量品级钨矿石和锡矿石组分的检测能力。本文按照国家认证认可监督委员会(CNCA)编号为CNCA-13-A14的钨矿石和锡矿石化学成分分析能力验证计划的要求,对中国30个省市、自治区的58个实验室提供的8个元素(W、Sn、Cu、Pb、Zn、Mo、Sb、Bi)的测定结果进行能力验证分析,采用稳健统计法,根据Z比分数判定参加实验室的检测能力。根据Z比分数≤2为满意结果的判定标准,51个实验室全部结果的Z比分数≤2,总体结果满意率(各元素的Z比分数均≤2的实验室占总实验室的比例)为88%,出现可疑和离群结果的实验室占12%。总体上钨矿石和锡矿石中元素Sb、Pb、Zn的满意率较高(其中锡矿石的Zn测定结果全部满意),W、Bi稍差;钨矿石各元素的检测水平差异小,整体结果好于锡矿石。钨矿石和锡矿石分析能力验证结果产生离群值的原因,一方面是实验室的测试水平存在差异;另一方面是各实验室采用的检测方法分散,有化学分析方法和仪器分析方法,化学分析方法检测步骤多,仪器分析方法方便快速,逐渐成为例行检测方法,两类方法的影响因素都较多。本文提出,提高实验室的检测水平和检测能力,需要适当统一检测方法,提高方法掌握的熟练程度,避免仪器状态对分析结果的影响,确保检测结果的一致性和准确性。     

CdTe量子点荧光猝灭法测定赤泥中痕量镍

Cd Te量子点具有荧光强度高和稳定性好的优点,应用Cd Te量子点荧光猝灭法分析基体复杂的样品,需要有效分离对测定干扰的金属元素和高效富集待测元素。本文以巯基乙酸(TGA)作稳定剂,采用水相合成法制备了巯基乙酸修饰的Cd Te量子点,基于镍离子在p H=10.0硼砂缓冲溶液中对Cd Te量子点的荧光具有较强猝灭作用,建立了一种测定赤泥中痕量镍的荧光光度方法。荧光猝灭反应的最佳实验条件为:Cd Te量子点的浓度3.0×10-4mol/L,反应温度为室温,反应时间10 min,在此条件下镍离子浓度在2.0×10-7~7.8×10-5mol/L范围内与Cd Te量子点的相对荧光强度呈良好的线性关系;方法检出限为1.5×10-7mol/L。本方法针对Fe3+、Co2+、Cu2+等主要基体金属元素允许量低的问题,采用25%的2-羟基-4-仲辛氧基二苯甲酮肟(N530)磺化煤油萃取回收滤液中的Ni2+,镍回收率达到99%以上;赤泥中痕量镍的测定结果与催化光度法相符,加标回收率为98.3%-104.2%。     

参数空间变异性下地下水污染监测网多目标优化机制研究

基于野外实际含水层参数存在空间变异性的客观事实,研发概率Pareto遗传算法(Probabilistic Pareto genetic algorithm,PPGA),用于求解考虑含水层参数空间变异性下地下水污染监测网多目标优化设计问题。PPGA在ε-改进非劣支配遗传算法(epsilon-dominance non-dominated sorted genetic algorithm II,ε-NSGAII)的基础上通过添加概率择优排序和概率拥挤度技术,寻求考虑参数空间变异条件下地下水污染监测网模拟—优化耦合模型的Pareto最优解。将优化结果与蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)模拟分析结果进行对比,验证优化结果的可靠性。算例求解结果表明:在求解考虑参数空间变异性条件下地下水污染监测网多目标优化设计问题时,PPGA优化所得Pareto最优解变异性小,可靠性高,可为决策者提供一系列稳定可靠的监测方案。