战术性与战略性的深穿透地球化学方法

多年来地球化学方法主要用于圈定出露及亚出露矿化四周的地表次生分散晕和分散流找矿或圈定盲矿上方地表的原生晕找矿,取得极大效果,但对被厚层运积物或厚层成矿后沉积岩或火山岩埋藏的矿体,由于地表次生异常与原生晕皆被掩蔽而显得无能为力。８０年代以来发展了一些新的能有效探索被厚达数百米运积层及成矿后沉积岩或火山岩埋藏的矿体的“深穿透”地球化学方法,包括澳大利亚的ＭＭＩ方法,加拿大与美国的酶提取方法,前苏联的ＣＨＩＭ方法,瑞典的ＧＥＯＧＡＳ方法及中国的ＮＡＭＥＧ与ＭＯＭＥＯ方法。这些方法大多数是用于详查中,用在地质预测认为深部有远景或地球物理方法发现深部有某种异常,但又无法取得可靠的矿化直接证据的地区,而中国的ＮＡＭＥＧ与ＭＯＭＥＯ方法则既是战术性的,又可在找寻隐伏的大型、特大型甚至巨型矿床上发挥巨大的战略作用。文中列举了在乌兹别克斯坦穆龙套巨型金矿及澳大利亚奥林匹克坝巨型铜铀金银矿周围进行的战略性深穿透ＮＡＭＥＧ与ＭＯＭＥＯ测量的结果,笔者认为这种战略性与战术性深穿透地球化学方法的发展将会加速在隐伏区找到大型至巨型矿的进程,并为勘查地球化学在２１世纪开拓广阔的新的研究领域。     

TiCl4水解制备金红石型TiO2纳米粉

实验以TiCl4为主要原料，采用直接水解法制备出了TiO2样品。经差热-热重(DTA-TG)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜（TEM）和比表面(BET)分析，得出样品TiO2的晶型为金红石型，其粒子近似呈球形，各个晶面所对应的粒径基本一致，分布在7.0～12.0nm之间，平均粒径为10.5nm，对应的比表面积和孔容积分别为166m2/g和0.12mL/g。     

压裂液对煤岩储层解吸–扩散性能的影响

为预防压裂液自吸侵入煤岩基质孔隙,影响煤岩储层的解吸-扩散性能,以沁水盆地石炭统太原组15号煤为研究对象,开展了低伤害活性水压裂液对煤岩储层解吸-扩散性能的损害评价实验,并基于红外光谱、低温氮气吸附和扫描电镜分析了压裂液作用前后的煤岩表面性质和孔隙结构变化。实验结果表明:压裂液处理后,煤样的甲烷解吸率下降了10.23%,扩散系数损害率为16.67%;煤岩表面亲水性增强,液相滞留效应加剧,煤岩基质孔隙比表面增大、孔隙连通性变差、平均孔径减小,这些变化从根本上揭示了压裂液损害煤岩储层解吸-扩散性能的微观机理。最后,提出了基于纳米颗粒封堵技术和表面活性剂技术的煤岩储层解吸-扩散性能损害预防措施。      

低成熟度富有机质页岩微观孔隙结构特征表征——以广东茂名盆地油柑窝组为例

以广东茂名盆地油柑窝组富有机质页岩为例,采用氩离子抛光—场发射扫描电镜(AIP-FESEM)图像处理技术(Image Processing)、MATLAB软件,对微观孔隙进行定量统计,预测页岩微观孔隙发育特征。结果表明:研究区样品大量发育微纳米孔,包括有机质孔、粒间孔、粒内孔及微裂隙。页岩孔隙度低,约为1.56%。孔隙中,粒间孔最发育,孔隙率占比为94.82%,孔径为0.01～2.40μm;其次为有机质孔,孔隙率占比为4.22%,孔径为0.01～10.00μm,其中60%的孔隙孔径在50 nm以下;粒内孔最不发育,孔隙率占比小于1.00%。受沉积环境及储层成岩作用的影响,油柑窝组有机质及有机孔隙演化程度低,有机质成熟度介于0.40%～0.55%,与龙马溪组页岩储层相比,发育最广泛的纳米孔类型为矿物孔隙而非有机质孔,有机质质量分数与热演化程度是塑造优质页岩储层孔隙系统的关键因素。该结果可为低成熟度富有机质页岩储层孔隙结构演化提供依据。     

西天山乌拉根大规模铅锌成矿中H_2S成因:菌生结构和硫同位素组成约束

乌拉根铅锌矿是中国西北地区目前探明金属量最大的铅锌矿床,但大规模成矿所需H2S的成因方式尚不清楚。在野外调查和矿相学观察基础上,论文通过场发射扫描电镜(FESEM)、能谱(EDS)和质谱(MS)观测分析表明,矿石中发育闪锌矿纳米莓球、丝/管状结构,它们由他形闪锌矿微晶集合而成,莓球直径30~700nm,丝/管状结构与莓球密切共生;常见与闪锌矿等矿石矿物共生的方解石纳米莓球结构,由他形方解石微晶集合而成,莓球直径20~800nm;也常见与矿石矿物共生的菱铁矿微米莓球、丝/管状结构,它们由他形菱铁矿微晶集合而成,莓球直径1~3μm,表面毛糙,丝/管状结构常出现在莓球周围并连接着莓球。这些纳/微米莓球在矿石中成群落不均匀分布,属细菌微生物成因,丝/管状结构为胞外聚合物的表现。矿石δ34SCDT变化大且显著偏负值(-27.9‰~15.0‰)。乌拉根大规模铅锌硫化物成矿所需H2S可能主要通过细菌硫酸盐还原(BSR)产生,盆地流体中烃类有机质催化下的细菌微生物硫酸盐还原反应是乌拉根铅锌大规模成矿的重要过程。     

盆地金属矿穿透性地球化学勘查模型与案例

近20年来,越来越多的大型金属矿床在盆地内部及其边缘被发现。传统的勘查地球化学方法对盆地及盆山边缘覆盖区无能为力,深穿透地球化学探测技术为解决盆地及其边缘覆盖区找矿难题提供了一种行之有效的手段。文章通过对沉积砂岩盆地铀矿、火山岩盆地银多金属矿、变质岩盖层铜镍矿和沉积盖层金矿开展探测试验,得出:(1)砂岩型铀矿中活动性铀主要以铀酰络阳离子的形式存在,铀酰络阳离子很容易受地下水运动及蒸发蒸腾作用而发生迁移,迁移通道包括砂岩的孔隙、构造裂隙等,到达地表后,铀酰络阳离子易与土壤中带负电的黏土矿物结合而赋存其中,使用微细粒分离和活动态提取两种方法均能圈定矿致异常;(2)火山岩盆地中,与火山岩近乎同期形成的矿床,矿床形成过程中含矿流体携带成矿元素银、金、铜等沿构造裂隙运移,迁移到地表后被土壤中的黏土矿物所吸附,使用土壤活动态测量和微细粒分离测量均能有效圈定已知矿体,异常直接位于矿体上方;(3)变质岩盆地超基性岩体在侵位过程中,岩体与变质岩接触带将产生大量的构造裂隙,因此当流体通过岩体与围岩接触带时,将携带矿体中铜、镍向上迁移至地表,形成环状异常;(4)洛宁盆地金矿成矿过程中,成矿元素金、银等以络合物、纳米级单质或合金等形式通过流体携带顺着构造破碎带向上迁移,地表岩石风化发生成矿元素解离,后期被黄土覆盖,矿体或岩石解离的化合物或纳米颗粒可以穿过黄土孔隙向上迁移至地表,并赋存于表层黄土的细粒级黏土中,因此采用土壤微细粒分离测量可圈出矿致异常。本文根据深穿透地球化学方法应用效果,异常的形态,并结合盖层的特点,成矿元素的存在形式、迁移方式以及在地表的赋存状态,初步建立了盆地金属矿深穿透地球化学勘查模型,为盆地盖层区地球化学勘查提供了理论与技术支撑。     

赣南花岗岩风化壳型稀土矿床中纳米级稀土矿物的研究

为揭示次生风化成因稀土矿物的赋存形态和分布特征,对赣南安远岗下稀土矿区花岗岩风化壳剖面进行了研究。采集风化壳不同层位的样品进行分选、提纯,场发射扫描电镜和透射电镜研究结果表明,与稀土矿物紧密相关的粘土矿物是高岭石和埃洛石等,风化壳中发现的纳米级稀土矿物既有附着于其他矿物表面的微细颗粒,也有呈集合体存在的稀土矿物(可能为方铈石),这一现象有助于进一步认识风化壳稀土矿床的形成过程。     

生物纳米FeS强化灰岩去除酸矿废水中砷的研究

通过两种还原型微生物铁还原菌JF-5和硫酸盐还原菌SRB对模拟酸矿废水中Fe~(3+)和SO~(2-)_4的还原作用合成纳米FeS,并将该生物纳米FeS包覆在灰岩表面,以提高灰岩可渗透反应墙(PRBs)对酸矿废水中砷的去除能力。通过批吸附实验研究As(Ⅴ)的静态吸附机理,柱实验研究As(Ⅴ)在包覆灰岩柱中的动态吸附和迁移,结果表明,包覆层生物FeS粒径为纳米级,并呈现一定晶形,能有效提高灰岩表面的比表面积和对As(Ⅴ)的吸附能力,红外光谱分析表明化学吸附为主要吸附机制;生物纳米FeS包覆灰岩静态吸附实验最大吸附量为187.46μg/g,达到纯灰岩吸附量(6.64μg/g)的30倍;JF-5和SRB形成的生物包覆吸附性质优于SRB和Fe(Ⅱ),二者对As(Ⅴ)的吸附能力都远大于纯灰岩对As(Ⅴ)的滞留能力。     

瞄准肿瘤的“纳米蠕虫”

加州大学圣地亚哥分校、加州大学圣芭芭拉分校、麻省理工学院的科学家们联合研发了一种纳米级的“纳米蠕虫”——它可以在人体血管内“巡逻”，不会受到人体免疫系统的明显干扰；它们仿佛“微型抗癌导弹”，直接瞄准肿瘤。用这种“纳米蠕虫”，医生可以对付那些使用传统方法无法检测到的正在发育的小肿瘤。     

铁矿物催化氧化技术在水处理中的应用

广泛存在于地下水中的各种有机污染物严重影响着水资源的安全利用,常见的水处理工艺对持久性有机污染物去除效果不够理想。近年来,天然含铁矿物作为催化剂,催化过氧化氢的化学治理方法对各种有机污染物去除效果显著。概述近年来主要含铁矿物、负载型矿物和纳米矿物材料催化过氧化氢在地下水有机污染去除中的应用,探讨了该领域的发展现状和存在问题,并对其应用前景进行展望。认为天然矿物材料具有成本低、在地壳中含量高、环境友好等特点,可用于多种有机污染物的去除与降解。但处理过程中,天然有机质的作用、纳米矿物材料的毒性和地球化学归宿问题应该做进一步研究。