埋藏环境硫酸盐岩岩溶发育的微生物机理

针对我国广泛分布的碳酸盐-硫酸盐岩混合建造,选择其中的硫酸盐岩作为研究对象,通过室内水-岩和水-岩-细菌两个封闭系统的硫酸盐岩溶蚀模拟实验,模拟了细菌数、温度、时间等因素对反应系统水化学组分的影响,研究了两个系统内的地球化学作用.结果表明,水-岩系统内发生的是硫酸盐岩溶解作用;水-岩-细菌系统内发生了细菌硫酸盐还原作用和细菌硫酸盐还原驱动的硫酸盐岩溶解作用,导致埋藏环境硫酸盐岩岩溶的发育,进而增强了与硫酸盐岩共生的碳酸盐岩的渗透性.研究成果开拓了油气储层古岩溶研究的新思路.      

Study on kinetics of cathodic reduction of dissolved oxygen in 3.5% sodium chloride solution

Electrochemical reduction of dissolved oxygen in seawater on metals is of great importance for corrosion studies. The present paper studied cathodic reduction of dissolved oxygen on Q235 carbon steel in 3. 5% sodium chloride(NaCl)solutions by cyclic voltammetry(CV), electrochemical impedance spectroscopy(EIS), rotating disk electrode(RDE)and rotating ring-disk electrode(RRDE). The cyclic voltammetric results demonstrated the cathodic process on Q235 carbon steel in O2-saturated 3. 5% NaCl solution contains three reactions:dissolved oxygen reduction, iron oxides reduction and hydrogen evolution. The peak potential of oxygen reduction reaction(ORR)is-0. 85 V vs Ag/AgCl, 3 molL-1 KCl. The E1S results indicated that the ORR occurring on Q235 carbon steel is a 4-electron process and that no finite diffusion is caused by the intermediate of H2O2 produced by ORR. The RDE and RRDE voltammograms confirmed the EIS results and it was found that the number of transferred electrons for ORR was nearly 4, I. E. , dissolved oxygen reduced to water.     

新疆乌苏泥火山地球化学特征及其泥浆源

泥火山是地质流体活动的结果,喷发需具备泥浆源、泥浆运移通道和水补给3个条件。对乌苏泥火山8个喷口泥浆进行岩石地球化学分析,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,轻、重稀土元素平均比值为6.81,泥浆中富集大离子亲石元素Ba、Rb等,高场强元素Nb、Ta强烈亏损,Th弱亏损,(La/Yb)_N值为5.47,Ce/La值为2.22,球粒陨石标准异常值δEu显示中等负异常(0.760~0.805);Sr/Ba值为0.33~1.01(平均值0.60),表明源岩为陆相沉积且古盐度较低,Ce/La(2.22)、Ce_(anom)(-0.007)、V/(V+Ni)(0.78)值均指示源岩形成于还原环境。稀土、微量元素分析及地层对比分析表明,乌苏泥火山源岩来自于下侏罗统八道湾组、三工河组,为河流沼泽相-半深湖相含煤地层代表的弱还原-还原沉积环境,源岩的最大埋藏深度为7~8km。泥火山源岩的研究为指示油页岩、烃类物质的位置提供了证据。     

广东大宝山铁龙AMD中赭色沉积物的含铁次生矿物研究

以广东大宝山铁龙酸性矿山废水(AMD)为研究对象,采集了7个采样点的赭色沉积物样品。利用X射线荧光光谱(XRF)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉晶衍射(XRD)和场发射扫描电镜/能谱分析(FESEM/EDS),对AMD中赭色沉积物的矿物相及形貌进行鉴定。现场测定采样点水体物理化学参数(pH/Eh),探讨不同物理化学条件对含铁次生矿物相的影响。结果表明,大宝山铁龙AMD中赭色沉积物的含铁次生矿物主要有施威特曼石、黄钾铁矾、针铁矿、水铁矿等,此外沉积物中还含有七水铁矾、叶绿矾、四水白铁矾、针绿矾、纤铁矾、锡铁山石及羟铝矾等可溶性硫酸盐。施威特曼石具有带骨针棒状、海胆状形貌,针铁矿常呈针状及肾状集合体产出,黄钾铁矾呈六方板状,施威特曼石常可与黄钾铁矾或者针铁矿共生。赭色含铁次生矿物能在AMD较大范围的pH条件下存在,但倾向于Eh高的环境。当pH值增大时,施威特曼石有转变为针铁矿的趋势,并且针铁矿能保存施威特曼石的形貌特征。     

鄂尔多斯盆地纸坊组微量元素地球化学特征及沉积环境指示意义

沉积岩中的微量元素对沉积环境的水介质变化有着较高的敏感度,是研究沉积物沉积时的古气候、古环境的有效手段。鄂尔多斯盆地纸坊组是三叠系具有油气显示的新层系,其古气候及古水体环境对于恢复该时期盆地沉积格局、重建古地理及成藏研究具有重要意义。采用ICP-MS对鄂尔多斯盆地纸坊组剖面及岩芯21件泥岩及粉砂岩样品进行了微量元素测试,选择对沉积环境介质较为敏感的锶（Sr）、钡（Ba）、钍（Th）、铀（U）、钒（V）、镍（Ni）、钴（Co）等元素作为判别指标,并结合沉积学标志及孢粉分析,对鄂尔多斯盆地纸坊组沉积环境及古气候特征进行研究。结果表明:通过Li、Sr、Ni、Ga含量及Sr/Ba值判别研究区为淡水-微咸水沉积环境;U/Th值分布在0.09~0.38,δU值分布在0.43~1.07,V/（V+Ni）值分布在0.69~0.89,V/Cr值分布在0.87~5.57、Ni/Co值分布在1.21~2.93,指示水体分层不强的氧化-弱还原过渡环境;纸坊组水体深度平均深度小于30 m,大型"汇水"湖泊尚未形成;Sr/Cu比值在0.85~16.7之间,大部分小于10,仅个别值大于10,表明纸坊组古气候已由和尚沟组干热气候趋于温暖气候。     

江汉平原高砷地下水原位微生物的铁还原及其对砷释放的影响

微生物参与铁氧化物矿物的还原性溶解是高砷地下水形成的关键过程,其中具有砷还原功能的微生物如何参与含水层砷释放的生物地球化学过程亟待研究.利用从江汉平原典型高砷含水层中厌氧条件下分离出的四株细菌(Citrobacter sp.JH-1、Clostridium sp.JH-6、Exiguobacterium sp.JH-13、Paenibacillus sp.JH-33),通过室内厌氧模拟培养实验,查明其砷、铁还原能力,并通过分别与铁氧化物矿物及原位沉积物共同培养,探究原位含水层微生物参与的砷释放机理.结果表明:四株细菌均具有厌氧条件下砷、铁还原功能,Citrobacter sp.JH-1砷还原能力最强,96 h内还原的As(Ⅴ)浓度为2.22 μmol/L.其中Citrobacter sp.JH-1不仅可在厌氧和有氧条件下还原溶液中的As(Ⅴ),还可在厌氧条件下还原溶液中的Fe(Ⅲ)和无定型的水铁矿,在与含水层沉积物共培养12 d后,沉积物中铁与砷的释放量分别为510 mg/kg及1 150 μg/kg.江汉平原含水层中的原位微生物兼具砷/铁还原功能,在厌氧条件下可还原沉积物中的铁氧化物矿物并促进砷的释放,为深入揭示高砷地下水成因机理与地下水砷污染的防控提供重要科学依据.      

钛铁精矿,还原钛铁矿粉中亚铁的测定

样品中的金属铁用三氯化铁溶液溶解而除去，加盐酸和氟化钠溶解残渣中的亚铁，然后，在ＣＯ２保护气氛中用重铬酸钾标准溶液滴定，以二苯胺磺酸钠作指示剂，此法用于测定钛铁精矿和还原钛铁矿粉中的亚铁，结果满意。     

川东北地区飞仙关组高含H2S天然气TSR成因的同位素证据

四川盆地川东北地区是中国含油气盆地中已发现的高含硫化氢天然气储量最大的地区. 目前已探明储量和控制储量规模近3000×10⁸m³. 这些高含硫化氢天然气藏主要分布在渡口河、铁山坡、罗家寨、普光等构造带上, 储集层为三叠系飞仙关组鲕滩云岩. 天然气中硫化氢含量平均在14%, 部分高达17%. 虽然多数学者认为H₂S在深部碳酸盐储层中的大量聚集是硫酸盐热化学还原(Thermochemical sulfate reduction, TSR)的结果, 但是TSR过程及其留下的地质地球化学证据并不十分清晰. 作者通过对碳酸盐地层、次生方解石等的碳同位素, 硫化氢、硫磺、石膏、黄铁矿等的硫同位素分析, 以及天然气组成、烃类碳同位素和储层岩石学等方面, 进一步证实了该地区高含硫化氢天然气属硫酸盐热化学还原反应(TSR)成因. 硫化氢、硫磺和方解石是烃类气体参与TSR反应后形成的. 在TSR消耗烃类的过程中, 烃类气体中的碳参与反应并最终转移到次生方解石中, 成为次生方解石的碳源, 从而导致次生方解石的碳同位素严重偏轻, 可低到−18.2‰. TSR的中间产物硫磺和最终产物硫化氢及黄铁矿, 硫源均来自于飞仙关组地层中的硫酸盐. 在硫同位素分馏过程中, 键能决定了³²S先逸出, 而且逸出越早, 其形成硫化物(H₂S)或硫磺的d ³⁴S越小; 而对于参与反应的石膏来讲, 反应程度越高, 其³²S逸出越多, 剩余的³²S就越少, ³⁴S就会相对增多, 测试结果证明了硫同位素动力学分馏的这一过程.     

Photocatalytic Reduction of Cr^Ⅵ by Natural Sphalerite Suspensions under Visible Light Irradiation

The photocatalytic reductive capability of a natural semiconducting mineral, sphalerite has been studied for the first time. The sphalerite from the Huangshaping deposit of Hunan Province performed great photoreductive capability that 91.95% of the Cr^6＋ was reduced under 9 h visible light irradiation, higher than the 70.58% under 9.5 h UV light irradiation. The highly reductive ability results from its super negative potential of electrons in the conduction band. Furthermore, Fe substitution for Zn introduces donor states, and the oxidation process of Fe^2＋ to Fe^3＋ makes it an effective hole-scavenger. Cd and Cu substitute for Zn also reduce the bandgap and help broaden the absorbing edge towards the visible light. These substituting metal ions in natural sphalerite make it a hyper-active photocatalyst and very attractive for solar energy utilization.