海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ~(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10~(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10~(-3)～30×10~(-3),Mo—U富集系数比1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10~(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。     

西藏铁格隆南铜(金)矿床三维模型分析与深部预测

铁格隆南铜(金)矿床是近年来在班公湖-怒江成矿带西段多龙矿集区新发现的超大型Cu(Au-Ag)矿床。本文针对铁格隆南矿区深部找矿问题,以现代成矿地质理论和多元地学信息综合分析技术为支撑,以构建矿床找矿模型为指导,依托数据库技术、3S技术、三维建模与可视化技术及地质统计学理论与方法,开展基于矿产地质、地球物理、地球化学等成矿条件及找矿标志的三维地质实体建模与矿化异常三维空间重构,将铁格隆南矿床的预测评价研究拓展到三维空间,揭示了区内成矿地质特征、地球化学及地球物理异常表征,据此探讨了矿床的成因及矿体分布特征。并在此基础上,开展了矿区的地质-地球化学-地球物理综合信息分析与预测评价,以期减少单一信息多解性和成矿条件不确定性,为铁格隆南矿区深部找矿工作提供参考。研究结果表明:在地质找矿模型指导下,基于深部成矿空间三维结构重构基础上的三维地质、地球物理、地球化学异常信息提取与综合分析,可以有效的识别成矿地质体和矿致异常信息,实现深部矿产资源靶区空间定位预测,为深部找矿预测研究提供了新思路。综合分析结果显示铁格隆南矿床深部找矿潜力巨大。     

滇东北富乐铅锌矿床微量元素和S-Pb同位素地球化学研究

富乐铅锌矿床位于我国西南川滇黔铅锌多金属矿集区的东南部,矿体呈层状、透镜状赋存于中二叠统阳新组白云岩中,受层间破碎带控制。该矿床铅锌金属资源量超过50万吨,铅锌平均品位大于15. 6%。碳酸盐岩围岩溶蚀、重结晶和热液角砾岩化是该矿床普遍发育的热液蚀变类型,是酸性热液流体与碳酸盐岩围岩化学反应的结果。热液白云岩在成矿期前、成矿期和成矿期后都可形成,晚期形成的热液白云岩往往会部分替换早期形成的白云石,热液沿裂隙充填过程中,会引起围岩重结晶作用,形成明显的蚀变晕。矿石中主要硫化物包括闪锌矿、方铅矿和黄铁矿,伴有少量的黄铜矿和黝铜矿,白云石和方解石是主要脉石矿物。矿石的主要构造有致密块状、浸染状、脉状和角砾状。本次工作在富乐矿床厘定出三种颜色闪锌矿,即黑色、红色和棕色。LA-ICPMS研究表明,三种颜色闪锌矿中Cd、Cu、Ga和Ge等元素不同程度富集,而Fe、Mn和In等元素有不同程度亏损。在LA-ICPMS时间分辨率剖面图中,上述元素均呈水平直线出现,与Zn和S等主要元素的含量曲线平行,表明它们可能以类质同象形式赋存于闪锌矿中。而Sb、Pb和Ag等元素在LA-ICPMS时间分辨率剖面图中,呈较大波动趋势,暗示这些元素可能以微细粒包体存在,这与显微观测发现闪锌矿中有方铅矿微小矿物颗粒相吻合。本研究初步认为富乐闪锌矿颜色可能是Ni、Cu、Tl、Ga、Hg、Fe和Cr等多种元素共同引起的,其中Ni、Cu和Ga使闪锌矿呈紫色,Cu使闪锌矿呈红色,Ga使闪锌矿呈黄色。三种颜色闪锌矿样品的硫同位素组成变化较小,其δ~(34)S值变化范围为12. 2‰～14. 6‰,具有富集34S特征,与二叠系海相硫酸盐的δ~(34)S值相似,暗示热化学硫酸盐还原作用(TSR)可能是该矿床HS~-或S~(2-)离子形成的主要机制。不同颜色闪锌矿的~(207)Pb/~(204)Pb、~(206)Pb/~(204)Pb和~(208)Pb/~(204)Pb值分别为15. 604～15. 737、18. 570～18. 732和38. 532～38. 667。大部分闪锌矿的Pb同位素组成与基底昆阳群浅变质岩石的Pb同位素组成相似,少量闪锌矿具有与峨眉山玄武岩和赋矿沉积岩相似的Pb同位素组成,表明富乐铅锌矿床的成矿金属主要来源于基底岩石,并可能受到沉积岩和玄武岩的影响。综上所述,本文认为富乐铅锌矿床是一个形成于挤压背景下、受层间构造控制的高品位、富分散元素后生碳酸盐岩容矿型铅锌矿床。     

ICP-AES双向测定土壤中铜、锰、钒、锌金属元素的对比研究

本文采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)轴向和径向测定土壤中铜、锰、钒、锌四种金属元素的含量,比较分析了在不同三酸[硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)、高氯酸(HCLO4)]用量(配比)下对5种国家标准物质的消解性差异和对四种元素轴向和径向测定结果的影响。结果表明:(1)消解过程中f、g、h配比的三酸消解速度较快,d、e次之,a、b、c相对较慢。(2)对于低含量试样径向观测对轴向观测灵敏度较高;同时三酸消解用量不同,其结果差异性不明显,而发现中高含量范围内横向观测比径向观测相对偏差较小,说明了轴向观测效果较好。(3)通过采用f配比的三酸经过前处理进行稳定性分析,结果可知标准偏差(SD)均小于10,相对标准偏差(RSD)均小于5%,对于高含量锰元素横向观测较径向观测稳定性高,其余元素差异性不明显。     

硬塑-流塑浅埋黄土隧道变形特性及合理预留变形量模型试验研究

开展硬塑-流塑浅埋黄土隧道室内大型三维YTLH岩土联合地质模型试验,对比分析了硬塑、软塑、流塑3种状态,12 m和24 m两种埋深下的围岩内部位移、预收敛变形、掌子面挤出位移和径向围岩压力。结果表明:硬塑、软塑和流塑条件下围岩内部位移差率均呈现出"拱顶极小、两侧边墙极大"的特征,拱顶位移差率小于20%、两侧边墙位移差率大于91%;拱顶设计4.5 m长锚杆抗拉效果甚微,边墙围岩内部位移差利于锚杆抗拉效应的充分发挥;硬塑、软塑、流塑预收敛率分别接近65%、70%、80%,开挖对掌子面前方影响范围分别为0.5D、0.6D、0.8D,且呈现出直立型、鼓出型、滑塌型不同失稳破坏模式;应力释放率关系为硬塑<软塑<流塑,软流塑态拱顶应力释放率最大约70%,实际工程应避免软流塑态瞬时应力释放过渡而失稳。双线浅埋黄土隧道合理预留变形量建议取值:硬塑(拱顶55～70 mm、边墙15～20 mm),软塑(拱顶166～180 mm、边墙40～50 mm),流塑(拱顶290～300 mm、边墙125～140 mm),且拱顶和边墙之间按曲线过渡非等量留设。     

不同砂−膨润土垂直防渗墙填筑土料的掺量研究

土?膨润土垂直防渗墙在美国已广泛应用于城市卫生填埋场中,我国的工程中则应用较少。由国产膨润土与原地层土混合在自重应力作用下固结形成的防渗墙,其渗透性、孔隙和压缩性如何受膨润土掺量的影响,针对该一问题,使用福建标准砂模拟原地层,以3种典型膨润土作为混合料,在各掺量下对砂?膨润土填筑土料开展改进柔性壁渗透试验固结试验,研究不同膨润土掺量对填筑料渗透系数k、孔隙率n与压缩系数av影响。结果表明,膨润土和砂形成防渗墙时存在一个对应最小n和av的最优掺量Copt,当膨润土掺量小于等于Copt时,随着掺量增加,填筑料k下降很快,av缓慢减小;当掺量大于Copt后,随掺量上升,k降低速度趋缓,av快速地升高。理论上,膨润土掺入较少时黏土颗粒仅填充砂粒间的孔隙而不影响砂粒堆积,掺量达到一定程度后膨润土使砂粒彼此分离,悬浮在其中,填筑料的孔隙率随掺量而增大,可能是宏观上造成最优掺量产生的主要原因。     

磺酸型阳离子树脂的元素分配行为及高精度同位素分析应用

不同元素在离子交换树脂的分配系数是元素纯化和分离的基础,不同酸中各元素分配系数差异可用于设计高效的元素提纯流程,从而被广泛应用于现代高精度同位素分析。本文以AG?50W-X8阳离子树脂为研究对象,以分配系数(Kd)作为量化指标,通过系统实验研究不同元素在该树脂中的分配行为。在前人研究基础上,本实验增加了元素数量和酸的种类,涵盖了金属、类金属、非金属和稀土元素。结果表明：在盐酸和硝酸介质中,几乎所有元素的Kd都与酸度呈负相关,当酸度达到6mol/L时,除Th和Ca以外的所有元素都会被酸洗脱。稀土元素(REEs)和高场强元素在0.1～0.5mol/L稀硝酸和稀盐酸中强烈吸附在树脂上;而一些过渡金属、类金属和非金属元素(如Mo、W、Re、Ir、Sb、Ge、As、Se、Te等)在酸溶液中会形成含氧阴离子,不与阳离子树脂发生吸附。Al、Fe、Se、Pd、Cd、In等元素在盐酸中易与氯离子形成配位化合物或离子团,导致这些离子在盐酸中的分配系数显著降低。在硝酸和盐酸与氢氟酸的混合酸中,除稀土元素外,绝大部分元素随酸度增加Kd迅速降低。稀土元素在盐酸-氢氟酸混合介质中,随着盐酸的浓度增加(从0.1mo...     

四川盐源西范坪渐新世含矿二长斑岩成因浅析

四川盐源西范坪斑岩型铜矿位于扬子板块西南缘,通过对含矿二长斑岩进行锆石U-Pb定年,获得年龄为31.68±0.28 Ma(MSWD=1.2;2σ),表明其形成时代为古近纪渐新世早期,与区内碱性斑岩岩浆活动的高峰期一致。岩石碱度率指数(A.R.)为3.59～3.69,K/N为0.89～1.11,A/NK为1.16～1.24,A/CNK为0.97～1.13,属准铝—过铝质碱性石英二长斑岩;岩石高度富集轻稀土元素,相对亏损重稀土元素,δEu(0.80～0.85)异常不明显,并且富Sr贫Yb(Y),具高Sr/Yb和Sr/Y比值,系典型的埃达克岩。西范坪埃达克质含矿斑岩为印度板块与欧亚大陆板块碰撞造山晚期远程压力释放环境下,拆沉下地壳部分熔融的产物。     

甘肃白银厂折腰山VMS矿床蚀变带元素迁移及定量计算

折腰山矿床是甘肃省白银厂矿田内最典型的火山成因块状硫化物(VMS)矿床,赋矿围岩主要为奥陶纪石英角斑凝灰岩,属于FⅡ类流纹岩,为弧后环境的产物,在海底对流循环成矿作用过程中,遭受强烈的热液改造,形成了多种类型的蚀变。文章将折腰山矿床蚀变围岩分为弱蚀变带→绢云母硅化带→绿泥石化带→矿化带,利用蚀变趋势图解和质量迁移计算等方法,定量揭示了热液蚀变过程中元素的迁移规律。研究表明:①从弱蚀变带→矿化带,蚀变强度逐渐增大,主量元素P、Mn有一定活动性,二者的迁移量分别为-8.8%～8.8%和-1.8%～9.9%,但迁移趋势不规律;Si迁移量变化范围较大,为-16.2%～83.73%;Na、Ca、Sr大量迁出,其中Na、Ca最大迁出量分别可达-3.11%和-2.71%;Mg、Fe依次迁入,并在绿泥石化带中达到最大值9.49%和69.73%;K在绢云母化带中迁入量出现峰值1.6%,其后逐渐迁出,最大可达-2.22%;Rb的迁移行为与K一致;②高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等在热液蚀变过程中相对保持惰性;Al、Ti及Y表现为弱活动性;③主要成矿元素Cu随蚀变强度的增大,其迁入量有递增的趋势,Pb、Zn在矿化带中迁入,其余各带均为迁出;④热液活动过程中,SiO_2活化再沉淀,形成硅化蚀变;K的迁入形成绢云母化,并消耗了H~+,使热液酸度减小;Mg、Fe的迁入在还原环境下形成绿泥石化,并伴随金属硫化物的沉淀。因此,折腰山矿床中的绿泥石化可能是导致矿质发生沉淀的重要蚀变作用,其在勘查工作中可以作为寻找VMS矿体的重要标志。     

湖南临湘虎形山矿区蚀变地球化学过程研究

湖南省临湘市虎形山钨矿是近年来新发现的大型钨铍矿床。矿区内围岩蚀变类型较多,主要有云英岩化、硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化等。为了探究矿区围岩蚀变与成矿的关系,对蚀变硅质板岩分别作了主微量元素分析,通过元素相关性分析探究了各元素的迁移特征,并探讨了主要蚀变过程中出现的矿化类型以及矿化过程中一些金属矿物的生成顺序;利用标准化Isocon图解法,对围岩蚀变过程中组分的带入带出进行质量平衡计算。研究结果表明,板岩中组分迁移受绢云母化影响强烈,其中云英岩化与成矿关系最为密切,碳酸盐化与钨矿化也有一定联系。通过对湘东北地区、虎形山矿区冷家溪群和上地壳W、Cu、Pb、Zn、As、Sb丰度值的对比,反映了矿区地层富含成矿物质,但并未给成矿提供物质来源。