氟化氢铵快速分解-电感耦合等离子体质谱法测定含刚玉铝土矿中锂镓锆稀土等痕量元素

铝土矿中常伴有锂、镓、锆、稀土等有用组分,完全提取并准确测定其含量对于铝土矿资源综合评价和综合利用具有重要意义。然而铝土矿中常常含有少量刚玉,常规的四酸、五酸和封闭压力酸溶法对其分解不完全,导致测定结果偏低。本文采用氟化氢铵作熔剂,高温下在旋盖PFA小瓶中分解样品,通过在熔样过程中使用少量硫酸,对不同熔矿温度、消解时间及试剂用量等因素详细考察,确定了最佳熔矿条件[200℃,3h,试样比4∶1(称样量50mg)],建立了氟化氢铵分解-电感耦合等离子体质谱法测定含刚玉铝土矿中37种痕量元素的分析方法。本方法能快速、有效地分解含刚玉铝土矿,经三种铝土矿国家标准物质GBW07177、GBW07181和GBW07182验证,并与四酸、五酸和封闭压力酸溶法的测定结果对比,三种标准物质中Li、Ga、Sr、Zr、Pb等9种元素的回收率分别在95.0%～115.0%、90.0%～110.0%和90.0%～110.0%之间,测定值与认定值相符。同时,本方法实现了铝土矿(Al_2O_3含量在42.97%～90.36%之间)中Al、Ti、P等主量元素的精确分析,进一步验证了其用来测定铝土矿中痕量元素的准确性。方法检出限为0.002～0.43μg/g,与传统硝酸-氢氟酸密闭消解法的检出限(0.000～0.48μg/g)基本相当,精密度在1.14%～8.84%之间,能够满足铝土矿中痕量元素的分析要求。     

浅谈花岗岩浆热液的形成及成矿作用

与花岗岩类有关的矿床主要是与其具有时—空及成因联系的岩浆—热液矿床,岩浆能否出溶热液且出溶相当数量热液是花岗岩类成矿的必要前提,直接制约岩浆岩的成矿潜力。基于前人和作者的研究成果得出,与成矿有关的花岗岩中发育的单向固结结构(UST结构)、石英眼、晶洞以及雪球结构等是岩浆挥发分相饱和出溶的标志,岩浆岩组成对于成矿潜力判别的贡献基于元素的地球化学行为以及物理化学条件,挥发组分中卤化物含量的高低和岩石中主量元素的丰度不能作为成矿潜力的判别标志,而微量元素是识别花岗岩类成矿潜力的地球化学指纹。高场强元素以及现出系统地球化学行为变化的稀土元素特征有望成为成矿潜力的最佳判别标志。花岗岩类含矿潜力的评价研究为岩浆热液多金属矿床的成矿预测和勘查评价提供理论指导,本文也指出在研究花岗岩含矿潜力中存在的一些问题及未来的研究方向。     

龙泉山构造区隧道浅层天然气来源定量研究

龙泉山含油气构造带是川西油气区和川中油气区分界构造,地层主要为侏罗系和白垩系红层,属非煤地层,不具生烃能力;但穿越龙泉山构造带的多条隧道,施工中都受到了浅层天然气危害。为查明浅层天然气来源,更准确地预测非煤地层隧道中瓦斯分布特征,为隧道工程服务,文章以成都地铁18号线龙泉山隧道为例,采用现场成分测试、气相色谱、稳定碳同位素、稀有气体同位素和生物标志化合物实验,对龙泉山含油气构造带浅层天然气的来源进行了定量研究。研究表明龙泉山含油气构造带浅层天然气主要成分以CH₄、N₂、CO₂为主,其中CH₄浓度达到57.65%~75.23%;浅层天然气稳定碳同位素实验表明δ¹³C₁、δ¹³C₂和δ¹³C₃的值分别在40‰、26‰和25‰上下;稀有气体同位素实验表明气样源岩年代介于225~249 Ma;生物标志化合物实验表明规则甾烷比值介于0.90~1.07。龙泉山构造带浅层天然气主要来源于下伏三叠系须家河组地层,深部气体主要通过断层及节理裂隙向上运移,在浅部砂岩、节理裂隙发育区和局部构造高点富集,从而对隧道工程形成危害。成都地铁18号线龙泉山隧道横穿龙泉山含油气构造,隧道掌子面瓦斯绝对涌出量达到2.13~4.99 m³/min,浅层天然气的分布受龙泉驿断层、卧龙寺向斜、龙泉山背斜和马鞍山断层控制。龙泉驿断层和马鞍山断层是深部三叠系须家河组天然气向上运移通道,断层破碎带及其伴生、派生节理裂隙发育区以及龙泉山背斜转折端是浅层天然气有利富集区,浅层天然气浓度高,隧道风险大。     

含钾岩石微生物转化的分子机制及其碳汇效应

岩石矿物的微生物风化是地球表层系统最为活跃和普遍发生的地质营力之一。微生物对含钾岩石(以硅酸盐矿物为主)的风化能够释放其中的钾、硅和钙等元素,并在合适的环境条件下促进矿物元素的碳酸化沉淀,这是地表元素地球化学循环的重要环节之一。微生物对岩石的生物转化作用既涉及微生物的生长繁殖和代谢调控,也与元素的迁移转化和次生矿物的演化序列有关,具有重要研究价值。采用矿物学、微生物学和分子生物学等相结合的研究方法,有助于系统地研究微生物促进含钾硅酸盐矿物的风化并耦联碳酸化过程及其分子调控机制。研究证实,在纯培养条件下,微生物风化含钾矿物主要采用酸解、螯合、氧化还原等多种方式的协同作用,并可通过调控相关功能基因的表达来响应缺钾的环境以实现其对含钾矿物的有效风化,显然这有赖于微生物通过长期进化而形成的精细的分子调控机制。在土壤生态环境中,微生物对矿物风化的显著特征是该生态环境中微生物群落协同互作的群体作用效应。微生物碳酸酐酶参与的硅酸盐矿物风化伴随碳酸盐矿物的形成过程可能是个长期被忽视的地表碳增汇过程,对该问题的深入探索有助于进一步理解地质演化历史中微生物对碳素迁移转化的驱动机制。加入含钾硅酸盐矿粉的有机肥已经显示出其在土壤改良、作物生长和增加土壤碳汇等方面的正面应用效果,这为利用硅酸盐矿物的生物风化作用来延缓大气CO₂浓度的持续升高提供了新的思路。介绍了有关微生物对含钾岩石生物转化释放钾素的分子机理及其碳汇效应方面的研究进展,以期抛砖引玉,推动该领域研究的快速发展。     

砷在石膏中固定机制:掺杂态和表面吸附沉淀态以及其在砷污染控制中的作用

石膏是矿山开采及冶炼等工业过程产生的大宗固体废弃物。工业活动产生的废液普遍有高含量的砷等有毒元素,这导致所产生的石膏也含有较高浓度的砷等有毒元素。研究砷在石膏中地球化学行为和归趋对含砷石膏的砷污染控制具有重要的理论和实际意义。然而目前对含砷石膏中不同形态的砷的定量测定和分析尚存在问题。本文在不同pH值的条件下共沉淀砷和石膏,利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、同步辐射X-射线吸收近边光谱(XANES)和电子顺磁共振(EPR)对石膏中掺杂态和表面吸附沉淀态的砷进行定量分析。ICP-MS的结果表明随着pH从2升高到12 和14,石膏中砷的含量由57×10^-6 增加到 67 470×10^-6和63 980×10^-6。同步辐射X-射线吸收近边光谱和电子顺磁共振光谱分析表明石膏样品中主要含有五价砷。在2≤pH≤7.5时,固体样品中同步辐射吸收边后的峰形状和掺杂态砷的形状类似,而在pH≥8时,其边后峰的形状发生明显的变化;粉末电子顺磁共振(EPR)定量分析表明在2≤pH≤7.5时砷在石膏中的含量和ICP-MS的分析结果一致,而在pH≥8时其含量明显小于ICP-MS的分析结果。这些结果揭示了在2≤pH≤7.5时,砷在石膏中主要以掺杂态的形式存在,而在pH≥8时大部分砷是以吸附态或表面沉淀的形式存在。五价砷在石膏中的含量和固定机制随着pH值的变化而变化,其研究对了解尾矿中石膏对砷污染的控制作用具有重要作用。此外,研究石膏中由辐射导致的g约为2.33的[AsO₃]^2-自由基电子顺磁共振特征峰,有助于补充和完善石膏的电子顺磁共振特征谱在地质测年及辐射剂量学中的应用。     

基于“定体积法”的大佛寺井田煤储层稳产阶段动态含气量反演

含气量是影响煤层气井生产的关键参数,但是,多数煤层气井无法直接获得目标煤层含气量,且解吸法测定的低阶煤储层含气量误差较大。文章以大佛寺井田煤层含气量动态变化特征为研究目标,结合煤层气井排采数据对煤储层参数动态的同步反馈,采用“定体积法”分析煤层气井排采数据,进行4#煤储层实时含气量的动态反演。结果表明：（1）设定多个原始含气量,实时含气量随时间变化呈线性递减关系,且下降趋势一致,皆能得到实时含气量变化线性斜率相同的结果：产气量与含气量消耗同步,且与生产时间间隔无关。（2）分析1 d、3 d、5 d的不同时间步长,设定原始含气量分别为2 m3/t、3 m3/t、4 m3/t、5 m3/t、6 m3/t、8 m3/t时,煤储层实时含气量变化关系高度一致,认为煤层气井遵循“定体积”产气规律,即不存在压降漏斗的形成与扩展。（3）连续排采阶段,实时含气量与排采时间呈线性降低关系,排采间断前后两个阶段煤储层实时含气量线性降低速率不同：为-0.00546和 -0.00435;第二阶段较第一阶段实时含气量变化斜率减小,是因为排采过程产生煤粉,堵塞阻碍块煤的解吸作用,造成储层伤害,能够解吸的煤层体积缩小。     

松辽盆地钱家店砂岩型铀矿床含矿岩系组成特征与铀成矿作用*

松辽盆地钱家店砂岩型铀矿床自勘查以来不断获得重大发现,已成为超大型铀矿床。该区矿床地质特征、成矿特点有过不少报道,但就其含矿建造的详细岩石学特征(蚀源区母岩)及有利的成矿条件等还需要随着研究程度的加深不断完善。铀矿的成矿作用包括导致铀元素集中形成铀矿的各种地质作用,其中,铀含量高且容易析出铀的源岩是铀成矿的物质基础,后期的氧化—还原、矿化蚀变是铀矿形成的关键。作者主要利用微观实验分析的方法,通过对钱家店砂岩型铀矿床赋矿岩石岩石学特征的详细分析,提出了矿层岩性主要为中—细粒长石岩屑砂岩、细粒长石岩屑砂岩和含泥砾砂岩和砂砾岩等,并且石英和长石总量与岩屑含量相近,岩屑主要以流纹岩、流纹质凝灰岩为主,次为粗面岩、正长细晶岩、花岗岩、花岗斑岩、安山岩、硅质岩和泥岩等。后生蚀变碳酸盐化、高岭石化较为普遍,局部强烈,其次黄铁矿化、氧化铁化,偶见重晶石化。常见深部油气渗入在赋矿层中出现油渍、油斑、溢散晕圈,共生黄铁矿莓球群及微细粒黄铁矿聚晶。铀的存在形式为铀矿物(沥青油矿、铀石)和吸附状态。分析了多成因—多阶段成矿模式,即沉积预富集阶段—层间渗入成矿阶段—油气改造富集成矿阶段—油气还原护矿阶段。     

吉林省和龙地区鸡南BIF型铁矿床含矿建造地球化学特征及形成时代

鸡南铁矿床位于吉林省和龙地区,地处华北克拉通北缘与兴蒙造山带接壤的龙岗地块北部,是东北地区发现较早的BIF型铁矿床之一。该矿床铁矿体主要呈层状、似层状、扁豆状赋存于鞍山群鸡南组上段中部层位,含矿岩石以黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩及斜长角闪岩为主,为角闪岩相的中低级区域变质岩系;主要矿石类型为条带状磁铁石英岩型和块状磁铁角闪岩型。为确定该矿床含矿建造的原岩、变质时代及构造背景,重点对含矿岩系中的斜长角闪岩进行了岩石地球化学和锆石U-Pb年代学研究。结果表明：斜长角闪岩的地球化学特征表现为富集大离子亲石元素、轻微富集重稀土元素;主量元素质量分数与中性-基性岩类基本相似,结合原岩恢复图解,判断其原岩类型为亚碱性玄武岩（拉斑玄武岩）,形成于弧后盆地背景;LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学研究中,2个较老的锆石测点年龄分别为（2 468±15）和（2 469±9）Ma,代表区内峰期变质年龄（约2 460 Ma）,26个锆石测点的测年数据较为集中,加权平均年龄为（2 275±25）Ma,代表区内退变质年龄。通过与国内外典型BIF型铁矿床的对比研究认为,区内的鸡南铁矿与官地铁矿同属Algoma型铁矿床。     

昌宁-孟连结合带中三叠世含放射虫硅质岩地层的古特提斯意义

昌宁-孟连结合带中三叠世地层记录了古特提斯洋晚期演化信息,为正确认识古特提斯构造古地理格局提供了重要的解剖窗口.云南省沧源县团结地区原划泥盆系曼信组岩性为硅质岩与泥岩互层夹砂岩层（透镜体）,对其中长石砂岩和硅质岩分别开展锆石U-Pb测年和地球化学分析,在限定该地层时代的基础上探讨其古特提斯演化意义.长石砂岩夹层和透镜体碎屑锆石定年显示其时代分别不早于237.8±1.3 Ma和237.7±1.4 Ma,赋存地层区域上可与牡音河组对比.本次中三叠世放射虫硅质岩地层的发现,填补了本区残余盆地沉积记录.该地层中硅质岩的地球化学特征反映其形成于大陆边缘环境,结合其中陆源碎屑岩碎屑组分和副矿物特征,表明古特提斯残余洋盆规模有限.研究区三岔河组磨拉石沉积角度不整合于早期地层之上标志着残余洋盆最终闭合.