微生物地质工程技术及其应用

微生物地质工程技术是将微生物参与的生化过程加以控制和利用,来解决工程地质问题的一类新型岩土体水—力学特性改性技术。研究表明该技术具有低成本、环境友好、低能耗和过程可控的优点,是工程地质界近些年的一个热门研究内容,也是现代工程地质学科的重要发展方向。文章基于当前该技术取得的研究进展,系统总结了能被加以控制和高效利用的三种代表性微生物地质工程技术（微生物成矿作用、微生物膜作用及微生物产气作用）的原理及其应用领域。着重对研究最多、应用前景最广的微生物成矿作用改性岩土体力学特性、渗透特性、抗侵蚀性等工程性质及机理进行了阐述,并深入探讨了影响微生物成矿作用改性效果的关键因素（细菌种类、菌液浓度、环境温度、pH值、胶结液、土体性质及灌浆工艺）。此外,文章还详细论述了微生物成矿作用在地基处理、岛礁建设、防风固沙、水土保持、抗裂防渗、文物保护、地灾防治等领域的应用现状,并探讨了该技术当前面临的主要挑战及未来的重点研究方向。     

阿吾拉勒山琼布拉克铜矿床流体包裹体及碳氧同位素研究

琼布拉克铜矿床位于新疆伊宁县境内,前人对该矿床的成因一直存在争议.文章通过对琼布拉克铜矿床方解石中的流体包裹体进行系统的岩相学、显微测温学和碳氧稳定同位素分析研究,探讨了成矿流体的来源及演化.研究表明:琼布拉克铜矿床的流体包裹体主要为气-液两相包裹体,另有少量的气相包裹体,未见富CO2和含子矿物的流体包裹体,显示出张性...     

陕西太白县岩房湾铅锌矿成矿流体特征研究

岩房湾铅锌矿位于陕西省太白县王家楞九坪沟南侧约2km的岩房湾梁一带,地处南秦岭中-高山区,扁家沟与九坪沟的分水岭处,为一中小型铅锌矿床。以孔管子-松坪复背斜为轴,八方山二里河、岩房湾等铅锌矿床位于该复背斜的北翼,构成八方山-王家楞矿带,铅锌矿床以遭受印支-燕山期热液强烈改造为特征。目前,岩房湾铅锌矿的研究程度比较低,通过对其成矿流体方面     

东天山黑峰山、双峰山及沙泉子(铜)铁矿床的矿物微量和稀土元素地球化学特征

东天山黑峰山铁矿床、双峰山铁矿床以及沙泉子铜铁矿床位于新疆哈密盆地以南,是东天山阿齐山-雅满苏构造带的重要矿床。文章利用磁铁矿、黄铁矿和方解石的微量元素及稀土元素组成示踪了这些矿床的成矿流体来源和性质,初步探讨了矿床的成因类型。激光剥蚀（LA）-ICP-MS磁铁矿微量元素分析表明,三个矿床的磁铁矿具有非常低的w（V）、w（Cr）和w（Ti）（平均分别为68×10^-6、13×10^-6和237×10^-6）,指示磁铁矿形成于热液过程而不是岩浆分异。黄铁矿中较高的Cu含量可能反映了含Cu矿物微颗粒的存在。黄铁矿中较低的Pb、Zn含量可能反映了成矿流体中较低的Pb²⁺和Zn²⁺浓度。黄铁矿中的Co/Ni比值表明这些矿床均为火山-热液成因。三个矿床黄铁矿的稀土元素总量都很低（ΣREE为0.58×10^-6~3.02×10^-6）,黑峰山铁矿中的黄铁矿轻、重稀土元素分馏不明显,双峰山铁矿和沙泉子铜铁矿中的黄铁矿均为轻稀土元素富集型,（La/Yb）_N分别为3.51~13.4和2.76~17.2。三个矿床略有差别的方解石稀土元素配分模式,反映了其流体组成和形成机制的差别。黑峰山铁矿中的重稀土元素富集型的方解石稀土元素配分模式为方解石Sm-Nd定年提供了依据。三个矿床的黄铁矿和方解石均无Ce异常,黑峰山铁矿中的黄铁矿和方解石表现为负Eu异常,而双峰山铁矿和沙泉子铜铁矿中的黄铁矿和方解石表现为正Eu异常,反映了三个矿床均形成于较高的温度,前者成矿流体可能为碱性,后两者成矿流体为酸性、还原性。结合前人研究成果认为,黑峰山铁矿、双峰山铁矿及沙泉子铜铁矿均为火山热液-充填（交代）矿床。     

耿庄金矿含FeS2晶须环带重晶石巨晶的特征及成因意义

在山西耿庄金矿区含金隐爆角砾岩体的晶洞内,发现了含FeS2晶须环带重晶石巨晶,用扫描电镜、电子探针、Ｘ射线粉晶衍射等手段系统研究了重晶石及其所含FeS2晶须的矿物特征。结果表明,重晶石化学成分单一;晶体结构标准;发育完好;晶须为FeS2 Fe(Ni, Co)S2的类质同象系列。根据地质背景,结合包裹体研究成果,运用晶体生长和地球化学理论,讨论了重晶石巨晶及所含晶须的成因。认为重晶石巨晶是该区燕山期花岗岩浆活动的期后热液演化到后期阶段时,SO2-4与围岩中的钡反应而形成;所含的FeS2晶须是持续进行的火山隐爆作用所产生的大量H2S、SO2等与热液中分解出的Fe2+、Ni2+、Co2+反应而形成的;富碱、H2S溶解度增大,S2-增高有利于晶须的生长;重晶石和晶须生长的地质环境具有宏观上的一致性和具体条件的差异性。当pH值为1~8.5、lgfO2为-31~-38时,优先进入FeS2生长的优势场,形成FeS2晶须矿物。当pH值为5.5~10、lgfO2在-25~-36时形成重晶石;FeS2环带和重晶石的共生现象是两者共结晶交互生长的结果;重晶石的套叠生长和晶须环带特征,是耿庄地区隐爆作用脉动性和周期性作用的结果。耿庄含晶须重晶石巨晶,明确标示出所形成的地质条件和地质作用过程,为深入研究隐爆作用和理解该区成矿作用提供了矿物学证据。     

滇东北茂租铅锌矿床热液方解石稀土元素地球化学特征

滇东北茂租铅锌矿床赋存于震旦系灯影组白云岩中,矿体呈似层状、脉状和不规则状,矿石主要由黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、方解石和白云石等组成。方解石是该矿床中最为主要的脉石矿物,其形成贯穿整个成矿过程。本文选择与硫化物紧密共生的团斑状方解石为研究对象,借助等离子体质谱仪(ICP-MS),获得了5件热液方解石的稀土元素含量数据。结果显示,全部样品的总稀土元素含量较低(ΣREE=19.56×10-6⁶2.55×10-6),轻、重稀土元素间分异较明显[ΣLREE/ΣHREE=1.3062.55×10-6),轻、重稀土元素间分异较明显[ΣLREE/ΣHREE=1.30¹0.83,(La/Yb)N=2.8310.83,(La/Yb)N=2.83³1.40]。全部样品的(La/Sm)N(0.9231.40]。全部样品的(La/Sm)N(0.92⁶.30)和(Gd/Yb)N(3.086.30)和(Gd/Yb)N(3.08⁵.24)值表明轻稀土和重稀土元素内部分异不显著,δEu=1.875.24)值表明轻稀土和重稀土元素内部分异不显著,δEu=1.87⁴.27,呈明显的Eu正异常特征,而δCe=0.834.27,呈明显的Eu正异常特征,而δCe=0.83¹.18,显示Ce异常特征不明显。茂租铅锌矿床中热液方解石稀土元素含量、配分模式及相关参数与赋矿围岩灯影组白云岩不同,与区域上不同时代地层沉积岩及二叠纪峨眉山玄武岩也不同,但与会泽超大型铅锌矿床中的团斑和脉状热液方解石相似,暗示茂租铅锌矿床成矿流体中的REE来源与可能会泽矿床相似。结合同标本的C-O同位素组成和Sm-Nd同位素年龄,认为茂租铅锌矿床形成于晚三叠纪(196±13 Ma),其成矿流体中的不同组分具有不同的来源,可能与川滇黔铅锌矿床属于同构造热事件的产物,与VMS、SEDEX和MVT型不同,暂归为川滇黔型。     

黄土和沉积岩中分离方解石和白云石的方法实验

采用不同浓度的ＨＣｌ、ＨＡｃ、ＮＨ４Ａｃ及ＮＨ４Ａｃ－ＨＡｃ缓冲深液对典型黄土剖面的黄土样品进行了系统的浸取实验,结果表明,稀ＨＡｃ是分离方解石与白云石的最佳深剂,在浸取实验中对１４种不同元素含量进行测试,多数元素的含量有变化,用稀ＨＡｃ溶液浸取所得的浸取注中＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ的测定结果与使用稀ＨＣｌ浸取的浸取液中＾８７Ｓｒ／＾８６Ｓｒ测定值有一定的差别,方法可满足在古气候研究中对不同成因碳酸盐利用的要求。     

利用矿物方解石进行水体除磷实验研究

为探索解决水体富营养化问题的新方法,利用矿物方解石对含磷溶液进行了除磷实验。实验结果表明,方解石晶芽可以促进磷的沉淀,降低溶液磷浓度;其降磷效果与溶液初始磷浓度有关,初始磷浓度为1.2mg/L,除磷率为12.68%,初始磷浓度为3mg/L,除磷率为69.94%,初始磷浓度为5mg/L,除磷率为88.48%;同样,实验温度升高,可使方解石降磷效果明显提高。经透射电子显微镜测试,除磷沉淀物没有明显的晶质体特征。     

安徽泾县中村南方矿区方解石矿地质特征及其意义

厚岸-北贡是泾县地区主要方解石成矿带,沿构造带间隔分布近20家方解石矿,大理岩矿化受中村（云岭）花岗闪长岩岩体热力、挥发分影响及碳酸盐岩层控制。以往地质工作以普查为主,取得了一定的找矿成果,但受工作量和勘查程度影响未查明矿区地质特征,存在矿体连接跨层及开采设计与实际矿体赋存情况不符现象。通过泾县中村南方矿区方解石生产性探矿,利用地表和深部工程对矿体的控制,基本查明矿区方解石矿地质特征,对泾县地区方解石矿整合工作具有指导作用。     

不同pH条件下长石和方解石矿物选择性溶蚀过程

为研究富含CO₂和有机酸两种地层流体对长石和方解石矿物溶蚀能力与特征的差异,模拟地层温压条件,在有机酸和CO₂体系中进行长石和方解石矿物溶蚀模拟实验,结合GWB (Geochemist’s Workbench)12.0软件模拟结果,采用原子吸收、扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)、能谱分析等方法,分析长石和方解石矿物的溶蚀过程。结果表明：pH是影响长石和方解石矿物选择性溶蚀的重要因素。在温度为200℃、乙酸溶液条件下,矿物溶蚀表现为长石强溶蚀—方解石弱溶蚀的选择性溶蚀,pH为3.0较pH为7.0溶蚀现象更明显。pH影响Si、Al在溶液中的存在形态,进而影响长石向高岭石等二次矿物的转化,从而影响矿物的溶蚀过程。长石和方解石矿物溶蚀过程主要分为方解石快速溶解—长石缓慢溶解阶段、层状硅酸盐矿物沉淀阶段、长石快速溶解—方解石缓慢溶解阶段。该结果为优质储层的预测提供数据支撑。