压力水作用下硬石膏岩膨胀性研究

针对隧道工程中硬石膏围岩在压力水作用下的膨胀现象,设计加工了多功能膨胀仪。使用该仪器及MTS815岩石力学测试系统,对不同水压条件下硬石膏岩的轴向膨胀应变及侧向膨胀应力进行了测试,对压力水作用后硬石膏岩的含水状态及力学特性进行了测试。结果表明：水压越大,硬石膏岩的最大轴向膨胀应变及最大侧向膨胀应力越大,膨胀起始时间越短;随水压的增大,硬石膏岩的吸水率增大,结晶水率逐渐增大并趋于吸水率,而自由水率逐渐减小并趋于0;硬石膏岩的弹性模量和峰值强度随水压的增大而增大。这些说明水压能影响其含水状态,增强硬石膏岩的膨胀性,促进其膨胀的激活,提高其力学性能。基于试验结果,建立了压力水作用下的硬石膏岩吸水状态方程,并改进了湿度场理论体系中的膨胀本构模型。     

硫酸盐还原菌粘附作用对硬石膏分解的影响

硫酸盐还原菌(SRB)分解硫酸盐矿物对C、S、Fe、Sr、Ba等元素的循环起着重要制约作用,二者相互作用机制的阐明具有重要的矿物学、地球化学及地质微生物学意义。通过设计厌氧实验,本文探讨了SRB与硬石膏的作用过程及机理。结果表明,较之无菌体系,SRB体系中氧化还原电位(EORP)显著降低;可挥发性硫(AVS)与蛋白质浓度则不断增大;硬石膏中总溶出硫含量增加;硬石膏表面SRB粘附位置出现明显溶蚀现象。分析表明SRB通过两种机制促进硬石膏分解:SRB还原代谢消耗溶解态SO42-,降低SO42-浓度,进而促使硬石膏持续溶解;SRB粘附于硬石膏表面,其自身及代谢产物通过络合硬石膏中的Ca加速矿物分解,此种机制在前人的研究中被普遍忽略,而通过此机制SRB亦可促进难溶硫酸盐(天青石、重晶石等)及铁氧化物的溶解,进而制约相关元素的地球化学行为。     

庐枞盆地泥河铁矿床中硬石膏微量元素特征、沉淀机制及其对铁成矿作用的制约

泥河铁矿床是长江中下游成矿带庐枞火山岩盆地中典型的磁铁矿-磷灰石型铁矿床。硬石膏是矿床中的主要脉石矿物,在矿床的各个阶段均有发育。本文在详细的野外地质工作和岩相学观察基础上,系统的对矿床各成矿阶段硬石膏开展LA-ICP-MS分析测试工作对硬石膏形成机制进行了分析,初步探讨了硬石膏在铁成矿过程中的作用及意义。矿床中的硬石膏分为三类:与透辉石、磁铁矿、黄铁矿、磷灰石等矿物共生的紫色板状硬石膏(Type Ⅰ);与黄铁矿共生的白色板状硬石膏(Type Ⅱ)以及呈独立脉状产出的白色糖粒状硬石膏(Type Ⅲ)。Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏REE含量远低于Type Ⅰ硬石膏,Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏的稀土配分模式相似,二者与Type Ⅰ硬石膏具有很大差别。泥河铁矿床硬石膏中REE含量受结晶学因素的影响较小,主要影响因素为温度、流体的演化过程以及络合物阴离子的类型和数量。早期高温热液中REE主要以Cl络合物形式迁移,矿床中较早沉淀的富稀土矿物捕获了大量REE,使体系中REE含量大幅度减少,致使Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏稀土含量偏低。晚期流体盐度的降低导致了Cl-/SO42-比值变低,热液中稀土元素的减少以及络合物配位体的改变导致了Type Ⅱ和Type Ⅲ硬石膏稀土配分模式趋于平滑。此外Type Ⅲ硬石膏个别点显示出轻稀土富集的特征,说明热液晚期可能存在硬石膏的溶解再沉淀过程,该过程会改变硬石膏中的稀土配分模式。硬石膏的加入可以提高体系氧逸度,提高热液中铁元素的形成磁铁矿的比率从而利于形成大规模铁矿体。     

塔里木盆地轮台断隆第三系盐湖沉积环境研究

详细研究了塔里木盆地塔北隆起轮台断隆第三系盐湖-碎屑岩沉积体系的沉积环境。整个研究以干旱-半干旱的气候条件为主因素,以盐湖沉积中盐类矿物硬石膏的不同构造类型与环境关系为突破口,结合元素地球化学,从一个新的角度总结了研究区的沉积特征。     

川东北不同含硫物质硫同位素组成及H2S成因探讨

自1995年川东北地区渡1井在飞仙关组获得高产的高含硫天然气以来,相继在该地区的罗家寨、滚子坪、渡口河、铁山坡、七里北、普光等构造发现高含硫大中型气田和含气构造,这些构造中的H2S含量一般分布在9%～17%之间.飞仙关组天然气中H2S的б34S值主要分布在 10.3‰～ 13.7‰之间,地层中硬石膏的б34S值则分布在 11.0‰～ 26.1‰之间,即天然气的б34S值比硬石膏的б34S值轻.针对不同含硫物质生成H2S的硫同位素分馏特征进行了一系列实验研究,包括硫化亚铁与盐酸反应,硫磺、硫酸钙分别与正己烷反应,泥灰岩加热生成H2S等,实验结果表明,无机反应生成的H2S的б34S值均比反应物的重.理论上,在硫离子与氢离子结合生成H2S的反应过程中,S2-和H 通过离子的碰撞方式形成的34S2-与H 结合形成H2S的稳定性比32S-与H 结合形成H2S的稳定性高.由此推测,若天然气中的H2S是由地层中硬石膏与烃类的反应生成的,那么H2S的б34S值应该比硬石膏中的б34S值重.综合各种因素认为单质硫与烃类的反应可能是川东北飞仙关组H:S形成最主要的原因.     

安徽庐江沙溪斑岩型铜金矿床热液蚀变研究

1蚀变分带特征矿区围岩蚀变广泛,成因复杂,具有一定的分带性。无论是侵入岩还是砂页岩,均不同程度地受到蚀变作用。蚀变强弱与岩性和构造带有密切的关系。一般说来,含矿石英闪长斑岩蚀变较强,其它部分岩体较弱;断裂带及其附近蚀变较强,远离断裂带较弱;岩体中心蚀变较强,向边缘减弱。蚀变的强弱与矿化有一定的相关性,在蚀变强烈地段,往往各种蚀变叠加出现,矿化亦     

硬石膏断层带摩擦稳定性转换与微破裂特征的实验研究

断层带摩擦稳定性转换及其对应的微破裂特征对于地震成核条件和慢地震机理研究具有重要的意义.本文利用双轴实验装置研究了硬石膏断层带摩擦稳定性的转换及其对应的应变变化、微破裂特征,并分析了实验标本的微观结构.实验结果表明,σ₂和加载点速度对断层滑动稳定性具有显著影响.在低σ₂条件下,硬石膏断层带出现不稳定滑动,变形以局部化的脆性破裂和摩擦为主;随σ₂的增加,断层由不稳定滑动向稳定滑动转换,断层带变形方式逐渐转变为分布式的破裂.在低σ₂条件下,硬石膏断层带在较低加载点速度下表现为速度强化且滑动稳定,在中等加载点速度下表现为速度弱化并伴有准周期性的黏滑,在较高加载点速度下又有转向速度强化的趋势,σ₂的提高使得速度弱化的范围逐渐减少,滑动趋于稳定.上述两次转换对应不同的微破裂特征,在较高速度下从速度弱化转换为速度强化时,断层滑动伴有能量较小但频度很高的微破裂活动,而在较低速度下从速度弱化转换为速度强化时,断层滑动伴有间歇性的微破裂,这与断层带的微观结构特征有较好的对应关系,表明其转换机制是不同的.     

程潮铁矿西区地表塌陷成因分析

以程潮铁矿西区为例,结合矿区的地层岩性和地下采矿情况,系统分析了金属矿山地下开采引起的地下水位变化及地表突发性塌陷的原因。研究表明：地表塌陷主要受地下采矿的影响;在一定的地质水文条件下,地表塌陷时采空区高度与采矿深度呈线型关系;地表变形大小和扩展范围与地层岩性息息相关;连续降雨能诱发地表塌陷。地表塌陷可被分为4个阶段：间歇性向上崩落阶段、裂缝连通及扩展阶段、疏干塌陷阶段及地表塌坑群形成阶段。采空区上部岩体垮落是非充分的,岩体空隙随时间的积累和岩体崩落动态变化,崩落呈间歇性、跳跃性地向上发展。岩体崩落的高度与地层岩性有关,岩体强度越小,完整性越差,每次崩落高度越小,总崩落高度越大。随着矿体的开采,漏斗状水位降形成。地下水位降低不仅与采空区的相对位置有关,还受岩性构造所控制。岩体裂隙的产生及发展贯通为地下水向下流动提供了有利通道,可溶岩不断被侵蚀,黏土及岩屑被地下水容冲刷带走易在地下形成隐伏空区。硬石膏整体变形破坏会造成地下水的突涌,在地下隐伏空区内产生瞬时高负压,诱发地表塌陷。     

安徽向山地区火山岩层中硬石膏的沉积成因特征及其与硫铁矿的关系

本文从赋矿地层,含矿层序、容矿岩性、矿石结构构造、矿物组合、生成顺序、地球化学特征以及区域对比等方面,论证了向山地区的硬石膏矿床是在蒸发环境条件下,主要由火山喷气作用提供物质来源,通过沉积作用所形成的特殊膏盐建造,并受到后期岩浆热液的叠加改造。文章还分析了硬石膏形成的地质环境条件。最后阐述了该区硫铁矿与硬石膏的两种成因关系。     

石膏及其热转变产物的红外光谱

本文给出了石膏及其热转变产物－－烧石膏和硬石膏的红外光谱。在晶体结构资料基础上，对石膏和硬石膏分别进行了因子群分析和位置群分析，其结果清楚地表明，理论预测的光谱与实测光谱相当一致。根据烧石膏的红外光谱和位置群分析的结果可以肯定。SO4^2-离子的位置对称性不可能是D 2，只能为C2或C1。热转变产物的红外光谱表明，石膏－－烧石膏和烧石膏－硬石膏之间的热转变温度分别为80－100℃和350－400℃。