凹凸棒石与Zn^2＋的长期作用研究

以凹凸棒石与Zn2＋为例研究粘土矿物与重金属离子长期作用过程,并运用高分辨透射电镜和X射线衍射分析粘土矿物与重金属离子长期作用的次生物相。结果表明：Zn2＋与凹凸棒石的长期作用是一个二阶段的过程,初始阶段为快速吸附作用,其后表现为慢速沉淀反应。高分辨透射电镜和X射线衍射分析表明,凹凸棒石与Zn2＋的长期作用过程中,具有纳米矿物特性的凹凸棒石表面快速水化,提高了悬浮液的pH值,诱导Zn2＋水解沉淀。而后,凹凸棒石缓慢溶解释放Al3＋和SiO44-与Zn（OH）2沉淀反应,形成Zn-A1双氢氧化物和异极矿。这一结果对认识土壤环境中重金属与粘土矿物的作用及重金属的归宿具有重要意义。     

氧化还原条件对红枫湖沉积物磷释放影响的微尺度分析

选取贵州红枫湖为研究对象,在实验室条件下模拟了自然、好氧和厌氧条件下沉积物内源磷的释放过程,联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对沉积物—水界面开展了微尺度观测与研究.结果表明,厌氧条件下红枫湖沉积物总磷含量显著降低,且主要是NaOH提取态磷(NaOH-P)和残渣态磷(rest-P)含量降低所致,厌氧条件下沉积物孔隙水中磷酸盐浓度明显升高,而好氧条件下沉积物孔隙水磷酸盐浓度显著降低,反映厌氧条件显著促进了红枫湖沉积物磷释放.厌氧条件下沉积物内部溶解氧浓度下降、硫还原活动增强可能是导致NaOH-P释放的主要原因.O_2浓度的降低加速了沉积物还原作用并产生大量H2S,进而与二价铁离子形成硫化亚铁沉淀,最终导致NaOH-P(Fe-P)释放到孔隙水中.好氧条件向厌氧条件的转换可通过改变沉积物内部pH值分布和微生物活动促使rest-P释放:厌氧条件下,厌氧微生物不仅可以消耗硫酸根产生H_2S,导致pH值降低,还可消耗有机质,将有机磷转变为无机磷.上述研究结果表明,沉积物—水界面氧化还原环境可影响沉积物氧渗透深度、pH值分布、微生物活动、硫循环以及有机质降解过程,进而控制沉积物磷的形态转化与释放.联合应用微电极技术和沉积物磷形态分析对湖泊沉积物—水界面开展微尺度观测研究是揭示沉积物内源磷释放机制与控制因素的有效途径.     

Determination of Ge, As, Se and Te in Silicate Samples Using Isotope Dilution-Internal Standardisation Octopole Reaction Cell ICP-QMS by Normal Sample Nebulisation

A method for the determination of Ge, As, Se and Te in silicate samples using isotope dilution-internal standardisation (ID-IS) octopole reaction cell (ORC) ICP-QMS by normal sample nebulisation was developed. The method does not involve either hydride generation or ion exchange. Germanium, Se and Te were determined by isotope dilution (ID), and As was determined by ID-IS. A silicate sample with an added Ge-Se-Te spike was digested with an HF-HNO₃-HBr mixture, dried, re-dissolved with HF and the supernatant liquid was directly aspirated into an ORC-ICP-QMS instrument with He or H₂ gas. No matrix effects were observed down to a dilution factor (DF) of ∼ 70 for Ge, Se and Te and DF of ∼ 1000 for As, which resulted in 3s detection limits in silicates of 2, 1, 0.1 and 4 ng g⁻¹, respectively. Advantages of the method are the simple sample introduction as well as a capability of determining S, Ti, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Hf and Ta by ID-IS-ICP-QMS/SFMS from the same solution. Furthermore, the total sample solution consumption was only 0.253 ml with DF = 2000. Therefore, only a 0.13 mg test portion was required. To demonstrate the applicability of this technique, Ge, As, Se and Te in eight silicate reference materials were determined, as well as S, Ti, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Hf and Ta in four carbonaceous chondrites.     

煤中有机质二次生烃迟滞性及其反应动力学机制

采用自然成熟度系列与其预热残渣系列样品相结合方式, 通过热解模拟方法, 对煤中有机质二次生烃迟滞性显现特征和化学反应动力学机制进行了探讨.结果表明: 二次生烃起始成熟度增高, 二次生烃峰位成熟度呈规律性后移, 二次生烃作用“死线”位于R_o=4.0 %左右; 二次生烃峰位成熟度与起始成熟度之差随起始成熟度的增高呈抛物线式演化, 二次生烃的绝对迟滞性和相对迟滞性均呈阶段性演化, 由此可对二次生烃迟滞深度进行预测; 二次生烃半峰宽随起始成熟度呈阶段性演化, 暗示二次生烃起始成熟度位于生油高峰附近的烃源岩, 其生烃量可能相对较大.同时, 原始样品平均活化能的演化经历了4个阶段, 它们与热解生烃量及二次生烃迟滞性的阶段性演化特征高度吻合, 揭示出二次生烃作用严格受控于反应动力学的地球化学机制.      

多孔介质中含均相/非均相反应传质过程数值模拟

结合化学反应方程式,并应用多孔多相介质溶混污染物输运过程的数值模型,对多孔多相介质中含均相/非均相化学反应传质过程进行了数值模拟。化学反应主要包含均相快速/慢速和非均相快速/慢速等5种化学反应过程,溶质输运行为的控制机制主要考虑对流、扩散及降解、吸附等。基于原有的隐式特征线Galerkin离散化的有限元方法,求解模型控制方程的边值初值问题,求解过程中把均相化学反应物质中按照反应物和生成物分开,非均相反应物质按照固相和液相分开,对均相反应物及非均相液相物质浓度耦合求解,而均相生成物和非均相固相物质独立求解。使方程组按照其不同类型进行分类,同时可减少未知数的个数。对于含有非线性内状态变量的右端项进行迭代求解。数值例题结果验证了所提出的数值方法的有效性、计算精度和稳定性。     

基于TOUGHREACT的成矿过程化学反应数值模拟——以虎头崖铅锌多金属矿床为例

虎头崖铅锌多金属矿床是青海省祁漫塔格成矿带中典型的矽卡岩型矿床。本文基于前人对该矿区地质特征、矿物学和地球化学特征等方面的研究成果，利用TOUGHREACT数值模拟软件，针对石英-晚期硫化物成矿阶段进行成矿过程化学反应数值模拟研究。通过建立地质概念模型和网格化物化参数的设置，在设置的时间步长内对多相流体流动和热对流传导、溶质运移以及地球化学反应过程进行模拟计算，研究了矿区内不同温压条件下成矿元素化学平衡浓度变化的总体趋势以及对方铅矿和闪锌矿矿物溶解沉淀情况的影响。结果表明：当温度从250℃降至155℃时，Pb²⁺的化学平衡浓度出现骤减；当温度从300℃降至100℃时，Zn²⁺的化学平衡浓度出现骤减；由于矿物的沉淀需要消耗大量相关的成矿元素，方铅矿和闪锌矿最佳成矿温度范围分别为155℃~250℃和100℃~300℃；不同温度和压力对成矿元素化学平衡浓度影响不同，温度是控制方铅矿和闪锌矿沉淀化学反应的核心因素，压力的影响较小。模拟结果与传统地质解译结果相对符合，证明了模拟的有效性。     

硼及硼同位素地球化学在地质研究中的应用

总结了硼及硼同位素的地球化学特征：（１）硼是易溶元素,主要赋存在地球表层,尤其是海水、海相沉积物及海水交代岩石中。其同位素组成δ１１Ｂ值按顺序变化,封闭盐湖卤水（＞４０‰）＞海水（３９５‰）＞海相硼矿物（１８２‰～３１７３‰）＞海相沉积物（１３９‰～２５２‰）＞海水交代岩石（４５１‰～１０８５‰）。大陆水及陆相沉积物硼含量及硼同位素组成变化极大,并多以负值为主。海陆过渡构造带则具有过渡的硼丰度值和硼同位素组成。（２）１１Ｂ较１０Ｂ具有更活跃的地球化学性质,因此在水岩作用中具有明显的同位素交换。硅化交代作用中,岩石被硅化交代,释放硼,并优先释放重硼,同位素组成变轻;在脱硅反应中,岩石释放硅吸收硼,并优先吸收重硼,同位素组成变重。在封闭体系中,水溶液淋滤岩石中部分的硼,即可大量富集,并富集１１Ｂ;在开放体系中,岩石硼被大量淋滤流失,δ１１Ｂ值明显降低。由于水岩作用的结果,从新鲜海底玄武岩到正常海水,硼同位素值从－２９５‰到３９５‰逐渐升高。（３）变质脱水反应中硼被大量排出,并优先排出重硼同位素,进入流体相,因此随着变质程度由低到高,岩石中硼含量及同位素组成δ１１Ｂ值由高变低。（４）在成矿研究中?     

热液成矿作用的一般动力学方程

分析了热液成矿作用的基本特点和研究现状，推导出热液成矿作用动力学体系的一般方程，并着重讨论了方程中表征热液与围岩之间化学反应的速率项，除目前一般采用动力学实验实测反应速率常数外，作者根据局域平衡原理，认为成矿作用可视为体系内各点随着温度和压力的变化不断重建平衡的过程，可用温度和压力变化时成矿反应的平衡常数的变化速度表征成矿反应的动力学行为，成矿化学反应的速率还可用主要成矿物质的溶解的变化率来表征。     

柴达木盆地三湖地区磁力异常形成机理研究与异常分析

柴达木盆地的油气资源丰富,近年来在该区发现了大量异常显示,但是各种异常形成机理各不相同,存在较大多解性,使得该区油气储量探明率很低.根据柴达木盆地以往开展的常规非地震勘探的现状及效果,以磁测找油机理为基础,采用磁力资料化极、剩余磁力异常提取和磁力平剖图等处理手段,对三湖地区生物气藏磁异常进行分析研究,取得明显的异常显示效果.     

鄂西地区中二叠统栖霞组下部烃源岩形成机理

中二叠统栖霞组下部烃源岩广泛发育于扬子地台台内盆地和台地边缘。多种古环境参数V/(V+Ni)、V/Cr、Cu、Ni、Zn、Hf、Nb、自生U含量和烃类百分含量的研究表明,栖霞组烃源岩周期性变化的有机质埋藏量主要受控于海洋表层初级生产力,而生产力的变化受气候引起的海平面变化的影响。海平面的上升带来丰富的营养物质,提高海洋初级生产力,导致大量有机质在海底堆积。细菌分解有机质对氧的消耗以及盆地水体循环的减弱促使底水贫氧。海平面变化是栖霞组有机质富集的最终因素。