脱氮硫杆菌同步脱硫反硝化技术的关键因素研究

利用脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)在厌氧条件具有的脱硫反硝化生理特性,提出同步脱硫反硝化技术的思路,推导出脱氮硫杆菌(Thiobacillus denitrificans)氧化硫化物为单质硫的化学计量式,并通过间歇试验考察同步脱硫反硝化技术的关键因素。试验结果表明,硫氮比(S~(2-)/NO_3~-比值)和硫化物浓度是同步脱硫反硝化技术的关键因素,两者分别控制在5/3和低于300mg/L的水平可以获得较好的脱硫和反硝化效果,在此条件下,单质硫转化率最高达94％,且随着硫氮比的降低而升高。     

青海锡铁山铅锌矿床硫同位素地球化学研究——深源与海水硫的混合

锡铁山铅锌矿床发育较为完整的喷流沉积系统,包括管道相、近喷口相、远端沉积相及各种喷流沉积岩,并有后期改造作用形成的脉状铅锌矿体。本文通过喷流沉积系统各部位硫化物硫同位素的分析,不同部位硫化物硫同位素组成不同,且规律性变化。以黄铁矿分析结果为例,网脉状石英钠长岩δ34S=+0.8‰,代表供给系统的硫化物脉2.95‰,非层状矿体4.48‰,层状矿体3.25‰,炭质片岩为+6.26‰,后期改造型铅锌矿脉为+2.93‰。代表管道相的网脉状石英钠长岩黄铁矿具有深源(幔源)的硫同位素组成,而矿体或大理岩上盘炭质片岩具有海水硫来源的特点。矿体的硫介于二者之间,更靠近炭质片岩的硫化物同位素组成,其来源可能更多受海水硫酸盐的制约,即锡铁山矿床硫具有混合来源性质,主要是海水硫酸盐的还原,部分来源于深部卤水的供给。硫的还原方式以生物细菌还原为主。层状矿体中硫同位素组成由早至晚δ34S逐渐降低,表明层状矿体成矿作用过程中,发生了生物成因的H2S的大量加入。     

黔西北地区铅锌矿床流体包裹体与硫同位素地球化学研究

黔西北铅锌成矿区位于扬子地块西南缘,矿床产于不同时代的碳酸盐岩建造中,其矿物组合和热液蚀变特征类似于MVT型铅锌矿床。本文通过对该区部分铅锌矿床的矿石显微岩相学结构、矿物学与地球化学、脉石矿物和闪锌矿中流体包裹体岩相学与显微测温学以及硫同位素地球化学等研究,确定了该类型矿床成矿流体的性质及其成矿过程。结果表明,黔西北地区不同赋矿层位铅锌矿床具有相似的成矿流体特征,为中低温(160~260℃)、较高盐度(10%~22%NaCleqv)、含有低密度的CO_2、CH_4和N_2的卤水,不同于MVT型铅锌矿床成矿流体特征;硫同位素地球化学研究揭示,这些铅锌矿床硫化物的δ~(34)S范围均落在对应赋矿地层时代蒸发岩中的硫酸盐和生物成因硫化物的δ~(34)S演化曲线上或其附近,表明这些铅锌矿床硫化物中的S可能主要来源于对应地层本身。结合地球化学热力学分析,认为Pb、Zn等成矿元素的Cl络合物是成矿元素的主要搬运形式,富含Pb、Zn的成矿流体与赋矿地层中富含H_2S还原性流体的混合是铅锌富集成矿的重要机制之一。     

加氢和TSR反应对天然气同位素组成的影响

天然气形成过程中的加氢作用和 TSR 反应是有机-无机相互作用的重要方式。相邻水体和深部来源的氢,是天然气形成的重要氢源,塔里木盆地天然气的甲烷氢同位素组成明显表现出不同沉积水体对甲烷氢同位素的控制作用,大宛105～25井和阿克1井具有深部流体加氢的特征;TSR 反应中硫同位素在不同反应阶段和反应过程具有不同的分馏特征,这种特征在四川盆地高舍硫天然气中具有很好的表现,TSR 反应硫同位素分馏一般小于20‰,而单体硫、黄铁矿和硫酸盐矿物等其它反应过程的产物硫同位素分馏不明显。     

新疆包古图斑岩铜矿矿床地质特征

新发现的包古图斑岩铜矿床位于准噶尔盆地西缘,达尔布特断裂以南的包古图地区。通过对 V 号主要赋矿岩体及钻孔岩心的野外和镜下观察,研究了矿体矿化情况、蚀变分带特征和矿石组合。对该矿床的流体包裹体分类研究表明,主成矿期成矿温度在180℃～450℃,包裹体的形成压力多在1～9MPa。由此得出的斑岩体的侵位深度在100～600m。黄铜矿和黄铁矿的δ~(34)S 变化范围分别是-2.4‰～-0.8‰和-2.7‰～ 0.7‰。对该矿床的初步研究认为,矿床是在埃达克质岩浆侵位到地壳浅部冷却成岩后,经历了两期含矿热液的作用而成矿的。早期形成 Cu、Fe、Mo、Zn 的硫化物矿物,可划分为4个成矿阶段;晚期形成 Cu-Te-Bi-Au-Ag 的复杂矿物组合。早期矿化形成的辉钼矿 Re-Os 年龄是310Ma。     

湖北金山店矽卡岩型铁矿田硫同位素特征及其地质意义

矿集区或矿田尺度硫同位素的空间分布特征研究不仅具有重要的理论意义,而且对找矿实践具有重要的指示作用。本文对金山店矿田范围内的矽卡岩型铁矿床开展了系统的硫同位素研究工作,发现该矿田内矽卡岩型铁矿床中的黄铁矿(+15. 1‰~+25. 6‰)、硬石膏(+24. 9‰~+31. 5‰)和石膏(+27. 5‰~+30. 4‰)均具有富集重硫同位素的特征,明显不同于岩浆热液矿床中这些矿物的δ~(34)S值组成特征,且硬石膏和石膏的δ~(34)S值与三叠系嘉陵江组地层中沉积石膏的δ34S值较为接近,暗示金山店矿田内矽卡岩型铁矿中的硫可能主要来自于含膏盐地层。含膏盐地层广泛参与了金山店矿田中矽卡岩型铁矿的成矿作用,对成矿作用产生了重要的影响:大量硫酸根(SO_4~(2-))的还原过程可以将成矿体系中的Fe~(2+)氧化成Fe~(3+),导致大量磁铁矿的形成;含膏盐地层与流体作用形成大量的盐溶角砾岩,有利于加速成矿流体与围岩之间的水岩作用,并提供容矿空间。系统的对比研究发现,大冶地区的矽卡岩型铁矿和矽卡岩型铁铜矿的赋矿地层、热液硬石膏/石膏规模和硫同位素值组成均存在明显的差异,暗示这些矿床的成矿围岩存在显著的差异。鄂东矿集区尺度的硫同位素等值线所揭示的空间变化规律具有重要的找矿指示作用:在天青石矿区(如狮子立山)或附近可能具有寻找大冶式矽卡岩型铁矿床或铁铜矿床的潜力,而在硬石膏/石膏发育的矽卡岩型铁矿区(如金山店铁矿田和程潮铁矿)或附近则具有寻找狮子立山式热液天青石矿床的潜力。     

四川天宝山铅锌矿床的锌-硫同位素组成及成矿物质来源

四川天宝山铅锌矿床位于扬子板块西南缘,赋矿地层为上震旦统灯影组白云岩。尽管这个地区已有大量的科研工作,但其成矿物质来源仍然存在争议。本文主要测定了闪锌矿微区样品的锌和硫同位素组成,以及三个中段的闪锌矿单矿物、上震旦统灯影组白云岩和会理群天宝山组砂岩的锌同位素组成。闪锌矿微区样品的δ~(66)Zn值介于0.39‰~0.52‰之间,平均值为0.46‰,δ~(34)SCDT值介于4.24‰~4.87‰之间,平均值为4.59‰。同一块手标本上闪锌矿微区样品具有均一的锌同位素组成表明小尺度上(10×10cm~2)热液流体具有均一的锌同位素组成。在大尺度上(矿体),三个中段的闪锌矿的锌同位素组成范围变化较大,其δ~(66)Zn值介于0.15‰~0.73‰之间。同一块手标本上早期阶段的闪锌矿具有更重的锌同位素组成表明早期阶段的成矿流体可能具有更重的锌同位素组成。三个中段闪锌矿的锌同位素组成变化主要受成矿流体中锌同位素组成和成矿流体的迁移就位途径控制。上震旦统灯影组白云岩的δ~(66)Zn值介于0.06‰~0.35‰之间,平均值为0.21‰,暗示热液淋滤控制了灯影组白云岩的锌同位素组成。会理群天宝山组砂岩的δ~(66)Zn值为0.62‰,可能代表了未经热液淋滤的沉积端元的锌同位素组成。本次研究表明天宝山铅锌矿床的锌主要来源于上震旦统灯影组白云岩,但不能排除白云岩之上的沉积盖层、基底和更深物质的贡献;硫主要来源于上震旦统灯影组地层中的蒸发岩(主要通过热化学还原作用形成还原硫)。     

Sulfur biogeochemistry and isotopic fractionation in shallow groundwater and sediments of Owens Dry Lake, California

Groundwater and sediment samples (∼ 1 m depth) at sites representative of different groundwater pathways were collected to determine the aqueous speciation of sulfur and the fractionation of sulfur isotopes in aqueous and solid phases. In addition, selected sediment samples at 5 depths (from oxic to anoxic layers) were collected to investigate the processes controlling sulfur biogeochemistry in sedimentary layers. Pyrite was the dominant sulfur-bearing phase in the capillary fringe and groundwater zones where anoxic conditions are found. Low concentrations of pyrite (< 5.9 g kg^− 1) coupled with high concentrations of dissolved sulfide (4.81 to 134.7 mg L^− 1) and low concentrations of dissolved Fe (generally < 1 mg L^− 1) and reducible solid-phase Fe indicate that availability of reactive Fe limits pyrite formation. The relative uniformity of down-core isotopic trends for sulfur-bearing mineral phases in the sedimentary layers suggests that sulfate reduction does not result in significant sulfate depletion in the sediment. Sulfate availability in the deeper sediments may be enhanced by convective vertical mixing between upper and lower sedimentary layers due to evaporative concentration. The large isotope fractionation between dissolved sulfate and sedimentary sulfides at Owens Lake provides evidence for initial fractionation from bacterial sulfate reduction and additional fractionation generated by sulfide oxidation followed by disproportionation of intermediate oxidation state sulfur compounds. The high salinity in the Owens Lake brines may be a factor controlling sulfate reduction and disproportionation in hypersaline conditions and results in relatively constant values for isotope fractionation between dissolved sulfate and total reduced sulfur.     

新疆希勒库都克铜钼矿床硫同位素特征及成矿物质来源探讨

位于东准噶尔北缘的希勒库都克铜钼矿床是一个以钼为主的斑岩型矿床,形成于早石炭世。希勒库都克铜钼矿床硫化物δ34S值介于+0.4‰~+7.6‰之间,平均为+4.1‰,其中黄铁矿δ34S值为+0.4‰~+7.6‰(平均+4.2‰)、辉钼矿δ34S值为+3.2‰~+4.7‰(平均+4.2‰)、黄铜矿δ34S值为+1.6‰~+2.5‰(平均+2.1‰),均显示出岩浆硫的组成特征。硫化物稀土元素特征与含矿斑岩类似,暗示成矿物质可能来源于含矿斑岩;流体包裹体地球化学及H-O同位素特征也表明成矿流体主要来自岩浆热液。而含矿斑岩高的正εNd(t)值、低的87Sr/86Sr初始比值表明含矿岩浆可能主要来自于地幔源区。综合研究区硫化物硫同位素、稀土元素及流体包裹体地球化学特征等分析,本文认为希勒库都克铜钼矿床成矿物质主要来自地幔源区,且含矿岩浆可能经历了地壳深部壳幔物质混合均一化的过程。     

安徽铜陵冬瓜山矿床矿石硫化物环带及地质意义

安徽冬瓜山矿床是铜陵矿集区内一个重要的大型铜(金)矿床,颇受关注,成因认识分歧较大。矿床内块状硫化物矿石中普遍发育以黄铁矿为核部、黄铜矿为中间带、磁黄铁矿为边部带的硫化物环带。这些环带核部黄铁矿多呈自形-半自形晶,黄铜矿呈他形晶围绕黄铁矿沉淀,磁黄铁矿呈他形分布在黄铜矿外围,内带常被外带硫化物溶蚀交代。硫同位素分析结果显示,环带中硫化物矿物的硫同位素(δ34S=1.6‰~5.1‰)具有岩浆硫源特征,同时从核部黄铁矿到中间带黄铜矿,再到边部磁黄铁矿δ34S值逐渐降低。以上特征表明环带从内到外硫化物之间并非平衡共生关系,而是黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿先后依次晶出。硫化物环带核部粗粒黄铁矿(粒径大于1.5cm)的Co、Ni含量分别为292×10-6~1504×10-6和32.7×10-6~39.9×10-6,Co/Ni=7.32~46.0(平均26.7),与海底火山喷流沉积型黄铁矿的Co、Ni特征基本一致。核部黄铁矿由颗粒中心向边缘,Fe/S原子比值、Mo和Co含量先逐渐升高,再逐渐降低,而Cu、Zn等成矿元素主要富集于颗粒边缘,并向边缘有逐渐升高趋势。与此同时,细粒黄铁矿(粒径小于0.5cm)中的Cu、Zn等元素的含量明显高于粗粒黄铁矿。环带中三种硫化物矿物的REE配分曲线和微量元素蛛网图极为相似,相对富集LREE、Rb、Th等元素,而亏损Nb、Ta、Zr、Hf、Sr、Ba和HREE等元素,由环带核部到边部δEu逐渐减小,与矿区石英二长闪长(玢)岩表现出较高的相似性。以上特征综合分析表明,冬瓜山铜(金)矿床中硫化物环带经历了以下形成过程:石炭纪海底喷流沉积作用在矿区形成沉积黄铁矿,到燕山期,在区内强烈的构造-岩浆活动作用下,致使早期沉积的黄铁矿首先发生变质重结晶作用,形成粒状黄铁矿,随后岩浆热液对其进行叠加改造,并在岩浆热液作用下相继围绕粒状黄铁矿增生,依次沉淀出热液型黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿,最终形成硫化物环带。这一认识,结合硫化物环带中元素及硫同位素特征进一步表明冬瓜山铜(金)矿床的形成先后经历了古生代海底喷流沉积成矿作用和燕山期岩浆热液成矿作用,矿床中的成矿物质(特别是Cu、Zn等成矿元素)主要来源于燕山期岩浆热液,但石炭系海底喷流沉积作用也提供了部分物质(例如,Fe、S、Mo、Co和Ni等)。此外,环带中微量元素的变化特征表明,随着硫化物环带的形成,成矿热液系统的温度、硫逸度和氧逸度逐渐降低和(或)p H值升高。