天津市宁河北奥陶系灰岩水源地的水文地球化学模拟

天津市宁河北水源地属埋藏型地下水源地,其开采层奥陶系灰岩含水层呈北东向的向斜展布,隐伏于石炭系-二叠系砂页岩之下,并被新近系覆盖,仅在东北部与第四系含水层有水力联系,地下水的补给主要来自浅层第四系含水层的越流补给。应用水文地球化学模拟方法,研究从第四系含水层到奥陶系含水层地下水经历的水-岩作用,包括方解石、白云石、萤石和硬石膏的溶解或沉淀、二氧化碳气体的溶解或逸出等,地下水硬度、矿化度总体上有下降趋势,这是由于含Ca²⁺、Mg²⁺和HCO^-₃的矿物相发生溶解,迁入溶液的比率要小于发生沉淀迁出溶液的比率,具体表现在从第四系含水层到奥陶系含水层Ca²⁺、和HCO^-₃浓度的降低幅度较大。通过模拟计算,可以定量确定从补给区到研究区沿水流路径上的水-岩相互作用及质量交换,有助于揭示该区地下水化学环境的演化机制。     

Origin of lamprophyres by the mixing of basic and alkaline melts in magma chamber in Beiya area, western Yunnan, China

Lamprophyres consisting mainly of diopside, phlogopite and K-feldspar formed in the early Tertiary around 60 Ma in the Beiya area and are characterized by low SiO₂ ± 46–50 wt.%), Rb (31–45 ppm) and Sr (225–262 ppm), high Al₂O₃, (11.2–13.1 wt.%), CaO (8.0–8.7 wt.%), MgO (11.5–12.1 wt.%), K₂O(4.9–5.5 wt.%), TiO₂ (2.9–3.3 wt.%) and REE (174–177 ppm), and compatible elements (e.g. Sc, Cr and Ni) and HSF elements (e.g. Th, U, Zr, Nb, Ta, Ti and Y), and low ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd 0.512372–0.512536, middle ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr 0.707322–0.707395, middle ²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb 18.50–18.59, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb 15.60–15.65 and ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb 38.75–38.8. These rocks developed peculiar quartz megacrysts with poly-layer reaction zones, melt inclusions, and partial melted K-feldspar and plagioclase inclusions, and plastic shapes. Important features of these rocks include: (1) hybrid composition of elements, (2) abrupt increase of SiO₂ content of the melt, recorded by zoned diopside, (3) development of sanidine and aegirine-augite reaction zones, (4) alkaline melt and partial melted K-feldspar and plagioclase inclusions, (5) deformed quartz inclusions associated with quartz megacrysts, (6) the presence of quartz megacrysts in plastic shape with their parent melts, (7) the occurrence of olivine, high-MgO ilmenite and spinel inclusions within earlier formed diopside, phlogopite and magnetite. Median ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values between Tertiary alkaline porphyries in the Beiya area and the western Yunnan and Tertiary basalt in the western Yunnan indicate that the Beiya lamprophyre melts were derivative and resulted from the mixing between basic melts that were related to the partial melting of phenocrysts of spinel iherzolite from a mantle source. The alkaline melts originated from partial melting along the Jinshajiang subduction ductile shear zone at the contact between the buried Palaeo-Tethyan oceanic lithosphere and the upper mantle lithosphere. The alkaline melts are composed of 65% sanidine (Or₇₀Ab₂₈An₂) and 35% SiO₂. The melt mixing occurred in magma chambers in the middle-shallow crust at 8–10 km before the derivative lamprophyre melts intruded into the shallow cover in Beiya area. This mixing of basic and alkaline melts might represent a general process for the formation of lamprophyre in the western Yunnan.     

矿物类Fenton反应降解有机污染物的研究进展

作为高级氧化工艺之一,Fenton技术能高效地氧化降解有机污染物,矿物催化类Fenton体系的建立则是对Fenton技术的发展和提升。本文在简要介绍传统Fenton技术的基础上,重点阐述了负载型非均相催化类Fenton反应和天然含铁矿物催化类Fenton反应的产生及发展现状。最后结合笔者的科研工作结果展望了天然黑（铁）电气石在矿物催化类Fenton体系中的应用前景。     

新疆阿尔泰阿拉尔花岗岩多维矿物相-水氧同位素交换反应动力学

新疆阿尔泰阿拉尔花岗岩中共生石英、长石、黑云母的δ~(18)O值具有宽广的变化范围,3者表现出显著的~(18)O/~(16)O不平衡关系,尤其是石英、长石具有倒转△~(18)O_(石英-长石)关系(△~(18)O_(石英-长石)<0)。上述关系清楚地表明在花岗岩-水之间发生了~(18)O/~(16)O交换反应。根据质量平衡约束关系对岩石与外来流体的初始δ~(18)O值作了估计。由于花岗岩的初始δ~(18)O值被大大地改变了,简单运用全岩或者单矿物样品的δ~(18)O值判断岩浆来源的方法是不可靠的。水-岩之间的~(18)O/~(16)O交换反应并不伴随着岩石矿物学上的强烈蚀变效应,这种脱藕关系暗示着交换反应发生于较高温度即岩浆次固相-岩浆期后冷凝过程中。交换机制主要为扩散控制。定量模拟表明:阿拉尔岩体具有高流体流动速率(3×10~(-14)mol/s)、长水-岩反应时限(0.8-6Ma)、高水/岩值(0.79-6.14)。在造山带岩浆弧环境的中部地壳层次下,变质流体流动和环流是非常强烈的。     

硅灰石与盐酸反应模式及产物性质研究

报道了硅灰石与盐酸反应在ＰＨ≥２条件下的反应模式,并从反应产物颗粒形态、粒径分布、表面电位、比表面积等性质及反应动力学规律来证实这种反应模式。     

霞石正长岩烧结反应的热力学分析与实验

霞石正长岩是一种富含K₂O、Al₂O₃、SiO₂的矿产资源。在综合分析云南个旧白云山霞石正长岩物相组成的基础上,对以Na₂CO₃为助剂中温分解霞石正长岩中的铝硅酸盐矿物,提取碳酸钾和氧化铝的技术路线进行了研究。根据热力学理论计算以Na₂CO₃为助剂,主要烧结产物为NaAlSiO₄、KAlSiO₄、Na₂SiO₃时的反应温度,结果表明理论上反应在800 K(527 ℃)左右开始发生。通过烧结反应实验,得到优化反应温度为800～850 ℃,霞石正长岩的分解率达95%以上。X射线衍射分析结果表明,烧结产物的主要物相为NaAlSiO₄、KAlSiO₄和Na₂SiO₃,与热力学计算结果一致。烧结产物的硫酸酸浸实验表明,硅铝分离效果良好,SiO₂、Al₂O₃、K₂O三者的提取率分别高达91.4%、92.2%、92.5%。与前苏联的石灰石烧结法相比,本工艺具有低能耗、低物耗和生产过程清洁高效等优点。     

北苏鲁荣成地区超高压变质带大理岩中石榴辉石岩的退变质过程

北苏鲁荣成地区超高压变质带大理岩中的退变质石榴辉石岩包裹体具有“核-幔-边”结构,核部主要由石榴子石与单斜辉石组成,幔部含有由细小角闪石与绿帘石组成的后成合晶以及颗粒较大的角闪石与单斜辉石,通过详细的岩相学分析以及矿物成分分析,认为这些后成合晶是由石榴子石、单斜辉石以及来自围岩的流体共同反应而产生,大颗粒的角闪石主要是由辉石转变而来的,在幔部这个转变并不彻底,仍有一些残余辉石颗粒。边部主要由角闪石和绿帘石组成。该石榴辉石岩曾经历榴辉岩相超高压变质阶段。没有柯石英超高压代表性矿物（采样处的其他类型岩石都含有柯石英）的原因是石榴辉石岩的原岩为超基性岩。     

变质流体对变质反应温度缓冲作用实例研究及意义

有关闽北麻源群、浙西南陈蔡群、冀东麻粒岩和冀西南阜平群变质流体与变质反应温度关系实例研究表明，在变质作用过程中，变质流体对变质反应温度存在着明显的缓冲效应，缓冲的温度范围可超过某些变质相或变质带之间的温度差。因此，变质流体同变质温度、压力一样，是划分变质相带一个独立参数。本文从热力学理论上解释了变质流体对变质反应温度缓冲作用的机制，并对缓冲强度进行了估算，据此阐述了变质流体在变质相带研究中的重要意义。     

靖宇县玄武岩区矿泉水特征组分H2SiO3成因实验——以王大山泉为例

以靖宇县典型泉岩样为实验材料,结合野外实际情况,考虑pH值和CO₂影响因素设计了矿泉水中H₂SiO₃实验,对实验结果进行了化学动力学分析,并利用matlab建立数学模型分析了矿物反应的机理。结果表明:1)仅考虑pH值的情况下:初始pH值近中性(pH=7.25)时,实验溶液中H₂SiO₃释放量较小,反应难以发生;初始pH值为碱性(pH=8.10)时,实验溶液中H₂SiO₃缓慢增加,平均释放速率为3.08 mg/(kg·d)。2)在考虑pH值和CO₂情况下:初始pH值为碱性条件时,通入CO₂能够较快促进H₂SiO₃产生,平均释放速率可由4.29 mg/(kg·d)升高为12.00 mg/(kg·d);初始pH值为弱酸性(pH=6.64)时,实验溶液中H₂SiO₃增加较快,通入CO₂,溶液中H₂SiO₃释放速率稍微增加。3)实验溶液中H₂SiO₃释放规律符合Stanford一阶反应动力学模型。靖宇县矿泉水中H₂SiO₃主要来自偏硅酸矿物(斜长石、镁橄榄石、辉石)的反应。在中性条件下,玄武岩矿物很难反应;在碱性条件时,主要是玄武岩矿物的水解,反应缓慢;在弱酸性条件下,主要是玄武岩矿物与H⁺和CO₂的反应,反应强度较大。     

松花江流域水旱灾害发生规律及长期预报研究

以太阳活动为中心,以长期和超长期水文预报为目标,用数理统计分析方法,分析太阳黑子、埃尔尼诺事件(El Ni?o event)对松花江区域水文影响特征与其水、旱灾害发生的基本规律。揭示了“埃尔尼诺”和太阳活动11年周期的联系,把1810年～1991年间的太阳活动按强度划分为强弱两段,给出了强弱两段中事件产生不同水文影响的黑子数临界值,建立以黑子数为参数的“同年”水文计算的方程式。分析了1898年以来强弱两段中事件影响松花江流域发生水、旱灾害的规律性;用降水量为指标分析旱涝规律,揭示了降水量按磁周期时段呈丰、枯水周期性变化的规律。研究结果为长期水文预报提供了途径。