地下水曝气-砂滤处理产生的废弃石英砂中铁砷含量与形态分布

高铁高砷地下水严重威胁饮水质量,曝气-砂滤法因处理效果好且成本低在农村地区得到广泛应用。砂滤过程石英砂表面富集铁和砷后需定期更换,然而废弃石英砂堆置具有砷释放风险。本文以江汉平原某水厂砂滤池废弃石英砂为研究对象,采用激光剥蚀-等离子体质谱(LA-ICP-MS)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和分步化学提取等手段,研究了砂样中的Fe和As含量及形态分布。结果表明,砂粒表面形成了一层厚度为20100 μm的高铁砷薄层,薄层内部Fe和As含量显著高于两侧,Fe和As分布高度相关(R²=0.985)。砂样表面铁矿物以无定型/弱结晶型为主,同时检出赤铁矿和臭葱石等矿物。砂样中Fe和As总含量分别为20.1 mg/g和53.4 μg/g。砂样表面铁主要以易溶解态、碳酸盐结合态和易还原态为主,As主要吸附在铁矿物上。研究区降雨充沛,当废弃石英砂遭遇雨水冲刷或淹没时,可能导致铁砷薄层中As解吸或随Fe矿物还原溶解而释放。     

电子探针多道波谱仪同时测试同一个元素的方法：以石英中Al 和Ti 含量的测试为例

电子探针显微分析是常用的原位分析矿物中各种主量元素含量的技术方法,但是对于微量元素的分析,提高测试精确度和准确度长期以来面临着各种挑战。常用的提高精确度方法有改变加速电压、加大电流和增加计数时间,但是这些方法容易使样品遭到破坏,发生元素迁移从而造成测试结果的不准确,增加计数时间还会降低测试效率。文章提出了一种利用电子探针多道波谱仪同时测试同一个元素的方法来提高待测元素特征X射线的强度值。该方法利用电子探针不同波谱仪同时测试同一个待测元素,通过测试标准样品中待测元素的总净计数和待测样品中待测元素的总净计数,结合标准样品中待测元素的浓度计算待测样品中待测元素的含量。该方法在同等测试条件下可以有效的提高待测元素特征X射线的强度值,从而提高了测试的精确度,降低了测试的检测限。文章以石英中Al和Ti含量的测试为例,验证了多道波谱仪同时测试同一个元素的方法在微量元素测试中的应用。测试Al元素时使用一个TAP晶体和一个TAPL晶体,测试Ti元素时使用三个PETL晶体,结合多点背景测试法准确测试了石英中Al和Ti的含量,在20 kV电压、500 nA束流和20 μm束斑直径的条件下可将Al的检测限降低至2.6×10-6 (3σ),将Ti的检测限降低至2.1×10-6 (3σ),测试获得石英参考标样中Al和Ti的含量分别为163.8×10-6±5.8×10-6 (3σ)和56.5×10-6±2.0×10-6 (3σ),皆在参考值区间(Al：154×10-6±15×10-6;Ti：57×10-6±4×10-6)内,并且具有较好的长期稳定性。     

自生绿泥石对储集层质量影响的定量评价:以北部湾盆地涠西南凹陷涠洲组三段为例*

为了定量研究自生绿泥石对储集层质量的影响,在限定控储因素前提下,通过常规岩心分析、扫描电镜、薄片鉴定、激光粒度分析和黏土矿物X衍射等资料,以北部湾盆地涠西南凹陷涠洲12-X油田古近系涠洲组三段碎屑岩储集层为例,探讨了自生绿泥石对石英次生加大、孔隙结构及储集层物性的影响,并提出了综合得分评价法,定量评价自生绿泥石对储集层物性的控制作用。研究结果表明,当溶蚀作用积极意义大于绿泥石沉淀的消极影响时,石英加大和方解石含量较高(7.3%)及自生绿泥石相对含量较低(20%~30%)的细砂“控孔喉”作用,等同于石英加大和方解石含量较低(2.4%)及自生绿泥石含量较高(30%~40%)的细砂,二者的“控孔喉”作用具有互补性。自生绿泥石的“控孔、控渗”作用与碎屑颗粒粒度、分选、胶结物及泥质含量等因素的“控孔、控渗”作用相互制约,存在互补性和差异性,绿泥石相对含量较低的中砂“控孔、控渗”作用等同于绿泥石相对含量较高的细砂(互补性);泥质含量较低的细砂岩中绿泥石“控孔、控渗”作用弱于泥质含量较高的细砂岩(差异性)。总之,在岩相一定的情况下,包膜或衬里状绿泥石与孔渗呈正相关关系,孔隙充填状绿泥石与孔渗呈负相关关系。     

中国月尘探测进展及后续展望

月球尘埃研究具有重要的科学和工程价值。目前对月球尘埃运动规律、运动机理等的了解非常有限,对尘埃运动物理参数缺少系统的定量测量,严重制约了月球尘埃的科学研究。阿波罗17号宇航员观察到的月尘扬起及其物理机制迄今为止在科学上仍然是一个谜。中国的嫦娥三号月球探测任务得到了月面上的尘埃沉积数据及尘埃活动高度数据,表明尘埃活动具有显著的地域差异。在嫦娥五号采样返回任务中将研究月尘带电方面的物理特性。探月后续任务中如果能够在高纬度地区首次系统地定量测量月尘运动的物理参数,将会揭示不同经纬度区域、不同太阳光照条件、不同太阳风条件、不同地形条件下的尘埃活动规律及其关键影响因素,对高精度数值模型的建立及其参数选择提供定量限制,必将取得新的重要科学发现。     

The sources and transport of iron in the North Paci?c and its impact on marine ecosystems

微量元素铁是浮游植物生长所必需的营养元素,对于促进海洋初级生产力和增加海洋吸收二氧化碳的能力等具有重要作用。相对于世界上其他海域,铁限制使得北太平洋成为典型的高营养盐、低叶绿素(HNLC)区域。陆源铁主要通过河流输入和大气沉降进入海洋;海洋中垂直混合等物理过程也是输送生物可利用铁进入上层海洋的重要过程。目前,随着人类污染的加剧,人类活动排放的铁对海洋生态系统的影响也变得更加显著。为了研究铁循环过程及其对北太平洋海洋生态系统的影响,以国家自然科学基金资助的"北太平洋铁的来源与传输及其对上层海洋生态系统的影响"为依托,该项目将主要关注三个重要科学问题:(1)北太平洋上层生物可利用铁的主要来源是什么?(2)海洋中铁络合配体的循环会对北太平洋上层海洋生态系统产生怎样的影响?(3)未来全球变化对铁循环及上层海洋生态系统的可能影响是什么?项目将对铁在当前和未来海洋酸化和物理环境变化背景下的分布特征及其对海洋生态系统产生的影响进行研究。项目研究结果有望加深我们对北太平洋海洋生态系统的认识和理解,实现对未来北太平洋生态系统变化趋势的预测。     

滇东北地区中泥盆统缩头山组石英砂岩特征及其沉积环境

滇东北地区具有丰富的石英砂岩矿产资源,主要赋存于中泥盆统缩头山组,矿体厚度大,矿石质量好。本文在大关-彝良地区1∶5万矿产地质调查的基础上,对区内缩头山组石英砂岩的岩石特征、粒度分布、沉积环境进行了详细研究。岩性统计表明,缩头山组含矿层几乎全由石英砂岩(95%)组成,仅含少量的粉砂岩(3%)和泥岩(2%)。粒度分析结果显示,石英砂岩样品分选系数(S0)介于0. 65~0. 87之间,粒度集中分布于1~4"之间,为0. 0625~0. 5mm,缺少拖移总体和悬移总体,跃移总体含量占97%,为典型的前滨带沉积粒度分布特征。     

内蒙古东乌旗达亚纳钨-钼矿成岩成矿时代及其岩体地球化学研究

内蒙古东乌旗达亚纳钨-钼矿是近年来正在勘查的一个规模有望达中型的新矿床,矿床位于兴蒙造山带中西部,矿床类型为典型的石英脉型黑钨-钼矿,黑钨矿石英脉以近于直立(75°)的平直脉体产出在黑云母花岗岩内或岩体与地层的外接触带,并向下尖灭于岩体内部,主要的矿化蚀变类型有云英岩化、钾长石化、钠长石化、硅化等。伴随黑钨矿化共生大量的辉钼矿,辉钼矿化多产出在黑钨矿石英脉两侧或石英脉内。本文在系统研究矿床地质特征的基础上,对成矿岩体——黑云母花岗岩进行了高精度LA-ICP-MS锆石U-Pb测年及地球化学分析,U-Pb测年结果显示,两件黑云母花岗岩样品(DYN-19、DYN-30)有着一致的U-Pb谐和年龄,分别为134±1Ma(MSWD=0.41)、135±1Ma(MSWD=0.52)。地球化学特征显示,岩体富硅、富碱,SiO_2平均74.43%,Na_2O+K_2O平均8.33%,Na_2O/K_2O平均0.73,明显富钾,属高钾钙碱性系列;Al_2O_3平均为12.72%,铝饱和指数A/CNK全部近1.0,为准铝质到弱过铝质花岗岩类,相对贫Mg;稀土总量较低,ΣREE变化于63.68×10~(-6)~91.11×10~(-6),表现为右倾稀土元素配分模式,弱富集轻稀土,并具有明显的负铕异常,高场强元素Th、U、Nd、Hf明显富集,而Ba、Sr、P、Ti、Nb显著亏损;为壳源重熔型花岗岩的地球化学特征。锆石Hf同位素分析显示,~(176)Hf/~(177)Hf值0.28295~0.28302,ε_(Hf)(t)值+6.4~+8.8,二阶段模式年龄值408~540Ma,年轻的二阶段模式年龄和不大的ε_(Hf)(t)正值,指示了其岩浆源区可能为新生下地壳。同时对矿区7件辉钼矿样品进行了铼-锇同位素分析测试,获得等时线年龄为133±3Ma,MSWD值为2.2。可见成岩年龄和成矿年龄在误差范围内具有一致性,为同一期地质作用的产物,即成岩成矿时代为早白垩世,属燕山期构造岩浆活动的产物。     

北淮阳汞洞冲铅锌矿区石英正长斑岩成因

汞洞冲铅锌矿位于北淮阳构造带安徽段的西部,是大别造山带目前发现的最大铅锌矿。该矿床为典型的隐爆角砾岩型,成矿流体具有岩浆来源特征。野外地质调查显示隐爆作用与孙冲出露的石英正长斑岩有关。两个采自孙冲石英正长斑岩体样品的LA-ICPMS锆石U-Pb定年结果分别为128.4±1.3 Ma和129.2±1.2Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。这些石英正长斑岩样品具有较高的SiO_2含量(62.04%~69.30%),富K_2O(4.54%~7.16%,K_2O/Na_2O=0.94~2.86),富碱(K_2O+Na_2O=8.76%~10.01%),铝碱比值(A/NK)在1.17~1.97之间,铝饱和指数(A/CNK)介于1.03~1.59之间,属过铝质岩石,富集Rb、Th、U、Pb等大离子亲石元素、亏损Nb、Ta、P和Ti等高场强元素。岩石具有高度富集的Sr-Nd-Pb-Hf同位素组成:全岩~(87)Sr/~(86)Sr(t)介于0.71129~0.71323之间,ε_(Nd)(t)值介于-10.8~-9.8之间,~(206)Pb/~(204)Pb(t)比值为17.495~17.891,~(207)Pb/~(204)Pb(t)比值为15.526~15.593,~(208)Pb/~(204)Pb(t)比值为38.257~38.547,绝大多数锆石ε_(Hf)(t)值介于-17.1~-10.4。综合地球化学研究表明,该石英正长斑岩的岩浆源区类似于中、南大别片麻岩为代表的大别造山带三层地壳结构的上部,有少量的幔源物质贡献。华南板块广泛分布的古生代黑色岩系在印支期深俯冲过程中被剥蚀至北淮阳地壳深部,构成北淮阳成矿岩浆岩的理想源区。     

青海冷湖北片麻状石英闪长岩的MC-LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及地质意义

青海冷湖北片麻状石英闪长岩Si O2含量较低、Na2O、Al2O3、Mg O含量较高,铝饱和指数(ASI)介于0.66~0.70,具准铝质岩石的特征,属高钾钙碱性系列。球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线表现为轻稀土富集型,轻重稀土分馏明显,Eu呈很弱的负异常(δEu=0.82~0.87)。微量元素地球化学特征显示,岩石富集大离子亲石元素Rb、Ba、Sr和Th、U,贫高场强元素Nb,Ta、Zr、Hf等,显示出与板块俯冲作用有关的造山带岩浆岩的特征,岩石形成于火山弧构造环境。青海冷湖北片麻状石英闪长岩形成于以角闪石作为主要残余的压力环境下,源岩可能为中—高钾的变质玄武岩。经过锆石阴极发光分析和MC-LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得加权平均年龄为430.7±0.8Ma,代表了片麻状石英闪长岩的成岩年龄。该岩体是在塔里木地块与柴达木地块发生斜向俯冲碰撞时,深部软流圈相对岩石圈继续运动,岩石圈内部发生拆离,密度相对较小的柴达木陆壳在浮力作用下迅速折返,随着温度的升高或者压力的降低,陆壳中—高钾变玄武岩在中下地壳压力条件下发生熔融形成,是柴北缘高压—超高压变质带折返的物质响应。     

湖南锡田钨锡多金属矿床流体包裹体研究

锡田钨锡多金属矿床是南岭钨锡成矿带的重要组成部分。文章主要针对石英脉型钨锡矿和云英岩型钨矿中的石英流体包裹体进行了显微测温和激光拉曼光谱分析,流体包裹体分为4类:富液相两相水溶液包裹体(L型)、富气相两相水溶液包裹体(V型)、V_(CO_2)-L_(CO_2)-L_(H_2O)三相包裹体(C型)和含子晶三相包裹体(S型)。石英脉型钨锡矿均一温度为240~440℃,ω(NaCl_(eq))为1.4%~9.5%,云英岩型钨矿均一温度为370~470℃,且富锡石样品均一温度(t_h:310~420℃,ω(NaCl_(eq))为4.3%~9.5%)略高于富黑钨矿样品(t_h:240~340℃,ω(NaCl_(eq))为1.4%~7.7%)。流体包裹体气相成分主要为CO_2、CH_4、N_2。结合流体包裹体显微测温、激光拉曼光谱分析结果和野外矿床地质特征,探讨了成矿流体中N_2、CH_4的源区、W和Sn的赋存状态以及其成矿机制。W以一系列钨酸、钨酸根离子、碱金属钨酸盐赋存于流体中,Sn主要赋存状态为Sn(+2价)-Cl络合物。石英脉型钨锡矿因流体上升至花岗岩体或围岩的构造裂隙中,成矿流体与围岩相互反应以及与地壳流体与大气水混合,其p、t急剧下降以及流体pH值变化,导致黑钨矿沉淀,成矿流体从还原环境转为氧化环境致使锡石沉淀成矿。云英岩型钨矿有效成矿机制是流体沸腾或不混溶。