华北蓟县中元古界剖面中燧石条带的形成机制——硼硅同位素证据

天津蓟县中新元古界海相沉积碳酸盐岩建造中分布大量燧石条带,特别是雾迷山组燧石条带与白云岩互层密集产出,沉积韵律非常明显,记录了其形成时海洋的化学和生物等信息,但关于其成因和形成机制还存在不同的认识。我们对蓟县中元古界剖面中碳酸盐岩的硼同位素和燧石条带的硅氧同位素进行了系统研究。燧石条带的 δ 30 Si NBS 28 值为0. 6‰~3. 3‰,平均2. 2‰,较热水化学沉积硅质岩的 δ 30 Si NBS 28 值显著偏高,与浅海生物沉积硅质岩的硅同位素组成相近。燧石条带的 δ 18 O V SMOW 值为21. 7‰~27. 8‰,平均25. 5‰,较热液成因硅质岩的值明显偏高,而与常温海相硅质岩的 δ 18 O值相似。蓟县剖面白云岩和灰岩等碳酸盐岩的 δ 11 B SRM 951 值为0‰~11. 0‰之间,平均4. 8‰,较现代海相碳酸盐的值明显偏低。高于庄组至雾迷山组燧石条带白云岩的 δ 11 B值普遍高于白云岩和灰岩的值,在3. 3‰~12. 9‰之间,平均8. 4‰。在酸性条件下富集重硼同位素的B(OH) 3掺入碳酸盐的比例增加,可导致其 δ 11 B值升高。这表明燧石条带白云岩可能形成于局部酸性水环境。结合碳酸盐和SiO 2溶解/沉淀与pH之间相互关系,提出蓟县剖面中的燧石条带是一种具有时代特征的同沉积的生物化学沉积硅质岩。中元古代海水中SiO 2浓度高,基本呈饱和状态,Mg/Ca比值高,生物活动已成为影响海洋环境的重要因素。在生物活动繁盛期大量有机质沉积于海底,导致海水-沉积物界面附近pH值大幅下降(pH＜7. 8),白云石等碳酸盐溶解度升高,难以沉淀;与此相反,SiO 2溶解度降低,达到过饱和,大量沉淀形成燧石条带/透镜体。生物活动羸弱期,海底pH值升高恢复到正常水平,SiO 2溶解度升高,碳酸盐溶解度降低,形成白云岩等碳酸盐沉淀。生物活动的周期性变化,则形成白云岩与燧石互层的条带状韵律层。燧石条带白云岩的硼同位素组成反映的是局部流体的 δ 11 B和pH值,不适合用来反演海水的硼同位素组成。     

与铁相关的几种渗透反应格栅材料性能的比较

挥发性氯代有机化合物为地下水和饮用水中最常见的挥发性有机污染之一。文中对日益引人注意的渗透反应格栅(PRB:permeable reactive barrier)材料进行了研究。主要在实验室条件下,利用中国现有的实用性材料———铸铁的铁屑、实验室合成双金属和纳米双金属作为反应介质,对反应的脱氯效果和机理、还原性脱氯的反应动力学和影响因素进行初步的研究,以寻求一种可以大量得到的廉价而高效的材料,研究它对氯代烃的降解效率。在研究中选择最有代表性的CT和PCE作为目标污染物,讨论粒状铁、双金属以及纳米双金属对氯代有机物的降解速率,确定气相色谱法测定水溶液中的氯代有机物浓度的最佳实验条件,比较3 类反应介质的特点和应用范围。     

地下多组分反应溶质运移数值模拟:地质资源和环境研究的新方法

地下多组分反应溶质运移数值模拟(RTM)是解释地球系统中的耦合过程和不同时空尺度对其影响的重要工具。RTM是研究地球科学基础理论、地质资源和环境等复杂地球化学过程的一个新方法,可用于如废物处置安全性评估、地下水污染研究、二氧化碳地质储存、金属矿床的地浸开采等的研究中。笔者首先回顾了反应溶质溶质运移模拟的发展历史,然后总结了反应溶质运移模拟的发展现状,再从耦合过程、空间尺度、裂隙和非均质介质处理角度说明了反应溶质运移模拟所面临的挑战。结合地下水质的演化、生物降解、CO2地质储存等具体实例讨论了反应溶质运移模拟的广泛应用前景,探讨了反应溶质运移模拟的未来发展方向。     

增强地热系统热储层-盐水-CO2相互作用

增强型地热系统(EGS)是采用人工形成地热储层的方法,从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统。以CO₂为载热流体的增强地热能系统(CO₂-EGS)是实现CO₂减排和深部地热资源开发的有效手段,系统运行时的水-岩-气相互作用对热储层孔渗特征有着重要影响,最终会影响储层的产热能力。笔者利用高温高压反应釜模拟CO₂-EGS高温下的热储层-盐水-CO₂的相互作用,通过对实验中反应液离子成分变化和岩样扫描电镜进行分析,结果表明:实验后的钾长石和方解石出现溶解现象,且方解石溶蚀剧烈;岩样表面出现极少量次生方解石和钠长石,并有新矿物析出,其主要组成元素为C、O、Si、Fe,为菱铁矿的中间产物。通过TOUGHREACT建立反应性溶质运移模型,模拟上述实验的化学反应过程,模拟结果和实验数据拟合较好。该研究可为CO₂-EGS的水-岩-气作用机制提供地球化学数据。     

地下水有机污染治理技术现状及发展前景

概述了现有的几种地下水有机污染治理方法：抽出处理、注气－抽取土壤气、内在生物净化、流线控制、多技术结合法、生物治理、吸附、原位反应墙等工作原理和治理效果;简要分析了地下水有机污染治理技术存在的问题和发展前景。     

不同介质材料组合可渗透反应墙渗透性能试验研究

渗透系数是可渗透反应墙(PRB)正常运行的关键参数之一,与PRB活性填充材料的选择密切相关。本试验采用常水头渗透系数测试法,首先选用斜发沸石、红辉沸石为作为PRB的活性介质材料,考察了沸石矿物的类型和粒径对PRB渗透系数的影响,试验结果显示,同一粒径的斜发沸石PRB和红辉沸石PRB渗透系数相差一个数量级;处于同一数量级渗透系数沸石PRB,斜发沸石的粒径大于红辉沸石的粒径。在此基础上,以膨润土作为掺和活性介质材料,讨论了渗透系数处于同一数量级沸石PRB,掺和比例对渗透系数的影响,结果表明,膨润土的掺和能导致沸石PRB渗透系数量级上的差异,与斜发沸石相比,红辉沸石更有利于实现沸石PRB系统渗透系数的可调性。     

Technical Note Reactive silica and strength of fly ashes

The use of fly ash in geotechnical engineering depends greatly on its pozzolanic reactivity. Though many factors influence the reactivity of fly ash it is well recognized that reactive silica and lime content play a major role. A new, accurate and reliable method for the determination of reactive silica content of fly ash has been established. The reactive silica content, obtained as acid soluble silica in about 2 to 3 N hydrochloric acid, is found to correlate well with unconfined compressive strength of fly ashes. The reactive silica content of fly ash is also important in the stabilization of soils using fly ash. © Rapid Science Ltd. 1998     

Remediation of ground water containing chlorinated and brominated hydrocarbons, benzene and chromate by sequential treatment using ZVI and GAC

A laboratory experiment with two sequenced columns was performed as a preliminary study for the installation of a permeable reactive barrier (PRB) at a site where a mixed ground water contamination exists. The first column contained granular zero valent iron (ZVI), the second column was filled with granular activated carbon (GAC). Trichloromethane (TCM, 930 μg/l) and chlorobenzene (MCB, 260 μg/l) were added to the ground water from the site as the main contaminants. Smaller amounts (<60 μg/l) of benzene, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane (1,1,2-TCA), 1,1-dichloroethene (1,1-DCE), trichloroethene (TCE), tetrachloroethene (PCE), 1,2-dichloropropane (1,2-DCP), bromodichloromethane (BDCM), dibromochloromethane (DBCM), tribromomethane (TBM), vinyl chloride and chromate were also added to the water to simulate the complex contamination pattern at the site of interest. PCE, TCE, 1,1-DCE, DBCM, BDCM, TBM, MCB and chromate were remediated in contact with ZVI, while the remaining contaminants showed incomplete degradation. A fraction of 8–16.5% TCM was converted to dichloromethane (DCM). Remaining contaminant concentrations were efficiently sorbed by the GAC until breakthrough of DCM was observed after 1,230 exchanged pore volumes in the GAC. The results show that the complex mixture of contaminants can be remediated by a sequenced PRB consisting of ZVI and GAC and that DCM sorption capacity is the critical parameter for the dimensions of the GAC reactor.     

硅钼黄分光光度法测定地下水中偏硅酸的不确定度评定

采用不确定度连续传递模型,对硅钼黄分光光度法测定地下水中偏硅酸(DZ/T0064.62—93)的不确定度进行评定。测量结果的不确定度主要来源于标准溶液引入的不确定度、曲线拟合产生的不确定度和测量过程引入的不确定度三部分,而二氧化硅和偏硅酸的摩尔质量不确定度较小,可以忽略不计。采用双误差回归的方式对标准曲线进行拟合,在对各个不确定度分量进行量化的基础上,通过合成得到测量结果的标准不确定度,再乘以95%置信概率下的扩展因子2,得到测量结果的扩展不确定度。     

西秦岭大桥金矿硅质岩硅氧同位素特征及成因探讨

西秦岭大桥金矿床位于岷县-宕昌和舟曲-成县大断裂之间,金矿体赋存于三叠系下部灰岩、泥质板岩岩性不整合界面处的硅质角砾岩中。硅质角砾岩呈似层状、板状和透镜状产出,倾向于断裂带分布两侧,矿石构造以角砾状、被膜状、皮壳状、细脉-网脉状、孔隙状构造为主。矿石矿物主要为黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、毒砂、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿,蚀变以硅化、绢云母、方解石为主,矿化元素组合为Au、Sb、Ag、As、Hg、W。利用氧同位素地质温度计估算的硅质岩形成温度为142~218℃,硅质岩δ30Si值为-0.7‰~0.4‰,δ18O为12.8‰~17.9‰,与热水-热泉华型金矿床地质特征及同位素特征一致。综合研究认为,大桥金矿硅质岩为热水-热泉形成,硅质角砾岩是在断裂带的周期性破裂-自封闭条件下,由流体超压引发的岩石破裂形成。