孔雀石:等待千年终“开屏”

正孔雀石的英文名称为Malachite,来源于希腊语Mallache,意思是"绿色"。孔雀石产于铜的硫化物矿床氧化带,常与其它含铜矿物(蓝铜矿、辉铜矿、赤铜矿、自然铜等)共生。世界著名产地有赞比亚、澳大利亚、纳米比亚、俄罗斯、扎伊尔、美国等地区。中国主要产于广东阳春、湖北黄石和赣西北。     

矿物光电子与地球早期生命起源及演化初探

能量是一切生命活动的核心问题,生命体的能量来源与获取途径是地球早期生命起源与演化的关键科学问题.现有研究表明,生物体开始对太阳光能的大规模利用是早期地球生命演化的重要转折,生命随后逐渐发展并繁荣起来.然而,在生命活动中广泛存在着生物化学反应的电子转移过程,电子最初来源是否源自太阳光能以及如何源自太阳光能目前仍不清楚.数十亿年以来,太阳光理应一直激发着地球表面大量存在的半导体矿物产生光电子-空穴对,在早期地球表面处于还原环境与弱酸性介质条件下,半导体矿物产生的光生空穴极易被俘获,分离出的矿物光电子可有效还原二氧化碳为有机物质,提供生命起源所需物质.光电子在电势差的驱动下形成光电子传递链,可直接传递到原始细胞中以维持其新陈代谢过程.天然半导体矿物在早期生命起源过程中还能起到对细胞免遭紫外线辐射的保护作用,而这种保护作用是通过半导体矿物吸收紫外线来实现的.正是持续产生的较高能量的光电子被早期生命细胞所利用,天然半导体矿物光催化作用产生的光电子在早期生命起源过程中扮演着合成物质、保护细胞与提供能量的多种作用,这一机制至今仍在地球表层系统中发挥着重要作用.     

天然与风干状态下冷生亚黏土的崩解形态特征

土的崩解形态是描述土的崩解过程及探讨其崩解机理重要的必要条件之一,选取了一种高孔隙率、粉黏粒含量较高,且不具有湿陷性的原状冷生轻质亚黏土作为研究对象,对其天然含水量及风干含水量状态下的土样品进行崩解试验. 结果表明：天然状态的土样呈块状崩解,而风干状态下的呈鳞片状崩解,且鳞片状崩解的强度及平均速率都大于块状崩解;块状崩解的速率随时间变化较为缓和,而鳞片状崩解的速率随时间变化起伏较大. 崩解形态与崩解速率有着紧密的对应关系,与崩解形态相对比,发现崩解速率降低的过程是水侵入土样,且土样中空气压力增大的过程,而速率上升的过程则是土样崩解的过程.     

不同应力状态下软黏土蠕变特性试验研究

土的蠕变性质受到许多因素的影响,在不同的应力条件下土会呈现出不同的性状。天津滨海吹填软土同样具有一般软土的蠕变特性,以其为研究对象,利用土体三轴流变试验机进行了三轴不固结不排水蠕变试验和单轴压缩蠕变试验,并选取了10个时间节点取样进行微型十字板剪切试验,研究抗剪强度变化规律。试验结果表明,单轴压缩蠕变和三轴蠕变历时曲线都具有非线性的特征,随应力水平的提高,单轴压缩蠕变的应力-应变等时曲线向应力轴靠拢,三轴蠕变的应力-应变等时曲线向应变轴靠拢;线性蠕变变形的情况下黏滞系数主要与时间有关,非线性的情况下与时间和应力水平都相关;在三轴蠕变状态下压缩模量随时间增长而减小,长期强度随时间先降低再趋于稳定;单轴压缩时压缩模量随时间增长而提高,长期强度随时间先增长后稳定。最后经过推导得出了不同应力状态下的长期强度随时间、偏应力的函数关系式。     

人工冻土围压SHPB试验与冲击压缩特性分析

利用分离式Hopkinson压杆（SHPB）,以铝质套筒作为围压装置,分别研究温度为-8、-12、-16 ℃在不同应变率下的人工冻结黏土围压状态变形特征和轴向动态应力-应变关系。研究结果表明：在围压状态下,冻土呈黏塑性破坏特征;当人工冻结黏土温度为-16 ℃、平均应变率分别为410、457、525、650、827 s-1时,其最大应力分别为10.76、12.18、14.27、20.24、23.34 MPa,最大应变分别为0.081 7、0.097 2、0.105 0、0.131 0和0.166 0,表现出较强应变率效应;-12 ℃和-16 ℃时在应变率为457 s-1下的最大应力分别为8.28 MPa和12.18 MPa;当应变率相同时,温度越低,最大应力越大,冻结黏土表现出较强的温度相关性。人工冻土的动力学特性为冻土开挖方法的研究提供依据。     

考虑吸力变化的非饱和高液限黏土-土工织物界面剪切特性研究

以高液限土为填料的加筋挡墙广泛在南方地区应用,加筋挡墙土体吸力经常随气候变化而发生变化,直接影响筋土界面强度特性,考虑吸力变化的非饱和高液限黏土-土工织物界面强度特性亟待深入研究。利用ZFY-1A型非饱和土应变控制式直剪仪对非饱和高液限黏土-土工织物界面进行控制吸力的剪切试验,探讨吸力循环变化（干湿循环）对筋-土界面剪切特性的影响。研究表明,高液限黏土-土工织物界面的抗剪强度随着净法向应力的增加而增大;随着循环次数的增加,界面强度呈现先升高而后衰减的变化规律。经历3次干湿循环的界面强度低于未经历干湿循环的强度。随着循环次数的增加,界面强度总体上呈降低趋势。吸力增加的速率 随吸力循环次数的增加先增大后减小,有效界面摩擦角 、界面有效黏聚力 、界面综合摩擦系数 、综合摩擦系数比K与此类似。 含水率变化量的最大值随着净法向应力、循环次数的增加而增大。最大剪胀量 随循环次数的增加先增大后减小,随净法向应力的增大而减小。最后通过对数拟合,得出经历若干次基质吸力循环后的界面强度计算公式。     

总氮对土物理力学性能影响的试验研究

通过室内试验,考察了去离子水及不同浓度总氮溶液对土体物理力学性能的影响,并通过土体矿物成分含量及微观形貌分析,对总氮溶液与土体作用机制进行了初步探讨。结果表明,总氮对土体物理力学性能影响明显：（1）土体塑性指数、相对密度和有效黏聚力随总氮溶液浓度增大而减小,有效内摩擦角随溶液浓度的增大而增大;（2）各浸泡条件下,土体应力-应变关系曲线变化规律基本一致,均呈应变硬化现象,土体剪切峰值随总氮溶液浓度的增大先减小后增大;（3）孔隙水压力随轴向应变的增加先增加,然后缓慢降低,最后曲线逐渐趋于水平,表现出较大的剪胀性;（4）总氮溶液与土体间相互作用主要包括离子交换作用、微生物分解作用和溶蚀及胶结作用,这些作用通过改变土体的矿物成分含量,使其微观形貌及孔隙特征发生明显变化,最终导致土体的宏观力学特性改变。     

鄂尔多斯盆地黄陵北部延安组页岩气勘探潜力分析

鄂尔多斯盆地中南部发育有侏罗系延安组第二段和第三段陆相暗色厚层泥岩层系,矿物成分以石英、黏土为主,石英43%~56%,黏土矿物29%~33%。总有机碳(TOC)1.63%~3.89%,有机质成熟度R_o为0.59%~0.60%,含气量(CH₄)0.25~0.85 m3/t,等温吸附实验表明延安组泥岩的甲烷吸附能力与总有机碳含量呈正相关关系。泥岩处于生物成因气阶段,具备页岩气形成的基本地质条件,并可对比美国密歇根盆地Antrim页岩和伊利诺斯盆地的New Albany页岩的地质条件。为查清黄陵北部侏罗系延安组页岩气的勘探潜力,通过分析勘查和化验测试资料,对其页岩气勘探潜力进一步评价认为:黄陵北部延安组泥岩分布范围和厚度较大,已进入生物成因气和热催化生气的中间阶段,有机质丰度较高,具备形成页岩气的成藏条件,页岩气潜力巨大。      

共和盆地黏土矿物与孢粉记录的末次冰消期以来的气候环境相位差

在青藏高原北缘共和盆地达连海钻取了40.92 m沉积柱,其¹⁴C年代有10个控制点,底部年龄最大值为14.5 cal ka BP,沉积柱为末次冰消期以来的湖泊沉积物。在沉积柱中按20 cm/70 a分辨率选出200个样品进行了黏土矿物、粒度、碳酸盐、沉积速率等非生物指标与生物指标的孢粉等多项指标的综合分析。结果表明：末次冰消期以来,达连海沉积柱中非生物指标与生物指标反映的气候和环境变化阶段的显著性不同,反映的气候环境的变化阶段也不尽一致,出现气候环境的相位差。冰消期黏土矿物非生物指标与孢粉生物指标有约1.0~1.2 ka的相位差;早、中全新世黏土矿物反映的气候变化时段较孢粉指标指示的时段滞后约1.0 ka;在晚全新世黏土矿物反映的气候变化较孢粉滞后约0.1 ka。造成黏土矿物和孢粉反映气候环境相位差的原因是孢粉和黏土矿物对气候响应的差异性、黏土矿物和孢粉搬运方式的不同、气候条件及其转换、地貌等多因素的综合影响。     

浙江长兴煤山剖面P/T界线附近粘土矿物研究

通过对浙江长兴煤山(D)剖面二叠系-三叠系 (P/T)界线附近地层中的粘土矿物分析,显示粘土矿物的组合及含量的变化同粘土矿物的结晶度没有必然的联系,而同地层组段的变化相一致,粘土矿物组合的变化反映了当时的气候、物源及地理条件的变化;同时,伊利石的结晶度也不具有地层梯度的特征。但是,无论是粘土矿物组合还是伊利石结晶度,在P/T界线附近都发生了明显的变化,表明本区当时海洋酸碱度和温度的剧烈变化,这可能导致了二叠纪末期海洋生物的大规模灭绝。