广东湛江湖光岩地区玄武岩风化壳Fe同位素研究

本文对广东湛江湖光岩地区厚度分别为4 m和7 m的两个不同喷发时代玄武岩形成的风化壳样品进行Fe同位素分析,分析结果显示:厚度4m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.17‰～0.57‰;厚度7 m风化壳样品Fe同位素组成δ57Fe范围为0.20‰～0.68‰,相对于标准物质IRMM-014,不同深度风化壳样品均显示Fe的重同位素富集.两风化壳剖面自下而上,随风化程度增大,风化壳样品中Fe同位素分馏程度也呈现逐渐增大的趋势,表明风化壳样品中Fe的重同位素富集趋势与风化壳的发育程度正相关,风化壳土壤中Fe同位素组成是反映土壤风化程度的指标.另一方面,风化过程可将地球外部圈层(岩石圈、水圈、生物圈)有机结合起来,风化壳土壤Fe同位素组成变化是表生植物和水淋滤共同作用的结果,对化学风化过程中Fe同位素研究,将会极大地补充表生过程中同位素地球化学的知识,同时Fe同位素可作为表生过程中物质的循环、环境的变化等过程中有力的示踪/指示技术手段加以应用.     

磺酸自硬砂引起球铁件表层异常组织的研究

通过实验研究,用甲苯磺酸作催化剂的呋喃树脂自硬砂与稀土镁作催化剂生产的球铁件,通常在其铸件表层出现异常组织。提出导致异常组织产生的原因,同时又降低了试件的冲击值,并且采用反应型或屏蔽型涂料将可防止球铁件表层异常组织缺陷,为生产性能良好的球铁件提供技术依据。     

纳米铁去除饮用水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

在好氧水体中,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更易迁移,而且在水处理过程中去除效率更低。在实验室合成制得BET比表面积为49.16 m2/g,直径范围为20~40 nm的纳米铁。通过批试验考察纳米铁对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除能力及其反应动力学情况。结果表明,在pH为7,温度20℃时纳米铁能够快速地去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ),在60 m in内,0.25 g纳米铁对起始浓度为968.6μg/L As(Ⅲ)和828.9μg/L As(Ⅴ)的去除率大于99.5%。反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)比表面积速率常数kSA分别为1.30 mL/(m2.m in)和1.64 mL/(m2.m in)。由实验结果可知,具有高反应活性的纳米铁是用于含砷饮用水处理非常有效的吸附材料。     

济南市燕翅山铁矿采空区稳定性分析评价

济南燕翅山铁矿已闭坑多年,遗留大量的采空区潜在地面塌陷、山体崩塌及裂缝隐患,对当地人民群众生命财产安全构成威胁。该文对采空区稳定性进行了分析计算,并根据研究区实际,提出了主要地质灾害治理方法和措施建议。     

Ab initio infra-red spectra of iron-polycyclic aromatic hydrocarbon compounds: a model case

C₁₀H₆-Fe⁺ complexes were observed by Fourier transform mass spectrometry by Marty et al. (Chem. Phys. Lett. 256 (1996) 669). In this article, we present the infra-red (IR) spectra of the two isomers calculated by ab initio methods of quantum chemistry. In the past, the same approach has predicted successfully unexpected features of the IR spectra of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) cations which were confirmed by measurements in matrices (J. Phys. Chem. 98 (1994) 9187). The C₁₀H₆-Fe⁺ systems are models for larger PAHs-Fe⁺ complexes, which are believed to play a key rôle in space chemistry.     

Acoustic-Gravity Waves from Bolide Sources

We have developed a new approach to modeling the acoustic-gravity wave (AGW) radiation from bolide sources. This first effort involves entry modeling of bolide sources that have available satellite data through procedures developed in ReVelle (Earth Moon Planets 95, 441–476, 2004a; in: A. Milani, G. Valsecchi, D. Vokrouhlicky (eds) NEO Fireball Diversity: Energetics-based Entry Modeling and Analysis Techniques, Near-earth Objects: Our Celestial Neighbors (IAU S236), 2007b). Results from the entry modeling are directly coupled to AGW production through line source blast wave theory for the initial wave amplitude and period at (at 10 blast wave radii and perpendicular to the trajectory). The second effort involves the prediction of the formation and or dominance of the propagation of the atmospheric Lamb, edge-wave composite mode in a viscous fluid (Pierce, J. Acoust. Soc. Amer. 35, 1798–1807, 1963) as a function of the source energy, horizontal range and source altitude using the Lamb wave frequency that was deduced directly during the entry modeling and that is used as a surrogate for the source energy. We have also determined that Lamb wave production by bolides at close range decreases dramatically as either the source energy decreases or the source altitude increases. Finally using procedures in Gill (Atmospheric-Ocean Dynamics, 1982) and in Tolstoy (Wave Propagation, 1973), we have analyzed two simple dispersion relationships and have calculated the expected dispersion for the Lamb edge-wave mode and for the excited, propagating internal acoustic waves. Finally, we have used the above formalism to fully evaluate these techniques for four large bolides, namely: the Tunguska bolide of June 30, 1908; the Revelstoke bolide of March 31, 1965; the Crete bolide of June 6, 2002 and the Antarctic bolide of September 3, 2004. Due to page limitations, we will only present results in detail for the Revelstoke bolide.     

岩浆-热液系统中铁的富集机制探讨

与岩浆-热液系统有关的铁矿类型有岩浆型钒钛磁铁矿床、玢岩铁矿、矽卡岩型铁矿和海相火山岩型铁矿,与这些铁矿有关的岩浆岩从基性-超基性、中性到中酸性岩均有,其中岩浆型钒钛磁铁矿床与基性-超基性深成侵入岩有关,形成于岩浆阶段,主要与分离结晶作用有关,但是厚大的富铁矿石的形成则可归结于原始的富铁钛苦橄质岩浆、分离结晶作用、多期次的岩浆补充以及流动分异等联合过程。钒钛磁铁矿石产于岩体下部还是上部与母岩浆的氧逸度有关:高的氧逸度导致磁铁矿早期结晶而使得其堆积于岩体的下部,相反,低氧逸度则导致低品位的浸染状矿石产于岩体的上部。虽然野外一些证据表明,元古宙斜长岩中的磷铁矿石可能是不混溶作用形成的,但是目前尚无实验证据。某些玢岩铁矿的一些磷灰石-磁铁矿石可能与闪长质岩浆同化混染了地壳中的磷导致的不混溶作用有关。除此之外,其他各类与岩浆作用有关的铁矿床均与岩浆后期的岩浆-热液作用有关。这些不同类型铁矿床的蚀变和矿化过程具有相似性,反映了它们形成过程具有相似的物理化学条件。成矿实验以及流体包裹体研究表明,岩浆-流体转换过程中出溶流体的数量以及成分受多种因素控制,其中岩浆分离结晶作用以及碳酸盐地层和膏盐层的混染可导致出溶的流体中Cl浓度的升高。早期高氧逸度环境可以使得硫以SO42-形式存在,抑制硫与铁的结合形成黄铁矿,有利于铁在早期以Cl的络合物发生迁移。大型富铁矿的形成需要一个长期稳定的流体对流循环系统,而岩浆的多期侵位或岩浆房以及在相对封闭的环境中(需要一个不透水层)一个有利于流体循环的断裂/裂隙系统是形成一个长期稳定的流体对流循环系统的必要条件。但是由于不同地质环境,流体中铁的卸载方式和位置会有明显差别,由此导致不同的矿石结构构造和不同的矿体产状。     

新疆西天山智博铁矿岩浆-热液成矿作用—来自安山岩矿物学的证据

本文以智博铁矿区内的安山岩为研究对象,通过详细的野外地质调查,并利用电子显微镜和电子探针,对安山岩中的主要矿物进行了系统的岩相学观察和矿物学研究。研究表明,智博安山岩中斜长石主要为Na-高钠长石,具低TiO2,高Na2O和Al2O3的特点;辉石主要为普通辉石,具高TiO2,高Al2O3的特点;角闪石主要为镁角闪石和阳起石,具低TiO2和Al2O3,高MgO的特点;副矿物磁铁矿具高TiO2,低MgO和Al2O3的特点。辉石、角闪石矿物化学特征表明,智博铁矿安山岩的母岩浆属于壳幔混源的玄武质岩浆,构造环境为火山岛弧环境。智博安山岩中单斜辉石结晶温度为1225℃左右,结晶压力约0.795GPa,结晶深度约26km。智博铁矿后期的热液作用也参与了磁铁矿成矿,对智博铁矿的成矿有一定的贡献。     

风化作用对铁陨石矿物学特征影响的探讨

本文对南丹IIICD铁陨石的矿物学特征进行了研究,并与同为铁陨石但化学分类不同的阿根廷IAB铁陨石和西伯利亚IIB铁陨石进行了对比,重点探讨了风化作用对铁陨石矿物学特征的影响.首先用偏光显微镜、静水称重、扫描电镜观察了样品的基本矿物学特征和微形貌特征,然后用振动式样品磁强计、X射线衍射与电子探针能谱半定量测试研究了样品的磁学性质、物相和化学组成.研究结果表明,南丹铁陨石在较强的自然风化作用下,光泽变弱为土状光泽,相对密度降低;风化产生的反铁磁性物质会使陨石的磁性下降;另外,样品表面物相组成也发生较大变化,以针铁矿(FeOOH)和磁铁矿(Fe₃O₄)等铁的次生矿物为主;但风化壳以下的矿物物相及化学成分均未发生明显变化,以Fe、Ni为主的铁纹石、镍纹石物相存在.     

超级喷发(超级侵入)后成矿作用

本文仿照超级喷发的概念定义了超级侵入,并将超级火山对应于大型岩基.文章聚焦于这样一个科学问题:为什么大规模成矿作用发生在紧接着超级喷发和超级侵入之后？为此,首先探讨了峨嵋山地幔柱系统的活动规律.尽管少数学者对玄武质岩浆大规模喷出之前的千米级地壳隆升提出了质疑,峨嵋山火山岩系第一旋回底部玄武岩直接覆盖在喀斯特之上的新观察支持千米级隆升的认识.这表明,峨嵋山地幔柱快速上涌之初期,岩石圈子系统在相当长一段时间没有作出伸展响应,尽管局部已经发生了地壳岩石的部分熔融.因此,岩浆通道形成之后,首先喷出了巨厚层玄武岩,并且后者裹挟了部分长英质岩浆.此后,岩浆喷发的规模振荡性减小,直至消失和地表沉降.斜长石巨斑玄武岩和苦橄岩中橄榄石斑晶与基质间的不平衡表明这些晶体属于循环晶,暗示岩浆曾经在深部岩浆房滞留了相当长的时间,这将导致岩石圈受热膨胀和再次隆升以及岩浆的冻结.因此,下一阶段岩浆活动的开始要求有一个冻结岩浆房的活化机制.依据野外地质学和岩相学观察,文章详细描述了流体活化机制,并强调了提出这种机制的必要性.虽然多数作者偏好升温活化机制,流体活化机制对长英质和镁铁质岩浆成矿系统都是必需的.进而,结合地幔名义无水矿物的H₂O丰度及其对岩浆产生过程的贡献,提出岩浆产量与减压速率正相关而与流体产量反相关的观点.尽管水流体可以有效降低地幔橄榄岩的固相线温度从而有可能提高岩浆产量,新生代玄武岩中橄榄岩包体依然含有未分解的角闪石和云母且名义无水矿物依然含有较多的H₂O,表明快速减压条件下含水暗色矿物的分解反应和名义无水矿物的脱水作用都是低效的.将这种认识与峨嵋山地幔柱系统的振荡性运动结合在一起,结合成矿作用的基本解是成矿金属从流体中析出的认识,可以得出超大型矿床必然形成于超级喷发和超级侵入之后.攀枝花式铁矿的观察表明,两类代表性矿床都具有铁矿浆侵位发生在成矿系统演化最后阶段的特点.因此得出结论:超大型矿床的形成取决于岩浆通道向流体通道的转换.如果岩浆通道在尚未完全封闭之前被含矿流体所利用,大规模流体快速上升将产生超大型矿床.含矿流体透过残留于通道中的熔体上升,不仅冲刷通道中的残留熔体并使其聚集在火山岩系之下或侵位于其下部形成含矿小岩体,而且持续注入于小岩浆体中的含矿流体可以导致岩浆强烈分异形成层状岩体.当通道中残留熔体被消耗殆尽,沿着通道上升的只有含矿流体.这些含矿流体充填在自生长裂隙中并强烈排气,最终可形成矿浆型富矿体.考虑到通道的规模与关闭速率的关系,推测超级喷发/侵入发生时的岩浆主通道更容易转换为含矿流体通道,因而是圈定找矿靶区的首选目标.该模型似乎与观察结果相吻合,并可与岩浆成矿系统的复杂性、小岩体成大矿理论、透岩浆流体成矿理论和通道成矿假说有机地结合在一起,较合理解释了超级喷发/侵入后成矿作用的地球动力学背景和成矿过程.由于长英质和镁铁质岩浆系统中均可见岩基,我们建议将这类成矿作用统称为岩基后成矿作用.