地表“矿物膜”半导体矿物光电子调控微生物群落结构演化特性研究

矿物-微生物交互作用广泛参与地球表层系统物质循环与能量流动过程,深刻地影响着一系列重要的地表生物地球化学进程。近年来地表半导体矿物的相关研究,为矿物-微生物交互作用提供了崭新研究方向,揭示地表“日光-半导体矿物-微生物”系统电子传递过程及其环境效应,是地质微生物学交叉领域研究的核心科学问题之一。本研究从地表不同生境“矿物膜”出发,以光电化学技术证实喀斯特、红壤、岩石漆“矿物膜”在1 000 min长时间循环实验中平均光电流值约为5.4、3.4、3.2 μA/cm²,证实“矿物膜”良好日光响应特性且铁锰氧化物矿物在其中发挥核心作用。基于笔者前期研究所发现的“矿物膜”电活性菌富集且与半导体矿物分布呈正相关性这一现象,本文进一步构建模拟光电子红壤细菌群落系统,20天后细菌群落α多样性显著提升,研究证实细菌群落具有模拟光电子响应活性,且电极与溶液群落均具有演化方向性;16S rRNA测序分析表明模拟光电子作用下Shewanella、Pseudomonas、Streptococcus、Lactobacillus、Acinetobacter等电活性菌显著富集。综上,本文研究结果间接证实地表半导体矿物光电子可有效调控微生物群落结构并促进电活性菌在“矿物膜”中富集。     

矿物热电效应与火山地震之热电异常

地壳物质组成的不均一性及矿物形成物理化学条件的复杂性决定了地壳内广泛存在半导体矿物。半导体矿物的主要特征之一是晶格内存在一定量由成分(本征元素或杂质元素)异化或结构缺陷形成的潜在载流子。当遇有温差热激发条件时,梯度温度场会驱动矿物晶体内的潜在载流子定向移动,进而产生温差热电势,这种现象称作热电效应。一般来说,火山地震孕育和发生过程中其震源处常常存在由扰动热流而产生的不均匀热场,该热场的梯度效应(温差效应)能够触发半导体矿物产生热电效应,并将热能转化成电能。因此推测,作为火山地震的重要前兆之一,地电异常的出现很可能存在热电效应的贡献,即火山地震地电异常存在热电效应机制。这一认识对于深刻理解火山地震孕育过程中的地电异常具有启示意义。     

南极半岛西北部海域表层沉积物碎屑矿物研究

本文通过对南极半岛西北部海域23个表层沉积物中碎屑矿物分析研究,获得以下结果:1.主要矿物有单斜辉石、斜方辉石、角闪石、绿帘石、磁铁矿、钛铁矿、黄铁矿、白云母、黑云母、绿泥石、橄榄石,玄武闪石、石榴石、磷灰石、锆石、金红石及火山玻璃、斜长石、石英等;2.根据矿物分布特征和稀土元素特征本区可分为三个矿物区和三种矿物组合类型:①基性火山碎屑矿物沉积区,矿物组合类型为辉石-火山玻屑型;②中酸性火成矿物沉积区,矿物组合类型为辉石-绿帘石-角闪石-石英;③基性火山碎屑矿物和变质矿物混合沉积区。矿物组合类型为辉石-绿帘石-石榴石-石英-火山玻屑。     

主要造岩矿物中位错分解及其流变学意义

本文首次系统地综述了有关长石、橄榄石、石英和辉石等主要造岩物中位错分解研究的最新成果,探讨位错分解的流变学意义。为了方便读者,本文开始还扼要地介绍了一些位错分解的基本概念。     

利用岩石化学成分计算花岗岩类实际矿物的新方法

介绍一种在三氏算法(戎嘉树等人于20世纪70年代初提出的一种用岩石化学成分计算花岗岩类实际矿物含量的方法)的基础上经长期实践并不断创新而发展起来的一种新的实际矿物含量的计算方法。该方法针对准铝质花岗岩类、铝过饱和、铝强过饱和花岗岩类分别设计了相应的计算方法,同时也兼顾了碱交代花岗岩及碱长花岗岩,不仅适用于新鲜岩石,也适用于部分蚀变的岩石。该方法在处理岩石化学分析数据的归纳和组合上尽量与实际存在的矿物相结合,力求计算结果与岩石中实际存在的矿物相符。计算过程中提出了长石的修正系数χ,用其修正岩石中钾长石和斜长石的含量,从而确保计算结果与实际相符。计算得到主要造岩矿物(Q、Or、Pl、Bi、Ms、Hb)的含量和反映岩石化学特征的两类参数(Ot、AnPl、K-Na、a、b、Mg)及相关图解。该方法不仅可以计算出岩石中主要造岩矿物的含量,同时还可以反映岩石化学特征、演化过程及其成矿专属性等。     

基于高光谱岩心扫描系统研究城门山铁路坎铜矿床的蚀变特征

铜矿床蚀变围岩与伴生矿体有着密切的成因与空间关系,通过分析铜矿床蚀变特征,可获得成矿时物理化学条件,热液中成矿元素的迁移、富集以及演化规律,最终指示铜矿床矿化富集程度以及矿体赋存位置。本文通过对城门山铜矿床外围铁路坎矿区的代表性岩心进行高光谱岩心扫描系统快速分析,结果显示在ZKJ9-7典型钻孔中,0~350m处以蒙脱石和碳酸盐典型光谱曲线为主;350~578m处以高岭土和白云母典型光谱曲线为主。通过矿物解译,自地表向下,城门山铁路坎矿区的矿物变化规律为：蒙脱石+高岭石→碳酸盐+蒙脱石→碳酸盐→白云母+高岭石+蒙脱石→白云母+高岭石+绿泥石。矿区浅部区域主要受花岗闪长斑岩体与碳酸盐类围岩之间的接触带构造控制;深部区域主要经历矽卡岩化和硅化,部分有绿泥石化,这些蚀变过程有利于铜矿的形成与富集。钻孔深部接触带两侧的岩石发生成分置换而形成矽卡岩,上升溶液沿着碳酸盐类接触面流动时,碳酸盐中的CaO通过粒间溶液,以上升溶液为媒介向硅铁质岩和硅铝质岩石方向扩散。相反,硅铁质岩和硅铝质岩中的FeO、Al₂O₃和SiO₂以同样的方式向灰岩方向扩散,从而接触带两侧的岩石发生成分置换而形成矽卡岩。富铜矽卡岩型矿床的形成与溶液和岩石间的组分交换密切相关,组分的浓度差所引起的扩散作用在其中发挥了重要作用。     

鄂尔多斯盆地纳岭沟铀矿床板状矿体形成机制:来自含矿层黏土矿物研究的制约

纳岭沟铀矿床是近年来在鄂尔多斯盆地北部发现的一个大型铀矿床。与典型层间氧化带砂岩型铀矿不同,纳岭沟铀矿床具有矿体呈板状、似层状产出与铀矿物以铀石为主等特点。文章通过扫描电镜与X衍射等方法对含矿层不同地球化学分带砂岩黏土矿物组合类型、相对含量的变化开展了系统的研究,为该区铀成矿模式与板状矿体的形成机制提供依据。研究结果表明,含矿层砂岩中黏土矿物以呈蜂窝状、片絮状产出的蒙脱石为主,其次为呈片状、书页状及蠕虫状产出的高岭石与呈叶片状、花朵状集合体产出的绿泥石,局部可见伊利石与蒙脱石向绿泥石转化而成的绿蒙混层;从二次还原绿色带→矿带与原生带,呈现蒙脱石、绿泥石明显减少,高岭石含量与w(TOC)、CH_4明显增加的趋势,说明二次还原绿色带与矿带之间存在E_h-pH突变界面;含矿层经历了弱碱性大气降水(含铀含氧)、酸性流体(有机酸与煤成气)、中-低温碱性热液油气与富Na~+、Ca~(2+)的弱碱性流体(盆地卤水)的共同作用,其中弱碱性大气降水与中-低温碱性热液混合而成的碱性-氧化成矿热液与下伏延安组煤系地层演化产生的酸性-还原流体(有机酸与煤成气)在相互接触面上因Eh-pH突变而造成铀石的沉淀,并在E_h-pH突变界面上形成板状矿体。     

苏北盆地兴化1#钻孔沉积物的岩石磁学特征

对苏北盆地兴化1#钻孔岩心沉积物进行了质量磁化率、频率磁化率、变化曲线、等温剩磁和磁滞回线等参数的测试分析,结果表明,粘土质沉积物中的主要载磁矿物为磁铁矿和赤铁矿;砂质沉积物中的磁性矿物除了磁铁矿和赤铁矿外,还含有少量的磁赤铁矿和针铁矿.针铁矿普遍存在于钻孔下部的样品中.整个钻孔沉积物中的磁性矿物颗粒都是介于单畴和多畴之间的准单畴颗粒,但粘土质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于单畴颗粒,而砂质沉积物中的磁性矿物颗粒更趋近于多畴.根据不同的磁性矿物组合特征,选择合理的温度和磁场强度区间对古地磁退磁结果进行分析,得到沉积物可靠的特征剩磁方向,为古地磁年代学提供依据.     

Distributional Feature of Detrital Minerais in the Superficial Sediment of South Yellow Sea

The composition ofdetrital minerals with grades of 0.063 - 0.25 mm in the superficial sediment of South Yellow Sea is mainly studied in the paper. The research result shows that the minerals can be divided into more than fifty sorts. The light minerals are mainly feldspar, quartz, mica, etc. The heavy minerals are mainly composed of amphibole, epidote, mica. autogeny pyrite, magnetite, hematite, garnet,zircon and so on, which mainly distribute in the sediments of silty clay and lutaceous silt. According to the content and distribution of the main minerals, the research area is divided into five mineral combination provinces. The assembled types of minerals in every province have close relationship with its hydrodynamic conditions and sedimentary environment. And the sorts of detrital minerals also show that the detrital substances in the sedimentary areas mainly originate from the drainage areas of rivers,bedrock weathering, and transformed sediment, etc.     

南海南部沉积物中黏土矿物组成变化及其古沉积信息记录初探

通过对南海南部2个代表13万a以来柱状沉积样品高分辨率的黏土矿物组成分析,认为所研究的黏土矿物主要为陆源碎屑成因,埋藏过程中的成岩变化或黏土矿物自生特征不明显,而以采样点南面加里曼丹岛、菲律宾东、西两侧的火山群岛和湄公河流域为主要陆源的地质条件、风化环境及物质迁移途径的差异控制了南海南部沉积物中黏土矿物组成的空间和时间变化.研究发现,沉积物样品中较高的蒙皂石含量对应于地质历史上的暖期,而较低的蒙皂石含量对应于冷期.伊利石的行为及其古海洋指示意义则与蒙皂石相反.将柱状沉积物样品上高分辨率的黏土矿物组成分析作为一种研究方法,有助于研究晚第四纪以来南海陆源碎屑物的源区特征、迁移途径及海区古环境演变.