火山灰增强微生物固化砂土效果的试验研究     

熊雨  邓华锋  李建林  程雷  朱文羲 《岩土力学》2022,43(12):3403-3415

为了提升微生物固化砂土的效果,考虑火山灰的多孔结构及活性特征,设计进行了火山灰增强微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明：（1）火山灰能够显著提高砂土微生物加固过程中的固菌率和胶结物产量,火山灰掺量在10%左右达到最佳,与常规MICP相比,固菌率提高了118.28%,胶结物生成量提高了29.55%。（2）火山灰的掺入提高了固化体的抗压强度和抵抗变形的能力,不同围压下固化体的抗压强度提升了52.26%～62.96%,破坏时的应变增加了100.00%～112.58%。（3）火山灰掺入后,固化体的孔隙大小及孔隙率明显减小,整体的密实性及抗渗性能进一步提升,孔隙率从20.12%减小为14.17%,渗透系数降低了一个数量级。（4）火山灰对微生物固化砂土的增强机制主要包括3个方面,一方面,火山灰在砂颗粒间起到了良好的充填作用,大幅减少了颗粒间的大孔隙,使得固化体的密实性增强;另一方面,火山灰良好的吸附作用有效提高了试样内细菌的含量,使固化体碳酸钙的产量及分布的均匀性均增加;第3方面,火山灰中的活性物质参与反应生成的胶凝物质与碳酸钙晶体形成复合凝胶体,使得固化体的胶结性能和密实程度进一步增强。  相似文献   

南秦岭地区下寒武统黑色页岩赋存的千家坪大型钒矿地球化学特征及成矿环境     

徐林刚  付雪瑞  叶会寿  郑伟  陈勃  方正龙 《地学前缘》2022,29(1):160-175

南秦岭地区下寒武统黑色页岩是我国主要的富钒层位,其中千家坪大型钒矿是典型代表。矿体主要赋存在水沟口组第一岩性段的碳硅质岩石中。为了探讨钒矿的成矿物质来源和南秦岭早寒武世古海洋氧化-还原环境,本文对水沟口组第一岩性段富钒碳硅质岩和上覆的第二岩性段泥质灰岩开展了岩石地球化学研究。第一岩性段碳硅质岩比第二岩性段泥质灰岩具有更高的Y/Ho比值,说明碳硅质岩主要为海水自生沉积形成的,而泥质灰岩的物质组成主要来自陆源碎屑。Eu/Eu^*与V含量不具备正相关关系,且Y/P₂O₅-Zr/Cr和Fe/Ti-Al/(Al+Fe+Mn)图解均显示钒矿主要是海水沉积形成的,热液作用对成矿元素的富集贡献很小。水沟口组样品Ce/Ce^*均为负异常,变化范围为0.26~0.96,第一岩性段钒矿石比第二岩性段泥质灰岩具有高Mo/Sc、V/Sc、V/Cr比值,低Th/U比值的特征,反映了早寒武世早期南秦岭为氧化-还原分层的古海洋结构,而晚期古海洋则全部被氧化。  相似文献   

海洋Re、Mo和U对氧化还原环境的指示作用     

张晓潼  袁华茂  宋金明  段丽琴 《地球科学进展》2022,37(4):358-369

氧化还原敏感微量元素 Re、Mo 和 U 主要依靠扩散作用通过沉积物—水界面,在不同氧化还原条件下的沉积物中自生富集,Re在轻度还原的次氧化沉积环境中富集,Mo在还原性更强的硫化环境中富集,而 U 具有较宽的富集沉积深度区间。Re、Mo和 U 独特的地球化学行为使其可用于指示海洋环境的氧化还原状态,其在沉积物中的自生富集程度与沉积时所处的氧化还原条件具有良好的相关性：Re、Mo 和 U 在氧化沉积环境(Re/Al<1.3×10^-7,Mo/Al<0.4×10^-4)和季节性缺氧区覆盖的沉积环境中富集程度较小,在常年性缺氧区覆盖的沉积环境(U/Al>5×10^-4,Mo/Al>5×10^-4)和硫化沉积环境(Mo/Al>5×10^-4)中富集程度较大。除依据其地球化学行为特征和相对富集程度进行定性分析之外,还可以结合元素富集系数(TM_EF<1 表示亏损,TM_EF>1 表示富集,TM_EF  相似文献   

春季黄、渤海沉积物中CH4和N2O的垂向分布特征研究     

李思琦  陈烨  尹霞  臧昆鹏  甄毓 《地学前缘》2022,29(5):35-46

本研究分别利用顶空平衡法与qPCR技术测定了2018年春季黄、渤海5个典型站位柱状沉积物中甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)浓度及产甲烷菌与硫酸盐还原菌功能基因拷贝数,并分析了其与间隙水中相关环境因子的关系。沉积物上方水文条件的差异以及其中复杂的碳氮生物地球化学过程使得CH₄和N₂O浓度呈现出明显的空间和垂直变化。结果显示,沉积物中CH₄浓度为0.23~0.92 μmol·kg^-1,N₂O浓度为18.90~104.96 nmol·kg^-1。总体来说,渤海沉积物中CH₄和N₂O平均浓度高于黄海。垂向分布上,CH₄浓度均随深度增加逐渐升高, $\text{SO}_{4}^{2-}$浓度随深度增加逐渐降低,并与CH₄浓度呈镜像关系,产甲烷菌与硫酸盐还原菌的丰度也遵循着同样规律,这表明沉积物中产甲烷作用受$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度的抑制。 mcrA基因拷贝数平均值为渤海低于黄海。除3500-7站外,沉积物中mcrA基因拷贝数随深度增加而升高。各站位mcrA 基因丰度与CH₄浓度均无显著相关性,且mcrA丰度与$\text{SO}_{4}^{2-}$浓度之间也未检测到显著相关性。dsrB基因拷贝数远高于mcrA基因拷贝数,且两者相差至少两个数量级。 dsrB基因拷贝数随深度逐渐增加,直至10 cm左右,随后至沉积物底部逐渐减少。各站位dsrB基因拷贝数与CH₄浓度剖面略有镜像关系,但均未检测到显著负相关性。以上结果均表明沉积物中存在着同时消耗沉积物中$\text{SO}_{4}^{2-}$与CH₄的其他作用。N₂O浓度随深度增加先降低,在深度30 cm以下逐渐升高。间隙水中$\text{NO}_{3}^{-}$和$\text{NO}_{2}^{-}$浓度均随深度减小,同时$\text{NH}_{4}^{+}$浓度与其呈相反趋势。沉积物中N₂O与$\text{NO}_{2}^{-}$及$\text{NO}_{3}^{-}$浓度均呈正相关,且前者相关性较高,说明反硝化作用是沉积物中N₂O产生的主要过程。这些结果为进一步了解近岸陆架海域沉积物中CH₄和N₂O的来源、分布及碳氮生物地球化学循环提供了参考资料。  相似文献   

锆石Ce 氧逸度计和早期地球的氧化还原状态     

肖路毅  杨晓志 《高校地质学报》2022,28(4):484-492

氧逸度可以用于定量描述一个体系的氧化还原状态,是地球科学非常重要的一个热力学指标。早期地球的氧逸度及其变化趋势的重建,对大气圈、水圈、生物圈乃至整个地球的起源和演化具有重要的科学意义,也是地球科学长期探索的重要目标。锆石提供了地球上已发现的最古老天然样品,几乎是目前研究早期(冥古宙)地球的唯一可靠对象。近年来的研究发现,锆石中Ce的含量对其母岩浆体系的氧逸度很敏感,并由此发展出了锆石的Ce氧逸度计。这一技术对认识早期地球的氧化还原状态十分关键。文章对锆石Ce氧逸度计进行了简单介绍,进而对早期地壳和地幔的氧化还原状态进行了综合评述。在此基础上,对早期地球几个重要圈层(大气圈、大陆地壳和上地幔)氧逸度的演化及相互间的耦合关系进行了讨论。  相似文献   

不同氧化还原条件下铅锌矿尾砂中重金属元素活化迁移规律     

李晓艳  张青伟  洪松涛  袁雨婷  余金燕  潘俐傧  刘莹红 《吉林大学学报(地球科学版)》2022,52(2):434-441

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象,通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律。结果表明：经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境,经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境;尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显,即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移,酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用;Zn与Cd元素存在竞争吸附关系,但二者仍有明显差别;Pb和As元素受到还原条件的影响,能有效促进Pb和As元素的释放迁移。在淋滤实验前期,铅锌矿的表面阻力较小,由于环境酸碱性的改变,初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化,重金属元素初期迁移能力得到加强;淋滤后期,矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应,促使颗粒表面的阻力增加,重金属元素的溶出量减少,迁移能力受到抑制。  相似文献   

超临界态甲烷密度研究     

张新宾  宋党育  李云波  齐永安  范顺利 《煤田地质与勘探》2021,49(1):137-142,150

超临界甲烷密度不仅是非常规天然气资源量计算与吸附能力测定的重要参数,同时也是衡量超临界甲烷扩散效率与溶解有机物能力的主要指标。通过对比分析各种气体状态方程的适用性,认为基于亥姆霍兹能量基本状态方程可以准确计算0~30 MPa、270~360 K条件下甲烷的密度。利用Microsoft Office Excel编写了甲烷密度的计算程序,与NIST （美国国家标准与技术研究院）商业软件计算结果相比,误差小于0.05%。分析了0~100 MPa、270~360 K范围内甲烷密度的变化规律。结果表明,甲烷密度随压力增大而增大,在低于30 MPa时增速较大且对温度的敏感性较强,高于30 MPa时增速逐渐变缓,且敏感性减弱。在煤层原位条件下随着埋深的增大,甲烷密度随温度升高而减小,随压力增大而增大;在温度与压力共同作用下,甲烷密度呈先增速不变、近似线性增加,后增速逐渐减小、凸曲线形增加的变化规律。游离态甲烷密度受温度的影响比吸附态甲烷小,是深部煤层气资源增量的主要贡献者。研究结果为深部煤层气赋存及其潜力预测提供了基础参数。   相似文献   

论煤地质学与碳中和     

桑树勋  王冉  周效志  黄华州  刘世奇  韩思杰 《煤田地质与勘探》2021,49(1):1-11

煤基碳排放构成了中国碳排放总量中最重要的部分,做好煤基碳减排和煤炭高效洁净低碳化利用是实现“碳中和”国家目标的重要途径,碳中和背景下的煤地质学发展值得关注。系统评述与碳中和相关的煤地质学研究领域,分析煤地质学在碳中和研究与工程实践中的作用和应用前景,探讨碳中和背景下煤地质学的重要发展方向。取得以下认识:推进清洁煤地质研究、服务煤的高效洁净化燃烧,勘探开发煤系天然气低碳燃料、优化一次能源结构和化石能源结构,开展煤化工资源勘查与开发地质保障研究、推动煤炭的低碳能源转化和新型煤化工产业发展,深化瓦斯地质研究、提高煤矿瓦斯（井下）抽采率、控制煤矿瓦斯的大气排放和泄漏,研究煤层甲烷天然逸散和煤层自燃排放、控制煤层露头的天然排放,发展煤层CO₂地质封存与煤层气强化开发（CO₂-ECBM）技术、推动碳捕获、利用与封存（CCUS）技术发展及其在火力电厂烟气碳减排中的商业化应用,研究煤炭勘查企业的碳足迹、实现企业净零排放,是与煤地质学紧密相关的碳减排技术路径;其中煤层甲烷与煤系气高效勘探开发、深部煤层CO₂-ECBM、煤层露头气体逸散与自燃发火控制、洁净煤地质与煤炭精细勘查是碳中和背景下煤地质学优先发展的重要领域。   相似文献   

东南极LGB69冰芯1712-2001年气温变化记录的初步研究     

张子洋  闫明  MULVANEY Robert  季峻峰  效存德  刘雷保  安春雷 《地球科学进展》2021,36(2):172-184

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体.东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:①该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712-2001年)±2 a;②该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968-2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712-2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.30C;③Morlet小波分析表明,1712-2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感.上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础.  相似文献   

鲁西地区角闪石岩地球化学、矿物学特征及其地质意义     

王凯凯  刘传朋  邓俊  梁成  刘同 《地球学报》2021,42(6):771-784

基性-超基性岩脉群通常形成于伸展构造背景,是示踪地幔源特征以及大陆和超大陆破裂的重要标志.鲁西地区角闪石岩为研究古元古代岩浆源和构造演化提供了一个窗口.本文对鲁西地区角闪石岩进行了岩相学、全岩地球化学及角闪石、黑云母电子探针原位分析.角闪石岩具板内构造环境,来自富集地幔.通过角闪石、黑云母成因分析,均具有幔源成因,角闪石结晶温度为702～781℃;结晶压力为29.8～228.8 MPa,结晶深度1～7.5 km,结晶时氧逸度变化范围在NNO+2.68到NNO+3.35之间.结合本次获得角闪石岩磷灰石U-Pb年龄为(1817±35)Ma,认为鲁西地区(1817±35)Ma处于板内拉伸环境,存在幔源岩浆上侵,已进入大陆裂解阶段.  相似文献