纳米气泡改性矿物颗粒的湖泊沉积物-水界面增氧效果实验研究     

余萍萍  王敬富  陈敬安  张耀  陈权  卢耀庭 《湖泊科学》2019,31(1):65-71

季节性缺氧导致夏季沉积物内源磷强烈释放，加剧水体富营养化，是我国西南地区深水湖泊（水库）面临的重要挑战.有效增加夏季缺氧期深水沉积物-水界面的含氧量，是减少内源磷释放的关键.现有的深水增氧技术由于缺乏对沉积物-水界面增氧的针对性，因此治理效果有限.近年来，纳米气泡已被证实具有的稳定性好、氧传质速率高和环境风险低等优点，为新型深水增氧技术研发提供了巨大潜力.本文以天然矿物材料白云母、绢云母、硅藻土和沸石为基底，负载纳米气泡，研发纳米气泡改性矿物颗粒技术，开展湖泊沉积物-水界面增氧模拟实验研究，运用平面光电极技术评估其界面增氧效果.结果表明，纳米气泡改性矿物颗粒对沉积物-水界面具有比较明显的增氧效果.其中，改性白云母、绢云母和沸石的界面持续增氧时间可达7天以上，增氧后的界面最大溶解氧（DO）浓度达4.40 mg/L，而改性硅藻土不具有增氧能力.其次，矿物粒度对改性颗粒的增氧效果有一定影响：粒度越细，界面的最大增氧浓度越高，且持续增氧时间越长.纳米气泡改性矿物颗粒技术有望成为夏季缺氧期深水沉积物-水界面精准增氧和内源污染控制的有效技术手段.  相似文献   

黄海透光层悬浮半导体矿物组成及其促进微生物胞外电子传递过程初探     

刘佳  孙元  任桂平  鲁安怀  李艳  丁竑瑞 《岩石矿物学杂志》2020,39(1):96-104

在地球上最为活跃的海洋透光层体系中,矿物-微生物交互作用的形式十分丰富。系统采集了黄海近海透光层水体样品,测试分析发现其中分布大量悬浮半导体矿物及微生物群落。通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、环境扫描电子显微镜(ESEM)及配有的EDX能谱仪,从宏观到微区对悬浮颗粒矿物的化学元素组成进行了测试分析,发现其主要矿物组成元素为Si、O、Na、K、Ca、Al等,且含有较高含量的Mn、Fe、Ti等金属元素;通过X射线衍射光谱(XRD)、拉曼光谱(Raman)测试从整体到局部分析悬浮颗粒矿物的物相组成,发现其主要组成矿物为石英、钠长石、方解石、云母和绿泥石等,还有锐钛矿、金红石、板钛矿、针铁矿等铁、钛金属氧化物半导体矿物。通过16S rRNA高通量测序分析海水中主要微生物群落为Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Planctomycetes、Woeseia、Fluviicola等,并通过构建双室反应体系对海水微生物与悬浮矿物间氧化还原作用及胞外电子传递过程进行了表征,结果显示增加海水悬浮矿物作为电子受体后,体系开路电压由330. 80 mV提升至426. 59 mV,提升比率达130%,最大输出功率由8. 376 9 mW/m^2提升至12. 096 8 mW/m^2,为原体系的1. 44倍。实验研究表明,海水透光层悬浮矿物能有效参与并促进微生物胞外电子传递过程,为后续深入研究基于电子能量传递利用的半导体矿物-微生物协同作用以及元素循环调控机制奠定初步基础。  相似文献   

深埋隧道炭质板岩微观结构及单轴压缩试验研究          下载免费PDF全文

谢云鹏  陈秋南  黄小城  罗鹏 《水文地质工程地质》2020,(1):96-102

炭质板岩隧道施工过程中受高地应力、地下水冲刷和施工扰动等因素影响,从细观角度分析其微裂隙变化规律具有重要意义。在实际工程现场选取炭质板岩试样,采用扫描电子显微镜(SEM)进行背散射分析,确定其组成元素;进行X射线衍射仪分析,利用MDI Jade 6软件处理,得到矿物成分及其含量;通过不同含水条件下炭质板岩单轴压缩实验得到不同含水量下的应力应变曲线、各阶段的变形特征及破坏规律。结果表明:炭质板岩中主要有石英、白云母及钠长石,其组成物质完全解理易形成贯穿裂隙;炭质板岩达到最大峰值强度前近于弹性变形。随浸水时间增长,炭质板岩应力应变曲线四阶段逐渐明显,且峰值后应力跌落减缓。主要力学特性表现为:矿物间结构由于水的润滑作用,水楔作用及潜蚀作用遭到破坏。岩石弹性模量、单轴抗压强度显著降低,泊松比、峰值应变略有增大,宏观表现为裂隙角度变缓。  相似文献   

太行山南段教场闪长岩矿物学特征及其地质意义          下载免费PDF全文

史志伟  董国臣  高庭  刘延畅  宋卡迪 《地球科学》2020,45(6):2103-2116

太行山南段中生代杂岩体的成因与演化是近几十年来探索的热点话题之一.基于野外调研和电子探针分析，对教场闪长岩的矿物学特征及其意义进行了研究.该闪长岩主要由斜长石、普通角闪石、黑云母、少量单斜辉石和橄榄石组成.SiO₂含量为52.91%~53.39%，具有高Mg#[100×Mg/（Mg+Fe2+）]值（60.28~62.39）、富Na（Na₂O/K₂O=1.18~1.40）特征.斜长石An介于36~60，属于中长石和拉长石，具正环带结构，含量约50%.角闪石具有高CaO（>10%）、MgO（>18%）特征，属富镁普通角闪石，含量约30%.黑云母Mg#[Mg/（Mg+Fe2++Fe3++Mn）]值为0.564~0.582，属镁质黑云母，含量约12%.单斜辉石均属Ca-Mg-Fe辉石族，含量约5%，为幔源岩浆在由深部向浅部运移过程中逐步结晶的产物.橄榄石Fo在76~91，为贵橄榄石和镁橄榄石，含量约2%，属地幔捕虏晶.通过单斜辉石温压计计算获得其岩浆结晶温度为1 060~1 094℃，压力为0.24~0.55 GPa.结果表明，岩浆源区壳幔混源特征，在岩浆上升侵位过程中，发生了弱结晶分异作用.教场闪长岩体现古太平洋板块俯冲及华北克拉通内部伸展的叠加构造背景.   相似文献   

鄂尔多斯盆地西南部三叠纪末抬升剥蚀事件及热年代学记录   总被引：1，自引：1，他引：0  

王建强  刘池洋  赵红格  张东东  ZATTIN Massimiliano  彭恒 《岩石学报》2020,36(4):1199-1212

三叠纪末期大型鄂尔多斯盆地遭受了中生代成盆以来首次较大规模的抬升剥蚀,显著改造了中晚三叠世延长期盆地面貌,并控制了侏罗纪早期沉积格局和油藏分布,对盆地演化及矿产资源分布产生了重要影响。本文利用地质及大量钻井资料揭示了该期构造事件对盆地的剥蚀改造特征,盆地及周邻地区磷灰石裂变径迹年代学记录并约束了此次构造抬升的时限与过程;综合周邻区域构造研究成果,探讨了其发育的动力学背景。结果表明,鄂尔多斯盆地三叠纪末期的剥蚀具西南强、东北弱的特点,西南部大范围内延长组地层残缺不全,剥蚀量最大可达1000余米;前侏罗纪沉积古地貌总体呈西南高、北东低的特点;其抬升时间始于205～190Ma,西南部稍早于盆地腹部,抬升速率大于1℃/Myr,可持续至中侏罗世(约160Ma)。该期抬升剥蚀事件范围可涉及至盆地西南缘更广阔的区域,与同期秦岭造山带内出现的快速抬升冷却事件具有较好的时空耦合关系,是对秦岭造山带区域构造环境转变的响应和纪录。该研究丰富和发展了三叠纪末期构造事件在华北克拉通的影响,对该区油气、煤炭资源的进一步勘探和评价提供了新的思路,具有一定的现实意义。  相似文献   

Kainsaz(CO3)陨石中两个富Al球粒的氧同位素组成特征与形成演化     

戴德求  包海梅  刘爽  尹锋 《岩石学报》2020,36(6):1850-1856

富Al球粒是原始球粒陨石中一种矿物岩石学特征介于富钙铝包体(CAIs)和镁铁质硅酸盐球粒之间的特殊集合体,所以常常认为富Al球粒在认识CAIs和镁铁质硅酸盐球粒形成演化过程中的相互联系具有特殊意义。然而,对富Al球粒的初始物质组成以及形成演化过程一直存在较多争议,而氧同位素组成研究能够对球粒演化和早期星云环境等提供重要的信息。在本文中我们报导了来自Kainsaz(1937年降落于俄罗斯,CO3型)碳质球粒陨石中的2个富Al球粒(编号K1-CH1和K2-CH2)的矿物岩石学和氧同位素组成特征。K1-CH1的矿物组成主要为橄榄石、低钙辉石和富钙长石,K2-CH2为橄榄石和富钙长石。2个球粒中的矿物均具有贫~(16)O同位素组成特征。K1-CH1中矿物的△~(17)O组成基本上位于2个区间:-11.1‰～-8.7‰和-3.9‰～0.4‰;而K2-CH2的△~(17)O介于-6.6‰～-0.6‰之间,且具有从中部至边部升高的趋势。矿物岩石学和氧同位素特征表明,这2个富Al球粒的初始物质组成为富CAIs和镁铁质硅酸盐。在球粒熔融结晶过程中,与贫~(16)O同位素组成(△~(17)O:-8.7‰～-7.8‰)的星云发生了氧同位素交换。球粒形成后,发生迁移进入陨石母体,在相对更贫~(16)O同位素组成(△~(17)O:-0.6‰～0.4‰)的母体中(流体参与)发生变质作用,并再次发生了氧同位素交换。  相似文献   

广西苗儿山铀矿田张家铀矿床成矿时代:沥青铀矿微区原位测定          下载免费PDF全文

郭春影  秦明宽  徐浩  任忠宝  邹明亮  白芸  赵宇霆 《地球科学》2020,45(1):72-89

张家铀矿床是苗儿山铀矿田北部的代表性铀矿床之一，对其开展详细的成矿年代学研究不仅对认识区域铀成矿规律十分重要，也对探讨华南花岗岩型热液铀矿床的成矿大地构造背景及动力学机制具有重要意义.在详细的镜下观察基础上，采用电子探针U-Th-Pb化学法、LA-ICP-MS U-Pb同位素方法对脉状沥青铀矿进行了年代学研究.20个点的U-Th-Pb化学年龄为55.3~81.1 Ma，其中19个点的加权平均年龄为71.4±1.9 Ma.根据稀土元素特征的不同，将34个点的LA-ICP-MS U-Pb同位素年龄分为2组，第一组共15个点，其中13个点的206Pb/238U加权平均年龄为69.4±4.9 Ma；第二组共19个，其中16个点的206Pb/238U加权平均年龄为94.1±3.0 Ma.电子探针U-Th-Pb化学法加权平均年龄（71.4±1.9 Ma）与LA-ICP-MS U-Pb同位素法较年轻的一组206Pb/238U加权平均年龄（69.4±4.9 Ma）一致，代表张家铀矿床的成矿时代，LA-ICP-MS U-Pb同位素法较老的一组206Pb/238U加权平均年龄（94.1±3.0 Ma）可能是沥青铀矿受后期改造和/或样品剥蚀过程杂质矿物影响而地质意义不明确.晚中生代期间，古太平洋板块向欧亚大陆俯冲可能是控制华南大规模花岗岩型铀矿床形成的动力学机制，包括张家铀矿床在内的华南花岗岩型铀矿床大规模成矿作用可能受80~50 Ma古太平洋板块对亚洲东部的斜向俯冲动力体制的控制.   相似文献   

粤北青嶂山岩体江头矿区铀矿微区矿物学、年代学特征及其成矿动力背景制约     

赖静  祁家明  陈军军  李钟枢  曹豪杰 《地质学报》2020,94(4):1128-1142

粤北诸广和贵东是华南最重要的两个花岗型铀矿密集区,青嶂山(龙源坝)岩体位于两者之间,是华南花岗岩型铀矿研究薄弱地区。江头铀矿区地处青嶂山岩体北部与南雄断陷盆地的结合部位,该矿区的铀成矿年代学研究几为空白。本文通过电子探针方法研究了青嶂山岩体、及与该岩体密切相关的江头矿区中的铀矿物微区矿物学特征,获得岩浆成因的晶质铀矿与热液成因的沥青铀矿的U-Th-Pb化学年龄,探讨了华南铀成矿作用动力学背景及成矿地质体。研究表明:青嶂山岩体粗粒斑状黑云母花岗岩和中粒斑状黑云母花岗岩中的铀矿物主要有晶质铀矿、铀石,部分晶质铀矿存在明显铀释放的特征,其晶质铀矿化学年龄分别为246.8±8.8Ma、161.5±8.0Ma,与前人获得的锆石U-Pb年龄结果在误差范围内一致,分别代表了区内印支期与燕山期花岗岩体的成岩年龄,表明在南雄断陷盆地形成之前,青嶂山岩体与诸广岩体可能为一有机整体,有着相同的成岩、成矿环境。江头矿区矿石中铀矿物主要为沥青铀矿,伴有少量钛铀矿、铀石等,沥青铀矿化学年龄分别为121.3±9.8Ma、98.8±8.0Ma、73.2±8.8Ma,分别代表区内3期铀成矿作用的时代,结合华南中生代以来构造运动特征,认为区内铀成矿作用是受中-新生代盆地边缘深大断陷活动、产铀花岗岩体分布的双要素成矿动力学背景制约,青嶂山岩体应与诸广、贵东岩体具有相似的找矿前景。  相似文献   

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究          下载免费PDF全文

田志  肖立志  廖广志  董虎  田守嶒  宋先知 《地球物理学报》2019,62(1):248-259

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.  相似文献   

龙马溪页岩弹性各向异性与矿物分布之间的关系探讨   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

伍宇明  兰恒星  黄为清 《地球物理学报》2020,63(5):1856-1866

岩石弹性各向异性特征是普遍存在的,但导致岩石弹性各向异性的原因复杂且仍然存在一定争议.本研究以龙马溪页岩为例,试图建立页岩弹性各向异性和矿物分布之间关系.研究使用无损超声波探测获取岩石弹性各向异性参数,并使用背散射技术获取岩石矿物分布特征.研究通过引进变异系数来描述矿物或孔裂隙在不同方向的差异性,并通过2个正交方向的变异系数建立微观异质性指标,用于表征微观尺度上矿物或孔裂隙在不同方向的差异程度.微观背散射图像显示,龙马溪组页岩主要由石英和伊利石构成,且这两种矿物和孔裂隙在X和Y面上都有定向排列特征.相应地,它们的变异系数在X面和Y面上均表现出随角度增大而降低的特征;而在Z面,石英、伊利石和孔裂隙变异系数变化不明显,这与Z面上矿物和孔裂隙无明显方向性的特点一致.无损超声波探测结果显示,波速在X和Y面上随角度增加而减小,这与主要矿物和孔裂隙变异系数变化趋势相同;而在Z面,波速变化不大,与主要矿物和孔裂隙变异系数变化不明显的特征一致.以上观测结果说明,宏观波速与矿物的微观变异系数明显相关,暗示岩石弹性各向异性与矿物分布直接相关.  相似文献