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   

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   

晚第四纪MIS6以来柴达木盆地成盐作用对冰期气候的响应   总被引：2，自引：0，他引：2  

陈安东  郑绵平  宋高  王学锋  李洪普  韩光  袁文虎 《地质论评》2020,66(3):611-624

气候是控制柴达木盆地盐类沉积的主要因素之一,但是其作用机制尚待明确。作者以柴达木盆地察汗斯拉图盐湖的3个含盐剖面为研究对象,采用多接收电感耦合等离子质谱(MC-ICP-MS)铀系测年测定其沉积时代,并通过X射线粉晶衍射(XRD)分析测定其盐类矿物种类。铀系测年显示D18剖面石盐和芒硝层的沉积时代为13.1±2.0 ka BP～15.9±2.5 ka BP,其中芒硝沉积年代属于末次冰期MIS2晚期;MXK2剖面芒硝层的沉积时代分别为131.7±39.5 ka BP和158.3±10.8 ka BP,D12剖面芒硝层的沉积时代分别为166.6±20.2 ka BP和198.0±20.6 ka BP,可以对应于倒数第二次冰期MIS6。XRD分析确定了3个剖面的盐类矿物主要为芒硝、石盐和石膏。综合多个盐湖晚第四纪成盐数据,本文认为倒数第二次冰期MIS6和末次冰期MIS2是柴达木盆地晚第四纪重要的成盐期,冰期的冷干气候有利于石盐和芒硝等盐类沉积。柴达木盆地"冰期成盐"的根本原因,是由于冰期环境下盆地周边山体冰川规模的扩张以及干冷的冰期气候,共同造成了盐湖补给水量的减少。此外,晚第四纪MIS6和MIS2的冰期降温也是导致盆地中冷相盐类沉积的直接原因。  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   

甘肃北山老金厂金矿床载金矿物特征、原位硫同位素组成及其对成矿的指示意义     

黄式庭  于晓飞  吕志成  刘家军  李永胜  杜泽忠  吕鑫  孙海瑞  杜轶伦 《吉林大学学报(地球科学版)》2020,50(5):1387-1403

老金厂金矿床是北山成矿南带最具代表性的中低温岩浆热液型金矿床之一，其规模为中型。依据脉体穿插、矿物共生组合和矿石结构构造等特征，将矿床矿化作用过程划分为石英-黄铁矿阶段（Ⅰ）、石英-含砷黄铁矿-毒砂阶段（Ⅱ）、石英-黄铁矿-多金属硫化物阶段（Ⅲ）和石英-方解石阶段（Ⅳ）。利用电子探针研究了不同成矿阶段载金矿物的元素组成及其分布规律。Ⅰ阶段：黄铁矿以粗粒自形立方体为主，粒度为0.50~1.50 mm，贫As、Au；毒砂含量极少，呈细粒他形。Ⅱ阶段：含砷黄铁矿周围常有大量毒砂产出，含砷黄铁矿多为立方体、五角十二面体，粒度为0.30~1.00 mm，富As、Au；该阶段矿化最为强烈，毒砂主要形成于此时期，多呈棱柱状、柱状、放射状集合体，显示富S亏As特征。Ⅲ阶段：多以黄铁矿-黄铜矿-闪锌矿共生组合脉的形式产出，黄铁矿多呈长条状，以富S、Cu、Zn、Au和贫Fe、As为特征。Ⅳ阶段：矿化作用极弱，毒砂、黄铁矿含量极少，为细粒他形。原位硫同位素组成显示：Ⅰ阶段黄铁矿δ³⁴S_V-CDT值为-3.8‰~-2.9‰，均值为-3.3‰；Ⅱ阶段黄铁矿和毒砂δ³⁴S_V-CDT值为-4.7‰~2.6‰，均值为-3.3‰；Ⅲ阶段黄铁矿和闪锌矿δ³⁴S_V-CDT值主要分布于-1.9‰~1.0‰之间，均值为0.1‰。此3个阶段硫同位素组成反映了成矿期硫主要来源于幔源岩浆，混入了部分地层硫。综合前人研究成果，认为成矿早期至晚期，成矿流体总体上由富S贫As向富As贫S演化。Ⅰ阶段体系处于中性稳定的环境，硫源充足；Ⅱ阶段为贫S富As的高氧逸度环境，由于大气降水对地层的淋滤渗透，混入富As流体，Au可能与As结合形成Au-As络合物，在成矿有利部位富集沉淀；Ⅲ阶段成矿元素种类丰富，体系为富S贫As的弱还原环境，Au很可能与HS^-、S^-形成络合物进入黄铁矿晶格。  相似文献   

袋装石土工袋剪切力学特性试验研究     

樊科伟  刘斯宏  廖洁  方斌昕  王建磊 《岩土力学》2020,41(2):477-484

袋装石土工袋堆叠过程中在土工袋接触面形成的咬合和嵌固作用，对土工袋剪切力学强度和破坏形式有较大的影响。通过一系列直剪试验研究了咬合和嵌固作用的影响，试验结果表明：袋装石土工袋层间咬合和嵌固作用能够增大土工袋抗剪强度；咬合作用随着土工袋上部竖向应力的增大有所减小，而嵌固作用则有所增大；袋装石土工袋在剪切过程中会产生两种破坏形式，分别为土工袋袋体自身变形和层间滑动破坏；土工袋组合体在受到水平剪切力时会发生整体变形，随后在组合体内部产生阶梯型滑动面，滑裂面的形状随着竖向荷载的增大而有所不同，相应的抗剪强度也会随着滑动面的改变而变化。  相似文献