江西于都南部地区土壤重金属元素生态地球化学特征及其来源解析

为研究江西于都南部地区耕地土壤重金属污染状况,对所采集的表层土壤样品进行Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg等重金属元素测试,研究其空间分布特征,并采用多种评价模型开展生态评价。结果表明,Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg含量分别是于都县土壤背景值的1.18、1.24、1.69、1.41、5.79、1.25、2.27、1.41倍。单因子污染指数显示As、Cd污染最严重,是潜在生态风险最主要的贡献因子。内梅罗综合污染指数显示重金属超标率达20.7%。地累积指数显示As污染最严重,其次是Hg、Ni、Cd。8种重金属元素变异系数均为0.45~5.14,属强变异。相关性分析显示,除Hg外的其他重金属间相关性均较强,而且与pH存在显著或极显著正相关,因此可以通过调节土壤pH值,降低土壤中重金属元素的毒性。主成分分析结果显示,Cu、Zn、Cd、Pb、As主要来源于人为采矿活动,Cr、Ni主要来源于土壤母质。

赣南峰山离子型稀土矿床成矿机理探讨

以赣南大埠岩体西部峰山钻孔风化壳剖面为研究对象,在风化壳剖面各层地质特征研究的基础上,对风化壳剖面各层中含稀土矿物开展了扫描电镜和电子探针分析,探讨了风化壳剖面各层主、微量(包括稀土)元素和离子相稀土元素特征。研究表明,风化壳中稀土元素呈“弓背式”分布,矿体位于风化壳剖面2~9 m,w(REE)平均为516.8×10^(-6),离子相稀土元素浸出率为51%~84%,离子相与全项稀土元素总量分布特征一致。风化壳中稀土元素主要以离子吸附态形式和独立矿物(次生方铈矿和风化残余的磷钇矿、褐钇铌矿)形式存在,以离子吸附态形式为主。峰山风化壳离子吸附型稀土矿为轻、重稀土元素共生型稀土矿,以重稀土元素占主导,矿体上部相对富集轻稀土元素,下部相对富集重稀土元素。风化壳剖面中稀土元素的富集分异主要受轻重稀土元素地球化学行为的差异性、风化程度和黏土矿物含量联合控制。

华南陆块及邻区岩石圈热结构特征与构造指示

华南陆块既是全球构造的重要组成部分,又是地质构造演化极复杂的区域。目前华南陆块与青藏高原东缘的耦合关系存在较大争议。岩石圈热结构中蕴含着丰富的构造变形、地质演化过程及地球动力学信息,可为深入认识华南陆块与青藏高原东缘的耦合关系提供有效约束。基于居里面深度和大地热流数据之间的函数关系,融合得到高空间分辨率的综合大地热流数据。并通过稳态热传导方程和综合大地热流数据,以及地震横波速度与温度之间关系,构建出华南陆块及邻区岩石圈热结构。通过分析岩石圈热结构中的壳幔热流分配、莫霍面温度与热岩石圈厚度结果,发现华夏地块、华北板块、江南造山带东北部和扬子地块东部属于“冷壳热幔”结构,而四川盆地和松潘-甘孜地块属于“热壳冷幔”结构;古太平洋板块向华南陆块的北西向俯冲和后撤作用可能是导致莫霍面温度与热岩石圈厚度变化趋势由北西向南东方向升高/增厚的原因。华南陆块与青藏高原东缘呈现相向运动,在地壳浅部,松潘-甘孜地块残留的刚性块体与扬子地块碰撞形成龙门山断裂带;而在地壳深部,扬子地块西缘受松潘-甘孜地块地壳熔融流体和深部热物质上涌引起的高温热侵蚀作用影响,逐步散失低温稳定性质。

赣中新衡萤石矿床成矿流体特征研究:来自流体包裹体及氢氧同位素的证据

萤石作为一种重要的非再生非金属战略矿产资源,是有“工业味精”之称的氟元素最主要的来源,受到各国的重视,随着科学技术和国民经济的快速发展,其经济价值和战略地位日益突出,广泛应用于冶金、建材、氟化工等传统领域和新能源、新材料、新医药等战略性新兴产业,因此萤石也被称为“第二稀土”(方贵聪等,2020;王春连等,2022;杨世文等,2022;王岩等,2023)。

粤北棉花坑铀矿床热液蚀变与物质迁移研究

本文以粤北长江铀矿区棉花坑铀矿床的横向矿化蚀变剖面为研究对象,系统研究了代表性新鲜花岗岩、蚀变岩和矿石的主量、微量以及稀土元素地球化学特征,运用质量平衡计算方法探讨了各蚀变带组分的迁移规律,以期解决成矿物质来源、成矿流体来源及其性质等问题。结果表明,该矿化蚀变剖面具有明显的水平分带特征,可分为新鲜花岗岩带(Ⅴ带)、远矿碱交代蚀变带(Ⅳ带)、近矿绿泥石化蚀变带(Ⅲ带)、矿旁水云母化蚀变带(Ⅱ带)和矿化中心赤铁矿化蚀变带(Ⅰ带)。从侧缘碱交代带→矿化中心带,Si O2的带入率(0. 27%→0. 21%→0. 50%→0. 70%)整体上与U的带入率(4. 73%→8. 07%→39. 26%→98. 29%)呈正比,K^+与Na^+相互排斥呈现"钾钠不相容"现象,MgO与MnO呈现出"此消彼长"的迁移特征,是对流平衡迁移方式的表现。Th、Pb、Cs、Mo、As元素在矿化中心带的带入率最大,Ba、Sr、Co、V元素在矿化中心带迁出率最小,这对铀成矿(铀矿化)具有很好的指示作用。根据各蚀变带元素的含量、比值及迁移特征,结合前人的研究成果,认为矿床的成矿物质主要来源于赋矿围岩长江岩体,成矿流体在成分上富含挥发分和矿化剂(CO2、F、H2O等)、碱金属元素(K、Cs、Rb)和重稀土元素,性质上具相对高的氧逸度,其来源是地幔流体与经历了深循环大气降水的混合成因流体。挥发分和矿化剂(CO2、F、H2O等)的带入是矿床重要的矿质迁移机制,CO2的逸出伴随着氧化向还原过渡的环境是矿床重要的矿质沉淀机制。

伊犁盆地蒙其古尔铀矿床黄铁矿成因特征及其对铀成矿作用的指示

蒙其古尔铀矿床是近年伊犁盆地内发现的规模最大的砂岩型铀矿床,为了研究该矿床成矿物质来源、成矿流体性质及成矿环境等问题,本文以该矿床中与矿石矿物沥青铀矿、铀石等密切共生的脉石矿物黄铁矿为研究对象,分别对该矿床中西山窑组和八道湾组砂岩中黄铁矿微量元素、稀土元素及硫同位素地球化学特征进行了系统分析。结果表明:黄铁矿的稀土元素表现为相似的特征,即LREE明显较HREE富集(La_N/Yb_N=4.27~9.82)、明显负铕异常(δEu=0.50~0.71)和基本无铈异常(δCe=0.93~1.04)的特征;微量元素中Co含量为2.1×10~(-6)~26.7×10~(-6),Ni含量为19.5×10~(-6)~79.30×10~(-6),Co/Ni比值为0.07~0.88,As含量为8.90×10~(-6)~95.60×10~(-6),相对于大陆地壳As平均含量富集;硫同位素组成具有相对宽泛的变化范围,δ~(34)SCDT为-17.30‰~3.90‰,极差为21.20‰。综合蒙其古尔铀矿床黄铁矿的稀土元素、微量元素和硫同位素组成特征,结合区内成矿地质背景,认为蒙其古尔铀矿床中的黄铁矿为沉积成因且形成于低温还原环境;黄铁矿中的硫主要源于具微生物成因特征的煤和沉积硫化物;在铀成矿作用过程中,黄铁矿和炭屑等有机质为铀成矿作用提供了发生氧化还原反应所需的还原剂。

致密砂岩气藏地层水地球化学特征——以天环坳陷北段上古生界为例

采用砂岩岩石铸体薄片、扫描电镜等方法对地层水赋存介质特征进行研究,通过常规离子浓度测试结果分析地层水的地球化学性质,探讨储层岩石学特征、成岩作用与地层水地球化学性质之间的成因联系,揭示天环北段上古生界山1—盒8段致密砂岩气藏地层水地球化学特征、成因及其地质意义。结果表明:①地层水为CaCl_(2)型,Cl^(-)、Na^(+)和Ca^(2+)是主要的离子类型,其浓度控制了地层水总矿化度,具有Ca^(2+)富集、Mg^(2+)和Na^(+)亏损特征;②地层水地球化学性质与成岩作用密切相关,浓缩作用是影响地层水矿化度的主要因素,火山岩岩屑溶蚀是Ca^(2+)富集的主要原因,方解石白云石化和高岭石绿泥石化是Mg^(2+)亏损的主要原因,Na^(+)来源不足和吸附作用是Na^(+)亏损的主要原因;③地层水具有低钠氯系数、高变质系数和低镁钙系数特征,变质程度高,表明水岩作用强烈,为较封闭的水体环境,有利于天然气藏的保存;④地球化特征的成因决定地层水地球化学参数与储层质量的关系,高渗透率砂岩的地层水中以Ca^(2+)含量低、Mg^(2+)含量高为主要特征,具有较低的变质系数和较高的镁钙系数。

诸广岩体中部塘湾地区铀成矿地质条件及找矿潜力

塘湾地区位于粤北诸广岩体中部,发现有区内唯一的中型铀矿床。结合前人成果和近年地质调查、物化探和钻探揭露等工作成果,分析、总结了塘湾地区的大地构造背景、岩浆岩、构造及围岩蚀变等铀成矿地质条件。研究表明:(1)塘湾地区广泛分布有燕山期各阶段富铀产铀花岗岩,具有较好的铀源条件;(2)构造形态和构造力学性质等条件均有利于铀成矿,详细总结了具体的成矿、找矿构造有利部位;(3)热液蚀变强烈而广泛,与铀矿化关系最密切的是硅化、赤铁矿化、黄铁矿化和萤石化;(4)热液蚀变划分了成矿前、成矿期、成矿后共3期6个阶段,水平方向上首次划分了硅化和赤铁矿化蚀变带、水云母化蚀变带、高岭土化蚀变带、碱性长石蚀变带和正常花岗岩带。在此基础上,根据区内地表矿化信息以及物化探异常等矿化线索,开展了铀成矿预测评价,圈定了具体的成矿找矿有利地段并相应完成了钻探验证工作,进一步扩大了主矿规模并且新发现系列工业铀矿体,证明了塘湾矿床及外围具有较好的找矿潜力,分析成果为下一步找矿工作提供了参考。

新疆蒙其古尔地区八道湾组沉积岩碎屑锆石年代学特征及地质意义

在详细观察描述含砾砂岩宏观特征基础上,利用偏光显微镜和LA-ICP-MS对蒙其古尔地区八道湾组出露的含砾砂岩开展碎屑骨架组分及碎屑锆石U-Pb定年分析,初步解析岩石学、年代学及物源特征等信息。结果表明:碎屑锆石多具良好的振荡韵律环带,Th/U值大于0.1,为岩浆成因锆石;样品中最年轻的碎屑锆石年龄为(289±4)Ma,可限定八道湾组砂岩沉积下限为早二叠世;初步将碎屑锆石年龄分为3组,分别为1588~807 Ma、603~410 Ma、350~289 Ma,该年龄区间与已知构造-岩浆事件时间(晋宁期、加里东期和印支-海西期)基本对应,表明研究区构造岩浆活动与中国大地构造运动基本一致。据QFL与QmFLt图解,结合构造背景及盆地演化过程,认为八道湾组砂岩物源经历了由相对稳定的石英再旋回造山带区向过渡再旋回造山带,再向岩屑再旋回造山带区演变的过程。碎屑物源可能主要来源于南部乌孙山、那拉提山出露的石炭—奥陶纪火山岩及中酸性侵入岩。

合金元素对铸铁力学性能的影响

介绍了灰铸铁的共晶度、相对强度、相对硬度和质量指标的概念及计算公式。指出灰铸铁的抗拉强度受共晶度、壁厚强烈影响的同时,也与熔炼、铸造条件以及原材料有很大关系;可用相对强度(RG)来判断熔炼与铸造条件是否得当。同时说明了合金元素对球墨铸铁的抗拉强度、屈服极限、硬度、伸长率和冲击韧性的作用情况。

铸铁的合金化及合金铸铁的分类

铸铁不仅是古老的铸造合金,也是迄今为止用量最大、用途最广的铸造合金。参与世界铸件产量统计的38个国家在2018年的铸件总产量为11273万吨,其中铸铁件7832万吨占总量的69.5%;铸铁件在冶金矿山、机床制造、汽车拖拉机、机车城轨、动力工程、石化电力、轻纺工业、水暖器材以及食品工业等行业中均有广泛应用。随着应用领域技术的发展,对铸件特种性能的要求,以及对铸件轻量化的要求,也越来越高;因而,在原有基础上使用各种合金元素,达成更高的力学性能、更适宜的综合性能,将是铸铁的发展方向之一。基于此,本刊自2020年第3期起与读者分享吴德海先生等人关于《合金铸铁》的系列研究内容。

硅对铸铁基体组织和常温力学性能的影响

介绍了Fe-Si状态图中各相的含硅量和各特征点的温度与含硅量情况。阐述了含硅量对铸铁基体组织的影响情况,指出硅能增加铸铁中的铁素体数量、促进石墨化,但不是形成典型碳化物的元素;同时指出,在一定范围内增加硅量,可以提高球墨铸铁的抗拉强度、屈服极限和硬度,但塑性会降低。

铜对铸铁组织和性能的影响

介绍了Fe-Cu、Fe-C-Cu相图的特征点温度和成分;阐述了Cu对铸铁共晶组织的影响及反铁素体化和强化铸铁基体的规律。指出:在共晶转变时,铜促进石墨化,消除游离渗碳体,促进铸铁按稳定系呈灰口凝固;在铸铁中,由于有硅和碳的存在,铜对铸铁的固溶强化作用较为显著。认为铜可使铸铁的抗拉强度和硬度提高等。

合金元素对液态Fe-C合金中碳溶解度的影响

铸铁不仅是古老的铸造合金,也是迄今为止用量最大、用途最广的铸造合金。参与世界铸件产量统计的38个国家在2018年的铸件总产量为11 273万吨,其中铸铁件7 832万吨占总量的69.5%;铸铁件在冶金矿山、机床制造、汽车拖拉机、机车城轨、动力工程、石化电力、轻纺工业、水暖器材以及食品工业等行业中均有广泛应用。随着应用领域技术的发展,对铸件特种性能的要求,以及对铸件轻量化的要求,也越来越高;因而,在原有基础上使用各种合金元素,达成更高的力学性能、更适宜的综合性能,将是铸铁的发展方向之一。基于此,本刊自2020年第3期起与读者分享吴德海先生等关于《合金铸铁》的系列研究内容。

镍对铸铁组织和性能的影响

介绍了镍对铸铁基体组织和力学性能的影响情况,指出:作为促进石墨化元素,镍可使铸铁的白口倾向降低,但至今尚未见镍对铸铁共晶团数量和石墨形状影响的报道;只有当含硅量降低到一定数量时镍提高铸铁强度的作用才能实现,镍对抗弯强度和挠度的影响取决于铸铁中的含碳量,铸铁的弹性模量随着含镍量的增加而增加。此外,还介绍了镍对铸铁耐磨性能、耐腐蚀性能和热膨胀系数的影响情况。

钒对铸铁组织和性能的影响

简单介绍了钒的理化性能及Fe-V相图的特征情况,示出了钒对Fe-C相图中C点、对铸铁稳定和亚稳定共晶平衡温度的影响情况;综述了钒对铸铁金相组织和力学性能的影响,指出:在铸铁中加入钒以后,会使基体组织细化,含钒碳化物会使片状珠光体变成粒状珠光体;ω(V)量在0.5%以下时,随ω(V)量增加抗拉强度呈直线增加,同时钒也可提高铸铁的硬度和耐磨性能。最后,阐述了高铬白口铸铁与球墨铸铁中钒的作用与特性。

兰州百合中无机元素的主成分分析及聚类分析

目的:通过对兰州百合中22种无机元素含量进行检测,分析无机元素含量及特征元素情况。方法:2021年分别采集鲜百合63份,干百合55份,共计118份样品,运用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测其中锂^(7)(Li)、铍^(9)(Be)、硼^(11)(B)、镁^(24)(Mg)、铝^(27)(Al)、钙^(44)(Ca)、钛^(49)(Ti)、锶^(88)(Sr)、钼^(98)(Mo)、银^(107)(Ag)、镉^(114)(Cd)、锑^(121)(Sb)、钡^(137)(Ba)、钒^(51)(V)、铬^(52)(Cr)、锰(Mn)^(55)、钴^(59)(Co)、镍^(60)(Ni)、铜^(65)(Cu)、锌^(66)(Zn)、铁^(57)(Fe)、砷^(75)(As)等22种金属及类金属元素的含量,并运用主成分分析法和聚类分析法对检测结果进行分析。结果表明:22种金属中除鲜百合中铍未检出外,其他均有检出,干百合中各元素含量高于鲜百合且两组间各元素含量差异均有统计学意义(P<0.05)。在主成分分析中干百合的前5个主成分累计方差贡献率为84.7%,鲜百合的前5个主成分累计方差贡献率为85.4%。在聚类分析中大多数无机元素都聚于第一类。结论:通过统计学分析可以充分了解兰州百合的特征元素及评价兰州百合的品质问题。

合金元素对铸铁共析转变的影响

介绍了铸铁共析转变的概念、特点和转变产物;说明了没有其他合金的铸铁共析转变时,奥氏体中富余碳的去向问题;阐明了合金元素对铸铁共析转变温度、转变产物的影响情况和珠光体形成与生长机理;提出了降低铸件断面敏感性的途径。

硅对铸铁高温性能和耐腐蚀性能的影响

介绍了硅含量对铸铁的氧化增长性能、高温力学性能和蠕变性能的影响情况,指出:硅含量超过3%,铸铁的氧化物生成量明显减少;硅增加铸铁基体的脆性,使其高温力学性能下降;但硅能提高球墨铸铁的抗蠕变性能。同时介绍了中硅球墨铸铁的高温性能和高硅量铸铁的耐腐蚀情况,指出:含钼中硅球墨铸铁的抗氧化性能有明显的提高,且随着含钼量的增加,其强度增加、伸长率和断面收缩率下降;而含硅量14%以上的铸铁,在各种酸中显示出很好的耐蚀性。

锰对铸铁组织和性能的影响

简单阐述了Fe-Mn相图和铸铁中锰的去硫作用及原理;详细介绍了灰铸铁、低锰球墨铸铁中锰对基体组织和力学性能的影响。铸铁中的锰,具有增加白口倾向、减少共晶团数、稳定碳化物和奥氏体等作用,对灰铸铁而言,能提高抗拉强度和硬度、改善淬透性;对球墨铸铁而言,提高抗拉强度和屈服极限的同时降低伸长率,对冲击韧性和脆性转变温度也有不利的影响。此外,锰能与硫化合生成呈致密多角形的硫化锰存在于最后凝固的晶界,从而改善了铸铁的切削性能。