铁组分对早期海洋化学演化的指示

地球表生环境在地质历史时期经历了剧烈的波动,为当前建设宜居地球提供了重要参照。铁组分是重建古海洋氧化还原状态演化的重要指标,但现有的研究集中于Fe_(HR)/Fe_(T)和Fe_(py)/Fe_(HR)两个比值的应用,而对其中不同组分所携带的信息缺少深入的挖掘。本研究统计了已发表的、泥盆纪之前的、采用程序萃取方法获得的铁组分数据,对其中不同的组分所可能指示的海洋化学信息进行了研究。我们发现氧化环境中氧化铁的含量有可能用于追踪长周期上大气-海洋系统的氧含量波动、总铁含量与海洋中铁的含量密切相关、铁化环境中黄铁矿铁的含量对海洋硫酸盐库大小的演化有很好的响应。我们的工作表明,铁组分指标是指示海洋局部氧化还原状态的强大指标,其不同的组分与海洋中氧气、碳和硫酸盐等存在极强的交互过程,可以被用来重建海洋的化学演化。

桂北老堡组硅岩中的铁组分:指示缺氧含铁的盆地深水古环境

桂北老堡组硅岩沉积在埃迪卡拉纪末期盆地深水环境中.硅岩中铁组分,如黄铁矿铁(FeP)、盐酸可溶铁(FeH)和总铁(FeT)含量之间的关系是区分氧化、缺氧含铁以及硫化环境的良好指示剂,成为研究埃迪卡拉纪末期海洋氧化还原环境的手段.泗里口剖面老堡组硅岩样品中的黄铁矿含量普遍较低(<0.56%);黄铁矿矿化度(DOP)在<0.01～0.78之间,绝大多数样品低于0.45;(FeP+FeH)/FeT比值在0.27～0.84之间,绝大多数样品高于0.38;多数样品的FeT/Al比值在0.55～5.87之间,平均值为1.1.这些特征表明桂北老堡组硅岩的沉积环境基本以缺氧含铁为主,较高的高活性铁含量和较低的黄铁矿含量指示当时盆地深水中H2S相对缺乏,Fe2+是富余的.因此,埃迪卡拉纪末期华南盆地的深水可能是缺氧但含铁的,这为早期多细胞生命的出现和演化创造了必要条件.

埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期下扬子深水盆地氧化还原性质:来自浙西底本剖面铁组分及有机碳同位素的约束

浙江省开化县底本乡皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩为埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期（Ediacaran-Cambrian transition,E-C transition）下扬子盆地典型深水相沉积,对其研究有助于认识古海洋的氧化还原环境.本文共采集岩石样品53件,分析岩样中铁组分包括黄铁矿的铁（FePy）、碳酸盐矿物中的铁（FeCarb）、氧化铁和氢氧化铁（FeOx）、磁铁矿的铁（FeMag）、总铁（FeT）的含量和δ13Corg值.结果表明：（1）底本剖面皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩样品中的黄铁矿含量普遍较低,大部分小于1%;FePy/FeHR的值在〈0.01~0.81之间,绝大多数样品低于0.5;FeHR/FeT的值在0.39~0.93之间,绝大多数样品高于0.5.（2）从碳同位素的对比可以看出底本剖面与其他剖面具有很好的对应关系,并且界定出埃迪卡拉纪与寒武纪的分界点在底本剖面皮园村组中下部δ13Corg值的最大负偏处.浙西皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩的沉积环境主体上以缺氧含铁为主,较高的高活性铁含量和较低的黄铁矿含量指示当时盆地深水中H2S相对缺乏,Fe2＋是富余的;且在荷塘组下部和上部海水含氧量似乎有逐渐增加的趋势,但氧气的增加量还不足以使深海达到完全氧化.因此,E-C过渡时期古海洋环境是缺氧含铁的,这样的环境制约了后生动物在深水区的出现和演化,并且为充分认识＂寒武纪生命大爆发＂的时空顺序和过程提供了重要的参考.

碱度变化对电炉渣含铁组分回收率的影响规律

电炉渣相对于转炉渣具有更多的高温余热和更低的含铁组分回收率,但目前还没有合适的处理方法利用其余热回收更多的含铁物质。试验以河沙为改质剂,采用熔态改质方法处理电炉渣,研究在不同改质剂掺量下电炉渣碱度变化对其含铁组分回收率的影响规律,并进一步采用XRD、SEM-EDS等手段分析其中的矿相和结构变化。研究表明,采用熔态改质方法,在电炉熔渣排渣过程中加入改质剂降低其碱度,不仅能够充分利用其余热,还能够提高熔渣固化后的铁质组分回收率和胶凝活性,是电炉渣排渣处理的一条新途径。当改质电炉渣碱度下降到1.6时,随着SiO_2的增加,以三价铁形式存在的Ca_2Fe_2O_5和以二价铁形式存在的RO相减少并消失,活性矿物Ca_2SiO_4和强磁性的MgFe_2O_4、Fe_3O_4、FeCr_2O_4等形成并增加,这有利于铁及铬、锰重金属的回收以及尾渣胶凝活性的提高。在碱度为1.3时,强磁性矿物数量和磁选物质含铁组分回收率达到最大值69.71%,铁品位提高了43.74%。当改质电炉渣碱度小于1.3时,磁性矿相逐渐转变为弱磁性的含铝尖晶石,铁组分回收率下降。

组分梯度铁电薄膜的研究进展

与均匀组分铁电薄膜相比,组分梯度铁电薄膜有很多优异的性能,其介电性能显著提高,从而有效改善了微波调谐器件的性能。上、下梯度铁电薄膜的性能也不相同,但目前尚无研究者从实验上证明其产生差异的原因。另外,组分梯度铁电薄膜的电滞回线的极化偏移仍然是一个比较有争议的问题。因此,研究组分梯度铁电薄膜在实际应用和完善理论研究方面均具有重要意义。综述了近年来对组分梯度铁电薄膜的研究进展并提出了研究中需要解决的问题。

华南渣拉沟剖面纽芬兰世沉积水体氧化还原状态演化

为研究纽芬兰世斜坡一盆地环境背景下的水下隆起的沉积水体氧化还原性质的垂向演化,本文选取黔东南渣拉沟剖面,进行总有机碳含量(TOC)、铁组分、黄铁矿硫同位素(δ^(34)S_(py))、干酪根的碳和硫同位素(δ^(13)C_(kero)、δ^(34)S_(kero))等方面的分析。本文依据硅质岩、磷块岩、多金属硫化物层和干酪根碳同位素等对比标志,对渣拉沟剖面进行地层对比,认为:渣拉沟剖面本文分析层段大体与滇东纽芬兰世石岩头组的中下部相对应。铁组分和TOC/S_(py)显示渣拉沟剖面老堡组硅质岩段处于缺氧非硫化环境,其上覆的渣拉沟组分析层段以硫化环境为主,其间间断性的发育缺氧非硫化环境,并最终回复到缺氧非硫化环境。δ^(34)S_(py)与δ^(34)S_(kero)在老堡组的缺氧非硫化环境都较渣拉沟组中的硫化环境重,可能与前者的细菌硫酸盐还原反应主要发育在相对封闭的孔隙系统,后者的细菌硫酸盐还原反应主要发育在相对开放的沉积水体有关。

酸法Ce-Mg-Al-Fe-O脱硫添加剂的活性及性能研究

使用 XRD和 AES等分析手段以及微反评价装置 ,考察了过渡金属 Fe的氧化物作为脱硫添加剂镁铝尖晶石的活性组分对脱硫活性的影响。结果表明 ,1 0 % Ce/Mg Al1 .8Fe0 .2 O4· Mg O具有良好的脱硫活性。 Fe离子的加入 ,使尖晶石晶格发生畸变 ,提高了添加剂的活性 。

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中夕线石的出溶现象

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中的粗粒夕线石可能有内部出溶现象,出溶形成的矿物有磁铁矿、钛铁矿-赤铁矿和石英出溶矿物条纹,并有少量的斜方辉石。电子探针成分分析表明,本区夕线石高温结晶时不仅有Fe3+,可能还有Fe2+、Mg2+和Ti4+的替换,铁氧化物质量分数可高达2.9%;随着温度的不断降低,固溶体互溶度也不断减小,大部分微量组分从夕线石中析出形成出溶结构,而且低温变体中稳定的替换元素以Fe3+为主。铁组分的类质同像替换对物理化学计算和夕线石矿化环境均有所影响,对夕线石晶胞参数a的影响很小,而对b,尤其对c的影响较大,与前人的结论有所不同。

南海北部陆坡沉积物中P-S-Fe的相互作用及其对划分硫酸盐-甲烷转换带的指示意义

对南海北部陆坡台西南海域973-4岩心沉积物中自生磷灰石磷(P_(CAF))和铁氧化物结合态磷(P_(Fe))及4种活性Fe组分进行了分步提取测定。结果显示:沉积物自生磷灰石磷(P_(CFA))含量为0.34%~3.24%,是该站沉积物P的主要成分,其含量自海底向下反复波动;铁氧化物结合磷(P_(Fe))含量为0%~1.38%,总体上出现多次升降。Fe_(py)含量为0.05%~0.72%,平均含量为0.27%,Fecarb含量为0.14%~0.64%,平均含量为0.33%,在硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)上部Fe_(py)和Fe_(carb)均出现上升现象,在SMTZ下部Fe_(py)迅速下降而Fe_(carb)含量缓慢上升。Fe_(ox)含量为0.32%~0.73%,平均含量为0.46%;Fe_(mag)含量为0.18%~0.34%,平均含量为0.25%。Fe_(ox)和Fe_(mag)含量变化趋势基本一致。结合沉积物总硫(TS)、酸可挥发性硫(AVS)及孔隙水中硫酸根(SO_4^(2-))等指标分析可得出:973-4柱中两种SO_4^(2-)还原模式产生的CO_3^(2-)均会抑制磷灰石晶体的凝聚成核作用;可以利用Fe_(py)和Fe_(carb)含量的反向变化及Fe_(ox)和Fe_(mag)的迅速升高对SMTZ上下部进行判定划分;P_(CAF)和P_(Fe)含量在SMI界面以下的往复波动的现象为研究水合物不稳定分解影响的环境范围及古SMI界面提供了新的思路。

电炉渣热态改质技术的研发及其工程应用

从源头上对电炉渣进行热态改质是利用其显热与高效回收铁质组分的一种新工艺技术。以电炉渣为研究对象:研究热态改质的热力学平衡,并将其应用于电炉厂。研究表明,热态改质技术不仅增加电炉渣的流动性,还能提高其铁组分回收。当碱度为1. 58时,改质渣的铁回收率较大,为64.79%,比电炉原渣的铁回收率提升了 90%以上。

成冰纪南华盆地海水氧化还原性质的钨稳定同位素限定

成冰纪是大气和海洋氧化还原状态的关键转折期.重建成冰纪海洋氧化还原历史对解析早期动物演化、氧化还原敏感元素地球化学循环等诸多问题均具有重要意义.本研究针对具有重要全球对比意义和较好研究基础的南华盆地,尝试利用新近开发的钨稳定同位素体系,限定成冰纪间冰期陆架边缘海氧化还原环境.结果表明,南华盆地成冰纪间冰期黑色页岩层位的δ^(186)/^(184)W值明显高于陆源碎屑,指示具有较高δ^(186)/^(184)W值组分的加入.根据现代氧化海洋自生沉积钨稳定同位素组成,本研究认为,较高δ^(186)/^(184)W值端元来自海洋自生沉积组分.由于硫化海水中钨主要以硫代钨酸根形式存在,而硫代钨酸根具有较高的溶解度,硫化底层海水形成的沉积物中难以保存自生钨沉积组分.因此,钨稳定同位素组成表明,南华盆地成冰纪间冰期底层海水至少存在间歇性非硫化状态.结合已发表的铁组分和其他海水环境地球化学指标,本研究认为,南华盆地与当今波罗的海类似,间歇性通风导致底层硫化海水局部氧化,从而形成自生钨沉积.本研究展示了钨稳定同位素限定古海水氧化还原状态的巨大潜力.