Logatchev热液场附近表层沉积物中有机质的组成特征、来源及其影响因素

利用2005年"大洋一号"科学考察船电视抓斗采样器采集的表层沉积物样品,对大西洋洋中脊Logatchev热液场附近7个站位表层沉积物样品中的烷烃组分进行了定量分析,并结合总有机碳(TOC)及C稳定同位素(δ13C值)分析,探讨了表层沉积物中有机质的组成及可能的来源和影响因素。结果表明:表层沉积物中正构烷烃组分以低碳数化合物为主,nC16、nC18以及nC11(仅在部分样品中)的含量较高,姥鲛烷与植烷的比值(Pr/Ph)普遍较低;表层沉积物中的有机质以细菌来源为主,浮游植物和浮游动物也有一定的贡献,而陆源有机质的贡献极小;另外,表层沉积物中的有机质可能遭受了一定程度的热液蚀变作用。

大西洋洋中脊Logatchev热液场水柱中甲烷羽状流的探测

利用吹扫捕集法在“大洋一号”船上现场探测到Logatchev热液场水柱上方及附近存在明显的甲烷羽状流.测定结果显示,热液区海水甲烷背景含量为1.05～1.68nmol/L,明显高于大西洋深海平原正常海水甲烷背景值(0.4～0.5nmol/L),表明热液系统是海水溶解甲烷的重要来源之一;在垂直剖面上,甲烷含量最大异常值的变化范围为7.14～113.90nmol/L,其对应的水深为离海底180～500m.羽状流中甲烷浓度分布以及羽状流的结构特征可能受下方热液喷发供应、洋流混合和微生物氧化消耗等过程控制.另外,MAR-CTD3站甲烷的分布规律明显不同于其他站位,可能暗示周围存在新的热液喷口.探测到甲烷羽状流之处同时还伴随温度和浊度的异常,有力证明了甲烷羽状流的存在是找寻海底热液活动地点最有效的手段之一.

动力电池液冷系统设计及其场协同优化

主要针对纯电动汽车动力电池液冷系统参数进行设计及优化,建立电池组散热模型,对其在不同参数下放电过程中的热分布进行仿真。在热流协同性和冷却效果方面,运用场协同原理对冷却管道中的各个参数进行分析。仿真结果表明,冷却液初始温度、流速和入口分布均会对液冷系统冷却性能产生影响。根据条件设置,冷却液初始温度为15℃与流速为2L/min的液冷系统可有效提高电池组的冷却效果;冷却通道入口为3个时期冷却效果最佳,电池组温差为最小。

大西洋中脊Logatchev热液区的地球物理场研究

利用"大洋一号"首次环球科考获得的地球物理资料,通过对多波束地形和地磁异常的解译,对大西洋Logatchev热液区的地球物理场特征进行了研究,研究结果表明Logatchev热液喷口位于裂谷东侧的滑塌体上,处于南北地磁正负高值异常中心之间的缓冲带上,新发现的磁异常区与热液喷口区具有相似的特征,推测为未来的热液矿区。区内南西西-北东东和北-南向断裂不仅控制了基底深度和隆坳结构,也控制了超基性岩和热源磁性层的分布,因此它的形成与交叉切割的拆离断层、超基性岩、海洋核杂岩和重力滑塌有关。

川东南丁山-林滩场构造灯影组热液白云岩特征

通过地表地质与地下地质相结合,对川东南丁山-林滩场构造的上震旦统灯影组热液白云岩岩石学特征、地球化学特征、储层物性特征进行了研究。研究区热液白云岩在岩相学上表现为充填或交代状马鞍状白云石,发育条带状、角砾状构造。同时出现MVT型铅锌矿、马鞍状白云石-石英、马鞍状白云石-沥青、马鞍状白云石-天青石等热液矿物组合。马鞍状白云石的碳、氧、锶同位素值较灯影组围岩表现出明显的低碳、低氧,而富锶同位素:Δδ13CPDB(脉-围岩)在-1.312‰^-0.501‰之间,Δ1δ8OPDB(脉-围岩)在-4.257‰^-1.974‰之间,Δ(87Sr/86Sr)(脉-围岩)在0.002 3~0.004 1之间,显示出热液活动的特征。热液活动使灯影组白云岩产生重结晶及热液溶蚀作用,使储层晶间孔、次生溶蚀孔在原岩基础上增加3%~10%。热液白云岩比未受热液影响的白云岩基质孔隙度平均值增加1.1%,渗透率平均值增加1.415×10-3μm2。热液白云岩的分布受桑木场断裂、现今构造高点及桐湾期不整合面控制。平面上,以现今桑木场背斜核部、桑木场断层及与之较近的林滩场构造较为发育,而较远的丁山构造则相对少见。纵向上,主要分布在距震旦系与寒武系之间的不整合面以下300 m之内,分布呈断续状。结合该区构造演化、油气热演化史,认为热液白云岩可能形成于早二叠世。

热液矿床的负晕和地球化学场系

热液矿床原生晕以往都被视为正晕。近年来虽已提出原生晕包括正晕和负晕,但由于多种原因,到目前为止,原生晕的研究几乎仍局限于正晕。作者为研究矿质来源,对一批与岩浆活动有关的斑岩型、夕卡岩型和脉型等大型热液矿床进行了研究,发现在矿床的正晕外围都有成矿元素负晕。根据研究结果还提出了热液矿床成矿元素地球化学场系,即以矿体为中心,向外依次为矿化场、正晕场、降低场和背景场。

岩浆热场与热液多金属成矿作用

岩浆热场指的是很短时间内一个局部地区出现的岩浆活动使该区域地热梯度明显上升,形成局部区域的瞬间热场。热场的规模通常很小,离岩体约几米至几千米。范围、规模和形状与侵入体的温度、成分、形态、大小、侵入深度以及流体、构造、围岩性质等有关。岩浆热场最重要的意义在于它是流体赖以上升的场所。岩浆热场不同于地热场的一个重要区别是,岩浆热场往往伴有流体的活动,是流体循环、上升、汲取地壳中有用金属元素的场所。文中讨论了岩浆热场与热液多金属成矿之间的关系,讨论了岩浆热场在岩浆热液矿床、热泉型矿床、热水沉积矿床以及变质热液矿床成矿过程中的作用。岩浆热场对于热液多金属成矿作用的影响是非常明显的,它从一个新的角度解释了成矿为什么是多金属、多成因、多来源等问题。文中强调指出,岩浆热场说解释了为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用密切相关,指出大规模岩浆活动产生的热效应不是1+1=2,而是1+1>2的效果。即它可以在一个局部范围内把岩浆热场从一个开放体系变为封闭体系,在这个封闭体系内,固岩可以达到更高的温度,热可以持续更长的时间,促进热场范围内流体的对流循环,使流体可以从围岩中汲取尽可能多的有用金属元素,起到单个岩浆无法比拟的效果。许多大型一超大型的多金属矿床即可能与这种作用有关。从热场说角度来看,大规模岩浆活动的成矿潜力几乎是无可限量的。文中还讨论了岩浆热场说的原理及应用中存在的问题,指出岩浆热场说与成矿的关系非常值得关注,它也许可以改变目前对成矿作用的某些固有认识,开拓出一个新领域。

Lost City低温热液场——一种新的海底热液活动类型

综述了新近发现的海底热液活动的新类型——Lost City低温热液场。该低温热液场坐落于距洋中脊15km远的轴外洋底上，下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能是驱动该热液场的热源。低温热液场烟囱结构的矿物组分主要为方解石、文石和水镁石，热液流的温度为40～75℃．并以高pH值以及高氢、高甲烷含量为特征。Lost City低温热液场，为研究者们了解早期地球热液过程与它们所支撑的生命系统关系，探讨蛇纹石化、碳酸盐沉淀、微生物活动之间关系提供了天然实验室。

东太平洋北部胡安·德富卡洋中脊Mothra热液场硫化物烟囱体成矿物质来源:铅和硫同位素组成

对采自Mothra热液场Faulty Towers硫化物烟囱体群(47°57.447′N,129°06.568′W)的一个硫化物烟囱体进行了铅和硫同位素组成的研究工作。分析结果表明,铅同位素组成的分布范围为:206Pb/204Pb=18.665～18.828;207Pb/204Pb=15.460～15.607;208Pb/204Pb=37.961～38.401。沿着烟囱体壁从外到内,铅同位素组成变化呈现较强的规律性:烟囱体外壁的铅同位素组成具有高放射性成因的特点,烟囱体内壁和环绕流体通道的矿物具有较小的铅同位素组成。硫同位素组成变化范围为0.4‰～2.1‰。烟囱体外壁的白铁矿、闪锌矿更倾向于富集轻硫同位素,分别为0.5‰和1.0‰,纤锌矿的硫同位素组成变化相对均一,为1.3‰～2.1‰。综合铅和硫同位素组成特征,初步判断成矿物质来源主要受基底玄武岩的影响,并存在少量沉积物来源铅和硫的加入。

淮南垃圾填埋场固液气热特性

已关闭的淮南大通垃圾填埋场建场24 a,最大堆填高度为15 m,垃圾最大填埋龄期达24 a。通过钻孔获取不同深度的6个垃圾样,土工试验结果表明:填埋场内垃圾最小孔隙比为1.18,最大孔隙比为2.53,塑料和纸张类含量对试样孔隙比影响较大;经过24 a的扩散,渗滤液透过了10 m厚的天然致密粘土层而对地下水体产生了污染;实测填埋场垃圾体内气体中CH4的最高体积分数达2.8654%,CH4/CO2比值在0.773～1.79;填埋体内最高温度大约发生在垃圾进场40 d后,达到56℃。针对垃圾填埋场固液气热特性,提出了填埋场治理措施的建议。

半浮区液桥热毛细对流速度场特征

液桥流场的速度分布是液桥表面张力梯度驱动对流的一个重要研究内容。通过地面模拟微重力环境的液桥实验以及数值计算,研究了外加温差、液桥腰径等对流场速度分布的影响,实验结果与数值计算结果相当符合。结果还表明,当液桥腰径减小时,流场的结构发生了变化,涡心由一个转化成两个。

热交换坩埚下降法制备大尺寸氟化铈晶体的热场设计与优化

随着CeF_(3)晶体在激光和磁光领域应用的持续发展,大尺寸、高光学质量的CeF_(3)单晶的需求日益急迫,而CeF_(3)熔体的高黏度和低热导率的特性给晶体生长工艺带来了较大挑战。为研究CeF_(3)熔体低导热性引发的生长问题,探究其生长过程中炉体结构和工艺参数对温度分布和结晶界面的影响机制,本工作对热交换坩埚下降法(Heat Exchanger-Bridgman method,HEB)生长大尺寸(ϕ80 mm)CeF_(3)晶体中炉体结构与晶体/熔体温度分布关系、不同生长阶段界面的变化规律以及热场结构对生长界面的作用机制开展了数值模拟研究。研究结果表明:当发热体长度与坩埚长度相适应时,更有利于构建合理的温度梯度场,而放肩和等径生长阶段的凹界面问题则可以通过改变隔板形状和加反射屏调节坩埚壁温度分布得到有效解决。本研究成果不仅可以加深对CeF_(3)晶体结晶习性的理解,炉体结构和生长界面的优化思路对坩埚下降法制备其他晶体同样有实际指导意义。

热液矿床大比例尺成矿预测的多场叠合法

热液矿床的形成和分布是多种地质、地球化学、地球物理因素综合作用的结果。这些因素在空间上表现为场。隐伏矿床或矿体的存在会由各种场的异常反映出来。多场叠合法是通过研究各种场与矿化的关系,综合分析和利用多场找矿信息来进行隐伏矿床预测的方法。本文以辽西兰家沟钼矿床为例,叙述了这种方法的原理及应用。

西南印度洋脊龙旂热液场金属硫化物的矿物学组成及指示意义

西南印度洋脊(SWIR)是当前洋底超慢速扩张洋脊的典型代表,具有独特的热液硫化物矿床形成机理,对位于该洋脊的龙旂热液场硫化物样品进行了系统的矿物学分析,结果表明:该区硫化物为高温热液喷溢活动所形成的富Fe型硫化物,目前已经历了一定程度的氧化蚀变;硫化物矿物组合以磁黄铁矿、黄铁矿为主,其次是少量黄铜矿、白铁矿和(铁)闪锌矿;黄铜矿出溶等轴古巴矿现象普遍,部分样品中可见自然金颗粒。经综合分析,该区热液成矿作用可划分为3个成矿阶段和1个后期海底风化阶段:(1)高温的黄铁矿+黄铜矿(等轴古巴矿)+磁黄铁矿阶段,(2)中高温的黄铁矿+闪锌矿阶段,(3)低温的胶状或莓球状黄铁矿+白铁矿+自然金阶段,(4)后期硫化物海底氧化性蚀变阶段主要是形成Fe的氧/羟化物。在整个成矿期间,流体温度有不同程度的波动,主要硫化物矿物形成时端元流体的温度应在335℃以上,瞬间(短时)或局部热液的最高温度推测超过400℃。本区的磁黄铁矿属于富钴型磁黄铁矿亚类,经历了六方磁黄铁矿+黄铁矿→单斜磁黄铁矿+黄铁矿的变化,表明该区热液流体发生了快速降温的演化过程。

声学法深海热液速度场测量重建算法研究

介绍了利用声学法测量深海热液速度场的基本原理。利用往返飞渡时间差与流场速度的关系,应用反问题求解技术重建测量区域的速度场。应用最小二乘法对两种典型的热液口速度场模型进行了仿真重建,分析了换能器数量、实验测量误差以及换能器的布放对重建结果的影响,并对重建结果进行了流量分析。仿真重建的绝对误差、相对误差以及流量分析结果表明,最小二乘法具有较高重建精度,增加声学换能器及细化网格可提高重建精度,换能器对称分布时具有最优重建结果。最后对声学法深海热液温度场速度场测量系统进行了介绍和说明。深海热液速度场的测量重建可为热液热通量的测量奠定基础。

黔北桑木场背斜灯影组热液白云岩稀土元素地球化学特征

本文利用电感耦合等离子体质谱仪,分析了习水桑木场背斜核部铅锌矿赋矿热液蚀变白云岩的稀土元素组成,并初步探讨了白云岩化与铅锌矿化间的关系。铅锌矿体旁侧工程中白云岩样品的测试显示:有部分样品Zn含量超过200×10-6,具有矿化显示;全部样品∑REE很低(∑REE=0.82～5.96×10-6),具有明显的Ce负异常(δCe=0.37～0.68),除个别有矿化显示的白云岩样品具有正Eu异常(δEu=1.15～2.40)外,其余样品均具有负Eu异常(δEu=0.56～0.80)。在稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上,全部样品均呈现轻稀土富集特征。综合研究,认为白云岩化热液流体具有轻稀土富集及Eu和Ce负异常特征,而氧化还原环境的变化可能是导致本区铅锌矿化的重要因素。

云南乌东德水电站施期料场中元古代热液白云岩研究

云南禄劝乌东德水电站是我国第三座超千万千瓦级水电站,其建设所采用的混凝土人工骨料来源于坝址下游施期料场的中元古代落雪组灰岩。在骨料勘察和实际开采过程中,发现灰岩与白云岩在同一层位产出,其岩性变化界线切割岩层面,该类现象为工程地质研究中所罕见,引起了高度关注。以施期料场灰岩-白云岩过渡带和骨料开采残留的一处白云岩凸起岩块为重点研究对象,开展了野外地质调查、室内岩相学、微区矿物形貌和成分、碳氧同位素以及流体包裹体分析,深入探讨了研究区碳酸盐岩成岩演化和岩相转变过程与机理,提出了新的白云岩化成因模式。结果表明:①矿物形貌和空间分布特征指示与灰岩过渡的白云岩为早期灰岩经过后期白云岩化形成;②白云岩中发育的斑马纹构造、鞍状白云石及其伴生的硫化物和碳质物等,指示其经历了热液白云岩化过程。鞍状白云石中流体包裹体的均一温度(183~215℃)显著高于围岩方解石中流体包裹体均一温度(102~152℃);③白云岩普遍具有较轻的O同位素值(δ^18O=-13.3‰~-7.8‰),而其中鞍状白云石的δ^18O最低(-13.3‰),表明它们可能为热液流体直接沉淀的产物,而其他白云岩由于受热液流体影响程度较低而具有较低的包裹体均一温度和较高的δ^18O值;④乌东德地区近直立的岩层产状和断裂可能为热液流体运移提供了通道,而其上覆的近水平震旦系灯影组厚层白云岩则起到了封堵作用,使热液流体在不整合面之下与灰岩发生长时间反应;热液流体的运移方向决定了最终的热液白云岩的分布。

岩浆热液成矿系统的数值模拟——以安徽沙溪斑岩铜(金)矿床为例

数值模拟作为研究热液成矿系统的重要手段,可以通过对地质演化过程的再现,深入了解其内在动力机制。数值模拟方法的运用,需要借助力学性质、流体性质、热力学性质等信息的搜集,来建立地质模型的初始条件(压力场和温度场)和边界条件(速度和时间)。采用有限元方法,将地质模型划分为形状不规则的众多小区域,并适当在地质结构复杂的区域对网格进行加密,基于达西定律和能量守恒定律,较为清晰地再现安徽沙溪斑岩铜(金)矿床成矿过程及其内在动力机制。经过对热液流体运移中的温度和压力变化情况进行探究,发现压力达到地压梯度的时间比温度达到地温梯度的时间短,并且在不同的地质区域和结构对压力和温度的传播方向和速度有影响。数值模拟方法是一个新的成矿学研究思路,可以较为清晰地展现成矿过程,流体运移路径实现矿液运输和矿体定位,为今后矿产开发提供参考和依据。

利用PIV方法测量半浮区液桥热毛细对流的速度场

利用PIV法对硅油液桥热毛细对流的定常速度场进行了实时测量。为了便于测量,液桥上桥端面采取了铜环中嵌透明材料的方法,从液桥的顶部进行观测。当液桥上下桥有温差时,热毛细对流出现;本实验对于不同上下桥的温差,对液桥横剖面内的速度场分别进行了测量,研究外加温差对于流场速度分布的影响;并且在液桥中取了几个典型横截面进行测量,以期对大Pr数液桥的定常速度场有比较全面的定量测量。此外,实验结果也可作为数值模拟计算结果的验证。

采空区气体流场多尺度数值模拟及热蒸发效应分析

采空区漏风是诱发采空区遗煤自然发火的主要原因之一,然而在不同研究尺度下,采空区气体流动服从不同的规律。利用多尺度关联型分析方法分别从宏观尺度和介观尺度研究了采空区内自由流动域和多孔介质域内稳态流场的速度和压力分布情况;构建了热-流-湿多场耦合模型,并在此基础上使用多物理场模拟软件模拟了煤中水分受气体流动和热蒸发效应影响下的变化情况。结果表明:煤中水分含量会在热蒸发效应下逐渐降低,与热重分析实验得到的结果相吻合;背风侧受流场影响水蒸气的浓度较高;另外受到蒸发吸热的影响,煤体温度场不断发生变化,靠近背风侧煤体内部温度下降较慢。