硅酸盐岩斜坡水岩化学作用

综合采用现场调查、结构体物理-水理参数的高精度测试及室内试验等研究方法,对硅酸盐岩斜坡的水岩化学作用问题进行了探讨。结果表明,新鲜硅酸盐岩结构体结构致密、孔隙度低、孔隙细小,多属不透水介质。硅酸盐岩斜坡区的水岩化学作用主要发生于非饱和带和水位变动带,地下水多年最低水位以下的饱和带所占份额很小。饱和带内的水岩化学作用只能发生于结构体表面,是一种结构面开度逐渐增大、结构体逐渐变小的缓慢溶解过程。非饱和带及水位变动带水岩化学作用初期的溶解液主要是水气转化的凝结水,所形成的腐岩保留原岩结构、构造和体积,是一种等容转换过程。旱季时,气态水分子扩散到硅酸盐岩结构体表面内侧一定宽度范围内的微孔隙系统之中凝结为液态水并溶蚀造岩矿物;雨季时,入渗降水在结构体表面形成的薄膜水流接受结构体粒间溶液中的溶出组分并将其携入饱水带。当上述过程循环到一定程度时,结构体就会转变为腐岩结构体。覆盖有一定厚度的残坡积土层和植被盖层的硅酸盐岩斜坡有利于水岩化学作用的发生。     

黑色页岩化学风化程度指标研究

黑色页岩是一套化学组成变化大、成份分布极不均一的岩石。建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化基础之上的化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,因不能较好地把母岩化学组成变化与风化反应引起的化学变化区分开来,用于厘定黑色页岩的风化程度时,存在灵敏度低、与实际风化程度不相符等问题。故需要建立新的风化指数来厘定黑色页岩的风化程度。本文以湘中地区下寒武统新鲜和风化黑色页岩的主量元素分析为基础,利用单因素方差分析和多变量判别分析等方法,确定引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的关键化学组分,并甄别其影响程度。建立影响黑色页岩风化程度的主量元素判别函数,进而构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数。研究表明,引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的主量元素,其影响程度依TiO_2Al_2O_3Fe_2O_3LOIMnOCaOSiO_2MgOK_2ONa_2OP_2O_5顺序而降低。以此为基础,构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数为:WB=28.8×ln(SiO_2)+16.67×ln(TiO_2)+10.52×ln(Al_2O_3)+5.62×ln(Fe_2O_3)-2.01×ln(MgO)+4.10×ln(CaO)-4.24×ln(K_2O)-5.06×ln(Na_2O)+5.07×ln(LOI)-158.13。该风化指数(WB)能克服现有各风化指数的不足,适合用于厘定黑色页岩风化程度。     

黑色岩系成岩成矿过程中的生物地球化学作用

黑色岩系在其形成和发展中,特别是在成岩成矿过程中都离不开生物地球化学作用。通过对震旦纪一下古生代五套黑色岩系及其中四类矿床的矿物、岩石、地球化学及稳定同位素研究,从生物成矿的角度讨论了这些黑色岩系和矿床在成岩成矿过程中的生物地球化学作用,并强调生物地球化学元素循环及生物地球化学体系研究的重要性。     

黑色页岩中金矿的形成

笔者在阅读了许多资料的基础上,研究了黑色页岩中金的赋存状态和成因模式,并提出了新的见解。     

黑色页岩与土壤重金属污染

本文利用ICP—MS等技术分析了湘中地区黑色页岩及其相应土壤的重金属含量,在对分析结果进行统计分析的基础上,探讨了黑色页岩与土壤重金属污染的关系。研究表明,黑色页岩是富集多种重金属元素的特殊岩石。以黑色页岩岩系为母岩的土壤,不仅明显富集Cu、Cd、Cr、Co、Pb、Zn、Mo、Ni、V、U、Sn、Sb、T1、Th等多种重金属元素,而且受到Mo、Sb、Cd、U、Tl、Cu、V、Sn、Th等重金属的污染,其中以Mo、Cd、Sb、U、Tl等的污染尤为严重。黑色页岩土壤重金属污染在一些地方已产生明显的负面环境效应,值得关注。     

早古生代黑色笔石页岩成因研究的新发现

关于早古生代黑色笔石页岩的形成环境,历来存在着争论。主要是远洋成因说(Clark,1904)与浅水成因说(Grabau 1917)两种观点。但就上扬子区五峰组与龙马溪组黑     

与黑色页岩系有关的矿床研究的动向

在地球上存在着几个分布广泛的黑色页岩系层位 ,如我国南方寒武系底部 ,纵贯英格兰南部、荷兰、德国到中欧诸国的上二叠统Ｋｕｐｆｅｒｓｃｈｉｆｅｒ (约 6 0万ｋｍ2 ) ,加拿大育空地区中上泥盆统 ,我国扬子克拉通周缘震旦系以及俄罗斯西伯利亚里菲纪 (Ｒｉｐｈｅａｎ)上部和波兰的前寒武纪早元古代与有机碳有关的ＰＧＥ＿Ａｕ＿Ｕ岩系。这些黑色岩系的共同特点是含有大量的有机质和丰富的金属元素ＰＧＥ ,Ｃｕ ,Ｎｉ,Ｍｏ ,Ａｕ ,Ｕ ,Ｖ ,Ｍｎ ,Ｆｅ ,Ｃｏ ,Ｂｉ,Ｃｒ ,Ｓｅ等 (Ｍｅｙｅｒｓｅｔａｌ .,1992 )。这些元素在一些地区形成一…     

黑色页岩的资源功能和环境效应

利用ICP—MS等分析技术对典型黑色页岩的微量元素及P、S等组分进行了分析,探讨了黑色页岩的化学特征、风化机制和微量元素富集特征,阐明了黑色页岩的资源功能和环境效应。结果表明,黑色页岩不但富含多种矿产资源,产有大型、超大型多金属矿床,而且可用作复合化肥以改良土壤。同时,黑色页岩因风化分解释放CO2、产生酸性矿排水、释出重金属元素等而可能对环境产生严重影响,引起环境问题。开发利用黑色页岩不但要充分认识其资源功能特征,拓宽其应用途径,而且要特别注意其可能引发的环境问题。     

黑色页岩力学特性及各向异性特性试验研究

为探讨黑色页岩层理对其力学特征与能量耗散过程的影响,以龙马溪组黑色页岩为研究对象,采用室内常规三轴压缩试验,得到了不同围压、不同层理倾角的特征应力、体积应变、裂纹应变,再根据能量平衡原理分析了裂纹应变与能量演化机制。研究结果表明：在相同围压值下,特征应力以及特征应力比随着层理面倾角的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势;随着围压的增加,耗散能突变点能量密度会逐渐增大;耗散比随轴向裂纹应变的增加呈现出先减小后增大的“V”型趋势;试样破坏前后,弹性应变能与耗散能受层理面倾角影响具有一定的转换关系。本研究成果对于进一步探明黑色页岩层理效应对其力学特征与能量演化机制的影响提供了参考。     

塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩形成的次氧化条件

富有机质黑色页岩的形成长期以来被认为是缺氧沉积环境的证据,并被作为全球缺氧事件的标志。塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩的岩石学特征说明其沉积在受陆源有一定影响的陆棚环境中。矿物学研究表明,硫均以硫酸盐状态存在,没有见到黄铁矿,说明其形成在硫酸盐还原带以上。黑色页岩中结核状氟磷灰石的存在以及剖面底部结核状磷块岩的出现,表明了一种与现代热带太平洋东海岸和阿拉伯海相类似的广泛发育上升洋流的大陆边缘沉积环境。黑色页岩的地球化学特征中,Re和Mo的高度富集、高的Re/Mo比以及含有一定量的Mn,Cd和U的相对富集以及低的Cd/U比等,这些特点均支持了黑色页岩沉积于次氧化条件的认识。     

Sedimentary Environment and Mineralization of the Black Shale Polymetallic Layer in the Early Cambrian, SW China: Constraints from in situ LA-ICP-MS Analysis of Pyrite

A polymetallic layer is usually developed at the bottom of the early Cambrian black shale in Guizhou Province. The mineral that makes up the polymetallic layer is related to the sedimentary facies. To analyze the differentiation mechanism between polymetallic deposits (Ni-Mo and V), the Zhijin Gezhongwu profile located in the outer shelf and the Sansui Haishan V deposit located in the lower slope are selected to study the in situ sulfur isotopes and trace elements of pyrite. The results show that δ34S values of pyrite vary widely from ?7.8 ‰ to 28 ‰ in the Gezhongwu profile, while the δ34S values are relatively uniform (from 27.8 ‰ to 38.4 ‰) in the Haishan profile. The isotopic S composition is consistent with the transition that occurs in the sedimentary phase from the shelf to the deep sea on the transgressive Yangtze platform; this indicates that the δ34SO42? values in seawater must be differently distributed in depositional environments. The sulfur in the Ni-Mo layer is produced after the mixing of seawater and hydrothermal fluid, while the V layer mainly originates from seawater. Overall, the Ni-Mo and V deposits have been differentiated primarily on the basis of the combined effect of continental weathering and hydrothermal fluid.     

富有机质的黑色页岩和油页岩的有机岩石学特征与生、排烃意义

用近代有机岩石学与有机地球化学分析相结合的方法，对比研究了我国四川盆地等下古生界富有机质沉积的海相黑色页岩,和渤海湾盆地下第三系湖相油页岩的显微有机组成特征与热演化生烃、排烃作用的关系。观测分析结果表明:黑色页岩热演化程度很高，目前热解烃含量很低，但残余有机碳含量达1％～3％，黑色页岩中保存了早期生油阶段由无定型有机质生油作用转化而形成的微粒体有机质，和未排出的石油演变而来的残余沥青，表明其为原始生烃性能很好的烃源岩。根据黑色页岩中微粒体和残余沥青的含量，可用来了解已生—排烃量和再沉降埋深过程中古油藏储层沥青、微粒体和残余沥青再生气对古生界碳酸盐气藏的贡献。富有机质沉积的下第三系湖相油页岩热演化程度不高，游离烃（S1为0.2～1.4 mg/g）和热解烃（S2为8～44 mg/g），有机碳含量达2.4％～8％，是生油性能很好的烃源岩，油页岩中不仅存在强荧光的藻和无定型有机质，而且油页岩的纹层中广泛存在富有机质的荧光沥青，反映了有利于排烃运移的信息，表明是本区生油贡献最大的烃源岩。富有机质黑色页岩和油页岩的沉积结构构造特征、有机质的赋存形式、热演化中变化过程的对比观察结果表明:其生烃、排烃作用既有很多相似性，又有一定差别。     

江苏省下志留统黑色页岩浅井钻探及其页岩气潜力分析

近年来上扬子地区下志留统龙马溪组页岩气勘探开发取得重大突破,属于同一大地构造单元的下扬子地区,其页岩气资源潜力和勘探前景问题日益受到关注。在下扬子地区与龙马溪组层位相当的高家边组,由于地表风化程度较强和出露情况较差等因素,其黑色页岩的分布范围和沉积厚度不甚清楚,直接影响了对下扬子地区页岩气勘探潜力的评价和预测。为此本次研究选择在江苏省南京汤山和句容仑山两地实施黑色页岩浅井钻探。基于5口钻井的岩芯提取,从黑色页岩厚度、地化、岩矿和生物地层学等多个方面揭示了下扬子地区五峰组—高家边组黑色页岩基本特征。分析结果表明:该地区黑色页岩与上扬子焦石坝地区有很好的对比性,至少有4个笔石化石带相互一致。五峰组—高家边组黑色笔石页岩厚度在汤山地区大于80.5 m,仑山地区至少39.5 m,有机质丰度较高,多数TOC含量1.2%~4%,显示了较强的生烃能力。镜质体反射率(Ro)主要在1.5%~2.6%之间,热演化程度以高—过成熟为主,进入生气阶段。黑色页岩有机质以干酪根Ⅰ、Ⅱ1型为主。因此,认为下扬子地区下志留统黑色页岩具有良好的页岩气资源潜力。     

Multi-Element Reference Samples of Black Shale

This paper describes the creation of two new reference samples of black shale, SCHS-1 and SLg-1, collected in the Bodaibo Region of Irkutsk District (Siberia, Russia). These samples have been developed as State Standard Samples to meet the requirements of Russia's Normative Documents, so that they can be recognised by the Russian State Certification Agency and included on the State Register of certified reference materials. SCHS-1 was produced from shale of the Khomolkho suite; SLg-1 represents the average composition of the Sukhoy Log gold deposit (within Au mineralisation). The homogeneity was assessed by applying the concept of potential inhomogeneity, and the inhomogeneity uncertainties (σ_inhom) for the indicator elements that were estimated experimentally by silicate XRF analysis. It was found that a majority of the indicator elements was characterised by σ_inhom/Δ_p < 1/8 (Δ_p is the permissible certification uncertainty), and so σ_inhom was neglected for the indicator elements and all other elements that were included in their respective group. The value of σ_inhom calculated for Fe (σ_inhom,Fe/Δ_p > 1 /8) was taken into consideration for the noble metals and their associated elements (e.g., Ag, As, Au, etc.). More than fifty laboratories (thirty-seven from Russia) were involved in the interlaboratory experiment (ILE) to analyse these reference samples. The data obtained from the ILE allowed SCHS-1 and SLg-1 to be certified for, fifty-one and forty-three elements, respectively, as State Standard Samples.     

安徽铜陵胡村矽卡岩型铜矿水-岩反应动力学实验研究

以铜陵胡村矽卡岩型铜矿为研究对象,选择与成矿关系密切的花岗闪长岩,在22 MPa恒压、不间断流动条件下,与纯水在叠层反应器中进行水-岩反应动力学实验研究。结果表明,水-岩反应速率与流体流速成反相关,与流体在体系内的停顿时间成正相关。铜陵地区Cu,Mo等金属矿化普遍分布于岩体附近可能与此有关。成矿流体中的Cu可能主要是在超临界态流体中迁移,在低于临界态条件下从流体中析出;而在体系温度较低时,主要成矿元素Cu难以从岩石中溶出。在相同温度条件下,Cu,Zn等成矿元素的溶解速率存在较大的差异,可能是导致这些成矿元素在空间上出现分带的原因之一。     

Uraniferous Black Shale and Related Uranium Mineralization Features in South China

: Black shales are marine sediments with argillaceous, silty and siliceous compositions and high contents of organic materials, disseminated pyrite and uranium. Uraniferous black shale has uranium content of more than 20 ppm.Black shales are widely distributed in 17 provinces or autonomous regions in northwestern and southern-central China. Their sedimentary ages are from the Sinian to the Tertiary and uraniferous black shales are mainly exposed in Yunnan, Guizhou, Sichuan, Hunan, Hubei, Jiangxi, and Zhejiang provinces and Guangxi Zhuang Autonomous Region and the economically significant uranium deposits associated with black shale occur in Hunan and Jiangxi provinces and Guangxi Zhuang Autonomous Region.Uranium mineralization associated with black shale has the following main features: (1) forming stratabound deposits; (2) controlled by structures such as interlayer and intersected faults and fractures; (3) associated with different ore-forming processes such as leaching and hydrothermal reworking; (4)     

贵州早寒武世早期黑色页岩中生物化石保存及生态学研究

早寒武世早期黑色页岩中以前只发现少量的海绵骨针,但随着研究的深入,各类动物化石被发现。最近,贵州早寒武世早期黑色页岩中发现碳质和薄膜型化石,它们包括大量的简单线状遗迹、碳质膜状高肌虫、完整海绵动物、管虫、薄壳双壳动物、碳质膜状软舌螺以及一些圆形膜状化石等。通过对黑色页岩的粘土矿物定量和定性分析,结合地球化学特征,认为早寒武世早期小壳动物繁盛期之上有一个大型动物繁盛期,随后由于地壳拉张作用,大规模的海底热液和火山喷发作用的加强,海洋环境变成酸性环境,不利于生物生存,发生生物绝灭作用,随后海洋环境逐渐趋于碱性,大量的生物又开始繁盛。     

黑色岩系型矿床的形成作用及其在我国的产出特征

黑色岩系作为地史上反复出现的时限沉积相,反映了环境的突变及环境事件,构成了许多重要矿床的赋矿岩系。我国共有25种以上的有用元素和组份的聚集成矿与黑色岩系有关,它们呈自然金属、硫化物、氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐等十余种形式产出。黑色岩系型矿床一般规模较大,我国南方赋存大-超大规模矿床的黑色岩系分布干9个纪级单位的13个含矿层位中,共形成了4个超大型矿床和6个大-中型矿床密集成矿区。根据盆地流体在黑色岩系型矿床成矿演化的阶段性,可以将其矿床的形成划分为：沉积期和成岩期。前者可形成大-超大型锰、磷、重晶石矿床,成岩期可能形成大-超大型金、银、铅锌、锑、锡多金属矿床。