一种新的元素迁移形式及其地球化学环境效应
钒元素的地球化学过程与环境特征研究
钒元素的地球化学过程与环境特征研究钒（Vanadium）是一种重要的地球化学元素，具有广泛的用途和环境效应。
钒存在于地球上的岩石、土壤、水体和大气中，因此对钒元素的地球化学过程和环境特征的研究对于环境保护和人类健康具有重要意义。
钒的地球化学过程主要包括钒的赋存状态、迁移转化途径以及其与其他元素的相互作用。
钒存在于地壳中的矿石中，主要以含钒矿物的形式存在，如钒钛磁铁矿、伊利石和锰矿等。
这些矿石通过天然的物理、化学和生物地质过程释放出钒元素，进而进入土壤、水体和大气中。
土壤是钒元素存在和转化的重要载体。
土壤中的有机质和矿物质可以吸附钒元素，阻止其迁移和衍生。
土壤中的微生物和根系活动也可以改变钒元素的有效性和形态。
此外，土壤的酸碱度、氧化还原条件和环境温度等因素也会影响钒元素的行为。
水体是另一个重要的钒元素储存库。
地表水和地下水中存在着不同形式的钒，如离子态的V（V）和V（IV）、钒氧化物和有机络合物等。
这些形态的钒在水体中的浓度和分布受到环境因素的影响，如水体的pH、溶解氧浓度和有机物质的存在等。
大气中的钒主要来自于人类活动和天然源的排放。
燃煤和工业生产过程中释放的烟尘和废气中含有大量的钒。
这些钒颗粒物可以通过大气扩散、沉降和湿沉降等过程进入土壤和水体中。
此外，钒也可以通过大气与水体之间的交换作用进入水体。
钒元素对环境的影响主要体现在其毒性和污染效应方面。
高浓度的钒元素对生物体具有毒性，可引起生物学、生态学和健康问题。
研究表明，钒元素可以通过作用于细胞膜、酶和DNA等生物分子，导致细胞功能紊乱和细胞损伤，甚至导致癌症等疾病。
总之，钒元素的地球化学过程和环境特征研究是一个复杂而有挑战性的领域。
通过加强研究，可以更好地了解钒元素的行为和影响，为环境保护和资源利用提供科学依据，促进可持续的环境发展。
地球化学中的元素迁移与地球演化
地球化学中的元素迁移与地球演化地球化学是研究地球上元素的分布、迁移和演化的学科。
元素的迁移、转化和演化是地球化学中的重要概念。
本文旨在探讨地球化学中的元素迁移与地球演化。
一、元素迁移1. 大气的化学反应大气中的化学反应和气候变化会导致元素的迁移。
例如，空气中的二氧化碳可以通过光合作用被植物吸收。
但是，如果大气中的二氧化碳过多，这会导致气候变化，从而影响植物、动物和人类的生活。
2. 地球内部的活动地球内部的活动可以导致元素的迁移。
例如，火山喷发会释放大量的二氧化硫和二氧化碳，这些化合物可以迁移到大气中。
地震可以引起水的迁移，使地下水和地表水的量减少或增加。
3. 水文循环水文循环是指地球上水从大气、陆地、河流、湖泊和地下水中循环。
水循环可以导致元素的迁移。
例如，雨水可以在流经泥土和岩石时溶解许多化学物质，如盐和氧化物。
这些溶解的物质可以在水循环过程中被运输到其他地方。
二、地球演化1. 地球的起源地球的起源始于46亿年前，当时太阳系的尘埃和气体聚集在一起形成了行星原始物质云。
这些物质经历了相当长时间的凝聚和熔化，形成了一个小行星，也就是我们现在的地球。
2. 大陨石撞击在地球早期的几亿年中，地球曾遭受数次大撞击。
这些撞击激发了地球的内部能量和热力学运动，导致了地球内部物质的循环和迁移。
这些撞击也使地球表面的岩石和矿物质发生了巨大的化学变化。
3. 活动板块地球表面的21个板块在持续不断地移动。
板块的移动导致了地球内部物质的运动和迁移，也导致了地球表面的地震和火山喷发。
这些运动和迁移使得大量的元素从地球内部向外部迁移。
三、结论地球化学中的元素迁移和地球演化是密切相关的。
地球上发生的各种化学和地球物理过程会导致元素的转化和迁移，从而对地球表面的化学组成和演化产生深刻影响。
了解和研究这些过程对我们了解地球的过去和现在具有十分重要的意义。
钒元素的地球化学过程与环境特征研究
钒元素的地球化学过程与环境特征研究钒是一种常见的金属元素，它在地球化学过程中具有广泛的影响。
虽然在自然界中分布量不高，但它在地壳、大气和水环境中都有出现。
随着工业的发展，钒的应用越来越广泛，促进了钒元素的研究。
在这篇文章中，我们将讨论钒元素的地球化学过程与环境特征研究的重要性，以及相关方面的研究进展和展望。
一、钒元素的地球化学过程1. 分布情况钒是一种矿物元素，常见于橄榄岩、辉绿岩、黑云母花岗岩、花岗闪长岩等岩石中。
在橄榄岩中，钒的分布量特别高，通常占总矿物中的0.2%～0.6%。
此外，钒还分布在铁矿、锰矿、膨润土矿、水泥矿等矿物中。
2. 地球化学循环橄榄岩是地球上最丰富的钒来源之一，而钒的循环过程主要取决于橄榄岩的形成和变质作用。
在橄榄岩形成的过程中，富含钒的熔体被释放到地壳上，或者在地幔中形成橄榄石晶体，此时钒就被固定在晶体中。
随着地壳的变质作用和岩石的风化作用，橄榄岩中的钒被释放到水环境或土壤中。
3. 环境影响钒在土壤中的含量与氧化还原电位密切相关，通常呈现出氧化环境中含量更高的趋势。
同时，钒污染对环境的影响主要表现在水环境中，可能导致水生生态系统的破坏和人类健康问题。
二、钒元素的环境特征研究1. 土壤中钒元素含量测定方法土壤中含有丰富的钒元素，因此需要开发一些可靠的测量方法。
传统的测量方法包括原子吸收光谱法和电感耦合等离子体质谱法等，但这些方法存在着样品制备困难、精度不足等问题。
近年来，吸附性水凝胶技术和X射线荧光光谱法等新技术已被广泛用于土壤中钒元素的分析。
2. 钒元素的生物地球化学循环生态系统中的钒元素循环包括植物的吸收、生物转化等过程。
在土壤中，富含有机质的土壤中钒的可溶性更高，这也为植物吸收提供了条件。
植物的吸收主要通过根系完成，植物和土壤微生物的生命活动可以促进土壤中钒元素的迁移。
3. 钒元素的环境污染钒污染主要来自于钢铁、煤矿等工业活动，当这些工业活动的排放物物进入土壤和水体中，便会对当地环境带来不良影响。
地球化学元素在地质环境中的迁移与富集规律研究
地球化学元素在地质环境中的迁移与富集规律研究地球化学元素是地壳中不可或缺的组成部分，它们的分布和迁移对地球的物质循环和生物生存都至关重要。
在地质环境中，地球化学元素经历一系列的迁移过程，最终导致了它们在地壳中的富集。
研究地球化学元素的迁移与富集规律不仅可以揭示地球内部物质运动的机制，还对矿产资源勘探和环境保护都有重要意义。
首先，我们来探讨地球化学元素的迁移过程。
地球化学元素可以通过多种方式从一处地质区域迁移到另一处。
其中，水体是地球化学元素迁移的重要介质之一。
水中的溶解态元素可以通过水流的运动迁移到不同的地方。
例如，河流和大洋中的水流可以将溶解态元素带到远处，形成不同地区元素分布的差异。
此外，地下水也是元素迁移的重要媒介，它可以滤过地层、岩石等介质，将元素带到地下深处。
地震、火山等地质灾害也会造成地球化学元素的迁移，例如火山喷发会释放出大量的气体和物质，其中包含地球化学元素，通过大气传播到其他地区。
其次，地球化学元素在地质环境中的富集过程也是一个值得探讨的话题。
富集是指地球化学元素在特定地质区域中含量超过普通地区的现象。
地球化学元素富集的原因有多种，其中地质过程起到了关键作用。
例如，地壳中的构造活动会导致地层的抬升和推移，使得地下深处的元素被向上运送，从而在地表富集。
同时，地壳中的岩浆活动也会将地下的元素释放到地表，形成富集型岩石。
氧化还原反应也会导致元素的富集，例如在富含有机质的沉积岩中，元素会与有机质结合形成独特的矿石矿物。
研究地球化学元素的迁移与富集规律对矿产资源的勘探具有重要意义。
在勘探矿产资源时，了解元素的迁移与富集规律可以帮助我们找到矿床的位置和规模。
例如，如果我们知道地下水是元素迁移的媒介，那么我们可以通过分析地下水中的元素含量来确定矿床的可能存在。
而了解元素富集的原因，则可以指导我们选择合适的勘探方法和技术。
此外，对元素迁移与富集规律的研究还可以帮助我们解释一些地质现象，如地下水污染、地表元素异常等，从而为环境保护提供科学依据。
硒元素的地球化学环境特征
硒元素的地球化学环境特征1硒在自然界中的分布硒是一种稀有的分散元素，同O，S，Te，Po有类似的物理、化学性质。
硒有6种稳定的同位素和2种放射性同位素，5种同素异形体。
硒的化学性质较活泼，在常温下于空气中慢慢氧化生成二氧化硒（黄硒矿SeO2），加热燃烧发出蓝色火焰，在一定温度下可被水氧化。
与金属及氢化合时表现为-2价，而与氧化合时则表现为+4价和+6价。
通常讲硒的分布指在自然界岩石、土壤、大气、水、食物（粮食、蔬菜水果、肉类等）中硒的含量和状态水平。
在全球范围内各种环境介质受到不同因素的作用和影响、以及测量方法和仪器精度的限制，使硒的含量分布和状态水平差异较大。
即使在同一种环境介质中，由于成分和组构的复杂性其赋存的硒也不相同。
尽管硒广泛分布于地壳中，但并不丰富，其丰度仅为0.05～0.09μg/g。
2岩矿石中的硒硒在地表的各类岩石中硒分布极不均匀。
据统计，变质岩硒的含量最高，其次为沉积岩，最低为岩浆岩。
但在每一大类岩石中，不同岩石类型硒的含量亦不相同。
在火成岩中，因硒和硫具有类似的化学性质，硒常以硫化物为寄生载体。
硒在高温热液阶段不构成独立矿物，只有在低温热液阶段，当硫明显不足时才生成为数不多的硒矿物，与方解石、赤铁矿等共生，但规模都较小。
在沉积岩中硒均来自火成岩、变质岩风化，或沉积岩再风化的产物。
硒在页岩中的含量约占地壳总量的40％（黑色岩系）。
在我国已发现多处硒含量高的地区。
其中湖北恩施是我国目前发现的唯一的沉积型Se独立矿床[2]。
据宋成祖(1989)的研究表明，该地区Se的含量可高达8 390×10-6。
1998年在陕南紫阳发现两处高硒区,赋存于下寒武统鲁家坪组碳硅板岩中平均20×10-6；下志留统大贵坪组碳质板岩及含硅石碳中平均为12×10-6，异常面积巨大[3]。
同时在一些砂岩型铀矿中也发现了硒的富集。
如新疆伊犁盆511矿床中169个砂岩铀矿石及其近矿围岩中平均含量达45.59×10-6，[4]内蒙巴音戈壁盆地塔素砂岩型铀矿矿石中硒的含量为42.4×10-6～618.6×10-6。
高等地球化学《元素的迁移和分异规律》课件
三、水溶液中元素的迁移及分异作用 （一）水的性质
重要性：控制溶解度、熔点 性质：
O：3.5；H：2.1 高沸点（氢键） 高介电常数（81，偶极分子，溶剂）
南极之谜：冰下湖
（二）元素溶于水中的形式 1.气体分子在水中的溶解及存在形式 控制因素：偶极分子/非偶极分子
水性质的变化
气体在水中的溶解度（20℃，1大气压，L/L水）
（2）自然水溶解碱性物质（K、Na、Ca、Mg等） Mg2SiO4 + 4H2O <=> 2Mg2+ +4 OH- +H4SiO4 （3）自然水的中和作用
2 介质PH值对元素迁移的控制
（1）溶液PH值增大时，具碱性元素的化合物溶解度 降低,如： CaO + H2O <=> Ca2+ +2OH-
（2）溶液PH值降低时，具有酸性元素的化合物溶解 度降低,如： SiO2 + 2H2O <=> H4SiO4 <=> H++H3SiO4-
第四章 元素的迁移和分异 规律
目录
第一节 元素迁移与分异的概念及其的影响因素 第二节 在水溶液中元素的迁移与分异作用 第三节 在胶体过程中元素的迁移与分异作用 第四节 在岩浆中元素的迁移与分异作用 第五节 元素的迁移与分异其它方式和作用
第一节 元素迁移与分异的概念及其的 影响因素
一、元素迁移的定义和方式
第四节 在岩浆中元素的迁移与分异作用 （一）元素在岩浆熔体中的存在形式 1岩浆熔体的结构
地表岩浆
普通玻璃的结构
元素迁移和分异规律
2.熔体的聚合程度 与岩浆熔体有关的概念 （1）桥氧（BO）：连接两个硅-氧四面体的氧，表
8-10元素的地球化学迁移
4H+＋K+＋3Al(OH)2－＋2CaCO3＋3SiO2
铁橄榄石的碳酸Leabharlann 化过程：Fe2SiO4＋4H2CO3→2Fe(HCO3)2＋H4SiO4
水-岩化学作用
5）阳离子交换反应 钠长石的钾长石化 NaAlSi3O8＋K+=KAlSi3O8＋Na+ 钠长石 钾长石 绿泥石化: Mg4Al4Si2O10(OH)8+4Fe2+=Fe4Al4Si2O10(OH)8 +4Mg2+ 镁绿泥石 铁绿泥石
水-岩化学作用
2.水－岩化学作用的基本类型
1）氧化还原反应
具有不同价态元素的电子转移， 如Fe2+-Fe3+, Mn2+Mn4+, U4+-U6+等。反应是可逆的，进行方向受体系氧 逸度控制。 铁橄榄石的氧化作用： 2Fe2SiO4＋O2＋4H2O＝2Fe2O3＋2H4SiO4 硫化物的氧化作用: 3FeS＋8.5O2＋3H2O ＝ 2Fe3O4＋3H2SO4 还原作用是氧化作用的逆过程，如三价铁还原为亚铁， 硫酸盐中的高价硫还原为负二价硫等： 2Fe2O3· H2O＋C＝4FeO＋CO2＋3H2O
地球系统化学作用和化学迁移
2.元素的地球化学迁移 观察元素迁移的方法 ① 确定元素发生迁移首先应测定元素在空间、时间和 不同成因介质中含量的变化（等体积法和等阴离子 法）。 ② 观察元素赋存状态的变化 ：如花岗岩中钠长石钾长 石化、黑云母的白云母化，是元素迁移作用的结果。 ③ 作用物理化学条件的测算：各种地质地球化学界面 的对比，如内外接触带、海水－沉积物界面、氧化 －还原界面、地层中不同岩性间的界面等。
除同生水、海水和地表水外，岩石圈中的水与地壳的 “去流体”作用有关。
铬的地球化学
铬的环境地球化学分析摘要自然界中主要以铬铁矿FeCr2O4形式存在。
由氧化铬用铝还原，或由铬氨矾或铬酸经电解制得。
按照在地壳中的含量，铬属于分布较广的元素之一。
它比在它以前发现的钴、镍、钼、钨都多。
这可能是由于铬的天然化合物很稳定，不易溶于水，还原比较困难。
本文重点讨论了铬在岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈、大气圈等各圈层的分布、迁移、转化以及其污染与治理措施。
关键词铬迁移转化铬污染铬污染治理近年来．制革染料、化工等工业排放含铬废水。
加重了土壤和地下水的污染。
70年代，日本东京曾因铬渣处理不当引起铬公害事件；我国的锦州等地排出的铬渣堆积如山，污染大片农田；北京、上海、河南等地也相继在土壤中出现了不同程度的铬污染。
土壤中的铬可由植物通过食物链对动物及人体造成潜在的危害。
因此，铬污染的防治已越来越引起人们的关注。
一、金属铬1、元素性质元素符号：Cr元素原子量：51.9961元素类型：金属元素原子体积:(立方厘米/摩尔) 7.23元素在太阳中的含量:(ppm) 20元素在海水中的含量:(ppm) 太平洋表面 0.00015地壳中含量：（ppm）100质子数：24中子数：28原子序数：24所属周期：4所属族数：VIB电子层分布：2-8-13-1晶体结构：晶胞为体心立方晶胞，每个晶胞含有2个金属原子氧化态： Main Cr+3Other Cr2-, Cr1-, Cr0, Cr1+, Cr2+, Cr4+, Cr5+, Cr6+电负性： 1.66外围电子排布： 3d5 4s1基态原子电子排布式：1s22s22p63s23p63d54s1或[Ar] 3d54s1。
核外电子排布： 2,8,13,1同位素及放射线： Cr-49[42.3m] Cr-50 Cr-51[27.7d] Cr-52 Cr-53 Cr-54电子亲合和能： 10 KJ•mol-1第一电离能： 653 KJ•mol-1第二电离能： 1592 KJ•mol-1第三电离能： 2987 KJ•mol-1单质密度： 7.19 g/cm3单质熔点： 1857.0 ℃单质沸点： 2672.0 ℃原子半径： 1.85 埃离子半径： 0.62(+3) 埃共价半径： 1.18 埃2、元素描述银白色金属，质硬而脆。
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第29卷 第5期 成都理工学院学报 V ol.29N o .5 2002年10月JOU RNAL O F CH EN GDU UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GYO ct .2002 [文章编号]100529539(2002)0520567204一种新的元素迁移形式及其地球化学环境效应[收稿日期]2001207210[基金项目]国家自然科学基金资助项目(49673202)()()童纯菡 李巨初 葛良全(成都理工大学应用核技术与自动化工程学院,成都610059)[摘要]提出了地壳中存在一种新的元素迁移现象,即由于地壳内存在的上升气流将非气态元素以纳米微粒形式垂直迁移至地表,迁移距离可达几百米,甚至几千米。
通过室内模型实验证明,元素纳米微粒以上升气流垂向迁移形式为主,扩散迁移只占极小部分。
列举了宣汉气田及成都平原隐伏断裂上汞污染的二个实例,初步讨论这种新的元素迁移现象对地表地球化学环境的影响。
[关键词]上升气流;纳米微粒;元素迁移;地球化学环境[分类号]P 632 [文献标识码]A 地球化学研究表明,地表某些元素的分布,往往与深部地质体的存在有关。
在金属矿、油气藏、断裂带等地质体上方,形成各自的地球化学异常或元素特异分布,因此地表地球化学环境的研究有必要重视研究深部来源元素的迁移及其影响。
1 概 述近几十年来,对元(核)素迁移的研究,主要有三个方面第一,核能的发展不可避免地产生大量放射性废物。
对高放废物处置方法,是将废物固化后,置于地下500～1000m 深地质工程体的废物库中(Hoff m an ,1980),加上种种屏障,阻止核素迁移到环境中,以达到与生命圈的安全隔离。
但是这种屏蔽不能保证绝对安全,经过千万年后,核废物库的分崩瓦解,放射性核素或多或少可迁移至生物圈。
因此,放射性核素迁移行为规律研究[1]成为废物安全性处置中的一个中心问题。
在这方面,中国学者做了不少工作,研究地质介质、地下水、核素体系的相互作用(马明燮、陈式,1995)。
在核素迁移过程的研究中,大都着重研究固、液相之间的分配系数K d 。
第二,石油、天然气化探工作者有关烃类迁移的探索结果,提出烃类的垂向迁移理论作为油气化探的理论基础[2],也有人提出烃类依托载气流向上迁移的设想。
60年来大量的勘探实践和油气田、储气库上实验已得到证实,并形象地将垂向迁移喻为“烟囱效应”。
此外,微量金属元素也被应用在油气化探中作为指示元素,研究者把在空间吻合一致的地球化学场视为与垂向迁移共成因现象。
第三,20世纪50年代以来,铀矿勘探工作者普遍持氡以扩散形式向地表迁移论点。
利用汞砷异常找金属矿的化探工作者,同样持气体扩散理论。
但是,在20世纪70年代,利用固体径迹探测器找到200m 深的铀矿时,气体扩散迁移方式观点受到挑战。
因为根据元素氡的半衰期不可能被迁移如此大的距离。
瑞典学者K .K ristian ss on 及L .M al m qvist 提出了是地壳中存在的上升气流将氡载至地表[3],从而提出了氡的新的迁移方式,较好地解释了氡的迁移。
2 一种新的深部元素迁移方式近几年地气法地研究[4]揭示了在地壳内存在一种新的元素迁移方式。
这种元素迁移的量是很微弱的,在通常情况下人们不易察觉。
随着科技发展和新仪器的诞生,使我们可以从几个方面来研究观察。
研究所采用的测试技术有反应堆中子活化分析(I NAA ),以测定收集到的迁移元素的数量;电子2X 射线荧光,测量微区中成分;原子力显微镜(A FM ),透射电流(T E M )及扫描电镜(SE M )观测地下深处迁移至地表的微粒形态等。
概括地说,在地球内部存在有氧、氮、一氧化碳、甲烷等气体[3],在温度差、压力差等的作用下,这些气体不断地由内部向外部迁移,形成总体垂直上升的气流。
业已证明当物质在纳米尺度时,它的物理、化学性质与固体相比,会有一系列截然不同的变化,诸如纳米颗粒的表面活性强,易形变,有“类气体”结构,极易被气体吸附等特点。
这些元素的纳米级物质随上升气流的运载而迁移至地表。
迁移距离可以达几百米,在构造条件下可达几千米。
总的是以物理因素为主的元素迁移。
2.1 不同地质体上观测的元素纳米微粒迁移地质体上的元素地气异常是元素从深部迁移的结果[4]。
宣汉气田位于四川省宣汉县五宝场地区,遥感发现为长轴3.5km ,短轴1.5km 的穹窿构造。
钻探在4500m 处得到工业气流[5]。
在此狭长的穹窿构造上布置了4条地气测量剖面(收集地下上升气流中痕量金属和非金属的非气态元素)。
用I NAA 测试,得到V ,T i ,N a ,Fe ,C r ,Sb ,A s 等十几种元素的增高环状异常,反映了在40余天采样时间内收集到的元素迁移量,浓度在0.01～10ngc m 3范围。
被迁移元素呈纳米微粒,粒径大都在20～50nm ,呈链状连接又可重叠,在图1T E M 照片及图2A FM 照片中清晰可见。
在金矿研究中,也得到A u ,A s ,Sb ,C r ,Zn 等十几个元素地气异常,反映了在地气采样二十多图1 宣汉气田迁移物质的T E M 图F ig .1 T he T E M figure of the trans ported m atterin Xuanhan natural gasfield图2 宣汉气田迁移物质的A FM 图F ig .2 T he A FM figure of the trans ported m atterin Xuanhan natural gas field天时间内收集到的迁移元素的量。
金矿上的A FM 照片上观察到纳米颗粒的密集堆积。
在双流—成都—德阳隐伏断裂带的成都金花桥地气剖面上,出现了A l ,C l ,M g ,M n ,V ,T i 等造岩元素和铁族元素异常[6]。
A FM 和T E M 照片上出现20～50nm 颗粒。
总而言之,在宣汉气田的穹窿构造以及金矿和隐伏断裂等不同地质体上,均观察到元素呈纳米级物质垂向迁移的存在。
2.2 隐伏断裂上汞的化探异常成都市营门口土壤中汞含量为1.035×10-6,超过全国土壤平均值(0.04×10-6)的20倍(据姚学良、朱礼学、游再平,1999),表明成都平原存在局部的汞污染。
在排除了工业污染及成都平原冲积物的物源区污染两大因素后,姚学良等发现根据化探的汞异常排列与何银武所编的成都平原隐伏断裂图的排列方向颇为一致,所以推测汞污染为基底断裂的反映。
从资料可知,汞在岩石中的克拉克含量为0.083×10-6,土壤中为0.04×10-6,含量都比较低。
当存在断裂时,深部迁移上来的元素会被土壤吸附而积累在土壤中。
经过漫长的地质年代,源源不断迁移来的量远超过土壤中的平均含量时,造成汞异常分布,以致形成化探异常。
显然这是深部元素迁移并对地表地球化学环境产生影响的另一个实例。
3 元素迁移的室内模型实验3.1 上升气流的模型实验为进一步证实纳米微粒的产生及随上升气流迁移,设计了上升气流的模型实验。
利用电热源造成上升气流,使其通过模型层,在模型层上方,中间隔着几十厘米空气层,放置采样片,以测量迁移·865·成都理工学院学报 第29卷元素的量及观察颗粒形态。
模型层物质为粉碎的矿石或岩石,在实验中分别为金矿石层、花岗岩层(粉末状及板材)和灰岩层;矿层上覆水层或上覆玻璃罩等复合层。
热源比室温高20℃左右,在此条件下造成上升气流。
在模型层上方采样片上,能源源不断地积累元素的量,用中子活化分析时,能清晰得到随着时间增加,被迁移元素含量也增加。
而且被迁移元素呈纳米颗粒(见图3),与在自然条件不同地质体上收集的颗粒形状毫无二致。
图3 矿层模型上A FM 照片F ig .3T he A FM photograph of the m atter in si m ulati on test of a scending fl ow s当模型层上覆水层或玻璃罩时,仍能测量到元素迁移富集,不过数量有所减少。
3.2 纯扩散模型实验矿层置于密封容器,室温及一个大气压下,即纯扩散条件下,容器内采样片上也收集到元素的积累,是扩散作用所致。
但是它的量非常少,在A FM 显示800Λm 监测范围内估计,T E M 测试中大范围比较以及中子活化分析含量等三个方面比较,扩散形式迁移的量不足被上升气流迁移量的1%。
被迁移的元素呈纳米微粒形式,但颗粒十分稀疏(图4)。
4 讨 论a .十多年来地气测量实际结果证明,地表元素地气异常宽度接近矿体在地表的投影宽度。
这表明,当元素作垂直上升迁移时,即使矿体深几百米,横向迁移也不会很远。
元素垂直上升迁移形式(图5)的动力是地球内部的温度差、压力差,纳米微粒元素是受上升气流的运载,与扩散形式迁移(图6)截然不同。
图4 纯扩散模型的A FM 照片F ig .4 T he A FM photograph of the m atterin diffusi ontest图5 元素垂直上升迁移模式图F ig .5 T he modeling for ele m entm igrati on by ascending图6 元素扩散迁移模式图F ig .6 T he modeling for ele m entm igrati on by diffusi on b .元素垂向迁移形式为找深部矿的新方法提供理论基础及实验证据,尤其是观察到以纳米微粒形式迁移时,使许多疑惑和难点迎刃而解。
c.对于大面积特殊地球化学环境的研究得到了新思路。
比如以往人们往往从农药、化肥、工厂排污等人为因素方面来调查大面积特殊地化环境,很少从自然条件方面去探索。
今后对于地方病的高发区及大面积有害元素污染区的调研和探索·965·第5期童纯菡等:一种新的元素迁移形式及其地球化学环境效应可从多角度进行。
d .为放射性废物处置提供参考。
笔者认为核废物地质处置中,固化废物放入地质体深部有地热增温,元素垂向迁移就可以发生。
只不过是量多少而已。
因此在着重研究化学迁移时,可考虑这种物理因素的迁移。
提出以上几点粗浅意见,作为抛砖引玉。
吴香尧教授为本文提出宝贵意见,在此致以谢意![参考文献][1]刘元方.当前核素迁移研究的若干进展[J ].核化学与放射化学,1990,12(1)1-8.[2]吴传璧,邱郁文,陈玉胆,等.油气化探发展脉络与思考[M ].北京:地质出版社,1996.[3]K ristianss on K ,M al m qvist L ,Pess on W .GeogasP ros pocting :a ne w tool in the search for concealed m ineralizati ons [J ].Endeavour ,N e w Series ,1990,14(1):28-33.[4]童纯菡,李巨初.地气测量寻找深部隐伏金矿及其机理研究[J ].地球物理学报,1999,42(1):135-142.[5]杨凤根,童纯菡.地气测量在宣化气田上的应用[J ].矿物岩石,1998,18(3):99-105.[6]葛良全,童纯菡,贺振华,等.隐伏断裂上方地气异常特征及其机理研究[J ].成都理工学院学报,1997,24(3):29-35.A NE W F OR M OF E L E M ENTAL M I GRATI ON AND I TS I NF L UENCEON GE OCHE M I CAL ENV I RON M ENTST ON G Chun 2han ,L I Ju 2chu ,G E L iang 2quan(Cheng d u U niversity of T echnolog y ,Ch ina )Abstract :T h is paper discusses a ne w fo r m of ele m entalm igrati on by ascending fl ow s existing in the crust .T he non 2volatile ele m ents can be tran s ported vertically from the deep of hundreds to thousands m iters to the surface in the fo r m of nano 2scale particles .T he data of si m ulati on tests de monstrate that the vertical trans po rtati on by ascending fl ow s is the m ain case ,and the diffusi on tran s po rtati on is a li m ited part in the for m of the nano 2scale particles.Based on the data of two exa mp les ,that is the gas anom aly in Xuanhan natural gas field and the H g po lluti on on the earth surface above the concealed fault in Chengdu p lateau ,the influence of th is ne w for m of ele m ental m igrati on on the geoche m ical environm ents is discussed .Key words :ascending fl ow s ;nano 2scale partcles ;ele m ental m igrati on ;geoche m ical environm ent·075·成都理工学院学报 第29卷。