黔西南滥木厂铊矿化区河流沉积物重金属环境地球化学及环境效应研究

矿山环境重金属污染及其生态效应研究是环境地球化学研究的热点问题之一，其中水环境生态系统中的沉积物重金属污染由于可能影响流域水环境安全而备受关注。贵州矿产资源丰富，其开采利用过程中的重金属元素污染十分严重，尤其是Tl、As和Hg的污染备受关注。本研究选择黔西南滥木厂铊矿化区为研究对象，通过分析该地区河流沉积物中铊、砷、汞等重金属元素的环境地球化学分布特征，对重金属污染状况进行评价，并探讨其对环境的生态危害，得到以下几点认识： 1. 滥木厂铊矿化区河流沉积物中重金属Tl、Hg、As和Cd的含量相对很高。其中，Tl、Hg和As在矿山影响区河流沉积物中平均含量分别为23.3 mg/kg、46.8 mg/kg 和97.3 mg/kg，比页岩平均含量高几十倍至上百倍，而矿山未影响区及对照区河流沉积物中含量都相对较低。Cd在矿渣以及清水河矿山影响区、矿山未影响区和对照区河流沉积物中的平均含量都相对较高，分别为0.97 mg/kg、1.31 mg/kg、1.17 mg/kg和1.21 mg/kg，约为页岩平均含量的2～5倍，且变化不明显。重金属环境地球化学分析表明，Tl、Hg和As为同源污染物质，主要来自矿山硫化物的风化淋漓；Cd的高含量与矿山联系不明显，可能是由于地域上的Cd异常所致。Cu、Cr、Zn和Pb的含量都相对较低，只略高于页岩平均含量。 2. 地质累积指数（Igeo）和潜在生态危害系数（RI）分析评价结果显示，滥木厂清水河沉积物主要受到Hg、Tl、As以及Cd的污染。受矿山影响的河流沉积物中Hg和Tl的污染很严重，具有很强的潜在生态危害；As和Cd次之；Zn、Cu、Cr和Pb的污染不明显，潜在生态危害很小。 3. 沉积物中重金属各形态分级提取分析（BCR）表明，受矿山影响的滥木厂清水河沉积物及剖面沉积物中：不但总Tl含量很高，有效态Tl含量也高，平均分别为6.0 mg/kg 和5.9 mg/kg，对环境的生态危害很大；Hg虽然总含量非常高，但其酸可提取态含量都低于仪器的检测下限，可还原态含量也不高，平均分别只为0.46 mg/kg 和1.53 mg/kg，主要集中在不易释放的可氧化态和非常稳定的残余态，对环境的生态危害一般；As的总含量较高，但有效态平均含量只为6.51 mg/kg和1.58 mg/kg，对环境的生态危害较小；Cd的总含量也相对较高，有效态平均含量也分别达0.55 mg/kg和0.52 mg/kg，对环境的危害可能较大；Cr、Cu、Zn及Pb的总含量和有效态含量都较低，对环境的生态危害较小。 4. 滥木厂铊矿化区河流沉积物中Tl、Hg和Cd的重金属污染的生态危害性主要表现为Tl、Hg和Cd对食物链的直接或间接污染。Tl和Cd易在农作物中富集，Hg甲基化后也可以在农作物中富集，其人体健康危害性较大。

内蒙古乌兰图嘎超大型锗矿床含锗煤的地球化学

乌兰图嘎锗矿是我国近年来发现的产在煤层中的超大型锗矿床，锗金属储量达1600吨，其成矿地质条件与成矿模式不同于临沧锗矿和俄罗斯远东地区的锗矿。本文以乌兰图嘎含锗煤的地球化学特征为重点，利用X射线衍射、扫描电镜、电子探针、ICP-MS和数理统计等多种分析方法，系统研究了乌兰图嘎含锗煤的矿物学、微量元素和稀土元素地球化学特征，结合与其他地区含锗煤地球化学特征的对比，初步探讨了乌兰图嘎锗矿的成因。论文获得以下几点主要认识： 1. 乌兰图嘎含锗煤中的主要矿物包括石英、蒙脱石；次要矿物包括长石、高岭石、伊利石；另含少量三水铝石、角闪石、叶蜡石、石膏、绿泥石、锐钛矿、黄铁矿、方解石、白云石和草酸钙石。扫描电镜和电子探针分析表明，乌兰图嘎含锗煤中还存在锆石、闪锌矿、白钨矿、重晶石、黄铜矿、卤化物、磷酸盐以及含Pb、Bi、Cr、As和Sb矿物。未发现含锗矿物。首次在乌兰图嘎含锗煤和红旗煤矿的无矿煤中发现含Ag矿物。 2. 与上地壳平均组成相比，乌兰图嘎锗矿褐煤明显富集Be、Ge、Sb、W和U，亏损Rb、Nb、Sn和Ta。乌兰图嘎锗矿褐煤中Be、Ge、Sb、W和U的平均含量明显高于乌兰图嘎砂岩和红旗煤矿褐煤，以及美国煤和世界煤的平均组成。乌兰图嘎锗矿含矿煤的稀土元素平均含量略高于美国煤或世界煤的平均组成、乌兰图嘎砂岩以及同时代的红旗煤矿无锗煤中的稀土元素含量。稀土元素与锗含量无明显的相关性。 3. 按元素组合不同，煤中微量元素可划分为4个组：Ge-Mo，Tl-Ga-Zn-Co，Rb-Cs和W-U-Cd-Y-Pb-Cu-Hf-Zr-Th-Sn-Nb-Ta-Ti-Sb-Ba-Sr-Mn-Be组合。第一组合包括与灰分呈负相关的元素，它们主要表现出有机亲合性。 剩下三组包括与灰分呈负-较高相关的元素，其主要与硫化物或铝硅酸盐矿物结合。大多数含锗煤的稀土元素含量与灰分呈高度正相关，表明含锗煤中的稀土元素主要来自陆源碎屑并主要与同沉积矿物相结合。稀土元素在少数高锗煤中的富集与存在独居石有关。 4. Ge和Mo富集在不同剖面的不同部位，其余微量元素和稀土元素或多或少地跟随灰分的分布。TiO2标准化的元素剖面揭示乌兰图嘎褐煤样品中的Be/TiO2、Ge/TiO2、W/TiO2、U/TiO2、Mo/TiO2、Sb/TiO2、Tl/TiO2和Sr/TiO2比值较乌兰图嘎砂岩和红旗煤矿褐煤中的参考值高出许多。这些元素（Be、Ge、W、U、Mo、Sb、Tl和Sr）的大部分(>90%) 可能由溶液带入煤层。稀土元素与TiO2的比值总体接近矿区砂岩以及红旗煤矿无矿煤中的对应比值。 5. 乌兰图嘎含锗煤具有与矿区砂岩和红旗煤矿无矿煤类似的、页岩式的球粒陨石或北美页岩标准化稀土元素分配模式；与上覆砂岩的稀土元素组成相比，少量含锗煤表现出轻微但明显的中-重稀土富集，表明少量的中-重稀土在后生作用中被叠加或保留在乌兰图嘎含锗煤中。乌兰图嘎锗矿的含锗煤以较高的LREE/HREE和Eu/Eu*比值以及平坦的北美页岩标准化稀土元素分配模式为特征，明显区别于临沧锗矿和俄罗斯远东地区锗矿中的含矿煤。 6. 乌兰图嘎锗矿含锗煤中大多数的微量元素和稀土元素可能来源于花岗岩源区，Be、Ge、Sb、W和U的富集可能与后生的、侧向迁移的含锗溶液有关。含锗溶液自花岗岩源区淋滤出这些元素并将其搬运至褐煤中，煤中有机质将溶液中的锗固定而聚集成矿。

贵阳市大气颗粒物、雨水及土壤中重金属的研究

重金属是指比重大于或等于5.0的金属。随着城市化在全球范围内的飞速发展，以及城市人口的不断增长，客观上需要增加对城市生态环境的了解，以及研究城市生态环境与人类健康之间的相互关系。 大气沉降包括干沉降与湿沉降，大气的干、湿沉降是大气化学、环境化学和生物地球化学研究的重要内容之一，在重金属循环中扮演着重要的角色。大气沉降对土壤重金属地球化学过程有着重要影响。因此，准确把握环境中重金属的主要来源、行为及归宿，对有效控制重金属的污染、保护人类健康提供科学依据具有非常重要的意义。城市土壤是城市生态环境的重要组成部分，对城市的可持续发展有着重要意义。在城市环境中，各种各样的人类活动将大量的重金属带人城市土壤中，造成这些元素在土壤中的积累，并通过大气、水体或食物链而直接或间接地威胁着人类的健康甚至生命。 本研究以贵阳为例，对环境中的重金属进行研究。系统研究了贵阳市大气颗粒物重金属含量与形态、雨水重金属的含量与季节变化及土壤重金属含量与形态。主要结果如下： 1 贵阳市的干、湿沉降与气象因子关系密切。随温度的升高，贵阳市TSP浓度下降；相对湿度与TSP呈负相关性；风速对贵阳市区的TSP浓度的影响主要表现为扩散和稀释作用，随风速的增加，贵阳TSP浓度降低；雨水对贵阳市大气总悬浮颗粒物的有明显的清除作用。随着风速的增加，贵阳市雨水中重金属含量降低；雨量与雨水中的Cd、Cr、Cu、Pb与Zn的含量均呈一定的负相关关系，总体趋势为当降雨量较大的时候，雨水中重金属的含量较低。 2 贵阳市大气颗粒物中重金属含量有明显季节变化规律。Cd、Cr、Pb和Zn冬季的含量明显高于其它季节，而春季和夏季颗粒物中重金属含量相对较低，冬季的浓度是夏季的1.8-4.6倍。同样，贵阳市雨水中Cr、Cu、Zn的最高浓度都出现在冬季，这与贵阳市在冬季大量使用燃煤来取暖的时段相符合。 3与其它城市相比，贵阳市大气颗粒物重金属污染比较严重。同样，与地表水国家标准值相比较，贵阳市大部分样品Cd、Cu、Pb与Zn明显超过地表水国家标准，雨水中Cd、Cu、Pb与Zn的平均值分别国家标准的为2.7、2.2、6.0和1.3倍。贵阳市表层土壤已受到重金属不同程度的污染。表层土壤Cd的平均含量为0.66mg/kg，Co的平均含量为17.31mg/kg，Cr的平均含量为82.91mg/kg，Cu的平均含量为52.20mg/kg，Ni的平均含量38.76mg/kg，Pb的平均含量为71.03 mg/kg，Zn的平均含量为216.05mg/kg。土壤Cd、Co、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的平均含量分别我国土壤元素的背景值的6.8倍、1.36倍、1.36倍、2.31倍、1.44倍、2.73倍与2.98倍，其中以Cd和Zn 积累较明显。 4对贵阳市大气颗粒物、土壤重金属形态分别进行分析，结果表明：大气颗粒物中Cd主要以环境可迁移态存在，占61.4%；Cr和Cu主要稳定态存在，二者对环境不会造成直接影响；Pb主要以环境可迁移态、碳酸盐和氧化物结合态存在；Zn主要以环境可迁移态存在。土壤中，除Cd以外，Co、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn元素的酸可提取态在总的元素含量中所占比例较小，均小于总量的3.0%，而Cd的酸可提取态含量为23.3%。相反，除Cd以外，其它6种金属元素的残渣态含量都比较高，Zn为96.8%，Cr为92.2%，Cu为83.4%，Co为69.2%，Ni为57.4%，Pb为41.9%。 5 贵阳市土壤剖面重金属元素的分布比较混乱，没有规律性，底土层含量仍然很高。城市土壤受到人为因素等影响，已发生严重改变。土壤中有许多不同来源物质的混入，土壤剖面经常受到人为扰动，自然土壤发生层被破坏，导致许多土壤剖面上下土层没有发生学上的联系。

贵州喀斯特高原湖泊物质循环过程中的铜锌同位素地球化学－以红枫湖、阿哈湖为例

近年来铜、锌同位素地球化学研究已经进入了快速发展时期。作为新兴的同位素技术手段，铜锌同位素工具已普遍应用于地球化学、矿床学、古海洋学和生物学等多种领域，然而铜、锌同位素在湖泊生态系统中的研究却相对较少。湖泊生态系统中，重金属的迁移、循环与转化一直是地球科学家们关注的焦点，但研究手段仅局限于含量与形态的测定。因此本论文旨在通过对湖泊生态系统中铜、锌同位素的研究，揭示影响铜、锌同位素组成的主要因素，为铜、锌同位素成为湖泊系统中新的重金属示踪工具奠定基础。 本论文通过一系列条件实验，确定了用于MC-ICP-MS测定环境样品中铜、锌同位素时最佳的化学分离条件。随后选取红枫湖和阿哈湖为主要研究对象，用此实验流程对湖泊水体及其主要支流悬浮物中的铜、锌同位素的季节及剖面变化进行了初步研究。除此之外，对水体中重金属如Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Cr、Cd和Pb的形态分布特征及物质循环进行了研究。主要得出以下几点认识： 1、环境样品中铜锌的最佳分离条件是，采用AG MP-1(100-200目)阴离子交换树脂，分别以7 mol/L HCl + 0.001% H2O2，2 mol/L HCl+ 0.001% H2O2，0.5 mol/L HNO3作为淋洗液，并分别在适当的体积接收淋洗液，可以有效地分离沉积物、植物和悬浮物等样品中的铜和锌。化学分离过程中回收率接近100％，同位素比值的变化均在误差范围以内。 2、红枫湖、阿哈湖水体及主要支流悬浮物和红枫湖生物样品中的δ65Cu分布范围为-2.64‰~1.11‰，可达到3.75‰的变化。红枫湖夏季水体悬浮物的δ65Cu变化为-0.08‰~0.25‰，入湖河流水体悬浮物δ65Cu的变化范围为0.13‰~ 1.11‰；阿哈湖夏季水体悬浮物δ65Cu的变化范围为-0.62‰~0.37‰，入湖河流水体悬浮物δ65Cu的变化范围为-1.08‰~0.60‰。两湖冬季水体悬浮物的δ65Cu值均较负。红枫湖生物样品中δ65Cu较负（-1.54‰~ 0.03‰）。 红枫湖水体悬浮物中δ65Cu的随水深的变化趋势主要受到藻类吸收作用的控制，而阿哈湖δ65Cu的随水深的变化趋势主要受到其物源的控制。说明在贫营养化湖泊中，铜同位素组成可以示踪物源；而在富营养化湖泊中，铜同位素组成则可以示踪生物活动。同时水温的垂直变化也可能是其影响因素之一。 3、红枫湖水体及其主要支流水体悬浮物中的δ66Zn变化范围分别为-0.29‰~0.26‰和-0.04‰~0.48‰，阿哈湖水体及其主要支流水体悬浮物中的δ66Zn变化范围分别为-0.18‰~0.27‰和-0.17‰~0.46‰，均表现出支流中的锌同位素组成较重的趋势。而生物样品中的δ66Zn变化范围较大，为-0.35‰~0.57‰。说明湖泊生态系统中各端元的锌同位素组成存在明显差异。 红枫湖夏季δ66Zn随着湖水深度的变化，与Chla（叶绿素）呈极显著的正相关(R=0.97)。说明锌同位素组成与藻类生物量有一定的响应关系，主要是藻类对锌的有机吸附或是吸收过程改变了锌同位素组成。阿哈湖的锌同位素组成主要受到其源区的控制作用，从而可利用锌同位素示踪源区；此外，红枫湖和阿哈湖悬浮物中的锌同位素比值均表现出夏季小于冬季，说明大气的干湿沉降可能是一个较负的锌同位素源。生物样品中的δ66Zn变化范围较大，说明由于生物作用过程导致的锌同位素分馏大于非生物过程。 4、红枫湖重金属Mn、Ni、Co、Cr、Cd和Pb的含量在南湖高于北湖，主要是羊昌湖的输入所导致；重金属入湖通量的季节性变化，直接导致了重金属含量的季节性变化。沉积物－水界面在冬夏季节，由于“富氧”和“贫氧”状态的改变，导致了溶解态Mn、Ni和Cr的季节性变化；水粒相互作用过程中，溶解有机碳（DOC）、氧化铁胶体、氧化锰胶体和水生藻类的生长繁殖，影响了重金属不同结合形态的变化。

云南省白牛厂超大型银多金属矿床矿物学及矿床地球化学

白牛厂矿床是超大型银多金属矿床，除银储量(>7000t)达到超大型规模外，铅、锌、锡储量均达大型规模，同时伴生大量的分散元素（In、Cd、Ge、Ga等）。矿床位于滇东南个旧和都龙矿田之间，赋存于华南加里东褶皱系滇东南褶皱带西北缘的中寒武统细碎屑岩系之中，北西面以弥勒断裂与扬子地块分界，南西以红河断裂为界与哀牢山断块毗邻，南连越北古陆，东部文麻断裂与南岭褶皱系连为一体，区内地质构造、岩浆活动和矿化作用均较复杂，各构造单元的构造演化对白牛厂银多金属矿床均有不同程度的影响。 白牛厂银多金属矿床自80年代后期被发现以来，已有多家单位和个人在该区开展了一系列的研究工作。但是，在成矿物质及流体来源、矿床成因、矿床与花岗岩的关系等方面都存在诸多争议。本文在深入细致的野外地质工作基础上，对矿石进行了系统的显微镜鉴定，并对部分矿物做了电子探针定量及面扫描分析，详细研究了矿床成矿元素特征及主量元素、微量元素、稀土元素、同位素地球化学特征，主要取得以下结论性成果： 1. 银矿物的赋存状态及形成阶段。银主要以硫盐或复硫盐矿物的形式出现，方铅矿是主要的载银矿物。原生银矿物明显分为两组：一组为Ag的黝铜族矿物和Ag的锑硫盐矿物，产于方铅矿的内部或与方铅矿连生形成文象状连晶，与方铅矿具有相似的物源，属热水沉积成因；另一组为Ag的锡硫盐矿物，产于方铅矿边部，往往伴随锡石、黄锡矿、辉锑锡铅矿产出，可见黄锡矿交代锡石形成镶边结构，暗示了其岩浆热液成因。 2. 花岗岩特征及其与成矿的关系。白牛厂矿区花岗岩具有富硅、富碱及高钾低钠特点，属铝过饱和钙碱性岩，与花南改造型花岗岩相似，属同碰撞S型花岗岩，成岩物源主要是基底变质岩重熔作用形成的花岗岩浆，Ag、Pb、Zn、Sn等成矿元素含量较高；与矿石稀土元素对比研究表明，花岗岩稀土配分模式与矿区东南部穿心洞、对门山和阿尾矿段矿石相似，而与矿区西北部白羊矿段矿石相差较大，暗示后期岩浆叠加改造作用主要发生在矿区东南部诸矿段。 　　3. 矿床含矿沉积建造地球化学特征。通过与中国大厂、个旧典型热水沉积硅质岩，加拿大沙利文矿山的条带状富电气石热液沉积岩和加拿大Agnico-Eugle矿山的铁建造中的条带状燧石岩以及现代海底热水沉积物对应的主量元素、微量元素及稀土元素对比研究，为白牛厂矿床含矿沉积建造提供了热水沉积成因的地球化学证据，指出该区中寒武世可能发生了广泛的热水沉积事件。 　　4. 成矿物质及成矿流体来源。系统的铅、硫同位素研究表明，中寒武世热水沉积成矿期金属成矿元素及硫主要是由下地壳古老变质岩淋滤出来的；燕山期花岗岩也在矿区东南部叠加改造较强的部位提供了Sn等部分金属成矿元素及硫。碳、氧同位素及矿石稀土元素反映矿床早期成矿流体源于深部岩浆，晚期主要来源于燕山期花岗岩浆。 　　5. 矿床分散元素特征。分散元素In、Cd、Ga含量较高，平均含量分别为33.21×10-6、389.8×10-6、10.18×10-6，初步估计该矿床In、Cd、Ga储量分别大于180t、20000t、600t，闪锌矿是分散元素In、Cd、Ga主要的载体矿物。 6. 可能的矿床成因模式。白牛厂银多金属矿床是长期以来多种地质作用综合的产物，具有多来源、多期次成矿特点，经历了广泛且具有重要成矿意义的中寒世热水沉积成矿作用和燕山晚期岩浆热液叠加改造作用，热水沉积成矿作用形成了层状、似层状矿体，燕山期岩浆热液在矿区东南部对矿床强烈叠加改造，白牛厂银多金属矿床应属“热水沉积＋岩浆热液叠加改造”成因。

滇东南都龙锡锌多金属矿床矿物学及年代学

都龙锡锌多金属矿床位于云南省马关县都龙镇，是我国最大的锡石硫化物矿床之一。在野外地质和岩矿鉴定基础上,本文对该矿床的绿泥石、鲕状黄铁矿、磁黄铁矿异构交生体、铁闪锌矿的“黄铜矿疾病”等矿物和特殊组构，开展了比较系统的电子探针、拉曼光谱和X光衍射等微束分析，结合对该矿床的黑云母Ar-Ar年代学、锡石TIMS法U-Pb年代学研究，基本明确了矿床各个成矿期次的具体成矿特点，丰富和完善了该矿床的成矿模式。论文取得的主要认识有： （1）绿泥石与锡矿化同为燕山期岩浆热液作用的产物。绿泥石的形成温度（231~304oC）和环境（还原环境）表明，岩浆热液叠加成矿环境为中、低温的还原环境。 （2）鲕状黄铁矿为热水沉积期的特征矿物，是Fe、Zn、S等成矿元素的主要物源。 （3）磁黄铁矿主要在区域变质晚期，由黄铁矿（主要为鲕状黄铁矿）变质脱硫而成。辣子寨矿段单斜磁黄铁矿的出现，说明燕山期岩浆热液叠加成矿温度在该矿段以中低温为主。 （4）铁闪锌矿的“黄铜矿疾病”主要是黄铜矿交代铁闪锌矿的结果，其中的Fe主要来自变质期形成的铁闪锌矿和磁黄铁矿，而Cu主要来自岩浆热液。 （5）自然铋、自然银、锡石、黄铜矿、方铅矿等矿物广泛共生，且交代、穿切其他矿物，表明岩浆热液期的成矿元素组合主要为Bi+Ag+Sn+Cu+Pb。在该矿床首次发现的自然铋和自然银，指示岩浆热液期为低硫、中低温的还原环境。 （6）利用远红外（IR-Laser）阶段加热技术，获得黑云母的低温段和高温段坪年龄，分别为179.0± 5 .0Ma和195.7± 6.6Ma。在黑云母组构显微分析的基础上，认为179.0± 5 .0Ma大致代表了变质成矿作用的年龄。 （7）都龙锡锌多金属矿床属于多成因复成矿床，其形成主要经历了热水沉积、变质改造和岩浆热液叠加三个过程。热水沉积成矿作用形成的鲕状黄铁矿，可能是后期成矿作用中Fe、Zn、S等成矿元素的主要物源。变质改造成矿作用与印支期晚期区域变形-变质作用有关，形成了大量铁闪锌矿、磁黄铁矿，可能对应于造山后伸展事件。岩浆热液叠加成矿作用与燕山晚期老君山花岗岩有关，发生大规模的锡、铜、银、铅、铋矿化。 另外，本次研究在该矿床中首次发现了自然铋、自然银等自然元素，其矿床成因意义有待进一步研究。

富镉铅锌矿床表生地球化学研究及其环境意义－以贵州都匀牛角塘矿床为例

丰富的铅锌矿资源为我国经济社会的发展作出了重要贡献，但也不可避免带来严重的环境污染，特别是酸性矿山废水及重金属污染已成为当今世界面临的两大环境难题。最让人们不安的是，即使在矿山关闭数十年、数百年，甚至更长时间，矿山尾矿等浸出液对矿区生态环境的影响依然存在。闪锌矿是铅锌矿中主要矿物之一，也是镉的主要载体矿物，而镉是有毒重金属元素，其毒性仅次于汞。大量含硫化物废石、尾矿暴露于地表环境，发生水－岩－气之间的反应(即氧化淋滤作用)产生酸性矿山废水和释放大量Zn、Cd等重金属元素，进入矿区水体、土壤，影响甚至破坏矿区生态环境，危害人类健康。通过表生环境条件下矿石风化淋滤实验和闪锌矿氧化动力学实验研究，认识铅锌矿石及闪锌矿氧化淋滤过程、速率及其影响因素，揭示Zn、Cd等重金属元素的释放、迁移及富集规律，并建立定量模型，为正确预测、评价和控制铅锌矿山的环境污染提供科学依据。 本文以牛角塘富镉锌矿床为研究对象，主要通过闪锌矿氧化动力学实验、矿石风化淋滤实验及矿区环境调查将闪锌矿氧化－矿石风化淋滤－环境污染有机地联系在一起，主要取得以下几点认识： 1、矿石风化淋滤实验表明，牛角塘铅锌矿石淋滤后淋滤液主要呈碱性，淋滤释放出大量Zn2+、Cd2+、Ca2+、Mg2+等阳离子及SO42-、CO32-等阴离子，淋滤过程中形成大量以石膏为主要成分的沉淀物，淋滤液中Zn、Cd主要以沉淀形式存在(可能被沉淀吸附或包裹)，而水溶态Zn、Cd浓度极低。 2、牛角塘矿床中黄铁矿锌矿石中Zn和Cd淋滤率较半氧化锌矿石低得多，表明半氧化或氧化锌矿石的风化淋滤作用更强烈。 3、在Fe2(SO4)3为氧化剂时，闪锌矿氧化速率随着Fe3+浓度的增加、温度升高、pH值降低而增加，且闪锌矿氧化过程中Zn、Cd的释放速率大致相同；在有限实验时间内(本文中小于60h)黄铁矿的混入对闪锌矿氧化速率起抑制作用，可能是黄铁矿与闪锌矿与Fe3+反应过程中存在竞争关系；反应的活化能分别为Ea(Zn)41.75 kJ.mol-1、Ea(Cd)42.51 kJ.mol-1，说明闪锌矿氧化速率受矿物表面反应控制。氧气氧化闪锌矿时，随着pH值的变化闪锌矿的氧化机理发生变化，在2＜pH≤6范围内，闪锌矿氧化速率随着pH值的增加而降低，而在6＜pH≤7.8范围内，随着pH值增加，闪锌矿氧化速率反而增加。Fe3+和氧气均对闪锌矿的氧化起重要作用，但以Fe3+氧化为主。 4、大多数闪锌矿氧化实验中Zn、Cd的溶解曲线非常相似、活化能相近，表明Zn和Cd存在相似的地球化学行为。但在闪锌矿溶解过程中Zn、Cd的释放速率存在差异，在酸性介质条件下Cd的释放速率比Zn略快，而中碱性介质条件，Cd的释放速率比Zn慢。这与Zn、Cd同处元素周期表第ⅡB族，它们之间既存在许多相似的地球化学性质，也存在不少差异有关。 5、利用双对数图法处理实验数据，得出表生环境条件下闪锌矿氧化速率公式为： 或 该公式可用于估算一定时间内闪锌矿氧化所释放的Zn、Cd等重金属元素的总量，为正确预测、评价和控制铅锌矿山的环境影响提供科学依据。 6、牛角塘矿区环境调查结果表明，牛角塘矿山水体主要呈中碱性，水体污染较轻，大多水体中Zn、Cd含量未超过农业灌溉标准及饮用水国家标准，这主要受矿区碳酸盐岩地层的影响。但矿区土壤、河流沉积物及植物中Zn、Cd均超过相关国家标准，遭到不同程度污染。 7、本文研究表明，闪锌矿氧化及铅锌矿风化淋滤过程中，将产生矿山酸性废水和释放Zn、Cd等重金属元素，污染矿区及其下游生态环境，危害人类健康。我们可以采取以下措施进行防范和控制环境污染：第一，提高矿区水体pH值，降低闪锌矿等硫化物矿物氧化速率；第二，尽量减少废石、尾矿直接暴露于空气、Fe3+等氧化剂环境中，如可在废石（渣）、尾矿表面盖上覆土等，也可降低闪锌矿等硫化物矿物的氧化速率。

牛角塘独立镉矿床初步研究

较对分散之类镉作了初步的和较为系统的研究，研究对象是位于湘西-黔东Pb-Zn-Cd之类异常带最南端的牛角塘锌矿床。尝试提出了独立镉矿床的概念，并从矿床地质特征，镉的存在形式，镉的分布特点几个方面论述了牛角塘锌矿实际上也是一个独方镉矿床，并对其形式条件进得了初步判断，认为“低温”是牛角塘镉矿形成的一个重要条件，论述了低温条件有利于镉的富集成矿，同进该矿床的形成是有“岩、相、构”控制的特点，岩相古地理环境的发展演化对其形成有决定意义，并提出了矿床的成矿模式式。环境宿体中镉的含量特征表明，牛角塘在区已受到了了污染，并且其潜在危害是巨大的。

长江口水体混合过程中的水/粒作用地球化学——微量元素及同位素地球化学研究

近几年来，随着水体地球化学研究的逐步深入，人们发现表生水体中许多微量元素利同位素的水体地球化学行为都与水体颗粒物的行为密切相关，水／粒相互作用过程越来越引起研究者的关注。河口是连接河流与海洋两大不同性质水体的过渡地带，其水体的理化性质及化学组成在短时内会发生显著变化，使得河口环境成为研究表生水体水／粒相互作用过程的优势场所。本文首先对稀土和重金属元素以及锶同位素等化学组分在世界河口水体混合过程中的地球化学行为进行了综述。并在综述和调研的基础上，选择世界大河之一的长江口作为研究区域，通过对水体溶解相、酸溶相、和颗粒物中稀土和重金属元素以及水体锶同位素地球化学的研究，系统了解了长江口表层水体中微量元素和同位素的迁移转化规律，并对发生在河口区的水与颗粒物以及水与沉积物的相互作用过程进行了分析，并得出以下初步结论：1．在长江口，表层水体的混合不是以均匀方式进行的，盐度及主离子浓度在空间剖面上显示非连续性变化。这是由于长江口属于潮汐分汊河口，儿股径流相互穿插所致。但在盐度剖面上，主离子浓度都随盐度增加而线性变化，显示明显的化学保守性。2．长江口水体颗粒物的含量和pH值都比较高，使得溶解态物质的迁移转化规律相对特殊，尤其是水／粒相互作用过程比较强烈。3.长江及长江口水体的~(87)Sr／~(86)Sr比值(0.7105)相对较低，而Sr元素浓度(约150ppb)相对较高。Sr及~(87)Sr／~(86)Sr在长江口水体混合过程中显示保守行为，基本不受水/粒相互作用及其它地球化学过程的影响，只与水体端员的化学组成有关，所以锶同位素是河口研究中确定水体端员的良好指标。4.本文首次测定了长江口表层水体中溶解态REE的浓度。利世界大多数河口相比，长江口溶解态REE的浓度相对较低，仅为0.1～10ppt左右，比其它河口低了近10到100倍。溶解态REE在长江门盐度剖面上的分布规律也比较特殊，显示了自低盐度向高盐度的整体升高趋势，而不是通常的随盐度降低趋势。5.溶解态重金属元素Fe、Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd等在长江口表层水体混合过程中显示了各不相同的地球化学行为。受胶体絮凝过程的影响，溶解态Fe利Zn的浓度在河口低盐度区显著降低；溶解态Ni和Cu则显示住低盐度区的强烈解吸过程；Co和Pb的行为主要受水体颗粒物吸附作出的控制；溶解态Cd显示随盐度增加的全过程解吸行为。6．本文对江口表层水体中酸溶态利颗粒态微量元素的浓度也进行了测定。结果显示，酸溶态微量元素的行为主要受水体颗粒物行为的控制，但在一定程度上又受到盐度等水化学因素的影响，所以用酸溶态微量元素的行为讨论水/粒相互作用过程比颗粒物全样更为有效。颗粒态微量元素在水体混合过程中的行为相对惰性，除受粒度效应的影响外，基本不受其它物化参数及水／粒相互作用过程的影响，只与其物质来源有关。7．在江口表层水体中，发生着广泛的水／粒相互作用以及水与沉积物相互作用过程。住河口低盐度区以胶体絮凝作用为主，但同时又因离子交换反应而使某些元素(Cu和Ni)发生解吸过程。在河口中高盐度区广泛发生有沉积物再悬浮和颗粒物解吸及解聚过程，从而造成酸溶态及部分溶解态微量元素浓度的升高。8．水／粒相互作用过程明显影响到微量元素长江的入海通量，对解释东中国海及西太平洋的微量元素及同位素地球化学也有比较重要的意义。

上芒岗金矿床成矿作用过程研究

上芒岗金矿床位于三江褶皱系怒江大断裂西南段，龙陵～瑞丽大断裂(F_1)南东盘，上芒岗次级断裂(F_4)之中。赋矿地层为下二叠统沙子坡组(P_(1s))和中侏罗统勐嘎组(J_(2m))。矿石主要有两种类型，硅质矿石和粘土质矿石；前者主要由石英和少量黄铁矿所组成，金品位平均为2 * 10~(-6)；后者主要由伊利石、高岭石和黄铁矿所组成，金品位一般为2 * 10~(-6) ～ 4 * 10~(-6)。矿石中金星次显微状态，主要元素组合为Au、Ag、As、Sb、Hg、Ba。矿床以强烈的黄铁粘土岩化为特征，热液蚀变作用过程即是金矿化作用过程。根据热液蚀变的矿物共生组合及其生成序次，将金矿化作用过程分为五个阶段：黄铁矿-石英阶段(I)；镁贝得-白云石阶段(II)；辉锑矿-石英阶段(IlI)：黄铁矿-高岭石-伊利石阶段(IV)；网脉状石英阶段(V)。其中黄铁矿-高岭石-伊利石阶段(IV)是金矿化的主成矿阶段。该矿床属于卡林型金矿床。由石英流体包裹体获得不同成矿阶段的温度为，成矿阶段I：210～170 ℃、成矿阶段III：190～160 ℃、成矿阶段V：173～144 ℃。伊利石-水氢同位素温度计测得成矿阶段IV的温度为165 ℃。石英流体包裹体液相成分以K~+、Na~+和Cl~- (F~-)为主，其次为Ca~(2+)、Mg~(2+)和HC0_3~-，由早到晚K~+、Na~+和Cl~-降低，而Ca~(2+)、Mg~(2+)和HC0_3~-升高；气相组分以C0_2为主。石英流体包裹体成分富F，其含量高达8.03 * 10~(-3) mol／kg，正是由于成矿热液富含F，Al才可以与F形成络合物进入热液迁移，即Al成为活动组份，从而形成该矿床所独特的强烈粘土岩化蚀变。稀土元素特征方面，矿石和赋矿地层下二叠统沙子坡以及中侏罗统勐嘎组岩石的稀土配分曲线十分相似，均为右倾型，但是两者的稀土元素总量不同，前者的相对较高。矿石和蚀变岩具有相似的稀土元素配分曲线，但是矿石的稀土元素总量相对较高。与勐嘎组泥岩相比，粘土质蚀变岩和矿石更加富集轻稀土元素，并且更富Eu。这些特征表明，粘土质蚀变岩和矿石是由热液作用形成的，而不是风化作用的产物；矿石与赋矿地层在物质来源上有亲缘关系。不同矿段、不同阶段和不同类型矿石和蚀变岩的Au、Ag、As以及Sb的含量同步变化，这表明在整个成矿作用过程中，成矿流体来源统一，且在成矿体系起主导作用。不同类型的矿石及蚀变岩中Au与Al_20_3，和TFe的含量呈正相关，表明黄铁粘土岩化与成矿关系最为密切。矿石铅同位素~(208)Pb／~(204)Pb、~(207)Pb／~(204)Pb和~(206)Pb/~(204)Pb比值分别为39.12～39.54、15.85～15.95、19.75～20.33；沙子坡组(P_(1s))岩石铅同位素比值分别为:38.407～37.868、15.921～15.589、22.685～22.367;孟嘎组(J_(2m))岩石铅同位素比值分别为：39.499～39.222，15.821～15.772、19.207～18.709。在铅同位素组成相关图中矿石与地层铅的投影点分别集中成群分布。矿石铅与地层铅呈线性分布，而且矿石铅的集中区位于沙子坡组铅集中区和勐嘎组铅集中区之间。这些特征表明矿石铅系由沙子坡组铅和勐嘎组铅混合而成。成矿热液的δ~(18)O由早到晚逐渐升高，I、III、IV、V阶段流体的δ~(18)O值分别为-4.2‰，+0.59‰；+0.76‰，+1.98‰，表现出明显的漂移特征；而δD则表现出高度的一致性，变化范围为-82.5 ～ 79.48‰。由此认为成矿热液系大气降水起源。成矿热液氢、氧同位素组成的这种规律性变化还说明，成矿热液的演化具有继承性和连续性。应用CHILLERR软件包，对上芒岗金矿床的成矿作用过程进行化学反应途径数字模拟。所展示的成矿作用过程为：大气降水沿断裂带下渗，加热循环，获取成矿物质(但不排除有深源成矿物质加入的可能性)；形成起始成矿热液：T = 200℃ P = 228.8bar；pH = 4.4；fs_2 = 10~(-9.89); fo_2 = 10~(-41.28)；aAu(HS)_2~- = 10~(-9.64)，aAuCl_2~- = 10~(-17.86);富含F、Al和Au，贫As、Hg、Zn、Cu和Pb。成矿热液在构造作用的驱动下，上升进入上芒岗断裂上部含水构造破碎带，并与下渗雨水混合而淬冷，形成沿上芒岗断裂呈线状分布的早期硅化石英岩(成矿阶段I)，成矿热液与下渗雨水之比为16:l(成矿阶段I)；继而热液扩散进入下盘破碎带，与白云岩反应，形成矿体下盘的白云石化，水:岩比为193:l(成矿阶段II)。此后成矿热液上升充填裂隙空间，由于热传导而缓慢冷却，成矿体系的温度由189 ℃降为165 ℃，形成含辉锑矿的梳状石英脉(成矿阶段1II)。成矿热液继续上升进入上盘碎屑岩破碎带，停积于构造揉皱的泥质岩，并与之反应，形成上芒岗矿床金矿化的主体—粘占土质矿石，水:岩比为29:1(成矿阶段IV)。最后成矿残液逐渐冷却, 同时伴随C0_2的起泡，形成晚期石英网脉(成矿阶段V)，至此热液金矿化过程结束。由上述可见上芒岗金矿床的成矿作用过程经历了：(初始)成矿热液与下渗大气降水混合(I) → 成矿热液与沙子坡组白云岩反应(II) → 成矿热液缓慢冷却(III) → 成矿热液与勐嘎组泥质岩石反应(IV) → 成矿热液冷却沸腾(V)等5个演化阶段。模拟结果进一步证实了上芒岗金矿床的热液成因。上芒岗金矿床成作用过程化学反应途径数字模拟与地质事实高度吻合，与地球化学研究结果相互印证，再现了上芒岗金矿床的成矿作用过程。由矿床的地质地球化学特征及成矿作用过程化学反应途径模拟结果，归纳出上芒岗金矿床成矿作用过程模型。

扬子地块西南缘卡林型金矿床成矿流体地球化学研究

扬子地块西南缘是中国甚至世界上独特的、大面积分布的低温热液矿床矿集区,广泛发育Au、Ag、Hg、Sb、As、U、Cu、Pb-Zn以及重晶石、萤石、冰洲石等低温热液矿床,其中不少矿床属大型-超大型矿床规模.以沉积岩为容矿岩石的卡林型金矿(又称微细浸染型金矿),则是该区重要的矿产类型.目前已发现烂泥沟、紫木凼、戈塘、金牙、高龙等大、中型卡林型金矿床6个,小型矿床、矿点(矿化点)近200余处.主要集中分布在黔西南、滇东南和桂西北的交界地区,周边被深(大)断裂带所限,大体呈三角形,俗称"金三角".首先对该区众多的基性-超基性岩浆岩的同位素年代学及其反映的地质背景进行了较系统的研究,选择革挡和八渡(D)、纳哥(P)、烂泥沟和丫他(T)等代表性金矿床,进行了系统的流体包裹体岩相学、显微测温学、单个包裹体的激光Raman、流体包裹体群中的微量元素以及Rb-Sr、He-Ar、同位素组成等研究,获得了大量数据,并拍摄了大量包裹体照片(约400张).该次对该区卡林型金矿成矿流体地球化学的研究,作者认为在以下方面取得一定进展:(1)发现(或证实)了该区卡林型金矿富含C0<,2>相包裹体,并且种类众多,提出了卡林型金矿的成矿作用,经历了流体不混溶的过程(沸腾作用):(2)进一步证实了有机质参与卡林型金矿的成矿过程:(3)证实了盆地超压流体的存在,并提出了卡林型金矿的大规模成矿作用是"盆地超压流体-矿源岩-盆地伸展"耦合的观点.

季节性氧湖泊微量金属元素的界面地球化学行为

沉积物表层几厘米范围经常呈现某些微量金属元素富集的现象，过去常笼统地认为这是工业革命以来人为污染不断加剧的证据。但近来的研究却证明强烈的早期成岩作用可以在一定程度上造成微量金属元素在沉积物中的再迁移现象，使得其环境记录失真。因此沉积物中元素分布记录不能完全反映对流域输入的物质组成特征。另外，在一定条件下，沉积物中部分金属元素也可再次向上覆水体释放，造成“二次污染”问题，严重威胁到湖泊／水库的水质安全，成为埋藏在湖泊深处的一颗“定时炸弹”。各种地球化学过程在沉积物一水界面附近造成的重金属元素的源／汇效应因此日益受到人们的重视。近年来贵州红枫湖水质季节性恶化事件频繁出现，作为贵阳市饮用水源的阿哈湖水质也开始出现季节性恶化趋势。紧迫的环境问题及重要的科学意义促使我们系统开展了红枫湖、啊哈湖沉积物一水界面微量金属的地球化学行为研究。两湖都是黔中地区人工水库，具有岩溶湖泊的共性，也具有明显的区别。红枫湖湖水具有典型的岩溶水化学特征，湖水中度富营养化；而啊哈湖受矿山废水的影响，同时由于近年的人工石灰投放等原因，造成该湖湖水具有极硬水、硫酸盐型水特征，矿化度达到600tng／L。我们对上述两湖进行了详细研究，获得了如下的研究成果：1．硫酸盐还原细菌（SRB）及铁还原细菌（DIRB）的计数直观地指示了有机质早期成岩过程中各电子受体依次利用的分带性：即硫还原（锰还原）叶铁还原。孔隙水中硫酸根及溶解铁分布与SRB和D工RB的分布吻合。沉积物孔柱的模拟实验、各类还原性微生物计数及与孔隙水中铁锰、硫酸根分布的综合分析证实了微生物的作用是厌氧环境中各种还原反应的不可缺少的因素，界面附近氧含量的变化是引起水质恶化的基本外因。模拟实验的结果还解释了铁、锰、硫在季节性缺氧湖泊中的循环机理。2．微生物计数及生物大分子分析证实了上层沉积物（0-10厘米）是微生物活跃最为强烈的区域，易降解有机质在此区域被降解。红枫湖沉积物有机质降解持续的深度较深〔达到10cm），而啊哈湖沉积物有机质降解持续深度较浅，仅为4厘米，这主要是由于两湖都是季节性厌氧型湖泊，红枫湖在缺氧季节，有机质厌氧降解所需的电子受体迅速消耗，使得缺氧季节该湖有机质降解速率相对缓慢；啊哈湖受到大量煤矿废水注入，水体及沉积物中硫酸根、铁锰含量异常高，并在厌氧季节里为微生物厌氧呼吸提供充足的电子受体，因而易降解部分有机质在表层迅速被氧化，而且该湖沉积速率相对较慢，有机质有相对充裕的时间在上层被降解，避免了被掩埋的命运。3．啊哈湖沉积物孔隙水及界面水δ13CDIC及DIC浓度的分析，显示啊哈湖沉积物产甲烷过程很弱或不明显。这主要是受到硫酸盐还原作用的抑制。从δ34SSO42-SO42-相关关系及硫酸盐还原菌分布特征，可以在深度上划分为两种还原过程及硫同位素分馏过程：慢速还原阶段（6厘米以下），硫同位素分馏程度较大，最大分馏达13．71％。分馏因子约为1.024-1.026之间；快速还原阶段（0-6厘米），硫同位素具有明显分馏，最大达到38‰，这与快速还原过程硫同位素分馏较小的规律相反，主要原因是由于表层同时出现有还原态硫的氧化反应．产生较负的δ34S-so41，δ34S-SO42--SO42-的变化反映出混合过程。通过研究我们进一步还推断，采样点沉积物下部还有煤矿硫源的输入。4．两湖沉积物中铁、锰、硫的还原作用发生位置都具有季节性沿沉积深度上下迁移的特性，部分微量金属元素扩散通量因此发生季节性变化。受沉积物中铁锰含量的控制，红枫湖沉积物一水界面铁锰循环作用比啊哈湖弱。啊哈湖锰含量很高，导致界面附近锰的循环剧烈且远强于铁的循环，并在一定程度上引起部分微量金属在沉积物上层强烈富集。5．通过红枫湖后五沉积物剖面研究，我们发现各种微量元素由于其自身不同的地球化学性质差异，早期成岩过程对其在沉积物中的垂直分布特征的改造程度是不同的。①锰具有明显的向上富集趋势，铁在沉积物中的分布特征的后期改造作用就比较弱。②钻、镍分布的后期改造程度与铁相似，从总量来看再迁移程度比较弱。③铜、锌在早期成岩过程中逐渐向沉积物中上部富集，这主要是与铜锌强烈的亲硫性引起的。钥的表层富集现象最为明显，沉积后再迁移效应显著。由其含量在上层沉积物中的两重峰值，可以指示界面剧烈的锰循环及界面下硫酸盐还原作用对它的联合控制。6．与红枫湖相比，啊哈湖沉积物金属元素再迁移特征有很大的不同：①通过部分微量金属元素地球化学相态分析，各相态微量金属分布主要服从其总量分布特征。②沉积物稀土配分模式明确指示了啊哈湖成湖基底的位置，即沉积物－水界面下18-19厘米以下。③通过Ti、Zr、ΣREE＋Y等的分析也显示了成湖前原始基底的存在位置，同时它们在沉积物中的含量变化特征还反映了该湖扩容后陆源输入的减少。④在沉积深度上铁锰及部分微量金属元素出现明显的分离现象。⑤通过相关性分析，Fe与Cu，U、Mn与Pb，C0，Ni，Cd，Zn等都存在很好的相关性，表明它们之间具有相似的界面地球化学行为。Fe型元素与Mn型元素分布差异的原因可以简约的概括为：锰的界面循环极为强烈，导致再迁移程度很高；而铁的循环相对较弱，又容易受到上层硫酸盐还原作用的抑制，因此再迁移程度不高。此外，由岩溶地区湖泊较强的酸中和能力及近年来的人为石灰投放，沉淀PH不同导致微量金属元素间发生分离，引起下游大坝处金属元素的输入差异。因此，啊哈湖大坝附近沉积物中微量金属元素的分布特征应受到沉积后再迁移和受 pH控制的煤矿废水输送差异联合制约。

高原湖泊微藻和微量金属元素的相互作用过程及实验模拟研究

微量金属元素的微藻生物地球化学主要通过研究微藻与微量金属元素的各种相互作用，在时空上了解微藻在微量金属元素的分布、迁移和富集等过程中所起的作用，以及由此引起的微藻本身的成分、结构、形态和功能在不同地球化学环境中的变异等。地球化学环境变化及由此产生的生态环境效应是目前研究的科学热点之一。工业革命以来，人为活动强烈地改变了地球表层的局部乃至全球的微量金属元素含量，对生物的正常生长乃至人类的健康构成了潜在的威胁。作为初级生产力，浮游藻类在水生生态系统中占有重要地位；它通过生物积累、光合作用及生物矿化，驱动着C、N、Si、P、O、，S、Fe等元素在水体内部的生物地球化学循环；微藻对环境变化敏感，能够很好的响应微量金属元素生物地球化学行为的变化。目前有关湖泊微量金属元素地球化学及浮游植物生态学的研究较多，但浮游植物和微量金属元素相互作用规律的系统研究较少，对湖泊微量金属元素复杂的生物地球化学行为的解释仍缺乏实验依据。本论文研究了高原湖泊阿哈湖、百花湖和红枫湖的微量金属元素和微藻的时空分布特征，探讨了两者之间的相互关系；研究了小球藻和衣藻对微量金属元素的生物吸收和生物吸附特征：研究了微量金属元素对微藻生理生化因子（生长速度和碳酸醉酶胞外酶）的影响；分析了微藻和微量金属元素的相互作用规律，为湖泊微量金属元素生物地球化学行为的解释提供科学依据。通过上述研究，获得了以下几点认识：1．阿哈湖、百花湖和红枫湖的微藻生物量在2002年出现了两个高峰，一个在春季，一个在秋季；这是水温、光照、营养源和捕食等多种因素综合作用的结果。百花湖和红枫湖的微藻以蓝藻和绿藻为主；阿哈湖的微藻春季以蓝藻和绿藻为主，秋季以硅藻为主。阿哈湖和红枫湖的叶绿素a含量在垂直方向随深度增加呈下降趋势，表层浮游藻类较多。2．阿哈湖、百花湖和红枫湖2002年过滤水中微量金属Co、Ni、Cu、zn、M。含量的月变化各不相同；其变化是微藻和降水等多种因素综合作用的结果。降水（酸雨）腐蚀湖泊流域的碳酸盐岩，其中的微量金属元素被溶解，随河流输入湖泊，影响了微量金属元素在湖水中的含量（如三个湖中的cu，阿哈湖中的Mo）。百花湖和红枫湖的蓝藻和绿藻的生物量变化与微量金属元素C。、Cu、zn、M。的含量变化正相关，可能是因为这些微量金属元素在某些程度上限制了蓝藻和绿藻的生长；阿哈湖的硅藻的生物量变化与微量金属元素的含量变化负相关，可能是由于硅藻对它们的富集造成了两者之间的负相关关系。浮游藻类通过吸附、吸收和富集溶解态微量金属元素，影响其在垂直方向的分布。溶解态微量金属元素在垂直方向的分布趋势并不完全相同，其垂直分布特征是本身的浓度大小、浮游藻类和湖底微生物等诸多因素共同作用的结果。3．微藻对微量金属元素生物吸附的平衡时间因对微藻处理方式的不同而不同。单离子体系和多离子体系中衣藻对同一微量金属的吸附情况不同，多离子体系中微量金属元素对吸附作用位点的相互竞争造成了这种差异。多离子体系中，死藻细胞对Cd、zn、cu、Co、Mn的吸附量的大小顺序与它们的原子量的大小顺序一致，这可能是在各种微量金属元素的相互竞争中，死的藻细胞优先选择原子量大的金属；活藻细胞对Cd、Fe、C。、Zn（Ni）的吸附量的大小顺序与它们的离子密度的大小顺序正好相反，这可能是由于活的藻细胞的生物调节作用使其优先选择离子密度小的金属。4．在单离子体系和多离子体系中，不论是活的藻细胞还是死的藻细胞，小球藻对各种微量金属的吸附量大于或相当于衣藻的吸附量；小球藻和衣藻对各种微量金属的吸附量一般随金属浓度的升高而增大。在单离子体系中，衣藻和小球藻对每种微量金属的生物吸收速度随浓度的变化趋势相似，一般是随金属浓度升高吸收速度先增加后减小，但增加和减小分界线处吸收速度对应的金属浓度大小各不相同；小球藻和衣藻对Mn、Fe、C。、Cu、zn（藻必需的微量金属营养元素）的吸收速度大于对Ni、Cd的吸收速度；这主要是因为同一藻类维持新陈代谢所需各种金属的量不同，对不同微量金属毒害的承受程度（生物调节能力）也不同；不同藻类对同一微量金属的需求量和毒害的承受程度也不相同。在单离子体系小球藻和衣藻对各种微量金属的吸附和吸收中，随着浓度的增加，吸收过程比吸附过程更快的达到饱和状态。5．各种微量金属对小球藻和衣藻生长的影响情况因金属种类和藻的种类的不同而不同。Cd·Cu、Ni、zn对小球藻和衣藻生长的毒害较大，而且对衣藻的影响比小球藻的影响大·随各种微量金属浓度的增加，小球藻和衣藻生长速度的变化趋势一般表现为先增大后减小，和它们对各种微量金属的吸收速度的变化趋势一致：可见吸收到藻细胞体内的微量金属的量和它们对细胞生长的影响有密切．的关系，藻细胞的生物调节在这个变化趋势中起了重要的作用。6．阿哈湖和红枫湖微藻碳酸醉酶胞外酶活性明显高于衣藻的CA。活性，主要是因为c入的活性与环境中HcO3一的浓度有关。cd、zn、cu和Pb对微藻c人的活性的抑制效应因金属浓度的不同而不同，而且抑制作用因微藻种类的不同而不同。微量金属元素对CA活性的影响主要通过三个途径：①．直接与CA这一含zn蛋白酶作用；②．间接影响藻细胞内CAe的新陈代谢：③．直接改变cA。的生物活性（例如Pb）。低浓度的Fe、Mn、Co 、Ni和cd刺激了衣藻碳酸配酶胞外酶（cAe）的活性，高浓度的各种金属抑制cAe的活性；cu和zn对衣藻cAe的抑制作用比其它金属离子的强。衣藻对Fe和Mn影响CAe的生物调节作用明显，其次是Co和Ni。7．微藻是影响高原湖泊微量金属元素地球化学行为的重要因素，影响情况因微藻种类而有所差异。微藻能强烈地改变环境中微量金属元素的含量，微量金属元素含量的变化也影响了微藻的生理生化功能。微藻和微量金属的相互作用因微藻和金属种类的不同而不同；这种种类差异性是造成微量金属元素生物地球化学行为复杂性的主要原因之一。

广西贺县龙水金矿床的同位素地球化学研究及成因探讨

广西贺县龙水金矿位于湘桂稳定区，桂粤交界山脉的北段，博白-茶陵深断裂的西侧，区内广泛发育加里东期到燕山期的花岗岩，出露的基底地层主要为震旦系到寒武系。本文主要研究龙水金矿II号矿化带。该带位于寒武系水口群清溪亚群和大宁花岗闪长岩体的接触带附近，围岩为寒武系的碳质板岩，矿脉为硫化物石英脉，主要有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和石英等矿物。金矿化与硫化物密切相关。主要的金矿物为银金矿，少许自然金。确定金矿床的成矿年龄一直是个比较刺手的问题。本文选择矿脉中信为是成矿期的石英作为Rb-Sr等时年龄测定的对象，是基于其纯净和其中的原生气液包体基本可代表成矿热液的特征。结果表明其Rb-Sr等时年龄为120.5Ma，并认为此年龄代表了成矿年龄。有石英Rb-Sr等时线的~(87)Sr/~(86)Sr初始比为0.732089, 与矿脉中碳酸相加矿物的Sr同位素比值（约为0.7337-0.7402）一起，表明Sr应是来自地壳的富Rb盐矿物的Sr源区。另外，为了与围岩的蚀变年龄对比，测定了近矿围岩的Rb、Sr同位素组成，结果形成两条等时线，年龄分别为245.9 Ma和173.6 Ma，表明成矿以前至少发生了两次地质事件，导致了Sr同位素的均一化。这两次地质事件分别与华南的东吴运动及燕山运动第一幕相对应。矿石Pb同位素的~(206)Pb/~(204)Pb、 ~(207)Pb/~(204)Pb 和~(208)Pb/~(204)Pb 分别在18.4-18.9、15.6-16.1和38.4-39.6的范围内，并在~(207)Pb/~(204)Pb vs ~(206)Pb/~(204)Pb坐标图上呈现出斜率为1左右的线性排布。只有个别数据点要以得出依据Doe模式的模式年龄，约为200 Ma。在Zart,am Pb构造模式中，矿石Pb同位素数据大部分位于上地壳Pb线以上，呈现出富放射性成因Pb的特征。为了解释异常Pb的成因，本文进行了定量计算。结果表明矿石Pb为古老的存留地壳Pb与少地幔源Pb的混合，即矿石Pb同位素经历了这样的演化过程：在39-29.8亿年间由地幔分异出的地壳 Pb，未参与壳幔循环作用，一直到燕山期，与少量幔源Pb混合，并加入成矿。混合μ值为9.85-10.22。矿石的地质情况及矿石Pb同位素的Δα-Δβ-Δγ示踪结果均支持这一结论。本文初次研究了脉石英中的U、Pb同位素组成。脉石英中Ｕ含量很低。Pb同位素组成基本可以划分为两组，一组为与方铅矿数据近似的普通Pb组成，另一组则较富放射性成因Pb，并向围岩的Pb同位素组成漂移，可能是随着热液的演化和大气降水的加入，受围岩Pb的影响所致。矿脉中硫化物样品的S同位素比值（加权平均为0.16‰）和碳酸盐矿物样品的C同位素比值（在-0.1～-4.1‰的范围内），表明其应为内生来源。根据脉石英的气液包体均一温度（180-250 ），计算与脉石英存在0同位素平衡的热液的同位素的同位素组成，结果为1.2～-4.8‰，表明有大气降水的参与。石英气液包体水溶液为弱碱性，其成分分析表明其中K_2O/Na_2和CaO/MgO（分别根据K~+/Na~+和Ca~(2+)/Mg~(2+)的换算）与围岩相差很大。另外，矿石中微量元素主要为Au、A2g、Cu、Pb、Zn、Co、Ni、Mo、Bi、Ga、As、Sb、和Hg，而围岩中微量元素则主要为Cu、Ni、Mn、V、Zr、Ti、Cr和Ba。因此，热液中成矿元素主要不是来自围岩。黄铁矿的Co/Ni、S/Se/的比值可以指示热液化的来源。龙水金矿矿脉中黄铁矿的Co/Ni > 1，S/Se < 15000，均在与岩浆作用有关的热液范围内。因此，热液活动应主要与岩浆岩有关。矿石、围岩和花岗闪长岩的稀土配分模式相似，均呈现向右倾斜的V字型，并且类似于太古代后沉积岩。结合Pb、Sr同位素的研究，推测花岗闪长岩的源岩主要为古老的地壳物质。概括起来，龙水金矿床为约120.5 Ma形成的中低温热液矿床；热液中成矿物质主要来自花岗闪长岩。由于围岩与矿床紧密的空间联系及围岩中的高Au含量，围岩可能提供了一部分Au及其他成矿物质。

一种新类型铜矿床的地球化学研究

本文对云南兰坪－思茅盆地中若干典型脉状铜矿进行了详细的地质地球化学研究。通过野外和镜下观察讨论了矿石组构、矿物组合及其分带特征和生成序列；对作为本区脉状铜矿主要且特征矿石矿物的黝铜矿系列成分进行了分析，据此探讨了其时空分布特征：成矿带由南到北，砷黝铜矿逐渐向锑黝铜矿过渡；富Cu贫Ag的砷黝铜矿主要分布于矿床的深部，而富Ag贫Cu的锑黝铜矿则主要分布矿体的浅部；高Ag高Sb黝铜矿和低Ag低Sb黝铜矿有可能首先从溶液中结晶出来，这主要取决于初始溶液中As与sb的原子比(X_As/X_Sb)。脉石矿物组合、REE及包裹体的研究表明，成矿流体具热卤性质，为一种富重稀土，富含CO_2、CH_4、H_2S等挥发份，中到弱碱性、弱氧化到弱还原、中高盐度的中低温热水溶液。结合矿床的微量、REE及H.O.Pb.Sr.S.C稳定同位素研究，进一步揭示，成矿流体的水主要源自大气降水；成矿金属(Cu.Ag.Pb.Zn.As.Sb.Fe.REE)、有机炭（C）及CO_2.CH_4.H_2S等矿化剂主要源自深部。通过黝铜矿的溶解实验研究，提出了黝铜矿的沉淀机理模式，认识到成矿流体的温度（T）和酸碱度（PH）是Cu.Zn.Fe.As.Sb等成矿组分共同运移和沉淀的主要控制因素。在上述研究的基础上，并通过与海相热水沉积矿床的对比，提出了本区脉铜矿系陆相热水沉积成矿作用形成，为一新类型铜矿。通过本次论文工作还获得了以下两点重要且可能具普遍意义的意认识：1）地下浅部的脉状型矿床可能是陆相热水沉积矿床的一种主要表现形式，这一认识使我们有必要对大量产于陆相环境中的浅成（中）低温热液贵金属矿床及沉积－（强）改造矿床的成因进行重新考虑和统一。2）Cu.Zn.Fe.As.Sb等组分共同迁移所需的狭窄的物化条件（尤其是温度和PH范围）是导致黝铜矿多以次要组分出现在自然界热液矿床中的主要原因。