贵州喀斯特地区河流的研究——碳酸盐岩溶解控制的水文地球化学特征

测量了喀斯特地区乌江、沅江两大水系的河流枯水期的主元素、Sr^2+离子浓度和Sr同位素比值。这些河流的化学组成代表了流经碳酸盐岩地层的河水的化学组成。这些河流及其支流有高的溶解盐，TZ^+变化范围为：2．1～6．3meq／L，高于全球河流的平均值(TZ^+=0．725meq／L)。河水含有较高的溶质浓度，河水水化学组成以Ca^2+和HCO3^-为主，其次为Mg^2+和SO4^2+，Na^++K^+和Cl^-+Si分别只占阳离子和阴离子组成的5％～10％。这些河流的化学和同位素组成主要受其自流盆地的地质特征控制。流经碳酸盐岩地层的乌江水系河流具有较高的Sr浓度(1．1～9．70mol/L)和较低的^87Sr／^86Sr比值(0．7077～0．7110)，与流经碎屑岩地层的沅江水系的清水江河流中较高的^87Sr／^86Sr比值(0．7090～0．7145)及较低的Sr浓度(0．28～1．32mol／L)形成鲜明的对比。流域盆地的地理岩性控制了河水的化学组成和同位素组成。对河水的化学计量分析表明河水化学组成受碳酸盐岩溶解控制，而碳酸盐岩主要受碳酸和硫酸作用而溶解。乌江流域受硫酸作用特别明显，表明硫酸主要来源于燃煤或流域盆地硫化物矿物氧化而形成的大气输入化学元素和同位素比值之间的相互关系表明3个主要来源为：石灰岩、白云岩和硅酸盐岩的风化.同时估计了碳酸盐岩和硅酸盐岩的化学风化速率．结果表明流域盆地的碳酸盐岩风化速率远远高于许多世界大河。岩石风化过程中硫酸的出现或土地的过度使用或土壤植被的退化等都可能是导致流域的碳酸盐岩风化速率如此高的原因。

影响C4草本植物C／N比值变化的因素与土壤有机C积累的关系

文章对采自贵州从低海拔的东部到高海拔的西部且大致平行的石灰岩和砂岩两地带均生长的3种C4草本植物，即巴茅(Miscanthus floridulus)、白茅(Imperata cylindrica)和类芦(Neyraudia reynaudiana)，以及相对应的土壤表层样品，进行了营养元素和C同位素组成分析；研究营养元素含量随着海拔的不同而出现的变化趋势，以及这些元素之间的相互协变作用，尤其是Ca和N之间的相互协变作用对植物的N含量、C／N比值和δ^13C值的影响，以了解植物的C／N比值(指示植物残留物质量的一种标志)与土壤有机C积累的关系。研究结果表明，植物的N含量和δ^13C值具有随海拔的上升而显著增大趋势，而植物的C／N比值在砂岩地区虽有减小的趋势，在石灰岩地带则没有。对所研究的C4草本植物来说，在土壤pH值为5．8的中性条件下显示出Ca的最大吸收，因此，Ca与其他营养元素之间的协变模式在两种土壤类型中表现出相反的倾向，并存在土壤交换性Ca的边界浓度：当土壤可交换性Ca的含量为2．24mg／g，相应土壤的pH值在5．8以下时，随着土壤可交换性Ca浓度的增大，植物的N含量上升，而植物的C／N比值会显著降低；当Ca在边界浓度以上时，随着土壤可交换性Ca浓度的增大，植物的N含量下降，而植物的C／N比值有增加的趋势。由此可见，植物残留物的N含量和C／N比值受Ca元素含量的相互协变作用的影响。在砂岩地区，随着植物C／N比值的增高，土壤有机质的含量却随之下降，而在石灰岩地区则没有这种倾向。因此得出结论：植物的C／N比值的增大对土壤有机碳积累的影响主要取决于土壤的性质，尤其是取决于土壤可交换性Ca的含量。

西江干流河水主要离子及锶同位素地球化学组成特征

水环境中锶（Sr）含量及其同位素组成特征的研究有助于认识区域水文地球化学特征及流域盆地岩石风化速率等地球化学行为，因此河流环境中Sr的地球化学行为是地球化学研究的重要课题之一。对中国南方西江干流及其支流河水主要阴阳离子及sr同位素组成进行了分析，发现其水化学组成主要以Ca^2＋、Mg^2＋、HCO3^-和SO4^2-离子为主，分别占阴阳离子组成的80％以上。郁江河水具有较高的Sr同位素比值（^87St／^86Sr=0．71049）和较低的Sr含量（0．0263mg／L），而西江河水具有较低的Sr同位素比值以及较高的Sr含量，其Sr含量变化范围在0．0667．0．187mg／L之间，平均含量为0．136mg／L；Sr同位素比值变化范围在0．70856．0．70936之间，平均比值为0．70894。与世界主要河流水体中Sr含量平均值（0．078mg／L）及Sr同位素比值（^87Sr／^86Sr=0．7119）相比，西江干流水体具有较高的Sr含量及较低的Sr同位素比值。两条河流河水中主要离子及Sr的来源存在显著差异，西江干流河水中的主要溶解离子及Sr同位素主要源于碳酸盐岩（石灰岩和白云岩）的风化作用，主要受黔江及其上游红水河等化学组成所控制，而郁江则主要受碎屑岩风化作用的影响；同时，中上游地区的酸沉降及人类活动的输入可能导致西江干流水体受到一定程度的污染，而郁江受污染程度则相对较小。

贵阳地区雨水化学与Sr同位素地球化学

对贵阳地区22个雨水样品的化学组成和Sr同位素的研究表明，贵阳地区大部分雨水样品的pH值小于5．6(pH=4．53)．雨水中Ca^2+是最主要的阳离子，平均值为57μmol·l^-1(12-164μmol·l^-1)，占阳离子组成的64％-87％；Mg^2+是次要的阳离子，平均值为13μmol·l^-1(5—4μmol·l^-1)，Ca^2+和Mg^2+之和占了阳离子组成的78％-96％；K^+平均值为11μmol·l^-1(2—44μmol·l^-1)；Na^+最少，其平均值为4μmol·l^-1(1—8μmol·l^-1)．SO4^2-是最主要的阴离子，平均值为941μmol·l^-1(34—279μmol·l^-1)，占阴离子组成的28％-94％；NO3^-是次要的阴离子，平均值为48μmol·l^-1(1-252μmol·l^-1)，SO4^2-和NO3^-是决定雨水酸度最主要的离子，SO4^2=和NO3^-之和占阴离子组成的77％-99％；Cl^-最少，平均值为20μmol·l^1(1—128μmol·l^-1)．贵阳地区雨水中Sr的浓度为0．02-O．33μmol·l^-1，^87Sr／^86Sr比值较小(0．707934-0．709080)，非海盐来源的^87Sr／^86Sr比值为0．707820-0．709078．元素比值及Sr同位素组成辨识出贵阳地区雨水溶质主要来源于人为活动，岩石／土壤化学风化次之，海相输入很小或可以忽略不计．

金华市大气降水的化学组成特征及来源解析

对2004年大气降水样品监测资料的综合分析和研究表明,金华市降水样品pH值的分布范围在3.64～6.76之间,降水的酸雨率为79.3%。SO4^2-和NO3^-是降水中主要的阴离子,分别占降水中阴离子总量的66.1%和21.7%。NH4^＋和Ca^2＋是降水中含量最高的阳离子,分别占阴离子总量的56.6%和33.4%。降水中这些离子的浓度水平一般比世界上其它地方高,但大大低于国内的北方地区。由于降水中缺乏足够的中和物质,大约76%的降水酸度被NH4^＋、Ca^2＋和K^＋等碱性成分中和。陆源型离子Ca^2＋、Mg^2＋和K^＋以及海盐性离子Na^＋和Cl^-之间存在明显的相关关系,另外Ca^2＋和SO4^2-、Mg^2＋和SO4^2-、Mg^2＋和NO3^-以及Mg^2＋和Cl^-之间也可以观察到比较好的相关关系。土壤和海水的富集系数表明,研究区域的Ca^2＋和K＋主要来源于岩石/土壤风化,SO4^2-和NO3^-主要归因于人为活动的影响。

锡矿山热液方解石的REE分配模式及其制约因素

锡矿山锑矿床中成矿期热液成因方解石的REE分配模式表现出明显的MREE、HREE富集，LREE亏损特征;且早、晚两期方解石的REE分配模式有所不同，晚期方解石REE分配曲线相对平缓，REE系列元素之间的分馏不如早期方解石明显。初步研究表明，早期方解石存在强烈的REE分馏作用，暗示成矿早期可能有类似独居石的矿物生成；方解石中REE分配行为与角闪石中的REE分配行为非常类似，晶体化学因素对其REE分配模式起着重要的制约作用，REE在方解石中的这种分配行为与溶液体系中REE络合物的稳定性无关；方解石中REE最佳替代位置的离子半径大约为0．091±0．001nm，明显小于理想的Ca^2+；这种最佳置换位置并非由Ca^2+自身，而是由方解石晶体结构决定的。

矿物的微生物风化地球化学研究－－以磷矿石和方解石为例

微生物与矿物间的相互作用是自然界中广泛发生的一种地质作用，微生物直接参与了自然界的物质循环，微生物对矿物风化作用的过程和机理与矿物种类、菌种及环境条件密切相关。目前还缺乏对矿物风化微观过程及风化过程中微生物生理生化特征的研究资料，随着分子生物学理论与技术的快速发展，用地球化学结合微生物学与分子生物学的理论和方法来综合研究微生物的矿物风化过程已成为可能。从分子水平和微观作用过程研究其风化过程与机理，理解微生物与矿物界面之间的相互作用及其反馈机制，是表生作用过程中生物地球化学的重要研究内容。 选用胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）、黑曲霉（Aspergillus niger）和青霉（Penicillium sp.），以磷矿石和方解石为例，探讨实验条件下微生物对矿物的风化作用过程与机理。微生物对矿物风化作用具有能耗低、污染小和流程短等特点，充分利用这些特点是解决土壤中无效磷的有效利用、磷矿资源的开发以及减少环境污染等问题的有效途径，对矿产资源的可持续利用和建立健康的生态环境具有十分重要的意义。采用离子色谱、ICP-OES、XRD、TEM、EDS、2-DE、电子探针和MC-ICP-MS等分析测试手段，研究微生物对矿物的风化过程与机理，得到如下结果： (1) 在黑曲霉对磷矿石风化过程中，由黑曲霉生长引发的生物机械破坏作用和生物化学降解作用是对磷矿石风化的主要趋动力，包括菌丝生长对矿物的穿插作用以及机械剥蚀作用；此外，菌体及生物大分子形成生物膜覆盖在矿物表面形成易于发生生化降解的微环境，有机酸络合Ca生成次生矿物草酸钙促进了磷矿石的风化。磷矿石直接与菌体接触所发生的风化作用强于磷矿石装入透析袋中的间接风化作用。 (2) 在胶质芽孢杆菌对磷矿石的风化过程中，菌体及其胞外多糖类物质在矿粉表面形成生物膜、菌体生长、代谢产物及有机物的机械剥蚀破碎作用等是造成矿物风化的重要原因；磷矿石直接与菌体接触进行的风化作用强于磷矿石装入透析袋中的间接风化作用。 (3) 黑曲霉对磷矿石的风化作用强于胶质芽孢杆菌，两者对磷矿石进行风化时，生物物理风化作用是导致矿物风化的主要因素；胶质芽孢杆菌风化磷矿石的过程中没有草酸钙的产生。 (4) 胶质芽孢杆菌对磷矿石的风化过程中，菌体蛋白质的表达发生变化，蛋白质的量与质的变化与磷矿石的风化密切有关。磷矿石的加入导致菌体生理代谢途径改变以适应环境的变化，并分泌相关的蛋白质导致矿物的风化。 (5) 采用Sr同位素示踪研究黑曲霉与青霉对磷灰石和方解石混合物的风化差异。黑曲霉作用混合矿物的初期，培养液pH值相对较低，对其中方解石有风化作用；中后期由于pH值升高，对磷灰石有较强的风化作用,对磷灰石的风化是由黑曲霉产生的大分子有机物对磷灰石中Ca络合的结果。青霉与混合矿物发生相互作用时，在最初的很短时间内青霉对磷灰石有风化作用，但对方解石的风化作用却表现在整个风化作用时间段，相比而言，青霉对磷灰石的风化作用不明显。这种风化差异与真菌的生物学特性有关，并表现为微生物对矿物风化的选择性。 本项研究对进一步认识土壤植被生态系统中的磷循环规律和循环过程中微生物所起的作用，以及用微生物风化作用的方式促进磷矿资源开发利用具有重要理论和实际意义。

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。

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。

贵州红枫湖汇水区黄壤化学风化动力学及其生态环境效应

在地球的环境界面上，发生着重要的物理、化学和生物学反应，进行着频繁的物质交换和输送，研究和认识环境界面的地球化学过程对揭示环境演化，评价环境质量，认识成矿机理具有重要意义[万国江，1988]化学风化是元素表生地球化学循环的重要环节，是地表碉石（浮土）-水界面间的物质交换过程，其中大气成份和植物微生物代谢产物作为活化剂。化学风化的研究历史大致分为三个阶段：定性描述阶段、化学风化速度定量测定阶段、化学风化的环境生态效应研究阶段。化学风化的动力学理论经过了扩散作用理论、表面反应理论、表面络合反应理论三个发展阶段。化学同化动力学理论及其生态效应方面的研究存在的主工问题是：矿物溶解速度是由表面反应控制的，土壤具有特殊的表面性质，但目前还没有土壤化学同化动力学的实验数据。溶解铝主要来自土壤活性铝，但土壤铝的溶解机理还不清楚；仅根据化学平衡计算就认为Al~(3+)浓度是由矿物溶解平衡控制的，这很不可靠；因为土壤孔隙水的酸度控制矿物的溶解平衡，而土壤中Al~(3+)的水解制约着土壤孔隙水的酸度。孤立地研究养分的释放和流失是不完深善的，需要建立养分循环的动力学模型。黄壤是贵州分布最广的一种土壤。贵州存在着环境酸化、土壤缺钾和“石山”化等一系列生态环境问题。黔中是一个较强的酸雨区，区内降水pH值位于3.5-4.2之间；黄壤酸度高，缓冲能力弱。黄壤中活性铝浓度高，但国内没有进行黄壤中铝的淋溶和毒性的研究。黄壤是中国最贫钾的土壤之一，但缺钾的原因和发展趋势还不清楚。本文的目的是完善土壤化学风化动力学理论、阐明环境中铝的转化机理、建立钾素循环的动力学模型。同时，预测环境酸化趋势、评价土壤钾素供给状况和铝的毒性，讨论关于贵州环境酸化、土壤缺钾和“石山”化等环境生态问题的对策。作者在红枫湖汇水区采集土壤、土壤孔隙水和河水样品。土壤孔隙水用经改进的离心法提取；用化学浸提法测定土壤中铝的形态；完成了河水、土壤孔隙水的水化学全分析、土壤化学性质的测定、土壤的化学全分析和X射线衍射分析，湖水水化学全分析数据由导师提供。作者完成了土壤淋溶实验的研究，测定了淋溶前土壤样品的化学质和化学组成，测定了淋溶液的pH、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+、Na~+溶解硅和单体铝。通过土壤、土壤孔隙水、湖水的化学年组成，研究土壤的化学风化动力学；通过土壤、土壤孔隙水中铝的形态分布，研究环境中铝的迁移转化机理；根据河水中钾的含量，研究土壤钾素的地球化学循环；通过土壤淋溶实验研究土壤化学风化、土壤铝淋溶、钾素循环的动力学过程。综合现场取样和淋溶实验两方面的研究成果，获得以下几点认识：1、红枫湖汇水区黄壤的化学风化处于高岭石化阶段，酸沉降增大化学风化速度，土壤化学风化符合硅酸盐矿物溶解的表面反应理论。2、实验证实了Johnson (1981)提出的土壤缓冲机制，同时发现弱酸性和中性土壤在淋溶过程中吸附H~+。3、黄壤中铝的移动性与土壤酸度和有机质含量有关，溶解铝在土壤A-B、B-C界面发生沉淀。4、实验证实铝的溶解由三水铝石溶解反应控制，同时发现溶解铝浓度由H~+供给量和盐基离子释放量控制。5、建立钾素循环的动力学模型：EXCH. K=Fw-Fd-Fa利用河水中K~+浓度计算土壤钾素的化学侵蚀速率，可以预测土壤缺钾的趋势。6、实验发现土壤钾素的化学侵蚀过程由离子交换反应控制，钾素侵蚀速率与径流强度、土壤酸度和酸沉降有关。7、酸沉降加剧黄壤酸化和缺钾的趋势，加重黄壤中铝的毒性，需要控制酸沉降通量，使雨水pH值大于4.5。

高原湖泊沉积物碳酸盐稳定同位素及孔隙水碳酸盐体系地球化学研究

在沉积物早期成岩作用过程中，扩散、对流和化学反应等动力学因素共同影响着孔隙水的化学平衡性质，使孔隙水在水－沉积物界面附近出现方解石不饱和现象，而在深部却呈饱和状态。从云贵高原的洱海、泸沽湖和红枫湖等湖泊的研究可以发现：在方解石不饱和带中，孔隙水的HCO_3~-和Ca~(2+)的浓度梯度比值大于理论值（1.34），HCO_3~-和Ca~(2+)的垂直分布可以用非线性常微分方程组（3-10）来描述。对寄宿时间较长的非封闭湖泊，沉积物碳酸盐的C、O稳定同位素变化特征可以用δ~（13）C-δ~（13）O模式图表示出来；特别当输入寄宿时间与蒸发寄宿时间的比值较大时，随沉积深度的不同，碳酸盐的δ~（13）C和δ~（13）O值可能呈正相关波动变化，其δ~（13）O能够反映了湖区气温变化的特征。

Chemical bond characteristics, thermal expansion property and compressibility of AR(2)O(4) (A = Ca, Sr, Ba; R = rare earths)

Theoretical researches were performed on the CaFe2O4-type binary rare earth oxides AR(2)O(4) (A = Ca, Sr, Ba; R = rare earths) by using chemical bond theory of dielectric description. The chemical bond properties of these crystals were explored, and then the thermal expansion property and compressibility were studied. The theoretical values of linear thermal expansion coefficient (LTEC) and bulk modulus were presented. The calculations revealed that the LTECs and the bulk moduli do have linear relationship with the ionic radii of the rare earths. In the cases of Sc and Y, both the LTEC and bulk modulus values are larger than the lanthanide series. We attribute this to the difference in the electronic configuration between Sc (Y) and lanthanide series. For SrY2O4 and BaY2O4 crystals, the theoretical values of LTEC and bulk modulus agree well with experimental ones.

BaMAl_(10)O_(17)(M=Be,Mg,Ca,Zn,Cd,Mn,Co,Li)体系的合成、结构和Eu~(2+)在其中的发光

在BaMAl10O17 体系中 ,将M扩大到除镁以外的其它离子 ,研究和讨论了离子半径与基质结构的形成关系 ,提出能稳定(形成)尖晶石结构的M离子有相应的磁铅矿或β Al2O3 结构的化合物存在的思想 ,并研究了Eu2 +在体系中的发光性能。结果表明 ,M=Zn,Cd,Mn,Co,Li时可形成 β Al2O3 结构化合物 ,M=Ca,Be时不能形成这类结构 ,Ca形成多相共存 ,Be形成一未知相 ;Eu2 +在M=Li,Be,Zn体系中具有良好的发光性能 ,发射波长450nm ,半高宽在50nm附近 ,将是一类很有前途的新的蓝色发光材料 ,Eu2 +在M=Mn的体系中存在Eu2 +和Mn2 +的同时发射 ,在M=Cd体系中 ,Eu2 +产生一双重宽带发射。对实验结果进行了合理的解释