正文 第六章 模擬試驗在界麵水化學成分形成上的論證(3 / 3)

(三)關於增降混合型組分

水岩模型界麵試驗水中痕量金屬從、三個組分在整個試驗過程中,呈現增降期間變化的態勢。但在試驗的最終階段,它們的濃度均是低於初始濃度值,即是說,這三種組分“最終”還是向遞降方向發展並沉析於固相。它們的增降幅度由大到小依次為這不僅說明了三種組分在固相和液相之間的交換過程是可逆的,而且說明這個過程是極其複雜的。未測定它們價態的情況下,討論它們濃度增降相間變化的原因,隻能從整個試驗過程中介質環境的變化過程和它們在相應環境中的地球化學行為的分析中,可獲得它們變化趨勢的原因。

正如上述,在整個試驗過程中,介質環境是由偏酸性的氧化環境轉變為弱堿性的強氧化環境,這兩個環境因子決定了由低價態轉變為高價態形式存在它們在水溶液中的活動性和遷移能力則大為減弱,並形成難溶於水的髙價態水合氧化物或氫氧化物,並帶有電性。一方麵它們組成的微粒由於不斷增大最終發生凝聚沉析作用;另一方麵由於它們組成的膠粒帶有不同的電性,兩者相吸發生共沉澱作用。這是導致這錢變價離子最終在界麵試驗水中貧化的原因。由於這些膠體可吸附水中的其它金屬並一起發生沉析作用,是其它金屬貧化的原因。在試驗過程中出現增降相間變化。

第三節 淋濾作用模擬試驗

該模型類似於洋底沉積物在經受海解作用時,向大洋水中釋放物質成分的係統條件。為了將其與水岩係統模擬試驗加以區別,則簡化了試驗條件。液相部分用基本上無物質成分的蒸餾水代替大洋水,固相部分仍用洋底的軟泥。這樣做的目的是為了排除水岩作用時發生的其它化學反應,引起物質成分雙向轉移的可能性,從而可比較清晰地獲得軟泥向水中釋放的物質成分的種類和數量。

一、試驗條件和工藝過程

1.試驗樣品

軟泥試樣采自太平洋中部的洋底表層軟泥。為了便於與水岩係統模型試驗測試資料對比,仍選用了CP4,CP8,CC6,CC10,CC31,CC55六個站位的樣品,並增選了CC2,CC59,CC60三個站位的樣品;岩性均為矽藻軟泥、矽質軟泥;顏色為棕褐色至褐黃色由暗變淺的一係列色調。淋濾水試樣蒸餾水,呈弱酸性。

2.試驗條件

軟泥與試驗水樣重量比為1:2。將試樣投入反應器後,封蓋搖動,使兩相混溶,作用時間為1個月。在試驗過程中多次搖動,目的是使液固兩相充分混溶,最大限度地使可溶性組分進入水中。待反應器中液相和固相分異後,提取淋濾試驗水樣分裝兩瓶,一瓶立即過濾後酸化,控製值小於2,備監測重金屬組分用,另一瓶隻需過濾,備測試其它化學組分用。試樣瓶加蓋密封後送實驗室分析。並對淋濾用的蒸餾水進行空白測定。

二、試驗結果

九個洋底軟泥經淋濾作用後,提取的淋濾試驗水化學成分測試數據列於表。為了更客觀地反映沉積物向水中釋放的化學組分的濃度值,提供的數值,均已扣除了參與淋濾作用的蒸餾水微量的化學組分的數量值。

1.從擬定目標測定的23項組分,均能從試驗水中監測出來,表明了這些組分以不同的量級由軟泥向水中釋放。

2.沉積物中釋放出的陽離子,其溶出量多寡依次為納,鉀,鈣和鎂陰離子或絡陽離子依次為CL、SO和還有SiO2和I-,其它組分的含量,均是在小數點後第二或第三位上存在有效數字,釋放量較少。

多金屬結核的成礦金屬的釋放量依次為這些金屬與堿、堿土金屬的溶出量是難以比擬的。

三、試驗意義

從淋濾作用模擬試驗提供的試驗現象和信息可獲得如下基本認識:太平洋中部的洋底軟泥在經受海解作用時,可向大洋水中釋放出一定數量的可溶性組分,從溶出的成礦金屬濃度看,其量是不可低估的。這種釋放是水岩之間物質成分交換循環和重新分配的結果,從而可導致大洋水底部成礦金屬及其它組分的二次聚集,這種聚集顯然可增高和補充水中的成分來源,尤其是成礦金屬。因此,洋底軟泥中成礦金屬的釋放可視為多金屬結核生成的物源之一。

第四節吸附交替作用模擬試驗

該模擬試驗主要是探討大洋底部水岩之間成礦金屬轉移的吸附交替作用。

一、試驗條件和工藝過程

1.試驗樣品

軟泥試樣采自研究區的洋底軟泥,選擇了CP8,CP4,CC31四個站位的樣品。試樣經過了較長時間的蒸餾水浸泡和衝洗,目的是清除掉可溶性組分。

試驗水樣是人工配製的,用Mn、Fe各0.25ml(含量各為1mg/mL),Cu、Pb各2.5ml(含量各為10mg/mL),Ni、Co各0.01ml(含量各為11mg/mL)放入水中稀釋至500扣1,並測定試驗水中各金屬的含量(初始濃度)。

2.試驗過程

將人工配製的試驗水(金屬溶液)100饑1分別投放到裝有軟泥的4個容器中,形成四組&驗;作用時間為1周;然後分離和提取試驗水樣;測定值為5,溶液呈酸性;水樣經過濾後酸化至值小於2。

二、試驗結果

吸附交替作用模擬試驗1周後,提取的四組試驗水樣和投放的試驗水樣經測定的金屬含量數據列於表。

1.提取的吸附交替作用試驗水的金屬濃度,除了與站位軟泥作用的試驗水中含量增高外,其餘的均比投放的試驗水中金屬的初始濃度顯著降低、絕大部分組分含量降低2個或1個數量級,證明了水中的成礦金屬向沉積物中轉移。因軟泥經浸泡和衝洗處理,已除去了可溶性組分,因此,試驗水中金屬濃度的降低可能是與軟泥之間發生了陽離子吸附交替作用,也可能是試驗水中存在的膠體顆粒吸附了金屬組分和發生了膠體凝聚沉析作用。

2.鑒於試驗水pH值為5,呈酸性,溶液中的金屬呈可溶性聲子狀態,說明試驗水中金屬的貧化主要是由水岩之間發生的陽離子吸附交替作用的結果。其途徑可能是水中的髙價、離子半徑小的金屬交替了沉積物中的低價、離子半徑大的金屬的結果。