・研究成果・矿物岩石地球化学通报

ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＭｉｎｅｒａｌｏｇｙ。Ｐｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄ

Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓ”ｙ

Ｖ０１．２７Ｎｏ．１，Ｊａｎ．２００８

重液材料多钨酸钠在青海湖沉积物

重力分离中的应用

李善营１，于炳松１，ＨａｉｌｉａｎｇＤｏｎ９２，刘英超１

１．中国地质大学，北京１０００８３；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅ０１０９ｙ，Ｍｉａｍｉ

Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。ＯＨ４５０５６，ＵＳＡ

摘要：多钨酸钠是一种无毒、易配制、可循环使用、密度高的新型无机重液。本文利用多钨酸钠重液，用离心机重力分离的

方法将青海湖沉积物分成低（≤１．９

ｇ／ｃｍ３）、中（１．９～２．８ｇ／ｃｍ３）、高（≥２．８ｇ／ｃｍ３）三个密度组分，平均回收率为９６．５％。重

力分离后的沉积物测试分析发现．有机质主要分布在富粘土矿物的中密度组，揭示了粘土矿物的表面吸附是青海湖底沉积物

有机质的主要赋存形式。

关键词：重液；多钨酸钠；重力分离；沉积物；青海湖

中图分类号：Ｘ１３２文献标识码：Ａ文章编号：１００７—２８０２（２００８）０１一００６９一０３

Ａｐｐｌｉｃａｔｉ仰ｏｆＳｏｄｉｕｍ

Ｐｏｌｙｔｕｎｇｓｔａｔｅｔｏ

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ｇ／ｃｍ３），ｍｅｄｉｕｍ（１．９～２．８ｇ／ｃｍ３）ａｎｄｈｉｇｈ—ｄｅｎｓｉｔｙ（≤２．８

ｇ／ｃｍ３）ｆｒａｃｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｓｏｄｉｕｍ

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ｐｏｌｙｔｕｎｇｓｔａｔｅ；ｇｒａｖｉｔｙｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ；Ｑｉｎ曲ａｉ

Ｌａｋｅ

近年来，泥质烃源岩有机质保存研究成为石油

地质界的热点，越来越多的证据证明，海相泥质烃源

岩的有机质是通过溶解在水中的分子规模的碳有机

质以化学吸附形式被吸附到矿物表面，而粘土矿物

具最大的表面积。陆相湖泊环境中，盐湖沉积环境

是烃源岩发育的重要地质环境之一［１］。盐湖沉积物

中有机质赋存状态的研究，是陆相成化湖环境沉积

物生油气理论中的一个重大基础理论问题。研究过

程中沉积物重力分离是最重要的关键步骤之一。

多钨酸钠（３Ｎａ：ＷＯ。・９Ｗ０。・Ｈ：０）是德国

Ｓ（）ＭＥＴＵ公司生产的一种新型重液材料，具有无

毒、易配制、密度高（达３．１ｇ／ｃｍ３）等传统重液无法

比拟的优点，已被广泛应用于精细矿物和牙形石的分离实验‘２￣８］。本文介绍了用多钨酸钠分离青海湖

沉积物的操作流程及注意事项，以期为我国地学领

域加快利用重液材料多钨酸钠提供参考。

１多钨酸钠溶液的制备与回收

多钨酸钠溶液的制备与回收与其他溶液过程类

似，前人文献［３￣５３已有论述。

２青海湖不同密度沉积物的分离

用重力取样器在青海湖二浪尖西北约２０

ｋｍ

的深水区取得长２５ｃｍ的完整岩芯，取样点水深为

２５．ｏｍ。样品置于一１０℃恒温冰箱中。测试前样

品按５ｃｍ长度分割获得５个样品，从下往上依次编

收稿日期：２００７—１１一０２收到，１２一０４改回

基金项目：国家自然科学基金资助项目（４０４７２０６４，４０２２８００４）

第一作者简介：李善营（１９８４一），男，硕十研究生，专业方向：矿产普查与勘探

万方数据７０

李善营等／重液材料多钨酸钠在青海湖沉积物重力分离中的应用

号为ＱＨｌ～ＱＨ５。

重力分离是用离心机对离心管内溶液进行离心

的过程。有机质的相对密度较小，当与粘土矿物结合

成有机质一粘土矿物集合体时，集合体的密度要小于

纯粘土矿物的密度。因此重力分离被广泛应用于富

有机质沉积物的有机质与矿物的关系研究［９￣１

２｜。

根据青海湖沉积物矿物物相分析和粘土矿物表

面积，可计算出沉积物中有机质一矿物集合体的相对

密度为２．８ｇ／ｃｍ３［１３￣１５｜。我们配制了密度为１．９

ｇ／ｃｍ３和２．８ｇ／ｃｍ３两种重液，将沉积物分为低（≤

１．９ｇ／ｃｍ３）、中（１．９～２．８ｇ／ｃｍ３）、高（≥２．８

ｇ／ｃｍ３）

三个密度组。

重力分离实验在中国地质大学（北京）材料化学

实验中心完成。台式离心机型号为ｔｄ卜５，频率５０

Ｈｚ。分离过程如下：

（１）样品在无尘环境下自然风干，均匀研碎，置

人烧杯。

（２）分别将样品ＱＨｌ～ＱＨ５和比重为１．９

ｇ／ｃｍ３的重液置入离心管，搅拌均匀，形成沉积物一重

液的悬浊液。

（３）离心１００

ｍｉｎ，转速４５００转／ｍｉｎ。将上层沉

积物用钢勺移入过滤器，用快速滤纸进行过滤，并用

蒸馏水反复冲洗，得到密度小于１．９ｇ／ｃｍ３（低密度

组）的沉积物；倒出重液，将底部沉积物移入过滤器，

过滤后得到下层物质（包括中密度和高密度组），并将两部分样品在无尘环境下自然风干，装入密封袋。

（４）改用２．８ｇ／ｃｍ３重液，将下层沉积物离心分

离成１．９～２．８ｇ／ｃｍ３（中密度组）和≥２．８

ｇ／ｃｍ３

（高密度组）的沉积物。

３结果与讨论

重力分离后样品回收率见表１。由表可见，样

品回收率大于９４．４％，平均９６．５％，值得注意的是

ＱＨ５回收率为１００．４％。扫描电镜分析发现，ＱＨ５

低密度组中含有一定量钨酸钙和多钨酸钠晶体（图

１ａ），而高密度组中未见此类晶体。多钨酸钠溶液易

与Ｃａ２＋反应生成钨酸钙沉淀，故分离低密度组时产

生了钨酸钙沉淀，尔后的分离由于不再存在Ｃａ２＋，

就不再产生钨酸钙。为避免产生钨酸钙沉淀，可以

只使用去离子水或蒸馏水，并对含Ｃａ２＋的样品预先

用弱酸进行处理［１

６１。多钨酸钠晶体，可能是过滤时

冲洗不善所致。

表１重力分离后各密度组分含量及回收率

Ｔａｂｌｅ１∞ｎｔｅｎｔｓＯｆ

ｍａｔｅｒｉａＩｊｎ

ｔｈｅＶａｒｉｏｕｓ

ｄｅｎｓｊｔｙ

ｒａｎｇｅｓａｎｄ

ｒｅｃＯｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ

编号ＱＨｌＱＨ２ＱＨ３ＱＨ４

原重／ｇ４７．２９６１．１６０．４９５３．１２

低密度组／ｇＯ．１１Ｏ．１１Ｏ．１４０．１４

中密度组／ｇ

１１．４２４．９７２．５４１．０４

高密度组／ｇ３３．１１５２．４９５５．８６５０．１ｌ

回收率／％９４．４９４．２９６．８９６．６ＱＨ５

４９．１１

０．１５

１．８５

４７．３３

１００．４

ａ．低密度组中钨酸钙晶体；ｂ．低密度组中孢粉；ｃ．中密度组中伊／蒙混层；ｄ．高密度组中长石

ａ．ｃａｌｃｉｕｍｐ０１ｙｔｕｎｇｓｔａｔｅｉｎｔｈｅ

１０ｗ—ｄｅｎｓｉｔｙｒａｎｇｅ．ｂ．ｐｏＪＪｅｎｓｏｆｔｈｅ

ｌｏｗ—ｄｅｎｓｉｔｙｒａｎｇｅ；

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ｍｅｄｉｕｍ—ｄｅｎｓｉｔｙｒａｎｇｅ；ｄ．ｆｅｌｄｓｐａｒｏｆｔｈｅ

ｍｅｄｉｕｍ—ｄｅｎｓｉｔｙ

ｒａｎｇｅ

图１扫描电镜下不同密度组的矿物形态

Ｆｉｇ．１ＳＥＭ

Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｍｉｎｅｒａｌｓｆｒｏｍｔｈｅ

ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ

万方数据矿物岩石地球化学通报

重力分离后，各组样品的扫描电镜分析、Ｘ射线

衍射电镜分析、矿物比表面积分析和总有机碳分析

发现，中密度组粘土矿物相对含量最高，矿物比表面

积最高，有机质最丰富（图１ｂ～ｄ），揭示了粘土矿物

的表面吸附是青海湖底沉积物中有机质的主要赋存

形式，对于正确认识盐湖相烃源岩中有机质的形成

和演化，合理评价陆相盆地的油气资源潜力有重要

的理论和实践意义［１“。

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