中国干旱-半干旱区风尘物质的Sr, Nd同位素地球化学: 对黄土来源和季风演变的指示

不同的岩石和矿物有不同的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值, 在大气迁移或沉积过程中这些比值比元素组分更难被改变, 因而Sr和Nd同位素作为物质来源和迁移的示踪剂具有很大的潜能. 在地表过程中, 沉积物Sr同位素比值受母岩特征、粒度变化和化学风化的制约. 一般地, 母岩Sr同位素比值高, 和/或细颗粒组分多, 和/或化学风化作用强, 沉积物Sr同位素比值就高; 反之, 则低. Nd同位素比值不受粒度和化学风化的控制, 而仅与母岩同位素特征相关. 关于黄土高原物质来源, 利用Sr-Nd同位素示踪方法, 不同的学者获得不一致甚至相反的结论. 综合已有的Nd同位素资料, 我们认为塔里木盆地、内蒙古中西部沙漠、青藏高原是黄土高原的主要源区, 而这些源区以及黄土高原又是远东地区风尘的生产地. 黄土高原风尘物质组成均一, 其Sr同位素比值仅受风力分选作用和风化成壤作用的制约. 风力分选作用与东亚冬季风有关, 而风化成壤作用主要与夏季风相关联. 黄土-古土壤序列中Sr同位素的研究表明, 酸溶物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值是黄土高原化学风化程度的指标, 可指示东亚夏季风的变化; 酸不溶物⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值的变化明显受粒度的制约, 可作为反映东亚冬季风强弱变化的替代指标, 并表明自第四纪以来东亚冬季风逐渐加强, 这与第四纪大冰期以来气候逐渐变冷的观点一致.     

化学风化作用中的微量元素地球化学--以江西龙南黑云母花岗岩风化壳为例

对江西龙南黑云母花岗岩风化壳中常量元素、微量元素和REE的含量、分布及迁移规律的研究发现: 风化过程中的主要矿物学变化为长石→蒙脱石,伊利石→高岭石,埃洛石→硅铝土. 活动性元素为Na, Ca, Si, P, V, U, Sr, 而Ti, Al, Fe, Sc, Th, Zr, Hf保持稳定. 除Zr/Hf, Nb/Ta, Th/Sc, Zr/Nb和Sm/Nd外,其他微量元素比值都发生了变化. REE和Y在剖面内重新分布,风化样品稀土配分模型在继承母岩特征的同时,发生了一系列分异. 总体而言,化学风化程度是影响风化剖面中矿物成分、主要和微量元素含量、分布的关键因素,在根据沉积物矿物和微量元素分布研究源区特征时,应充分考虑到源岩化学风化的程度.     

化学风化作用中的微量元素地球化学——以江西龙南黑云母花岗岩风化壳为例

对江西龙南黑云母花岗岩风化壳中常量元素、微量元素和REE的含量、分布及迁移规律的研究发现: 风化过程中的主要矿物学变化为长石→蒙脱石,伊利石→高岭石,埃洛石→硅铝土. 活动性元素为Na, Ca, Si, P, V, U, Sr, 而Ti, Al, Fe, Sc, Th, Zr, Hf保持稳定. 除Zr/Hf, Nb/Ta, Th/Sc, Zr/Nb和Sm/Nd外,其他微量元素比值都发生了变化. REE和Y在剖面内重新分布,风化样品稀土配分模型在继承母岩特征的同时,发生了一系列分异. 总体而言,化学风化程度是影响风化剖面中矿物成分、主要和微量元素含量、分布的关键因素,在根据沉积物矿物和微量元素分布研究源区特征时,应充分考虑到源岩化学风化的程度.     

化学蚀变指数(CIA)反映长江流域的硅酸盐岩化学风化与季风气候?

大陆化学风化显著影响全球气候变化、地表物质循环和海水化学组成,如何定量地重建古化学风化历史一直是全球变化研究的热点.化学蚀变指数(CIA)被广泛用作衡量大陆硅酸盐岩化学风化程度的定量指标,其指示意义在前人研究中不断深化,但对其具体计算方法和运用局限性缺乏深入探讨.研究长江干支流悬浮物的CIA值在时空上的变化特征,揭示出CIA季节性的变化反映长江流域季节性降雨区迁移导致下游干流悬浮物来源的不同,由此提出CIA实际反映了流域累积的综合化学风化历史,而不是一个可靠的瞬时(季节性)化学风化指标,不能指示短时间尺度的季节性气候变化.通过比较不同计算方法和沉积粒度对CIA的影响,提出在CIA应用过程中应该注意的关键问题.     

全新世江汉平原地区长江南移年代的沉积学依据

江汉平原是长江和汉水的冲积湖积平原,是古云梦泽所在地.全新世以来长江和汉水河道在此多次迁移,由于由西北向东南新构造掀斜运动和科氏力的作用总体南移,荆江河曲现代仍在继续发展.对于长江河道的迁移,历来的研究均以古地貌和史籍记载为主要依据,这就受到一定的局限.本文对江汉平原第四纪沉积中心沔城钻孔(M1孔)岩芯进行粘土矿物、稀土元素、陆源性常量元素、磁化率和频率磁化率等多环境指标分析,研究沉积物物源的明显改变来推论河道的迁移,由~(14)C测年得出长江南移的年代,并探讨了南迁前后的环境剧变与古云梦泽的演化.     

粘土矿物层间域的研究进展

粘土矿物是土壤中比表面积大、分布很广的一类物质,也是土壤中主要的活性组分.粘土矿物层间域是一个特殊的化学反应场所.本文系统地评述了无机、有机阳离子在11型和21型粘土矿物层间域中的吸附、脱附反应机理,着重阐述了柱撑粘土矿物的层间域性质并讨论了它们的环境化学行为及其对环境的影响和意义.     

一沙一世界——藏于海底的地球环境变迁史

世界一些大陆边缘沉积记录连续性好,堪称记录地球环境变迁和陆海相互作用历史的档案馆。河流系统作为联系陆与海的枢纽,是大陆边缘从源到汇系统中传递地球环境演变信息的关键。由于河流从源到汇系统中存在复杂的"缓冲区"和"中间过程",最终入海河流沉积物的真实通量、组成与原始的源区特征存在显著差异,不同的河流系统具有截然不同的环境信息传递模式,需要慎重解读。东亚大陆边缘作为典型的"河控型"宽陆架边缘海,接收世界大河长江/黄河和台湾山溪性小河的巨量入海物质,是全球开展河流源汇过程和多时空尺度陆海相互作用研究的理想地区。要深入理解边缘海典型沉积体系的物源、成因和蕴含的古环境信息,需要以"从源到汇"和地球系统科学的思路,深化对"源"区组成时空变化的研究,更要加强研究源区信号从陆向海的传递并最终在边缘海保存的过程。     

南海北部近代沉积物钕同位素分布及意义

南海北部及周边地区近代陆源沉积物稀土元素配分模式总体相似, 接近上地壳平均成分(PAAS), 在重稀土含量上则略为偏高, LaN/LuN比值明显小于PAAS. 但是珠江主要支流西江沉积物的稀土元素含量略高于PAAS, 在重稀土分布态势上明显偏轻, LaN/LuN比值明显大于PAAS. 南海北部地区近代沉积物钕同位素分布具有明显的区域性, 主要受控于珠江源区和闽粤沿海源区以及台湾岛源区. 闽粤沿海地区ε_Nd(0)值最大, 西江沉积物最小, 台湾岛以及海域中沉积物ε_Nd(0)值介于两者之间. 沿伶仃洋-东沙岛连线, 在该线东北区域钕同位素值相对偏高, 西南区域相对偏低. 珠江源沉积物主要影响该线西南区域, 源区母岩以发育大量古生代碳酸盐岩为特征. 闽粤沿海源区以及台湾岛源区, 主要影响该线东北区域, 闽粤沿海源区母岩以发育大量中新生代花岗岩为特征. 由于源区母岩成分上的不同, 造成沉积物在重稀土含量、Sc/Ti比值以及ε_Nd(0)值上存在明显差异. 发育在东沙群岛东南侧高沉积速率堆积体的陆源物质超过80%来自南海北部源区即闽粤沿海源区以及台湾岛源区, 来自珠江源的陆源沉积物不超过20%.     

川西甘孜黄土-古土壤序列的地球化学演化特征及其古气候意义

川西高原位于青藏高原的东南边缘, 气候主要受印度洋西南季风和高原季风的影响. 对川西甘孜地区甘孜寺黄土剖面地球化学特征的系统研究表明, 甘孜黄土在风尘源区经历了斜长石分解从而导致Na, Ca等活动性元素淋失的化学风化过程, 沉积后的化学风化主要表现为成壤过程中碳酸盐的淋溶淀积及Fe²⁺的氧化. 甘孜寺剖面CIA, Na/K以及Fe²⁺/ Fe³⁺等地球化学参数记录显示, 1.15 Ma BP以来甘孜黄土的风化强度有逐步减弱的趋势, 反映了更新世中期以来青藏高原东南缘持续变干的气候变化特征, 是区域气候对全球气候变化的响应. 同时, 本区气候变化在与全球变化基本一致的基础上, 也存在着明显的差异, 其中最突出的表现就是自约250 ka BP以来干旱化程度明显加剧. 该气候事件的形成可能与青藏高原东南缘隆升对西南季风水汽输送的屏障作用有关.     

川北防护林区地质背景岩土系统的非均衡映射

本文通过对四川盆地北部防护林区岩土系统研究,从物质、能量、信息流角度论证了岩土演化的综合效应。结果表明：风化岩体是植被的信源体,主要反映为物源差异;土壤容库系统的筛检作用制约着物、能流动态,使地下馈供信息流与植被需求信息流常难以匹配;植被作为信宿体,一方面有主动吸聚作用,同时其反馈信息也影响从ＲＷ→ＳＣ→Ｐ物能流。以岩土系统为主的地质背景潜资源综合作用使不同岩土区对不同植被类型呈优势区。     

气候变化对黄河径流以及源区生态和冻土环境的影响

本文综述了关于黄河源区和上游地区气候变化及其对黄河径流影响的研究及其他有关研究,并进一步讨论了气候变化对黄河源区和上游径流以及源区生态和环境的影响。研究表明:从20世纪90年代初起黄河源区和上游年径流量锐减,它严重影响了黄河中、下游年径流量,并引起黄河下游在20世纪90年代断流天数的增加;并且还指出,黄河上游和源区从20世纪90年代初到新世纪初降水的减少可能是导致黄河源区和上游径流锐减的主要原因,而黄河源区降水强度的减弱对于黄河源区径流在20世纪90年代的锐减也有一定影响;此外,本文还表明了从20世纪80～90年代到新世纪初黄河源区气温的明显上升并没有导致此区域蒸发量的太大变化,它对径流变化影响不大,但对此地区植被和冻土退化有重要影响。     

西赤道太平洋沉积物中的粘土矿物

近二十年来,不少作者对大洋沉积物中的粘土矿物做了大量的研究工作,特别是对大洋粘土矿物的分布特征研究得更为详细,提出了一些重要的观点,所谓大洋粘土矿物分布是按纬度分带的观点就是其中一例。本文将根据西赤道太平洋(150°E—165°W,25°N—15°S)30余个表层沉积样和部分岩芯样的粘土矿物分析,着重讨论该区粘土矿物的分布特征;同时,对本区蒙脱石的形成机理及其地质意义作简要说明。     

核爆炸坑岩石熔体的元素地球化学特征

里斯(Ries)、拉普佩贾维(Lappajrvi)等地球上的冲击坑,在其周围广布着玻璃状的熔体。这些熔体有着共同特点:1.化学成份分布均匀;2.化学组成反映出靶岩性质;3.有些亲铁元素如Ir,Os和Re相对富集。核爆炸坑与冲击坑的成坑过程十分类似。因此,研究核爆炸熔体,玻璃体的元素地球化学特征,建立熔体母岩模式,对月球高地,月海熔岩进行分类来研究月壳演化过程,以及研究玻璃陨石母岩模型等具有重要意义。     

江汉平原沉积物磁学特征及对长江三峡贯通的指示

长江三峡何时贯通是研究长江形成的关键问题之一, 也是目前长江研究中争议最大的热点问题之一. 为了解决这一世纪难题, 采取目前国际共识的从源到汇的物质追踪的研究思路和方法, 对采自于江汉平原沉积中心的2个钻孔中的沉积物的岩性特征、磁学参数及磁性矿物特征进行了分析研究. 结果显示: 在孔深约110 m附近的岩芯中粗颗粒成分和稳定磁性矿物成分的含量均明显增高, 同时沉积物磁化率、饱和等温剩磁、非磁滞剩磁磁化率值也突然增高, 这些均表明在井深110 m附近江汉平原水系曾发生过重要调整, 江汉平原的沉积环境和物质成分均发生了重大改变. 该层位可能就是长江三峡贯通的层位, 其贯通时间古地磁测年表明约在1. 17~1. 12 Ma之间.     

中国海原绿球藻研究

原绿球藻是一种极特殊的海洋超微型放氧光合自养原核生物.其细胞极小、色素组成独特、分类和进化地位颇具争议、极具挑战性。它在大洋中分布广泛且数量极大，具有重要的生态功能，并与资源环境问题关系密切。因此，自从原绿球藻被发现以来就引起海洋科学家的浓厚兴趣，并在过去10年中开展了全球范围的调查研究。经过历时8年的研究，发现并确认了原绿球藻在中国海区的存在，查明其大量分布于中国南海和东海外海，并季节性地分布于黄海东南部；调查了其在中国海区分布的数量变动及其影响因素;研究了原绿球藻的生理生态学特征及其与其他超微型生物间的关系；探讨了原绿球藻的生态地位和对资源环境问题的重要性等。今后，应对原绿球藻在中国海区不同生态系统中的生态作用以及中国海区原绿球藻纯系的分离培养、生理特性、遗传多样性、系统进化、基因资源开发等方面继续深入研究。     

某些岩石风化壳中稀土元素的初步探讨

风化壳离子吸附型稀土矿床是极为重要的稀土矿床类型。本文对华南火山岩类、花岗岩类及贵州基性、超基性火山岩类风化壳中REE的分布特征、REE在岩石风化过程中的分异和粘土矿物对REE的吸附作用等问题进行了实验和研究。     

南黄海沉积物的来源及分区: 来自轻矿物的证据

利用南黄海222个沉积物样品的轻矿物鉴定资料, 对南黄海的轻矿物百分含量分布进行了详细的划分, 突出了极高值和低值含量的分布. 划分出5个轻矿物组合分区: Ⅰ-南黄海北部矿物区, 物质主要来源于黄河; Ⅱ-南黄海中部矿物区, 物质多来源于黄河, 一部分来源于长江; Ⅲ-混合矿物区, 物质来源受黄河、长江的双重影响; Ⅳ-长江口东部矿物区, 物质主要来源于长江; Ⅴ-南黄海南部矿物区, 物质来源可能受残留沉积影响, 且受现代长江的影响较大. 区分出5个轻矿物分区的优势矿物组合以及特征矿物.     

18α(H)-新藿烷及17α(H)-重排藿烷类化合物的地球化学属性与应用

以下辽河西部凹陷原油为例，探讨了１８ａ（Ｈ）－新藿烷及１７ａ（Ｈ）－重排藿烷类化合物的地球化学属性与应用意义．新藿烷及重排藿烷类化合物相对丰度可用作判识原油成熟度的有效指标，但需以源岩沉积－有机相相近为前提，其有效应用范围为成熟～高成熟阶段．新藿烷及重排藿烷参数同时具有成熟度和沉积－有机相双重地球化学属性，故可作为油源对比和原油族群划分的有效参数．沉积介质条件和粘土矿物对重排藿烷类前身物的形成和原始丰度具有重要控制作用．原油中检出一新系列化合物，初步研究认为其可能为另一重排藿烷型系列化合物，其分布特征和地球化学属性与１７ａ（Ｈ）－重排藿烷系列相近．     

黄海周边河流的稀土元素地球化学及沉积物物源示踪

黄海周边的中韩主要河流悬浮沉积物中稀土元素组成不同, 韩国河流的稀土元素分异强于中国长江、黄河和鸭绿江, 表现为上陆壳标准化模式上明显的轻稀土相对富集. 不同级别的流域内源岩组成差异是形成这些河流稀土元素组成差异的主要因素. 稀土元素分异参数(La/Yb)_UCC和(Gd/Yb)_UCC, 以及稳定的La/Sc和Th/Sc元素比是识别进入黄海的中韩河流沉积物的可靠指标, 可以用于中国边缘海沉积物物源研究和古环境分析.     

活动地热区蒙皂石向伊利石转变的动力学模型

蒙皂石的伊利石化是发生在成岩、低级变质以及中低温热液环境中最常见的化学反应之一。目前已有的蒙皂石向伊利石转变的动力学模型都是基于水热实验和沉积盆地热演化研究资料。在作为探索粘土矿物成因的天然实验室——现代活动地热区一直缺乏粘土矿物的动力学研究,而主要局限于粘土矿物作为地质温度计的认识上。本文以新西兰Taupo活动地热带为例,获得了活动地热区蒙皂石向伊利石转变的动力学模型,并由此确定了地热活动年龄。