桂北老堡组硅岩中的铁组分: 指示缺氧含铁的盆地深水古环境

桂北老堡组硅岩沉积在埃迪卡拉纪末期盆地深水环境中. 硅岩中铁组分, 如黄铁矿铁(Fe_P)、盐酸可溶铁(Fe_H)和总铁(Fe_T)含量之间的关系是区分氧化、缺氧含铁以及硫化环境的良好指示剂, 成为研究埃迪卡拉纪末期海洋氧化还原环境的手段. 泗里口剖面老堡组硅岩样品中的黄铁矿含量普遍较低(<0.56%); 黄铁矿矿化度(DOP)在<0.01~0.78之间, 绝大多数样品低于0.45; (Fe_P+Fe_H)/Fe_T比值在0.27~0.84之间, 绝大多数样品高于0.38; 多数样品的Fe_T/Al比值在0.55~5.87之间, 平均值为1.1. 这些特征表明桂北老堡组硅岩的沉积环境基本以缺氧含铁为主, 较高的高活性铁含量和较低的黄铁矿含量指示当时盆地深水中H₂S相对缺乏, Fe²⁺是富余的. 因此, 埃迪卡拉纪末期华南盆地的深水可能是缺氧但含铁的, 这为早期多细胞生命的出现和演化创造了必要条件.     

埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期下扬子深水盆地氧化还原性质:来自浙西底本剖面铁组分及有机碳同位素的约束

浙江省开化县底本乡皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩为埃迪卡拉纪-寒武纪过渡时期(Ediacaran-Cambrian transition,E-C transition)下扬子盆地典型深水相沉积,对其研究有助于认识古海洋的氧化还原环境.本文共采集岩石样品53件,分析岩样中铁组分包括黄铁矿的铁(FePy)、碳酸盐矿物中的铁(FeCarb)、氧化铁和氢氧化铁(FeOx)、磁铁矿的铁(FeMag)、总铁(FeT)的含量和δ13Corg值.结果表明:(1)底本剖面皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩样品中的黄铁矿含量普遍较低,大部分小于1%;FePy/FeHR的值在0.01~0.81之间,绝大多数样品低于0.5;FeHR/FeT的值在0.39~0.93之间,绝大多数样品高于0.5.(2)从碳同位素的对比可以看出底本剖面与其他剖面具有很好的对应关系,并且界定出埃迪卡拉纪与寒武纪的分界点在底本剖面皮园村组中下部δ13Corg值的最大负偏处.浙西皮园村组硅质岩和荷塘组黑色泥岩的沉积环境主体上以缺氧含铁为主,较高的高活性铁含量和较低的黄铁矿含量指示当时盆地深水中H2S相对缺乏,Fe2+是富余的;且在荷塘组下部和上部海水含氧量似乎有逐渐增加的趋势,但氧气的增加量还不足以使深海达到完全氧化.因此,E-C过渡时期古海洋环境是缺氧含铁的,这样的环境制约了后生动物在深水区的出现和演化,并且为充分认识"寒武纪生命大爆发"的时空顺序和过程提供了重要的参考.     

不同价态铁比熔铁氨合成催化剂还原过程表面组成变化

合成氨工业在国民经济中占有重要地位,前人在开发新型高效合成氨用催化剂和其所涉及的理论基础、实际应用等方面,已为人类作出了巨大贡献,但他们对熔铁型氨合成催化剂的研究,几乎全部集中于以磁铁矿(Fe_3O_4,Fe~(2 )/Fe~(3 )≈0.5)为主体的双助(Al_2O_3和K_2O)、三助(Al_2O_3,K_2O,CaO)或多助(Al,Ca,K除外,再加其他BaO,MgO,V_2O_5等其中一种或多种)催化剂上.70年代,前苏联学者Dvornik等人曾探讨过不同铁比(即Fe~(2 )/Fe~(3 )的二助、三助熔铁型氨合成催化剂中FeO含量与催化剂晶体结构及催化性能的关系,也初步考察过催化剂氧化态样品中FeO含量大小与其还原过程中表面Al_2O_3偏析程度的关系.但由于他们在改变熔铁型氨合成催化剂氧化态的铁比时,未曾对其所适应的助剂种类和加入量以及新型催化剂的还原动力学等方面做更多的工作,同时没有测定该样品在还原全过程中的表面元素分     

关于Na2O-Al2O3-SiO2-H2O系的平衡固相

Na_20-Al_2O_3-SiO_2-H_2O系相图对铝冶金、硅酸盐化学和热液成矿理论均有重要意义.Деревякин等研究Na_2O-Al_2O_3-SiO_2-H_2O系水热条件下的平衡固相并发表了相图.认为含氧化硅的铝酸钠-氢氧化钠溶液析出的平衡固相主要是“铝酸盐方钠石”(Aluminate-Sodalite,3[Na_2O·Al_2O_3·2SiO_2]NaAl(OH)_4·H_2O)和“碱性方钠石”(Basic Sodalite,3[Na_2O·Al_2O_3·2SiO_2]NaOH·H_2O),并在相图中划分了二者各自的初晶区.其中“碱性方钠石”实际上就是沸石化学文献中在方钠石β笼中嵌入NaOH的羟基方钠石(Hydroxy-Sodalite).它早已见诸文献,并为我们的实验验证.至于“铝酸盐方钠石”,显然是Дервякин为了解释低Na_2O/Al_2O_3比的溶液析出的方钠石样品SiO_2/Al_2O_3比小于2.0(一般可达1.6～1.9)     

华北克拉通东部岩石圈地幔的多期改造:鲁西纯橄岩捕虏体中锆石SHRIMPU-Pb年代学证据

华北克拉通破坏的时间一直是地质学家们争论的焦点问题之一.鲁西铁铜沟岩体中纯橄岩捕虏体的锆石SHRIMPU-Pb定年结果对此给出了制约.结果显示,4个纯橄岩样品的18颗锆石阴极发光图像中,15颗呈条痕状吸收,2颗具岩浆环带特点,结合它们的Th(49～3569μg/g,平均值为885μg/g),U(184～5398μg/g,平均值为1277μg/g)含量和Th/U比值(0.15～2.04),暗示岩浆成因特征.岩浆锆石的206Pb/238U表面年龄分成5组:131～145,151～164,261～280,434～452和500～516Ma.131～145Ma年龄与寄主岩浆(铁铜沟岩体)的形成时代相一致;151～164Ma年龄对应于华北克拉通东部中-晚侏罗世少量幔源岩浆和主体的酸性岩浆事件;261～280Ma年龄与峨眉山大火成岩省的时代相类似;434～452Ma年龄与华北克拉通东部古生代时期富硅质岩浆的时代相一致;500～516Ma年龄可能是全球泛非事件在华北克拉通东部的响应.华北克拉通东部岩石圈地幔经历了多期次不同程度熔体的改造,其中以中生代晚期(131～164Ma)的改造最为强烈.     

关于铝硅酸离子的形成机理

将高纯铝溶入NaOH溶液,制成含Al_2O_3160.8g/l、Na_2O180.0g/l的铝酸钠溶液,其紫外吸收光谱如图1中曲线I_a,在2300～2900×10~(-8)cm波段有强吸收带。将其与含Al(OH)_6~(a-)、Al_2(OH)_(10)~(4-)、[(HO)_3Al—O—Al(OH)_3]~(2-)等各种铝酸离子的固体化合物以及已确证主要含     

东太平洋早中新世海水演变的Nd同位素制约

对赤道东太平洋PC5794岩芯钙质超微化石软泥中碳酸盐相的Nd同位素组成ε _Nd( t), Mn, Mg/Sr比值和全岩的CaCO₃进行了测试, 以此建立了早、中新世东太平洋古海水的ε _Nd( t)高分辨率变化曲线, 并探讨了ε _Nd( t)变化的制约因素. 24.06～22.02 Ma间, ε _Nd( t)在-6.24～-2.97间变化, 存在4个变化旋回. 其中4个低ε _Nd( t)值(约为-6.4)与高CaCO₃含量值相对应, 代表了4个冷期或底层流活跃时期, 它们的时间分别集中在24.06, 23.85, 22.88和22.26 Ma左右; 而4个ε _Nd( t)高值带与高Mn含量、高Mg/Sr比值、低CaCO₃含量值对应, 代表了4次海水变暖或热液活动时期, 4次较强烈的热液活动期分别为24.05～23.98, 23.69～23.15, 22.74～22.37和22.06～22.02 Ma.     

甲烷渗漏构造、水合物分解释放与新元古代冰后期盖帽碳酸盐岩

甲烷水合物是地球沉积圈最大的可交换碳储库, 在全球变暖和海平面变化期将大规模分解释放, 对全球气候和环境产生重大影响. 新元古代极端寒冷的冰期之末可能发生了地史上最大的甲烷水合物分解释放事件. Marinoan冰后期(约635 Ma)盖帽碳酸盐岩中广布的甲烷渗漏构造、特殊的同位素标识、低硫酸盐浓度、海相重晶石沉积以及短暂而显著的碳同位素负漂(δ ¹³C≤&#8722;5‰)提供了新元古代晚期冰川消融和海进过程中甲烷释放的有力证据. 甲烷释放可能导致了全球变暖, 促进了全球冰川迅速融化; 而甲烷氧化导致的海洋缺氧和大气含氧量波动可能是新元古代末后生动物演化的重要环境驱动因素. 该事件有待进一步研究的问题包括: 甲烷水合物分解释放的诱发因素、甲烷最初释放与海洋缺氧事件发生的时间及其与生物演化之间的关系、反映甲烷氧化的地球化学信号、盖帽碳酸盐岩的区域和全球等时性等. 华南陡山沱组底部的盖帽碳酸盐岩提供了研究这些问题的良好实例.     

北大别两期混合岩化作用: SHRIMP锆石U-Pb年龄证据

对北大别漫水河和凤凰关2个地区混合岩中的锆石进行了CL显微结构分析和SHRIMP法U-Pb定年. 漫水河混合岩中的锆石具有明显的核边结构, 核部锆石具有扇形分带或弱分带特征, 低的Th/U比值(0.01~0.17), 为变质流体中生长锆石, U-Pb年龄为(137±2) Ma; 边部锆石具有显示面状分带或云雾状分带特征, 高的Th/U比值(0.35~0.69), 为变质熔体中生长锆石, U-Pb年龄为(124±2) Ma. 凤凰关混合岩中的锆石同样具有核边结构, 核部锆石具有弱的岩浆环带或无分带特征, Th/U比值较高(0.21~3.03), 年龄为(768±12) Ma, 为经历不同程度重结晶作用的原岩岩浆锆石; 边部锆石则没有明显的分带特征, Th/U比值很低(0.01~0.09), 为变质流体中生长锆石, U-Pb年龄为(137±4) Ma. 这些结果表明, 大别山存在两期混合岩化变质事件, 早期(137±2) Ma事件以变质脱水为主, 而晚期(124±2) Ma事件出现部分熔融. 部分混合岩的原岩为新元古代中期, 与大别-苏鲁造山带超高压变质火成岩原岩年龄一致. 因此, 大别碰撞造山带山构造从挤压到伸展构造体制转换的最小时间为(137±2) Ma, 北大别混合岩化与同时期花岗岩和麻粒岩之间存在着成因联系, 它们都是俯冲加厚的扬子地壳部分熔融的产物.     

中天山干沟一带花岗质岩类SHRIMP年代学及其构造意义

新疆地区广泛分布花岗质岩类, 中天山干沟一带的花岗质岩类主要分为两类: 强烈变形的眼球状花岗岩和无明显变形的细粒花岗岩. 干沟眼球状花岗岩变形强烈, 属高钾钙碱性系列, 具有较高的K₂O, Rb, Y和Th含量, 而Sr的含量低, Sr/Y值低; 大离子亲石元素(如Ba, Rb, K和Th)相对于高场强元素(如Zr, Y和Nb)的含量高. 细粒花岗岩变形不明显, 属于钙碱性系列, 具高Sr, 低Y, 亏损HREE等与埃达克岩相类似的地球化学特征, 但其Na₂O/K₂O值<2(为1.76~1.91), 具较高的I_Sr值(0.70689~ 0.70981), ε_Nd (t)为-2.4 ~ -5.3. 对这些花岗质岩类中的锆石进行了精确的SHRIMP定年研究, 眼球状花岗岩的侵位年龄为428 Ma左右, 细粒花岗岩的形成年龄为361~368 Ma; 并进一步探讨了米什沟-干沟洋盆的闭合时限以及中天山造山带的后期演化问题.     

Al3Ti-Mn-Nb合金的无序化转变和重有序化

Al_3Ti合金具有密度低(3.4g/cm~3),熔点较高(～1613K),热强性和抗高温氧化性好等特性而引人注目,有望成为新的高温结构材料.当量化学配比的Al_3Ti合金具有四方有序DO_(22)结构,用Fe,Mh,Cr,Ni等元素替代合金中一定量的Al,可将DO_(22)结构转变成对称性高的立方有序Ll_2结构,在Al_3Ti-8Mn单相合金的基础上通过第四组元Nb的进一步合金化,在其Ll_2基体上形成了富Nb的DO_(22)第二相.经熔体急冷后,Al_3Ti-Mn-Nb合金的基体仍然保持Ll_2结构.本文研究了高能球磨过程中Al_3Ti-Mn-Nb四元合金的有序-无序转变,并对球磨后退火时发生的重有序化过程进行了实验分析.     

墨西哥湾沉积物中PMI系列生物标记物及其碳同位素组成

在墨西哥湾海底沉积物中检测到一组含有1～5个不饱和双键、不规则2,6,10,15,19-五甲基二十烯烃(PMI)系列化合物, 其在色谱图上分布在nC22 ～ nC24之间. 这些化合物具有极负的碳同位素组成,13C比值在86.7‰～ 115.5‰之间, 而与其伴生的正构烷烃化合物碳同位素比值在28.4‰～ 34.6‰之间. 这些化合物是海底甲烷古细菌厌氧氧化活动所产生的特征生物标志物, 指示着海底存在天然气渗漏或有天然气水合物的产出.     

亚微米磁铁矿强化反硝化降解苯酚和喹啉

导电性磁铁矿(Fe_3O_4)已被证实能促进厌氧微生物直接种间电子传递.然而磁铁矿在厌氧水处理过程中会被铁还原菌利用而溶解,造成大量磁铁矿随出水流失,影响其长期介导作用.基于此,本研究在微氧连续运行的活性污泥反应器(activated sludge reactor, AS)中投加亚微米级(0.1～0.3μm)磁铁矿建立Fe_3O_4/AS复合体系(R2),以强化反硝化生物降解苯酚和喹啉,并探讨其作用机理.结果表明,在微氧条件下(DO=0.5～1.0 mg/L)运行80 d后, R2体系有效缓解了磁铁矿的还原溶解,反应器中铁矿物主要以磁铁矿和针铁矿形式存在,其出水Fe~(2+)浓度始终保持在0.2 mg/L左右;当进水喹啉浓度为55 mg/L时, R2体系中化学需氧量、苯酚、喹啉、NO_3-N、总有机碳和总氮去除率比对照组R1分别提高了38%、49%、65%、64%、23%和98%.机理研究表明, R2中与反硝化和芳烃降解有关的菌属(如Denitratisoma和Azoarcus)丰度显著提升;磁铁矿刺激了胞外聚合物(extracellular polymeric substances, EPS)的分泌(约为R1的2倍)和污泥微生物间的凝聚;磁铁矿的加入显著提高了EPS中胞外电子穿梭体(血红素c和类腐殖酸)浓度以及与污染物降解和氮还原相关的酶活性(R2 EPS中脱氢酶、硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性分别是R1的2.4、5.8和4.3倍),从而加快了芳烃降解菌与反硝化菌之间的电子传递速率,实现了Fe_3O_4/AS体系更好的脱氮除碳性能.     

氧化低密度脂蛋白与动脉粥样硬化

氧化反应是生命过程中的重要环节,机体通过葡萄糖、脂肪酸以及氨基酸的氧化反应,为生生不息的生命活动提供了源源不断的能源。在机体的氧化反应中,O_2一般获得4个电子,从而被还原成水。在少数情况下O_2获得的电子数不足4个,形成了氧自由基,其中氧的一价还原形成超氧化物阴离子(O_2),二价还原为过氧化氢(H_2O_2),三价还原则成羟自由基(OH)。上述自由基均有高度活性,但对机体内的不饱和脂肪酸和蛋白质等大分子产生各种化学损害。在正常情况下,机体内的这些自由基一旦产生,便能通过抗氧化体系予以迅速清除。如果氧化反应亢进和/或抗氧化体系功能障碍,就可引起体内氧自由基增多,从而造成一系列病理生理变化。近年来生物医学领域的一项热门话题就是:脂蛋白的氧化性修饰可以引发动脉粥样硬化。     

大别山碧溪岭石榴石橄榄岩-榴辉岩高压变质作用的年代学研究

1 岩体地质及岩石学和地球化学碧溪岭石榴石橄榄岩-榴辉岩体是大别山超高压变质带中含柯石英榴辉岩或含微粒金刚石榴辉岩体中最大者,其面积略大于1km~2,平面略呈浑圆状.岩体与大别群花岗质片麻岩构造接触,其间可见宽十余米的糜棱岩带.糜棱岩中钾长石的多重扩散域构造-热年代学研究结果表明,它们是在165Ma时经快速抬升进入到相当于350℃左右的地壳水平,直到102～97Ma时又一次抬升定位于现今的位置.碧溪岭岩体是一个以榴辉岩为主(占90%以上)的镁铁-超镁铁岩体,超镁铁岩类包括有石榴石橄榄岩、石榴石橄榄二辉岩,榴辉岩可分出石英榴辉岩(包括蓝晶石榴辉岩)、铁钛榴辉岩、高镁榴辉岩(包括斜方辉石榴辉岩)三类,而以石英榴辉岩占优势.在剖面上,石英榴辉岩与高镁榴辉岩或铁钛榴辉岩可以呈互层出现.榴     

双金属催化剂的XPS研究与本底的扣除

近来,现代表面技术X-射线光电子能谱(XPS)与其他物理化学技术结合,表征高分散双金属催化剂,如Pt—Sn/Al_2O_3受到极大的注意。随着研究的深入,越来越多的数据表明,催化剂中的Sn仍是以氧化态存在,并非与Pt产生合金化作用。但是,无论是持Sn与Pt产生合金化作用观点的研究者,或是持有Sn并非以Sn(0)存在的科学研究人员,报道的试验结果还存在着不小的分岐。有时,即使所用的研究手段极其相似也存在着这种现象。我们认     

广西十万大山地壳演化:来自印支期花岗岩中麻粒岩包体锆石U-Pb年代学及Hf同位素记录

广西东南部十万大山旧州岩体中副变质麻粒岩包体中锆石U-Pb定年和Hf同位素分析结果显示,麻粒岩原岩物质主要来源于新元古代-中元古代(564～1061Ma)的碎屑物质,峰值年龄为～822 Ma,其物源主要来自与新元古代Rodinia超大陆裂解有关的火成岩.部分锆石为古元古代(1778～2227 Ma),并有少量中太古代-古太古代物质(最老锆石年龄为(3551±8)Ma),暗示十万大山或周缘地区可能存在非常古老的地壳物质.另外,还获得一组早中生代岩浆锆石((234±2)Ma)和一组晚古生代变质锆石((253±3)Ma)年龄.锆石Hf同位素分析结果指示麻粒岩包体的原岩沉积物具有多来源特征,既有古老再循环地壳物质的参与,也有新生物质的贡献.锆石U-Pb-Hf同位素特征指示十万大山地区在～253 Ma经历了一次强烈的热事件,原岩发生麻粒岩相变质作用,而后在抬升过程中(～234 Ma)发生部分熔融形成花岗岩,麻粒岩包体为熔融残留体。     

华南晚古生代岩浆活动的新发现:岛弧还是陆内造山?

在福建省周宁县五凤楼村发现了一个形成于313±4Ma的片麻状花岗岩.该岩石具有高的K2O和Al2O3含量和低的SiO2和Na2O含量,其A/CNK比值高达1.22,指示其源区为经过化学风化的沉积岩,因此属于S型花岗岩.所含锆石为柱状自形形态,其U-Pb年龄变化于326～301Ma(加权平均年龄为313±4Ma),具有负的?Hf(t)值(?8.35～?1.74)和1.43～1.84Ga的二阶段Hf模式年龄.这是首次在华南发现有确凿同位素年代学证据的晚石炭世S型花岗质岩浆活动.该S型花岗岩最可能形成于陆内造山阶段,源岩主要为古元古代晚期生长的地壳.结合前人对岩相古地理、古生代盆地性质、早二叠世火山作用以及晚古生代-早中生代沉积岩中碎屑锆石的U-Pb-Hf同位素资料,本文推断华夏东部可能曾经存在一个晚古生代造山带.从晚石炭世(340～310Ma)的挤压造山阶段演化到早二叠世(285～270Ma)的后造山或板内伸展阶段,华南东部经历了一个较为完整的晚古生代造山旋回,所形成的晚古生代岩浆岩是陆内造山作用的产物,而不是岛弧岩浆作用产物.     

雷州半岛中晚全新世造礁珊瑚Sr/Ca比值的表层海水温度记录

通过分析两个取自雷州半岛南部的全新世珊瑚的高分辨率Sr/Ca比值,重建了这两个历史时期(公元489～500年和公元前539～530年)月平均分辨率的表层海水温度记录.结果显示,公元前539～530年时段表层海水温度(SST)与现代基本相同,代表相对温暖的气候;而公元489～500年时段10年平均的冬、夏季SST与现代器测记录相比分别低2.9和l℃,年均温度低2℃左右,代表相对寒冷的气候.这些珊瑚记录的气候特征与中国其他地区根据物候及历史记录获得的气候记录相吻合.     

南大西洋深水渐新世初大冰期事件

新生代地球表面从两极无冰的“温室地球”变为现今两极终年有冰的“冰室地球”, 最重大的降温事件是发生在距今约33.7 Ma始新世/渐新世界线附近的渐新世初大冰期事件(EOGM). 南大西洋深水大洋钻探计划(ODP)第208航次1262站和1265站35~30 Ma期间的浮游和底栖有孔虫氧碳同位素、碳酸钙和粗组分含量, 结合颜色反射率和磁化率的高分辨率记录, 揭示出表层和深水都发生了这一全球降温事件. 分析表明, 氧同位素在渐新世初33.5~33.1 Ma记录的EOGM事件代表了南极东部冰盖的规模, 表示当时世界海水的表层和深部水温大幅度降低. 碳同位素δ ¹³C在EOGM事件期间发生很大的正偏移, 说明全球碳储库发生重要转型, 可能反映有机碳埋藏速率突然增加或生产力的分布发生时空变化. 同时, 岩性组成、碳酸钙含量、颜色反射率和粗组分在始新世/渐新世界线附近都发生了重要变化, 反映当时碳酸盐补偿深度(CCD)突然快速变深. 由颜色反射率揭示出的碳酸钙含量变化具有100和400 ka的地球轨道偏心率长周期, 进一步显示早渐新世全球气候变化的轨道驱动机制.