海陆相活性铁埋藏研究进展及其对松辽盆地烃源岩成因的启示

陆相烃源岩提供了中国主要的油气资源,但是其成因机制的研究显得尤为薄弱。近年来对海相烃源岩成因机制的研究表明,海洋沉积物中活性铁的埋藏对海相烃源岩中有机碳的埋藏起到了重要的调节和控制作用。通过对湖泊中铁循环及其生物地球化学效应进行回顾,指出湖泊沉积物中铁埋藏过程与海洋中类似,同样受到硫酸盐还原作用的影响,并引起营养盐(主要是磷)的大规模释放,从而使得湖泊处于富营养状态,有利于湖泊有机碳的生产和埋藏。松辽盆地在其发展过程中受 到海侵作用的影响,因此该过程可能对松辽优质烃源岩的形成发挥了重要作用。     

基质结合态磷化氢: 胶州湾沉积物中新发现的一种磷化物存在形式

2001年12月份在我国胶州湾东北部沉积物中检测出磷化物的一种新的存在形式－－基质结合态磷化氢，并对其含量、分布等进行了分析和研究。发现其浓度随沉积物取样深度和站位的不同而变化，通常底层沉积物磷化氢含量高于表层沉积物，PH3最高浓度可达685ng/kg(干重），远远高于目前文献所报道的在湖泊、稻田、垃圾场等陆源中基质结合态磷化氢的浓度。相关分析表明，该磷化氢浓度与沉积物无机磷浓度没有明显的相关性，与沉积物底层有机磷浓度具有较好的线性相关性，R^2达0．83，胶州湾沉积物中的磷化氢主要来源于厌氧环境下的有机磷化合物分解，其含量与有机磷浓度和厌氧环境有关。     

河流沉积物中磷的结合状态及其环境地球化学意义

河流沉积物中的磷主要来自上覆水体中颗粒的沉降和吸附作用,在沉积过程中,磷可以与水体中,如 Fe,ca,Al 等离子相结合,并以不同的结合状态存在于沉积物中.沉积物中不同结合状态的磷主要包括无机磷:Fe-P,ca-P,Al-P 和固着态 Fe-P 和 Al-P,其中 Fe-P,Ca-P和 Al-P 是由表面键相结合的,因此是不稳定的,可溶的;固着态 Fe-P 和 Al-P 是由类似于晶格键相结合的,因此是稳定的,以及有机磷.沉积物中不同结合态磷的含量水平和分布特征     

南海南部YSJD-86GC孔沉积物磁性特征及其环境意义

选取位于南海南部的YSJD-86GC(简称86GC)孔沉积物柱状样进行环境磁学研究,结合已发表的年代框架,揭示MIS3阶段以来沉积物的磁学变化特征.岩石磁学结果表明钻孔沉积物以低矫顽力的磁铁矿类矿物为主要携磁矿物,同时存在部分赤铁矿.反映磁性颗粒大小的King图和Day图表明沉积物中磁性矿物以细粒伪单畴为主.磁学参数与地球化学指标剖面变化的对比分析表明86GC孔沉积物磁性特征反映的是陆源物质的信息;研究钻孔沉积物的磁学性质同时受陆源物质输入量、物源区的氧化-还原条件及搬运环境和距离等多种因素共同影响.全球气候变化引起的海平面升降是导致研究钻孔沉积物中磁性矿物含量和磁性颗粒大小变化的主要原因,沉积物磁学性质的变化可间接指示本地区的海平面升降.     

浮游生物使地球免遭冰冻的命运

带壳的小海洋生物也许是仅有的一种能够使地球摆脱下一个冰冻期的东西.根据一种新的理论,正是由于这些浮游生物的进化,才使得地球结束了长达2亿年的冰冻期,而且将防止地球进入下一个冰冻期.　　美国加州大学河边分校的AndyRidgwell和MartinKenedy以及劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的KenCaldeira认为,这些带壳的浮游生物死亡后在深海中沉积下大量的碳酸钙,从而有助于地球上碳的循环.　　海水中溶解碳酸钙沉积物的化学反应会改变海水的酸碱度,而海水酸碱度又影响着海水能溶解大气中二氧化碳的数量,从而有助于调节地球的气温.例如,碳酸钙溶解…     

南海晚第四纪上升流区海水上层水体结构的变化

对南海东、西两侧两个柱状样（17928，17954）浮游有孔虫的定量分析，采用浮游有孔虫转换函数，计算得到两区近200ka来表层海水温度和温跃层的变化历史。吕宋岛西北部（17928柱状样），冰期表层海水低温、浅温跃层；南海西部（17954柱状样）却在间冰期时出现表层海水低温、浅温跃层的状况。两区温度、温跃层的这种变化为上升流所致，而上升流的强、弱变化又与东亚季风的演化相联系。根据现代东亚冬、夏季风分别在东、西两侧引起上升流的规律，可推断冰期时冬季风加强，间冰期时夏季风加强。     

结合态磷化氢在污水深度处理系统中的源

磷化氢(PH3)具有毒性、强还原性. 一百多年来, 自然界磷化氢形成的源及生物形成机制一直为科学界所探索和争论[1,2]. 磷化氢被证实是大气中普遍存在的痕量气体(ng级)[3], 厌氧生物环境被认为是磷化氢的主要释放源之一[1~3]. 1993年, Gassmann和Glindemann首次尝试用酸或碱消解土壤或沉积物, 并将其释放出的磷化氢定义为结合态磷化氢(matrix- bound phosphine) [4]. 厌氧消化污泥、垃圾填埋场、港湾(淡水)表层沉积物、土壤、富营养化湖泊和海洋沉积物中也先后测到结合态磷化氢[2~7]. 已有实验表明, 85%以上的磷化氢以污泥结合态形式存在[7].........     

南沙群岛及邻近海区的微体生物与环境研究

由中国科学院组织的南沙综合科学考察队近10年来在我国南沙群岛及其邻近海区进行了包括地球科学各个领域的综合考察,取得丰硕的科学研究成果。其中的微体生物(包括微体古生物及其现代类群)研究中,共分析了177个站位的表层样和7个岩芯柱的937个分层样(图1),开展了包括有孔虫、介形类、放射虫、苔藓虫、腹足类、双壳类、硅藻、沟鞭藻、孢粉和钙质超微化石(颗石藻)等10个大类群的分析研究工作,几乎涉及微体生物的所有门类。该项成果以分类学研究为前提,讨论它们的现代区系特征、生态特征和沉积埋藏特征,进而分析微体生物各浮游类群和底栖类群分布与海洋环境的关系,从中总结和归纳可作为指示环境变化的指标;在此基础上进一步分析柱状样品,依据各柱状样包含的晚第四纪以来微体生物组合与演     

成冰纪南华盆地海水氧化还原性质的钨稳定同位素限定

成冰纪是大气和海洋氧化还原状态的关键转折期.重建成冰纪海洋氧化还原历史对解析早期动物演化、氧化还原敏感元素地球化学循环等诸多问题均具有重要意义.本研究针对具有重要全球对比意义和较好研究基础的南华盆地,尝试利用新近开发的钨稳定同位素体系,限定成冰纪间冰期陆架边缘海氧化还原环境.结果表明,南华盆地成冰纪间冰期黑色页岩层位的δ^186/184W值明显高于陆源碎屑,指示具有较高δ^186/184W值组分的加入.根据现代氧化海洋自生沉积钨稳定同位素组成,本研究认为,较高δ^186/184W值端元来自海洋自生沉积组分.由于硫化海水中钨主要以硫代钨酸根形式存在,而硫代钨酸根具有较高的溶解度,硫化底层海水形成的沉积物中难以保存自生钨沉积组分.因此,钨稳定同位素组成表明,南华盆地成冰纪间冰期底层海水至少存在间歇性非硫化状态.结合已发表的铁组分和其他海水环境地球化学指标,本研究认为,南华盆地与当今波罗的海类似,间歇性通风导致底层硫化海水局部氧化,从而形成自生钨沉积.本研究展示了钨稳定同位素限定古海水氧化还原状态的巨大潜力.     

早古生代海洋缺氧事件的地质记录与背景机制

早古生代大气氧气含量呈现阶段性上升趋势,在志留纪达到并维持在现代水平(21%),但此期间海洋发生多期次的缺氧事件.尽管这些缺氧事件在规模上无法与中生代的大洋缺氧事件相比,但作为地球系统变化中重要的一环,却对早期海洋生态系统的演化具有重要意义.海洋系统变化研究表明,缺氧事件在形成过程中主要受控于海洋水体循环、营养盐供应、地理地貌条件、气候与海平面变化等因素.不同于中生代的大洋缺氧事件,早古生代海洋生物泵效率增强时,同时还面临大气氧气含量上限变化的影响.衍生于现代缺氧沉积盆地和前寒武纪缺氧海洋模型的水体化学分层理念,对早古生代海洋缺氧事件同样适用.地质记录表明,早寒武世-晚志留世,海洋先后发生8次不同规模的缺氧事件,均可与全球识别的碳同位素漂移对比,并且常常伴随着不同规模的生物灭绝事件.因此,重建缺氧海水的分布范围及氧化还原结构,对研究早古生代海洋生态环境变化具有重要意义.同时,这些事件在纵向上表现出缺氧海底面积占比逐渐缩小的趋势,与同期大气氧气含量的长期爬升、二氧化碳含量的持续降低相吻合.海洋缺氧事件、生物灭绝事件及同期其他构造-气候变化等地质事件,共同构成早古生代地球系统变化的缩影,同...     

北祁连埃迪卡拉纪菱铁矿铁建造成因及其对海洋环境的约束

新元古代铁建造(iron formations,IF)主要形成于成冰纪(约717～635 Ma),而埃迪卡拉纪(635～541 Ma)IF比较少见,且该时期海洋环境争议很大.北祁连塔里干沟铁矿(IF)呈层状、似层状产出于约600 Ma陆源碎屑沉积建造之中,IF呈块状和浸染状构造,半自形-它形结构,主要以菱铁矿为主,可见少量燧石/石英、重晶石、硫化物和碳酸盐矿物等,变质程度较浅,局部可见铜矿化.菱铁矿可见少量Mg替代,重晶石含有少量Sr.塔里干沟IF TFe_2O_3含量很高,其次为Si O_2和Mg O,Al_2O_3、Ti O_2、高场强元素和稀土元素含量很低,表明其为纯净的化学沉积岩.IF可见较高的Fe/Ti、Fe/Al比值和Si O_2/Al_2O_3比值,稀土元素经太古宙后平均澳大利亚页岩(PAAS)标准化后,呈现轻稀土显著亏损,重稀土相对富集的特征(Pr_(PAAS)/Yb_(PAAS)=0.16～0.70),可见Eu正异常(Eu/Eu~*=1.17～1.66),菱铁矿碳同位素变化范围为-2.6‰～0.1‰,暗示铁来源于海底热液和海水,碳来自海水中溶解的无机碳,菱铁矿为原始无机沉淀成因.部分IF样品Mn O含量相对较高(1.00wt%),并显示Ce正异常,较低的Y/Ho比值,与古元古代晚期IF非常相似,暗示埃迪卡拉纪出现氧化还原分层海洋,海水表层氧化,深部缺氧、富铁,局部可能形成"硫化楔",IF形成于深部缺氧、富铁水体,与前人通过地球化学指标(例如铁组分和硫同位素等)推测的埃迪卡拉纪海洋氧化还原状态和化学组成一致.     

贵州阿哈湖沉积物-水界面微生物活动及其对微量元素再迁移富集的影响

通过功能性微生物、孔隙水微量元素及有机质降解的电子受体的分析, 发现长期受到煤矿废水和生活污水复合污染的阿哈湖沉积物-水界面附近发生着强烈的生物地球化学过程, Fe, Mn和S的微生物还原发生在沉积深度上的不同位置, 硫酸根的还原要高于Fe的还原, 在表层进行并在一定程度上抑制了Fe, Pb等在表层的释放趋势. Fe和Mn在不同位置的还原造成了微量元素的“双重”释放效应. 部分微量金属元素在沉积物表层10 cm范围内出现“强烈富集”现象. 通过研究, 初步解释了这种现象发生的微生物学机理及环境诱发机制, 目的在于认识阿哈湖复合污染的湖泊环境中微量金属的不稳定迁移方式及其潜在环境危害性.     

中元古代海洋生物碳泵:有机质来源、降解与富集

碳循环是生命改造地球的最主要途径.海洋是地球上最大的活跃碳库,其储碳-释碳的异常波动对地球表层系统演化具有革命性影响.然而,中元古代无机碳同位素的相对稳定表明,地球碳循环达到了一个相对平衡的状态.因此,研究中元古代海洋中由微生物主导的碳循环对于我们认识地球宜居演化具有重要意义.本文从有机质来源、降解与富集等方面论证了中元古代海洋生物碳泵的主要地球化学过程,提出初始有机质来自以蓝细菌为主的多源生物,有机质降解有反硝化细菌、铁还原菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等多种微生物参与.以中元古界下马岭组为例,定量分析了受初级生产水平和水体氧化还原程度控制的微生物降解作用及降解程度,估算14亿年前的海洋惰性可溶碳库增储可能达1000×10¹²～2500×10¹²t,仅燕辽盆地埋藏的有机碳就达6000×10⁸t.最后,本文讨论了磷、铁供给对海洋碳循环的重要控制作用,提出未来开展高精度沉积地球化学解析和多元素循环精细建模研究的必要性.     

固城湖沉积物中的结合态有机类脂化合物

生物专属性与在早期成岩作用过程中的稳定性是反映古气候古环境变化的生物标志化合物的重要属性。内陆湖泊沉积物中的沉积有机质来源广泛,大量陆源碎屑有机质的输入,以及有机质在早期成岩作用过程中发生的变化,使其组成趋于复杂化,一些生物标志化合物的生源指征意义也变得模糊起来。除游离有机类脂质外,在沉积物中尚可分离出以化学键（酯键、酰胺键、醚键等）结合于有机大分子中的结合态有机类脂质,其组成、来源及早期成岩变化与游离有机类脂质有所不同。本文对固城湖沉积物中呈酯键和呈酰胺键结合的有机类脂     

西藏纳木错全新世沉积物的环境磁学参数变化机理

青藏高原的高分辨环境记录对于理解全球气候与环境变化至关重要.湖泊沉积物的磁学参数能够记录沉积环境和古气候信息.纳木错是西南季风过渡区大湖的典型代表,前人在该湖开展了大量地球化学、微体化石、沉积学和生物化学分析,极大地推动了该区古气候环境的重建工作.但迄今为止,还缺乏对纳木错湖泊沉积物系统的环境磁学研究.因此,本文选取纳木错湖芯NC08/01孔全新世以来(11.3calkaBP)的湖泊沉积物进行详细的岩石磁学与环境磁学研究,结合地球化学指标,在明确的气候背景下探讨该湖沉积物磁性参数的变化机制.结果表明,纳木错全新世沉积物的磁性参数受到陆源磁性矿物输入、还原溶解作用和磁细菌活动的共同影响.根据各磁学参数系统的变化趋势,可将该研究段样品分为3段:第Ⅰ段(236～199cm,11.3～7.8calkaBP)主要载磁矿物为粗颗粒磁铁矿,粒度均一,含量较高,并与Ti含量呈正相关关系,指示该段磁性矿物受后期溶解作用影响较小,其含量主要反映物源输入信息;第Ⅱ段(198～102cm,7.8～2.1calkaBP),磁性矿物颗粒变细,含量明显降低.在该段,湖面下降,水动力减小,进而输入的磁性矿物粒径也减小,容易受到后期溶解作用的影响;第Ⅲ段(101～0cm,2.1～0calkaBP),磁性矿物以生物成因单畴磁铁矿和陆源碎屑成因磁铁矿为主,磁性颗粒含量的变化与Ti含量不相关.以上结果表明,在弱还原环境中,湖泊沉积物磁性矿物的保存状态及磁学性质与其初始粒径密切相关.通过对磁性矿物信息的系统研究(包括粒径和含量变化等)并结合陆源输入指标(如Ti含量),能够较为准确地反映湖泊环境氧化还原程度的变化.以上结果为正确解译该湖沉积物的环境磁学指标提供了基础.     

MIS 3期南海西部上层水体古海洋学变化

“太阳号” 17954站位于南海西部越南岸外夏季上升流区, 沉积物记录了东亚夏季风的变化. 本次研究在AMS ¹⁴C测年基础上建立了严格的年龄框架, 利用浮游有孔虫Globigerinoides ruber (white s.s.)的Mg/Ca-古海水温度计, 对17954柱状样氧同位素三期(MIS 3)表层海水古温度和盐度进行估算, 并结合温跃层以及有孔虫初级生产力的变化探讨东亚夏季风在MIS 3期的变化. 研究表明, 17954站G. ruber氧同位素与NGRIP冰芯以及葫芦洞石笋的氧同位素一样, 存在显著的千年尺度的波动, 显示了该海区表层环境变化与北半球高纬地区以及东亚夏季风变化的内在联系. 17954站在MIS 3期中记录了5个明显的温跃层变浅时期S1~S5, 其中S1~S4时期均有表层海水温度和盐度降低、生产力增加的状况, 表明在这些时期内有明显的上升流的存在, 指示了较强的东亚夏季风, 同时盐度的降低与夏季风带来较强的降水有关.     

一种新的国际标准参考物质——海洋沉积物SD-N-1/2的中子活化分析

微量元素在海洋沉积物中含量、分布的研究对于揭示海洋中物质的运动规律,沉积组成及变化,海洋与陆地的关系,海底沉积物与覆盖水之间的关系,了解元素之相关性,沉积来源,元素的富集系数与滞留时间等等有着直接的关系,故受到国内外海洋地质工作者的关注。为了保证海洋沉积物中微量元素的分析准确度,国际原子能机构(IAEA)1984年研制成了代号为SD-N-1/2的细粒天然沉积物供各实验室间及不同实验方法比对分析用。样品采自北海     

哈里·埃尔德菲尔德(1943-2016)

正哈里·埃尔德菲尔德破译了现代和古代海洋的化学特征,通过研究海水和沉积物中化学物质的分布,揭示海洋在历史气候变化中的作用。哈里·埃尔德菲尔德(Harry Elderfield)是英国剑桥大学地球科学学院海洋地球化学和古化学荣誉教授、圣凯瑟琳学院名誉院士。埃尔德菲尔德是其年代最具盛名的科学家之一,多次获得业界重要奖章,包括2003年莱尔(Lyell)奖章、2007年欧洲地     

底质粒度信息的空间分异与代表性: 以杭州湾舟山岛-金山卫断面为例

对杭州湾舟山岛-金山卫断面沉积物柱状样进行了高密度采样, 并用激光粒度仪进行了粒度分析. 结果显示, 在不同站位沉积物平均粒径具有不同的垂向分布. 由于该断面所在区域海底活动性强, 短时间尺度的活动层厚度的量级远高于长时间尺度的净沉积速率的量级, 平均粒径的垂向分布特征更多地反映了同一沉积环境中形成的不同类型沉积记录, 很难代表沉积环境的长时间尺度演化. 粉沙为主和沉积物粒径的垂向平均值随着厚度的增加而呈现收敛趋势的底质粒度特征, 说明物源因素控制着研究区总体的沉积物分布规律, 而水动力因素造成了一定程度的沉积分异. 沉积物的垂向分异使表层底质粒径的断面分布不同于活动层内垂向平均底质粒径的断面分布. 对于强潮、粉沙环境的沉积物输运模拟而言, 如果涉及的时间尺度较大, 则采用活动层的平均值作为模型的粒度参数较为合适.     

一种显微管状构造的羟铁矿

从某工程水库坝基渗漏水的沉淀物中观察到一种有别于化学沉积形成的铁质矿物微粒,其形状呈独特的空心管状,可能属于生物成因.采用X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)和分析透射电子显微镜(AEM)研究了沉积物的结构、显微形貌和化学成分,确定它为结晶程度较弱的羟铁矿.该空心管状羟铁矿的发现对于研究铁的表生地球化学、生物矿物学和现代岩土工程的安全可靠性均具有新的意义.