南海北部陆坡NH-1孔沉积物中自生硫化物及其硫同位素对深部甲烷和水合物存在的指示

海洋沉积系统中较高的甲烷浓度和通量是水合物形成的重要物质基础. 向上迁移扩散的甲烷在硫酸盐-甲烷交接带(SMI)与硫酸盐反应生成硫化物矿物. 保存在沉积物中的自生硫化物及其硫同位素可以用来有效地指示甲烷通量和SMI深度, 进而指示深部水合物形成或存在的可能性. 通过对中国南海北部陆坡水合物可能存在区域NH-1孔柱状样岩芯沉积物中硫化物及其硫同位素的研究发现: (1) 沉积物中黄铁矿含量较高, 矿物颗粒较大; (2) 沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)峰值(>2 μmol/g)最浅深度位于437.5 cm, 大于自生黄铁矿相对富集的深度(141.5~380.5 cm); (3)在262.5~380.5 cm间沉积物中自生黄铁矿中硫同位素δ³⁴S具有显著的正异常值(最大+15‰), 其他深度均为数值稳定的负异常; (4) δ³⁴S正异常出现在自生黄铁矿相对富集区. 与Jorgensen等对黑海沉积物硫化物的研究结果相比较, 这些特征表明研究区域的SMI下边界深度为(或曾经在)437.5~547.5 cm, 反映了向上迁移扩散的甲烷通量具有(或曾经具有)异常高值. 这一结论与蒋少涌等通过孔隙水硫酸盐梯度和刘坚等通过顶空气甲烷异常在研究区邻近海域所获得的结果相吻合. 表明研究区海域深部形成或赋存水合物的可能性很大. 沉积物中自生硫化物及其硫同位素可用作寻找水合物有效的地球化学指标之一.     

南海台西南盆地自生管状黄铁矿中纳米级石墨碳的发现及其对天然气水合物的示踪意义

海底天然气水合物是十分重要的能源矿产, 目前主要是根据似海底反射面(BSR)等地 球物理方法和海底地球化学异常示踪其存在. 此外, 与天然气水合物有关的自生矿物如碳酸盐、硫酸盐和硫化物等矿物也是重要的示踪体系. 本文利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HRTEM), 对来自南海台西南盆地沉积物中的自生管状黄铁矿进行了系统的观测, 发现它们主要由草莓状黄铁矿组成, 且在草莓状黄铁矿中首次发现了纳米级的低结晶度石墨碳, 它们主要呈现出似纳米碳管和纳米锥形状, 而且与黄铁矿密切共生, 显示它们可能主要形成于含C过饱和C–H–O流体的沉淀. 黄铁矿在CH₄转变为原子C的过程中起催化作用. 自生管状黄铁矿中新发现的纳米级石墨碳, 显示其沉积时沉积岩围岩中存在CH₄过饱和流体, 因此可作为天然气水合物又一重要示踪矿物. 此外, 低温环境中纳米石墨碳的发现对石墨的实验室合成和工业生产等有借鉴意义.     

现代生物状海绿石钾-氩法地质测年问题的探讨

海绿石一般认为是与沉积岩同时形成的富钾层状硅酸盐自生矿物。在测定沉积岩同位素地质年龄中是公认的理想矿物,尤其是在古老沉积岩的测年方面,海绿石的K-Ar法测年已得到广泛应用。对于现代海底沉积物中的海绿石国内外研究者也曾测过不少数据测得年龄为2—70百万年,由此推断这些海绿石是从第三纪地层中剥蚀而来的陆源他生海绿石,而不是原地自生的。作者通过系统研究现代海底沉积物中不同发育程度的生物状海绿石的矿物学特征和K-Ar法测年结果,得出了与前人不同的结果,从而对现代海绿石K-Ar法测年的适用性提出探讨。     

合同察汗淖(碱)湖沉积物中的长链不饱和酮及其古气候意义

我国内蒙古合同察汗淖 (碱 )湖浅层沉积物剖面中检出长链不饱和脂肪酮 .根据剖面中普遍存在的长链不饱和酮的组成和分布与以往文献报道的海洋沉积物中的具有相似性 ,推测其原始生物亦可能是金藻源 .研究发现 ,Uk′37指数与自生钙、镁碳酸盐矿物的δ18O(‰ )值具有良好的对比性 ,从而说明长链不饱和酮指数Uk′37对气候的指示作用也适用于碱性较强的高盐度湖泊环境     

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.     

北京北安河地表沉积物的岩石磁学特征及环境意义

地表沉积物的磁性能够记录自然环境变化以及人类活动对环境的影响. 北京北安河地表沉积物的类型为全新世洪积、湖积粉砂和黏土. 岩石磁学研究表明这些沉积物中的磁性矿物以磁铁矿、赤铁矿和磁黄铁矿为主. 该剖面磁参数变化特征和已报道的北京其他区域的典型污染剖面显著不同, 例如, 磁化率和饱和等温剩磁随剖面深度增大而逐渐减小, 表明研究剖面的沉积物中磁性矿物的浓度从地表向深处逐渐降低. ARM/SIRM等指示磁性矿物粒度的磁参数的值从上往下逐渐增大, 表明磁颗粒粒度向下逐渐变细. 磁黄铁矿从22 cm深度处往下突然出现, 指示了沉积剖面中存在氧化-还原界面. 因此, 北安河地区地表沉积物的磁性变化受控于还原成岩作用和成壤作用两种地质过程. 这为在北京地区利用磁性来调查污染状况提供了一个可供参考的“基准点”.     

合同察汗淖(碱)湖沉积物中的长链不饱和酮及其古气候意义

我国内蒙古合同察汗淖 (碱 )湖浅层沉积物剖面中检出长链不饱和脂肪酮 .根据剖面中普遍存在的长链不饱和酮的组成和分布与以往文献报道的海洋沉积物中的具有相似性 ,推测其原始生物亦可能是金藻源 .研究发现 ,U^k'₃₇指数与自生钙、镁碳酸盐矿物的δ¹⁸O(‰ )值具有良好的对比性 ,从而说明长链不饱和酮指数U^k'₃₇对气候的指示作用也适用于碱性较强的高盐度湖泊环境     

湘西黑色页岩多种形态硫的分离与同位素指示意义

黑色页岩中硫的存在状态较为复杂,包括有机硫,黄铁矿和硫酸盐等不同形式,含硫矿物的结构,各种形态硫的含量和同位素特征与黑色页岩形成环境及成岩变化有密切关系,通过对湘西黑色页岩中各种形态硫的定量分析和同位素测定,讨论了湘西晚震旦世－早寒武世黑色页岩硫的分布和形成条件。     

东太平洋表层沉积物蒙皂石的矿物学特征及其指示意义

应用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱(EDS)分析技术, 对东太平洋表层黏土组分沉积物中的蒙皂石族矿物进行了全面的测试分析. XRD结果显示, 多数蒙皂石结晶不好, 约占黏土矿物总量的20%. 将研究区的蒙皂石族矿物划分为3种类型: 富铁蒙皂石(类型1)、富铁镁蒙皂石(类型2)和钠钙蒙皂石(类型3). 其中, 类型1在沉积物中分布最广, SEM下表现为蜂窝状, TEM下为呈聚集或分散趋势的毛发状, 或边缘微卷的云雾状集合体, 可以作为东太平洋“自生”蒙皂石的标型矿物种; 类型2在TEM下的形态与类型1相似, 呈现由极薄的片状向毛发状体过渡; 钠钙蒙皂石在TEM下则为边界模糊的板状体. 类型1是洋底火山物质蚀变的产物, 并在一定程度上受到了区内热液活动的改造, 其中的一部分矿物也可能本身就是低温热液活动的产物. 类型2也是一种“自生”成因的蒙皂石. 类型3为外源的蒙皂石, 推断来自遥远且干旱的母岩区. 研究表明, 蒙皂石族矿物的化学成分和微形貌特征对沉积物来源、矿物成因及大洋沉积作用有重要指示意义.     

黏土矿物对病毒生物地球化学作用的影响探讨与展望

作为自然界丰度最高的生命体,病毒活跃于海洋、土壤、冰川等各类生态系统.通过侵染细菌、古菌及真核微生物,病毒在调控微生物群落和元素生物地球化学循环过程中扮演着关键角色.在自然环境中,病毒与无机或有机颗粒存在广泛的相互作用.黏土矿物是广泛分布于陆地和海洋环境的无机颗粒,陆地生态系统中的黏土矿物可在大气、河流和冰川的作用下搬运至海洋,并在水体中沉降形成深海沉积物.黏土矿物对病毒具有高度亲和力,影响着环境中病毒的丰度、活性和感染能力.因此,黏土矿物对病毒介导的生物地球化学循环过程有着重要的影响.本文从各类生境中病毒的生态功能、病毒的生物地球化学作用模型和黏土矿物对病毒的吸附作用3个方面进行了概述,并讨论了陆地和海洋生态系统中黏土矿物的吸附作用对病毒功能和生物地球化学作用的潜在影响,提出黏土矿物是影响病毒驱动的生物地球化学循环不可忽视的因素,未来应将黏土矿物作为评估病毒生物地球化学作用的参数之一.     

我国首次发现硫碲铋铅矿

我国首次发现的硫碲铋铅矿产于河北省尚义县大青山金矿床,与硫碲铋铅矿共生的矿石矿物主要有斜方辉铅铋矿、辉铋矿、毒砂、黄铁矿、方铅矿、黑钨矿、自然金等。     

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     

大西洋中脊热液黄铁矿的标型演化特征研究

本文利用成因矿物学研究方法,对大西洋中脊热液硫化物矿物的形成期次、矿物共生组合和黄铁矿的形态与成分标型特征进行了研究,一方面为开展与其它洋中脊热液硫化物的对比研究提供依据,另一方面根据矿物中的成因指示信息,探讨了研究区内的一些热液活动特征.     

西藏日喀则晚白垩世冷泉碳酸盐岩的发现及其特征

冷泉广泛发育于大陆边缘海底,与天然气水合物资源,甲烷温室气体及极端环境的生物资源等重大问题密切相关,因此受到越来越多的关注.目前,已在全球泥盆纪到第四纪地层中发现了代表古代冷泉活动的自生碳酸盐岩或生物化石,但鲜有在我国大陆范围内发现确切古冷泉沉积的相关报道.本文报道了我国大陆境内首个确切的古代冷泉碳酸盐岩沉积——西藏日喀则晚白垩世冷泉碳酸盐岩.日喀则冷泉碳酸盐岩呈结核状产出于晚白垩世日喀则弧前盆地深水浊流沉积地层中,主要由自生碳酸盐矿物(平均约56.2%)、石英和长石碎屑矿物(平均约27.3%)及绿泥石、伊利石和蒙脱石黏土矿物(平均约16.5%)组成.碳酸盐岩结核发育有泥微晶凝块、团块和草莓状黄铁矿等现代冷泉碳酸盐岩中常见的沉积组构.碳酸盐矿物13C值为27.7‰～4.0‰(V-PDB),表明冷泉渗漏的热解成因甲烷是日喀则碳酸盐岩结核的主要碳源.冷泉碳酸盐岩的Ce/Ce*值经La异常校正后显示无真Ce异常,反映形成于以还原为主的环境.日喀则碳酸盐岩结核的这些特征是日喀则弧前盆地海底在晚白垩世发育有冷泉甲烷渗漏活动的有力证据.     

两种待定新硒矿物

两种待定新硒矿物发现于贵州504矿床中.该矿床是一个铀汞钼多金属矿床,且硒、铼、铊、镍等也具有综合利用价值.含矿层为下寒武统清虚洞组和中寒武统石冷水组白云岩.含矿层在矿床中受到强烈硅化、黄铁矿化、胶黄铁矿化、重晶石化、粘土化、方解石化、褐铁矿化等围岩蚀变.各种矿化赋存在蚀变形成的黑色硅化岩及其旁侧遭轻微蚀变的白云岩中.硒在矿床中主要以独立矿物形式产出,种类较多,但颗粒细微,研究难度较大.目前已确定的有新矿物硒锑矿(antimonselite)Sb_2Se_3(1992年4月国际新矿物及矿物命名委员会通过),有首次发现的新亚种硫硒锑矿Sb_2(Se_(2.75-2.41)S_(0.25-0.59))_3,有硒汞矿、硒铅矿、白硒铁矿.此外,尚有未确定的Ni,Fe-Ni,Fe-Hg,Cu-Hg-Sb,Cu-Sb的硒矿物.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化作用研究

以氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为实验菌株, 对黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿的生物氧化过程进行了实验研究. 结果表明, 在A. ferrooxidans菌作用下3种硫化物的氧化过程具有不同的特征. 三者的氧化速率存在差异, 即: 磁黄铁矿 > 黄铜矿 > 黄铁矿. 黄铁矿生物氧化过程中pH总体呈下降趋势, 而黄铜矿和磁黄铁矿生物氧化过程中溶液pH则呈先上升再下降的趋势. 由于黄铁矿反应溶液pH较低, 在反应过程中无明显的沉淀作用发生, 而黄铜矿和磁黄铁矿氧化过程中产生了元素硫和黄钾铁矾沉淀. 黄铁矿的平整表面和溶蚀坑中均有细菌吸附, 并且溶蚀坑的形状与细菌外形较相似, 可能是吸附于黄铁矿表面的细菌分泌出的有机酸导致其表面的微区溶解所致. 在黄铁矿表面未发现生物膜形成, 而黄铜矿和磁黄铁矿表面均有生物膜形成. 构成生物膜的A. ferrooxidans菌被胞外聚合物质 (EPS)包裹, 生物膜被沉淀物质所覆盖. 实验结果显示了黄铁矿、黄铜矿和磁黄铁矿具有不同的生物氧化过程, 造成这种差异的主要原因可能是矿物自身性质以及反应溶液pH的影响.     

台湾河流沉积物的黏土矿物组成特征与物质来源

台湾岛位于欧亚板块与菲律宾板块的碰撞地带,活跃的构造活动和丰富的降雨量以及其独特的地理位置造就了它在大陆边缘和"源到汇"研究中的重要地位,每年通过河流注入到周边海域的沉积物多达数亿吨,成为周边海域重要的物质来源,也成为沉积物"源到汇"系统研究的天然实验室.对台湾东部、西部12条代表性河流沉积物的黏土矿物分析结果显示,台湾西北部淡水河黏土矿物组成以伊利石(73%)和绿泥石(24%)为主,含有少量高岭石(3%),不含蒙脱石;台湾西部浊水溪沉积物中黏土矿物由伊利石(75%)和绿泥石(25%)组成;台湾西南部高屏溪黏土矿物主要由伊利石(75%)和绿泥石(23%)组成,含有少量高岭石(2%),不含蒙脱石.台湾东部河流沉积物与西部河流相比具有不同的黏土矿物组成,其中花莲溪沉积物中绿泥石平均含量高达48%,是台湾所有河流中绿泥石含量最高值.与大陆河流对比,台湾河流具有明显不同的黏土矿物组合特征.台湾河流中几乎不含蒙脱石,高岭石含量也较低.台湾河流沉积物中的黏土矿物组成特征主要与流域内岩石类型和物理、化学风化强度有关,广泛出露的第三纪沉积岩,尤其是砂岩、页岩、板岩等在经过强烈的物理风化作用后形成丰富的伊利石与绿泥石.由于台湾雨量充沛,地形陡峻,使得这些黏土矿物被河流快速搬运至出海口,并进一步随海流和波浪作用向其他海区扩散.     

硫化铁矿物处理水体砷污染

以铁的硫化物矿折黄铁矿和磁黄铁矿为吸附材料,在实验室条件下研究了它们对模型水体中的砷的吸附作用。在实验观测基础上讨论了这些矿物材料对砷的吸附速率和效率,吸附砷的稳定性以及稳定条件,提出这些矿物去除水体中砷的有效吸附材料,对于缺乏水质处理设备条件的地区有直接的实用价值。     

海南岛三亚湾内自生铁锰碳酸盐矿物的特征

国外研究者已在一些浅海和半深海区发现了自生铁锰碳酸盐矿物系列,近年来在我国沿海特别是南海(如北部湾、三亚湾及南海陆架等处)也相继找到了此类矿物。铁锰碳酸盐的丰度往往很低,化学成分变化又较大,但对它的研究有助于阐明铁、锰元素在海洋中的地球化学行为,并为了解沉积物形成的相环境提供重要信息。本文将对海南岛最南端三亚湾(东经109°21′—北纬18°10′)内的这类矿物的特征、分布、成因等问题作一论述。     

西南印度洋脊49°39′E热液区硫化物烟囱体的矿物学和地球化学特征及其地质意义

2007年1～3月中国大洋19航次首次在超慢速扩张的西南印度洋脊(SWIR)49°39′E发现了活动的海底热液区,这是世界上在超慢速扩张洋中脊发现的第一个活动热液区.本文对获取的硫化物烟囱体样品进行了矿物组构特征、主微量及稀土元素分析.结果表明:(1)烟囱体内部以黄铜矿为主,含少量黄铁矿和闪锌矿;中部以黄铁矿为主,含有少量闪锌矿和黄铜矿;外部以黄铁矿和闪锌矿为主,黄铜矿量较少.从烟囱体内部到外部,矿物晶粒变小,晶形变差,矿物间孔隙逐渐发育,与东太平洋海隆和大西洋中脊等其他洋中脊硫化物烟囱体的矿物组成和特点类似;(2)研究区硫化物烟囱体Cu,Fe,Zn的平均含量分别为2.83%,45.6%,3.28%;Au和Ag的平均含量分别为2.0和70.2ppm,同其他洋中脊硫化物的元素含量相比较富集;(3)研究区的硫化物烟囱体REE具有轻稀土富集、重稀土亏损的配分特点,多数样品呈现负Eu异常,与典型无沉积物覆盖大洋中脊硫化物不同,可能与该区特殊的成矿环境或者热液流体组成特征有关.