黑色岩层的风化特征研究

黑色岩层是一种分布广泛且较为特殊的一类岩石 ,它的风化往往会加速各类岩石以及工程建筑物材料的风化与劣化过程。本文从矿物岩石学特征、黑色岩层风化的环境特征、黑色岩层中硫化物矿物氧化的地球化学过程以及硫化物矿物氧化形成的酸性条件下其它矿物的稳定性等方面对湘西地区黑色岩层的风化特征进行了分析 ,为进一步深入研究黑色岩层的风化过程及机理打下了基础。     

二氧化硅的裹生地球化学问题

硅在地壳中是分布最广的元素之一,其重量克拉克值为27.5％,原子百分数为16.11％。硅具有强烈的亲氧性质,因此它在地壳中总是以硅酸盐矿物和二氧化硅的独立矿物形式存在。硅的矿物占地壳质量的一半以上。对二氧化硅的表生地球化学问题,化学和地质工作者研究了很多年,直到采用了钼酸铵比色法相当准确地测定水溶液中呈单分子状态存在的硅酸含量之后,很多问题才得到了澄清和解决。通过近两年来对风化淋滤石英的条件的探讨,收集了一些资料,并结合我们的工作,提出以下几点认识同大家讨论。     

稳定同位素的动力学分馏——2.固体矿物-流体间的同位素动力学分馏

<正> 在地球化学研究中,由固相矿物和流体(特别是含水流体)组成的体系具有特别重要意义。岩浆热液过程、沉积过程以及风化过程都与固相矿物-含水流体体系有关。虽然目前已发表了一些关于重要造岩矿物与水之间的同位素平衡分馏方程,但有关它们的同位素动力学分馏性质的研究工作却做得不多,这主要     

关于研究铁在表生作用中行为的若干热力学方法(一)

在地壳中,铁的丰度仅次于氧、硅、铝而居笫四位,并以多种价态存在。铁在自然界能被氧化也能被还原的性质,对铁本身及有关元素的行为有着重要的影响。大家知道,在沉积岩、表生矿床、风化壳和土壤     

广岛花岗岩和山阴花岗岩中细脉状产出的云母粘土矿物

<正> 花岗岩中能见到许多粘土细脉,可是关于它们的产状和成因的探讨却几乎没有。近年来,我们研究了充填在广岛花岗岩(风化、半风化)小裂隙(包括节理)中的粘土细脉的产状及其风化后的粘土矿物组分(这些粘土矿物有云母粘土矿物、蒙脱石、云母-蒙脱石混合层矿物、高岭石和叙永石),并且知道了云母粘土矿物变成蒙脱石,有时甚至变成高岭石类矿物。     

东江流域化学风化对大气CO2的吸收

对东江化学径流进行分析,使用质量平衡法和扣除法估算了流域化学风化对大气CO2的吸收通量.结果表明,东江水体的总溶解性固体(TDS)含量均值(59.88 mg·L-1)远低于世界河流均值(100 mg·L-1);离子组成以Ca2、Na+和HCO3-为主,可溶性Si次之,径流对总溶解固体的稀释效应由于受人类活动影响表现得并不明显.东江化学径流组成主要源自硅酸盐矿物的化学风化过程的贡献(72.46％～81.54％),其次为海盐贡献(17.65％～26.05％),碳酸盐矿物的贡献很少(0.81％ ～3.87％);大气CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质,但H2SO4和HNO3的作用也不可忽视;东江流域岩石化学风化过程对大气CO2的消耗通量(3.02～3.08) x105 mol·km-2·a-1高于全球平均值,是全球岩石风化碳汇的一个重要组成部分.     

中国北方三典型流域地表沉积物空间分异及指示（英文）

风水交互作用是干旱区(广义)最为广泛的一种地表现象与地貌过程。通过对西部的克里雅河、中部的毛布拉孔兑河和东部的西拉木伦河三个典型流域的实地考察、地形测量、取样,分析其地表沉积物样品的粒度、化学风化过程以及动力因素,发现:自西向东三流域的粒度特征表现为粒度变粗,分选性变差,峰态变宽,粒度的水成特性更加明显;三流域的矿物及元素风化指数表明了三流域处于化学风化的最初阶段,且自西向东三流域化学风化程度增强,物理风化程度减弱;其中,化学成分变异指数(ICV)与碳酸钙化学参数含量可以很好的区分三流域地表物质的风化特征异质性。究其原因,在流域尺度上,气候引起风和水两种营力对地表沉积物的差异性分选,使得三流域地表沉积物理化特征呈现地带性规律。     

湿热流域化学风化与水化学组成季节变化——以西枝江流域为例

为研究湿热中小流域岩石化学风化与化学径流组成的关系，选取硅酸盐岩为主的东江一级支流西枝江流域，分别于2011年1月和7月采集干流和支流水样品并测量其化学组成，运用图解法和正演模型对西枝江流域水化学组成进行分析和定量计算。结果表明，Na⁺和HCO₃^-为西枝江流域水体的主要阳离子和阴离子，两者分别占总阳离子和总阴离子的55%以上。硅酸盐矿物的化学风化对水体阳离子的贡献最大（45.8%），其次是人类活动和碳酸盐矿物风化的贡献（分别是24.7%和22.0%），大气输入对阳离子的贡献相对较少（7.5%）。受碳酸盐矿物风化和人类活动影响较大的支流水化学组成季节变化较大，受硅酸盐矿物化学风化影响的河流水化学组成季节变化不明显。西枝江流域硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化速率分别是8.27和56.95 t/（km²·a），二者化学风化对大气CO₂的消耗速率分别为0.80×10⁵和8.52×10⁵ mol/（km²·a）。     

湖南下寒武统黑色页岩风化释Si的机制与潜力

岩石风化释Si的机制和潜力是Si全球生物地球化学循环研究的重要问题。在湖南安化、洞口、桃江和望城等地采集了下寒武统黑色页岩样品,并选取了麻田（MT）、桃花江（TH）和廖家坪（LJ）等3条风化剖面,运用R型聚类分析和质量平衡计算等方法,研究了黑色页岩风化释Si的机制与潜力。结果表明,湖南下寒武统黑色页岩SiO2含量平均63.4%,略高于上陆壳（62.6%）。MT剖面中Si的释放、淀积行为与磷酸盐矿物和含铁矿物（或铁氢氧化物等）的溶解、沉淀有关,LJ剖面Si的释放、淀积行为与含K硅酸盐矿物和有机质的溶解、沉淀有关。TH剖面Si表现出的强淋溶行为,则与上述组分的关系不显著。湖南地区每风化1 kg下寒武统黑色页岩至少可释放12 g-252 g活动态Si,风化释Si的潜力巨大。     

利用一种简单的扫描电镜图象分析仪在背散射电子图上快速估计孔隙度和矿物含量

<正> 前言孔隙度和不同矿物相对含量的定量通常是地质研究中主要感兴趣的问题。孔隙的大小、形状和连续性方面的定性和定量数据有助于了解沉积物的演变过程,并评定其工程和水文地质的性质。沉积岩中不同矿物的相对含量也许是沉积物的起源、风化或迁移历史的一个重要指南。估计矿物含量用得最广泛的方法是在光学显微镜下利用机械台的计点法。这种方法是     

黄土区典型小流域矿物化学风化及碳汇效应

黄土中蕴含了巨大的碳库,黄土中碳的转移对区域乃至全球碳循环具有重要影响。本文选择山西省临县一典型黄土小流域青凉寺沟流域进行调查分析,研究黄土水的化学特征及离子来源,分析黄土矿物的溶蚀过程及碳汇效应,并利用正演模型和水化学方法估算不同矿物的离子贡献比例及流域碳汇通量。结果发现,研究区黄土化学成分的含量由高到低依次为SiO_2、Al_2O_3、CaO、Fe_2O_3、MgO、K_2O、Na_2O,表现出贫SiO_2、Fe_2O_3,富CaO、MgO的特点;黄土水的pH呈中性偏碱,阴离子主要以HCO_3~-为主,阳离子以Na~+为主,水化学类型为重碳酸-钠型(HCO_3~--Na~+),水化学组成与黄土的化学组成相对应;流域内不同端元离子来源贡献计算结果表明,大气沉降、人类输入、蒸发盐矿物、硅酸盐矿物和碳酸盐矿物化学风化贡献的溶解物质分别占总溶解物质的1. 66%、6. 32%、10. 38%、62. 23%、19. 31%;黄土区长时间的水-矿物作用是硅酸盐矿物溶解贡献占主导的主要原因,阳离子置换反应、土壤-盐分浸出与蒸发以及人类输入对硅酸盐矿物溶解也有一定的贡献;受黄土区相对低温少雨的影响,黄土矿物的平均化学风化速率较低,为9. 31 t/(km~2·a),低于全球岩石的化学风化速率平均值36 t/(km~2·a),但是其消耗大气CO_2的速率较高,约为6. 34 t CO_2/(km2·a),明显高于同纬度三川河岩溶流域的碳汇速率(5. 28 t CO_2/(km~2·a));利用水化学径流法计算的青凉寺沟黄土小流域的矿物化学风化的大气CO_2消耗量为0. 18×10~4t/a,为中国黄土区大气CO_2消耗量的估算提供基础数据。     

韩江流域河水地球化学特征与硅酸盐岩风化——风化过程硫酸作用

流域岩石化学风化是全球碳循环的重要环节之一,硅酸盐岩风化过程消耗大气CO_2,是在地质时间尺度上调节大气CO_2浓度的重要机制。本工作在对我国东南花岗岩地区流经典型的硅酸盐岩地质背景河流——韩江流域河流水化学组成研究的基础上,分析和定量计算了河流水体主要物质来源,并对硫酸参与岩石风化和碳循环过程的作用进行了分析,进而对韩江流域岩石风化速率及其大气CO_2消耗通量进行了估算。结果表明,韩江流域河流主离子组成主要来源于硅酸盐岩和碳酸盐岩风化,并计算得出约41%的硫酸根离子来自于大气降水;流域碳酸盐岩的风化速率为21.7 t/(km~2·a),硅酸盐岩为18.9 t/(km~2·a)。硫酸参与岩石风化提供的离子贡献占流域岩石风化提供总离子量的65.9%;流域风化带来的CO_2消耗速率被高估了约61%。     

论变生锆石中水的作用

关于水在变生锆石中存在形式和水在锆石的变生过程中的作用还正在研究中。变生锆石中水的作用基本上有二种观点:第一种观点认为变生锆石中水的含量比晶质锆石中高,是因为这种矿物在变生作用中吸附了水;水呈分子状态存在于锆石中已被很多研究者的资料所证明1961;Mumpton,Rog,1961;1962)。第二种观点认为,水在变生锆石中基本上呈四面体[(OH)_4~(4-)]形     

自然风化的黑云母、白云母和长石中的锶和氩同位素

<正> 对深成岩和喷发岩中逐渐风化的黑云母、白云母和长石的Rb-Sr和K-Ar同位素的研究结果表明,这些矿物所受的大陆风化作用是一种受自然环境条件控制的复杂现象。     

表生环境中金迁移与沉积的机理(摘要)

对金颗粒的许多间接观测结果表明，金在表生环境中可能具有活动性。但是，目前还没有基于实际风化条件的金溶解与迁移的数据。我们研究了通过分析河流水的化学特性而提出的金迁移模式，在这种河流中含金矿物的风化是在温带气候的麦生条件下发生的。含金带的溶解金浓度（200PmJ从）要比非含金带的（5Pm0VL）高39倍。我们检验了可能的金配位体：硫代硫酸盐、氢氧化物和氯化物。根据野外数据进行的化学类型计算表明，金的溶解度主要受含金硫代硫酸盐配合物，即AU（Sp。）g’的控制。当这种硫代硫酸盐配位体被氧化时，会导致这种含金硫代硫…     

华南大东山花岗岩地质背景区土壤铊来源及富集特征研究

通过对粤湘赣交界处大东山花岗岩体及其上发育的风化土壤进行野外地质调查、主微量元素和铊(Tl)形态含量分析研究,初步揭示华南花岗岩风化成土过程中Tl的迁移富集规律。研究结果表明:(1)大东山花岗岩及其风化土壤的Tl含量明显超出我国和世界自然土壤Tl含量背景值(～1mg/kg),证实研究区土壤普遍存在Tl富集现象;(2)风化壳样品组分与花岗岩具有很好的地球化学继承性,是大东山花岗岩原位风化的产物,且母岩成分相对均一;(3)Tl主要为残渣态(>75%),且Tl与Rb和K具有良好的正相关性,说明风化壳花岗岩和土壤中Tl分别主要存储在含钾硅酸盐矿物(黑云母和钾长石)和粘土矿物(如伊利石)晶格中;(4)质量迁移系数表明Tl在风化壳剖面上层被淋滤出,向下迁移,随后在淀积层发生沉淀、富集;(5)母质C层土壤中残渣态Tl含量与花岗岩相似,但占比明显低。因此,在花岗岩风化成土过程中,伴随着含钾原生矿物的分解,Tl可被释放到风化壳地表环境中进而富集,形成华南花岗岩地区土壤Tl富集现象,对区域土壤质量安全的影响值得关注。     

典型土壤和沉积物中多金属形态分布特征

土壤和沉积物作为地表矿物岩石风化过程的重要产物,对金属元素的地球化学循环起着至关重要的作用。由于土壤和沉积物记录了矿物溶解、吸附、沉淀及生物吸收等综合地质过程的叠加作用,如何准确判定某个单一过程对金属地球化学的影响和贡献仍是当前研究难题。土壤和沉积物中金属的形态分布特征研究可帮助判定元素在地表风化过程中经历的特定过程。本文选择我国广泛分布的五种典型土壤类型(砖红壤、黄棕壤、棕壤、红壤、水稻土)、一种水系沉积物和一个玄武岩自然风化剖面土壤样品,运用改进的BCR形态提取法开展典型金属形态分布特征研究,明确了具有潜在生理毒性的Cr和Pb、代表性过渡金属Ni、Cu、Zn、V、Co以及相关研究较少的碱金属Cs、碱土金属Sr和难溶元素Zr在不同土壤、沉积物中的分布特征,刻画了这些金属在典型砖红壤风化剖面上的连续变化规律,初步判定了不同地质环境金属形态分布不同的控制因素。V、Zr和Sr受自身性质控制,在不同的地质样品中都表现出相似的形态分布,均以残渣态为主,而其他金属则表现出不同的形态分布趋势,其中,Ni、Zn、Cs、Pb和Cu的形态分布受它们的理化特性和外部环境共同影响,Co形态则可能受到锰矿物、TOC含量的影响。研究结果为进一步认识流域金属地球化学行为及其环境效应提供了基础数据。     

锂同位素示踪大陆风化:进展与挑战

大陆风化制约着地表物质循环及其从陆地向湖泊/海洋的迁移,并通过消耗大气CO_2调节长时间尺度的全球碳循环和气候变化,因此如何有效示踪大陆风化是地球表生过程研究的重要科学问题之一。锂(Li)的两个同位素(~6Li和~7Li)拥有巨大相对质量差、无化合价变化,且不受氧化还原条件和生物作用影响等优势,赋予Li同位素体系具备示踪大陆风化的潜力。然而,风化体系中Li的来源和分馏的制约要素争议颇多。本文从储库、风化壳、河流体系、淋滤实验和模型模拟等方面综述了目前Li同位素示踪大陆风化的研究现状和存在的挑战。最后指出,在示踪大陆风化方面,Li同位素具有其独特的作用,建议细化岩石/矿物淋滤实验、大小流域相结合、加强多同位素体系相互补充与验证、以及计算机模型模拟,有望减少Li同位素示踪大陆风化的不确定性。     

燕山地区大红峪组火山岩古风化作用新认识

大红峪组火山岩 ,在成岩后受古风化作用影响引起化学成分的变化 ,特别是深风化带岩石后期K2 O沉积的影响 ,造成从未风化到深风化岩石在TAS图解、碱度系数、岩系指数及岩石类型等方面相应地发生变化。在TAS图解上 ,岩石向碱性增加、SiO2 减少方向变化。碱度系数变大 ,岩系指数的变化使火山岩反映为从钙碱性到超碱性。岩石类型也出现不确定性。深风化带岩石根据岩石化学成分计算标准矿物时 ,出现白榴石、霞石等碱性矿物 ,而实际矿物未见这一现象 ,也是后期K2 O沉积影响的结果。排除古风化的影响 ,作者认为大红峪组火山岩应为钾质的粗面岩和粗面玄武岩 ,属钙碱系列。粗面玄武岩为铝过饱和型 ,粗面岩为正常型。不存在明显的岩浆分离结晶作用 ,其原始岩浆应以基性为主。由于上述的原因 ,影响了对岩浆来源、构造环境的判断。推断其构造环境 ,是在总的海进条件下 ,出现多次的海退 ,伴有多次火山喷发活动 ,水动能比较大 ,气候干旱 ,封闭、半封闭的海盆中富含钾的环境。     

溢油的物理性质在模拟风化过程中的变化

本文介绍了实验室内研究石油风化过程的模拟装置,对几种主要石油:0#轻柴油、15#机油和渤海原油的表面张力、密度(比重)和粘度在风化过程中的变化作了详尽地研究。找出了它们的风化特点和风化规律,并建立了相应的风化公式。不仅定性地反映了风化过程的特征,而且定量地描述了风化过程中的变化。为海上石油污染预报提供了更接近实际的参数和科学依据