碳酸盐成岩环境

一、碳酸盐成岩环境研究的概况 成岩作用这个概念可上溯至十九世纪。Moresby(1835)和Gümbeel(1868)首次将其引入文献,经Walther(1894)及其后很多学者的研究,得到广泛地传播和使用。一百多年来,这方面的研究已经取得显著的进展。然而,有关碳酸盐成岩作用的专题研究却只有二十多年的历史。对于碳酸盐成岩作用环境作比较深入的研究则只是近十年来的事情。碳酸盐成岩     

碳酸盐岩中的有机物

碳酸盐沉积物的形成很容易受海区的水温、深度和地形等影响。碳酸盐沉积物中所包含的有机物,与泥质沉积物中的有机物相比,很少受到粘土矿物和其它有机化合物的影响,是在碳酸盐的特定环境下经受成岩变化的。也就是如秋山(1972)所指出的那样,这两种沉积物是以有机物的成岩变化来区别的。     

沉积碳酸盐矿物

古老碳酸盐沉积物完全是由古生物学者和地层学者进行研究的。随着科学的发展,矿物学在研究沉积碳酸盐岩石中起着愈来愈大的作用。本书叙述了沉积碳酸盐矿物的理论和实验研究成果。全书共分五章:(一)前言——矿物学在沉积碳酸盐岩石中的作用;     

湘江江水中重金属转化的主要地球化学因素

研究湘江江水悬浮态和溶解态金属浓度的变化、重金属在沉积物中的赋存形态及对制约湘江江水重金属进入沉积物的地球化学作用结果表明,在湿热的湘江流域气候环境条件下,河流水体中重金属的地球化学作用一方面表现出明显的地带性特征,即Fe/Mn水合氧化物的吸附沉淀作用较强,又受区域地质条件、岩石性质的影响,表现为较强的碳酸盐的地球化学作用,但不同金属的地球化学趋向不同,铅易以碳酸盐形式、铜主要依靠有机质的结合作用进入沉积物。     

西风区黄土–古土壤的碳酸盐含量对磁化率影响研究

本文选择伊犁盆地塔勒德黄土– 古土壤序列,系统地开展了沉积物碳酸盐和磁化率等指 标研究,初步探讨了伊犁黄土碳酸盐含量对磁化率增减的影响机制。研究发现,塔勒德古土壤 中低频磁化率值中明显低于黄土层,且较黄土高原古土壤值小,频率磁化率也远小于黄土高原; 碳酸盐含量在S₁ 层中含量明显高于黄土,且较黄土高原古土壤高,与剖面磁化率负相关,在古 土壤中相关度更显著。去除碳酸盐的设计实验显示加入蒸馏水后沉积物磁化率值变化在10％以 内;加入醋酸（HAc）后样品磁化率值均增加,其最大增幅达12.89%（黄土）,古土壤的磁化 率增加9% 以上;加入稀盐酸后影响程度不一,在黄土中约在15%,而对古土壤影响较大,最大 可达35%,表明沉积物中碳酸盐含量对磁化率的影响不仅是简单的稀释作用,还与干旱气候环 境下碳酸盐化、次生碳酸盐化作用相关。     

1981年碳酸盐概况

<正> 1981年碳酸盐研究有无重大突破,时间将作出回答。诚然,有一些振奋人心的进展。这些进展许多是由于研究方向的改变或侧重点与以往不同所取得的。如果从这种眼前利益的观点采看,许多成果似乎都是由于把老方法应用于新情况,新观点应用于老问题以及所召开的那些有助于综合资料和总结当前研究现状的专题讨论会和学术报告会所致。 对于现代深水碳酸盐,尤其是它们在大陆坡和台地内盆地(如巴哈马地区)的沉积作用、沉积学特征及海相成岩作用,仍在进行大量的工作,通常采用的     

湖泊沉积物-水界面铁的微生物地球化学循环及其与微量金属元素的关系

沉积物容纳了来自流域自然风化及人为排放的各种金属元素,成为一个潜在的"化学炸弹"。微生物以其体积小、繁殖快、具有巨大的比表面积等特点可以大大地改变微量金属在环境中的分布。铁在陆地水体 沉积物环境中具有很高的丰度、合适的电化学特性,在好氧、厌氧转换的界面环境中强烈地推动了早期成岩作用。本文针对铁在亚表面水环境中的重要性,侧重介绍了沉积物 水界面的铁的微生物地球化学循环过程,以及这一过程对蓄积在沉积物中的微量金属元素的重新分布的影响机制。     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

长江口低氧区沉积物中磷的形态及其环境意义

磷是长江口外邻近海域潜在的限制性营养元素,沉积物中磷的转化与保存对于指示区域环境变化和物质循环具有重要的作用.通过对长江口外低氧区和非低氧区柱状沉积物中磷和氧化还原敏感参数的分析,探讨了沉积物中磷的形态、分布及其环境意义.研究表明,Detr-P是沉积物中磷主要的赋存形态;其次是Org-P、Fe-P和Auth-P,Exch-P对总磷的贡献5%;磷的含量与分布受陆源输入和早期成岩作用的影响;活性磷组分在沉积-保存过程中发生了明显的形态转化,Auth-P主要来源于Fe-P和Org-P的转化.长江口低氧区沉积物中磷的保存与陆源输入和水体环境变化密切相关,磷的形态能够较好地反映区域环境变化.低氧区与非低氧区沉积物中活性磷的分布具有一定的差异性,突出表现在低氧区沉积物具有更高的C/P值.研究区域内DRP的释放通量为0.90~1.13μmol·(cm~2·a)~(-1);磷的埋藏效率高于70%,其中Detr-P的埋藏效率约为100%,Fe-P和Org-P分别为38%和26%.Auth-P是活性磷最主要的埋藏形态,大约51%的Auth-P来源于Fe-P和Org-P的转化.长江口低氧区磷的埋藏效率低于东海内陆架海域,低氧现象降低了磷的埋藏效率,并可能对富营养化等生态环境问题产生深远影响.陆源输入的变异显著影响长江口沉积物中磷的组成,流域磷的输入与河口初级生产和低氧等一起深刻影响着长江口磷的循环模式.     

沉积自生矿物研究

<正> 自生矿物是在沉积物沉积以后,完全成岩以前产生的矿物,即在沉积环境之中,沉积物未完全硬化的成岩期间产生的。在这样一个漫长的成岩过程中发生了各种物理化学变化,自生矿物的形成只是其中的一种表现。这个阶段叫做成岩作用阶段。在这个阶段,自生矿物和沉积物都可能发生巨大的变化。由于地球表面70％以上被地球表生作用产生的沉积岩和沉积物所复盖,因此我们应当重视这方面的研究。 在成岩作用研究中的一个重要问题,即成岩作用和变质作用的分界问题,至今还没有取得一致的看法。一般认为成岩作用是在不太深和不太高的温度范围内     

辽河四平段流域河流沉积物微生物群落多样性和结构分析

沉积物微生物群落在水生态系统的物质循环中发挥着关键的作用,群落结构组成的变化经常与环境的改变有关.以辽河四平段流域为研究区域,运用高通量测序结果对沉积物微生物群落的结构组成和多样性进行分析.结果表明,辽河四平段流域河流沉积物微生物群落α多样性以北河支流最高,干流次之,南河支流最低;β多样性表现为干流、北河支流和南河支流的微生物群落的相似性较低,差异性较大.变形菌门是该流域微生物群落门水平上丰度最高的优势菌门,并且与其他东北地区的河流类似,该流域河流沉积物中的厚壁菌门含量较低;γ-变形菌纲是该流域河流沉积物微生物群落占比最高的菌纲,但是β-变形菌纲在该流域丰度很低;而属于β-变形菌纲Ellin6067菌属在该流域分布很广.环境因子例如沉积物重金属和水体理化性质也会对微生物群落的多样性和种群结构产生多种影响.结果为实现修复辽河四平段流域河流的水体污染工作提供了理论依据.     

沉积成矿作用的模拟 Pb和Zn从卤水富集到含有机质和含铁碳酸盐的沉积物中

引言 大多数关于产在主要是碳酸盐围岩中的沉积Pb-Zn矿床的成因理论都涉及到作为富集过程主要阶段的金属呈硫化物从溶液中析出的作用。然而,如果最主要的沉积物和上覆的水层是缺少硫化物的,金属就可以通过各种不同的作用从溶液中析出,这些作用包括金属作为碱式碳酸盐的直接析出,与碳酸钙和碳酸镁同时析出以及被沉积物中的有机或无机质细粒所吸附或络合。     

佛罗里达州佛罗里达湾浅水碳酸盐沉积物中的可抽提烃和热解烃

在佛罗里达湾(亚热带环境,有机质具有多种来源)进行的三维有机地球化学调查表明,浅水碳酸盐沉积物具有生烃潜力,有多种生物化学源对有机沉积物起作用。沉积物中的有机碳(TOC)平均含量约为1‰。在佛罗里达湾,以海相为主区域内沉积物中可抽提的有机质(EOM)和烃类的浓度稍高,有机碳的浓度稍低。横穿佛罗里达湾,烃分布(为有机质类型的函数)也发生了变化。以陆相为主区域内沉积物中的C_(15+)正烷烃,显示了双峰模式,以C_(27)或C_(29)以及C_(18)具极大值,在C_(21)—C_(31)范围内具有明显的奇或偶碳数优势。相反,以海相为主区域内沉积物中的C_(15+)正烷烃,以C_(17)或C_(18)以及C_(23)或C_(24)具极大值。随着沉积物所处深度的加大,TOC减少,而EOM和烃含量增高。总沉积物和单个碳酸盐样品的湿法热解和干法热解,形成了一套新的正烷烃,它具有偶碳数优势,C_(22)达到最大值。两类热解产物——EOM和烃的产额相似,比原地EOM和烃的产额大6—8倍。在低能量、浅水环境中沉积的碳酸盐沉积物,是良好的潜在生油岩。     

洞穴次生化学碳酸盐沉积物-石笋的气候替代指标的意义与不确定性因素

洞穴次生化学碳酸盐(CaCO3)沉积物-石笋、钙华和流石,是一个具有丰富的陆地古气候信息的档案库。洞穴碳酸盐(CaCO3)-石笋古环境重建常用的代用指标有碳、氧稳定同位素、生长速度、纹层厚度和灰度、有机质荧光、微量元素等,利用多种替代指标的环境解译,增加了古气候环境重建的可靠性。本文从测年方法和石笋年代学的研究入手,对石笋的生长速度,沉积速率、纹层厚度、稳定同位素、微量元素等各代用指标指代的气候意义进行了简述,同时,也对洞穴次生化学碳酸盐(CaCO3)沉积物-石笋中各单一代用指标存在的不确定性影响因素进行了探讨。因此,我们认为洞穴动态监测可为洞穴碳酸盐(CaCO3)沉积物的各替代指标的解译提供可靠的依据,充分利用现代洞穴监测的碳酸盐(CaCO3)沉积物的各替代指标,并与现代器测气象资料进行相互对比、并用以校正,是精确或定量解释石笋气候替代指标的关键。     

北海斯卡格拉克东部碳酸盐沉积物的破坏性成岩作用

<正> 岩石学的饱和度测量在浅海水里,碳酸盐沉积物的溶解作用是一个有争议而且了解很少的作用,这一现象最近已经在北海斯卡格拉克地区发现(Alexanderson,1957,1976)。沿瑞典海岸的海岸群岛,研究了0—40米深度的滨外钙质砂的溶解作用和100—150米深度的近     

黄河流域水体沉积物中新兴污染物研究进展

在黄河流域高质量发展的国家战略大背景下,研究流域水体沉积物中新兴污染物的分布特征、环境行为及其造成的生态风险是完善流域环境污染治理体系、改善流域水环境的重要依据。文章梳理了黄河流域沉积物中新兴污染物的分布特征及来源,阐述了其环境行为与生态风险,并提出了未来的研究方向,即新兴污染物的监测与溯源、沉积物中新兴污染物的多介质多途径环境行为与归趋、沉积物中新兴污染物的复合污染作用机理、生态风险和控制等,为黄河流域污染治理和水环境保护提供参考。     

闽江上游溪流沉积物有机磷空间分布及其环境意义分析

为探究闽江上游土地利用方式对溪流沉积物磷的分布及潜在释放能力的影响,利用IVANOFF法,重点研究闽江上游不同流域沉积物有机磷形态及其空间分布特征,探讨沉积物的理化性质对有机磷(OP)形态含量分布的影响.结果表明:①建溪和沙溪流域的沉积物总氮(TN)和总磷(TP)含量要高于富屯溪流域,这应与建溪和沙溪流域附近农田和居民区较多、富屯溪流域周围多以林地为主有关;②3个流域沉积物中TN含量及建溪和富屯溪流域沉积物中的TP含量均有上游中游下游的规律,显然是溪流上游多山地、林地,而中下游人类活动多造成的;③3个流域沉积物有机磷形态都以非活性有机磷(NLOP)为主,表明闽江上游总体受外源污染影响较小,其形态相对比例在不同流域的沉积物中的变化较大,而在同一河流的不同地段中变化则较小;④沉积物的理化性质对有机磷形态与分布有明显影响,其中有机质(OM)、TP和TN的影响最为明显,但对不同流域沉积物的影响程度存在差异.因此,为保障闽江上游水质,应加强对流域附近的生活污染源及农业污染源的控制.     

微生物诱导碳酸盐沉淀及其在固定重金属领域的应用进展

生物矿化已受到化学、物理、生物、材料、医学、生命及环境等多学科的广泛关注,其中,以尿素为底物的MICP（微生物诱导碳酸盐沉淀）技术是生物矿化领域的研究热点之一.在分析MICP过程中的酶解机理和生物大分子在微生物矿化过程中的作用基础上,通过对重金属离子的矿化产物和碳酸盐矿化菌的成矿因素分析,揭示MICP矿化产物的特征及形成条件.碳酸盐矿化菌主要产生脲酶分解尿素,增加土壤CO₃2-饱和度,其代谢产生的胞外聚合物具有多种功能团组合和键能连接,起着调控生物矿化的作用.MICP技术可用于固定土壤和水体中的Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As等重金属,重金属主要以共沉淀的形式被固定,阴阳离子型重金属以类质同象置换方式分别占据方解石中的CO₃2-位和Ca2+位,从而促使污染土壤中的可交换态重金属向碳酸盐结合态转移.但是,MICP技术主要针对减少重金属的生物可利用性,不能满足以全量来计算的现行土壤环境质量标准,且MICP技术在长期有效性、生物安全性和土壤理化性质等方面存在诸多隐患.因此,由试验条件转向实际应用具有一定挑战.建议寻找更稳定的方法以阻止碳酸盐矿物中的重金属溶出,且有必要将开发高效的土著微生物复合菌剂作为未来MICP研究的方向之一.      

洱海沉积物重金属地球化学相及其污染历史研究

高原封闭、半封闭型湖泊是气候和环境演化的敏感指示器，其沉积物记录具有连续性、敏感性和高分辨率的特点。高原湖泊沉积记录在恢复和重塑各种短时间尺度（千年、百年、十年）的气候和环境演化序列上，具有其它自然历史记录无法替代的优势，尤其在揭示近代环境污染历史方面更有其独到之处。本文通过对洱海沉积物重金属地球化学相的研究，利用因子分析方法，识别了沉积物重金属的主要来源和影响其分布的主要因素，即：流域侵蚀作用、大气沉降作用、工业废水与生活污水的排放，以及早期成岩作用。同时，结合沉积物柱芯210PBex计年结果，本文初步评价了洱海150多年来的重金属污染历史：1958年以来．因为化石燃料使用量的增加．洱海湖区大气污染日趋严重；1982年后，由于西洱河水电站的建成运行和湖区植被的破坏，流域侵蚀作用显著加强，应当引起重视。     

贵州喀斯特地区典型土壤碳酸盐垂直分布特征及其同位素组成研究

以贵州为中心的西南喀斯特地区的石漠化是我国实施西部大开发战略中所面临的根本性地域环境问题之一,喀斯特地区石漠化是一种与脆弱生态背景和人类活动相关联的土地退化过程,而土壤退化是土地退化的核心部分。本研究采集了贵州喀斯特地区的砂岩黄壤剖面和石灰土剖面的土壤样品,测定了剖面样品的土壤有机碳含量、土壤碳酸盐含量和土壤碳酸盐δ~(13)C。结果表明,砂岩黄壤和石灰土碳酸盐含量在剖面上的分布存在差异,黑色石灰土碳酸盐含量在剖面上的总体变化均表现出从上到下逐渐减小的趋势,土壤碳酸盐含量主要集中在表层土壤,而黄色石灰土和砂岩黄壤碳酸盐含量在剖面上的变化不大。而且在砂岩黄壤和石灰土中,土壤碳酸盐δ~(13)C值在剖面深度上的变化情况不同,表明了土壤有机碳向无机碳转化的程度,不同的成土过程及程度和成土环境的差异可能是砂岩黄壤和石灰土中土壤碳酸盐δ~(13)C值组成差异的主要原因。本研究提高了对区域碳库特征的认识,为喀斯特生态系统土壤有机质的生物地球化学循环研究提供了理论支撑。