硅质沉积岩的La-Ce和Sm-Nd分馏系列——沉积过程中海洋环境的标志

为了说明硅质沉积岩(燧石)中稀土元素(REE)源的特征及其沉积环境的性质,测定了有关的La-Ce同位素和Sm-Nd同位素数据。所研究的燧石为西澳大利亚皮尔巴拉断块中乔治克里克群的晚太古宙燧石、日本中部的三叠纪燧石和太平洋中部以及加勒比海白垩纪和早第三纪深海燧石。采自乔治克里克群的太古宙燧石,显示出在其沉积年代里具有球粒陨石的Ce和Nd同位素比值,这表明其源区有一个随时间积分的球粒陨石REE模式。采自日本的三叠纪燧石,具有表明直接来源于陆源的初始Ce和Nd同位素比值。另一方面,对REE模式中出现负异常的白垩纪和早第三纪的深海燧石来说,其初始Ce和Nd同位素比值揭示出有两个不同的来源:Ce来自轻稀土元素(LREE)长期亏损的大洋火山岩,而Nd来自LREE富集的大陆岩石。据认为,从深海燧石中所观测到的相反的性质是其沉积环境远离大陆的反映。这些结果证实,La-Ce同位素体系在确定海洋沉积物(如燧石)中所观测到的异常性质和成因方面非常有用。     

运用硼同位素进行古气候重建的研究进展

海水中硼的同位素组成受海水pH控制,海洋生物碳酸盐形成过程中海水的硼主要以B(OH)4-形式进入碳酸盐晶格,该过程不产生同位素分馏,因此海洋生物碳酸盐的硼同位素组成能够反映海水中B(OH)4-的硼同位素组成,进而指示当时海水的pH值,再根据海水与大气间CO2溶解平衡关系可以间接获得当时大气CO2分压。最近十多年来成功地运用生物碳酸盐硼同位素研究了过去20 Ma以来不同时间段古海水pH演化历史以及大气CO2分压的变化历史,使得硼同位素成为研究古气候的新方法。由于大气CO2分压对海水pH变化的响应非常灵敏,必须对各参数的取值进行严格的论证,而且模型本身的合理性及精确性也要进一步讨论。本文详细地介绍了硼同位素-pH方法的理论模型以及近年来运用该方法研究古气候取得的主要成果,同时对模型本身的研究进展也进行了阐述。     

湘西南苗儿山地区早燕山期花岗岩地球化学特征及形成环境

湘西南苗儿山地区早燕山期花岗岩形成于晚侏罗世早期,侵入于加里东期花岗岩(构成苗儿山岩体主体)和印支期花岗岩中。主要岩石类型为细粒—中粗粒斑状黑云母二长花岗岩,局部发育细粒二云母二长花岗岩。岩石SiO_2为76.02%~80.26%、Al_2O_3为10.94%~12.88%、K2O为3.42%~5.34%、Na_2O+K_2O为5.37%~8.22%、ASI为1.04~1.31(平均1.14),总体属铁质、钙碱性系列过铝质花岗岩类。微量元素中Ba、Sr、P、Ti表现为强烈亏损,Rb、(Th+U+K)、(La+Ce)、Nd、(Zr+Hf+Sm)、(Y+Yb+Lu)等相对富集。稀土总量较低(122.9~175.4μg/g),轻稀土略富集((La/Yb)N=2.55~3.79),具明显的负Eu异常(δEu=0.07~0.22)。岩体ISr值为0.99007和1.15860,εNd(t)值为-9.20和-8.80,两阶段Nd模式年龄(t2DM)为~1.7Ga。C/MF-A/MF图解显示源岩主要为变质泥质岩和变质杂砂岩。强过铝花岗岩样品的Al_2O_3/TiO_2比值部分<100。上述地球化学特征表明花岗岩为S型花岗岩,源岩主要为中、上地壳酸性岩石,并有少量地幔物质加入。花岗岩主量和微量元素构造环境判别图解以及区域构造演化过程表明花岗岩形成于后造山构造环境,岩浆形成与先期(中侏罗世)陆壳增厚升温及软流圈地幔的热传递有关。     

湘北华容地区小墨山花岗岩体SHRIMPU—Pb年龄及地球化学特征

小墨山岩体侵位于中元古代冷家溪群中,由两期侵入体组成,早期为粗中粒—中粒斑状黑云母二长花岗岩;末期为细粒黑(二)云母二长花岗岩。通过锆石SHRIMP U-Pb法测得岩体侵位年龄为122.5±2.1 Ma(2σ),MSWD=1.9,成岩时代为早白垩世。主元素中,SiO2变化于67.20%~75.16%,K2O含量高,且K2O>Na2O,K2O/Na2O为1.16~1.72;ASI值变化于0.96~1.10之间,平均1.02,属准铝质-微过铝质、高钾钙碱性系列。岩石明显富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,Rb/Sr=0.27~15.13;Nb/Ta=15.9~17.1,为锶和铌亏损型。ΣREE总体较高,重稀土含量相对较高,轻重稀土分馏稍弱,ΣCe/ΣY为0.49~6.18,(La/Yb)N为0.66~15.54。有较高的εNd(t),为-6.8~-8.7;T2DM相对较小(1.47~1.62 Ga)。综合研究表明,小墨山花岗岩石为壳源型富黑云母过铝花岗岩类(CPG),其成因应为下地壳物质和上地壳物质混合而成,与花岗岩底侵作用或注入地壳中的幔源岩浆有关,形成的构造背景为陆内挤压造山向非造山转换的后造山拉张环境,是在...     

环境条件变化对土壤中稀土元素溶解释放的影响

以模拟污染红壤为实验材料,在pH值为3.5、5.5和7.5条件下,通过向土壤悬浊液中通入O2或N2改变氧化还原电位Eh为－100,0和400mV,研究了氧化还原电位和pH值对红壤中稀土元素La和Ce溶解释放的影响．结果表明,随着pH值或Eh的减小,La和Ce释放量逐渐增大,Ce受电位的影响较La更为明显．同时还观察到La和Ce的释放量与Fe、Mn的释放量呈显著正相关,表明La和Ce可能主要吸附在Fe－Mn氧化物表面或滞留在Fe－Mn氧化物中．实验还发现,pH值和氧化还原电位的改变会影响红壤中La和Ce形态的变化,分离后沉淀物中的交换态和Fe－Mn氧化物结合态稀土随pH值或氧化还原电位的减小而减小．多元相关逐步回归分析表明．红壤中La和Ce两种元素的释放主要来自交换态和Pe－Mn氧化物结合态．     

黄河沉积物对稀土元素的吸附特性研究

针对自然水体的实际情况,开展了黄河沉积物对La3+,Ce3+,Nd3+,Sm3+等4种离子的吸附竞争及其特性研究.结果表明,在较宽的初始浓度范围内(2～11mg·L-1),4种离子之间处于弱吸附竞争或无吸附竞争状态;当初始浓度较高,泥沙浓度较低时,4种离子之间的竞争吸附才得以体现,此时有Sm3+>Nd3+≥La3+>Ce3+的初步吸附竞争能力序列;黄河沉积物对4种离子的吸附受控于pH值,随pH的增加4种离子吸附量逐渐增大,但弱碱性或碱性更有利于吸附;当初始浓度较低(<11mg·L-1)时,主要环境因子对4种离子的吸附竞争影响均不明显;当初始浓度较高(>11mg·L-1)时,各环境因子对4种离子的吸附竞争均有显著影响,总体上,降低离子强度、去除有机质、减小颗粒物粒度,均使Sm3+,Nd3+,La3+等3种离子与Ce3+表现不同的吸附行为.     

广西环江铅锌矿尾砂坝坍塌对农田土壤的污染及其特征

广西环江县因铅锌金属矿区尾砂坝坍塌导致大面积农田污染甚至绝收.为此,对矿区下游污染区和非污染区的农田土壤、尾砂和河流沉积物进行了系统调查和研究.调查结果表明,农田遭受As、Pb、Zn和cd污染,土壤酸化严重,pH值最低至2.5,全硫含量高达2.29%.X-衍射鉴定结果表明,受污染土壤中存在大量硫铁矿,这是导致土壤酸化的主要物质.由于强酸性淋溶作用的影响,污染农田中La、Ce和Nd等稀土元素发生明显的向下淋溶现象,导致表层土壤La、Ce和Nd元素含量明显低于未污染农田.从土壤剖面分布来看,污染点的土壤中As、Pb和Zn仍主要集中分布在表层0～30 cm范围,发生土壤酸化现象的土层深度仍局限于0～70 cm范围.     

南美洲南端巴塔哥尼亚高原熔岩中的上新世—第四纪碱性玄武岩的微量元素和Sr、Nd、Pb和O的同位素组成

南美洲南端巴塔哥尼亚高原的上新世—第四纪碱性玄武岩可分为两类:“克拉通”玄武岩和“过渡”玄武岩。“克拉通”玄武岩分布于新生代高原火山活动区和大陆沉积岩分布区,其同位素组成变化大:~(87)Sr/~(86)Sr比值为0.70316—0.70512;ε_(Nd)为0—+5.5;~(206)Pb/~(204)Pb\~(207)Pb/~(204)Pb和~(208)Pb/~(204)Pb比值分别为18.26—19.38、15.53—15.68和38.30—39.23。“克拉通”玄武岩的这些同位素值以及Ba/La、Ba/Nb、La/Nb、K/Rb和Cs/Rb比值都落在海岛玄武岩的范围内。“过渡”玄武岩分布于上新世—第四纪高原熔岩露头带的西缘,这一区域原先为新生代早期安第斯造山弧火山活动区。与“克拉通”玄武岩相反,“过渡”玄武岩的同位素组成的变化范围要小得多:~(87)Sr/~(86)Sr比值为0.7039±0.0004;ε_(Nd)为+4.0±1.1;~(206)Pb/~(204)Pb、~(207)Pb/~(204)Pb和~(208)Pb/~(204)Pb比值分别为18.60±0.08、15.60±0.01和38.50±0.10。这些同位素值类似于安第斯造山弧玄武岩;与“克拉通”玄武岩相比,当~(143)Nd/~(144)Nd和~(208)Pb/~(204)Pb比值一定时,~(87)Sr/~(86)Sr比值和~(207)Pb/~(204)Pb比值都较高。虽然“过渡”玄武岩的Ba/La、Ba/Nb、La/Nb和Cs/Rb比值不如安第斯造山弧玄武岩那样高,但它们仍高于“克拉通”?     

南大西洋深海沉积物的稀土元素地球化学:约54Ma前铈异常的变化

本文讨论了海洋沉积物的稀土元素(REE)地球化学特征,提出了REE进入海洋碳酸盐相的机理是吸附作用。认为海相碳酸盐的铈异常可作为判别古海洋氧化还原环境的一种指示剂:大约在54Ma前,南大西洋海水由还原环境变为氧化环境(类似于现代海洋的氧化还原环境)。这一变化与大西洋海水循环的改善有关。本文讨论了安哥拉海盆较老泥质沉积岩(OSAB)和安哥拉海盆较年轻沉积岩(YSAB)的铕异常及其可能的源岩。证明不同源岩的REE充分混合和不同大陆(非洲、北美洲,大洋洲和欧洲)地壳的平均组成具有均一性。     

美国加利福尼亚州弗朗西斯杂岩和蒙特雷群中燧石的稀土元素、主元素和微量元素:海相细粒沉积物中稀土元素来源的确定

加利福尼亚州中生代弗朗西斯杂岩和中新世蒙特雷群77个样品的稀土元素(REE)、主元素和微量元素的分析表明,这些样品中Ce异常(Ce/Ce~(++))的程度和总稀土丰度(ΣREE)主要受下述因素控制:1)含金属物质的量;2)陆源物质的直接输入量;3)总埋藏速率。这些独立过程的相对重要性是以这样的方式变化的,即在大洋盆地横剖面上是以REE相对分馏和ΣREE与大洋盆地沉积环境相对应的方式发生变化的。我们的推断已得到了对已发表的有关REE资料(即河流、滨海、开阔大洋和受洋中脊影响的水体,以及陆源、深海沉积物和含金属沉积物的REE资料)进行的广泛评述的支持。 燧石层中记录了扩张洋脊、开放洋盆和大陆边缘环境中的沉积过程。来自含金属物质和陆源物质的影响的相对重要性及海水中清除作用所起的作用,可以根据采样点距扩张洋脊的推测沉积距离(km)以及主元素化学特征和地层关系来估计。Ce/Ce~*值在扩张洋脊的附近很低(～0.29),但随着含金属物质影响的减少和陆源物质影响的增加而趋于逐渐增高(～1)。其它稀土指标(ΣERE,Lu_n/La_n,Eu/Eu~*)也与含金属物质和陆源物质的影响相对应。在扩张洋脊的附近,燧石的ΣREE看来似乎取决于埋藏速率,而页岩的ΣREE则与含金属物质的丰度相对应。在开阔大洋和大陆边缘环境,ΣREE受沉积物暴?     

湘西南兰蓉岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄、地球化学特征及构造背景

湘西南兰蓉岩体为一加里东期小侵入体,由黑云母二长花岗岩和二云母二长花岗岩组成。(443.5±8.1)Ma的锆石SHRIMP U-Pb年龄表明花岗岩形成于早志留世早期。主量元素组成表明岩体总体属钙碱性-高钾钙碱性系列强过铝质花岗岩类。该侵入体Ba、(Ta+Nb)、Sr、P、Ti强烈亏损,Rb、(Th+U+K)、(La+Ce)、Nd、(Zr+Hf+Sm)、(Y+Yb+Lu)等相对富集;稀土元素含量较高、轻稀土富集明显、Eu显著亏损;ISr值为0.71299,εSr(t)值为120,εNd(t)值为-8.11和-8.89,t2DM为1.82和1.84Ga。C/MF-A/MF图解显示其源岩为泥质岩和砂屑岩。上述地球化学特征表明兰蓉岩体为陆壳碎屑岩石部分熔融形成的S型花岗岩。基于岩石成因、构造环境判别以及区域构造演化过程,推断兰蓉岩体的具体形成机制为:奥陶纪末—志留纪初的北流运动(板内造山运动)导致地壳增厚、升温,尔后在挤压减弱、应力松弛的后碰撞-减压构造环境下,中、上地壳酸性岩石发生部分熔融并向上侵位而形成兰蓉岩体。     

土壤中稀土元素的含量和分布

利用仪器中子活化分析方法(INAA)对我国一些典型地区的364个表层土壤样品中La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb和Lu等八个稀土元素进行了测定.文中报告了各地区及所研究的全部土壤中稀土元素的平均含量和分布特征.     

兰州盆地第三纪沉积物常量元素变化及其古环境意义

通过对兰州盆地凤凰山剖面沉积物(厚约2484 m)的常量元素(Si、Al、Ca、Fe、K、Mg、Na)和碳酸盐含量分析,发现元素含量变化特征可分为三类:(1)元素Al、Fe、K和Mg赋存于细颗粒矿物中,与粒度分选和风化强度关系密切;(2)元素Si主要赋存于石英中,能良好反映沉积相变化;(3)元素Ca、Na与化学沉积盐类的生成有关,元素比值(Na/Al和Ca/Al)能揭示沉积环境演变。元素比值变化表明兰州盆地第三纪古环境变化可划分为四个阶段:54—43 Ma为三角洲河流相沉积,气候较温暖湿润;43—33 Ma Na/Al比值较高,钠盐大量生成,进入盐湖发育阶段,气候开始变干;33—23 Ma Ca/Al比大幅度波动,地层中含有大量石膏层,盆地经历了半干旱—半湿润的气候环境波动;23—9 Ma盆地从咸水-半咸水湖转变为风尘主导的干旱环境。综合凤凰山剖面的元素、磁化率、色度和粒度结果,认为第三纪以来兰州盆地古环境经历了三次阶段性变干的过程(~43 Ma,~33 Ma和~23 Ma);同全球气候和区域构造记录的对比表明,前两次变干可能同全球气候变冷关系密切,而早中新世的变干则可能是区域构造运动的结果。     

白云鄂博褐钇铌矿族易解石族矿物学及其非晶态研究

<正> 1.矿物地质背景和基本特征白云鄂博是举世无双的特大型铌稀土铁综合性矿床。矿床的围岩是元古界下部的硅质、泥质和碳酸盐地层。矿床的形成过程包括沉积、变质(1400—1500Ma)和热液交代(230—270Ma)两个阶段,主要与海西期壳幔源花岗质岩浆活动有关。海西期成矿流体活动分四个成矿阶段:矽卡岩化阶段(东接触带镁矽卡     

东南大盆地在伸展期间岩石圈减薄的同位素证据

在内华达州拉斯韦加斯附近,晚新生代伸展期间喷发的镁铁质岩石,其Nd和Sr同位素以及全岩化学组成呈时间分配的变化模式。这些模式表明,在伸展过程中,岩浆形成的深度在整个时期内都在变化,且岩石圈地幔部分地被软流圈地幔所置换。在碱性岩中,ε_(Nd)在整个时期内是变化的,从主伸展期开始前(16Ma)的-9.1(本区岩石圈地幔的特征值)变为伸展期(4.6Ma)的+6.4(软流圈地幔的特征值)。在主伸展期结束前后(10～6Ma),拉斑玄武岩浆喷发,此岩浆的ε_(Nd)的变化范围从-1C.1到-7.9;这表明,当软流圈地幔进入拉斑玄武岩形成的深度范围(33～50km)时,岩石圈并未减薄很多。拉斯韦加斯地区岩石圈约减薄了50％,这比根据上地壳伸展程度推测出的值要小(2/3或3/4),显示出岩石圈对伸展的响应是不均匀的。     

湖北黄梅乱泥滩花岗岩体的同位素年龄及成因初析

黄梅乱泥滩花岗岩侵入年龄为124.1Ma,完全冷却暴露地表年龄为80Ma,据岩石化学、稀土元素地球化学、~(87)Sr/~(86)Sr初始比值、∈Nd值、δ~(18)0值等综合分析,均显示该岩体具有“S”型花岗岩类的特征,其原始物质来自地壳。岩浆侵位深度为4.8km,结晶温度为798℃,氧逸度fO_2=1×10~(-11)a,压力P=6.57×10~8Pa岩体侵位时处于张性构造环境的陆内碰撞带。     

川西南阿什及尔期地层中的Ce异常及其古海洋学意义

川西南阿什及尔期地层中的全岩REE分配模式显示 ,含有浮游笔石和小型无铰纲腕足类的黑色页岩具有较低的Ce异常值 (0 .6 2～ 0 .74) ,而含有底栖三叶虫、有铰纲腕足类和藻类的非黑色页岩则具有较高的Ce异常值 (0 .92～ 1.30 )。Ce与其他元素的相关分析进一步揭示 ,Ce与Fe的相关性最好 (r =0 .85 ) ,与P的相关性次之 (r =0 .6 1) ,与Al的相关性较差 (r =0 .2 9) ,而与Mn和Ca几乎不相关 (r =0 .14,r =- 0 .0 2 )。实际观察可能表明 ,研究区底层水体在氧化和碱性条件下 ,Ce氧化为Ce4 + 并进入Fe的氢氧化物和磷酸盐的晶格中 ,或者被吸附到它们的表面 ,造成Ce在氧化水体中呈现负异常而在同期氧化沉积物中呈现正异常或负异常不明显 ;相反 ,在还原和酸性条件下 ,Ce在水体中以 +3价状态富集 ,引起Ce在同期缺氧沉积物中呈现明显负异常。作为古海水氧化还原指示的全岩Ce异常 ,通常限定于解释远洋细粒沉积物的沉积环境。我们的研究结果说明 ,移去化石骨骼 (通常是磷酸盐化石骨骼 )的浅海细粒沉积物同样可以用于全岩REE分析 ,以获得可靠的能够指示古海水氧化还原条件变化的Ce异常     

元古宙海水的稳定同位素组成发生过大的变化了吗?

古元古代罗克内斯特组(1.93～1.89Ga)的海相碳酸盐相对于较年轻且形成于类似沉积环境的新元古代海相碳酸盐大量亏损δ~(18)O(约8‰)。广海海相组分的同位素数据叠加了两种同位素趋势。第一种趋势包括早期潮坪沉积物的稳定化作用,以及富δ~(18)O蒸发孔隙流体可能发生的回流型白云岩化作用。对于在同位素成分上δ~(18)O值较低的第二种趋势,它是广海海相与大气降水(混合带)接触或在埋藏的较高温度条件下白云岩化作用期间形成的,由此导致了块状孔隙吸留胶结物的沉淀。 最富集同位素的鲕粒均为保存最好的标准海相组分,因而可能表明海水的δ~(18)O值在1.9Ga时约为-9.75‰±1.0‰(SMOW)。为了解释所推论的海水δ~(18)O值在1.9～1.0Ga期间存在8‰的正向漂移,海水的这一组成要求在高温下海水与玄武岩之间存在氧同位素交换平衡以及低温风化作用有过较大的变化。很可能亏损的δ~(18)O值表明在1.9Ga时表层海水具有大约30～35°C的较高温度。其重碳同位素δ~(13)C值为+1.75‰,比先前根据全岩数据所报道的新元古代海水更富集δ~(13)C。     

渤海夏季海水pH值年际时空变化

 收集渤海断面1978~2010年历年8月海水pH值、海水温度和大连站8月降水量观测资料,结果表明渤海夏季海水pH值年际变化范围为7.86~8.30,尚在适宜水生物生长的范围.采用EOF和最大熵谱分析,渤海夏季表底层海水pH值年际时空变化主要有两种模态,第一模态空间分量是断面南北海域同位相变化,时间分量周期为5.3a;第二模态空间分量是断面南北海域反位相变化,时间分量周期为3.2~10.7a.渤海夏季水温5a左右年际周期变化是影响夏季海水pH值年际变化的主要因素.历年8月降水量(酸雨)和月均黄河口径流量年际周期变化是影响夏季海水pH值年际变化的次要因素.渤海夏季断面海水pH值年际变化并不是规则的周期变化,其他因素也可以影响夏季海水pH值年际变化.     

浮游生物对天然海水中BHC农药残留量的浓缩作用研究

通过厦门邻近水域浮游生物对海水中BHC农药残留量的浓缩研究,发现该浓缩系数呈正态分布,中心趋势为318±116。在近岸海域,沿岸种类的浮游生物的浓缩系数受海水温度和盐度的明显影响。盐度在25—32‰情况下,浓缩系数与温度呈完全正相关;盐度是影响浓缩系数的敏感因素,pH值则是盐度影响的限定因素。在温度和pH值恒定条件下,浓缩系数与盐度呈明显负相关;pH值(8.00—8.50)的变化未表现出对浓缩系数的明显影响。