乌江流域沉积岩风化过程中铀的富集与释放

以乌江流域石灰岩、白云质灰岩、白云岩、硅质岩、黑色页岩和紫色砂岩等典型岩石的13条风化剖面为对象,运用相关分析和质量平衡计算方法,研究了这些岩石风化过程中铀(U)的富集与释放及其对河水U分布的影响,旨在增进对U生物地球化学循环的了解,也为流域U污染防治提供依据.结果表明,①乌江流域风化物和土壤中U的富集程度基本上高于上陆壳(upper continental crust,UCC)、中国土壤(China soil,CS)和世界土壤(world soil,WS);②U的富集和释放能力与母岩U含量以及风化剖面中粘土矿物和铁氧化物/氢氧化物含量及吸附能力有关;③石灰岩以及少量白云岩和碎屑岩风化过程中U的释放对河水U的分布特征具有重要的控制作用.     

溢油外观和碳稳定同位素比率随风化变化实验研究

溢油风化研究对于提升溢油防备和应急响应的效率非常重要。本文采用一种自行设计的用氯丁二烯橡胶围成水池并配有气动推板造波造流的新型溢油风化模拟装置,来模拟燃料油、柴油、涠洲原油、阿曼原油的风化过程,并对溢油样品的外观和碳稳定同位素比率δ13C的动态变化进行研究分析。结果显示,四类油品的外观随风化过程的变化具有显著差别,而且柴油的风化会导致形成球状下沉油块;阿曼原油δ13C与涠洲原油δ13C明显不同,而涠洲原油δ13C却与产自涠洲原油的燃料油颇为相似;四种试验油品在经过长时间风化之后,其δ13C均趋近于溢油刚开始时值,其中,涠洲原油的δ13C在风化过程中的变化幅度最大,大约为其他三种油品的7倍。本项研究的成果可应用于水上溢油的品种及其环境归宿的鉴别分析。     

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。     

黔中白云岩风化剖面微量元素的地球化学特征

本研究是为了探讨微量元素在化学风化作用下的迁移特征及分布规律并讨论碳酸盐岩地区红色风化壳的物源问题。我们选择了贵州省遵义市新浦镇的一处发育完好的原生白云岩上覆红土剖面作为研究的对象。以Zr作为不活化元素,我们得到以下的认识:1)该白云岩上覆红土剖面是原地形成的淋滤剖面,微量元素的迁移系数在红土剖面中的变化都具有很好的规律性。元素对Nb-Ta、Zr-Hf和Y-Yb的相关性很强,其可以作为上覆土层物质非多来源的证据,而单一物源与下伏岩石高度相关,那么可以推断所研究的土壤来源于下覆碳酸盐岩的风化。2)在整个剖面中,大部分微量元素在风化过程中都表现出富集的特性,尤其在岩-土界面处达到最大化,这显示出了风化淋滤的过程。Nb、Ta、V和Hf是相对不活化的元素。3)轻稀土元素在岩土界面的富集系数是大于重稀土元素的,这表明轻稀土元素在淋滤过程中更易于迁移。此外,铁质壳对相关微量元素有着富集的作用。总之,本次的研究结果对探讨喀斯特地区红土型风化壳的物质来源问题有着重要的指示意义。     

赤水河中下游冬季河水化学空间分布特征分析

通过在枯水期对赤水河中下游干流及其支流共25个河水样品进行水化学采样,水化学分析结果表明:在阴阳离子组成中,Ca2+为主要阳离子,占总阳离子的64%以上;阴离子以HCO3-和SO42-为主,占总阴离子75%~91%,其中HCO3-占51%以上。Gibbs图研究区河水化学组成受岩石风化作用控制,阴阳离子三角图、水化学比值分析表明研究区河水化学组成主要受碳酸盐岩风化作用影响,在下游部分支流存在一定硅酸盐岩风化作用。水化学时空分布的对比分析表明,人为活动的对赤水河流域岩石风化速率和水化学组成产生了一定的影响。     

环境污染加剧石质文物风化:机理、过程及防护措施

石质文物的风化问题由来已久,在影响石质文物风化的各类因素中,环境恶化对石质文物的风化影响日益严重,但现有研究大多忽略了环境污染加剧的影响。在此背景下,本文从酸性气体排放、温度效应和水体污染三个方面阐述了环境污染加剧对石质文物风化的影响和作用机理,并对现有石质文物的防护措施进行综合比较分析,提出石质文物的保护建议和措施,为新形势下石质文物的保护研究提供新的思路。     

花岗岩角闪石-黑云母~(40)Ar-~(39)Ar年龄与锆石U-Pb年龄对比研究及其地球化学意义

通过国内外花岗岩体的207对角闪石-黑云母40Ar-39Ar年龄(tAr)与锆石U-Pb年龄(tZr)之间差值(Δt=tZr-tAr)进行的频数统计分析表明:Δt呈对称正态分布(偏度系数CSK==-0.193;峰度系数CKU=16.9);年龄差(Δt)既呈正值又有负值,其众数值为0.40Ma,均值为0.45Ma。采用最小二乘法计算,花岗岩体锆石U-Pb年龄与花岗岩角闪石-黑云母40Ar-39Ar年龄拟合出相关系数很高(R=0.995)、回归系数接近l(0.997 7)的线性回归方程(tAr=0.997 7×tZr+0.004 5)。这些统计特征表明,从总体来看,花岗岩角闪石-黑云母40Ar-39Ar定年测定结果与锆石U-Pb定年测定结果是一致的,也不存在"花岗岩角闪石40Ar-39Ar年龄>黑云母40Ar-39Ar年龄"的规律。     

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%。     

基于生物标志物法的珠江流域有机碳溯源及DIC施肥效应研究

内源有机碳由地表水体水生光合固定DIC产生,是岩石风化碳汇的重要组成部分。为准确区分河陆地流水体中的内源有机碳及计算其所占比例,本文选取珠江流域作为研究区,通过不同季节的野外采样调查,利用类脂生物标志物法,结合传统水化学特征,揭示河流中有机碳的来源差异;最终根据有机碳的时空分布规律与水-岩-土-气-生相互作用分析,明确流域岩性及气候变化对碳汇的影响。结果表明:(1)珠江流域水体中冬季和夏季内源有机碳占总有机碳比例的平均值分别为65%和54%,表明水生植物光合作用导致的初级生产力的重要性;(2)内源有机碳比例和水生藻类生物量与DIC浓度和呈现出显著的正相关关系,表明DIC对水生植物光合作用具有施肥效应;(3)雨季因降雨稀释DIC浓度和冲刷外源有机质,对水生植物的施肥效应减弱,生成的内源有机质减少,且携带的外源有机质增加,导致内源比例减少;(4)高悬浮质(TSS)可以遮挡水体表层太阳光,减弱水生光合作用强度,降低内源有机碳的形成;但在TSS浓度比较低的情况下,其对水生植物生长繁殖的影响则体现在为其提供空间和营养物,从而增加水生藻类生物量及内源有机碳比例。     

花岗岩风化壳的不均一性与海岸带的可蚀性研究——以南海北大陆海岸带为例

海岸带岩土动力学特征的差异是影响海岸侵蚀过程与方向的重要因素之一。南海北大陆海岸带主要由花岗岩风化边坡组成。通过对该海岸带的北东翼及西南翼典型花岗岩风化壳剖面的黏土矿物及风化指标研究发现,两者存在不均一性：横向上,北东翼黏土矿物主要以高岭石、伊利石为主;西南翼黏土矿物主要以高岭石、伊利石和绿泥石为主,两翼均未见较明显的蒙脱石。相同层位比较,西南翼黏土矿物总量高于北东翼。垂向上,自地表到深部,北东翼黏土矿物组合及总量无明显的分层性,而西南翼则呈明显的分层性且地表含量明显高于深部。海岸带的风化作用也存在明显的不均一性：表现为横向上,北东翼海岸带风化程度要稍弱于西南翼;垂向上,北东翼化学风化指标n（Al2O3）/n（SiO2）,n（Fe2O3＋Al2O3）/n（SiO2）,n（TiO2）/n（Al2O3）、CIA在风化壳中呈无规律变化,而西南翼则呈明显的分层性,这种分层基本与表土层、红土层及砂土层成一定的对应关系。从化学可蚀性指标来看,由南海北大陆海岸带花岗岩风化壳演化而成的土壤均为强抗蚀性,但相同层位比较,北东翼可蚀性要稍弱于西南翼剖面。研究认为,组成南海北大陆海岸带的花岗岩风化壳之黏土矿物与风化作用的不均一性可很大程度影响海岸带的可蚀性。