扬子地台西缘下寒武统黑色页岩土壤元素地球化学特征

本文分析扬子地台西缘黑色页岩土壤(BSS)及其成土新鲜黑色页岩(FB)的主、微量元素的地球化学特征,探讨黑色页岩土壤成土地球化学作用机制。结果表明,黑色页岩土壤明显亏损MgO、CaO、Na_2O、P_2O_5和LOI(有机质),而富集Al_2O_3和Fe_2O_3等主量组分;且明显亏损Ba、V、Ni、Cu、Zn和Sr等微量元素,但其他微量元素则不然。与成土母岩相比,黑色页岩土壤的化学组成相对均一。主量组分对黑色页岩与黑色页岩土壤之间化学组成有不同的影响,这种影响与CaO、Na_2O和MgO等碱质组分、LOI所代表的有机质等的淋滤释出,及Fe_2O_3和Al_2O_3等氧化物的次生富集有关,其影响程度顺序为:CaONa_2OLOIMgOAl_2O_3Fe_2O_3MnOK_2O SiO_2P_2O_5。推断黑色页岩风化-成土过程中有机质、黄铁矿、方解石、钠长石、斜绿泥石等不稳定矿物的化学蚀变分解和长石等硅酸盐矿物的水解导致CaO、LOI、Na_2O、MgO、K_2O和SiO_2等主量组分,以及V、Cr、Ni、Cu、Zn、Ge、Ba、Sr等微量元素的淋滤释出;而黏土矿物、铁-锰氧化物等次生矿物的次生富集,导致Fe_2O_3、MnO和Al_2O_3等主量组分,以及Pb、Cs、Co、Th、Sc、Ga、Rb、REE等微量元素在土壤中形成次生富集。故而黑色页岩可为环境重金属污染源,而黑色页岩土壤本身也可存在重金属污染。     

湘中HJC铀矿区黑色页岩土壤重金属污染地球化学分析

本文以湘中HJC铀矿区黑色页岩土壤为研究对象,对黑色页岩土壤重金属污染进行了地球化学分析。通过测制A、B、C、D等土壤剖面并系统取样,借助ICPMS等分析技术,对土壤、成土母岩、玉米等进行了系统的主量元素、重金属和其他微量元素（稀土元素）分析。结果表明,矿区黑色页岩土壤具富Al2O3、Fe2O3,而贫CaO、Na2O的化学组成特征,其化学风化指数CIA值在79~84之间。土壤因继承成土母岩的元素富集特征而富集V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Sn、Sb、Tl、Pb、Th、U等多种重金属,其中Mo、Cd、Sb、U的富集最强。土壤重金属综合富集指数（EI值）在3~9之间,各剖面EI值大小顺序是：D>A>B>C, 以D剖面土壤重金属综合富集最强。土壤重金属污染富集因子（F）评价结果显示：矿区土壤普遍存在Cd、Mo、Sn、Sb、U等重金属污染,其中Mo、Cd、Sb等的污染最强,达显著（3级,2 < F < 20）污染程度以上。重金属污染效应既表现为Sc、Cd、Sn、Sb、U、Tl、Pb等生物毒性重金属在玉米中的富集,又表现为Mo、Co、Ni、Cu、Zn等生物有用金属在玉米中的明显亏损。黑色页岩即为土壤重金属污染的污染源。土壤重金属污染与重金属在成土母岩和土壤中的富集程度(Ks、EI、F)、重金属的活动性（Change%）等多种因素有关。重金属污染主影响因子的Pearson相关系数分析显示：Cd对土壤构成持久性污染,Mo、Sn、Sb、U等的污染程度可随土壤风化的进行因淋失而趋于降低,而Zn、Mn、Ba、Co、Ni、Th等目前未达到污染水平的重金属则可因次生富集而在未来引发污染。     

扬子地台西缘震旦系一下寒武统黑色页岩中磷块岩环境地球化学分析

本文分析了扬子地台西缘黑色页岩中磷块岩的主、微量元素地球化学特征,以及磷块岩中重金属的分布和赋存特征,探讨了富镉磷块岩的元素组成及其环境效应.结果 表明,扬子地台西缘磷块岩富含P2O5、CaO等化学成因组分,而亏损SiO2 TiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O等碎屑组分.根据重金属富集特征,这些磷块岩可分为高富镉磷块岩和低富镉磷块岩,湘西和黔东北磷块岩属于高富镉磷块岩.高富镉磷块岩明显富集Cd、Mo、U、Ni、V、Co、Pb等重金属,为环境重金属污染源.磷块岩中Cd等重金属赋存于黄铁矿等硫化物矿物中,故在磷肥加工过程中去除黄铁矿等硫化物矿物,是预防磷肥施用导致的重金属污染的重要措施.     

黑色页岩化学风化程度指标研究

黑色页岩是一套化学组成变化大、成份分布极不均一的岩石。建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化基础之上的化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,因不能较好地把母岩化学组成变化与风化反应引起的化学变化区分开来,用于厘定黑色页岩的风化程度时,存在灵敏度低、与实际风化程度不相符等问题。故需要建立新的风化指数来厘定黑色页岩的风化程度。本文以湘中地区下寒武统新鲜和风化黑色页岩的主量元素分析为基础,利用单因素方差分析和多变量判别分析等方法,确定引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的关键化学组分,并甄别其影响程度。建立影响黑色页岩风化程度的主量元素判别函数,进而构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数。研究表明,引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的主量元素,其影响程度依TiO_2Al_2O_3Fe_2O_3LOIMnOCaOSiO_2MgOK_2ONa_2OP_2O_5顺序而降低。以此为基础,构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数为:WB=28.8×ln(SiO_2)+16.67×ln(TiO_2)+10.52×ln(Al_2O_3)+5.62×ln(Fe_2O_3)-2.01×ln(MgO)+4.10×ln(CaO)-4.24×ln(K_2O)-5.06×ln(Na_2O)+5.07×ln(LOI)-158.13。该风化指数(WB)能克服现有各风化指数的不足,适合用于厘定黑色页岩风化程度。     

黑色页岩的资源功能和环境效应

利用ICP—MS等分析技术对典型黑色页岩的微量元素及P、S等组分进行了分析,探讨了黑色页岩的化学特征、风化机制和微量元素富集特征,阐明了黑色页岩的资源功能和环境效应。结果表明,黑色页岩不但富含多种矿产资源,产有大型、超大型多金属矿床,而且可用作复合化肥以改良土壤。同时,黑色页岩因风化分解释放CO2、产生酸性矿排水、释出重金属元素等而可能对环境产生严重影响,引起环境问题。开发利用黑色页岩不但要充分认识其资源功能特征,拓宽其应用途径,而且要特别注意其可能引发的环境问题。     

湘西下寒武统黑色页岩风化元素活动规律

为探讨黑色页岩风化过程中的元素活动规律,采集了湘西东坪、柑子坪下寒武统黑色页岩风化-成土剖面的样品进行了主、微量元素地球化学分析。结果表明,两剖面风化层有不同的主量元素组成,但其土壤层的主量元素组成相对均一。主量元素Si、K、Na、P等在风化过程中活泼而被淋滤释出;而Al、Fe、Mg等元素既可被淋滤释出,又可产生次生富集。而成土过程中,所有主量元素都表现被淋出的特征。元素Mn的次生富集明显;重金属V、Ni、Cu、Cr、Co、Zn、Pb等在风化-成土过程中的化学活性与Al、Fe等主量元素相似;亲石元素Sc、Rb、Sr、Cs、Ba、Th、U、Ga、Ge等在风化-成土过程中的活性较强,趋于被淋出,且其淋滤释出率随风化程度增强而升高;高强场元素Zr、Hf、Nb、Ta等的化学活性相对稳定。     

贵州织金下寒武统黑色页岩矿物岩石成分及资源利用特征

通过野外采样、化学分析、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)分析等手段,研究了贵州织金地区黑色页岩矿物成分、化学组分、微量元素、稀土元素特征。研究区矿样化学成分以SiO_2和Al_2O_3为主,且具有高K低Na的特征。电子探针和X射线衍射分析表明,研究区黑色页岩主要矿物组成有石英、粘土矿物、白云石及黄铁矿等。织金黑色页岩中Pb、Ni、U、V、Cr等金属元素存在不同程度的富集,稀土元素总量为153.2×10~(-6)~224.89×10~(-6),属轻稀土元素富集型。同时从多金属层、页岩气、页岩提钾及近底部含磷铀矿资源等方面讨论了织金黑色页岩资源化利用。织金黑色页岩多金属层含有Mo、V、Ni、Ag及U等多金属元素,具综合利用价值;其中有机碳含量达到页岩气开发大于2%的条件,可进一步开展研究;页岩中伊利石含量较多,可提取黑色页岩中的钾制备含钾复合肥;黑色页岩底部与磷矿层接触带产出磷铀矿,主要为胶状磷铀矿,接触带可作为铀矿找矿的标志层。     

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征,分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明,牛蹄塘组下段以硅质页岩为主,TOC含量4. 96%~10. 10%;上段以富泥硅质页岩为主,TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境,沉积古水体为贫氧的还原状态;上段富泥硅质页岩沉积时期,仍为贫氧的还原环境,但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素,热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。     

广西北部湾地区表层土壤中Cu地球化学分布特征及影响因素研究

选取广西北部湾地区表层土壤为研究对象,采集7327件土壤样品,400件岩石样品,分析K_2O、Na_2O、CaO、MgO、SiO_2、Al_2O_3、TFe_2O_3和有机碳,探讨了土壤成土母岩、成土作用、土壤组成和土壤性质等对表层土壤Cu元素的影响。结果表明,研究区表层土壤Cu元素含量低于中国土壤背景值;风化作用对于Cu元素的次生富集起到极为重要的作用,强于成土母岩元素含量背景的影响。Pearson相关分析和主成分分析结果表明,土壤组成和土壤性质等因素中,含Al矿物、含Fe矿物和有机碳(SOC)对土壤Cu的富集起到主导作用;pH和含Ca矿物起到次要作用,而含K矿物、含Na矿物和含Mg矿物的作用较弱,可以忽略不计,SiO_2则起反作用。     

广西北部湾地区表层土壤As分布特征及其影响因素

选取广西北部湾地区表层土壤中As元素为研究对象,采集了7 327个土壤样品,400个岩石样品,分析As、K₂O、Na₂O、CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃、Mn、Ti、pH和有机碳（SOC）等指标,探讨了土壤成土母岩、成土作用、土壤组成、pH和有机质等对表层土壤As元素的影响。结果表明：As元素平均质量分数为7.96×10^-6,为中国土壤背景值0.80倍;风化作用对于As元素的次生富集起到极为重要的作用,明显强于成土母岩As元素背景的影响。Pearson相关分析和主成分分析表明：在土壤组成和土壤性质等因素中,含Al矿物（Al₂O₃）、含Fe矿物（TFe₂O₃）、含Si矿物（SiO₂）和SOC,对土壤As的富集起到主导作用;pH 和含 Ca矿物（CaO）的作用较弱;而含K矿物（K₂O）、含Na矿物（Na₂O）和含Mg矿物（MgO）对As的次生富集作用可以忽略不计。     

渝东北黑色页岩元素迁移特征及化学风化程度

黑色页岩是富含有机质和硫化矿物的特殊沉积岩,但人们对其风化过程的元素活动性及矿物风化机制关注较少.为探讨不同地形位置的黑色页岩化学风化过程,采集了渝东北城口某山脊 (A)、近山顶 (B) 和沟谷 (C) 的下寒武统水井沱组黑色页岩风化剖面岩样,利用XRD、XRF和化学分析手段对采集样品的矿物成分、主量元素进行测定分析.元素和矿物的质量迁移系数 (τ) 和质量迁移通量 (M_{j, flux}) 的计算结果表明,黑色页岩风化过程中Ca、Mg和Na元素具有明显的贫化现象,近地表处存在Al元素的富集现象;矿物成分方面,黄铁矿和有机质氧化后形成的酸性水环境,造成方解石、白云石、斜长石等不稳定矿物溶解,并生成含水石膏、铁质氧化物、黏土矿物等次生矿物.不同赋存位置的黑色页岩风化程度有所差异,Na/K-CIA、K/Ca*-Al/Na、A-CN-K和A-CNK-FM图解显示:A剖面处于脱Ca过程的初级风化阶段,B剖面处于脱Ca、Na初期的初等-中等风化阶段,C剖面已发生脱Ca、Na过程,并伴随脱Si作用的中等-强烈风化阶段,结合不同风化指数 (如:CIA、CIW、PIA、MWPI等),得出各剖面的化学风化强弱程度依次为C＞B＞A.      

南襄盆地泌阳凹陷核桃园组三段纹层状泥页岩地球化学特征及其成因解释

黑白相间纹层状页岩是沉积岩中非常重要且常见的一种岩石类型。采用X射线荧光岩心扫描仪对泌阳凹陷5号页岩层中纹层状页岩样品进行测试,分析结果显示湖相纹层中一些指标,如Sr、CaO、K2O、SiO2、TiO2、Fe2O3、Al2O3、Cu含量在纹层中表现出明显规律性变化,即白色纹层中Sr和CaO含量明显高于黑色纹层,而K2O、SiO2、TiO2、Fe2O3、Al2O3、Cu含量明显低于黑色纹层。硼元素以及古氧化还原和古气候指标表明纹层状页岩主要发育在半干旱-干旱的半咸化-咸化分层水体。镜下鉴定揭示,黑色条纹主要为高有机质泥质沉积物,白色条纹主要为方解石、石英以及白云石等矿物,黑白纹层的物质成分组成与陆源供给和水体咸化后自身形成的矿物密切相关。黑白纹层中元素差异变化揭示了不同矿物组成的差异,也揭示出陆相湖盆季节性韵律变化。     

贵州威宁窑上组沉积物物源特征及沉积控制因素分析

根据威宁草海第四纪窑上组沉积物主量元素和REE特征,探讨沉积物物源特征、气候演变情况、沉积物堆积控制因素。结果表明:Al、Mg、Ca、K、Na和Ti的含量变化在剖面上一致,它们的相关系数很高(0.522~0.985)。Fe含量和Mn含量呈正相关形式,与Al、Mg、Ca、K、Na和Ti呈负相关。Fe2O3含量在土黄色粘土的铁质层很高(42.86%~50.57%)。样品中REE球粒陨石标准化配分模式与贵州土壤、贵州碳酸盐岩风化壳配分模式很相似,与峨眉山玄武岩配分模式不一致,但其含量略低于贵州碳酸盐岩风化壳的含量;沉积物主要来源于碳酸盐岩,且碳酸盐岩强烈风化成土作用使REE超常富集,在剖面上呈现高ΣREE(平均219.38μg/g)。通过Mg/Ca、MgO/Al2O3、(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3、(Fe2O3+Al2O3)/(MgO+CaO)、(K+Na+Ca+Mg)/(Fe+Mn)、(Al+Fe+Mn)/(K+Ca+Mg)和(MgO+Na2O+CaO)/Al2O3等气候指标研究,表明在草海窑上期为湖泊沉积时期,气候经历了由温暖湿润向冷干的转变。同时,认为物源性质、构造运动、气候等共同控制该区沉积物形成。     

赣西南下寒武统杂砂岩地球化学特征和沉积环境

赣西南地区早寒武世发育巨厚的砂泥质复理石沉积,砂岩杂基含量普遍大于15%,以杂砂岩为主。赣州市、井冈山市和萍乡市3个地区杂砂岩的主量、微量、稀土元素含量和组合特征表明,赣西南下寒武统杂砂岩具有较高的SiO2含量,高的Al2O3/(CaO+Na2O)和K2O/Na2O比值,较低的Al2O3/SiO2、Fe2O3/MgO比值和CaO含量;微量元素含量接近中国东部上地壳值,富集大离子亲石元素;稀土元素具有LREE富集、Eu亏损明显的特征。综合分析推测,物源剥蚀区为华夏陆块,其北缘显示为被动大陆边缘的地球化学特征,赣西南地区海水较深,且自南向北略微加深。     

川西平原中更新世网纹红土主量元素地球化学特征

川西平原中更新世网纹红土地球化学分析结果表明,网纹红土的主量元素组成具有较好的一致性,以SiO2,Fe2O3 和
Al2O3 为主,三者含量之和平均值为90.92%;K2O,Na2O,CaO 和MgO 等易溶组分含量低,除K2O 含量略高于1% 外,其余氧化物均不足1%。相对于上陆壳（UCC）平均组成,主量元素富集TiO2,TFe2O3,贫Na2O,MgO,P2O5,K2O,MnO。样品中的Fe2O3,Al2O3,R2O3（Fe2O3+Al2O3）与SiO2 含量呈明显的负相关关系,表明该地区网纹红土符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的成土过程,总体形成于湿热环境。通过化学蚀变指数（CIA）、风化淋溶系数（BA）和A-CN-K 图解等对比分析,该区中更新世网纹红土的化学风化强度与九江红土、宣城红土相近,认为该区网纹红土在湿热环境下遭受了强烈的化学风
化作用,同时也表明中更新世川西平原与长江中下游地区具有相似的古气候环境。     

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价（Ⅰ）：风化结构体地球化学

峨眉山玄武岩属典型低渗透介质,其岩体风化是通过结构体风化实现的.风化玄武岩结构体具有一层或多层腐岩壳包围核心石形成的壳状结构;从表面向内,越靠近结构体几何中心,玄武岩风化程度越低.玄武岩风化可分为初期和中后期两个阶段,第一阶段仅存在二价铁向三价铁的转变而无明显组分流失与相对富集,第二阶段二价铁氧化与活动性组分(Si、Ca、MgNa、K)淋失和惰性组分(Al、Ti、ΣFe)相对富集同时发生.风化初期,随着风化程度的提高,FeO和Fe2O3相对含量此消彼长,但∑Fe相对含量变化不大;风化中后期,随着风化程度的提高,SiO2、CaO、MgO、Na2O、K2O、FeO相对含量单调降低,Al2O3、TiO2、Fe2O3、LOI单调升高.玄武岩风化过程中,FeO和Fe2O3相对含量对风化程度变化最为敏感.贯穿整个风化过程的含铁矿物氧化引起的铁种相对含量变化应成为峨眉山玄武岩风化程度评价需要考虑的关键因素.     

湘中安化黑色页岩土壤玉米的元素地球化学分析

利用等离子质谱(ICP-MS)等分析技术,对产于安化东坪、烟溪黑色页岩土壤上的玉米进行元素地球化学分析.结果.表明:尽管东坪、烟溪黑色页岩土壤重金属元素富集的程度及其元素组合特征明显不同,但生长在其上的玉米有相似的主量元素和重金属元素的富集特征.玉米中Cd、Cr、Sc、Tl、Zn等重金属相对富集,以Cd的富集尤为明显;而Ba、Co、Cu、Fe、Mo、Ni、Pb、Sb、U、V等重金属相对亏损.黑色页岩土壤重金属污染的环境地球化学效应表现为Sc、Cr、Cd、Tl等生物毒性重金属元素在玉米中富集,而Ba、V、Co、Ni、Mo、Rb、Sr等生物必需微量金属在玉米中亏损.     

湘西柑子坪黑色页岩土壤地球化学分析

近年来,黑色页岩风化的地球化学研究受到学界的重视。这是因为富含有机质和硫化物矿物(主要为黄铁矿)的黑色页岩暴露地表极易被风化分解,淋滤释出重金属元素(Littke et al.,1991;Peucker-Ehrenbrink,2000;Peng et al.,2004),而影响地表(水、土壤)环境(Peng et al.,2004;彭渤等,2005)。由于黑色页岩成岩物源条件、沉积环境等方面的差异,使得不同地区、不同     

江西赣县花岗岩型红土剖面常量元素地球化学特征

对赣县田村花岗岩红色风化壳剖面常量元素的迁移特征和化学风化强度的研究结果表明：（1）红土常量元素组成以 SiO2、Al2O3、Fe2O3为主,三者占总量的90%以上,其中又以SiO2的含量最高,K2O、CaO、Na2O与MgO等易溶组分的含量则 相对较低;（2）红土剖面风化过程中,常量元素的地球化学行为多表现为迁移淋失,迁移程度由剖面底部向上逐渐增强, 其中CaO与Na2O平均迁移量分别为97.34%、94.94%,属于强迁移元素;MgO、K2O和SiO2平均迁移量分别为52.50%、 39.89%、22.72%,属于易迁移元素,Fe元素表现为高度富集;（3）综合分析铝铁系数、化学蚀变指数和风化淋溶系数,指 示赣县花岗岩型红土在炎热、潮湿环境下遭受了强烈的化学风化作用,风化强度顶部向下渐弱。     

长江与汉江现代沉积物元素组成分析

长江与汉江表层沉积物常量及微量元素组成特征分析表明,长江沉积物的常量化学组分中CaO、MgO相对较汉江高,汉江沉积物中Fe2O3、Al2O3、K2O相对较长江高;汉江沉积物的微量化学组分中Cr Ni、Mo、As、Sb、F等元素相对长江高;长江沉积物Cd的赋存形式以离子交换态和碳酸盐态为主,汉江沉积物Cd的赋存形式以残余态为主。长江沉积物与汉江沉积物组成的差异是由其源区表壳岩系决定的,前者呈现高CaO、MgO,并呈碱性(pH:8.02)的特点,而后者相对富Fe2O3,并呈中性(pH:6.8)。