琼北南渡江两岸火山岩分布区土壤地球化学分异及成因研究

海南岛北部的第四纪火山岩分布区是我国玄武岩风化成土最活跃的地区之一,对于理解热带成壤过程的元素地球化学行为具有重要意义.本文选取琼北南渡江下游两岸多期火山岩上的心土及风化剖面,系统探讨该区土壤的主量与稀土元素分异特征.研究发现,玄武岩风化土壤的主量元素组成均以SiO2、Al2O3、TFe2O3为主,三者总含量在73.62％以上,MgO、CaO、Na2O和K2O强烈淋滤流失.除全新世石山组玄武岩风化的心土样品外,其它期次火山岩风化心土样品的风化程度均为极端风化,CIA值(化学蚀变指数)多处于91.0以上,且平均的CIA(Qp2d1)>CIA(Qp2d2)>CIA(Qp3d2)>CIA(Qhs),表现为成土年龄越老,风化程度越高.本次研究还发现,无论是面上分布的心土样品还是剖面土壤样品,均为轻稀土富集的右倾模式,Eu异常不显著,剖面土壤样品ΣREE与CIA之间呈现负相关.不同期次玄武岩风化土壤均呈现显著的Ce正异常,可能与琼北地区处于热带湿热气候区,受强烈的风化淋滤作用有关.     

热带海南岛地表和地下化学风化：对全球碳循环及海水Sr 同位素演化研究的启示

热带地区火山岛/岛弧的化学风化对全球碳循环和海水的Sr同位素演化均有着重要的作用。文章对中国热带海南岛的玄武岩、花岗岩小流域和大河流域进行了河水、地下水、雨水以及基岩和沉积物的综合研究,分析了水样和固体样品的元素含量和Sr同位素比值。结果显示,河床沉积物的化学蚀变指数（CIA）与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr之间存在着一定的变化关系,而这主要归因于沉积物的阶段性差异风化：风化早期阶段以黑云母占主导,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr较高。此后斜长石开始风化,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr逐渐下降。在风化程度中等阶段,斜长石大量分解后,各种富钾矿物风化加剧,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值升至最高点。在高风化程度阶段,随着富钾矿物逐渐减少,稳定的风化残余物质占据主导,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值逐渐下降。与年轻的活火山岛——加勒比海小安的列斯群岛和印度洋的留尼汪岛相比（其地下化学风化速率2~5倍于地表风化速率）,由于相对较低的降水量和老死火山低的孔隙度,海南岛地下水的流量和固溶物总量（TDS）要低的多,导致海南岛的地下化学风化速率低于地表风化速率,仅与高纬的俄罗斯堪察加活火山岛相近,为小安的列斯群岛和留尼汪岛的约6%~25%,属于全球地下风化贡献最低的区域之一。海南岛玄武岩区的地表化学风化和CO2消耗速率高于法国中央高原和西伯利亚,略低于夏威夷和德干,而显著小于东南亚的爪哇岛和 吕宋岛。在温度相近的条件下,径流量对化学风化速率有着非常明显的控制作用。由于较低的年径流量,热带区域的海南岛,其对大气CO₂的消耗能力只是处于一个全球平均的范围内。     

滇东地区碳酸盐岩上覆风化层的元素地球化学特征及其成因讨论

碳酸盐岩风化形成的红土保存着喀斯特发展演化历史证据,同时也是喀斯特地区土壤研究的重要对象。文章选取云 南石林地区的两处典型碳酸盐岩剖面为研究对象,对主量元素,微量元素及稀土元素在风化层的迁移特征及分布规律进行 研究,为探究风化层的成因提供依据。结果显示：（1） 以Ti为参比元素的剖面迁移特征表明,两剖面的主量元素在成土过 程中有相似的迁移规律,多数表现为淋失;微量元素略有差异,富集淋失程度不一。（2） UCC 标准化蜘蛛图显示,相对于 基岩,风化层中的Ca和Sr均出现亏损;与UCC相比,Fe、Ti等元素轻微富集,Mg、Ca、Na、K、P等元素显示了强烈的亏 损特征。（3） 基岩与风化层的REE分布模式相似,但风化层的稀土相对富集,轻稀土元素间的分异较大而重稀土元素间的 分异较小,且SJC剖面的轻、重稀土元素比值大于QST剖面;稀土元素球粒陨石标准化后,SJC剖面的Eu为负异常,剖面 上部和下部出现Ce负异常;QST剖面Ce负异常,Eu明显负异常。（4） 元素含量变化和元素对Al-Ti、Al-Fe及Zr-Hf相关性 说明剖面上覆红土是下伏基岩风化的结果。研究结果显示,两个剖面的元素地球化学特征与基岩存在很好的继承性,风化 层是基岩原位风化的产物。     

沙茨基海隆(Shatsky Rise)白垩纪玄武岩的地球化学特征及其地幔柱-洋中脊相互作用过程

沙茨基海隆(Shatsky Rise)是白垩纪早期形成的西北太平洋大火成岩省,其成因和演化过程目前仍存在较大争议。本次研究对沙茨基海隆白垩纪玄武岩进行了全岩主量、微量元素、Sr-Nd-Pb同位素的分析。沙茨基海隆玄武岩主要属于拉斑玄武岩,具有较亏损的大离子亲石元素和轻稀土元素以及较富集的重稀土元素的特征,没有明显的Eu异常(δEu=0.99～1.29),与正常洋中脊玄武岩(N-MORB)的微量元素配分模式较为相似。然而该系列玄武岩却具有相对较富集的初始⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(0.702986～0.703991)和¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(0.513034～0.513194)同位素比值、较富集的²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb(15.439～15.508)和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb(37.853～38.488)同位素比值,与富集的洋岛玄武岩(OIB)和岛弧火山岩的同位素成分较为相似,且源区混入高U/Pb比值(HIMU型)的富集地幔成...     

渤海湾盆地新生代玄武岩成因——地球化学和Sr-Nd-Hf-Pb同位素证据

渤海湾盆地新生代玄武岩是华北克拉通东北部新生代玄武岩的重要组成部分,由于该地区的玄武岩在地表出露较少,之前的研究程度一直很低。本次研究在辽河油田选取了钻孔岩心样品,通过岩石学、地球化学、Sr-Nd-Hf-Pb同位素方法进行分析,探讨了新生代玄武岩的成因。结果表明:渤海湾盆地新生代玄武岩主要为玄武岩和粗面玄武岩,玄武岩的w(SiO)₂)为49.08%～50.70%,w(MgO)为2.63%～5.80%,具有明显的轻重稀土元素分馏,(La/Yb)_N和(Dy/Yb)_N值分别为7.96～11.61和1.71～1.84,Eu和Ce没有明显的负异常,高场强元素(HFSE)和大离子亲石元素(LILE)富集,具有明显的Nb、Ta和Sr正异常;全岩的Sr、Nd、Hf同位素比值(⁸⁷Sr/⁸⁶ Sr)_i值为0.704 622～0.706 581、ε_Nd(t)值为1.1～1.9和ε_Hf(t)值为1.6～4.6,(²⁰⁶     

胶东崂山早白垩世A型花岗岩成因及对区域构造演化的意义

早白垩世崂山花岗岩位于苏鲁超高压变质带中部,是中国东部典型的A型花岗岩之一。其岩浆源区和岩石成因目前还存在一定的争议,而且其成岩过程中的物理化学条件及相关研究也比较缺乏。本文在详细的野外工作和岩相学研究的基础上,采用角闪石、黑云母的成分估算了成岩的温度、压力和氧逸度条件,并开展了岩石地球化学、Sr-Nd同位素分析,探讨岩石的源区和成因。结果显示,崂山花岗岩的岩浆形成于高温(>850℃)和高氧逸度条件。岩浆在地壳浅部压力较低的条件下结晶,岩浆固结温度在700℃左右,随后经历了快速降温的过程。岩石地球化学方面,崂山花岗岩富Si O₂、富碱,贫Ca、Mg;高场强元素Th、Zr、Nb、Y和大离子亲石元素Rb、K含量高,而Ba、Sr含量低;稀土元素含量高,且具有显著的Eu负异常,呈右倾“海鸥型”分配特征。同位素方面,所有样品均显示出富集的Sr、Nd同位素特征,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.706447～0.707876,ε_Nd(117Ma)值为-14.8～-17.4,全岩Nd两阶段...     

云南金平白马寨含矿镁铁-超镁铁岩体岩石地球化学

云南金平白马寨铜镍硫化物矿床含矿岩体为侵位在奥陶系砂页岩的镁铁-超镁铁环状杂岩体。从岩体核心到边缘依次出现橄榄岩—橄榄辉石岩—辉石岩—辉长岩的岩相分带。该岩体的主量元素显示拉斑玄武岩岩浆分异演化的趋势。REE显示富集LREE的配分模式,具明显的Eu异常。微量元素蛛网图显示明显的Ta、Nb、Ti及P的负异常。具有高(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i(0.710974~0.722667)和低ε_Nd(t)(-13.17~-12.09)的特征。微量元素和同位素地球化学证据表明,岩浆源于俯冲地壳物质改造的富集地幔,岩浆上升过程中遭受了一定的地壳物质混染。岩体可能是在弧后拉张的构造环境中形成。     

峡东地区南华纪-寒武纪地层风化过程元素及Sr-Nd同位素演化特征及其地球化学意义

以峡东地区南华纪、震旦纪和寒武纪标准地层泥岩、冰碛泥岩、砂岩、灰岩和白云质灰岩及对应的风化土壤为研究对象, 分析了地层风化成土过程中不同元素的迁移行为, 根据剖面样品的Sr-Nd同位素组成变化, 探讨了其同位素体系的封闭性特征与应用意义.结果表明: (1) 不同岩性基岩在成土过程中的蚀变强度有明显的差异, 在相似地表条件下, 碳酸岩风化剖面的风化程度高于泥质岩和砂岩; (2) 通过对比稳定高场强Ti元素在基岩和风化剖面中的含量变化, 计算出土壤样品在风化过程中体积相对基岩发生的改变量, 进而计算出不同岩性基岩在风化过程中微量元素的绝对含量变化以探讨这些元素的活动规律.结果表明, 灰岩和白云质灰岩的风化剖面元素含量变化明显, 而在泥质岩风化过程中大多数元素保持了相对稳定, 说明沉积岩风化过程中元素的活动性特征明显地受到了原岩矿物组成的制约.风化过程中, 不同性质的元素的活动性差异明显, 其中亲硫元素(Cu、Zn、Pb、Mo) 和大离子亲石元素(Rb、K、Sr、Ba) 在不同岩性的风化剖面中均表现出明显的元素含量变化, 而高场强元素(Zr、Hf、Nb、Ta) 含量则相对稳定; (3) 泥质岩风化形成的土壤层REE含量变化较小, 而碳酸岩风化土壤层REE含量发生了明显下降, 且其风化形成的土壤表现出LREE和HREE相对于MREE的富集.无论是碳酸岩或泥质岩风化形成的土壤, 均出现了明显的Eu负异常和Ce的正异常, 但在其原岩中这些异常并不存在或不明显; (4) 基岩与土壤剖面间Sr同位素组成和Rb/Sr比值存在明显差异, Rb-Sr同位素组成发生了明显的开放.所形成土壤层的Sr同位素组成受到2种因素的约束: 原岩性质和外来组成的Sr同位素比值.因此在总体上, 风化土壤的Sr同位素组成已不能代表基岩的Sr同位素组成; (5) 沉积岩风化过程中, 碳酸岩和泥质岩形成的风化土壤基本保持了原岩的Sm-Nd同位素组成特点, 由其组成所获得的Nd同位素亏损地幔模式年龄等能反映其原岩信息, 而近源沉积形成的砂岩和含砾冰碛泥岩所形成的土壤, 其Nd同位素组成则存在不同程度的改变.      

浙江治岭头地区玄武岩U-Pb年龄、地球化学特征及构造背景

为加深对华南地区东部白垩纪构造演化及壳幔作用的认识,对浙江省治岭头地区发育的玄武岩进行了U-Pb年龄、地球化学和Sr-Nd-Hf同位素分析。玄武岩呈块状构造,斑状结构,斑晶以斜长石、角闪石为主。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示年龄为101±1 Ma,为早白垩世岩浆活动的产物。岩石地球化学分析结果表明,玄武岩整体具有富碱、高K₂O/Na₂O、高K₂O+Na₂O值和高Al₂O₃含量的特征,富集大离子亲石元素(Rb、Sr等)及轻稀土元素,亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti、Hf等),稀土元素配分曲线整体右倾,具有微弱的正Eu异常,应属于钾玄岩系列。岩浆演化过程中经历了一定程度的分离结晶作用,Th/La、Th/Ce、Lu/Yb等值更接近于幔源岩浆的比值;(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i=0.70729～0.71029,ε_Nd(t)值及ε_Hf(t)值范围分别...     

西藏冈底斯中段晚侏罗世许如错花岗岩成因：锆石U-Pb年龄、地球化学及Sr-Nd-Pb-Hf同位素证据

西藏冈底斯中段晚侏罗世许如错花岗岩的岩石成因对理解特提斯洋演化具有重要的意义。本次系统研究了许如错地区似斑状黑云母二长花岗岩的岩石学、锆石U-Pb年代学、锆石Lu-Hf同位素、全岩元素地球化学和Sr-Nd-Pb同位素。许如错花岗岩的锆石U-Pb年龄为152.3±0.7 Ma,形成于晚侏罗世。SiO₂和Al₂O₃质量分数较高,平均值分别为71.3%和14.2%,铝饱和指数（A/CNK）较高（1.10～1.23）,属于强过铝质高钾钙碱性系列岩石;富集大离子亲石元素（Rb, Th和K）、轻稀土元素和Pb等;亏损高场强元素（Nb, Ta, Ti和P）,重稀土元素,Eu, Sr和Ba等。锆石εHf（t）值（-12.5～-16.9）、全岩⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_（t）初始值（0.715～0.717）、εNd（t）值（-14.2～-14.5）和Pb同位素初始值(²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb_（t）,²⁰⁷     

中国东部玄武岩风化土壤的粘土矿物及碳 汇地球化学研究

     玄武岩风化是大气CO2 的一个主要碳汇过程,气候条件是影响玄武岩风化和固碳速率的重要因素。该文选择中国东 部不同气候带的新生代玄武岩典型风化剖面,进行了粘土矿物和常量元素分析。结果显示,在内蒙古-海南岛的采样区间内, 随着气候条件由干冷向暖湿转化,风化剖面中粘土矿物组合呈现蒙脱石+ 伊利石+ 高岭石→蒙脱石+ 高岭石→高岭石+ 三水 铝石的转变。剖面中土壤元素得失状况也显示出相应的规律,由于存在粉尘输入与风化淋滤作用的综合影响,在干冷的内 蒙古地区,粉尘对于Ca,K,Na,Si 等元素的输入量大于这些元素的淋失量;在山东地区,Ca,K,Na 元素开始快速淋失, 大于粉尘的输入量;在苏皖地区,Si 元素的淋失量开始小于粉尘输入量;而在湿热的海南地区,风化作用强烈,Si显示出 大量淋失的特点,碱性元素几乎全部流失。根据元素的相对得失率和北方粉尘平均组分的校正,初步估算了研究区内玄武 岩风化对大气CO2 的消耗速率,其数值在5.37~181.00 t（km2·a）之间,与Dessert 等（2003）的研究结果大致相当。     

Minéralogie et bilan de matière de l''altération supergène d''un basalte alcalin du Moyen Atlas Marocain

In the Middle Atlas of Morocco, alkali basaltic flows record successive weathering phases during the Quaternary. In fresh basalt interior and intermediate external zones, the first weathering stage is characterised by glass dissolution and the formation of a Si-Al poorly-crystallised product. Advanced weathering phases are characterised by 10 Å halloysite, kaolinite and goethite, located within the primary minerals or as secondary products in fissures. Olivine and iddingsite are transformed into Si-rich goethite, plagioclase into halloysite and pyroxene into a mixture of halloysite + geothite. Dissolution of Ti-magnetite and ilmenite yielded Ti-rich products. In these conditions, the weathering of basalts and development of a soil matrix are accompanied by the elimination of certain chemical elements, such as Si, Ca, Na and K, and the concentration of Fe and Al. In the soil, clay minerals such as illite and vermiculite, do not have any genetic relationship with weathered basalt and were probably introduced externally.     

Apport de l'analyse d'images dans l'étude de l'altération d'un basalte alcalin (Moyen Atlas, Maroc)Contribution of image analysis to the study of weathering process in alkaline basalt (Middle Atlas, Morocco)

Quaternary alkaline basalts of Middle Atlas, are weathered into spheroidal volumes organized into weathering cover. In the profile studied, the study of transformations from a fresh core basalt to the most weathered rinds, has been analysed using BESI images (backscattred electron image analysis). A part from the microscopic analysis of each weatherted basalt, proportions of primary minerals, clays and pore space has been quantified in different stages of weathering. Indeed, in fresh core basalt, weathering is characterized by a first dissolution of the glass, followed by feldspar transformations in twinning plans, cleavages and in micropores inherited from the magmatic and cristallographic history of the rock.

In most basaltic weathered rinds, pore spaces given by the dissolution of the glass, were filled by a mixture of clays and iron products. In these samples, feldspars are completely dissolved giving important porosity occupied by small quantity of halloysite and kaolinite. The olivine and pyroxene transformations are accompanied by weak pore space formation. At the bottom of the soil, this porosity decreases in response to filling by later secondary products which come from the upper part of the soil by weathering solutions.     

Rock weathering by indigenous heterotrophic bacteria of Bacillus spp. at different temperature: a laboratory experiment

The bio-weathering of basalt, granite and gneiss was experimentally investigated in this study. These rock-forming minerals weathered more rapidly via the ubiquitous psychrotrophic heterotrophic bacteria. With indigenous bacteria of Bacillus spp. from sediments of Lake Baikal, we traced the degradation process of silicate minerals to understand the weathering processes occurring at the change temperature in the subsurface environment with organic input. The bacteria mediated dissolution of minerals was monitored with solution and solid chemistry, X-ray analyses as well as microscopic techniques. We determined the impact of the bacteria on the mineral surface and leaching of K, Ca, Mg, Si, Fe, and Al from silicate minerals. In the samples the release of major structural elements of silicates was used as an overall indicator of silicate mineral degradation at 4°C and 18°C from five medium exchanges over 255?days of rock bioleaching. The increase of temperature importantly affected the efficiency of Fe extraction from granite and basalt as well as Si extraction from granite and gneiss. In comparison with elemental extraction order at 4°C, Ca was substituted first by Fe or Si. It is evident that temperature influences rock microbial weathering and results in a change of elements extraction.     

青藏高原东部金沙江流域盆地陆地风化特征

青藏高原东部金沙江流域是研究高原隆升与陆地风化的理想地区。本文通过对金沙江河流系统的取样,从河流溶质载荷主要离子和悬浮载荷粘土矿物等方面揭示青藏高原东部金沙江流域盆地陆地风化特征。研究表明,金沙江流域盆地陆地岩石风化主要是碳酸盐岩、蒸发盐岩和硅酸盐岩。利用S i、S i/TZ+*、S i/Na*+K和S i/K以及(Na*+K)/TZ+等5个指标结合流域区域岩石分布和土壤特征揭示出流域硅酸盐岩为浅表性初级风化,风化产物主要是富含阳离子的次生粘土矿物。     

真菌-玄武岩相互作用过程中真菌属种差异对元素释放行为的影响

真菌在矿物、岩石风化和元素溶解过程中发挥着重要作用。土壤中分布和生长着多种真菌,这些不同真菌在矿物和岩石风化,以及元素溶解过程中发挥的作用可能存在显著差异。为限定此差异,本研究从玄武岩风化土壤中分离获取了4种真菌(Aspergillus pesudofelis、Aspergillus viridinutans、Aspergillus undagawae和Aspergillus clavatus),设计批式溶解实验,探究了实验室条件下(28℃、30天内)4种真菌对玄武岩的风化作用,主要通过分析元素(包括Mg、Al、Si、Ca、Ti、Mn、Fe、Ni和Sr)的溶解速率和机制揭示不同属种真菌造成的玄武岩风化差异,并选取其中两种典型真菌所在的体系进行分析。实验结果显示不同属种真菌对玄武岩的风化和元素溶解的作用确实存在显著差异:1)与无机对照组相比,真菌A.pseudofelis的生长使得溶液pH值发生显著变化,元素的线性释放速率(Ril)显著升高;2)不同种真菌对体系pH值和Ril的影响差别巨大,且并非所有真菌均能加快玄武岩风化,如经过30天反应,含真菌A.pseudofelis体系溶液pH值上升了2.1,元素Mg的线性释放速率是无机对照组的22.5倍;而含真菌A.viridinutans体系溶液pH值仅上升了0.1,Mg的线性释放速率与无机对照组近似相等;3)Mg、Al、Ca、Ti元素的线性释放速率Ril最大值均出现在溶液最低pH值条件下,表明这4种元素的释放行为很大程度上受控于质子交换作用,而Fe和Ni的释放则由真菌代谢的草酸主导。由此可知,不同种真菌对有机酸代谢水平的差异影响了玄武岩中元素的释放行为。这也可能表明,在岩石早期风化过程中,具有较强有机酸(如草酸)代谢能力的真菌在Fe和Mg等生命必需元素的释放过程中起着重要作用。     

Sub‐basaltic weathering,damsites, palaeomagnetism,and the age of lateritization

Investigations described from three Victorian damsites indicate that weathering of Ordovician bedrock is increased where it is overlain by basalt, even though the basalt is little weathered. Sub‐basaltic weathering may account for the fact that weathered rock beneath a Jurassic lava flow gives a weathering remagnetization age of Mid‐Cainozoic, consistent with palaeomagnetically determined ages of lateritization from elsewhere in Australia.     

青海省刚察地区高镁安山岩锆石U-Pb LA-ICP-MS年代学及构造意义

基于青海省刚察地区1：5万电泵站等4幅区调项目,在拉脊山蛇绿构造混杂岩带药水泉组中识别一套玄武岩、玄武安山岩、安山岩类岩石组合,其岩相学、岩石地球化学特征与高镁安山岩相类似.岩石斑晶以斜长石和辉石为主,不含橄榄石,基质也含有大量的斜长石.岩石地球化学特征表现为K₂O+Na₂O含量2.55%~5.15%,Na₂O > K₂O,K₂O含量0.22%~0.82%,为低钾;CaO含量5.31%~11.41%,TiO₂含量0.27%~0.55%,变化范围较小;MgO含量为5.78%~11.06%,变化范围不大.总体具有低硅、钛、钾,高钙、镁,富钠之特征.稀土配分曲线为右倾斜状,多呈铕正异常,为轻稀土富集型.微量元素Rb、Ba、Th、Cr、Ni等变化幅度大,反映岩浆生成和演化过程复杂,但演变仍以部分熔融为主.选取玄武岩样品,通过LA-ICP-MS U-Pb锆石微区定年,获得了451.7±1.8 Ma年龄值,其时代为晚奥陶世.总体特征表明,刚察地区火山岩为埃达克型高镁安山岩,其构造环境为活动大陆边缘的岛弧.