黔中小流域水体悬浮物与沉积物微量元素地球化学特征及物源指示

系统探讨了黔中小流域水体悬浮物和沉积物中微量及稀土元素地球化学特征。结果表明,元素含量在河流与湖泊、悬浮物与沉积物之间均存在明显差异。稀土元素北美页岩标准化分布模式大致为轻稀土相对富集的平坦模式,δEu为0.82～1.25,δCe为0.79～1.25,整体变化不大,均表现为弱异常。麦翁河稀土总量与分布模式均发生异常,主要受上游盘龙煤矿影响。悬浮物的∑REE与pH呈反相关关系,而沉积物的∑REE却与pH表现出正相关关系,表明悬浮物与沉积物中稀土元素行为的控制因素不同。元素相关分析、因子分析及微量元素图解均表明悬浮物与沉积物中的元素具有同源性,主要来源于流域岩石化学风化和土壤物理侵蚀的产物,而某些金属元素Zn、Co、Cu、Cr、Ni则来源于周边工矿企业、农业生产等人为排放。本研究丰富和发展了喀斯特地区水体元素地球化学,揭示了小流域化学风化与物理侵蚀过程中的元素特征和物质输送状况,并为该流域的生态环境现状、治理及管理提供了科学依据和基础资料。     

嫩江流域水体及悬浮物重金属元素分布特征及环境指示意义

水和悬浮物是河流重金属元素迁移的主要载体.对嫩江中下游悬浮物及滤后水重金属元素分布特征进行了较系统的研究,结果表明：丰水期是嫩江流域内悬浮物迁移的主要季节,支流的汇入会影响嫩江干流悬浮物浓度,大安市生产生活对水体悬浮物浓度产生明显影响;齐齐哈尔市的生产生活对嫩江水体悬浮物重金属含量影响不大,而对水中Cr、Cu、Pb、Ni、Zn元素产生明显影响;雅鲁河是向嫩江输入重金属Cr、Ni最多的支流,年输入嫩江通量分别为1223、100．46 t;阿伦河是向嫩江输入重金属Cd、Cu、Pb最多的支流,年输入嫩江通量分别为0．08、10．93、9．96 t;嫩江向松花江年输入重金属As、Hg、Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Ni通量分别为113．7、0．32、0．79、438、164、152、440、224 t.     

金沙江河流悬浮物与沉积物的矿物学特征及其表生地球化学意义

为研究金沙江流域表生风化特征,系统采集了金沙江和岷江流域32件河流悬浮物和河床砂样品,对其进行了矿物组成分析。结果表明,不同江段河流悬浮物、沉积物的矿物组成大致相同,以石英、方解石、斜长石和粘土矿物为主,局部有白云石、钾长石和角闪石等;粘土矿物主要有伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石。河床沉积物中非粘土矿物碎屑(岩屑)含量明显高于悬浮物。伊利石为铁镁质,Kubler指数在轻微变质范围内,主要来源于三叠系碎屑岩和砂板岩。金沙江、岷江的河流悬浮物矿物组成与流域内出露的碎屑岩、砂板岩、火成岩、碳酸盐岩等的分布有较好的对应关系。河流悬浮物和沉积物的矿物组成及伊利石结晶指数特征表明流域内以物理风化为主。     

湘江悬浮物的稀土元素地球化学研究

在湘江及其支流采集了44件悬浮物样品进行稀土元素 ICP—MS分析。研究表明,湘江悬浮物中稀土总量(∑REE)、轻稀土(LREE) 和重稀土(HREE)含量分别为63～387 μg/g,58.2～353 μg/g和4.8～34μg/g。尽管湘江悬浮物中稀土分布不均匀,稀土含量相差很大,所有样品的球粒陨石标准化曲线均呈向右倾斜的富LREE的模式,北美页岩标准化模式为LREE稍富集的平坦型。湘江中下游河心与两岸水体悬浮物中稀土发生了明显分异。湘江悬浮颗粒物中REE受多方面因素控制,其源区控制了REE分配模式,而其稀土元素含量与颗粒中粘土矿物及重矿物有关。支流捞刀河悬浮物稀土的分布模式为Eu正异常型,与北美页岩有显著差别,捞刀河的悬浮物物源及成因有待进一步研究。     

现代长江沉积物地球化学组成的不均一性与物源示踪

长江沉积物从源到汇过程研究的关键是揭示长江沉积物的组成特征,准确识别其时空组成变化规律,这也是东部边缘海海陆相互作用研究和长江水系构造演化研究的关键.本文研究一些常用的元素地球化学参数在现代长江水系的河漫滩和悬浮沉积物中组成的时空变化特点.在稀土元素(REE)组成上,下游近河口段干流悬浮沉积物在季节性时间尺度上比较稳定,可以代表现代长江入海沉积物的平均组成,而长江主要支流和干流间REE组成变化较大,化学相态分析可以更好地揭示特定物源区的REE组成特征以及由矿物分异引起的REE参数变化.相比REE而言,悬浮物中Al/Ti与Zr/Rb比值更能敏感地指示不同物源区的源岩组成信息,且减弱水动力分选引起的粒级和矿物分异影响.长江入河口的干流悬浮物作为整个流域风化剥蚀细颗粒物质的平均混合,具有更好的源区平均组成的示踪特性;但在不同季节也存在不同的主导性源区,主要受控于流域内季风降雨区的迁移.在河流沉积物源汇过程重建中,要特别关注流域物质风化和输运的自然过程可能引起的这些地球化学参数变化.     

北京平原沉积物稀土元素地球化学特征及物源意义

文中总结了北京平原永定河、潮白河流域钻孔沉积物中稀土元素分布特征,两流域沉积物稀土元素总量∑REE、轻重稀土比(LREE/HREE)及轻(La/Sm)N、重(Gd/Yb)N稀土分馏特征差异较为显著。粒度对沉积物稀土分布(总量、轻重稀土比及分馏特征)有一定影响;各流域沉积物均表现为轻稀土相对富集、弱Eu负异常的球粒陨石标准化曲线。细颗粒沉积物稀土分馏特征(La/Yb)N有较好的物源示踪意义。根据沉积物(La/Yb)N值对永定河、潮白河交互沉积区不同深度沉积物进行了物源示踪,不同深度上沉积物来源不同。此外,同一流域上、中、下游沉积物稀土分馏特征不同。常量元素Al2O3/Fe2O3与稀土元素(La/Yb)N划分结果相符,但精度低于稀土元素物源分析。     

湖南洞庭湖水系As和Cd等重金属元素分布特征及输送通量

土壤地球化学调查显示,长江沿岸,尤其湖南洞庭湖流域存在以镉为主的重金属高值带。为进一步确定As和Cd等重金属元素在河流中的存在形式、迁移方式和通量等地球化学特征,本研究在洞庭湖水系主要干支流的关键位置布置采样点,分夏季丰水期和冬季枯水期两次,采集了原水、0.45μm过滤水和0.20μm过滤水等水样品,以及悬浮物固体样品,分析了水和悬浮物样品中As和Cd、Pb等重金属元素含量。结果发现,As元素在湘江、资水、湘江上游支流西河和耒水中含量最高,耒水、西河及湘江的Pb、Zn含量相对偏高,Cd在湘江、耒水及汨罗江的含量也明显高于其他河流;研究区河水中As、Ni、Cd和Zn等元素在水中离子态比例较大,其溶解态含量受河水pH和温度的控制,湘江、西河、耒水和汨罗江中悬浮物As、Zn、Cu、Cd、Pb和Cu等元素含量远高于其他水系悬浮物,这与这些流域内存在多金属矿区密切相关;不同元素在河水中迁移途径有很大差别,As以溶解态和胶体态为主要迁移形式,Pb、Zn、Cu、Cd和Ni等重金属元素以悬浮物形式迁移的比例最大;主要入湖河流中,湘江输入洞庭湖的As、Zn、Cu和Cd总量最大,年通量分别为961.43 t、478.90 t、101.67 t、59.58 t。     

长江流域悬浮物磁性特征及其物源指示意义

通过分析长江干流及主要支流表层悬浮物的环境磁学参数特征(类型、含量及粒度)及其空间变化,探讨环境磁学对河流物源示踪的意义.结果表明,长江悬浮物磁性矿物特征以磁铁矿为主,含有少量赤铁矿及针铁矿.上游不完整反铁磁性矿物含量高于中下游,反映四川盆地广泛分布的紫红色砂页岩的影响.受攀枝花钒钛磁铁矿影响,干流磁性矿物含量上游高于中下游,表现为在攀枝花处迅速增加,向下游逐渐降低并在经过三峡后显著降低,说明三峡大坝对上游磁性矿物有明显的拦截作用.支流中雅砻江、汉江及湘江较高的磁性矿物含量分别受控于流域出露的源岩及工农业等人为影响.长江悬浮物xfd％大于5％,表明样品中含有超顺磁颗粒.受流域地势及气候影响,磁性颗粒的粒径从上游至下游逐渐变细.长江悬浮物磁性特征能够在一定程度上反映物源特征,但长江地质条件复杂,气候类型空间变异大,且流域人为影响较大(三峡大坝等),使得利用磁性矿物特征示踪物源受到限制.     

鄱阳湖水系重金属元素地球化学特征及入湖通量

江西省多目标区域地球化学调查显示,鄱阳湖流域河流两岸土壤(河漫滩沉积物)中存在明显的重金属异常带。为揭示河流两岸河漫滩沉积物(土壤)中重金属元素的来源、输送通量及其沉积历史,分别于丰水期和枯水期系统采集了鄱阳湖流域赣江、信江、饶河、抚河、修水及鄱阳湖湖水、悬浮物等样品,分析As、Cd、Pb等元素含量。研究表明：As、Pb、Cu、Zn等元素在研究区河流中的含量普遍较高,不同时期河水中的元素含量有较大的差异;各重金属元素在研究区河流迁移形式有很大的差别,As和Cd主要以离子态形式迁移,但Cd悬浮态迁移形式所占比例也很大;Pb、Zn、Cu和Ni主要以悬浮态形式迁移;重金属在河流水体和悬浮物两相中的分配受水体pH值、温度和悬浮物浓度等因素影响,不同的元素受这些因素的影响程度有很大的差别;按各支流输送通量,赣江和信江对湖区重金属元素输入通量的贡献最大,是鄱阳湖Cd等重金属元素的最主要来源。     

长江流域沿江镉异常源追踪与定量评估的方法技术研究:以长江流域安徽段为例

长江全流域性的Cd异常是被中国正在进行的多目标地球化学调查发现的重大生态环境问题。以长江流域安徽段为研究对象,对沿江镉异常源追踪与定量评估的方法技术进行了系统研究。通过对安徽段长江干流及其主要支流悬浮物中元素含量的测量查明:悬浮物是流域内重金属元素大跨度迁移的主要载体;Cd在悬浮物中的富集程度远远大于其他重金属元素,这或许正是Cd可以形成沿江流域性异常的主要原因;长江干流悬浮物中重金属元素含量的变化明显受到沿江支流的影响。安徽段长江干流及其主要支流重金属元素输出通量定量计算结果表明:秋蒲河是安徽段重金属元素输出通量最大的支流,每年在安徽段长江两岸土壤中沉积下约4.45t的Cd。利用悬浮物加密测量、1∶5万土壤测量和岩石测量对顺安河流域Cd异常源追踪结果显示:内生金属矿床特别是铅锌矿是悬浮物中Cd的最大的供应源。采用河漫滩沉积物分层采样技术和同位素测年技术,初步恢复了研究区Cd等重金属元素沉积和污染的地球化学历史,对研究区Cd等重金属元素异常的未来演变趋势进行了预警预测。     

Use of rare earth element patterns to trace the provenance of the atmospheric dust near Beijing, China

Atmospheric dust is one of the important indicators of urban air quality. In this study, atmospheric dust and topsoil samples were collected monthly from four sites in Beijing and surrounding areas, and analyzed for rare earth elements (REEs). Total REE concentrations (∑REE) in the dusts ranged from 43.10 to 164.43 mg kg^?1; concentrations in Beijing and Miyun were higher than those in Zhangbei and Fengning. Most of sampling sites showed the same seasonal depletion in dust ∑REE concentrations in summer, probably caused by the “dilution effect” of added organic matter in summertime samples. Most of the dusts have consistent Ce-anomaly (Ce/Ce*) values (0.91–1.00) and Eu anomaly (Eu/Eu*) values (0.93–1.36); some dusts show slight positive Eu anomalies. The REE patterns of both the dusts and topsoils (normalized to post-Archean shales from Australia, PASS) show different signatures at different sites, whereas the temporal patterns are consistent at each site. These results suggest that local topsoils are likely to be the main provenance of the dusts in the study area.     

珠江三角洲晚第四纪风化层稀土元素地球化学特征*

珠江三角洲地区上更新统与全新统之间广泛发育1层杂色黏土,其成因多认为主要是由上更新统沉积物在末次冰盛期暴露于地表风化而成。对取自珠江三角洲3条钻孔（PRD09、PRD16和PRD17）的岩心样品分析表明,受风化作用的影响,其稀土元素含量和分异特征发生了较明显的变化。杂色黏土层的稀土总量大大低于下伏沉积物,而在邻近风化层的下伏沉积物中稀土元素却表现为明显富集,尤其是重稀土元素的富集。风化作用强度较大的PRD09孔和PRD17孔下伏沉积物中的稀土富集程度高于风化作用强度相对较小的PRD16孔。珠江三角洲在末次冰盛期时普遍发育的酸性介质条件,促进了风化层的稀土元素发生溶解和迁移。在风化过程中,由于轻、重稀土元素具有不同的溶解迁移能力和吸附能力,导致杂色黏土层的REE指标值（LREE/HREE、(La/Gd)_N和(La/Yb)_N）高于下伏沉积物。风化过程对Ce、Eu异常有一定的影响,但不十分明显,杂色黏土层的Ce、Eu异常值仅略低于下伏沉积物。     

四川攀枝花昔格达组及其下伏河流砾石的地球化学特征以及对物源的制约

位于扬子地块西缘的攀枝花地区昔格达组湖相沉积及其下伏河流相砾石比较发育。湖相沉积具有较高的SiO2含量和Al2O3/SiO2比值,显示其载体沉积物具有较高成熟度,表明经历了长距离的搬运。主元素、稀土(REE)和微量元素分析结果揭示昔格达组湖相沉积物源形成于典型的大陆岛弧构造背景,主要来自松潘-甘孜造山带义敦岛弧花岗岩区。Eu/La?Yb/La判别图与Zr/Y比值进一步证实昔格达组湖相沉积分别来自于金沙江上游及雅砻江上游,说明昔格达古湖形成时金沙江上游已被袭夺。昔格达组下伏河流相砾石REE、微量元素分析结果显示其形成于被动大陆边缘构造背景,说明其是由雅砻江经扬子板块边缘花岗岩区携载而来。昔格达组湖相沉积与其下伏河流相砾石的不同物源特征表明伴随着昔格达古湖的形成,金沙江河流经历了演化史上的巨变。     

辽东辽河群大石桥组碳酸盐岩稀土元素地球化学及其对Lomagundi事件的指示

2.33～2.06Ga期间发生了全球性大气圈充氧作用及其相关的占δ~(13)C_(carb)正异常,被称为Lomagundi事件.2.2～2.174Ga的辽河群大石桥菱镁矿及其围岩显示了δ~(13)C_(carb)正异常,是运用REY(REE+Y)指纹技术研究Lomagundi事件的良好对象.本文研究表明,6件白云岩围岩样品∑REE为0.988×10-6～2.744×10-6;Y/Ho比值为37.9～49.4(平均42.5±4.7);(La/La~*)_(SN)为1.075±0.317,(Gd/Gd~*)_(SN)为1.390±0.166,均为正异常;HREE富集(Nd_(SN)/Yb(_SN)=0.38～0.78).所有上述特征与现代海水REY配分模式一致,表明这些样品记录了Lomagundi时期海水的REY特征.6件菱镁矿样品∑REE为4.549±2.239,高于围岩白云岩;HREE弱亏损(Nd_(SN)/Yb_(SN)=1.141±0.265),Y/Ho平均值为40.2±3.2;(La/La~*)_(SN)为0.657～1.149(平均0.919±0.203),(Gd/Gd~*)_(SN)=1.036±0.081,正异常程度弱于白云岩,但仍显示以海水来源为主.矿体顶板滑石白云岩∑REE含量最高(10.758);页岩标准化稀土配分模式为平坦型,(Eu/Eu~*)_(SN)正异常高达1.97,Gd和Y正异常最小,Y/Ho比值最低(31.3),(Nd/Yb)_(SN)为0.89,显示受后期热流体交代影响.菱镁矿(Sm/Yb)_(CN)值(2.61±0.45)高于白云岩(1.19±0.27),指示海水由深变浅,大石桥菱镁矿及其围岩白云岩REY主要来自陆源溶解物,洋底热液贡献微弱,制约REY特征的主导因素为大气圈-水圈的性质,如fO_2,pCO-2等.白云岩和菱镁矿(Ce/Ce~*)_(SN)值平均分别为1.11±0.13和1.04±0.08,表明2.2～2.174Ga期间大陆风化作用加剧,海水呈碱性,pH值＞8.2.2.33Ga前的化学沉积物(Eu/Eu~*)_(SN)＞1.53,2.06Ga后的化学沉积物(Eu/Eu~*)_(SN)＜1.53,大石桥组白云岩和菱镁矿(Eu/Eu~*)_(SN)均值分别为1.44±0.11和1.58±0.20.表明2.2～2.174Ga时海相沉积物(Eu/Eu~*)_(SN)≈1.53,2.33～2.06Ga是地球水圈-气圈系统由还原向氧化转变的关键时期.     

苏北盆地高邮凹陷始新统戴南组一段稀土元素特征及其物源指示意义

稀土元素(REE)的物源对比表明,苏北盆地高邮凹陷戴南组一段沉积岩的物源以其西侧张八岭隆起的元古宙浅变质岩基底为主,并与大别和苏鲁造山带的浅变质岩基底存在亲缘关系,推断研究区的母岩类型为高钾I型花岗片麻岩。而张八岭隆起的新元古代细碧—石英角斑岩和绿片岩、中生代火成岩、大别山南部大范围的榴辉岩以及宁镇山脉的中生代中酸性侵入岩对研究区的物源影响很小。在高邮凹陷内部的物源方向分析中,轻重稀土元素分馏值[(La/Yb)N]与矿物成熟度指数(MMI)形成很好的吻合,(La/Yb)N值结合稀土元素总量(∑REE)及铕异常值(δEu)可对研究区内物源方向的精确判别具有指示意义。戴南组一段沉积时期,高邮凹陷的物源主要来自4个方向:西北部柘垛低凸起方向、东部吴堡低凸起方向、南部通扬隆起方向和西南部菱塘桥低凸起方向。高邮凹陷戴南组一段的沉积相类型与REE特征的相关性分析显示,重稀土元素分馏值[(Gd/Yb)N]与沉积相间存在较为规律的变化,表现在近岸水下扇相、扇三角洲相和三角洲相随其碎屑岩的成熟度升高,(Gd/Yb)N平均值呈逐渐升高的趋势,该趋势同样表现在相同沉积相的不同沉积亚相之间,说明(Gd/Yb)N平均值可较好地反映沉积相特征。     

Rare earth elements (REE) of dissolved and suspended loads in the Xijiang River, South China

The Xijiang River is the main channel of the Zhujiang (Pearl River), the second largest river in China in terms of water discharge, and flows through one of the largest carbonate provinces in the world. The rare earth element (REE) concentrations of the dissolved load and the suspended particulate matter (SPM) load were measured in the Xijiang River system during the high-flow season. The low dissolved REE concentration in the Xijiang River is attributed to the interaction of high pH and low DOC concentration. The PAAS-normalized REE patterns for the dissolved load show some common features: negative Ce anomaly, progressively heavy REE (HREE) enrichment relative to light REE (LREE). Similar to the world’s major rivers the absolute concentration of the dissolved REE in the Xijiang River are mainly pH controlled. The degree of REE partitioning between the dissolved load and SPM load is also strongly pH dependent. The negative Ce anomaly is progressively developed with increasing pH, being consistent with the oxidation of Ce (III) to Ce (IV) in the alkaline river waters, and the lack of Ce anomalies in several DOC-rich waters is presumably due to both Ce (III) and Ce (IV) being strongly bound by organic matter. The PAAS-normalized REE patterns for the dissolved load and the SPM load in rivers draining the carbonate rock area exhibit middle REE (MREE) enrichment and a distinct maximum at Eu, indicating the preferential dissolution of phosphatic minerals during weathering of host lithologies. Compared to the Xijiang River waters, the MREE enrichment with a maximum at Eu disappeared and light REE were more depleted in the South China Sea (SCS) waters, suggesting that the REE sourced from the Xijiang River must be further fractionated and modified on entering the SCS. The river fluxes of individual dissolved REE introduced by the Xijiang River into the SCS vary from 0.04 to 4.36 × 10⁴ mol a⁻¹.     

长江与黄河沉积物REE地球化学及示踪作用

长江与黄河沉积物的稀土元素（ＲＥＥ）组成特征不同。长江沉积物ＲＥＥ含量较高,元素含量变化也大于黄河样品;球粒陨石标准化模式表明长江沉积物的（Ｌａ／Ｌｕ）Ｎ、（Ｌａ／Ｙｂ）Ｎ、（Ｇｄ／Ｙｂ）Ｎ的值也相应地比黄河沉积物中的高１０％左右,分布曲线均呈明显的石倾状,轻重稀土分馏明显,相对富集ＬＲＥＥ。且长江样品比黄河样品更富集ＬＲＥＥ,但Ｅｕ亏损不及黄河样品;两者的北美页岩标准化曲线均呈平坦稍右倾状,具有     

官田浅成低温水热脉状黄铁矿矿床地球化学及其成矿作用

根据流体包裹体特征、同位素组成等，认为官田黄铁矿矿床成矿压力小于１００ｂａｒ，成矿热流体温度低于２２０～２４０℃，盐度低于１２％（ｗｔ），ｐＨ为４．４～５．８，Ｅｈ为－０．５，ｆＯ２值小于１０－２５ｂａｒ，因此其成因类型为浅成低温水热脉状黄铁矿矿床。交代充填作用形成黄铁矿，不同性质的溶液在运移途中相遇，造成其它成矿元素的淀积，大气降水具双重成矿作用。     

滇西北金沙江带硅质岩沉积环境的确定及大地构造意义

硅质岩是金沙造山带中广泛分布的一种岩石类型，其沉积环境的确定对金沙江造山带的深海沉积、大陆边缘地质以及构造格局等方面的研究具有重要意义。本文从岩性特征、放射虫生态组合特征、稀土元素地球化学特征以及沉积组合特征等方面对滇西北金沙江带硅质沉积环境进行了综合研究，据此认为金沙江缝合带不能构成古特提斯域的主缝合带。