北太平洋锰结核伴生沉积物中某些金属元素的地球化学行为探讨

通过对海洋沉积物及其粘土组分的研究发现,金属元素Fe、Mn、B、Ba、Cu、V、Y等的含量与锰结核的丰度成正相关,也与粘土组分、有机物含量呈正相关,表明粘土组分是某些金属元素及有机物富集的载体;同时发现Mn、Fe、受火山、热液及碎屑的影响,致使这种相关性不及其他元素明显。     

太平洋调查区沉积物中某些金属元素的地球化学探讨

通过对大洋锰结核及其伴生沉积物研究,发现锰结核与粘土组分和有机物(或生物)有关,故笔者试图了解太平洋调查区沉积物中某些金属元素的地球化学行为。研究发现,随海水的加深,沉积物中 Ca、Sr 含量减少,其他元素含量升高,沉积物类型由钙质软泥→硅钙质软泥→红粘土。在4000—6000m 水深范围内,锰结核丰度随海水深度     

地下水有机污染的水文地球化学标志物探讨——以河南油田为例

经过野外现场调查和取样分析及室内研究得知南阳油田地下水已遭受不同程度的有机物污染，且污染范围可能进一步向油田南部扩散。根据近似地下水流线方向上地下水中总油质量浓度和Fe,Mn等无机组分的变化势态，结合含水介质化学分析结果，发现硫酸盐、Fe和Mn可作为地下水有机污染和地球化学标志物。在含水介质中Fe和Mn质量浓度较高的地方，地下水有机污染物降解速度快，含水介质中Fe和Mn的氧化物和氢氧化物的还原作用导致了含水层介质中Fe和Mn的缺乏和地下水中溶解Fe和Mn的积聚；在含水介质中Fe和Mn质量浓度低的地方，地下水中的有机物质量浓度并没有降低，相应地地下水中溶解Fe和Mn的质量浓度也很低。同时，由于有机污染物的存在使地下水中硫酸盐被还原，导致城下水中硫酸盐质量浓度偏低，且地下水中Fe对有机物污染的敏感性比Mn强。     

东太平洋海盆沉积物间隙水地球化学研究

研究了东太平洋海盆沉积物间隙水中元素的变化趋势及组合特征。结果表明，经过成岩改造的间隙水化学组成相对于海水发生了较大的变化。其中K、Sr、B趋于亏损，Ca、Mg、Li则表现出亏损和富集两种不同的变化趋势：Si、Ba、Rb富集，Mn、Fe、Zn、Pb、Cu、Ni、Co则高度富集。R型聚类分析结果表明，间隙水中金属元素可分成K、Sr、Mg、Li、Ca和Mn、Fe、Rb、Co，Zn、Cu、Ni、Pb两组。影响间隙水元素组成变化的主要因素有火山物质的海解作用，硅质生物组分和岩成碎屑组分的成岩作用及有机物的分解作用等。     

淮北煤田煤矿中过渡金属元素对生烃能力的影响

采用X射线荧光光谱分析仪(XRF)并结合煤样灰分实验及消解实验,对淮北煤田任楼煤矿、袁庄煤矿煤样中过渡金属元素进行分析研究表明,淮北煤田煤中Fe元素的含量相对最高,其次为Ti元素,而Cu、Mo、V、Mn等过渡金属元素的含量相对较少;Fe与S含量之间的相关性很好,主要以硫化物黄铁矿的形式赋存于煤矿中;Mn元素具有较强的亲硫性,并以硫化物的形式,以黄铁矿为载体赋存于煤矿中;通过对原煤与去除铁元素的煤进行热解烃含量测试,可于得出淮北煤田煤中铁元素对煤成烃具有重要的催化作用。     

白云岩埋藏成岩作用过程中的金属元素与同位素再分配规律与受控因素

前人在白云岩岩石地球化学研究过程中注意到,在开放体系下埋藏成岩作用过程中白云石金属元素含量与同位素组成将发生再分配,然而到目前为止还没有系统的理论来解释这一现象。根据化学平衡原理,提出离子半径理论控制白云岩在埋藏过程中的金属元素与同位素组成再分配规律,基本概念为大半径离子含量减少,小半径离子含量升高。根据这一理论,结合Ca、Mg、Fe、Mn、Sr等+2价离子的离子半径数值得出推论,在埋藏压实成岩作用过程中白云石将向着有序度升高的方向转化,白云石中的Fe、Mn含量升高,Sr含量降低,同位素比值87Sr/86Sr升高。该结论与前人资料有着高度的一致性。     

长江口氧化还原敏感元素的早期成岩过程

通过测试长江口沉积物及间隙水中Fe、Mn、U及Mo的含量,结合早期成岩模型及地球化学热力学分析,探讨了在河口环境中影响间隙水氧化还原敏感元素(Fe、Mn、U及Mo)分布的主要因素.根据Fick第一定律,估算了Fe、Mn、U及Mo在沉积物-水界面的扩散通量.结果表明,间隙水Fe、Mn、U及Mo的含量分别介于0.8~106μmol/L、14.8~258μmol/L、1.9~14.4nmol/L及60~546nmol/L之间.在垂直剖面上,间隙水Fe、Mn峰值分别出现在约5cm或10cm的深度.早期成岩过程是影响长江口沉积物间隙水Fe、Mn分布的主要因素.吸附系数对间隙水Fe、Mn的分布也有重要的影响.吸附系数越高,间隙水Fe、Mn浓度越低.影响间隙水U分布的主要因素为Fe,而Mo与Fe、Mn之间不存在相关性.通量计算结果显示Fe、Mn、U及Mo的扩散通量分别介于3.0~10.5μmol·(m2·d)-1、35.7~439.5μmol·(m2·d)-1、-2.3~0.2nmol·(m2·d)-1及-36.0~94.6nmol·(m2·d)-1之间.沉积物中自生铀组分约占总铀的6%~67%.      

不同颜色的淡水养殖珍珠呈色机理研究

珍珠的呈色机理一直存在有机物致色学说与微量金属离子致色学说,鉴于有机物致色机理与物体本身结构无关及珍珠中微量金属元素的测定,这些理论用于解释珍珠时呈色存在明显的局限,直至目前珍珠的呈色机理尚无定论。本文采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等技术,对白、紫、粉红三种颜色的淡水养殖珍珠的呈色机理进行较为系统的研究。结果表明:不同颜色珍珠的红外光谱无明显差异;粉色珍珠中Ti、Fe、Mg与Cu的含量较白色与紫色珍珠高,白色珍珠中Mn的含量较粉色珍珠高;粉色与白色珍珠中Ti、Fe、Cu的含量差异较大,但紫色与白色珍珠中Ti、Fe、Cu的含量几乎接近;不同颜色珍珠的研磨粉体的颜色基本一致,反射主波长为(582±1) nm,说明珍珠内有机质与致色金属元素不应是珍珠呈色差异的主要原因。在同一直径不同颜色的珍珠中,其近外表面区域内珍珠层文石板片的厚度大小不一,其中粉色珍珠中文石板片的厚度相对较薄;珍珠表面的"叠瓦状"结构疏密也并不一致,粉色珍珠表面的文石片层更为紧密。研究认为,珍珠中内部文石板片厚度及其外表面形貌的差异应是珍珠呈现不同颜色的直接原因。     

太湖MS岩芯重金属元素地球化学形态研究

采用BCR三步提取法对太湖MS岩芯沉积物中Cu、Fe、Mn、Ni、Pb和Zn等6种重金属元素的化学形态进行了研究.结果表明,有效结合态的Cu、Ni和Pb主要以有机物及硫化物结合态、Fe-Mn氧化物结合态存在,Fe和Zn主要以Fe-Mn氧化物结合态存在,Mn主要以可交换态及碳酸盐结合态存在;Fe-Mn氧化物结合态的Ni、Pb和Zn与可还原态的Mn有较好的正相关关系,有机物及硫化物结合态的Cu、Mn、Ni、Pb和Zn与有机碳含量有较好的正相关关系;重金属形态分布体现了重金属元素地球化学性质的差异,以及重金属形态含量与沉积物理化性质的关系.沉积岩芯重金属元素形态垂向变化规律及次生相富集系数表明,Cu、Mn、Ni、Pb和Zn在沉积岩芯13～4 cm有效结合态含量较稳定,为自然沉积;4～0 cm有效结合态含量明显升高,存在一定程度的人为污染.根据137Cs测年结果判断,沉积岩芯Cu、Mn、Ni、Pb和Zn等重金属污染开始于20世纪70年代末期,主要污染元素及污染历史与太湖流域污染工业类型及经济发展阶段相吻合.     

湖相烃源岩Ro异常与无机元素相关性初探

对东营凹陷牛38井主力烃源岩段沙河街三段 Ro值与对应的无机元素含量进行了相关性分析,结果表明 ,牛38井沙河街组烃源岩中, K、Na、Zn、Ni、Mg、Li、Ba、Co、Rb等无机元素含量与 Ro值分布总体呈正相关性,其中 K、Na、Rb等强碱金属元素含量与 Ro值正相关性相对较强;Ca、Sr、Mn等金属元素含量与 Ro值总体呈负相关性;Fe、B含量与 Ro值相关性差.     

太湖大浦湖区近百年来湖泊记录的环境信息

通过对太湖TJ-2钻孔的137Cs、粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及化学元素等多指标综合分析,探讨了太湖大浦湖区近百年来的环境演变特征。研究结果表明,20世纪50年代以前,沉积物中大部分金属元素如Al、Mn、Cu、Cr、Ni、Zn与粘土含量具很好的相关性,相关系数在0.74～0.82之间。此阶段湖泊生产力不高,水环境较好,沉积物以较低的营养元素含量为特征。50—90年代,是太湖向现代湖泊环境转化的显著时期,湖区生产力大幅提高,人为活动对湖泊系统严重干扰,湖区迅速达到富营养化。在沉积物中表现为Fe/Mn值下降,有机碳、总氮、总磷与重金属元素急剧上升,且重金属元素变化明显不同于沉积物粒度及Al元素变化曲线。90年代以后,湖区一直持续着富营养化状态,富营养趋势渐缓,沉积物中粘土含量上升、营养元素稍降及重金属指标变化不明显的趋势很好地体现了这一特征。TJ-2钻孔显示的环境信息与湖泊实际环境监测结果基本一致。     

汪额诺格岛(北海)与大陆之间障壁潮坪的沉积物:粘土矿物、重金属和有机碳

本文目的在于说明有限区域内潮坪小环境沉积物的矿物学和地球化学特点及沉积过程的改造作用。沉积物样品取自汪额诺格岛与联邦德国的德国湾南岸之间的障壁潮坪。粒度分析表明,障壁潮坪由大体平行于大陆的泥坪、混合坪到砂坪三个带组成。粘土矿物以伊利石为主,其次为蒙脱石、高岭石和绿泥石,与北海粘土矿物组合一致。粘土矿物组成和重金属Fe、Mn、Cu、Pb、Zn含量在潮坪不同部位相差无几,说明沉积物受到潮汐水流反覆侵蚀和再沉积作用的混合作用。近潮口附近有机碳含量增高是潮汐水流从北海通过进潮口携入有机物的结果。     

南海西北陆缘多金属结核地球化学特征及成因

对取自南海西北陆缘海域的大型多金属结核进行了电子探针、X射线粉晶衍射(XRD)、等离子质谱仪(ICP-MS) 和等离子光谱仪(ICP-AES) 等方面的分析.结核核心部位的主要矿物组成为石英、伊利石、钠长石和绿泥石, 壳层的主要矿物为δMnO₂等.铁、锰组分呈现Fe含量高、Mn含量低和Mn/Fe低的特征.Si含量高, Cu、Co、Ni含量低; 稀土元素(REE) 含量高, 平均为1472.30×10-6, 轻稀土与重稀土的比值(LREE/HREE) 达19.54, 并且存在较强的Ce正异常.元素含量的变化显示: 从结核内壳层到外壳层, Fe、Mn、Cu、Co等元素含量呈不规律变化, 具有典型的边缘海特征, 该特征反映结核在形成过程中受到边缘海沉积环境波动变化的影响, 陆源物质供应量的增加对Fe、REE、Si等元素的富集起到了促进作用, 而对Mn、Ca等元素的富集则产生明显的稀释作用.多金属结核Mn/Fe比及Mn-Fe- (Cu+Ni) ×10三组分图解显示, 南海北部陆缘多金属结核为水成成因, 该成因与结核所赋存的边缘海环境密切相关, 反映了结核成长发育的过程中, 南海典型的边缘海沉积条件和多变的古海洋环境因素对其产生了重要影响.      

石嘴山市土壤元素有效态含量及影响因素研究

石嘴山市土壤整体处于碱性强碱性环境,土壤养分高于银川平原背景值。该地区B、Cu、Fe、K等元素有效态含量比例较高,有利于植物吸收。由于经过长时间淹水,水稻根系土元素含量与玉米、小麦根系土明显不同,B、Cu、Mn、Mo、N、P、Se、Zn、Fe、K、有机质等指标明显低于小麦和玉米根系土含量,水稻根系土相对贫瘠。通过分析元素有效态含量发现,水稻相对于玉米及小麦对土壤Fe、Cu、Mo、Mn的转化吸收能力较强,玉米及小麦对土壤N、P、K的转化吸收能力强于水稻。研究区土壤有机质含量与N、P、Se的含量呈极显著强正相关关系;Se、Fe、Mn等元素有效态与土壤酸碱度呈中等极显著的负相关关系;土壤水溶性盐与Zn有效态含量呈强的极显著正相关关系。     

长白山天池火山区地下热流体化学特征研究

在长白山天池火山区及外围地区采集温泉和冷泉水样19个。计算了温泉水的热储温度和热储深度,分析了火山区地下热流体的化学组成特征及其变化规律。通过与外围地区的对比研究,发现Cl、F、B、Fe和Mn等组分是天池火山区深部热流体的特征组分,认为这些组分可能成为火山监测的灵敏组分。最后初步探讨了火山区水—岩平衡及浅层地下水的混合作用等问题。     

日本马氏贝珍珠化学组成的同步辐射X射线荧光光谱分析

采用同步辐射微区X射线荧光光谱技术,探测古铜色日本马氏贝珍珠剖面(珠核与珍珠层)的元素分布。测试结果表明,样品中主要含有Ca、Sr、Ba等3种碱土金属元素,Mn、Fe、Cu、Zn等4种3d过渡金属元素以及稀土元素,各元素在珍珠中表现出一定的空间分布规律:珠核表面稀土元素浓度最高,珍珠层和珠核的稀土元素浓度大致相当;Mn和Fe元素浓度自珠核浅表层向珠核表面有降低趋势;珍珠层内Mn和Fe元素浓度都出现大幅降低现象,且是在相同的圈层降低,显示其具有一定正相关性,推测二者大幅降低的圈层是平行层和棱柱层的分界,且Mn元素主要赋存于棱柱层;Ca与Sr、Ba元素的分布具有负相关性。     

杭州湾及其邻近海域沉积物中Fe、Mn、Ca、Mg的地球化学研究

本文通过对杭州湾及其邻近海域29个站位的表层沉积物化学、粘土矿物及碎屑矿物资料的分析,详细研究了开放型海湾沉积物中Fe、Mn、Ca、Mg元素地球化学特征。研究表明,1)与同类型海湾相比,杭州湾显示高Fe、Mn、Mg低Ca的特点。表明物质来源丰富,而生物作用较弱;2)Fe、Mn主要来自长江和钱塘江径流搬运,受粘土控制。Mg主要来自粘土对海水中Mg2+的吸附,同时受上覆水盐度的影响;3)北区元素间关系明显的比南区强烈,表明南区物质来源较北区复杂;4)主断面沉积物中Mg/Ca由河口向海洋增加,并与有机碳呈明显的正相关,显示杭州湾及邻近陆架区可能发生着原始碳酸盐（钙）白云岩化的反应。     

杭州湾及其邻近海域沉积物中Fe、Mn、Ca、Mg的地球化学研究

本文通过对杭州湾及其邻近海域29个站位的表层沉积物化学、粘土矿物及碎屑矿物资料的分析,详细研究了开放型海湾沉积物中Fe、Mn、Ca、Mg元素地球化学特征。研究表明,1)与同类型海湾相比,杭州湾显示高Fe、Mn、Mg低Ca的特点。表明物质来源丰富,而生物作用较弱;2)Fe、Mn主要来自长江和钱塘江径流搬运,受粘土控制。Mg主要来自粘土对海水中Mg~(2+)的吸附,同时受上覆水盐度的影响;3)北区元素间关系明显的比南区强烈,表明南区物质来源较北区复杂;4)主断面沉积物中Mg/Ca由河口向海洋增加,并与有机碳呈明显的正相关,显示杭州湾及邻近陆架区可能发生着原始碳酸盐(钙)白云岩化的反应。     

现代大洋红色粘土与白垩纪大洋红层元素地球化学对比

现代大洋红色粘土形成于沉积速率和生产力都极低、相对氧化的深海环境(CCD界面之下),在元素地球化学上有以下特征;①主量元素中Fe主要为陆源输入,低度富集,但Fe3 /∑Fe值很高,主要以Fe3 为主;Mn主要以MnO2自生沉积,高度富集;Ca强烈亏损;②微量元素Co、Cr、Cu、Ni、V、Zn在红色粘土中基本为低度富集,个别富集程度异常高者,可能受到热液的影响;③红色粘土中Ce出现强烈的正异常,这是沉积速率极低的相对氧化条件下,Fe-Mn氧化物\氢氧化物吸附沉积所致;④红色粘土中有机碳含量极低,而且反映生产力状况的Si、P、Ba均表现为亏损一低富集,反映了极低的生产力.极低的沉积速率和生产力很可能在红色粘土的形成过程中起主导作用.白垩纪大洋红层元素地球化学特征与现代大洋红色粘土有很大的相似性,Fe主要以Fe3 为主,Mn富集;Co、Cr、Cu、V、Zn亏损一低度富集;有机碳含量极低,Si、P、Ba亏损一低度富集,但细节上两者又存在一些不同:大洋红层中Ca出现高富集,反映其沉积在CCD界面之上或附近;大洋红层中Mn主要为MnCO3,这是CCD界面附近或之上,MnO2随埋藏加深被还原所形成;Ce在红层中出现强烈负异常,说明底层水中Ce亏损,暗示了Ce亏损的氧化洋流.由于白垩纪大洋红层的沉积速率普遍高于现代大洋红色粘土,其形成主要受氧化的底层洋流控制.这种富氧洋流很可能是C/T缺氧事件后大气CO2降低、氧含量增加、全球变冷,使得海水溶解氧浓度相应增加所形成.     

用稀盐酸浸取方法探讨玄武岩风化产物中REE与Al、P、Fe和Mn的依存关系

用2 mol/L HCl对海南新生代玄武岩风化剖面上的风化产物进行了浸取实验,通过浸取出来的稀土元素(REE)比例及其REE与Al、P、Fe和Mn的关系探讨风化产物中REE的赋存状态.结果显示,大部分REE、Al和Mn(＞50%)、相当一部分P(20%～40%)和Fe(-20%)被稀盐酸浸出.这些盐酸提取出来的REE(不包括Ce)根据含量不同与其他元素有不同的对应关系,较高的REE含量(＞250μg/g)与Al显示出良好的正相关关系,而与Fe、P和Mn相关性不明显;较低的REE含量(＜150μg/g)与Fe和P显示很好的正相关关系,与Mn正相关性不明显,与Al存在负相关关系;Ce与Mn存在较好的正相关关系,与Al、P和Fe没有明显的相关性.结合风化产物全样的相应元素分布特征可以判断,这些风化产物中高含量的REE(不包含Ce)是以比较松散的形式存在,并容易被流体淋滤出去,而正常含量的REE主要赋存于Fe氧化物/氢氧化物和次生磷酸盐矿物中,Ce的赋存则与Mn氧化物/氢氧化物有密切关系.同时也做了原岩的淋洗实验,发现Al、P及REE等元素被大量析出,因此不支持用2 mol/L以上的酸对岩石样品进行淋洗前处理.