白垩纪大洋红层的致色机制及成因研究

为了查明白垩纪大洋红层的致色矿物及其赋存状态,并探讨白垩纪大洋红层可能的制约因素及成因模式,本文以中国西藏床得剖面红色页岩、意大利Vispi Quarry剖面红色灰岩以及北大西洋ODP1049C孔12X岩芯段Aptian-Albian期高频旋回红色泥灰岩为研究对象,对各剖面(或岩芯)中的红色和非红色样品分别进行了X射线衍射和漫反射光谱测试,同时对配制的含赤铁矿的标样进行了同样的测试。测试结果表明,无论是红色页岩、红色灰岩,还是红色泥灰岩,赤铁矿都是主要的致色矿物,其中西藏床得剖面红色页岩由结晶较好的碎屑状赤铁矿和结晶较差的细分散状的赤铁矿共同致色。在意大利Vispi Quarry剖面红色泥岩中,结晶程度相近的赤铁矿是唯一的致色铁氧化物,而在ODP1049C孔红色泥灰岩中,结晶差的赤铁矿和针铁矿的出现是泥灰岩呈红色的矿物学根源。赤铁矿的形成主要受铁的来源、沉积时的氧化还原条件以及成岩作用的影响,这些因素也成为制约红层形成的关键因素。本课题组在多年研究的基础上,结合前人研究成果进一步从矿物学的角度深化了大洋红层的成因模式。     

沉积物中铁氧化物的定量方法及其 在白垩纪大洋红层中的应用

赤铁矿和针铁矿是自然界中最稳定的两种铁氧化物,广泛存在于地球的各个圈层。很多沉积物的颜色都是由它们引 起的,它们的形成和保存具有重要的环境指示意义。实验室中赤铁矿和针铁矿的表征和鉴定手段很多,但受其含量低、结 晶差、颗粒细小难分离等因素的困扰以及某些测试方法自身的限制,能用于铁氧化物定量分析的方法很少。文中就常用的 基于X射线衍射（XRD） 和漫反射光谱（DRS） 的铁氧化物定量方法进行了系统评价。在定性分析的基础上,采用基于 XRD的K值法获得西藏床得剖面红色页岩中赤铁矿的含量为3.81％~8.11％,采用DRS与多元线性回归相结合的方法获得北 大西洋ODP1049C孔12X岩芯段棕色层中赤铁矿和针铁矿的含量分别为0.13％~0.82％和0.22%~0.81％,橙色层中赤铁矿和 针铁矿的含量分别为0.19%~0.46％和0.29%~0.67％。与其它分析结果的比较表明,这两种定量方法在白垩纪大洋红层中的 应用是可行的。但在实际应用时,首先要通过XRD和DRS相结合来提高定性分析的准确性,然后通过综合分析铁氧化物的 预判含量范围和结晶程度来选择合适的定量方法。     

基于漫反射光谱的铁氧化物定量分析在南方黄土中的适用性研究

基于漫反射光谱(DRS)的铁氧化物定量分析已用于北方黄土的研究,而在南方黄土中的适用性尚不清楚。本文选取江西九江黄土为研究对象,采用柠檬酸钠-重碳酸钠-连二亚硫酸钠(CBD)方法去除其中的游离铁,以此为基体分别加入不同比例的赤铁矿和针铁矿,通过多元线性回归方法建立了标样的铁氧化物含量与光谱反射率之间的校准方程。经检验,校准方程应用于未经CBD处理的剖面天然样品时,获得的赤铁矿含量较准,而针铁矿含量不准。原因可能在于:(1)混合体系中,赤铁矿与针铁矿互为基体,赤铁矿对针铁矿的干扰远大于针铁矿对赤铁矿的影响,这种差异在南方地区尤为明显;(2)CBD处理不能完全清除南方黄土中的针铁矿,可能与样品中含有部分结晶较好、粒度较粗的针铁矿有关,这也增加了针铁矿定量分析的不准确性;(3)铝的同晶替代现象对南方黄土影响更为显著,其中受晶格结构等影响,针铁矿的铝替代量比赤铁矿更大,可能对定量分析结果的准确性影响也更大。因而在南方黄土中,基于DRS的铁氧化物定量分析方法对于赤铁矿是适用和有效的,对于针铁矿的应用则需要慎重。     

碧石的宝石学分类及定义界定初探

碧石属于石英质玉中一类,少有文献对其深入探讨,缺乏系统性分类以及定义界定,不能准确区别于颜色相对应的玉髓(玛瑙).为解决上述问题,本次研究应用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、电子探针、紫外—可见光光谱等多种测试技术相结合方式,初步确定常见单色碧石的致色矿物,其中红碧石的致色矿物为赤铁矿,黄碧石的致色矿物为针铁矿,绿碧石的致色矿物为绿鳞石,紫碧石的致色矿物是锐钛矿和赤铁矿.结合市场实际需求,从宝石学角度以颜色特征作为碧石分类依据,将碧石从宝石学分类角度,分为红碧石、黄碧石、绿碧石、紫碧石、血滴石、风景碧石、多彩碧石等七个大类.同时,根据X射线衍射半定量分析和电子探针测试近似计算结果:红碧石测试样品中赤铁矿平均含量均不低于2.187％,凉山南红样品红色富集区域测试赤铁矿含量不高于1.767％,低于2％.因此可以考虑将2％的赤铁矿含量作为区别红碧石和南红的界限.建议以杂质矿物含量2％对碧石和相似颜色的玉髓(玛瑙)区分界定,进一步补充完善已有碧石定义.     

Mn2+和Fe3+的致色作用:来自意大利白垩纪远洋红色灰岩的启示

本文首先详细研究了含Mn2 和Fe3 的致色矿物菱锰矿、鲕状赤铁矿、云母赤铁矿和镜铁矿的可见光吸收光谱及其一阶导数谱,鲕状赤铁矿、云母赤铁矿和镜铁矿的可见光吸收一阶导数谱的红光区的吸收谷的位置的变化表明随赤铁矿结晶度的降低,吸收谷由586.4nm移至577.4nm,而菱锰矿展示出了Mn2 的因电子跃迁产生的四个典型吸收及其一阶导数谱上577nm的吸收谷的强度比赤铁矿相应谷的强度低一个数量级,表明其电子跃迁的致色机理与赤铁矿的染色机理完全不同。依据赤铁矿的结晶度和鲕状赤铁矿与大洋红层中赤铁矿的沉积成因相似的原则遴选出鲕状赤铁矿为含Fe3 致色矿物,依据菱锰矿是和方解石具有相似结构且为红色的原则选取菱锰矿为含锰致色矿物,并佐以化学纯氧化镁为基体配制了一系列的含菱锰矿、鲕状赤铁矿和菱锰矿及鲕状赤铁矿的两相或三相混合物。详细研究了三类混合物的可见光吸收光谱的一阶导数谱,发现含菱锰矿和含鲕状赤铁矿在573nm附近均存在一吸收谷,鲕状赤铁矿的重量分数低至0.05%时仍可见一明显吸收谷且该吸收谷移至565nm附近,菱锰矿在低至0.50%时也可见这一吸收且在低至0.11%时仍可显示出菱锰矿的信息,其575nm的吸收峰未见偏移;混合物可见光一阶导数吸收谱上鲕状赤铁矿的575nm附近的吸收谷的强度随鲕状赤铁矿的重量分数的升高而增强,而所有的配制混合物中该吸收谷的位置低于577.4nm的事实也表明为使致色矿物和氧化镁混合均匀的研磨降低了赤铁矿的结晶度。本研究表明Mn2 的电子跃迁激发和细小、结晶差的赤铁矿的染色共同造就了意大利白垩纪远洋红色灰岩的红色。     

广东丹霞山红色成因的矿物学研究

广东丹霞山作为丹霞地貌的典型代表和命名地,对于其独具特色的红色成因至今仍存在争议,本文利用光学显微镜、X射线粉末衍射以及电子探针微区分析对丹霞山红色地层石英砂岩开展了矿物学研究.结果 表明,该石英砂岩中含有的主要矿物为石英、长石和云母等.红色物质主要呈团簇状、串珠状和浸染状3种状态,分布于胶结物和基质中,并在矿物表面形成一层薄膜,使岩石宏观上呈红色.Fe元素是致红色的关键,其来源可能是非晶态的铁氧化物,属于赤铁矿的无定形早期形态或铁络合物的形式.铁镁硅酸岩等母体矿物的继承,以及被地下水机械渗透的碎屑和粘土矿物,都能够为染色提供直接的铁来源.丹霞山的红色是在沉积后改造形成的,地下水的参与促进了长石等矿物的溶解,导致次生孔隙的发育和含铁物质的沉淀.含氧水环境的持续更新有利于溶蚀作用和胶结作用的进行,促使蚀变过程中释放出来的铁和溶液中的铁不断沉淀,导致红色加深,最终形成丹霞山广泛分布的红色地层.对于丹霞山红色成因的研究,有利于为以丹霞山为代表的丹霞地貌红色成因和致色机理研究提供新的科学理论依据.     

应用同步辐射技术解析黄色-红色石英质玉石中的致色矿物

质地细腻、颜色多彩的隐晶质-微粒脉石英在我国珠宝行业称为石英质玉石,颜色是石英质玉石价值判断的主要因素之一,揭示其致色矿物及致色机理对于研究石英质玉石的颜色评价指标和矿床成因具有重要意义,但前人并未直接获得致色矿物的准确信息。本文运用上海光源(SSRF)BL15U1线站的同步辐射硬X射线,使用μ-XRF和μ-XRD技术对黄色和红色隐晶质-微粒脉石英中的致色矿物进行了研究。结果表明,黄色石英质玉石由赋存于石英颗粒间或微裂纹中的针铁矿(特征衍射峰0.49574、0.41594、0.26887、0.25705、0.25189、0.24510、0.21806、0.17133 nm)或其集合体致色,红色石英质玉石由赋存于石英颗粒间或微裂纹中的赤铁矿(特征衍射峰0.36774、0.27091、0.25200 nm)或其集合体致色,黄色-红色石英质玉的颜色由针铁矿和赤铁矿共同致色,赤铁矿的显色能力要高于针铁矿。本文获得了石英质玉石中致色矿物的直接数据,为玉石结晶温度与致色机理的探讨、石英质玉石的品质评价提供了依据。     

泥炭沼泽源酚酸对铁有机复合体的溶解作用及其环境意义

泥炭沼泽是具有全球意义的湿地类型,研究泥炭沼泽源酚酸对铁有机复合体的溶解作用有助于深入了解铁碳耦合地球化学循环过程.以中国东北金川泥炭沼泽为研究对象,提取了泥炭腐殖质,并实验合成了铁有机复合体及一系列的铁氧化物.选择原儿茶酸、咖啡酸和没食子酸等代表性泥炭沼泽源酚酸对铁有机复合体以及铁氧化物等系统开展了不同条件下的溶解试验.结果表明酚酸对无定型的水铁矿和新合成的铁有机复合溶解能力相对较弱,而对结晶态的赤铁矿、针铁矿和老化后的铁有机复合体的溶解能力较强.pH值、酚酸浓度和铁氧化物自身的结构和组成都对铁矿物的溶解作用产生影响.反映了铁有机复合体在酚酸溶液体系中比无机铁氧化物更稳定,这与泥炭沼泽中有机结合态铁比例较高、而普通矿质土壤中结晶态铁氧化物占比更大的事实相吻合.证明了铁有机复合体是泥炭沼泽中影响铁碳循环耦合的关键载体.泥炭沼泽中铁碳作用十分复杂,既能以铁有机络合物形式向海洋等水生生态系统输出大量的溶解性铁,也能通过铁有机复合体的形成促进泥炭沼泽有机碳的保存,进而影响全球铁碳循环耦合,具有重要的生态环境意义.      

桂林“鸡血红碧玉”的岩石学和矿物学特征及其地质意义

桂林"鸡血红碧玉"是一种石英质玉石,颜色以鲜艳的红色与黑色为主,质地坚硬且耐磨。目前对该矿石的野外产状、地质背景、岩石结构和颜色成因等相关研究报道较少。野外勘察表明,桂林"鸡血红碧玉"矿床位于扬子板块与华夏板块交界处,产于广西北部龙胜地区新元古界丹洲群三门街组经含铁氧化物浸染的汽水热液浅变质砂岩中,其形成过程受到了新元古代-三叠纪数次大地构造与岩浆活动的影响,成因复杂。本文利用偏光显微镜和X射线衍射分析等手段,对桂林"鸡血红碧玉"的成分进行了深入研究,结果表明桂林"鸡血红碧玉"主要矿物组合为石英和赤铁矿,部分样品中含有白云石。石英呈现他形等粒结构和自形变斑晶结构;自形石英颗粒中可见加大边,指示后期经历过变质交代作用。赤铁矿在样品中呈现3种形式产出:1呈单晶形式产于石英颗粒的粒间与晶内;2呈点尘状包裹于石英颗粒中;3呈浸染状分布于石英颗粒间隙。赤铁矿中铁离子为红色致色原因。电子探针分析显示,浸染状和单晶赤铁矿中铁含量高达78.9%~85.6%;点尘状赤铁矿由于颗粒细小,难以精确分析其铁含量。结合石英和赤铁矿发育期次,认为"鸡血红碧玉"中不同形态的石英和赤铁矿的产出与区域地质演化背景相一致。     

安徽姑山矿浆型铁矿床Fe同位素初步研究

文章报道了宁芜矿集区内姑山矿浆型铁矿床中的铁氧化物、辉石闪长玢岩和赋矿围岩的Fe同位素组成,其δ57Fe的总体分布范围为-0.05‰~0.79‰。结果显示,姑山铁矿床的铁氧化物赤铁矿和镜铁矿均比硅酸盐岩浆结晶产物(辉石闪长岩)富集重的Fe同位素,并且硅酸盐岩浆的Fe同位素组成比已报道的火山岩的平均Fe同位素组成更富集轻的Fe同位素,表明在岩浆不混溶的过程中Fe同位素发生了分馏,富铁熔体相对富集重的Fe同位素,而硅酸盐熔体相对富集轻的Fe同位素;相对于赋矿地层(黄马青组石英砂岩)和辉石闪长玢岩,赤铁矿和镜铁矿更富集重的Fe同位素,围岩地层和闪长岩岩体则富集轻的Fe同位素。因此,姑山铁矿床的铁质不大可能来自于地层或闪长玢岩岩体,而主要来源于深部岩浆房。     

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.     

红层裂隙水特征与找水方法

通过分析红层地区裂隙分布规律及红层裂隙水特征，以实例论证了红层裂隙水与构造、地貌、岩性等之间的一些必然关系。从而总结了红层地区找水方法及施工时应注意的问题。     

"Red Beds" of Yunnan

正 The extensive development of the so-called 'Red Beds" in Central andWestern Yunnan was first made known through the different reports of J.     

红河断裂的GPS监测

红河断裂带(RRFZ)是一条大型的走滑断裂带,本文利用1999年和2003年的GPS观测,通过数据反演,获得在欧亚参考框架下的速度矢量图。结果表明:在欧亚框架下,东向分量平均速度为3.726mm/a;北向分量平均速度为-9.013mm/a;由北向南,各测站的北向分量速率值逐渐减小;由西向东,各测站的东向分量速率值逐渐减小;测区内呈现明显的右旋拉张走滑运动。分析表明云南红河地区地壳水平运动的特征以及断裂活动性质与构造地质相当一致。     

混合胶束对钛—溴邻苯三酚红显色体系的增敏作用

在５．０×１０－３ｍｏｌ／ＬＨ２ＳＯ４介质中,溴化十六烷基吡啶（ＣＰＢ）和ＯＰ存在下,Ｔｉ（Ⅳ）与溴邻苯三酚红（ＢＰＲ）形成红紫色络合物。该络合物的λｍａｘ＝６３８ｎｍ,ε为５．８１×１０４Ｌ·ｍｏｌ－１·ｃｍ－１,钛的质量浓度为０～０．３２ｍｇ／Ｌ时符合比尔定律。拟定的方法用于硅酸盐岩石中微量钛的测定,结果与原结果相符,ＲＳＤ（ｎ＝６）＜１．５０％。     

Red Clay Type Gold Deposits in China

<正>Red clay type gold deposits,located in the south of China,are situated not only in orogenic belts,but also in inner cratons,where climate is tropical-subtropical with clear arid and humid.The lateritic weathering crust often can be divided into five zones,including topsoil,siliceous duricrust zone,multi-color zone(or red clay zone in some deposits),pallid zone and saprolite zone from surface to the base rock,several of which are absent in some deposits.The base rocks are composed mainly of carbonate rocks with minor clastic rocks,intermediate-basic volcanic rocks and intermediate-acid and alkalic intrusions.The orebodies are mainly located in the multi-color zone with part of them in the pallid and saprolite zones.The ore sources include orebodies of Carlin-type gold deposits and porphyry gold deposits,as well as gold-rich base rocks.The red clay type gold deposits experienced early-stage endogenic gold mineralization and laterization during the Tertiary and Quaternary.The areas with endogenic gold deposits,especially Carlin-type gold deposits and porphyry gold deposits in karst depressions on the plateau,structual erosional platforms in the middle-lower mountains,and intermountain basins in southern China are well worth studying to trace red clay type gold deposits.     

红色长石的宝石学特征研究

近几年在国内外珠宝市场上出现了一种红色透明长石,其天然性引起了广泛的争议。采用常规的宝石学方法、LA—ICP—MS以及紫外-可见分光光度计等测试仪器研究了该红色长石样品的宝石学特征、化学成分及紫外-可见吸收光谱,旨在探讨其致色原因。结果表明,该红色长石样品属于中长石;与黄色长石样品相比,其化学成分中Cu的质量分数为739×10^-6～801×10^-6,远远高于黄色长石的（1．07×10^-6）,而其它微量元素的质量分数则无明显的差别,故认为Cu可能与其呈红色有关;紫外-可见吸收光谱结果显示,该红色长石样品在可见光区的吸收带主要位于566nm处,推测其可能与Cu对可见光的吸收有关。     

红层“哑地层”划分对比方法——以东营凹陷南坡始新统为例

针对红层划分对比所面临的难题,在充分吸收前人研究成果的基础上,将现有的多种分层方法相互整合,彼此约束和印证,形成了一套科学、便捷的技术方法,即"接触关系明顶底、岩电特征找界面、多元融合定方案、地震约束建格架"的综合地层划分对比技术。该方法针对红层的特殊性,根据岩电特征对干旱气候的响应变化,充分利用了测、录井资料纵向上的连续性优势(避免了取样分析的局限),以及地震资料横向上的优势,有效地解决了红层纵向划分、横向对比的难题,在济阳坳陷东营凹陷南坡始新统沙河街组、孔店组的应用取得了良好效果。该方法可为其它地区同类复杂地层划分对比提供技术支持。     

Light hydrocarbons in Red Sea brines and sediments

Light hydrocarbon (C₁-C₃) concentrations in the water from four Red Sea brine basins (Atlantis II, Suakin, Nereus and Valdivia Deeps) and in sediment pore waters from two of these areas (Atlantis II and Suakin Deeps) are reported. The hydrocarbon gases in the Suakin Deep brine (T = ~ 25°C, $\text{Cl}{}^{\mathrm{?}}\text{= ~ 85‰}$, $\text{CH}{}_4\text{=}\text{~ 71}\text{1}$) are apparently of biogenic origin as evidenced by $\text{C}{}_1\text{(C}{}_2\text{+ C}{}_3$) ratios of ~ 1000. Methane concentrations (6–8 μl/l) in Suakin Deep sediments are nearly equal to those in the brine, suggesting sedimentary interstitial waters may be the source of the brine and associated methane.The Atlantis II Deep has two brine layers with significantly different light hydrocarbon concentrations indicating separate sources. The upper brine (T = ~ 50°C, $\text{Cl}{}^{\mathrm{?}}\text{= ~ 73‰}$, CH₄ = ~ 155 μl/l) gas seems to be of biogenic origin [$\text{C}{}_1\text{(C}{}_2\text{+ C}{}_3\text{) = ~1100}$], whereas the lower brine (T = ~ 61°C, $\text{Cl}{}^{\mathrm{?}}\text{= ~ 155‰}$, CH₄ = ~ 120μl/l) gas is apparently of thermogenic origin [$\text{C}{}_1\text{(C}{}_2\text{+ C}{}_3\text{) = ~ 50}$]. The thermogenic gas resulting from thermal cracking of organic matter in the sedimentary column apparently migrates into the basin with the brine, whereas the biogenic gas is produced in situ or at the seawater-brine interface. Methane concentrations in Atlantis II interstitial waters underlying the lower brine are about one half brine concentrations; this difference possibly reflects the known temporal variations of hydrothermal activity in the basin.