碳酸盐岩风化过程中高场强元素的地球化学行为研究——来自碳酸盐岩淋溶实验的证据

选择黔中地区的一条白云岩原位风化剖面（平坝剖面）作为研究对象,通过对岩-土界面之下的岩粉层（砂状碳酸盐岩）动态淋溶过程中高场强元素（HFSE）地球化学行为的研究,并结合其在风化壳剖面的分布特征,获得了以下主要认识:（1）碳酸盐岩风化过程中,HFSE间存在明显的分馏,而且元素分馏主要出现在岩-土界面作用过程中,即碳酸盐岩溶蚀形成残积土阶段;元素的地球化学惰性由强到弱的顺序依次为Zr>Hf>Nb>Sc>Th>Ta>Ti>Y,其中,Zr是最稳定的元素,Hf仅次于Zr,Nb和Sc也相对较为惰性,而Th、Ta、Ti、Y呈现出明显的活性;（2）对于碳酸盐岩风化剖面的质量平衡计算,Zr是理想的参比元素（即惰性元素）;（3）由基岩酸不溶物至风化壳剖面,元素对Nb-Ta、Zr-Hf显示出较好的协变性,没有明显分馏,因此,在利用这类元素对岩溶区风化壳的物源进行示踪时,碳酸盐岩作为潜在母岩,宜采用其酸不溶物作为参比对象;（4）碳酸盐岩风化过程中,虽然Sc也是一个较为稳定的HFSE,但在风化母岩中分布不均匀,不宜用于岩溶区风化壳的物源示踪。      

碳酸盐岩风化壳岩-土界面风化作用机制——淋溶模拟实验的初步研究

碳酸盐岩风化壳通常呈现出清晰突变的岩-土界面,成为直接利用野外地质剖面的发育特征探索碳酸盐岩风化作用过程的障碍。本文选择贵州中部及湘西的4条典型碳酸盐岩原位风化壳的岩-土界面作为研究对象,模拟干热风化条件(即气候温暖或炎热、排水条件良好的风化状态),在24～29.5℃的环境温度下,利用饱和CO2水对各剖面岩粉层样柱开展了系统的淋溶实验研究(淋溶终点以碳酸盐完全溶蚀为标志)。通过对淋出液中主要造岩元素和淋溶残余物的动态取样分析,初步揭示了碳酸盐岩风化壳岩-土界面的风化作用机制。结果表明:①碳酸盐岩风化壳岩-土界面风化过程中,碳酸盐的溶蚀和酸不溶物的分解是同步进行的,在碳酸盐淋溶伊始,酸不溶物已表现出明显的风化倾向;②排水条件良好的风化环境下,由硅酸盐等酸不溶物组分分解溶出的盐基离子及Si等元素更易随风化溶液淋失,使得在风化残余物中难以形成蒙脱石、伊利石、高岭石等自生粘土矿物。酸不溶物相的其他造岩元素中,Ti和Al为惰性元素,Fe为弱迁移元素,Mn和P表现出明显的活性;③碳酸盐岩岩粉层的水-岩作用过程中,当碳酸盐含量对水-岩反应而言过量时,碳酸盐的溶蚀强度主要受岩粉层质地的制约。粒度粗,渗透性强,水-岩作用时间短,碳酸盐的溶蚀量低,反之亦然。而酸不溶物组分对于水-岩反应而言,在整个淋溶周期内都是不足的,其含量成为制约水-岩反应强度的主要因素。     

碳酸盐岩风化壳岩-土界面地球化学特征及其形成过程--以贵州花溪灰岩风化壳剖面为例

在对黔中花溪灰岩风化壳原地风化残积特征进行了论证的基础上，本文从地球化学角度对央酸盐岩风化壳岩-土界面发育特征及其形成机理进行了讨论。碳酸盐岩的易溶解性和显著的差异性溶蚀，导致了其风化壳基岩面起伏强烈、岩-土界面界线清楚且突变；与此宏观特征相对应的是风化产物的矿物成分、主量、微量元素等方面均存在明显的突变现象。同时，在岩-土界面土层中形成了一个相对狭窄而突变的碱性障，此障无疑对风化壳的一些地质地球化学过程产生强烈影响，例如硅酸盐矿物的进一步蚀变分解，以及稀土和其它部分微量元素的超常富集和强烈分异等。     

发育完整的灰岩风化壳及其矿物学和地球化学特征

对于碳酸盐岩土覆土壤成因、尽管碳酸盐岩风化残积成土说被多数学者认同,但由于碳酸盐岩中酸不溶物含量极低,在风化成土过程中会伴随着巨大的体积缩小变化,原岩结构和半风化带无法保留,从而缺失了探索上覆土壤物质来源的重要中间环节,使得这种观点缺乏野外宏观证据的支持。最近,我们在贵州、湖南等地发现了数个以泥质灰岩和泥质白云岩为基岩的碳酸盐岩风化壳剖面,尚保留有较好的原岩结构,具有明显的风化壳分带和过渡现象。这些风化壳剖面的发现为深入研究碳酸盐岩风化成土过程提供了良好的研究场所。本文选取了较为典型的吉首泥灰岩风化壳剖面,从矿物学地球化学的角度来探讨碳酸盐岩风化壳的形成过程和发育特征,结果表明该风化壳既遵循非碳酸盐岩（主要是结晶岩类）风化壳的发育特征,也具有自己独特的地球化学演化规律。风化壳总体特点受碳酸盐中的酸不溶物矿物组合及化学成分的影响甚至控制,风化非碳酸盐风壳相似的发育特征。吉首泥灰岩风化壳剖面的发育特征和作者早先提出 的碳酸盐岩风化成土的两阶段模式是一致的,即以碳酸盐矿物大量淋失、酸不溶物逐渐堆积或残积为特征的早期阶段和残积物进一步风化成土的阶段,后一阶段的演化类似非碳酸盐岩类的风化过程。     

模拟不同气候条件下碳酸盐岩风化作用的淋溶实验研究

通过模拟干热、湿热与干冷3种气候条件,以饱和CO2水作为淋溶液,对黔中岩溶区3条碳酸盐岩风化壳岩-土界面的岩粉层试样进行了淋溶实验(其中干热、湿热条件下淋溶到残余酸不溶物阶段),对淋出液的pH值以及主要造岩元素的浓度进行了动态分析。结果表明,碳酸盐岩风化壳岩-土界面由岩到土的转变过程中,伴随碳酸盐的溶蚀,酸不溶物已表现出明显的风化倾向。碳酸盐的溶蚀强度表现为干冷>干热>湿热的变化趋势。温度低,碳酸盐的溶解速率大;排水条件好,碳酸盐溶解释放的Ca、Mg易随风化流体排出体系。对于酸不溶物组分,淋溶实验中有:(1)K、Na、Mg、Si、P的载体矿物风化强度在干热条件下最大(至于Ca,由于方解石与白云石均是其主要的载体矿物,酸不溶物相中的Ca难以在淋出液中有效识别)。在干冷与湿热之间,K、Na、Mg等盐基离子的溶出能力大多表现为湿热>干冷,指示了温度对盐基离子释放强度的重要制约作用;而Si和P未表现出一致的变化趋势,可能源于淋溶体系微环境的差异。(2)Fe与Mn表现出弱迁移性。其中,Fe在干冷环境下淋出强度最弱,说明温度是制约含Fe矿物分解速率的重要因素。而Fe在干热与湿热之间,以及Mn在3种淋溶条件下,未呈现出一致的变化趋势。(3)Al和Ti在碳酸盐岩风化过程中表现出强烈的惰性。      

贵州高原岩溶台地红色风化壳的物源辨析

贵州高原岩溶台地上广泛分布着相对均一(通常3～5ｍ)的红色风化壳,是中国南方红色风化壳的重要组成部分。但对岩溶台地红色风化壳的成因及其物源长期存在争议。作者最近在黔西、黔中、黔北和黔东等地选取了数十个岩溶台地垄岗之上红色风化壳剖面,运用矿物学、地球化学等方法,首次系统研究了它们的物质来源及成因,认为它们与下伏基岩有明显的继承性,是碳酸盐岩中酸不溶物原地风化残积的产物。碳酸盐岩红色风化壳往往没有明显的半风化过渡带,剖面主体由成分均一的全风化土层构成,仅在土层之下有数厘米到十多厘米厚的碳酸盐岩岩粉层出现,岩-土界面清晰、突变。但一些风化壳中偶尔可见原岩中的风化残余物,如花     

混合岩溶流域碳酸盐岩溶蚀速率与岩溶碳汇——以漓江流域上游为例

碳酸盐岩矿物的化学风化速率要显著高于硅酸盐岩矿物,碳酸盐岩和硅酸盐岩混合流域中碳酸盐岩矿物风化对河流水化学的贡献占主导。为研究混合岩溶流域碳酸盐岩风化及岩溶碳汇特征,在漓江流域上游大溶江、小溶江、灵渠3个混合岩溶流域选取了24个点放置标准溶蚀试片并测试对应的土壤理化性质。基于雨季和全年试片溶蚀量和土壤理化特征,分析试片溶蚀量的主控因素及季节差异,定量评估大溶江、小溶江和灵渠流域岩溶碳汇强度。结果表明:空中试片溶蚀量主要受控于降雨,植被会部分遮挡降雨,使试片溶蚀量显著下降,而地表和土下碳酸盐岩溶蚀受降雨和水文过程共同控制;雨季碳酸盐岩溶蚀更快,空中试片溶蚀量主要受控于降雨,而地表和土下试片主要受控于土壤水分的变化;基于溶蚀试片法,大溶江、小溶江和灵渠流域岩溶碳汇强度分别为0.75、0.30和2.92 tC?km-2 ?yr-1。      

贵州碳酸盐岩风化壳主元素、微量元素及稀土元素的地球化学特征

选取贵州高原喀斯特地区的典型碳酸盐岩原生风化剖面为研究对象,研究主元素、微量元素及稀土元素在风化壳的迁移转化及其分布规律特征,为解释碳酸盐岩风化壳元素的地球化学变化提供依据。结果显示,从上陆壳标准化蛛网图可知,Pb、Co在剖面富集,而Na、K、Cr、Rb、Sr和Ba则亏损。风化壳∑REE的变化范围为167.4~1814.2μg/g,稀土元素从剖面下部往上逐渐减少,剖面中上部LREE比HREE淋滤程度大。稀土元素球粒陨石标准化后Ce正负异常,Eu轻微负异常。以风化前缘为分界,在风化前缘以下的土层,Ce负异常,风化前缘以上的土层,Ce正异常。此外,在风化壳岩土界面附近存在一个明显且突变的碱性障,岩土界面土样的元素含量较岩粉平均增加了21倍。我们的研究显示,风化剖面主元素和微量元素的变化波动特征较为一致,说明主元素和微量元素在风化过程中的地球化学行为较为一致。铁壳层中稀土元素的含量最低,与上陆壳稀土元素十分相近,为研究上陆壳与碳酸盐岩铁壳层之间的相互联系起到了一定的借鉴作用。     

贵州岩溶地区土层的物质来源、成土过程、年代学及与石漠化相关性研究

贵州岩溶地区生态脆弱性的特征之一就是土层瘠薄,其土层的形成和演化方式一直是学术界的争论焦点.本研究以贵州岩溶区为研究对象,通过对土层的物质来源、碳酸盐岩风化成土作用的地球化学过程、红土的定年、石漠化成因等问题的探讨,明确地提出碳酸盐岩风化成土作用的二阶段模式;贵州岩溶区土层的主要物源来自碳酸盐岩风化成土作用;岩溶台地上广泛存在的红土是一种古土壤(1～25 Ma B.P.);碳酸盐岩风化壳岩土界面处地球化学碱性障导致稀土超常富集;碳酸盐岩类型与石漠化分布有着本质的联系.这些结论对于进一步研究青藏高原隆升在其东南翼的响应、岩溶地区生态环境和生态重建工作有着重要的科学意义.     

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。     

红藻石和蓝藻石概念及分类归属的综述和修订

在分析和总结前人对红藻石和蓝藻石研究成果基础上,结合岩石薄片显微镜下观察实例,发现在以往碳酸盐岩颗粒分类中没有红藻石和蓝藻石的合适位置。鉴于红藻石重要的成因意义和造礁作用,有必要明确红藻石的概念和归属。珊瑚藻本身极易钙化,经生物矿化作用最终保存下来的珊瑚藻屑一直放在生物碎屑中,而红藻石是由非固着的珊瑚藻构成的钙质独立结核,因此也可以被划分到生物碎屑中。蓝藻石作为蓝细菌钙化作用的产物,同时鉴于蓝藻石的广泛存在,把钙化蓝细菌形成的核形石命名为蓝藻石,这一重要概念从提出到现在一直被使用。然而蓝绿藻概念已变更为蓝细菌,蓝藻石的形成与藻类无关,显然将其称作蓝菌石更加确切。因此,应将红藻石和蓝藻石分别归为生物碎屑和核形石当中,并用新的术语蓝菌石替代蓝藻石。其意义在于使红藻石和蓝藻石的概念及归属更为规范,并为碳酸盐岩颗粒的深入研究提供有益线索。     

桩-岩摩擦黏着特性的试验与分析

研究桩与岩石的侧摩阻力组成及影响因素,有助于准确地把握桩与岩石的侧摩阻力取值原则。在对桩与岩层的摩擦黏着机制分析的基础上,指出界面力与岩层抗剪力的区别,并提出岩层的极限侧摩阻力由界面强度及岩石强度两者较弱一方决定的观点。进行了中风化岩中4组混凝土短桩的抗压及抗拔极限摩阻力对比试验,获得了相应的极限侧摩阻力值以及抗拔与抗压极限侧摩阻力值的比值。抗拔时由于上部岩层对桩侧岩层的约束作用较弱,会使侧摩阻力相对抗压时有较大降低。通过有限元计算及其与试验值的比较分析,研究短桩与岩层的界面强度条件,发现岩层和混凝土灌注桩间的侧摩阻力中界面黏着力占很大比例。     

现代微区测试技术在确定宝玉石产地来源中的应用及其研究进展

宝玉石产地来源的研究是近几年地质学、宝石学和考古学界的热门话题之一。一方面,不同产地来源的宝玉石可能具有不同的品质特征及经济价值,其研究有助于珠宝首饰价值的判断,为各国海关执法提供技术支持;另一方面,古代宝玉石产地的确定对了解古代宝玉石的开采与古代科技的发展水平及不同区域的文化交流均具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,结合现代微区测试技术的最新研究成果,从微量元素、包裹体以及同位素分析等方面探讨总结了微区测试技术在确定宝玉石产地来源研究中的应用。当前的研究结果显示,不同的技术方法对确定宝玉石的产地来源均有一定的意义,但宝玉石产地来源的最终确定往往需要依赖更大范围和更深入地对宝石矿床的地球化学进行多技术手段的交叉分析。显然,确定各种不同类型宝玉石产地来源的标型特征及建立相关重要宝石产地的地球化学数据库,是最终解决宝玉石产地来源鉴定问题的关键。     

RS和GIS技术集成及其应用

本文简要地介绍了ＲＳ（遥感图像处理系统）和ＧＩＳ（地理信息系统）技术及其集成的基本概念和方法。讨论了ＲＳ和ＧＩＳ技术及其集成的内在涵义、相互关系,认为ＲＳ是ＧＩＳ重要的外部信息源,是其数据更新的重要手段,尤其对于全球性的 地理动力学分析,更必须有ＲＳ所提供的覆盖全球的动态数据与ＧＩＳ的结合。反之,ＧＩＳ则可以提供ＲＳ所需要的一些辅助数据,以提高ＲＳ图像的信息量和分辨率,同时,ＧＩＳ可以将实地调查所     

贵州省地矿局钻探工程发展回顾与展望

贵州省地矿局建局63年以来,钻探工程作为地质找矿的重要技术手段,发展至今已形成门类齐全、设备精良、技术精湛的专业体系。本文在总述贵州省地矿局地质找矿辉煌成就的基础上,从小口径岩心钻探、大口径深井钻探、地下水机井钻探、浅层地温能钻探等几个重点方面详细回顾了钻探工程的发展历程,对未来发展趋势进行了展望,同时提出了相关的建议,以供今后的工作参考。     

Intersections of ellipsoids and planes of arbitrary orientation and position

This paper considers an ellipse, produced by the intersection of a triaxial ellipsoid and a plane (both arbitrarily oriented), and derives explicit expressions for its axis ratio and orientation. The relationship between central and noncentral sections, and the problem of intersection probability, are discussed. The resulting equations have obvious applications in structural geology and optical mineralogy, and in stereological modeling of grain-size and grain-shape distributions.     

Progress and Prospect of Statistics and Assessment of Large-scale Natural Disaster Damage and Losses

In June 2014, the "Statistics System for the Damage and Loss of Large-scale Natural Disasters" (SSDLLND) was issued by the Ministry of Civil Affairs and the Office of National Disaster Reduction Committee, which marked that the statistics and assessment of China's catastrophic natural disaster damage and losses formally entered a new stage of institutionalization. On the basis of analyzing the five major international disaster damage and loss assessment systems, including HAZUS-MH, ECLAC, DaLA, EMA-DLA and PDNA, the differences between the “SSDLLND” of China and five major international systems were compared from the statistics and assessment contents and indicators. Combined with the statistics and assessment practices of China’s large-scale disaster damage and losses and the characteristics of international systems in recent years, the future development of the SSDLLND were proposed in three aspects: Enriching and improving the framework of damage and loss statistics content, stepwise improvement of disaster impact assessment methods (such as the ecological capital loss assessment, tourism industry loss assessment due to the disasters, etc.), and improving indicators and parameters of loss statistics. The study has an important practical significance for improving the statistics and assessment system of the damage and loss of major natural disasters and better serving the post-disaster recovery and reconstruction decision-making.     

相控和气洗分馏作用对油气组分及碳同位素组成的影响

油藏条件下的相控和气洗分馏作用使得油藏中油气的物理性质和化学组成发生了明显变化。通过不同温压条件下的ＰＶＴ实验及其产物测量为该观点提供了十分有意义的科学证据,其主要结论结下：（１）总的来看,气洗分馏作用较由温度和压力引起的相控分馏作用明显,气洗作用是油藏中原油性质（如：含蜡量、密度和粘度等）发生重大变化的最主要因素;（２）ＰＶＴ分馏不仅导致凝析油中饱／芳比值的异常高值,而且饱／芳比值在凝析油和正常     

Hydrologic and hydraulic characteristics of the Yellow River and impact of flow and sediment diversion

In the history, the Yellow River nurtured Chinese civilization. It is respected as the ＂ancestor of the four large rivers in China＂ and praised as ＂the mother river of China＂. At the same time, the Yellow River is regarded as ＂the misery of China＂ and considered as the most complex river hard to control in the world. Today, the Yellow River is also one large river greatly influenced by human activities in the world. The safety of the Yellow River, particularly flood control, is always the most important issue for governing and developing the country. Great achievements have been made after many years of efforts for controlling the Yellow River. However, since the nineties of 20 century, some new problems occurred, such as sharp reduction of flux to sea, dry rivercourse, worsen environment, etc. Rapidly shrinking riverbed and two-level perched stream are disadvantageous to flood safety especially. The new concepts and new practices are urgently needed to control the river. Therefore, the Yellow River Conservancy Committee of Ministry of Water Resources had continuously carded out flow and sediment diversion each year from 2002 to 2005. To timely probe into the new issues produced after flow and sediment diversion, and in order to deepen the understanding of rules for the Yellow River＇s water and sediment and provide reference and experience to the researchers for other large rivers, five hydrologic and hydraulic characteristics of the Yellow River, such as lack of water, much of sediment, different resources of water and sediment, inconsistency between water and sediment and frequency of sink switching and route changing, are described. Flow and sediment diversion of the Yellow River is also reviewed. Under flow and sediment diversion,     

火山地层界面的类型、特征和储层意义

按照火山地层界面的形成过程和地质属性将其划分为5类,分别为喷发整合、喷发不整合、喷发间断不整合、构造不整合和侵入接触,除侵入接触外,其他不整合均可细分为角度不整合和平行不整合两种。喷发整合和喷发不整合两类界面上下岩层的间断为数分钟-数年,并且在界面上下均具有冷凝表壳或细火山碎屑层等,喷发不整合可为平行面状或交织曲面状,多为凹凸不平,分布范围小;喷发间断不整合界面形成时间为数十年-数千年,界面之下冷凝表壳或细碎屑层等明显遭受侵蚀,在横向上存在风化壳-沉积岩夹层的组合形式,界面平面展布多为波状曲面;构造不整合与喷发间断不整合在特征上相似,但形成时间为数千年-数百万年,界面分布范围更大。东北地区中生代火山岩剖面揭示:在喷发整合/不整合界面附近原生孔隙发育,随着与界面距离的增加孔隙度变小;具有交织曲面状界面岩层的面孔率大,孔隙发育带厚度及其占岩层比例均大于平行面状界面岩层。盆内钻井资料揭示喷发间断/构造不整合界面之下发育大量的次生孔隙,可与原生孔隙组合使储层物性变好,但当原生孔隙未能保存时其储层物性变化难以预测。