硫酸参与的长江流域岩石化学风化速率与大气CO2消耗

流域的岩石化学风化过程是全球碳循环中的重要环节。以往的流域水化学碳汇通量估算大多是基于碳酸的风化作用。而实际上,硫酸和碳酸一样,也参与了流域碳元素的地球化学循环,从而对全球碳循环过程产生影响。长江流域水体近几年出现酸化现象,大部分河段SO42-和Ca2+含量增高,其对应的岩石风化过程和大气CO2消耗速率也发生变化。文章对长江干流及主要支流2013年不同季节的离子组成进行监测,利用水化学平衡法和Galy估算模型,对长江流域岩石化学风化速率和CO2消耗通量进行了估算,对硫酸参与下的长江流域岩石风化和碳循环过程进行了分析。结果表明,长江流域水体离子主要来源于硅酸盐岩风化和碳酸盐岩风化。其中碳酸盐岩风化对河水离子贡献率为92%。在硅酸盐岩广泛分布的赣江流域,碳酸盐岩风化离子贡献也达85%。分析表明,硫酸参与了长江流域的岩石风化过程,对水体中离子产生一定影响。硫酸的参与加快了碳酸盐岩的化学风化速率,平均提高约30%,但是使流域大气CO2消耗速率降低。在不考虑蒸发岩溶蚀作用下,平均从516×103 mol/km2·a降至356×103 mol/km2·a,降低约31%。在各支流中,硫酸对乌江流域碳酸盐岩的风化和碳循环的影响最大,而对雅砻江的影响最小,这与乌江流域的含煤地层、矿床硫化物及大气酸沉降有关。     

江南造山带新元古代中期(830～750Ma)岩浆活动及对构造演化的制约

连接扬子地块和华夏地块的江南造山带是华南前寒武纪最重要的构造单元,其形成和演化长期以来备受关注。在江南造山带的范围内广泛发育了新元古代岩浆岩,它们是探讨江南造山带构造演化的重要对象,但其成因和形成的构造背景却备受争论。本文系统收集和分析了江南造山带830~820 Ma花岗岩、800~780 Ma酸性岩和800~750 Ma基性岩的地球化学数据。研究表明,不同时间段的岩石成因类型存在系统差异,830~820 Ma的花岗岩主要为S型花岗岩,800~780 Ma的酸性岩主要为A型酸性岩,而800~750 Ma的基性岩以拉斑系列和碱性系列为主,并在构造判别图中显示了板内玄武岩(WPB)和洋中脊玄武岩(MORB)的特征。综合同位素年代学、岩石地球化学和沉积学等学科领域的研究成果我们认为:扬子北缘和西缘应先于东南缘在1000~900 Ma期间发生碰撞,而此时的东南缘仍为活动大陆边缘;直到~830 Ma,扬子地块与华夏地块沿江南造山带发生拼贴,但只是陆-弧-(微)陆之间的"软碰撞",而无山脉隆升和高级变质作用,各个块体之间处于"联而不合"的状态,大洋岩石圈拆沉之后的软流圈上涌和由拆沉所引起的拉张作用导致了上覆岩石圈和陆壳发生部分熔融,产生了江南造山带830~820 Ma的S型花岗岩;随着全球Rodinia超大陆的裂解,~820 Ma,华南裂谷盆地开启,并在随后的裂解过程中发育了大量与伸展有关的800~780 Ma A型酸性岩和基性岩脉/墙,而其明显高于同时代MORB源区的地幔潜能温度显示,导致Rodina超大陆裂解的地幔柱可能对该时期岩浆岩的地幔源区有一定影响;随着拉张作用的不断加强,出现了760~750 Ma碱性系列和具MORB特征的基性岩,此时的软流圈地幔既提供热量又有物质供应。     

褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)受精卵以及仔鱼期氨基酸与脂肪酸变化研究

为研究褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)发育早期氨基酸和脂肪酸的组成及变化规律,采用GC/MS法等方法分析了褐菖鲉的受精卵、初产仔鱼、前仔鱼期和后仔鱼期四个阶段的氨基酸和脂肪酸组成特点及其含量变化。结果表明:(1)总氨基酸含量从受精卵至初产仔鱼显著下降、前仔鱼期又显著回升、至后仔鱼期再次呈显著下降(P0.05);(2)总游离氨基酸量以初产仔鱼最高,是受精卵的10倍,各期的游离氨基酸占总氨基酸比值为1.4%—20.0%;(3)受精卵中以DHA、C16:0两者实际含量最高,分别为104.88 mg/g和68.74 mg/g,C18:1n-9和EPA次之,分别为41.23 mg/g和27.23 mg/g;(4)褐菖鲉内源性营养阶段被选择性消耗的主要脂肪酸依次为C16:0C18:1EPADHAARA,就脂肪酸的利用率而言MUFASFAPUFA;(5)褐菖鲉仔鱼在开口后的外源营养阶段对脂肪酸的利用率为PUFASFAMUFA,其中DHA相对EPA和ARA被选择性消耗。研究表明,褐菖鲉受精卵的游离氨基酸/总氨基酸比值符合海水鱼类沉性卵的特征,褐菖鲉在早期发育不同阶段对脂肪酸消耗具有不同的选择性,C16:1、C16:0、C18:0和C18:1是褐菖鲉早期发育的主要能源物质,在褐菖鲉开口饵料中添加一定水平的异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸等氨基酸及高度不饱和脂肪酸DHA等是十分必要的。     

不同培养条件对三角褐指藻生长及其生物活性成分积累的影响

以三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)为研究材料,比较了Na NO3、NH4HCO3和CO(NH2)2为氮源的两种培养基(m L1和ASW培养基)对其生长和生物活性成分(岩藻黄素、金藻昆布糖和二十碳五烯酸(C20:5,EPA))时相积累的影响,同时分析了脂肪酸组成和总脂含量的变化。结果表明:以m L1培养基培养时,三角褐指藻的生物质质量浓度明显高于ASW培养基培养时的生物质质量质量浓度,尿素优于其他两种氮源,最大生物质质量质量浓度为3.7 g/L。不同培养条件下岩藻黄素含量的时相变化规律一致,均随着培养时间的延长呈现先增加后减少的趋势,其最高积累量分别为:13.27 mg/g(Na NO3)、13.23 mg/g(CO(NH2)2)和13.89 mg/g(NH4HCO3)(m L1);13.2 mg/g(Na NO3)、14.92 mg/g(CO(NH2)2)和13.6 mg/g(NH4HCO3)(ASW),由此可知氮源对岩藻黄素积累量影响不大。金藻昆布糖含量随着培养时间延长逐渐增加,其最大积累量分别为9.82 mg/g(NH4HCO3)(m L1)和8.59 mg/g(Na NO3)(ASW)。不同培养条件下其总脂含量变化不显著,均在培养末期达到最大值,分别为24.18%(NH4HCO3)(m L1)和23.79%(Na NO3)(ASW);其主要脂肪酸组成为:豆蔻酸(C14:0)、棕榈酸(C16:0)、棕榈油酸(C16:1)、硬脂酸(C18:0)、油酸(C18:1)、亚油酸(C18:2)、花生一烯酸(C20:1)、木焦油酸(C24:0)和EPA,其中,EPA含量随着培养时间延长逐渐下降,尿素最有利于EPA的积累。     

长江中下游宣城水东地区早白垩世酸性火山岩年代学、地球化学及岩石成因

位于长江中下游的宣城水东地区发育一套酸性火山岩,主要由流纹质角砾岩、流纹岩和珍珠岩组成。本文对该套火山岩进行了详细的锆石U-Pb年代学、主量元素、微量元素以及Nd-Hf同位素研究。LA-ICP MS锆石U-Pb定年结果显示3种岩性的火山岩年龄分别为133.2±0.8、133.4±0.8和131.5±0.9 Ma。主量元素组成上,这套酸性火山岩具高硅(72.51%~81.79%)、富钾(K_2O/Na_2O=2.04~14.93,平均6.72)、贫钙镁(Ca O=0.19%~1.57%,Mg O=0.06%~0.29%)的特征,属于弱过铝质(A/CNK=1.02~1.24)的高钾钙碱性-钾玄岩系列岩石。微量元素方面,轻重稀土元素分馏明显[(La/Yb)_N=5.43~9.17],具明显的负铕异常(Eu/Eu~*=0.44~0.60),富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、K和Pb等,亏损Ba、Sr、Nb、P和Ti等元素,表现出壳源的特征。全岩Sr-Nd和锆石Hf同位素组成变化范围相对较小,(~(87)Sr/~(86)Sr)_i为0.707 3~0.708 8,εNd(t)值为-7.05~-5.56,εHf(t)为-8.6~-1.3。结合区域地质研究成果,认为宣城水东地区酸性火山岩可能是在约135 Ma古太平洋板块俯冲作用之后的伸展-拉伸环境下,由新元古代早期新生地壳重熔而成。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定海泡石中的稀土元素

海泡石是一种纤维状含水的富镁硅酸盐黏土矿,其中的稀土元素含量在1×10~(-7)～1×10~(-5)之间,目前还没有建立海泡石中稀土元素的国家标准分析方法。测定岩石中的稀土元素主要是采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),样品前处理一般采用封闭溶矿和碱熔,但这两种处理方法耗时较长,效率不高。本文通过比较硝酸-氢氟酸-过氧化氢、硝酸-氢氟酸、硝酸-过氧化氢三种样品前处理方法,确定使用硝酸-氢氟酸溶矿,然后进行微波消解同时赶去氢氟酸,避免氢氟酸与稀土元素生成难溶的氟化物,再采用ICP-MS法测定15种稀土元素的含量。由于海泡石中的镁含量较高,为降低基体效应,以~(103)Rh和~(185)Re作内标补偿基体效应和校正灵敏度漂移,各元素测定值的准确性显著提高,回收率为91. 2%～110. 9%,检出限为0. 002～0. 011μg/L,精密度≤2. 79%。本方法与封闭酸溶ICP-MS法的分析结果吻合较好,且用酸量少(7 mL),溶矿效率高(1 h),检出限更低。     

江西兴国县偏酸性地下水研究现状

兴国县浅层地下水为各城镇和农村的主要饮用水源,浅层地下水中酸性地下水(p H6.5)分布范围占全区面积的1/2,区域地下水酸化现象较为明显,已成为该地区安全用水问题之一。中国地质调查局根据原国土资源部的统一部署,于2017年启动了兴国水文地质调查工作。基于768组地下水现场水质测试和80组相关水化学分析资料,本文研究了兴国县偏酸性地下水的分布特征及其影响因素。结果发现:pH6.5的偏酸性地下水分布普遍,主要分布于花岗岩类裂隙水中,地下水pH值受当地酸雨影响明显,与酸性土壤分布吻合,与含水介质类型密切相关,随地下水位埋深的增加,pH值增大。本研究对正确认识偏酸性地下水分布特征与影响因素,促进城镇农村居民安全用水,为预防地下水酸化污染具有重要意义。     

五酸溶样-电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中的稀土等28种金属元素

电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定大批量地质样品中的稀土和钴铪铟锰铌钽铊铬镉镓锗钒锡等金属元素,主要采用三酸或四酸溶解样品。由于地质样品组分复杂,稀土等金属元素含量低,各元素性质差异大,三酸或四酸溶样经常出现易挥发元素如钒铬镉镓锡的测定结果不稳定、镧铈镨钕等稀土元素溶解不完全的问题。本文在盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸四酸基础上引入硫酸,形成盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸-硫酸五酸溶样体系,用于水系沉积物、土壤和岩石等不同类型地质样品的一次敞口溶解,采用在线加入~(185)Re和~(103)Rh内标方式,建立了应用ICP-MS同时测定稀土等28种金属元素的方法。钒铬镉镓锡元素的准确度提高了1.4%～14.6%,镧和铈元素的准确度提高了0.2%～8.9%。该方法应用于分析水系沉积物、土壤、岩石标准物质(分别为GBW07301a、GBW07408、GBW07107),其测定值与认定值相一致,相对标准偏差(RSD)为1.14%～9.84%,准确度(△lgC)均≤0.1。该方法分析过程较简单,结果准确可靠,可满足测定大批量地质样品中稀土和钴铪铟锰铌钽等金属元素含量的要求。     

Dissolution characteristics of deep?buried dolostone in the Member 5 of Ordovician Majiagou Formation in southern Ordos Basin

The different types of deep-buried dissolution process in the Member 5 of Ordovician Majiagou Formation in the southern Ordos Basin and its influence on the reservoir properties are studied in this paper. It shows that three types of mechanisms include organic acid fluid, hydrothermal fluid and TSR are identified through studies of core observation, thin section analysis, inclusion temperature, trace elements and rare earth elements. It is found that the dissolution of organic acid fluid causes the stratified dissolution pores, film-like asphaltene and ring-like asphaltene, while hydrothermal fluid causes the non-selective dissolution pores without petrofabric, veins of pyrites, massive pyrites and the association of hypothermal minerals. Four occurrence models of dissolution include, (1) the deep-buried dissolution of low-temperature hydrothermal fluid occurs in Zhiluo Period of Middle Jurassic; (2) the deep-buried dissolution of organic acid fluid started from the late Middle Jurassic followed by the first hydrocarbon injection; (3) the deep-buried dissolution of middle-high temperature hydrothermal fluid occurred in the Dongsheng Period of Early Cretaceous; (4) TSR occurred at the end of Early Cretaceous with the second larger hydrocarbon injection. Both organic acid fluid and hydrothermal fluid can improve the porosity and permeability of reservoir, but the hydrothermal fluid is more effective than that of organic acid fluid.     

Spatial patterns of groundwater‐lake exchange – implications for acid neutralization processes in an acid mine lake

Exchange of groundwater and lake water with typically quite different chemical composition is an important driver for biogeochemical processes at the groundwater‐lake interface, which can affect the water quality of lakes. This is of particular relevance in mine lakes where anoxic and slightly acidic groundwater mixes with oxic and acidic lake water (pH < 3). To identify links between groundwater‐lake exchange rates and acid neutralization processes in the sediments, exchange rates were quantified and related to pore‐water pH, sulfate and iron concentrations as well as sulfate reduction rates within the sediment. Seepage rates measured with seepage meters (?2.5 to 5.8 L m^‐2 d^‐1) were in reasonable agreement with rates inverted from modeled chloride profiles (?1.8 to 8.1 L m^‐2 d^‐1). Large‐scale exchange patterns were defined by the (hydro)geologic setting but superimposed by smaller scale variations caused by variability in sediment texture. Sites characterized by groundwater upwelling (flow into the lake) and sites where flow alternated between upwelling and downwelling were identified. Observed chloride profiles at the alternating sites reflected the transient flow regime. Seepage direction, as well as seepage rate, were found to influence pH, sulfate and iron profiles and the associated sulfate reduction rates. Under alternating conditions proton‐consuming processes, for example, sulfate reduction, were slowed. In the uppermost layer of the sediment (max. 5 cm), sulfate reduction rates were significantly higher at upwelling (>330 nmol g^‐1 d^‐1) compared to alternating sites (<220 nmol g^‐1 d^‐1). Although differences in sulfate reduction rates could not be explained solely by different flux rates, they were clearly related to the prevailing groundwater‐lake exchange patterns and the associated pH conditions. Our findings strongly suggest that groundwater‐lake exchange has significant effects on the biogeochemical processes that are coupled to sulfate reduction such as acidity retention and precipitation of iron sulfides. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.