陆生蜗牛文石方解石化过程及其碳同位素组成变化高温实验

在过去全球气候变化研究中,生物CaCO3壳体的稳定同位素组成是常见的古气候替代性指标,被用来重建古气候变化历史,而生物成因文石质矿物的方解石化则是自然界较为常见的现象,该过程会导致生物壳体稳定同位素组成发生改变,从而影响古气候重建的准确性。利用陆生蜗牛Achatina fulica的文石壳体在空气背景下进行高温加热实验,来揭示加热前后样品中方解石含量和碳同位素组成的变化。结果表明:随着温度的升高,方解石含量增高;文石方解石化过程受壳体有机质含量的影响,相同加热温度和时间条件下,未采用双氧水处理的方解石含量比采用双氧水处理的方解石含量低;高温加热的壳体样品比原始样品碳同位素组成偏负;较短时间实验条件下,温度对文石方解石化过程起主导作用,并且双氧水处理也会对文石方解石化有所影响;造成样品碳同位素组成偏负可能是因为加热过程中样品与空气CO2发生了碳同位素交换反应,而不是因为矿物相变。因此,在利用蜗牛壳体碳同位素组成进行古环境重建时,需考虑文石方解石化过程对壳体碳同位素组成变化的影响。     

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。     

太湖沉积物和湖岸土壤的污染元素特征及环境变化效应

太湖沉积物和湖岸土壤具有相似的物质组成，具有相同的物源，通过补给区的径流，营养元素和重金属元素随着土壤迁入湖泊，由于沉积物和土壤物化条件的不同，它们的营养元素和重金属含量有差异。土壤中氮，磷的总量和有效态均比沉积物中高，表明有一部分营养物质进入了水体；营养元素高的沉积物均靠近城镇，其原因为居民生活污水排放，土壤和沉积物中多数重金属元素尚未超过自然背景值，只有沉积物中Cd和Pb，土壤中的Cu,Cd和Hg超过，但沉积物中重金属元素大多比土壤中高，特别在北部沿岸沉积物中，重金属元素含量大大超过平均值，这种不正常的高值是由人类不合理的废水，废物敢排放引起。     

金山金矿热液蚀变粘土矿物特征及水-岩反应环境研究

粘土矿物是流体作用过程中水—岩反应的产物，因此其特征反映了流体活动的特征和水-岩反应的环境。金山金矿蚀变粘土矿物主要由伊利石和绿泥石组成，其中，蚀变糜棱岩中的伊利石含量大于绿泥石含量；而蚀变超糜棱岩中的绿泥石含量大于伊利石含量。蚀变糜棱岩中伊利石的多型为2M1，超糜棱岩中为2M1和1M。金山金矿蚀变绿泥石的成份分析结果表明其为富铁绿泥石，由蠕绿泥石、铁镁绿泥石和密绿泥石组成，绿泥石中Fe、Mg质组分不仅来自围岩，而且也有一部分来自流体。利用地质温度计计算绿泥石的形成温度为206-258℃，流体的f(O2)为10^29.56～10^-31.48。本文认为金山金矿热液蚀变为酸性蚀变，其环境为还原环境，流体作用的水／岩比较高；在水—岩反应过程中，流体中的Fe、Mg、Si为带出组分。粘土矿物的形成机制为溶解—迁移—沉淀。     

陕西洛川黄土-古土壤剖面中伊利石结晶度——黄土物质来源和古气候环境的指示

伊利石是我国黄土和古土壤中最主要的粘土矿物。本文选择陕西洛川黄土-古土壤国际典型剖面为研究对象,通过测定伊利石的结晶度(Kubler指数)、Srodon峰强比值(Ir)和2M_1多型含量,发现黄土物质的起源与中高温(>280℃)地质环境有关;黄土样品中伊利石结晶度值为0.25°2θ(Cu Ka),古土壤样品中伊利石结晶度值大于0.27°2θ(Cu Ka);黄土和古土壤中伊利石结晶度值的差别,是由于古土壤中伊利石含少量的膨胀层,而黄土样品中的伊利石不含有膨胀层而引起的。古土壤中伊利石的膨胀层的成因,与伊利石     

东南极LGB69冰芯1712-2001年气温变化记录的初步研究

南极冰芯记录着过去气温、降水等气候环境参数以及影响其变化的太阳活动、火山作用等各种因子变化,是研究古气候、古环境变化及其影响机制的良好载体.东南极LGB69冰芯高分辨率的地球化学分析表明:①该冰芯的水当量年平均积累率高达259 mm/a,利用δ18O和Na+季节性变化和火山喷发标志层,通过数年层的方法确定其沉积时间为290 a(1712-2001年)±2 a;②该冰芯δ18O与邻近的戴维斯站气温距平5年滑动平均值(1968-2001年)之间具有良好的正相关关系,是有效的气温代用指标,1712-2001年该地区气温是一个波动变暖的过程,划分为4个阶段,小冰期结束于1914年,20世纪5年滑动平均气温距平年平均值较小冰期末次冷阶段升高0.30C;③Morlet小波分析表明,1712-2001年该冰芯δ18O(气温)和积累率(降水量)均存在约11年、约22年和约60年的共同周期,多重时间周期的嵌套表明其对气候变化非常敏感.上述研究结果为进一步重建南极气候冷暖、降水序列变化,以及研究太阳活动、火山作用等因子对气候变化影响的内在规律奠定了基础.     

黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的定量分析与气候干湿变化研究

为了了解黄土剖面中赤铁矿和针铁矿的分布特征,文章采用对铁氧化物矿物灵敏的漫反射光谱法(DRS),开展了赤铁矿和针铁矿的鉴定和测定研究,提出了定量分析赤铁矿和针铁矿含量的DRS新方法.选择天然典型黄土和古土壤样品,首先采用柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐(CBD)方法去除其中成壤成因的铁氧化物矿物,以其为基体配制含不同赤铁矿和针铁矿的系列标样,然后进行DRS测试和多元逐步回归分析,分别建立测定赤铁矿和针铁矿含量的校准方程并加以检验.利用DRS方法,分析了多个黄土剖面的赤铁矿和针铁矿含量,发现黄土-古土壤剖面的赤铁矿/针铁矿比值可作为东亚季风干/湿变化的敏感指标.该比值较高时反映了干燥土壤环境,而较低时指示了潮湿土壤环境.对灵台和洛川剖面中赤铁矿/针铁矿比值的分析,初步揭示了2.6Ma年以来黄土高原东亚季风阶段性变强的特征.     

利用漫反射光谱鉴定红粘土中针铁矿和赤铁矿

针铁矿(Gt)和赤铁矿(Hm)是广泛存在于土壤和沉积物中的重要铁矿物。这两种矿物在土壤和沉积物中含量很低,常规的测试手段很难有效地测定其含量。利用反射光谱联合加热处理的方法,可对土壤及沉积物样品中针铁矿和赤铁矿进行定性或半定量测定。实验结果显示,样品加热到300℃后,针铁矿的反射光谱的一阶导数特征峰发生了变化,赤铁矿的一阶导数特征峰却没有明显的变化。因此加热前后样品反射光谱一阶导数的变化取决于针铁矿和赤铁矿的含量。利用这种方法估计黄土高原第三纪红粘土样品中的赤铁矿含量约为0.3%～0.4%,针铁矿含量约为0.5%～1%。     

南京地区表土镉汞铅含量的空间统计分析

在南京城区和周围郊区近2500km2的区域内,采集了670个表层土壤样品,分析了Cd、Hg、Pb等重金属含量。在ARCGIS等地理信息系统软件的支持下,用地统计学等空间分析方法,分析了数据的概率分布特征、空间自相关特征以及变异函数特征。结果表明,研究区内表层土壤中Cd、Hg、Pb等重金属元素平均含量显著高于其全国平均水平;并且不同的元素具有不同的空间自相关特征;变异函数分析显示,Cd和Hg的分布具有明显的空间异质性,而Pb的方向性不明显。元素空间分布特征的研究对研究污染源和污染扩散具有一定指示和引导作用。     

济阳坳陷古近系原型盆地中绿泥石的成分演化特征及其盆地古地温梯度

东营凹陷、惠民凹陷和沾化凹陷是山东济阳坳陷的组成部分, 并且是济阳坳陷内的主要油气勘探开发区. 主要运用绿泥石地温计, 通过对东营凹陷、惠民凹陷和沾化凹陷埋藏古地温的研究, 探讨了济阳坳陷古近系原型盆地的热历史及其地质意义. 研究结果表明绿泥石成分随着埋藏深度的增加, Si⁴⁺的含量逐渐变少, Al^Ⅳ的含量则逐渐增多; 其种属由富硅的辉绿泥石演变为贫硅的铁镁绿泥石、蠕绿泥石. 蠕绿泥石仅出现于埋深大, 温度高, 地层相对老的区域, 而辉绿泥石则出现于埋深相对浅, 温度较低, 地层相对较新的区域, 铁镁绿泥石的分布区域介于两者之间. 在古近系时期盆地中绿泥石的形成温度如下: 东营凹陷中绿泥石的形成温度为171~238℃, 惠民凹陷中绿泥石的形成温度为160~202℃, 沾化凹陷中绿泥石的形成温度为135~180℃. 不同凹陷盆地中绿泥石在形成温度上的差异与构造裂陷作用发生的时间有关. 温度高意味着裂陷作用发生的时间相对较早. 由绿泥石的形成温度与埋藏深度的关系获得济阳坳陷古近系原型盆地的平均古地温梯度约为38.3℃/km, 它高于现今地温梯度值(29~30℃/km), 此热异常现象主要受裂陷盆地构造动力学演化模式的制约.