岩石圈的热-机械侵蚀和化学侵蚀与岩石圈减薄

岩石圈减薄及其对区域构造岩浆演化的控制是近十几年来深部研究中所取得的重要成果。我国华北地区岩石圈的厚度、物质组成和热状态在近４００Ｍａ来有过剧烈的变化;由古生代时大于２００ｋｍ的厚度和方辉橄榄岩为主的物质组成演化为现今１００ｋｍ左右的厚度和以二辉橄...     

长江水系河水化学侵蚀的水化学和碳同位素证据

对长江干流及其主要支流河水的水化学、溶解无机碳(DIC)含量及其碳同位素组成进行了分析.河水的阳离子以Ca2+、Mg2+为主,占阳离子质量总量的75%以上;阴离子以HCO3-、SO42-为主,占阴离子质量总量的90%以上,表明河水的水化学组成主要受流域碳酸盐矿物的风化侵蚀控制.     

珠江水系桂平、高要和清远站河水化学组成的季节变化及对化学风化研究的意义

文章报道了珠江水系桂平、高要和清远3个站河水主要离子及部分微量元素近一年持续观测数据。结果显示,河水中的Cl-主要通过夏季风降雨从海洋输送而来,Cl-/Na比值呈现季风雨季较高的特点,K含量则与Rb含量显著相关,指示河水中K主要是由硅酸盐化学风化贡献,而 Rb/K 比值与水温呈现负相关的关系,暗示植物分解对河水中K的贡献不大。3个站点中河水的主要离子及微量元素均主要来自碳酸盐的化学风化的贡献,相对而言桂平站碳酸盐化学风化的贡献最大,高要站次之,而清远站则来自硅酸盐化学风化的贡献较大。流域的化学风化存在明显的季节性变化,硅酸盐的化学风化主要呈现夏秋季节较强,冬季相对较弱的特点,而碳酸盐的化学风化也呈现显著的季节波动,但3个站的变化样式并不一致,可能存在更复杂的控制因素。     

论碳酸盐岩侵蚀与环境变化──以黔中地区为例

岩石(土壤)的地球化学侵蚀既是导致地表环境物质输送的初始过程,又是制约区域环境质量的背景条件。碳酸盐岩地区普遍发生着强烈的岩石化学侵蚀和土粒机械搬运。碳酸盐岩侵蚀对区域环境质量演化和生态系统结构具有重要影响;侵蚀与沉积过程中所发生的碳交换和输送具有全球变化意义。我国华南是世界碳酸盐岩侵蚀作用强烈的地区之一。贵州位于该区域的中心部位,碳酸盐岩出露面积大、岩层厚;岩石侵蚀作用受太平洋与印度洋季风交汇的影响。其新老地貌形态交错镶嵌、碳酸盐岩区域镶嵌着非碳酸盐岩景观,两类镶嵌景观形成了贵州碳酸盐岩区域环境的分异特征和阶梯格局。     

西江流域的有机碳侵蚀通量

在西江下游的马口水文站对径流进行了4个季节的有机碳采样分析。研究表明,西江径流有机碳的断面构成在各个季节均较为一致;季节性变化表现为,有机碳和悬浮物含量随流量的增加而增加。随着水体悬浮物含量的增加,悬浮物的有机碳含量呈对数趋势降低。西江流域的有机碳侵蚀通量为10.18×106gC/km2·yr.,是全球外流域有机碳侵蚀通量的2～3倍,其中以颗粒有机碳的侵蚀通量为主,达到8.30×106gC/km2·yr.,溶解有机碳的侵蚀通量为1.88×106gC/km2·yr.。反映了流域内较强的机械剥蚀过程,这与西江流域典型的季风气候、较大的地形高差,以及农业耕作历史长久、土地利用强度较大等因素有关。     

砒砂岩化学成分特征对重力侵蚀的影响

本文以内蒙南部砒砂岩的重力侵蚀为例,研究岩石化学成分与重力侵蚀发育的主要控制因素抗剪强度的之间关系。通过对砒砂岩样品的化学成分、矿物组成、力学性质等参数的测试和试验结果,利用化学蚀变指数(CIA)阐明了岩石的风化程度,分析了岩石中不稳定的化学成分在水的作用下,对岩石的化学风化作用和岩石强度的影响。并对砒砂岩的化学成分含量与其内聚力进行两两相关分析和多元相关分析。这些对砒砂岩区基岩的重力侵蚀机理研究具有一定的参考价值。     

天山乌鲁木齐河源冰川积雪化学特征及其季节变化

高海拔雪冰可以记录源自于地球表面的各种化学物质信号.从2002年9月到2005年10月3年的时段内,在天山乌鲁木齐河源1号冰川积累区采集积雪样品,运用比较法、相关分析法等方法,对其中主要离子、不溶粉尘、痕量金属和δ18O等特征及其季节变化进行了分析研究.分析结果表明,积雪离子浓度大小顺序依次为:Ca2+＞SO₄2-＞NO₃-＞Cl-＞NH₄+＞Mg2+＞Na+＞K+,其中Ca2+是主要的阳离子,SO₄2-是主要的阴离子.离子相关性分析表明,除NO₃-之外,其他离子浓度之间均存在较好的正相关.积雪中δ18O值随时间变化表现出与大气温度变化相反的规律.积雪中不溶粉尘和主要化学离子浓度具有明显的季节变化特征,春季期间浓度明显高于其他季节,表明沙尘活动对冰川区化学物质输入有较大贡献;此外,痕量金属(Cd、Pb、Zn、Al、Fe)季节变化特征表明,人类活动的污染物对于研究区雪冰中的化学特征亦有重要影响.      

桂林岩溶区大气降水的化学特征分析

2009年1月至2010年12月期间,对处于岩溶区的桂林市降水进行了连续采样测试分析。研究结果表明:(1)桂林市区降水的pH平均值为4.83,降水的电导率平均值为65μS/cm,SO42-、NO3-和Ca2+、NH4+分别是最主要的阴阳离子。(2)桂林市降水各主要离子含量、降雨量和电导率表现出明显的季节差异,其中Ca2+、Mg2+含量在夏、冬季较高,春、秋季较低。(3)降雨量和TDS呈现出良好的负相关关系, SO42-和NO3-以及Ca2+和Mg2+之间则具有较好的正相关关系。(4)2009—2010年与1994—1995年相比,降水中的离子含量增加了1.16倍,降水的pH值有所增高,但仍在酸雨范围之内。在桂林酸雨形成中,降水的NO3-贡献明显增强。(5)通过2012年3月1—6日连续6天的降水监测,发现pH、降雨量和电导率三者呈现出良好的相关性。      

流域化学风化过程的碳汇能力

通过对已有工作较为全面的分析,综述了流域化学风化过程对大气CO2的吸收能力。陆地岩石的化学风化过程是联接地球各大碳库的关键环节。在地质时间尺度上陆地岩石的化学风化,尤其是硅酸盐岩的化学风化构成全球生物地球化学循环的重要碳汇,是调节地球气候性质使之相对稳定的关键表生地质过程。河流在陆地向海洋的物质输送中担任着重要角色,并且记录了流域内发生的各种自然过程和人类活动的信息。通过观测河流输送物质的化学组成,运用Gibbs图解法、质量平衡法和同位素示踪技术可以研究流域内各种岩石化学风化对化学径流组成的贡献,并据此计算出流域岩石化学风化的速率及其对大气CO2的消耗通量。影响地表化学风化速率的环境因子存在地域差异,进而导致地质碳汇的空间分布也存在较大差别。北半球湿热季风地区的地质碳汇在全球碳的生物地球化学循环中具有重要意义。我国湿热地区化学风化过程的地质碳汇能力相当于13亿人口人均固定CO2量大约为55kg/a,可抵消我国部分碳排放量。     

硫化物风化产酸对流域岩石风化和碳循环的影响——以黄河支流三川河流域为例

硫化物风化产酸可加速岩溶作用但抑制大气二氧化碳参与流域碳循环,其复杂的地球化学机制和过程待阐明。本文以黄河二级支流三川河流域为例,通过采集20个三川河及其支流地表水点样和30个柳林泉地下水点样,经实验测试获得了流域比较系统的水化学资料和δ¹³C、δ³⁴ S数据,运用碳、硫同位素分析与水化学平衡计量方法,量化了流域硫化物风化产酸对岩石风化作用的贡献以及对碳循环的影响。计算结果表明：煤系地层硫化物和矿床硫化物的氧化及大气酸沉降所形成的硫酸明显促进了流域碳酸盐岩的溶蚀,对碳酸盐岩溶蚀的贡献约占64.59%;柳林泉水石膏溶解来源的SO₄^2-占69%,河水中石膏溶解来源的SO₄^2-占30%,但这些部分SO₄^2-没有参与溶蚀作用,应当扣除;三川河流域平均岩石风化速率为10.02 mm/ka,其中碳酸盐岩、硅酸盐岩的风化速率分别为9.14 mm/ka和0.88 mm/ka,低于国内外很多流域;由于硫酸抵消了碳酸盐岩石风化作用对大气二氧化碳的吸收,流域岩石风化消耗大气/土壤CO₂通量为116.58 mmol/（km² ·a）,不足珠江流域的1/5,且硅酸盐岩风化的贡献占63.3%。

     

青藏高原东部长江流域盆地陆地化学风化研究

长江河水主要离子由流域盆地碳酸盐岩的风化所控制,沱沱河和楚玛尔河受蒸发盐岩影响较为明显;河水溶质载荷Si,Si/TZ *,Si/(Na* K)等指标表明,长江流域盆地地表硅酸盐岩风化还是浅表层次的;金沙江地表化学剥蚀速率为1.74×103mol/yr.km2,雅砻江为1.69×103mol/yr.km2,大渡河为1.57×103mol/yr.km2,岷江为1.88×103mol/yr.km2,长江河源区楚玛尔河为2.32×103mol/yr.km2,沱沱河为1.37×103mol/yr.km2,流域地表化学剥蚀速率可与世界上其它造山带的河流进行对比。     

青藏高原东部金沙江流域盆地陆地风化特征

青藏高原东部金沙江流域是研究高原隆升与陆地风化的理想地区。本文通过对金沙江河流系统的取样,从河流溶质载荷主要离子和悬浮载荷粘土矿物等方面揭示青藏高原东部金沙江流域盆地陆地风化特征。研究表明,金沙江流域盆地陆地岩石风化主要是碳酸盐岩、蒸发盐岩和硅酸盐岩。利用S i、S i/TZ+*、S i/Na*+K和S i/K以及(Na*+K)/TZ+等5个指标结合流域区域岩石分布和土壤特征揭示出流域硅酸盐岩为浅表性初级风化,风化产物主要是富含阳离子的次生粘土矿物。     

珠江口盆地珠江组碳酸盐岩碳同位素组成负偏的成因意义

在岩芯观察、铸体薄片以及阴极发光分析的基础上,测定了珠江口盆地珠江组碳酸盐岩的碳氧同位素组成,获取判别流体性质的地球化学信息,探究其成岩意义。研究结果表明:1珠江组碳酸盐岩全岩样品的δ~(13)C(PDB)值主体分布在0‰±2‰之间,与该时期底栖有孔虫的碳同位素值接近,反映了与早中新世同期海水碳源一致的特征;2珠江口盆地东沙隆起流花地区部分钻井中存在碳同位素明显偏负并且胶结物发育的样品,全岩δ~(13)C(PDB)值可低至-7.2‰,碳氧同位素之间以及碳同位素与岩石中胶结物的含量之间均显示出良好的正相关关系(相关系数在0.6以上),碳同位素偏负伴随着氧同位素变轻,表明碳同位素的偏负是由胶结物造成的;3成岩演化序列分析以及块状亮晶方解石单矿物的碳氧同位素分析进一步证实了是由晚期胶结物造成碳同位素的偏负,埋藏成岩过程中有机酸的作用可能是造成碳同位素偏负的主要原因。     

全球变暖背景下北美育空河流域化学风化增强

硅酸盐岩风化对气候变化和构造运动的反馈对长尺度气候变化可能起到重要的调节作用,对该反馈过程的定量认识有助于更确切理解地球碳循环的运行规律。通常认为风化类型可分为两种,分别是供应限制和动力学限制。全球变暖可能促进了动力学限制流域的化学风化作用,然而,关于这方面的认识仍很有限。育空河流域是典型的动力学限制风化区域,研究育空河的风化对气候变暖的响应有助于深入认识气候和大陆风化之间的相互作用。正演模型是区分河流风化端元的重要手段,文章利用正演模型对育空河流域从1975年到2019年的主要离子组成的数据集进行分析,并获得了该流域在过去几十年的化学风化速率的变化趋势。结果表明,育空河水化学性质主要受到碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化控制,两者多年平均碳汇通量分别为2.1×10¹¹ mol/yr和4.1×10¹⁰ mol/yr,处于世界主要大河碳汇通量的中间水平。更重要的是,在同一时期,伴随着2.2℃的温度增幅和13.7%的径流量增加,流域内的阳离子总通量增加了35.7%,其中硅酸盐岩和碳酸盐岩风化产生的阳离子通量分别增加了41%和35%,阳离子通量/风化速率对气候的敏感性与冰岛地区的研究结果符合的很好,与风化速率加快相对应的,硅酸盐岩风化碳汇通量相对增加了59.6%。尽管碳汇的增加在绝对通量上相比人类化石燃烧产生的碳排放通量微不足道,但是考虑到构造尺度内全球硅酸盐岩风化速率的增强,尤其是在较为寒冷的高纬度地区,额外的二氧化碳固定量可能对地球历史时期的全球气候产生重要影响。     

广西凭祥英安岩的化学风化作用研究

利用薄片观察、X射线粉晶衍射分析和化学分析方法研究了广西凭祥英安岩风化剖面的形成作用。风化作用初期，母岩中微量黄铁矿的氧化分解导致方解石与绿泥石的迅速分解；风化中期形成了大量的高岭石、伊利石、蒙脱石和蛭石；风化作用高级阶段以高岭石、石英和氧化铁矿物的富集为特征，但仍然存在少量蒙脱石、伊利石和蛭石。风化剖面的部分层段显示出与剖面其他部分明显不同的地球化学特征，即Na的富集和K的亏损。在Al2O3—(CaO^* Na2O)—K2O三角图上，风化中期这些层段明显偏离了正常的风化趋势。矿物学和微形貌的研究表明，造成偏离的原因是古地下水引起的正长石的钠长石化作用。     

珠江口盆地番禺低隆珠江组—韩江组高精度层序地层

以岩心、测井和三维地震等资料分析为基础,结合古生物分析,将珠江口盆地番禺低隆起新近系珠江组到韩江组划分为7个三级层序,归为明显削蚀不整合明显上超不整合、底超不整合弱削蚀或上超不整合和整合界面等.每个三级层序内以主要水进面为界划分出3～4个四级层序.结合地震属性分析,揭示了四级层序框架内沉积体系的分布和发育.受古地貌和相对海平面变化的控制,高位域三角洲砂体主要分布于隆起及以西地区,低位域三角洲前缘砂体主要分布于隆起-缓坡坡折带.概括出高精度层序地层格架内4种潜在的非构造圈闭发育模式并进行了分布预测,认为东部的低位域三角洲前缘砂体和东南部的断裂坡折带下的低位域三角洲前缘砂体,具有良好的成藏条件,易形成构造-岩性或岩性地层油气藏.     

鄱阳湖流域岩石化学风化特征及CO2消耗量估算

岩石风化过程中所产生的碳汇是全球碳循环的重要组成部分,该领域受到研究全球变化科学家们的普遍关注。文中通过对鄱阳湖流域河水系统的样品采集和化学成分分析,研究了河水化学成分来源及流域岩石风化所产生的碳汇效应。以大气降水、蒸发岩、硅酸岩和碳酸盐岩为4个端员,计算出它们对河水中溶解质的贡献率分别为10．4％、21．9％、30．...