西永2井铁白云岩Fe同位素地球化学性质及特征

白云岩发现于200多年前,至今仍然是地球科学研究前沿。西沙群岛白云岩研究超过35 a,发现铁白云岩10 a,属于研究热点。本文在西永2井前期铁白云岩测试研究基础之上,采集典型铁白云岩岩心样品,完成Fe同位素测试,通过对比多种地质储库Fe同位素特征,阐述定位该批测试数据的性质、特征和分析其母源,提出加强投入,与高尖石岛火山岩铁同位素测试结果地球化学特征朔源对比分析的建议。该项研究对于铁白云岩成因特征和机制研究具有重要价值。     

南沙群岛南科1井白云岩发育特征及铁白云石成因机制的初步研究*

南海自新生代以来发育了大量的碳酸盐岩台地和生物礁, 并普遍发生白云岩化作用, 具有广阔的油气勘探前景。文章通过开展岩相学观察、矿物学分析、常微量元素和碳氧同位素分析, 同时结合Fe组分及Fe同位素地球化学分析, 对南沙群岛南科1井白云岩的发育特征和成岩环境进行了系统研究。结果表明: 南科1井上中新统—下更新统白云岩主要形成于近地表环境中, 溶蚀孔隙发育, 残余结构明显。白云岩层中发育有多个与暴露成因有关的界面, 未发现石膏层的存在。同时, 白云岩普遍具有低Fe、Mn和Sr的特征以及与现代海水相似的REE分布模式, δ¹³C和δ¹⁸O多为正值, 但不存在相关性。整体来看, 白云岩可能形成于轻微蒸发海水的渗透回流作用, 还受到了与古气候变冷有关的海平面下降的控制。此外, 南科1井岩芯中多个层位发育铁白云石, 并且集中分布在暴露面附近。Fe组分和Fe同位素组成结果显示, 白云岩中Fe主要来源于海水中碳酸盐的沉淀, 成岩过程中基本不存在额外的陆源或热液来源的Fe混入。铁白云石主要形成于低温和浅埋藏环境中, 大气淡水对生物骨架、生物碎屑以及自生碳酸盐矿物的淋滤-溶解作用为其提供了重要的物质来源。作为生物礁体暴露地表期间的产物, 铁白云石的发育层位可能指示着低海平面时期。     

湖相白云岩储层研究——以渤海油田为例

以渤海湾几个发现白云岩的油田为例,结合白云岩的几种主要成因理论,从岩性特征、测井曲线形态、薄片鉴定、岩石成因方面对渤海湖相白云岩进行分析研究,研究表明白云岩分布受气候和古地貌控制。根据湖平面变化和古地貌,结合沉积环境、地震,利用层拉平技术探讨了白云岩的分布特征。     

太平洋三海区热液烟囱物的地球化学标型特征研究

以成因矿物学的理论和方法，运用电子探针、中子活化、常规化学分析和稳定同位素分析等多种地球化学实验测试技术，较系统地研究了太平洋三区四地热液烟囱物的地球化学组成和变化，揭示了研究区不同热液喷发类型中的地球化学标型特征。高温热液类型的硫化物，由高温热液矿物组成，除本身富合Fe，Zn，Cu，Pb等金属元素外，氧同位素换算温度也表现最高或中高；中低温热液类型的烟囱物，金属元素合量较低，氧同位素换算温度也表现较低。由此论证了不同标型特征的热液矿物地球化学特征与热液喷发环境之间相互依存的紧密关系。     

新的痕量同位素示踪剂在全球变化研究中的应用

最近，用高精度多通道电感耦合等离子体质谱仪测定某些过渡金属，如Mo,Fe,Cu,Zn等同位素的组成，表明它们可作为全球变化研究中生物地球化学过程的示踪剂，现有的研究文献表明，Mo的同位素可用于古氧化还原环境研究，初步结果显示，海水中δ^97/95Mo的变化与海洋有氧与缺氧沉积物有直接的关系，可记录缺氧沉积物的来源，以此为基础，可用δ^97/95Mo的收支来估算从陆地进入海洋中Mo的通量和全球Mo同位素的收支；Fe同位素在一定程度上控制着海洋生物生产力的水平，其丰度也对气候变化有影响，但生物与非生物过程都可引起铁同位素的分馏，其δ^56/54Fe的变化都可达1‰，所以Fe同位素不能单独用来界定地质记录的Fe参与的过程是生物还是非生物控制，Cu,Zn的同位素也被用来研究生物地球化学过程的示踪剂，但目前报道不多，综述了这一领域的主要进展，集中阐述了同位素示踪样品的制备、纯化与测定方法，同位素在海洋环境变化研究中的应用，最后提出了这一领域可能的发展方向。     

西沙石岛礁相白云岩稀土元素地球化学特征及成岩环境分析

西沙群岛是南海生物礁体系发育的典型地区,也是我国生物礁油气资源勘探与开发的重点区域。对采自西沙石岛"西科1井"岩心7层共107个白云岩样品进行了稀土元素(REE)含量测试分析,旨在通过分析白云岩层的REE地球化学特征,探讨西沙岛礁白云岩的成岩环境及其与古气候事件的相互关系。研究结果表明:西沙石岛礁相碳酸盐岩中7层白云岩具有相似的REE地球化学特征(含量、配分模式和元素异常等),表明其形成于相近的成岩环境;埋藏压实及其所导致的成岩作用未造成白云岩层中REE主要特征的显著变化,白云岩的REE地球化学特征基本反映了白云岩化作用的成岩环境及成岩流体的性质;多种地球化学指标(REE、Sr含量和碳、氧同位素特征)表明,西沙岛礁白云岩主要形成于高盐海水作用条件下的低温偏氧化环境,潟湖环境下高盐卤水的渗透回流作用是导致白云岩层形成的主要形式;白云岩的形成在时间上与中新世以来的古气候变冷事件相对应,气候变化导致的海平面升降控制了岛礁白云岩层的分布;由于气候变冷在岛礁周围形成礁滩潟湖,相对封闭的潟湖和蒸发量大于降水量的气候环境形成高盐度卤水,这种比重较大的高盐卤水沿孔隙下渗,交代蚀变早先形成的方解石类碳酸盐,从而形成了西沙岛礁中的白云岩层。     

东海北部铁质结核的研究

大洋的铁锰结核由于它具有巨大的潜在的经济意义,已成为各国科学工作者研究的热门课题。在浅海和一些湖泊内也发现过特征不同的铁锰结核,对它们的研究有助于阐明大洋铁锰结核的成因;而且不同价态的铁锰自生矿物是划分地球化学相的重要标志,搞清它们的分布和形成条件对恢复古地理环境有一定意义。     

东海北部铁质结核的研究

大洋的铁锰结核由于它具有巨大的潜在的经济意义，已成为各国科学工作者研究的热门课题。在浅海和一些湖泊内也发现过特征不同的铁锰结核，对它们的研究有助于阐明大洋铁锰结核的成因；而且不同价态的铁锰自生矿物是划分地球化学相的重要标志，搞清它们的分布和形成条件对恢复古地理环境有一定意义。     

西永2井中新统铁白云岩空间变异特征及成因

西沙群岛新近纪以来广泛发育生物礁白云岩,在西永2井白云岩层段发现大量的铁白云石,关于该区的铁白云石研究较少。笔者主要通过X射线粉晶衍射数据,结合前人研究资料,对西永2井407～570 m白云岩-铁白云岩进行了分析。研究发现西沙群岛西永2井中新统铁白云岩主要集中在上中新统黄流组一段,其黄流组二段主要发育含铁白云岩。白云岩孔隙度分布与其铁白云石分布有较好的对应关系,孔隙度高的层位铁白云石分布更密集。从中新统白云石和铁白云石的晶胞参数可以得知,该区铁白云石和白云石的晶胞参数都较大,呈现出富钙铁的特征。西永2井白云岩-铁白云岩有序度受Fe~(2+)的影响较大,Fe~(2+)的加入使其有序度降低,因此有序度低的现象不能简单的认为是结晶速度快的准同生作用造成。西沙群岛晚中新世有大量火山活动的现象,岩浆热液提供了铁白云石形成所需要的Fe~(2+)和热量来源。在成岩后期,孔隙性较好的黄流组一段受火山活动影响大,其热源及富Fe~(2+)离子促使白云石向铁白云石转变,形成了大量的铁白云石;而孔隙性较差的黄流二组仅仅形成大量的含铁白云岩。     

海底冷泉系统氧化还原环境重建方法研究进展

冷泉活动是现代深海极端环境系统之一，其在天然气水合物资源勘探、全球气候变化、极端环境生命活动等方面具有重要的科学研究意义。重建海底冷泉区氧化还原环境是研究其中生物地球化学过程、揭示甲烷渗漏活动特征的重要途径。近年来，大量矿物学及地球化学指标在冷泉系统氧化还原条件的恢复研究中获得了成功的应用。在前人研究的基础上，对自生矿物学标志、稀土元素、氧化还原敏感元素(Mo、U、Fe)和稳定同位素(钼同位素δ⁹⁸Mo、铁同位素δ⁵⁶Fe、硫同位素δ³⁴S)等不同指标对氧化还原环境变化的响应机制进行了系统总结，从测试分析方法、后期成岩改造、单一指标的多解性等多个方面探讨了各指标的影响因素和当前仍存在的问题，并指出了未来该领域需进一步加强的关键研究方向。     

过渡族金属元素同位素在海底热液活动研究中的应用

过渡族金属元素(Fe、Cu、Zn等)同位素的地球化学特征研究是近年来新兴起的研究方向,在沉积地球化学、宇宙化学、成矿过程、岩浆作用和生物科学等多个领域都取得了重要进展。主要介绍了过渡族金属元素同位素在现代海底热液活动研究中的应用以及取得的重要成果,指出利用过渡族金属元素同位素研究现代海底热液活动具有广阔的发展前景。在分析总结已有研究工作的基础上,探讨了该领域的研究发展方向,包括:(1)丰富过渡族金属元素同位素组成的分析数据;(2)加强模拟实验工作;(3)探讨海底热液活动对过渡族金属元素在大洋内循环和平衡的作用。     

大洋溶解铁的物质来源及其同位素示踪

铁(Fe)作为海洋初级生产所必需的微量和限制性营养元素影响着海洋生物群落结构、生态功能以及碳循环,理解溶解Fe的物质来源及其对气候变化的响应具有重要的科学意义。早期研究多强调风尘输入是维持大洋Fe循环的主要机制。近年来,随着海水Fe分析数据的积累,尤其是痕量元素及其同位素海洋生物地球化学循环研究计划(GEOTRACES)的开展,陆架沉积物和热液活动所释放Fe的贡献开始越来越受到重视。尽管如此,不同物源对开阔大洋溶解Fe的影响依然存在相当的不确定性。以海水溶解Fe的化学组分为出发点,强调有机配体对大洋Fe循环的决定性作用,综述了不同来源Fe的通量估计和第四纪大洋Fe来源的研究争议。铁同位素为理解大洋Fe的物源演变提供了新的工具。讨论了不同物源的Fe同位素特征,并提出结合沉积物的活动性Fe同位素和组分研究可能为理解过去陆架-热液活动-风尘输出与输运Fe的机制提供全新视角。     

台湾甲仙地区早上新世冷泉白云岩的地质地球化学特征及沉积环境

白云石成因一直是地学中尚未解决的难题,海底冷泉系统中发育的原生白云石为解决白云石成因问题提供了新途径.台湾甲仙白云仙谷早上新世盐水坑组页岩地层中发育有冷泉白云岩,其流体来源和沉积环境并不清楚.本文通过矿物学和岩石学,结合碳氧同位素、微量和稀土元素地球化学,探索该冷泉白云岩的流体特征和形成环境,为解决白云石成因提供参考....     

烟台夹河口外柱状沉积物还原性无机硫、活性铁的变化特征及其相互关系

海洋沉积物中还原性无机硫和活性铁的地球化学过程与沉积物环境质量演变密切相关。本研究利用改进的冷扩散法和盐酸萃取法分别对烟台夹河口北部海域深约4 m的柱状沉积物中的酸性可挥发硫(AVS)、黄铁矿硫(CRS)、元素硫(ES)和活性铁(FeⅡ和FeⅢ)进行了测定,并从地球化学机理方面探讨了硫与铁的分布特征及其耦合机制。结果表明,烟台夹河口北部近海深层柱状沉积物中还原性无机硫以CRS为主,其次是AVS和ES,其中AVS含量垂向分布较均匀,而CRS和ES含量在垂向上呈表层和底层高,中间层低的趋势;活性铁以Fe(Ⅱ)为主,其随深度增加而增加,Fe(Ⅲ)随深度逐渐降低,大部分Fe(Ⅲ)被还原为溶解态的Fe(Ⅱ),并且与硫酸盐还原产生的H_2S相结合生成CRS和ES,导致CRS和ES在柱状沉积物底部积累;同时研究表明,较低的硫化度和矿化度,活性铁不是还原性无机硫累积的限制因子。     

塔里木盆地古城地区蓬莱坝组白云岩稀土元素地球化学特征及其指示意义

塔里木盆地塔东低隆起中下奥陶统白云岩成因众说纷纭,严重阻碍了该区油气勘探步伐。基于岩芯、薄片、阴极发光等观察,针对塔东低隆起古城构造带中下奥陶统蓬莱坝组,对各种粒度白云岩、缝洞方解石、泥晶灰岩进行了系统的稀土元素地球化学特征的测试。各种粒度白云岩、缝洞方解石测试结果用泥晶灰岩稀土元素含量进行标准化。结果表明,样品稀土元素配分曲线可分为三种类型。综合白云岩岩石学特征和地球化学特征发现,较细粒白云岩及缝洞充填物呈现明显的负δCe特征,表明其形成于蒸发环境;较粗粒白云岩和缝洞充填物则分为负δEu型、正δEu型两种,其中负δEu型样品形成于埋藏环境,而正δEu型样品形成于热液环境。而早期形成的白云岩在埋藏过程中可能受到埋藏流体、热液流体的再作用。     

渤海沉积物中Fe,Al,Mn的分布及某些地球化学特征的研究

本文对渤海沉积物样品中Fe,Al,Mn元素的地球化学特征进行了初步研究。各元素的测定方法是:重铬酸钾容量法测定Fe;EDTA容量法测定Al;过碘酸钾比色法测定Mn。兹将研究结果分述如下。 一、渤海沉积物中Fe,Al,Mn的含量及分布     

南海铁锰结核(壳)的元素地球化学研究

本文利用南海11个铁锰结核(壳)样品的化学分析资料,研究了铁锰结核(壳)中Fe,Mn,Cu,Co,Ni,Pb,Zn,Cr,K,Na,Ca,Mg,Si,P,Al,Ti,Sr,Ba及∑REE的元素地球化学特征。结果表明:(1)铁锰结核(壳)以高Fe,∑REE,低Mn,Cu,Co,Ni等元素为主要特征;(2)铁锰结核(壳)中Fe,Mn间无明显相关,而Fe与∑REE,∑Ce,∑Y呈弱的正相关,Mn与∑REE,∑Ce,∑Y呈明显的正相关,结壳中Fe,Mn与Si,Al,Cu Co Ni呈负相关;(3)结核(壳)中Mn/Fe与Cu/Ni,Ce/La呈负相关,Mn/Fe主要受Mn控制;(4)结核(壳)中Fe,∑REE等元素主要来自南海陆源中酸性岩类的风化、淋滤和沉积。     

西沙岛礁白云岩化特征与成因模式分析

关于碳酸盐岩的白云岩化作用至今仍是一个争论颇大的科学问题。在2012-2013年期间,中海石油（中国）有限公司湛江分公司在西沙石岛钻取了长达1 268.02 m的“西科1井”岩心,在0~1 257.52 m主要由碳酸盐岩组成的岩心中存在有7个白云岩层。本文基于西科1井岩心样品的矿物组成、常量、微量及稀土元素含量等地球化学特征分析,探讨了西沙岛礁特有的白云岩化作用过程。结果表明:西科1井7层白云岩在成因上与埋深和压实成岩作用无关,其分布与海平面下降的地质事件有良好的对应关系,白云岩层元素地球化学特征表明白云岩成岩流体为浓缩的高盐度海水。根据白云岩层的矿物学和地球化学特征,提出了礁滩潟湖环境下高盐卤水渗透回流作用的白云岩化模式:伴随海平面的升降,礁体处于淹没与暴露的交替之中,海平面下降导致了礁滩潟湖的形成,由于西沙海区蒸发量大于降水量而使澙湖中海水盐度增高,最终形成富Mg卤水;澙湖中高盐度富Mg卤水在礁体内下渗和侧向扩散,Mg逐渐替代早期CaCO₃晶格中Ca而形成白云石;海平面的升降变化和礁体淹没与暴露的交替导致了钻井岩心多个白云岩层的形成。海平面升降直接控制了岛礁碳酸盐岩的发育和白云岩化作用,导致海平面升降的古气候变化在岛礁的形成发育中起到主导作用。     

南海沉积岩芯的地球化学研究

本文对南海中部陆坡区和海盆区的5个岩芯中的 Si,Al,Fe,Mn,Ca,Mg 和 CaCO_3成分做了分析,并对其分布特征与有关影响因素进行了讨论。受沉积区环境差异的影响,元素的分布具有区域性特征;受海区特定地理位置的影响,元素的分布呈现出过渡性特征(浅海到大洋的过渡);受沉积过程中环境变化的影响,元素的分布展示了周期性变化或旋回性。根据岩芯中元素的分布特征,并参考有关古地磁,氧碳同位素和钙质超微化石的测试分析结果,将本区岩芯划分为14层地球化学层,并将本区划分为两个沉积地球化学区,揭示了早更新世以来本区沉积环境的变化和存在的两种沉积模式。     

我国河口地球化学研究

我国河口地球化学研究近10年来已取得了令人瞩目的研完成果，这些成果主要反映在对我国一些大的河口体系进行了水体、悬浮体和沉积物中元素、同位素的分布和迁移特征的研究．