南海渐新世以来粘土矿物的演变特征及意义

通过对南海北部ODP184航次1148站32.8Ma以来深海沉积物中粘土矿物组成及其变化特征的分析,发现以15.5Ma为界,下部沉积物粘土矿物组成中蒙脱石含量高达70%,上部则以伊利石和绿泥石逐步增高、蒙脱石含量明显下降为特征,揭示出该区深海沉积物中粘土矿物演变可以分为32.8～15.5Ma的构造控制期和15.5Ma以来的气候控制期。在构造控制期,粘土矿物成分记录了南海扩张演变的历史;而在气候控制期,粘土矿物特征除反映出南海北部周边总体降温的过程外,还显示了3Ma的突然降温,与该站底栖有孔虫氧同位素资料反映的全球气候变化具有很好的对比性。     

重液材料多钨酸钠在青海湖沉积物重力分离中的应用

多钨酸钠是一种无毒、易配制、可循环使用、密度高的新型无机重液.本文利用多钨酸钠重液,用离心机重力分离的方法将青海湖沉积物分成低(≤1.9g/cm3)、中(1.2-2.8g/cm3)、高(≥2.8g/cm3)三个密度组分,平均回收率为96.5%.重力分离后的沉积物测试分析发现,有机质主要分布在富粘土矿物的中密度组,揭示了粘土矿物的表面吸附是青海湖底沉积物有机质的主要赋存形式.     

几种亚热带淋溶土基质和胶膜中1.4 nm过渡矿物组成的差异及其意义

以我国亚热带的黄褐土和黄棕壤的铁锰－粘粒混合胶膜为材料，分析了胶膜及其相应的淋溶土在粘土矿物类型和含量上的差别。研究结果表明：土壤和胶膜的粘土矿物均由1.4nm矿物、水云母、高岭石组成，土壤的1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相，而胶膜的1.4nm矿物全部由蛭石组成。由此认为，胶膜中的1.4nm过渡矿物主要来源于表层粘粒的淀积和裂隙周围基质土壤中粘土矿物的转化，胶膜的有机质含量、交换性盐基总量等性质明显不同于基质土壤，其微环境抑制了土壤中的蛭石向1.4nm过渡矿物的转化，并导致1.4nm过渡矿物向蛭石的转化。     

青海湖沉积物中的粘土矿物

本文对青海湖沉积物中的粘土矿物和沉积环境进行了初步研究。沉积物的粒度成分一般以粉砂级为主,湖周沉积物较粗,湖内沉积物较细。湖中粘土矿物以伊利石-绿泥石为主,含少量蒙脱石和高岭石等。沉积物表层未见蒙脱石,粘土中Al₂O₃、K₂O和MgO的相对百分含量的特征与海粘土的化学成分特征相似。     

页岩气储层粘土矿物孔隙特征及其甲烷吸附作用

粘土矿物是页岩的主要组成矿物,与页岩气的赋存和富集密切相关。粘土矿物因其特殊的晶体结构,在晶层之间、矿物内部以及矿物颗粒之间形成了不同类型的孔隙,这些孔隙的大小、形貌和比表面积决定着粘土矿物的甲烷吸附能力。为此,本文综述了粘土矿物的孔隙结构以及孔隙中的水和有机质对甲烷吸附性的影响,指出不同类型的粘土矿物孔隙发育与形貌特征存在差异,蒙脱石中多发育圆形、狭缝状的微孔且总比表面积最大,导致蒙脱石在所有粘土矿物中的甲烷吸附量最大;伊利石与高岭石中多发育中孔与大孔,吸附甲烷的能力低于蒙脱石。粘土矿物孔隙中的水与有机质显著影响到甲烷的吸附能力,水分子会占据孔隙表面,降低了甲烷的吸附能力,但可溶有机质对粘土矿物甲烷吸附能力的具体影响目前尚不明了。同时,根据页岩气勘探需求指出了本方向某些有待深入探讨的问题。     

安徽龙河口水库流域沉积物中粘土矿物分析及其环境意义

龙河口水库是巢湖上游的重要水源地,对水库钻孔ALE的粘土矿物进行定性和半定量分析,发现水库沉积的粘土矿物主要是绿泥石(含绿泥石/蛭石混层矿物),多年平均含量达40%,其次是高岭石和伊利石及少量的蒙皂石,伊利石的多年平均含量只有21%,远低于该流域中晓天河(54%)和滑石河(63.5%)的表层样。水库和龙潭河粘土矿物的含量组成较相似,与晓天河和滑石河差别较大。表层样中粘土矿物的差异主要受流域的地质地貌的影响,水库沉积物中粘土矿物的特征主要与环境动力和粘土矿物的结晶习性有密切的关系。     

全风化花岗岩全岩和粘粒中粘土矿物含量变化对比

工程实践和理论研究中常用全岩和粘粒中粘土矿物绝对和相对含量。对同一样品探求两者关系,便于数据对比,有利于工程应用。以采自香港九龙的2处边坡3个探坑中51个全风化花岗岩样品为例,作者用同一套仪器、测试方法,先后采用了颗分法测粘粒质量百分比、物理化学方法测比表面积、XRD方法测矿物成分,分别得出了全岩和粘粒中粘土矿物的绝对含量和相对含量,以及用粘粒质量百分比乘以相对含量得出的换算含量。另外还将全岩XRD矿物成分同薄片统计结果进行了相关分析。对粘土矿物绝对含量基本为20%～45%的全风化花岗岩,对比分析不同含量结果表明:全岩中的某些粘土矿物,如高岭石、蛭石的绝对含量远大于换算含量;不同样品中高岭石和蛭石的相对含量变化幅度远大于它们在全岩中绝对含量变化,两者变化呈现某种一致性;全岩中粘土矿物含量远大于粘粒(粒径<2μm和<5μm两个界限)的含量。后两者相对而言变化基本一致,差值不大;同全岩中粘土矿物含量相关性较好的是比表面积;同薄片统计结果相比,全岩XRD粘土矿物含量受对风化矿物处理不确定性的影响,结果往往偏大。     

粘土矿物研究在塔里木盆地石油勘探中的应用

以塔里木盆地粘土矿物的分布特征及其组合形式、演化与形成机理为依据,探讨了粘土矿物在地层划分对比中的应用及其与有机质热演化、成岩阶段的关系和对储层物性的影响。研究表明,在侏罗系和白垩系两个不同古环境中形成的粘土矿物及其组合特征,为地层对比提供了一定的证据。泥岩中伊利石／蒙皂石间层中蒙皂石含量的纵向变化与有机质热演化及成岩阶段的关系不大。对储层物性影响不大但有利于储集性能的是以高岭石为主的粘土矿物组合类型及粘土矿物的早期自生（伊利石／蒙皂石间层矿物）衬垫式以及非自生（伊利石）衬垫式产状。     

临夏盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的发现及其环境气候意义

为揭示临夏盆地晚渐新世沉积物的矿物组成对环境气候的指示意义, 利用X射线衍射和扫描电子显微分析方法, 对临夏盆地晚渐新世的沉积物的矿物组成以及坡缕石的矿物学特征进行了深入的研究.结果表明, 沉积物中的坡缕石主要为自生成因, 极少量具有碎屑成因.自生成因的坡缕石呈细长丝状的形态特征, 往往沿片状的伊/蒙混层粘土矿物颗粒的边缘交代、生长;碎屑成因的坡缕石呈平直细纤维状的, 以单颗粒形式产出, 与细小的粘土矿物颗粒混杂, 或叠合在片状粘土矿物颗粒的表面.在临夏盆地晚渐新世沉积物中, 下段岩层中的粘土矿物组合为伊利石、伊/蒙混层粘土和高岭石;中段岩层的为伊利石、伊/蒙混层粘土;而上段岩层则为伊利石、伊/蒙混层粘土和绿泥石, 反映在盆地形成之后, 气候演化经历从湿润→冷干的变化过程.而沉积物中坡缕石的含量自下而上逐渐增多, 其分布特征与粘土矿物组合所反映的气候环境变化趋势相吻合.伊利石和伊/蒙混层粘土普遍存在于临夏盆地晚渐新世沉积物中, 伊利石、伊/蒙混层粘土和高岭石的共存表明这些粘土矿物具有不同的来源.坡缕石是干旱、半干旱地区泥灰岩风化以及风成沙漠尘土沉积物的特征矿物, 临夏盆地晚渐新世的沉积物中碎屑成因坡缕石的发现, 表明自~9Ma以来便出现风成黄土的沉积.      

东海内陆架陆源物质矿物组成对粒度和地球化学成分的制约

通过对东海内陆架EC2005孔柱状沉积物陆源矿物、粒度及地球化学成分分析, 尝试探讨三者之间的制约关系.该孔柱状沉积物主要矿物成分为粘土矿物、石英以及长石.石英和长石含量控制着平均粒径的大小.矿物含量与化学成分含量表现出较好的相关性, 体现了矿物对地球化学成分的控制.沉积物中各种矿物颗粒的大小差别造成了沉积物粒度的差异, 矿物间化学组分的不同是影响沉积物化学成分含量的主要因素, 其往往通过粒度组成间接地表现出来, 这就造成了“元素的粒度控制”表面现象, 实质上是矿物的种类和含量对粒度和地球化学成分起控制作用.      

Adams和Couch法古盐度恢复结果的可靠性检验——以青海湖布哈河口区沉积物为例

Adams公式和Couch公式是利用沉积物中硼元素浓度对沉积水体古盐度进行定量恢复的常用方法,但由于两种方法的恢复结果经常存在较大差异,古盐度的计算结果常难以让人信服。为了验证Adams公式和Couch公式的可靠性,本次研究采集了青海湖布哈河口区不同沉积环境的表层沉积物和底层水体样品,处理后分别分析了沉积物中硼元素浓度、总有机碳（TOC）含量及矿物组成,同时对水体盐度及其硼浓度进行了测量,结果表明:湖泊水体中硼浓度与盐度存在极好的线性正相关性,但沉积物中硼元素的浓度与沉积水体中硼的浓度并无直接联系。根据沉积物中硼的浓度及黏土矿物含量和组成,分别采用Adams公式和Couch公式对水体盐度进行计算,盐度计算值均远高于水体盐度实测值,其中Adams公式的计算结果与实测值差别最大,盐度计算值与沉积物中硼含量呈正相关关系。沉积物中的硼元素主要由继承自母岩的硼、黏土矿物吸附硼和有机质中富集的硼三部分组成,只有黏土矿物中的吸附硼能够反映水体盐度。青海湖布哈河口区沉积物富含有机质,有机质对硼强烈的富集作用是导致Adams公式和Couch公式盐度恢复结果失效的重要原因,同时不同类型黏土矿物对硼吸附能力的差异也对恢复结果有重要影响:黏土矿物在盐水中的浸泡试验表明蒙脱石对硼的吸附能力最强,次为伊利石,高岭石吸附能力最差,推翻了Couch关于伊利石对硼吸附能力最强的认识。原Adams公式和Couch公式仅没有考虑有机质对硼的影响,对不同类型黏土矿物吸附能力的认识有误,不适合陆相沉积物沉积水体古盐度的恢复。沉积物黏土矿物中吸附硼浓度仍是反映沉积水体盐度的可靠指标,古盐度的恢复首先必须消除沉积物中有机质对硼的影响,然后根据一系列的浸泡试验确定不同类型黏土矿物对硼的吸附系数,并建立新的计算公式。     

1960年以来青海湖沉积物粒度的时空分布及其控制因素

对大型湖泊盆地沉积物粒度组成进行研究,有助于解读全球致密油气和页岩油气勘探开发与其记录的古气候信息。 文章对青海湖沉积物粒度时空分布进行了详细的研究,通过采集覆盖大部分湖区的27根近现代沉积岩芯,并对湖心的三根 典型沉积岩芯进行了137Cs测定获取沉积岩芯的年龄;基于磁化率地层年龄模式,建立了整个湖区沉积岩芯的年代框架。粒 度分析结果显示,青海湖岩芯沉积物的粒度分布呈多峰,以细颗粒沉积为主,其中粉砂含量60%~70%,粘粒组分为10%~ 35%,砂粒组分低于20%。青海湖沉积物的粒度变化在空间上相对较复杂,中值粒径呈现明显的砂岛附近、西部和西南湖 区高,其他湖区低的特征。在时间上,大体上自1960年到2017年呈现变粗的趋势,砂粒组分增多,粘粒组分减少。这些粒 度的时空变化可能是受风砂活动、流域土壤侵蚀、河流径流变化、湖平面变化和人类活动共同作用而成。     

1960年以来青海湖沉积物粒度的时空分布及其控制因素

对大型湖泊盆地沉积物粒度组成进行研究，有助于解读全球致密油气和页岩油气勘探开发与其记录的古气候信息。 文章对青海湖沉积物粒度时空分布进行了详细的研究，通过采集覆盖大部分湖区的27根近现代沉积岩芯，并对湖心的三根 典型沉积岩芯进行了137Cs测定获取沉积岩芯的年龄；基于磁化率地层年龄模式，建立了整个湖区沉积岩芯的年代框架。粒 度分析结果显示，青海湖岩芯沉积物的粒度分布呈多峰，以细颗粒沉积为主，其中粉砂含量60%~70%，粘粒组分为10%~ 35%，砂粒组分低于20%。青海湖沉积物的粒度变化在空间上相对较复杂，中值粒径呈现明显的砂岛附近、西部和西南湖 区高，其他湖区低的特征。在时间上，大体上自1960年到2017年呈现变粗的趋势，砂粒组分增多，粘粒组分减少。这些粒 度的时空变化可能是受风砂活动、流域土壤侵蚀、河流径流变化、湖平面变化和人类活动共同作用而成。     

Sediment colour reflectance spectroscopy as a proxy for wet/dry cycles at Lake El'gygytgyn,Far East Russia,during Marine Isotope Stages 8 to 12

Marine Isotope Stage 11 has been proposed as an analogue for the present interglacial interval; yet, terrestrial climate records from both this region and time interval are rare. The sediments deposited at Lake El'gygytgyn (67°30′N, 172°5′E) in Far East Russia contain a 3·56 Ma record of climate variability. This study presents a high‐resolution record of sediment colour change from Marine Isotope Stage 8 to 12 (ca 275 to 475 ka) and demonstrates the link between lake catchment processes and climate variability. The hue colour parameter, calculated from data collected via colour reflectance spectroscopy in the visible spectrum (380 to 720 nm), exhibits correspondence with global climate records. Determining the source of sediment colour changes was achieved through detailed mineralogical and sedimentological methods, and linked to colour changes through a series of colour sensitivity tests. Mineralogical data, measured by X‐ray diffraction, reveal fluctuations in concentrations of clay minerals corresponding to colour changes. Further analyses of the clay mineral assemblages show no change in relative clay mineral abundances, yet demonstrate a lake catchment dominated by physical weathering processes. Using measured mineral abundances, reconstructions of sediment colour based on colour reflectance mineral standards link mineral and clay mineral content to overall sediment colour. Colour sensitivity tests demonstrate the ability of iron oxide minerals to stain sediments red. Additionally, colour sensitivity to organic matter content was tested, suggesting that organic content drives variability in the red portion of the spectrum and darkens the overall colour signal. Sediment colour is then ultimately linked to physical weathering of bedrock minerals, with small amounts of chemical weathering producing iron oxides during wet intervals. Fluctuations in the sediment colour reveal a high‐resolution record of wet/dry cycles, and provide new information about wet periods for the Russian Arctic region not yet understood from other lake proxy records.     

湖泊沉积物的矿物组成、成因、环境指示及研究进展

湖泊沉积物是不同地质、气候、水文条件下各类碎屑、黏土、自生/生物成因矿物以及有机物质等的综合体。沉积矿物蕴含着丰富区域和全球环境演变信息,如湖水的化学组成、流域构造、气候、水文以及人类活动的相互作用等。相关信息可以赋存在矿物外部微形貌、内部微结构、化学组成、物理和化学性质、同位素组成、谱学特征、成因以及共生组合等方面。因此,湖泊科学的许多关键课题都离不开矿物学,特别是在利用湖泊沉积物进行区域及过去全球变化研究中,深入的机理研究归根到底都要涉及矿物学,如流域化学风化作用、粒度组成、生物壳体化学组成、测年材料的选择等。然而,由于湖泊沉积物中矿物的多源性、复杂性,如何有效提取和解译其中的环境信息,是一项长期困扰研究者的课题,湖泊沉积矿物学的研究往往被许多研究者所忽视,中国的相关研究也较为薄弱。笔者综述了湖泊沉积物中碎屑、黏土、自生/生物矿物的矿物组合、特征、成因在（古）环境反演中的作用及最新研究进展,提出除了继续加强对湖泊沉积物中矿物来源、成因和古环境示踪的深入研究以外,矿物相间的转变及其对湖水和孔隙水组成的响应、一些非晶质或隐晶质及低丰度矿物相在湖泊化学和动力学中的作用也是很有潜力的研究领域,最后提出了研究中存在的一些问题、面对的挑战以及对研究前景的展望。     

云南异龙湖沉积物粒度空间变化特征及其环境指示意义

文章以滇东南浅水湖泊异龙湖作为研究对象,通过对湖泊不同位置的40个表层沉积物样品进行粒度测试,结合流域自然地理要素和人类活动特征,分析了异龙湖表层沉积物粒度空间分布特征,并探讨了其影响因素。结果表明,异龙湖表层沉积物沉积类型主要有粘土质粉砂、粉砂质粘土以及砂-粉砂-粘土3种,其中以粘土质粉砂类型为主,其次为粉砂质粘土。粉砂(4~63μm)为异龙湖表层沉积物优势粒径成分,其含量介于57.08%~82.41%,其次为粘土(小于4μm),介于11.22%~35.58%,砂组分(大于63μm)含量最低,含量介于0.16%~25.80%。异龙湖表层沉积物具有明显的空间分布特征,其中粉砂类似同心圆的空间分布特征,其含量由湖区的中间地带分别向西北、西南、东南3个方向递增;而粘土含量则呈现出相反的趋势。由于受断层影响,异龙湖表层沉积物各粒度组分形成了西北、东南两个相对对称的区域;西北湖区沉积物粒度分布特征同时受自然环境与人类活动的影响,沉积物类型主要有粘土质粉砂和粉砂质粘土,其中以粘土质粉砂为主;而东南深水湖区由于受人为干扰因素较弱,可以视为认识自然状态下物质搬运过程、探讨水动力特征以及研究自然湖泊沉积和气候变化的理想场所。     

云南星云湖中蓝铁矿结核的发现及环境意义

本文从矿物学、物理性质和化学组成等方面确定了首次在云南星云湖沉积物中发现的蓝铁矿结核.提供了蓝铁矿的X射线的峰值特征和红外光谱图;在讨论铁质和磷质来源及还原环境产生的基础上,提出了蓝铁矿的形成机理。认为蓝铁矿结核可以反映原始沉积环境,是-种内陆淡水湖泊的沉积标志,仅存在于淡水浅湖及湖湾沉积物中,反映-种浅湖及湖湾的低能环境。     

晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释

湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一, 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉积过程, 对正确解释矿物学指标有重要意义. 我国晚第四纪湖泊沉积记录中, 盐类矿物与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系, 影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用. 从地球科学的角度正确理解这种关系, 可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据. 选择甘肃民勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置5个全新世剖面, 在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积动力机制的基础上, 研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系. 结果表明:猪野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂; 水动力作用主导了湖相沉积层200 μm以下沉积物的沉积, 风力作用对20~70 μm粉砂组分沉积也有所贡献. 同时, 猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运, 湖相沉积层位200 μm以下的粉砂和极细砂是碳酸盐的主要富集区. 综上所述, 干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相关, 盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上.     

哈素海沉积物中氮和有机质的分布特征

针对哈素海富营养化日趋严重的现实,系统开展了湖泊沉积物中不同形态氮及有机质的空间分布和污染特征研究。结果表明,表层沉积物中TN、Org N、NH+4 N及有机质的水平分布均表现经向分异特征,Org N的分布特征主导了TN的水平分布格局,有机质与TN具有强相关性。沉积柱芯中TN随深度增加而递减,有机质和Org N与TN的垂向分布相似,尽管 NH+4 N的垂直变化分异较大,但仍表现于表层富集的特点。Org N为表层沉积物和沉积柱芯中氮的主导形态,NH+4 N为无机氮的主导形态,成岩过程中,沉积物中TN只有极少部分在发生矿化。沉积物中有机质主要来源于湖中芦苇等大型挺水植物及陆源输入。哈素海表层沉积物的氮污染对底栖生物已经产生了严重的生态毒性效应,对底栖生物群落及整个水生生态系统构成了严重威胁。