太平洋富钴结壳中碲元素的地球化学特征及其富集机制探讨

文章通过对采自太平洋海域不同海山上68个结壳样品中Te元素地球化学特征的研究,探讨了富钴结壳中控制Te元素富集的古海洋氧化还原环境及其富集机制。分析表明,太平洋海域中大多数结壳的w(Te)变化于13.4×10-6~115.8×10-6,平均50×10-6,是海水w(Te)的109倍;结壳中w(Te)与Mn/Fe比值呈正相关,相关系数为0.51;与Fe呈负相关,相关系数为-0.61,显示结壳中Te与Co有类似的地球化学特征。古海水氧化还原环境的改变是控制结壳中Te元素含量变化的重要因素;能反映古海水氧化还原环境的Ce异常与结壳中Te含量基本呈同步变化趋势,Te含量具有随古海水氧化程度减弱而降低的特征。结壳中Te元素的富集主要受控于其内的Mn/Fe比值。Te元素的富集机制除被海水中带微弱正电荷的FeOOH胶体以库伦静电吸附外,还可能与δ-MnO2表面上以一种表面络合物方式的富集机制有关。Te进入结壳的存在形式及其在不同古海洋环境中的富集机制还有待进一步研究和探讨。     

长江口及其邻近海域表层沉积物中氧化还原敏感性微量元素的环境指示意义

对长江口及其邻近海域表层沉积物和底层悬浮体中氧化还原敏感元素分布规律和富集特征进行了分析与研究。结果表明氧化还原敏感元素在研究区具有明显的“离岸富集”特征,去除粒度效应、陆源碎屑来源组分和有机质的吸附作用等因素的影响之后,氧化还原敏感元素仍显示出在缺氧区的富集。通过同一站位底层悬浮体和沉积物中氧化还原敏感元素含量的分析比较,发现底层水缺氧是导致氧化还原敏感元素Mo、Cd、V等在沉积物中富集的主要原因。Mo、Cd、V等元素的不同富集程度可用来反映缺氧区的缺氧程度。因此,Mo, Cd, V等RSE在长江口外缺氧区及其邻近海域具有氧化还原环境指示意义,可以指示长江口外缺氧区的存在与大体范围,并可在一定程度上用来衡量缺氧区的缺氧程度。U理论上虽然也对环境的氧化还原条件敏感,但由于受陆源碎屑来源组分的影响较大,在长江口外缺氧区的富集并不明显,因此U在研究区不具有氧化还原环境指示意义。     

太平洋富钴结壳中碲元素的地球化学特征及其富集机制探讨

文章通过对采自太平洋海域不同海山上68个结壳样品中Te元素地球化学特征的研究,探讨了富钴结壳中控制Te元素富集的古海洋氧化还原环境及其富集机制。分析表明,太平洋海域中大多数结壳的w（Te）变化于13.4×10^-6~115.8×10^-6,平均50×10^-6,是海水w（Te）的10⁹倍;结壳中w（Te）与Mn/Fe比值呈正相关,相关系数为0.51;与Fe呈负相关,相关系数为-0.61,显示结壳中Te与Co有类似的地球化学特征。古海水氧化还原环境的改变是控制结壳中Te元素含量变化的重要因素;能反映古海水氧化还原环境的Ce异常与结壳中Te含量基本呈同步变化趋势,Te含量具有随古海水氧化程度减弱而降低的特征。结壳中Te元素的富集主要受控于其内的Mn/Fe比值。Te元素的富集机制除被海水中带微弱正电荷的FeOOH胶体以库伦静电吸附外,还可能与δ-MnO₂表面上以一种表面络合物方式的富集机制有关。Te进入结壳的存在形式及其在不同古海洋环境中的富集机制还有待进一步研究和探讨。     

沉积物成岩蚀变过程中的Mn、Cd和Mo元素活动特征:以ODP 1148站钻孔沉积物记录为例

通过对南海北部的ODP 1148站岩芯600 mcd以上(约30 Ma以来)的沉积物中自生富集Mn、Cd和Mo等过渡金属元素的含量变化的研究,并结合相关的化学组成结果,探讨了岩芯内部氧化-还原条件的变化以及相关元素的活动特征,反演了相应沉积时期的环境演变.结果显示,岩芯387 mcd以上,自生Mn富集明显,代表氧化的环境;387～485 mcd之间,自生Cd含量明显富集,Mn含量显著降低,代表少氧的环境;485 mcd以下,Mn和Cd含量极低,自生Mo明显富集,代表缺氧的环境.随氧化-还原条件的变化,Mo存在明显的向下迁移并在缺氧界面的缺氧一方达到最大值的趋势,而Cd在少氧环境形成的固相态则可能在缺氧环境下不稳定,溶解态的Cd有向上迁移的趋势,并且在少氧/缺氧界面的少氧一方富集.这些过渡金属元素记录的氧化-还原条件的变化,反映出ODP 1148站所在海区的沉积环境变化:早期有较丰富的陆源输入,表层海水生产力较高,随着南海不断扩张以及全球海平面上升,该海区表层海水生产力逐渐降低.     

贵州织金县大明矿区龙潭组煤中元素地球化学特征及其沉积环境指示意义

为研究煤炭中地球化学元素特征与沉积环境的关系,通过对研究区大明矿区龙潭组钻孔煤样的分析测试,总结了煤炭地球化学元素特征,并探讨了常量元素、微量元素特征与沉积环境之间的关系,研究表明:Al2O3、TiO₂、K2O、S均为陆源元素,煤中的S元素主要以无机硫的形式富集;CaO、MgO、MnO₂呈正相关,其含量对古气候的变迁具有重要的指示意义,MgO/Al2O3、Mg/Ca、Mn的变化规律反应了研究区经历了温湿-干热-温湿-干热-温湿的变化过程;U/Th、δU反应了研究区的沉积环境经历了氧化-还原-弱氧化的变化过程。综合分析,研究区沉积环境主要受古水深、古气候、氧化-还原环境控制。     

海相沉积氧化还原环境的地球化学识别指标

全球海洋在10-5.4亿年间演变成氧化环境,此后历经多次全球性的缺氧事件后演变到现在的氧化环境.海水和沉积物中多种无素的循环、分异和富集明显受氧化还原条件的影响.Mn、Mo、Cr、V和U等变价元素的溶解度随氧化还原条件的改变产生极大变化,导致沉积物中的元素含量分异:Ni、Co、Cu和Zn等在还原条件下形成硫化物沉淀,导致沉积物中对应元素的富集.这些元素的地球化学行为是古海洋氧化还原条件的灵敏指示剂,作为恢复古海洋氧化还原条件环境变化的地球化学指标.黄铁矿化程度(DOP)、生物樗化合物和Ce异常等也是沉积物氧化还原条件的常用判别指标.泥岩石研究中通常采用DOP、U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co和生物标志化合物等指标,碳酸盐岩则主要采用Ce异常指标.当前各种指标的定性分析都取得比较一致的结果,但是用一种或几种定量的地球化学指标来恢复整个古海洋的氧化还原环境目前还有很大的问题.     

中元古代增氧事件：来自华北克拉通燕辽地区铁岭组的地球化学证据

氧气是生命演化的重要因素。近期的一些研究表明,元古宙两次大氧化事件之间的平静期存在多次幕式增氧事件,尤其是14亿年前后大气和海水的氧气水平有着很大程度的提高。但是,目前对于14亿年之前的表生环境氧化还原状态的研究仍存在不足。本次研究通过分析华北克拉通燕辽盆地中元古代～14.4亿年铁岭组绿色页岩的钼同位素组成、氧化还原敏感元素和稀土元素特征,发现绿色页岩的Fe含量和Mn含量较高,并显示富集轻的钼同位素组成(-1.00±0.07‰～-0.49±0.06‰)特征。Fe-Mn-Mo三者相关性表明,轻的Mo同位素主要以吸附共沉淀的形式进入铁锰(氢)氧化物,造成富铁的沉积物富集轻Mo同位素,而海水中Mo同位素偏重,指示绿色页岩沉积于氧化的水体之中。同时,氧化还原敏感元素含量及比值也指示铁岭组绿色页岩沉积时水体为氧化环境。研究结果表明,～14.4亿年前后发生了一次显著的增氧事件,使得当时海水氧化面积扩大,为早期生命演化提供了物质基础。     

贵州五河南沱组形成的氧化还原环境:地球化学与矿物学证据

新元古代海洋氧化还原条件是影响这一时期生物演化的重要原因,海相沉积物记录的各种地球化学信息是研究古海洋氧化还原条件的主要方式.南沱冰期由于缺乏含铁建造等化学沉积岩及黑色页岩,极大地制约了对这一时期氧化还原环境的研究.本文通过对贵州剑河五河剖面南沱组红色富铁杂砾岩开展沉积学、矿物学和地球化学研究,认为杂砾岩中Si、Al、Fe含量与大陆上地壳组成类似,但Ca、Na、Mg显示显著的亏损特征,反映冰期大陆的氧化风化作用.杂砾岩中的氧化还原敏感元素Mo和U反映出不同程度的富集,其协变趋势指示了铁、锰氧化物在氧化还原分层的海水中的穿梭作用.杂砾岩的红色色调是其中赤铁矿的富集所致,红色富铁杂砾岩在南沱组中的不规则分布表明赤铁矿是同冰期海水中亚铁离子氧化后,经后期脱水形成.该剖面南沱组中流水波痕构造、氧化还原敏感元素Mo和U的富集特征和红色杂砾岩中赤铁矿的形成,反映华南地区南沱冰期极端缺氧的还原环境.     

十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带的元素地球化学

本文根据含矿砂体氧化程度的不同,将吐哈盆地南缘十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带划分为完全氧化带、不完全氧化带、还原带和原生带4个地球化学亚带。研究了各地球化学亚带的元素变化特征;得出了与铀共同在还原障富集的元素有Re,Mo,Se,Sr,S,REE,C有机等;Re和U在氧化还原过程中有相似的地球化学特征;Mo、Se与U在还原环境下有相似的地球化学性质,但在氧化环境下其地球化学行为不同。提出本区含矿层本身能为铀成矿提供一定铀源的认识。     

吐哈盆地南缘十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带的元素地球化学

本文根据含矿砂体氧化程度的不同，将吐哈盆地南缘十红滩砂岩型铀矿床层间氧化带划分为完全氧化带、不完全氧化带、还原带和原生带四个地球化学亚带。研究了各地球化学亚带的元素变化特征；得出了与铀共同在还原障富集的元素有Re、Mo、Se、Sr、S、REE、有机C等；Re和U在氧化还原过程中有相似的地球化学特征；Mo、Se与U在还原环境下有相似的地球化学性质，但在氧化环境下其地球化学行为不同。提出本区含矿层本身能为铀成矿提供一定铀源的认识。     

地下水典型氧化还原敏感组分迁移转化的研究热点和趋势

C-N-S反应体系是地下水系统中氧化还原敏感组分循环和能量流动的关键系统,但它如何与Fe、Mn循环过程、相关功能微生物代谢路径耦合并控制氧化还原敏感组分的迁移转化却并不清楚。本文在对国内外相关文献进行归纳总结的基础上,把地下水中的氧化还原敏感组分分为氧化富集型和还原富集型,较为系统地梳理了地下水系统C、N、S循环驱动的典型氧化还原敏感组分(主要以U、Cr、Fe、As为例)迁移转化过程,指出了该领域的主要研究热点,包括C-N反应体系中典型氧化还原敏感组分的迁移转化、C-S反应体系中还原富集型组分活化和氧化富集型组分固定机理、典型氧化还原敏感组分之间的相互作用、微生物作用下典型氧化还原敏感组分的转化和富集等,并提出基于代谢路径的C-N-S反应体系及其驱动下地下水典型氧化还原敏感组分转化过程和富集机理,将成为本领域的发展趋势。     

四川盆地南部志留系龙马溪组富有机质页岩沉积环境的元素地球化学判别指标

氧化还原敏感元素是确定古海洋水体氧化还原环境的重要指标,常用的环境判别指标有U/Th,V/Sr,V/Cr,Ni/Co,V/(V+Ni),δU,Ce/Ce*,Eu/Eu*等元素比值。对四川盆地南部宁203井志留系龙马溪组页岩沉积环境的元素地球化学研究结果表明,龙马溪组底部富有机质页岩沉积于缺氧环境,上部为氧化环境。有机碳含量与V/Cr和Ni/Co呈正相关关系,且生物生产力相关元素富集,说明有机质保存与缺氧环境有关。认为在对页岩沉积水体氧化还原条件进行研究时,应将地球化学指标与沉积和古生物特征综合起来得出科学解释。     

淮南煤田山西组泥页岩微量元素地球化学特征及其意义

泥页岩中微量元素特征对反演泥页岩形成时的沉积和古地理气候条件具有重要意义。采集淮南煤田山西组泥页岩样品,利用ICP-MS对泥页岩中微量元素进行了测试分析,探讨了研究区山西组泥页岩中微量元素的地球化学特征及其意义。结果表明,B、Cr、U、Ga、Li、Sn、Pb、Mo、Th、W等元素富集,Cd、Co、Cu、Ti、Zn、Sc、Ba、Mn、Ni、Sr等元素亏损;揭示淮南煤田山西组形成于温暖湿润和半咸水-高咸水的沉积环境中,沉积体系为开放型,体系内为弱氧化-还原环境,其中以弱还原-还原环境为主,且表现出从早期弱氧化到中后期的还原环境的演化特征;依据U/Th、Ni/Co、Sr/Cu、B/Ga、Sr/Ba、TOC等地球化学参数结果推测,盐度和氧化还原条件受到多种因素的影响,有机质的原始堆积量是影响山西组泥页岩中有机质含量的主要因素,而盐度和氧化还原条件影响有机质中各显微组分含量。研究区温暖湿润的气候和较为还原的环境为有机质的堆积和保存提供了有利条件,为页岩气的成藏提供了物质基础。      

宜昌地区埃迪卡拉纪陡山沱组硒的富集与地质意义

新元古代一早寒武世过渡时期发生了地质历史上第2次大氧化事件,沉积岩中的氧化还原敏感元素在这一时期出现不同程度的富集。分散元素硒是典型的氧化还原敏感元素,沉积岩中硒的富集可以指示海洋氧化环境的变化。为了讨论这一时期硒的富集与海洋氧化还原状态的关系,本文对宜昌地区陡山沱组第4段黑色页岩中的Se及其他氧化还原敏感元素进行了系统地分析。结果发现,Se含量范围1.0×10~(-6)~58.0×10~(-6),平均含量14.49×10~(-6),远高于Se的地壳丰度(0.05×10~(-6))。Se元素的富集同Co、Ag和V等都有不同程度的相关性。利用Mo-U关系指示了这一时期为缺氧环境。宜昌地区埃迪卡拉纪陡山沱组硒的富集作用与硫化水体波动、生物作用和不稳定的缺氧海洋环境有关,不同剖面的区域因素也造成了富集程度的不同。与前寒武纪的黑色页岩相比,Se含量发生了明显富集,暗示这一时期强烈的大陆风化输入,进一步指示大气的氧化。     

辽宁抚顺地区金矿的次生富集特征及成因分析

抚顺地区金矿氧化带中金的次生富集特征十分明显,可划分为氧化淋滤贫化带、次生富集带、原生带三个带。次生富集带中金的富集原因主要为原生金矿中的金矿物在氧化环境下溶解或形成胶体金,迁移至有利于汇集的还原环境时发生沉淀并富集。     

氧化还原敏感微量元素对古海洋沉积环境的指示意义

海洋的氧化还原条件控制着U、V和Mo等氧化还原敏感微量元素在沉积物或沉积岩中的富集程度,所以可以利用沉积物或沉积岩中这些微量元素的含量来重建古海洋的氧化还原状态和沉积环境。海洋沉积物或沉积岩中U、V和Mo的来源少,除了海水提供外,还有陆源碎屑,不过陆源碎屑提供的那部分含量能够被估计。沉积物埋藏之后这些元素（几乎）不发生迁移,保存了沉积时的组成和含量,能较好地反映沉积环境的特征,是古海洋环境的理想指示。在氧化—次氧化的海水环境中U、V和Mo不会富集,缺氧的条件下U和V富集,而在硫化（含溶解的硫化氢）的沉积环境中U、V和Mo在沉积物中都会强烈地富集。利用这种差异,可以根据沉积物或沉积岩中各种微量元素的含量变化来判别沉积时海水的氧化还原状态。但是,必须注意沉积环境的开放与否、成岩作用及重新氧化作用等对微量元素含量的影响。在利用氧化还原敏感元素进行古环境重建时,应首先评估沉积物或沉积岩中特定元素的来源和贡献,剔除非自生部分的影响,然后利用多元素指标综合判别古环境的氧化还原条件,才能获得可靠的结论。     

地下水中铜元素的迁移富集及其控制因素

研究了地下水中铜元素迁移富集的主要控制因素及其分布规律。结果表明，地下水铜元素的迁移富集与含水介质及其上覆土层中的铜元素含量、地下水的酸碱度、地下水的径流条件和氧化还原环境等有密切的关系。     

层间氧化作用下分散元素独立成矿的可能性

研究了伊犁盆地扎基斯坦砂岩型铀矿床中的分散元素(Re、Se)超常富集现象,探讨了分散元素在层间氧化带独立成矿的可能性。表生环境下分散元素活化迁移、吸附或还原沉淀的地球化学条件,以及分散元素在砂岩铀矿床中超常富集的独立性研究表明,(1)干旱、半干旱等表生条件下,分散元素可以被含氧地表水从蚀源区岩石中汲取、活化并迁移;(2)层间氧化带之氧化-还原过渡带可以形成导致溶解于水的分散元素被吸附固定或还原沉淀所需的地球化学障条件;(3)砂岩铀矿床中的分散元素超常或异常富集具有相对独立性。指出在具备矿源条件下,分散元素(Re、Se、Ga、Ge等)在层间氧化带砂岩中超常富集并独立成矿是可能的。建议加强表生环境下分散元素的基础成矿理论系统研究。     

海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ~(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10~(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10~(-3)～30×10~(-3),Mo—U富集系数比1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10~(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。     

长江中下游地区地下水中Mn元素的背景特征及其形成

该文论述了长江中下游地区地下水锰元素的背景特征及其与地下水的含水介质成分、上覆岩土性质、氧化还原环境、地下水的迳流条件、地下水及土壤酸碱度的关系.研究结果表明,长江中下游地区地下水中Mn元素含量,在区域上分布特点为江汉平原东部区〉长江三角洲南部区〉鄱阳湖区.