神农架石笋氧同位素的海拔效应

作为古气候代用指标,石笋氧同位素为亚洲季风演化研究提供了一系列可靠的证据。然而,关于石笋氧同位素指示的气候意义一直存在争论。本文选取了位于神农架地区海拔1250～2250m的黑龙洞、青天洞和三宝洞3个洞穴进行对比分析,发现不同海拔洞穴石笋δ18O在波动形式上相同,但绝对值存在约-0.1‰/100m的系统差,而大气降水的在该地的海拔效应约为-0.2‰/100m。为此,我们认为,石笋δ18O除了受季风降雨的影响外,不同海拔的温度梯度也对石笋δ18O具有较大的贡献。结合洞穴年均温度,初步估算石笋δ18O的温度效应约为-0.25‰/℃,与O’Neil的同位素平衡分馏计算结果相同。      

川东北石笋记录的38～39 ka B.P.活动事件

通过川东北诺水河溶洞群石笋的年代学分析,发现多支时代跨越35～ 40kaB. P.的石笋记录了发生时间在38～ 39 kaB. P.的事件: 有的石笋发育中断,有的石笋生长轴心发生了变化,有的石笋则刚刚开始发育。初步的证据显示该事件不是气候成因所为,也不像由于洞穴局部塌陷引起。考虑到秦岭山地是新构造活动十分发育的地区,为此我们推测该事件很可能与某一次构造活动有关,也可能是由一次大规模重力地貌过程(如滑坡)造成。因此,洞穴沉积物(包括石笋、石钟乳和流石等)可望为川东北地区的新构造活动尤其是地震事件研究提供一种新的依据。      

石笋中稀土元素含量的测定及气候环境意义

首次采用经过改良的外标法校正数据的ICP-MS方法对石笋中的稀土元素含量进行了测定。结果表明,该方法可以用于测定石笋中含量很低的稀土元素,尤其是对含量相对较高的轻稀土元素如La、Ce可以获得较精确的数据。对采集于四川东北部诺水河溶洞群的石笋SJ3的分析结果显示,在相对温暖湿润时期的石笋沉积中稀土元素含量明显增加。可能的原因包括:(1)温暖湿润的气候条件有利于土壤和岩石的化学风化及稀土元素的活化;(2)温暖湿润的气候条件下地下水动力加强,使得地下水中稀土元素的载体(有机质、铁锰胶体和颗粒物质等)增多。因此,石笋沉积中的稀土元素可以用于研究上覆土壤和岩石的化学风化和地下水水文演化。     

中国黄土高原西缘甘肃万象洞MIS 5石笋δ18 O记录与南方地区石笋记录的对比研究

位于青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞石笋WXSM51和WXSM52提供了MIS 5(118~79kaB.P.)高分辨率的δ18 O记录。研究表明, 万象洞石笋δ18 O值与夏季风强度呈负相关关系, 与我国西南部的贵州董歌洞石笋δ18 O记录有良好的对应关系, 并与高纬度的格陵兰NGRIP冰芯δ18 O记录和65°N太阳辐射强度有很好的一致性, 说明万象洞石笋δ18 O记录了118~79kaB.P.期间亚洲季风强度的变化, 同时也说明东亚季风强度的变化和全球气候变化同步, 而且主要受控于北半球太阳辐射强度的变化。同时它与地中海碳酸盐记录有很好的相似性, 和巴西石笋δ18 O记录在千年尺度上表现出相反的变化趋势, 说明东亚季风区、地中海地区以及巴西季风区之间存在密切的联系, 指示了南北半球气候在千年尺度上存在"跷跷板"(seesaw)现象。万象洞石笋δ18 O记录的MIS 5b与MIS 5a突发性转换, 与NGRIP冰芯δ18 O记录相似, 而与神农架记录存在差异, 说明万象洞地区对亚洲季风强度的响应更为敏感。     

中国黄土高原西缘甘肃万象洞MIS 5石笋δ18 O记录与南方地区石笋记录的对比研究*

位于青藏高原与黄土高原过渡带的甘肃武都万象洞石笋WXSM51和WXSM52提供了MIS 5(118~79kaB.P.)高分辨率的δ¹⁸ O记录。研究表明, 万象洞石笋δ¹⁸ O值与夏季风强度呈负相关关系, 与我国西南部的贵州董歌洞石笋δ¹⁸ O记录有良好的对应关系, 并与高纬度的格陵兰NGRIP冰芯δ¹⁸ O记录和65°N太阳辐射强度有很好的一致性, 说明万象洞石笋δ¹⁸ O记录了118~79kaB.P.期间亚洲季风强度的变化, 同时也说明东亚季风强度的变化和全球气候变化同步, 而且主要受控于北半球太阳辐射强度的变化。同时它与地中海碳酸盐记录有很好的相似性, 和巴西石笋δ¹⁸ O记录在千年尺度上表现出相反的变化趋势, 说明东亚季风区、地中海地区以及巴西季风区之间存在密切的联系, 指示了南北半球气候在千年尺度上存在"跷跷板"(seesaw)现象。万象洞石笋δ¹⁸ O记录的MIS 5b与MIS 5a突发性转换, 与NGRIP冰芯δ¹⁸ O记录相似, 而与神农架记录存在差异, 说明万象洞地区对亚洲季风强度的响应更为敏感。     

三种方法测试岩溶水样氢氧同位素的对比研究

通过高温热转换元素-同位素比值质谱法（TC/EA-IRMS）、多用途气体制备仪-同位素比值质谱法（GasbenchⅡ-IRMS）以及激光光谱法对岩溶水样进行对比检测,其结果显示:对于氢同位素,TC/EA-IRMS的精密度达到0.3 ‰,激光光谱法的精密度达到0.1 ‰,均优于GasbenchⅡ-IRMS的精密度1.4 ‰;对于氧同位素,GasbenchⅡ-IRMS的精密度达到0.02 ‰,激光光谱法的精密度达到0.04 ‰,优于TC/EA-IRMS的精密度0.16 ‰。使用激光光谱法测定岩溶水样的氢氧同位素,所需要的样品量少,精密度高,能够满足岩溶区样品的高精度测试要求。      

桂西北岩溶地区古树脯氨酸含量的比较分析

岩溶地区具有不同于土山丘陵区的特殊生境,生长在该地区的植物具有不同的生理生态特征。采集不同树龄的樟树、大叶榕、小叶榕、桂花、重阳木、枫香、龙眼等桂西北岩溶地区常见树种的叶片,用磺基水杨酸提取—茚三酮显色法测定叶片中的脯氨酸含量。通过不同样品脯氨酸含量的比较分析,探讨脯氨酸含量与树龄、树木生存状况及其它生态因子的相关性,以便为古树生物学保护提供科学依据。结果表明:不同树种叶片的脯氨酸含量不同,不同树龄的同一树种叶片中的脯氨酸含量有差异。随着树龄的增长,叶片中的脯氨酸含量有波动,且老叶和新叶(嫩叶)的脯氨酸含量变化规律基本一致,通常表现为先升后降。叶片中的脯氨酸含量可以作为古树保护的参考指标。      

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析石笋样品中多元素比值及45种元素含量

石笋样品的微量元素含量及Mg/Ca、Sr/Ca比值为高分辨的古气候重建提供重要指标。针对现有溶液分析技术易混合多个石笋微层、误差大的缺点,本文利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱技术(LA-ICP-MS)原位线扫描和点剥蚀方式对比分析了石笋生长轴方向的Mg/Ca和Sr/Ca空间分布趋势,研究表明二者均展现出显著的周期性变化特征,且周期性变化一致,其中40 μm束斑线扫描更具有稳定性强、分辨率高、快速简便的优点。通过探讨碳酸盐标准样品MASC-3与玻璃标准样品NIST 610、NIST 612、KL2G、ATHO-G的相对灵敏度系数关系和元素分馏行为,确定基体效应是造成相对灵敏度系数变化的主要原因。同时建立了以MASC-3、NIST 610和NIST 612多外标结合内标Ca归一定量分析石笋中45种元素方法,针对石笋碳酸盐样品,将主量元素Ca、Mg变形为碳酸盐形式,与其他元素加和归一,不仅改变了国内外研究中需要预先采用其他分析技术来测定内标元素含量的计算方法,而且有效地避免了C元素无法准确检测的问题,能够实现与Ca内标法校正结果的吻合。     

两种沉积相建模方法的对比分析

在油田开发方案设计阶段,基础地质资料尤其是钻井资料相对较少,因此对储层分布的认识具有较大的不确定性。沉积相建模为储层分布不确定性的定量表征提供了技术手段,但每种沉积相建模方法具有各自的适应性。以渤海P油田为例,分别应用布尔模拟和示性点过程模拟方法,以河道带和河道内砂体为描述对象建立了2种沉积相模型,定量表征2种储层分布模式,分析2种模拟结果的储层分布规律,指出以河道内砂体为描述对象的建模方法提供了该油田储层分布的最可能模式,而以河道带为描述对象的建模方法提供了储层分布的另一种可能模式,为油藏数值模拟方案设计和敏感性分析提供了地质依据。     

川北元坝气田二叠系长兴组白云岩稀土元素地球化学特征及其指示意义

川北元坝气田二叠系长兴组49个碳酸盐岩样品的稀土元素(REE)和钇(Y)含量的测试结果表明:稀土元素总量(ΣREE)普遍较低(平均1.50×10^-6),说明岩石样品几乎无陆源碎屑的混入,且未受到深部热液的影响。页岩标准化后的白云岩REE特征表现为轻稀土(LREE)亏损、正La异常、负Ce异常(0.49～1.08,平均0.75)、普遍的正Eu异常(0.89～46.00,平均4.68)及较高的Y/Ho值(28.82～63.47,平均43.04),总体表现出与海水的REE配分特征类似,表明白云化流体为还原性的海源流体,白云岩形成环境为埋藏环境。元坝气田长兴组构造平缓,白云岩横向上连续分布,碳酸盐岩δ¹⁸O(-7.07‰～-2.92‰,平均-4.95‰)相对较重,岩心与岩石薄片未观察到角砾状或条带状的热液白云岩典型构造,均说明元坝气田长兴组未受到深部热液流体的影响,白云岩较高的正Eu异常与深部热液流体无关;电子扫描显微镜下观察到大量的热化学硫酸盐还原反应(TSR)的产物单质硫和富硫沥青,表明元坝气田长兴组基质白云岩形成之后的TSR作用导致了地层水极度还原的环境,从而造成了白云岩较高程度的正Eu异常,反过来说明了TSR作用对白云岩储集层具有一定的改造作用。     

Rare earth element transport and fractionation in small streams of a mixed basaltic–granitic catchment basin (Massif Central, France)

We present dissolved load (< 0.45 μm) rare earth element (REE) patterns of small streams from a catchment basin in the Massif Central in order to characterize the individual fractionation stages for the dissolved REE from the source to the catchment outlet. The upper part of the catchment is located on a basalt plateau, followed downstream by deep and narrow valleys with granitic and orthogneissic bedrock. Stream water has basalt-like REE patterns on the basaltic plateau close to the source, followed by a continuous depletion in light REE (La-Sm, LREE) downstream. Strontium and neodymium isotope ratios of stream water demonstrate that the dissolved REE are essentially of basaltic origin, even in the lower, granitic and gneissic part of the catchment. Mixing with gneiss or granite derived REE thus cannot explain the observed evolution of the REE patterns. There seems also to be no link with the calculated speciation of the dissolved REE. In contrast, a correlation between saturation indexes for hematite and La/Yb ratios suggests that REE fractionation is mainly controlled by precipitation of Fe-oxide particles that preferentially remove LREE from solution.     

河南周庵铂族-铜镍矿床的稀土和铂族元素地球化学特征: 热液成矿的证据

河南周庵超基性岩体蕴含大型Ni-Cu-(PGE)硫化物矿床,矿化带位于超基性岩体边缘与围岩的接触带.周庵超基性岩体轻稀土富集,其La/Sm_N比值为1.3～4.7,Sm/Yb_N比值为1.9～4.4,显示一定程度的LREE/HREE分异.原始地幔标准化的微量元素配分型显示弱的负Nb异常.岩体的M含量为70×10~(-60～2120×10~(-6),Cu含量为15×10~(-6)～1056×10~(-6);矿石的Ni含量为2592×10~(-6)～6549×10~(-6),Cu含量为1147×10~(-6)～3239×10`(-6).矿石的Ni/Cu比值(2.0～2.3)低于岩石样品(5-83).强蚀变矿化样品的PGE元素含量高于弱蚀变样品约一个数量级,所有样品的Pd/Ir和Pt/Ir比值高,Pd/Ir=1.4～21,Pt/Ir=2.4～22,表明PPGE相对IPGE富集.上述特征显示周庵岩体是构造侵位的地幔岩,岩体与围岩发生了较强烈的物质交换,含水流体交代作用导致了岩体-围岩物质交换和岩体边缘矿化.     

鄂尔多斯盆地陇东地区三叠纪最大湖泛期沉积物稀土元素地球化学特征及其物源意义

上三叠统延长组长7沉积时期为鄂尔多斯盆地的最大湖泛期,对陇东地区及盆地周缘古陆的岩石样品进行稀土元素地球化学分析,发现研究区泥岩样品特征与大陆上地壳一致,其稀土元素配分模式与盆地北-东北缘阴山大青山、西南缘陇西古陆、西北缘阿拉善古陆和南缘秦岭的古老岩浆岩和变质岩的稀土元素配分模式基本一致,与东缘吕梁山古老花岗岩则极度不同。研究认为,研究区沉积物源岩主要来自于上地壳,以长英质岩石为主,长7时期周缘古陆均为湖盆提供物源,而吕梁山当时并未隆起,不提供物源。     

鄂尔多斯盆地陇东地区三叠纪最大湖泛期沉积物稀土元素地球化学特征及其物源意义

上三叠统延长组长7沉积时期为鄂尔多斯盆地的最大湖泛期,对陇东地区及盆地周缘古陆的岩石样品进行稀土元素地球化学分析,发现研究区泥岩样品特征与大陆上地壳一致,其稀土元素配分模式与盆地北—东北缘阴山大青山、西南缘陇西古陆、西北缘阿拉善古陆和南缘秦岭的古老岩浆岩和变质岩的稀土元素配分模式基本一致,与东缘吕梁山古老花岗岩则极度不同。研究认为,研究区沉积物源岩主要来自于上地壳,以长英质岩石为主,长7时期周缘古陆均为湖盆提供物源,而吕梁山当时并未隆起,不提供物源。     

Determination of Rare Earth Elements in Geological Reference Materials: A Comparative Study by INAA and ICP-MS

Data was obtained for the rare earth elements (REE) by instrumental neutron activation analysis (INAA) and inductively coupled plasma-mass spectrometry (ICP-MS) in twenty geological reference materials. In general, the precision obtained by ICP-MS is better for the light REE, decreasing with increasing atomic number. This is partly a result of the occurrence of the heavy REE at low concentrations. The precision of the data obtained by INAA is good (5% RSD). The data obtained also showed that for the elements determined by both methods, the accuracy is similar for the light REE and better for the middle and heavy REEs by INAA. Higher uncertainty is achieved by ICP-MS mainly for elements at very low concentrations, occurring at about ten times the chondritic values.     

Rare earth elements in three fluorites: graphical comparison of data and model Comment to “Mathematical analysis of rare earth element patterns of fluorites from the Ehrenfriedersdorf tin deposit, Germany: evidence for a hydrothermal mixing process of lanthanides from two different sources” by T. Monecke et al.

Summary A graphical method is proposed for comparing the data reported by Monecke et al. (2000) with their mathematical model. Received August 9, 2001; accepted October 25, 2001