丹霞地貌砂岩的微观化学风化作用电子探针研究

利用偏光显微镜观察、电子探针分析等手段对江西龙虎山丹霞地貌崖壁砂岩的微观化学风化作用的发展过程进行了研究,重点观测黑云母蛭石化以及长石黏土化过程中矿物组分的变化,进而探讨丹霞地貌砂岩的微观化学风化作用机理。在微观化学风化下,强风化层胶结物中的方解石迅速分解流失,从而导致黑云母大量发生蛭石化和铁的氧化物在矿物边部富集;长石则大量发生黏土化而使高岭石、石英等矿物富集。研究表明丹霞地貌砂岩在微观化学风化作用下矿物分解以及新矿物的形成都破坏原来岩石中的力学平衡,因而风化作用在宏观上表现为岩面片状剥离和重力崩塌,据此推断更大尺度的风化作用可能与岩石中矿物的微观化学风化作用存在着密切联系,是微观化学风化作用长期累积后在宏观上的综合表现。      

生物风化作用研究进展

生物无时无刻不参与地球表层矿物和岩石的风化,但以往的研究大多注重物理风化与化学风化作用,对生物风化作用关注很少。近年的研究表明,动物、植物和微生物均参与了风化过程。研究生物风化作用机理及在生物作用下矿物的演化序列,对于揭示土壤形成、化学元素循环规律、全球环境变化有着极其重要的意义。     

准噶尔盆地玛湖凹陷晚二叠世至中三叠世古气候、物源及构造背景

二叠纪-三叠纪之交重大地质转折期,海相地质记录指示全球发生了一系列显著的生物和环境事件, 但是,该时期陆相古气候、古风化作用等方面的研究还很薄弱,争议较大.为了恢复新疆准噶尔盆地玛湖凹陷上二叠统乌尔禾组至中三叠统克拉玛依组的古气候、物源特征等, 本研究对玛湖凹陷钻井岩心中的泥岩样品开展了全岩主量和微量元素测试,采用多种化学风化指数判定源区风化程度及古气候条件,通过多种地球化学比值及图解来恢复源岩岩性及其构造背景.化学蚀变指数(Chemical Index of Alteration, CIA)、化学风化指数(Chemical Index of Weathering, CIW)、Parker风化指数(Weathering Index of Parker, WIP)和斜长石蚀变指数(Plagioclase Index of Alteration, PIA)等多种化学风化作用指标均指示,玛湖凹陷自晚二叠世至早三叠世发生显著的风化作用变化,由低等程度的化学风化作用转变为中等程度的化学风化作用,某些季节可能会较为温暖湿润,且在整个早三叠世保持大致稳定,在早三叠世晚期稍减弱,这与锶同位素反映的全球风化作用变化趋势一致.中三叠世时的化学风化作用与早三叠世相比,并未降低,反而稍有增加,这可能代表了地区性事件.早三叠世化学风化作用显著增强的原因可能在于全球变暖、植被破坏及季节性降雨增加等.此外,上二叠统乌尔禾组至中三叠统克拉玛依组的物源岩性主要为长英质火成岩,源岩形成时的构造背景可能为大洋岛弧环境.      

南极纳尔逊冰缘沉积物元素地球化学特征及其化学风化作用研究

本文对西南极地区纳尔逊冰盖边缘N1沉积序列化学元素组成特征和风化作用地球化学过程进行了研究。结果表明:N1沉积序列中元素的组成与该地区玄武质火山岩的化学组成具有密切的关系,该序列沉积物是自然环境下风化的产物,因此本文分析样品元素的平均含量可以作为该地区冰缘沉积物的背景值;冰缘沉积物所记录的源区化学风化作用强度显得非常微弱,处于脱Ca、Mg、Na早期风化阶段,碎屑矿物的风化过程多处在蒙脱石阶段;沉积序列中元素的活动强度及其比值变化,反映了局部的风化作用强度不同和气候环境的变化。上述研究结果有助于进一步研究南极冰缘环境的演变     

流域盆地的风化作用与全球气候变化

介绍了岩石风化作用与流域盆地的物质输送对于研究全球海-陆物质循环和全球气候变化的重要意义。讨论了运用河流的颗粒相和溶解相载荷分别去估算机械剥蚀率和化学风化率的科学性及各种计算方法。从全球的观点对岩性、径流、地势、气候、植被以及人为活动 6个因素对于岩石风化作用及河流颗粒相和溶解相物质输送的影响进行了详细的讨论，得到岩性是决定机械剥蚀率和化学风化率的主导因素，径流和地势是影响河流颗粒物输送的重要因素，而径流和气候则对河流溶解离子的输送影响较大，此外植被和人为活动对河流化学及颗粒物输送的影响也越来越受到人们的关注。探讨了岩石化学风化作用消耗的CO₂量及其对全球气候变化的影响，在此基础上，归纳了岩石化学风化作用与气候变化的模式。     

湘西地区陡山沱组黑色岩石风化与物理力学性质的变化特征

湘西地区陡山沱组黑色岩石因其特殊的矿物成份和地理位置，其风化作用具显著特征，即化学风化和物理风化作用相伴、相互促进。化学风化产生的矿物质一部分流失，一部分迅速结晶，形成物理风化作用，均造成岩石不断破碎，裂隙加深，因而又促使各种风化作用更加深入到岩石之中。这种风化所造成的岩石物理力学性质变化，将对岩土体的工程稳定性造成很大的影响。因而研究岩石风化后的这种变化有着十分重要的意义。本文对湘西地区陡山沱组黑色岩石不同风化特征进行了深入研究，结合其物理力学试验以及大量的点荷载强度试验结果，分析研究了岩石风化过程中物理力学性质的变化特征，提出了在该类岩石地区进行工程建设时应采取的措施。     

红河盆地的化学风化作用:主要和微量元素地球化学记录

河流沉积物的元素含量有助于反映其流域的自然风化过程。红河是世界上重要的河流之一,但其沉积物的地球化学研究却几乎没有。本文通过开展红河盆地干流和主要支流40个样品的主要和微量元素地球化学分析,发现红河流域硅酸盐岩的化学风化作用为中等强度,与长江及亚马逊河的风化强度相近,而高于黄河,低于珠江;且化学风化作用受该区域的气候和构造作用控制。     

关于北京南口山前红土砾石层成因争论之我见

通过对南口山前红土砾石层沉积物的机械组成、粘土矿物及化学成分、沉积结构特征及微结构特征研究分析表明:南口山前红土砾石层沉积与冰川作用无关,是古泥石流沉积。同时在古泥石流形成时期,气候比较湿热,雨量丰富,氧化作用、物理风化作用和化学风化作用都比较强烈。     

长石风化作用及影响因素分析

长石类矿物是地壳中最常见的硅酸盐矿物,其风化作用对地球表面环境有显著影响,因而是风化作用研究的重点矿物之一。文中以长石为例,对硅酸盐矿物的风化作用研究现状从矿物的自然风化、模拟矿物化学风化和矿物的生物风化3个方面进行阐述;对影响矿物风化的各种因素及其在风化过程中所起的作用,以及长石微生物风化作用的机理和过程进行分析;指出目前硅酸盐矿物风化研究中存在的问题,并对未来的发展方向提出建议,指出对微生物-矿物复合体微环境物理化学性质的深入研究可能成为揭示微生物-矿物相互作用机理的一个突破口。     

引起红土表层硅铝比值增大原因的可能性探讨

Si/Al或SiO2/R2O3常常作为表生化学风化作用强度的重要指标。随着化学风化作用的进行。硅铝比或硅铝铁率表现出逐渐降低的演化趋势，中国南方的红土风化壳，是强烈化学风化作用的产物，被认为处于或经历了脱硅富铝化阶段，但是在红土剖面上部常常出现该比值不降反升的现象。给运用这一指标指示化学风化强度带来了困难，通过对贵州平坝，新蒲及花溪碳酸盐岩红色风化壳化学风化程度的研究，以及对中国南方几种不同结晶母岩上发育的红土的化学风化强度指标的对比讨论。探讨了产生这种现象的可能性原因。指出Fe,Al氧化物的下渗和淋失作用及其硅质的相对富集是引起中国南方红土表层出现Si/Al和SiO2/R2O3升高的主要原因。     

黄河拉西瓦水电站坝区花岗岩风化研究

风化作用对于岩体工程地质性能的降低不言而喻。研究探讨重大水电工程岩石风化作用机理对于工程区岩体风化带划分、风化渐进性分析、表征岩体风化特征指标的选择及力学性质参数取值等具有重要意义。文章从风化作用本质、化学元素迁移、风化作用类型等角度,对拉西瓦水电站坝区花岗岩风化作用机理进行了探讨。结合本区气候演化、岩石性质、地形条件等综合分析认为:在浅表河谷范围内,风化形式以岩石胀缩作用和冰劈作用为主,而化学风化作用并不强烈。论文采用量化指标对岩体进行风化带划分,选取的定量指标有平硐纵波速度Vp、钻孔RQD、裂隙间距与单元面积节理数等。在此基础上,利用电站20余a来丰富详实的地质、物探、岩体测试等大量资料,采用定性分析与定量划分相结合的研究方法,对黄河拉西瓦坝基花岗岩体进行风化分带,得出坝基岩体风化带总体空间布局。     

泌阳凹陷东南缘下第三系红层成因浅析

本文通过对泌阳凹陷东南缘下第三系红层的砾石特征，沉积结构和构造特征，基质的矿物成分、粒度特征待多方面研究，认为红层是陆表冲积扇环境中的泥石流沉积，同时指出，泥石流沉积发属于近源快速沉积、沉积时遭受的物理风化作用和化学风化作用的均较微弱。     

贵州高原地区典型风化剖面地球化学特征及其对比研究

选取了贵州高原喀斯特地区的典型硅酸盐风化剖面(毕节邓家湾剖面)和碳酸盐岩风化剖面(安顺平坝剖面)作为研究对象,以贵州地区的铝土矿剖面和中国黄土作为对比,对其元素分布特征及化学风化作用和强度与进行了研究。结果表明:SiO2、Fe2O3、Al2O3均为两个剖面含量最高的组分,但由于成土母质的化学组分不同,元素分布差异比较明显;同时由于经历的化学风化阶段并不相同,两个剖面的化学蚀变指数(CIA)值相差较大,邓家湾剖面经历了中等强度的风化作用,而平坝剖面的风化强度则十分强烈,CIA反映了土壤剖面的化学组成的差别,以及成土母质、风化成土过程和程度上的差异;虽然两个剖面稀土元素总量都较高,但配分模式存在着明显的差异,剖面的形成基本上是由于各自基岩的风化作用形成的,受中国黄土的影响并不明显。      

大河影响下的边缘海反风化作用

在河口与边缘海区域,大量陆源风化产物的输入和强烈的有机物再矿化作用加速了自生硅酸盐矿物和碳酸盐矿物的生成,这一过程与陆地风化作用相反,被称为反风化作用(Reverse weathering)。反风化作用所导致的自生矿物形成通常在短时间内完成,被认为是平衡大气二氧化碳含量,控制海洋中元素平衡的重要过程。反风化作用的研究方法主要分为直接观察法和化学检测法,前者主要用于自生矿物的结构和元素组成的分析,后者则用于自生铝硅酸盐矿物等定量的研究。反风化作用对海洋环境中碳、硅、常量离子(F~-,Li~+,Na~+,K~+,Ca~(2+)和Mg~(2+)等)和金属元素(Fe,Mn和Al等)等的循环具有重要影响,并促使它们在海洋沉积物中长久埋藏。富含金属氧化物的风化产物的输入,大量易降解有机物和生物硅的沉降,强烈的再矿化作用和次氧/厌氧的成岩条件使得河口与边缘海区域成为反风化作用发生的主要场所。     

扬子地区震旦纪—寒武纪转折期大陆风化研究进展与展望

通过调研扬子地区震旦纪（埃迪卡拉纪）—寒武纪（E—C）转折期大陆风化、海洋环境和有机质富集特征研究。结果显示,扬子地区E—C转折期遭受了较强烈的化学风化作用,且在这一时期区内兼具浅水碳酸盐台地和深水盆地环境。在台地相区,下寒武统牛蹄塘组黑色岩系不整合接触于震旦系灯影组白云岩之上,该不整合与E—C转折期全球“大不整合”具有紧密的关系,盆地区发育的完整的沉积地层记录了台地区被风化地层的痕迹。现有大陆风化的地球化学证据集中于n(87Sr)/ n(86Sr)、δ13C、CIA和e??Nd(t)等,同时这些地球化学数据也局限在少数的剖面和层段,因此迫切需要更多的地球化学参数来反映该风化作用的影响范围和演化特征。准确认识扬子地区E—C转折期大陆风化作用与海洋环境演变间的耦合关系,是揭示古生物演化、有机质富集机制的重要环节。     

塔里木盆地志留系柯坪塔格组砂岩岩石学特征与物源分析

通过对塔里木盆地志留系柯坪塔格组砂岩的碎屑矿物含量与氧化物、微量元素变化规律分析,研究该地区砂岩的岩石学及其物源特征。研究结果表明塔里木盆地志留系柯坪塔格组构造环境为活动大陆边缘和被动大陆边缘,物源区主要为再循环造山带。砂岩成分主要在石英、钾长石、斜长石、伊利石和绿泥石等矿物之间变化。化学风化作用指标(CIW)和化学蚀变作用指标(CIA)反映了该地区砂岩受到了强烈的风化作用,风化作用强度为:塔中地区砂岩>塔北地区砂岩>满东地区砂岩。化学组分变化指标(ICV)反映有些砂岩中含有第一次旋回沉积物。A-CN-K三角图反映了砂岩的母岩中斜长石含量要高于钾长石含量,在花岗闪长岩和花岗岩之间变化,砂岩在风化过程中受到了钾的交代作用,长石以及长石中的高岭石发生了伊利石化。微量元素及其特征参数(如La/Yb-ΣREE、δEu等)也反映了该地区砂岩来源于花岗岩物源区。     

华北北部中元古界洪水庄组页岩地球化学特征： 物源及其风化作用

华北北部洪水庄组黑色页岩是中元古代的富有机质沉积,它可能记录了当时重要的地球化学信息。通过对洪水庄组页岩中的常量和微量元素特征的分析,研究了洪水庄组的物源及其风化作用。高Th/Sc、Al2O3/TiO2、La/Sc、La/Cr、La/Co、Th/Cr和Th/Co值,低Cr/Zr和TiO2/Zr比值,Euan值、Co/Y Ti/Zr关系和La Th Sc组成表明洪水庄组页岩物源主要为上地壳中的长英质花岗闪长岩。洪水庄组页岩的Al、Ca、Na和K组成表明其具有较高的化学蚀变指数（CIA）,同时,元素组成的化学风化作用轨迹反映了洪水庄组页岩受到钾交代作用的影响,可能导致CIA值被低估,其原始CIA值应在90以上。高的原始CIA、化学风化指数（CIW）和斜长石蚀变指数（PIA）表明洪水庄组物源区经历了强烈的化学风化作用。化学风化作用强度以及微量元素组成特征揭示了中元古代洪水庄组沉积时期可能处于温暖潮湿的气候条件,这与中元古代时期大气高CO2浓度以及华北板块古大陆当时位于低纬度地区重建的结果不谋而合。     

成都平原风尘堆积的化学风化特征及其古气候意义

对成都平原胜利红土剖面进行了系统的常量元素分析,并与川西典型黄土、古土壤样品的地球化学特征进行对比,研究本区风尘堆积所经历的化学风化作用过程,并对该序列化学风化特征的古气候意义进行探讨.研究结果表明,成都红土的常量元素组成与川西典型黄土、古土壤样品相似,与上地壳的平均化学成分也基本一致,说明成都红土与川西黄土一样,在堆积以前也经历了多次充分混合作用.在成都红土的形成过程中,Ca、Na元素大量淋失,含量很低,K、Mg也出现了不同程度的淋失,说明成都红土经历了斜长石和钾长石的化学风化过程.进一步的研究表明,成都黏土已达到中等风化的末期阶段,而网纹红土已进入强烈风化作用阶段.从整个序列的化学风化参数来看,距今1.13 Ma以来化学风化强度不断减弱,表明四川盆地及周围地区更新世中期以来有逐渐变干的趋势,与全球气候变化具有一致性.     

塔中地区志留系砂岩元素地球化学特征与物源判别意义

通过分析塔中地区志留系砂岩的某些常量元素和微量元素含量的变化,研究了该地区砂岩的地球化学以及其物源特征。结果表明塔中地区志留系的沉积构造环境为活动大陆边缘和被动大陆边缘,物源主要来自再循环造山带。砂岩的矿物成分主要在石英、钾长石、斜长石、伊利石、绿泥石等矿物之间变化。化学风化作用指标(CIW)和化学蚀变作用指标(CIA)反映了该地区砂岩的碎屑成分受到了强烈的风化作用,风化作用强度为:依木干他乌组>塔塔埃尔塔格组>柯坪塔格组。化学组分变化指标(ICV)反映了有些砂岩中含有第一次旋回沉积物。A-CN-K三角图反映了砂岩的碎屑源岩中斜长石含量要高于钾长石含量,主要在花岗闪长岩和花岗岩之间变化,砂岩的碎屑成分在风化过程中受到了钾的交代作用,长石以及长石中的高岭石发生了伊利石化。稀土元素及其比值(La/Yb)_N、(La/Lu)_N等也反映了该地区砂岩来源于花岗闪长岩和花岗岩的混合物。     

扬子地区震旦纪—寒武纪转折期大陆风化研究进展与展望

通过调研扬子地区震旦纪(埃迪卡拉纪)—寒武纪(E—C)转折期大陆风化、海洋环境和有机质富集特征研究。结果显示,扬子地区E—C转折期遭受了较强烈的化学风化作用,且在这一时期区内兼具浅水碳酸盐台地和深水盆地环境。在台地相区,下寒武统牛蹄塘组黑色岩系不整合接触于震旦系灯影组白云岩之上,该不整合与E—C转折期全球"大不整合"具有紧密的关系,盆地区发育的完整的沉积地层记录了台地区被风化地层的痕迹。现有大陆风化的地球化学证据集中于n(~(87)Sr)/n(~(86)Sr)、δ~(13)C、CIA和ε_(Nd)(t)等,同时这些地球化学数据也局限在少数的剖面和层段,因此迫切需要更多的地球化学参数来反映该风化作用的影响范围和演化特征。准确认识扬子地区E—C转折期大陆风化作用与海洋环境演变间的耦合关系,是揭示古生物演化、有机质富集机制的重要环节。