利用泥质岩化学蚀变指数分析物源区风化程度时的限制因素

近年来,根据泥质岩中常量元素的摩尔数计算出的化学蚀变指数(CIA:Chemical index of alteration)、化学风化指数(CIW:Chemical index of weathering)和斜长石蚀变指数(PIA:Plagioclase index of alteration)被广泛用来反映物源区的风化程度及物源区古气候,这些指数在应用时都有一些严格的限制因素,应给予足够重视。CIA计算公式未排除成岩作用过程中钾交代作用的影响,需要采用A-CN-K[Al_2O_3-(CaO*+Na_2O)-K_2O]三角图进行判断,对发生钾交代作用的样品利用A-CN-K三角图或CIAcorr计算公式进行校正。CIW计算公式中去掉了K_2O,但没有排除钾长石中的Al元素。PIA计算公式中考虑了钾长石中的Al元素,但只适用于判断母岩中仅含有斜长石而不含钾长石的物源区风化程度。综合分析表明,在判断物源区风化程度及古气候时,CIA的干扰因素相对较少,值得推广。但即使利用从泥质岩常量元素获得的CIA值来判断物源区的风化程度时,仍需要考虑沉积分异作用、再旋回作用、沉积区进一步风化作用以及成土作用、成岩期的钾交代作用的影响,建议首先依据泥质岩常量元素的摩尔数计算出成分变异指数(ICV:Index of compositional variability),然后对ICV1的样品进行CIA的计算,并利用A-CN-K三角图或CIAcorr计算公式对CIA值进行钾交代作用的校正,该校正过的CIAcorr计算值可用来判断物源区的风化程度。     

利用泥质岩化学蚀变指数分析物源区风化程度时的限制因素*

近年来,根据泥质岩中常量元素的摩尔数计算出的化学蚀变指数(CIA: Chemical index of alteration)、化学风化指数(CIW: Chemical index of weathering)和斜长石蚀变指数(PIA: Plagioclase index of alteration)被广泛用来反映物源区的风化程度及物源区古气候,这些指数在应用时都有一些严格的限制因素,应给予足够重视。CIA计算公式未排除成岩作用过程中钾交代作用的影响,需要采用A-CN-K[Al₂O₃-(CaO^*+Na₂O)-K₂O]三角图进行判断,对发生钾交代作用的样品利用A-CN-K三角图或CIA_corr计算公式进行校正。CIW计算公式中去掉了K₂O,但没有排除钾长石中的Al元素。PIA计算公式中考虑了钾长石中的Al元素,但只适用于判断母岩中仅含有斜长石而不含钾长石的物源区风化程度。综合分析表明,在判断物源区风化程度及古气候时,CIA的干扰因素相对较少,值得推广。但即使利用从泥质岩常量元素获得的CIA值来判断物源区的风化程度时,仍需要考虑沉积分异作用、再旋回作用、沉积区进一步风化作用以及成土作用、成岩期的钾交代作用的影响,建议首先依据泥质岩常量元素的摩尔数计算出成分变异指数(ICV: Index of compositional variability),然后对ICV>1的样品进行CIA的计算,并利用A-CN-K三角图或CIA_corr计算公式对CIA值进行钾交代作用的校正,该校正过的CIA_corr计算值可用来判断物源区的风化程度。     

南羌塘盆地江鱼玛洛地区中侏罗统雀莫错组砂岩地球化学及源区环境

南羌塘盆地江鱼玛洛地区发育中侏罗统雀莫错组,通过岩石地球化学分析,对砂岩源区环境进行恢复. 化学风化作用指标(CIW)、化学蚀变作用指标(CIA)和A-CN-K图解反映砂岩的碎屑成分遭受过较强烈的风化. 化学组分指标(ICV)和Th/Sc-Zr/Sc图解指示主要为第一沉积旋回产物,伴有少量沉积再循环物质. 岩石元素Al₂O₃/TiO₂、Th/Sc、Cr/Zr比值和La/Th-Hf源岩判别图解反映砂岩的碎屑主要来源于上地壳长英质源区,并混入少量基性铁镁质岩石. 砂岩的微量元素特征及SiO₂-K₂O/Na₂O、La-Th-Sc、Co-Th-Zr/10、Sc-Th-Zr/10判别图解均表明该砂岩形成于大陆边缘裂陷构造背景.     

焦作煤田石炭-二叠纪泥质岩地球化学特征及古环境意义

泥质岩的地球化学特征蕴含了大量地质信息,在物源和沉积环境分析中的应用十分广泛。利用X射线荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）对华北板块南缘焦作煤田石炭-二叠纪泥质岩样品进行常量元素、微量元素（包括稀土元素）进行分析,并据此讨论泥质岩的物源性质、物源区岩石风化作用强度及当时古环境特征。研究区泥质岩的高Al₂O₃/TiO₂值及低Cr/Zr和K₂O/Al₂O₃值特征,以及泥质岩Zr-TiO₂和Th/Co-La/Sc源岩判别图、Ni-Cr图和（Gd/Yb）_N-Eu/Eu*图等的判别分析结果,都揭示了研究区泥质岩物源主要为后太古宙长英质岩石;Al₂O₃-CaO*+Na₂O-K₂O（A-CN-K）图和较高的黏土矿物成分反映了泥质岩源区受到钾交代作用的影响,致使CIA（化学蚀变指数）值被低估;高CIW（化学风化指数）值和Al₂O₃-CaO*-Na₂O（A-C-N）判别图分析结果表明泥质岩物源区母岩在石炭-二叠纪经历了强烈的风化作用;Sr/Ba和B/Ga比值变化指示本溪组沉积时期到太原组沉积早期为海相为主的沉积环境,太原组沉积中期到山西组沉积早期为海陆过渡相为主的沉积环境,山西组沉积中期到上石盒子组沉积时期为陆相沉积环境。     

桌子山地区奥陶系乌拉力克组碎屑岩地球化学特征及其对物源的制约

桌子山地区位于鄂尔多斯盆地西缘北段,保留了相对完整的奥陶统地层。本文通过对该地区中—上奥陶统乌拉力克组16件碎屑岩样品进行地球化学分析,对碎屑岩的源区特征和构造环境进行了研究。结果表明:乌拉力克组碎屑岩主要为成熟度较低的岩屑砂屑岩,SiO_2为62.74%~85.47%,K_2O/Na_2O比值为2.2~12.9,tFe_2O_3+MgO值为2.6%~7.21%。稀土元素标准化配分曲线呈现轻稀土富集、重稀土平坦和Eu、Ce负异常特征。砂岩风化蚀变指数(CIA)为66~75,反映温暖、湿润条件下中等的化学风化程度。Zr/Sc和Th/Sc比值共同表明乌拉力克组的碎屑组成不具备"沉积再旋回"的特征。砂岩物源区组成判别图研究表明,乌拉力克组碎屑岩的物源区主要出露长英质沉积岩。砂岩形成构造环境判别图解及特征指数分析表明,乌拉力克组主要形成于大陆岛弧和活动大陆边缘相关沉积盆地,具有多物源的特征。     

准噶尔盆地南缘下白垩统呼图壁河组沉积地层地球化学特征及其物源分析

在野外调查和剖面测量的基础上,对采自准噶尔盆地南缘下白垩统呼图壁河组岩石样品进行了沉积岩石学、岩相学和地球化学研究,探讨了下白垩统呼图壁河组沉积及物源特征。结果表明：研究区主要岩性由一套粒度较细的粉砂岩和泥岩组成,沉积构造以水平层理为主,反映湖泊相的沉积特征;样品化学蚀变指数(CIA)平均为58.72,表明物源区经历了弱风化作用;成分变异指数(ICV)平均为1.37,表明沉积物成分成熟度低,代表构造活动带内初次旋回的产物,物源区性质基本未受成岩作用的影响;流纹岩岩屑、La/Sc和Th/Sc比值以及La/Th--w(Hf)和w(Ni)--w(TiO₂)判别图指示呼图壁河组源岩来自于上地壳的长英质火山岩;此外,安山岩岩屑的出现及Th/Co和Th/Cr的比值特征表明有少量中--基性源岩的存在;清水河组碎屑锆石物源U--Pb年龄约束了呼图壁河组物源年龄主要集中分布在472.7～277.7 Ma之间,与邻区岩浆锆石年龄对比分析表明整体上其物源区以北天山为主。V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co及气候指数“C”指示古沉积环境以富氧的氧化环境为主,间或有贫氧过渡相,古气候整体...     

豫西济源盆地中生代泥岩地球化学特征对物源区的指示

秦岭造山带印支期造山作用控制着济源盆地的形成与演化,对盆地中沉积物物源进行研究,有利于恢复造山带造山-隆升的细节.通过对济源盆地中生代泥岩地球化学的系统分析,发现样品的CIA(化学风化指数)校正值在早-中三叠世、晚三叠世、早-中侏罗世和中侏罗世后期的平均值分别为68.5、76.4、86.0和73.7,这一演化特征可能反映其经历了古气候控制的化学风化过程.但是三叠纪样品CIA值明显过低,可能与源区活动的构造背景相关;ICV(成分变异指数)值显示沉积物具有初次沉积的特征,反映了源区早期发生过弧-陆碰撞或具备陆缘弧特征的克拉通基底隆升.而早-中侏罗世样品表现为高的CIA值,ICV值显示沉积物具有再循环特征,其初次沉积可能发生在弧后盆地中,后随造山带的隆升,被剥露再搬运而沉积下来.泥岩物源区构造环境判别结果显示,沉积物主要来自活动大陆边缘和被动大陆边缘,且含有较多大陆岛弧(陆缘弧)的信息.由此说明,中生代济源盆地盆缘构造活动经历了由克拉通基底隆升到造山带剥露的过程,这一过程与秦岭造山带印支期的造山作用密切相关.      

准噶尔盆地南缘中-新生界粘土矿物地球化学特征及其物源分析

准噶尔盆地南缘中-新生界地层主要分布于准噶尔盆地南缘与天山耦合部位。通过X射线荧光光谱（XRF）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对准噶尔盆地南缘中-新生界沉积岩样品进行了测试。本文根据样品中常量元素、微量元素及稀土元素（REE）特征以及特征元素比值等地球化学参数,探讨了准噶尔盆地南缘中-新生界物源区构造背景、物源性质及风化程度。通过常量、微量元素构造判别图（含量及比值）判断得出中-新生界沉积岩源岩以长英质岩石为主,构造背景为活动性大陆边缘。准噶尔盆地南缘中-新生界具有较低化学蚀变指数（CIA）和较高成分成熟度变化指数（ICV）的特征,分布范围分别为52～89、0.37～1.82,反映准南中-新生界物源区古风化程度低、沉积物成分成熟度低,表明物源区构造活动强烈,属于快速剥蚀和搬运的构造环境。     

西藏羌塘盆地古近纪康托组沉积物源及构造背景分析

沉积岩中的主微量元素和稀土元素特征可以指示其物源、构造背景和沉积环境等。康托组地层沉积时代为古近纪,是青藏高原早期隆升后首先沉积的陆相碎屑岩,对该地层的物源信息及构造背景分析对于研究羌塘盆地新生代演化和高原隆升过程具有积极意义。本文对羌塘盆地半岛湖地区康托组地层进行了地层学、岩石学、元素地球化学和黏土含量分析,研究了其物源特征及构造背景。研究区康托组主要为岩屑砂岩、岩屑石英砂岩,分选性和磨圆度较差,发育平行层理。对17件样品进行元素地球化学分析测试,结果显示中等的化学蚀变指数CIA值（69.57~80.81）,较高的化学风化指数CIW值（81.07~95.02）和斜长石风化指数PIA值（77.32~93.96）,表明物源区整体经历了较强的化学风化作用。Th/U、Sc/Th、Rb/Sr等微量元素比值接近大陆上地壳值,结合稀土元素的配分模式,表明近源快速堆积的特点。根据TiO2/Zr、Co/Th、La/Sc、Th/Sc、Cr/Zr值和δEu、δCe的负异常,结合相关判别图解说明康托组物源主要来自于长英质岩石。La—Th—Sc、Th—Sc—Zr/10、TiO2—Fe2O3T+MgO、Al2O3/SiO2—Fe2O3T+MgO和主量元素双因素构造判别图解表明物源区主要为被动大陆边缘。结合构造演化分析,指示了半岛湖地区康托组形成于陆内沉积环境。     

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。     

珙县恐龙化石埋藏地自流井组泥质岩地球化学特征及其对物源区和古风化作用的指示

四川珙县恐龙化石埋藏地是四川盆地早侏罗世重要的恐龙化石点,恐龙化石埋藏于下侏罗统自流井组之中。对该恐龙化石埋藏地自流井组泥质岩的常量元素、微量元素和稀土元素特征进行了研究,并根据其地球化学特征讨论了物源区性质、构造背景以及物源区的风化特征。常量元素和稀土元素表明其物源区以长英质岩石为主,构造背景为被动大陆边缘;反映化学风化程度的C IA指数及成分成熟度的ICV指数,表明物源区经历了较强的化学风化作用,反映了早侏罗世恐龙生活在一个温暖潮湿的古气候环境之中。     

化学蚀变指数(CIA)及其在新元古代碎屑岩中的应用

化学蚀变指数(CIA)首先是作为一个判断源区化学风化程度的化学指标被广泛应用的,它的表达式通常表示为:CIA={x(Al_2O_3)/[x(Al_2O_3)+x(CaO~*)+x(Na_2O)+x(K_2O)]}×100,主成分均指摩尔分数,caO~*仅为硅酸盐中的caO。利用CIA分析湖南石门杨家坪剖面的新元古代地层,发现冰期沉积物(南沱组、东山峰组)的CIA值(60～70)和间冰期沉积物(湘锰组)CIA值(70～75)分别反映了冰期和间冰期的化学风化特点,并且根据渫水河组CIA值(55～70)可以判断渫水河组可能也是冰期的沉积产物。另一方面,可以利用A-CN-K图解判断沉积岩源岩成分,因为样品点在三角图解中投影点的趋势线与Pl—Ksp连线的交点代表的是源岩斜长石和钾长石的比率。据此初步判断渫水河组源岩成分是南秦岭—扬子地区元古宙TTG岩石。此外,钾交代作用在前寒武纪普遍发育,在A-CN-K图解中表现为样品点的趋势线向右偏离预测的风化趋势线,渫水河组的样品点就表现出这样的特征,可以判断渫水河组钾交代作用发育。样品的选取是进行CIA研究的一个重要的步骤。首先样品的岩性最好是细屑岩,这样可以排除分选作用对源岩成分的改造;其次,需要考虑去除成岩作用过程中加入的K_2O;再次,利用ICV这个化学指标来判断沉积再循环作用对沉积物成分的改造,ICV大于1意味着沉积再循环作     

南黄海北部晚更新世以来常量元素记录的化学风化作用

以南黄海北部高沉积速率柱状样DLC70-3孔作为研究对象,对沉积物的黏土矿物和常量元素地球化学组成进行了综合分析。结果显示,DLC70-3孔沉积物中黏土矿物组合以伊利石为主,其次为蒙皂石,绿泥石和高岭石含量较低;绝大部分样品中伊利石与蒙皂石含量的比值<6,表明沉积物主要来源于黄河物质的输送。研究认为DLC70-3孔沉积物的化学风化指标CIA值受到海平面变化和源区气候变化共同控制,其中源区的气候变化为主要控制因素,而海平面变化造成的机械沉积分异作用主要影响27.80~38.00 m（MIS 4）层位沉积物的CIA值。CIA值显示在MIS 5和MIS 3期大陆化学风化作用较强,与内陆黄土高原地区夏季风和化学风化指标的变化趋势一致,尤其是在MIS 3早期（40~60 ka）记录的化学风化作用非常强,反映了黄河流域地区出现强夏季风降雨过程。     

Weathering and climate change since 1820 AD in Hoh Xil, Qinghai-Xizang Plateau, China Evidence from element geochemistry of lake sediments of Gulug Co Lake

Element geochemistry of lake sediments has been widely used to detect climate change because element composition and ratios can reflect the weathering degree in the source area. Given the element composition of lake sediments from Gulug Co Lake, Hoh Xil, Qinghai-Xizang Plateau, chemical index of alteration (CIA), index of composition variability (ICV) and other element ratios have been used to establish the weathering sequence of this area since 1820 AD. The weathering is so weak that the element composition change is more sensitive to climate change and autochthonous processes. From 1820 to 1984 AD, there were two drier periods with a wetter interval from 1870 to 1945 AD. After 1984 the weather showed a tendency of becoming wet.     

WEATHERING AND CLIMATE CHANGE SINCE 1820 AD IN HOH XIL, QINGHAI-XIZANG PLATEAU, CHINA——EVIDENCE FROM ELEMENT GEOCHEMISTRY OF LAKE SEDIMENTS OF GULUG CO LAKE

1INTRODUCTION LAKESEDIMENTSREFERTOMATERIALSBROUGHTABOUTBY EROSIONFROMTHELAKECATCHMENT(WUYANHONGETAL.,2004).THEELEMENTCOMPOSITIONOFLAKESEDIMENTSAND THEIRRATIOSREFLECTTHEGEOCHEMICALPROCESSESOFDIFFERENT ELEMENTSDURINGENVIRONMENTALEVOLUTION.CHEMICAL WEATHERIN…     

下扬子地区下寒武统幕府山组黑色岩系地球化学特征及其地质意义

为探讨下扬子地区下寒武统幕府山组底部富有机质黑色岩系的物源属性及源区构造背景特征,在南京幕府山剖面幕府山组底部系统的采集样品,并对其进行地球化学测试与分析。Th/Sc?Zr/Sc图解表明幕府山组黑色岩系未曾经历沉积再循环;通过分析主量元素比值特征、稀土元素（REE）配分模式、δEu、（La/Yb）_N及La/Th?Hf和La/Yb?∑REE判别图解,认为幕府山组黑色岩系源岩主要是花岗岩和富含长英质矿物的沉积岩等上地壳长英质岩石,存在基性岩的混入。从物源属性、地质年代关系、华南大陆构造演化历程等多方面考虑,源岩中花岗岩成分主要为新元古时期岩浆活动形成的岩浆岩,物源区为江南古陆（江南造山带）。通过分析K₂O+Na₂O?SiO₂、K₂O/Na₂O?SiO₂/Al₂O₃、La?Th?Sc、Th?Co?Zr/10和Th?Sc?Zr/10图解,认为幕府山组黑色岩系源区构造背景为被动大陆边缘。     

Tropical chemical weathering of hillslope deposits and bedrock source in the Aburrá Valley, northern Colombian Andes

Tropical chemical weathering produces extensive lateritization and formation of deep weathering profiles. Both processes are fundamental to landscape evolution and slope instability. The Aburrá Valley of the northern Colombian Andes is characterized by tropical conditions. The valley slopes are mostly covered by hillslope deposits originating from four basement rock suites which comprise contrasting granitoid, volcanic–sedimentary, ophiolitic, and metamorphic sources, respectively. Tropical chemical weathering of the Aburrá hillslope deposits and their respective bedrock were examined using X-ray fluorescence and X-ray diffraction analysis, to document and quantify their chemical weathering profiles, compositions, and mineralogical properties. The Chemical Index of Alteration (CIA), loss on ignition (LOI), and the Mobiles index (Imob) were used to quantify the degree of weathering of hillslope deposits and bedrock source. Weathering trends were analyzed using A–CN–K and A–CNK–FM diagrams. The material mantling the slopes in the Aburrá Valley records an intense weathering history. Chemical weathering is characterized by increased development of clay minerals (kaolinite, halloysite) and iron and aluminum sesquioxides. Lateritization characterizes the final stage of the weathering profiles. Concentrations of CaO, Na₂O, K₂O decrease markedly in the weathering products compared to the fresh bedrock source, whereas concentrations of Al₂O₃, Fe₂O₃, and MgO increase significantly. CIA ratios of matrix slope deposits derived from all four sources near 100, whereas those of boulder slope deposits and saprolites are lower, but exceed source rock values. Different A–CN–K weathering paths are evident for each lithotype, validating the correlation established between the hillslope deposits and their various parents. Chemical weathering indices in some samples are strongly influenced by the presence of sesquioxides, as reflected by high LOI, anomalously low CIA, and varying enrichment trends on the A–CNK–FM diagrams. Consequently, different chemical indices based on different criteria need to be combined to obtain best results, as illustrated here by the combination of LOI, CIA, and Imob. The overall results suggest that tropical conditions have dominated for a long time in the northern Colombian Andes, leading to uniformly high weathering indices in matrix slope deposits irrespective of parent lithotype. Prolonged warm and humid conditions could thus be responsible for the weathering and remobilization of extensive old hillslope deposits during the Quaternary. However, in addition to the influence of climatic factors, tectonism has also undoubtedly influenced slope evolution in the Aburrá Valley.