华南地区南沱冰期海洋氧化还原环境研究

新元古代晚期地球经历了两次“雪球地球”事件,对冰期后埃迪卡拉纪的海洋氧化和多细胞生物的多样化产生了重大影响。然而由于冰期化学沉积岩的缺乏,迄今为止对南沱冰期海洋氧化还原条件了解不多。碳酸盐岩稀土元素地球化学特征能有效地反映其形成时的环境条件,已广泛用于恢复地质历史时期古环境条件。在贵州省松桃地区发现了一套南沱组自生沉积的碳酸盐岩,为探讨华南地区南沱冰期海洋古环境提供了理想的地质材料。该白云岩产于南沱组下部,厚约1.6 m,夹于两套冰碛砾岩中间。采用微钻技术钻取白云岩粉末,稀醋酸溶样,利用等离子体质谱仪（ICP?MS）进行稀土和其他微量元素分析。分析结果显示稀土元素含量较高,ΣREE为（23.0~46.6）×10-6,PAAS标准化后稀土元素显示Ce的弱负异常或无异常（平均值0.90）,可变的Eu和La异常,中稀土富集,Y/Ho比值平均为34.6。白云岩稀土配分特征与现代氧化的海水明显不同,结合样品中高的Fe、Mn含量特征,反映了南沱冰期华南地区表层海水整体处于缺氧富铁的环境,可能制约了冰期后的海洋氧化和多细胞真核生物的演化。     

南华盆地南沱冰期海水氧化还原特征

新元古代冰期冰盖可能覆盖整个地球表面,冰期海洋环境条件以及真核生物如何度过“雪球地球”的极端环境条件,是学术界普遍关心的科学问题。同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。贵州东部南沱组中发育的同冰期白云岩,为探讨这一时期海洋氧化还原环境提供了理想的材料。利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）对采集于贵州松桃一钻孔岩心南沱组中同冰期白云岩进行了稀土和微量元素分析,结果表明:研究区南沱组白云岩稀土元素含量在（10.33~67.91）×10-6之间;Ce/Ce*值范围为0.72~1.12,平均值为0.97;Fe含量（1 470~37 200）×10-6,平均值为9 902×10-6;Mn含量（4 040~17 500）×10-6,平均值为10 476×10-6。白云岩中高的铁、锰含量以及Ce无异常,反映南华盆地南沱冰期海洋基本处于富铁缺氧的状态。与贵州其他两个钻孔岩心中南沱组白云岩的沉积特征和Ce异常特征的对比分析表明,南华盆地南沱冰期近岸海水氧化程度较高,可能反映了冰川融水是同冰期氧气进入海洋的重要渠道,有氧的滨海区域可能为冰期真核生物提供了栖息场所。     

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.     

华南南华纪南沱冰期海洋环境的沉积地球化学记录——来自黔东部南华系南沱组白云岩碳氧同位素和微量元素的证据

新元古代"雪球地球"事件代表地球经历的极端气候条件,对其后的大气和海洋氧化、生物地球化学循环和真核生物的演化都产生了深远的影响。然而同冰期化学沉积岩的缺乏,严重制约了对冰期海洋环境的了解。笔者等在贵州松桃地区一钻孔岩芯南华系南沱组中采集到一套同冰期白云岩,为南沱冰期海洋环境研究提供了理想材料。岩芯中白云岩层位于南沱组下部,夹持于两套杂砾岩、粉砂质泥岩组合中间,厚度1.61 m。偏光显微镜和扫描电镜观察表明岩性为微晶白云岩。采用Delta V Advantage稳定同位素质谱仪分析白云岩的碳、氧同位素,测定结果为:δ~(18)O_(V-PDB)在-16.97‰～-8.37‰之间,δ~(13)C_(V-PDB)在-9.68‰～-8.42‰之间,与冰期前后碳同位素组成对比,δ~(13)C_(V-PDB)具显著低负值特征。电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)微量元素分析结果表明:白云岩样品中铁、锰含量很高,铁含量的平均值约为92867×10~(-6),锰含量的平均值约为10644×10~(-6);Mn/Sr值较大,平均值约为26.89。综合碳、氧同位素的相关性及微量元素特征分析表明,南沱组同冰期白云岩碳同位素组成代表了原始的沉积记录。研究结果表明:①南沱组白云岩的出现反映了南沱冰期海洋中存在着开放的水体,这些开放水体为此时真核生物提供了重要的栖息场所。②南沱冰期海洋处于富铁缺氧的环境,白云岩中碳同位素低负值主要是甲烷厌氧氧化的结果。③同位素质量平衡计算表明,冰期海洋中较高比例的有机质埋藏和极其有限的大气-海洋气体交换导致了大气中氧浓度的升高。     

上扬子区震旦纪南沱冰期后碳酸盐岩帽沉积地球化学特征

通过对贵州铜仁和湖南大庸两地南沱冰碛岩层之上白云岩层的岩石、结构和构造、地球化学等综合研究，认为该白云岩层具有快速沉积所形成的沉积结构和构造，碳同位素特征可与全球同期沉积的碳酸盐岩帽（Cap Carbonate)进行对比；特别是在白云岩中发现有机碳同位素低的沥青结核体，支持了冰期后碳酸盐岩快速沉积是由于海底固态CH4发生脱气作用，导致碳酸盐岩帽快速沉积的观点。     

新元古代极端冰期事件中生物避难所的环境条件

新元古代成冰纪(南华纪)(720～635 Ma)以全球性冰期事件而闻名。这次冰期事件对早期生命演化产生了显著影响,被认为是生命演化的“过滤器”和“瓶颈”。冰期前后生物对比表明生物演化并未中断,暗示冰期过程中存在生物避难所。扬子板块北缘神农架地区成冰系南沱组中发现了罕见的宏体藻类生物记录——宋洛生物群。为了探究成冰纪全球性冰期背景下,古环境与生物幸存之间的关系,本文对扬子北缘宋洛剖面和青林口剖面南沱组内含化石页岩层和不含化石泥岩层开展了元素地球化学对比研究。结果显示,不含化石泥岩层沉积于半咸水氧化环境,而含“宋洛生物群”化石的页岩层沉积于冰消期末期,当时海洋为正常盐度、次氧化状态,该地区具有相对温暖的气候条件。这可能为“宋洛生物群”在极端冰期下幸存并保存为化石提供了有利条件。该研究也表明新元古代极端冰期事件中的确存在适合复杂生命生存的避难所。     

成冰纪全球冰期事件的环境效应研究进展

成冰纪全球冰期是地球历史上最极端的冰室气候事件,冰川作用波及赤道区域,全球可能都遭受了冰封,海洋广泛缺氧,生物演化进程迟滞。然而,冰期结束之后,大气氧浓度迅速升高,海洋发生逐步氧化,大型带刺疑源类和真核多细胞藻类在埃迪卡拉纪开始繁盛,出现最早的动物,地表生物圈发生了翻天覆地的变化。显然,成冰纪全球冰期事件是地球系统演化的重要转折。认识冰期的环境效应是认识埃迪卡拉纪生物演化的关键,也是打开地表宜居环境演化的钥匙。本文总结了近年来成冰纪全球冰期的气候假说、冰期沉积特征、海洋氧化还原条件及冰期后的大气与海洋环境剧变等方面的研究进展,简要分析了全球冰期研究中存在的问题,并对该领域未来研究提出了展望与建议。

     

西藏玛旁雍错沉积揭示的晚冰期以来环境变化

玛旁雍错位于青藏高原西南部,是研究印度季风演化的理想地区之一。利用活塞采样器在玛旁雍错75 m水深处获取了一根4.69 m长岩芯,利用²¹⁰Pb和AMS¹⁴C测年确定了岩芯的年代,根据元素含量（XRF扫描）、总有机碳（TOC）、总无机碳（TIC）和总氮（TN）等代用指标,重建了该地区14 cal.ka B.P.以来气候环境变化。结果显示,冰消期（14~12 cal.ka B.P.）,TOC和TIC含量变化显示了湖区环境整体上较为暖湿;12.0~11.4 cal.ka B.P.,径流明显减弱,可能是新仙女木事件的反映;早中全新世（11.4~3.4 cal.ka B.P.）,湖区环境整体上以暖湿为主,气候有所波动,出现了两次冷事件（10.2~9.8 cal.ka B.P.和8.2 cal.ka B.P.左右）,7.4~6.6 cal.ka B.P.,出现了一个暖时期;晚全新世（3.4~0 cal.ka B.P.）,湖区环境整体上趋向于干旱化,并伴有两次相对湿润时期（2.6~2.0 cal.ka B.P.和1.4~1.0 cal.ka B.P.）。玛旁雍错环境变化表明,晚冰期以来（14.0~3.4 cal.ka B.P.）,受到太阳辐射的影响,印度季风带来的降水以及冰川融水较多,湖区环境较为湿润,整体上有利于内源生物的生存;晚全新世（3.4~0 cal.ka B.P.）,北半球夏季太阳辐射量减少,印度季风减弱,径流减弱,湖区环境朝干旱化方向发展。

     

晚冰期Younger Drayas环境灾变

新仙女木事件(Younger Dryas Event)是过去15000年里全球最为严重的环境灾变事件。它使得冰期气候急剧回返,陆地自然环境严重恶化,并且遣成更新世末期的生物界大绝灭。该事件在深海沉积、大陆冰盖和湖泊沉积物剖面都有多种十分显著的记录。对其成因和机制的研究,将会深入揭示太阳辐射—大气—海洋气—冰盖气—陆地气—生物圈相互作用系统中的非线性反馈现象,为探索人类面临的全球变化问题提供借鉴。     

南华系莲沱组与南沱组的古气候与氧化还原环境演化新证据

新元古代是冰川作用发育的重要时期,其中有2个重要的全球性冰期,即Sturtian和Marinoan冰期,对全球古环境、古气候、古海洋演化具有重要意义。中国宜昌地区分布的莲沱组和南沱组分别代表了在扬子板块发育的与Sturtian冰期前和Marinoan冰期相对应的沉积地层。随着地球化学分析方法的进步,新的地球化学手段,包括新的地球化学指标和Fe同位素等,可以为进一步探讨莲沱组与南沱组的沉积环境提供新的思路和证据。本研究对宜昌九龙湾剖面南沱组冰碛岩进行系统采样,并和莲沱组以砂岩为主的碎屑沉积岩进行对比分析,利用化学蚀变指数(CIA)、氧化还原敏感元素Mo、V、U和Fe同位素对比探讨二者古气候与氧化还原环境的演化。CIA的变化(53～78)表明,莲沱组沉积主体处于温暖的古气候下(CIA平均值约为78),直到Sturtian冰期前,莲沱组顶部出现气候转冷特征(CIA平均值为53);随着Marinoan冰期到来,南沱组沉积持续处于寒冷的古气候环境(CIA平均值为58)。莲沱组与南沱组样品均具有较低的Mo/Al、V/Al和U/Al值,表明二者沉积均处于氧化环境,但莲沱组主体比南沱组和莲沱组顶部样品...     

The age of the Nantuo Formation and Nantuo glaciation in South China

A U–Pb sensitive high‐resolution ion microprobe (SHRIMP) age of 654.5 ± 3.8 Ma from an ash bed immediately below the Nantuo Formation in South China provides the lowest age constraint for the Nantuo glaciation, which has been correlated with the global ‘Marinoan’ glaciation. A U–Pb SHRIMP age of 636.3 ± 4.9 Ma from a fallout tuff within the basal layer of the Nantuo Formation, along with the existing age of 635.2 ± 0.6 Ma from its overlying Doushantuo cap carbonate, suggests that the traditionally defined Nantuo Formation may have been deposited in a short time period at the end of the Nantuo glaciation. In combination with available ages globally, the data support a relatively short duration and rapid termination of ‘Marinoan’ glaciations.     

Prospecting Situation and Suggestions of Xiushan Manganese Ore, Southeast of Chongqing City

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重庆秀山西北部农田土壤重金属生态健康风险评价

为了解矿业活动较多的重庆秀山县西北部农田土壤重金属污染状况,采集了表层土壤样品386件,分析测定As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、Mn等9种重金属元素,采用地累积指数法、潜在生态危害指数法和健康风险评估模型,对该区土壤重金属污染程度、生态风险和健康风险进行评估。结果表明,该区农田土壤9种重金属平均值都高于重庆市土壤背景值,呈现不同程度的积累;Cd、Hg明显超出国家农用地土壤污染风险筛选值,超标率分别为75.2%和44.6%。土壤中Hg污染较严重,处于中污染或重污染状态,Mn、As、Cd总体呈轻污染,其余重金属基本无污染。生态风险评价显示,Hg、Cd为主要生态危害元素,Hg以强、很强和极强风险为主,Cd以中等风险为主。人体健康风险评价显示,儿童更易受到重金属污染威胁,重金属对成人不具有非致癌风险,对儿童具有非致癌风险,As、Cr是主要非致癌因子;成人致癌风险在可接受范围内,个别土壤样对儿童具有致癌风险,As致癌风险最大。     

重庆秀山寒武系锶同位素演化曲线及全球对比

本文评述了国际上已有的寒武纪海相碳酸盐的锶同位素演化曲线，公布了重庆秀山寒武系海相碳酸盐的锶同位素分析结果，尽管对样品进行了成岩蚀变检测和必要的筛选，但样品仍可能不同程度地经历了成岩蚀变，锶同位素组成与地层厚度投点图显得较为离散，笔者主要利用87Sr/86Sr比值较低的样品建立的寒武纪海水的锶同位素演化曲线在长期旋回上与国际上已公布的同时代锶同位素演化曲线仍具有较好相似性和可比性，说明全球事件是海水锶同位素组成的主要控制因素，海水的87Sr/86Sr比值在盆内对比，盆间对比，以及全球对比中都具有潜在价值。根据锶同位素地层学的基本原理，笔者尝试确定了重庆秀山寒武纪剖面一些关键点的年龄，累积厚度1340m处的年龄为503－509Ma，累积厚度1950m处的年龄为496－498Ma，这对秀山寒武纪剖面下，中寒武统和中、上寒武统界线的确定具有参考价值。     

重庆秀山小茶园地区南华纪大塘坡组沉积环境与锰矿产出规律

在系统分析重庆秀山小茶园锰矿区大批钻孔数据资料的基础上,基于野外地质调查和室内沉积学、地球化学等分析得出,盆地中心相的沉积物厚度大,TOC、U、Mo、V、δ34Spy的含量高,草莓状黄铁矿丰富,指示了缺氧的水体条件,且锰矿的品位和厚度大.向盆地边缘相、斜坡相,沉积物厚度减小,TOC、U、Mo、V、δ34Spy含量降低,...     

重庆秀山小茶园地区南华纪大塘坡组沉积环境与锰矿产出规律

在系统分析重庆秀山小茶园锰矿区大批钻孔数据资料的基础上,基于野外地质调查和室内沉积学、地球化学等分析得出,盆地中心相的沉积物厚度大,TOC、U、Mo、V、δ34S_py的含量高,草莓状黄铁矿丰富,指示了缺氧的水体条件,且锰矿的品位和厚度大。向盆地边缘相、斜坡相,沉积物厚度减小,TOC、U、Mo、V、δ34S_py含量降低,指示水体缺氧程度减弱,同时锰矿的品位和厚度减小。锰矿体厚度的变化与含锰岩系厚度的变化规律一致,二者呈正相关关系。小茶园矿区矿体展布方向与小茶园次级地堑盆地长轴方向基本一致,为NE60°左右。因此,小茶园矿区锰矿床矿体产出受到次级地堑盆地和沉积相带的控制,缺氧的盆地中心相成矿最佳,其次为盆地边缘相,斜坡相成矿较差。     

重庆秀山小茶园大塘坡组含锰岩系地球化学特征及地质意义

本文根据矿石特征和岩石地球化学特征分析了重庆秀山小茶园一带锰矿床含锰岩系的物质来源、沉积环境和成因。该含锰岩系赋存于南华系大塘坡组一段。元素地球化学特征表明,主成矿元素Mn与Al_2O_3、SiO_2呈明显负相关,与MgO、CaO呈明显正相关,Ag、As、Sb平均含量明显偏高,显示研究区含锰岩系为热水沉积成因;Co/Zn-(Co+Ni+Cu)图解、(Co+Ni+Mn)×10-Fe-Mn图解和Y×P_2O_5图解均显示该含锰岩系具有热水沉积的特征;HREE亏损,LREE富集,且Eu负异常的特征,以及δCe值,暗示该区锰矿形成于被动大陆边缘区;V/Cr和V/(V+Ni)值指示含锰岩系形成于厌氧和缺氧环境。     

Similarities and Differences between Marine and Continental Shale Gas

<正>Shale is composed of the fine particle size less than0.0039mm debris,clay and organic matters(Zhou Wen,Wang Hao,2013).Having sheet bedding.Based on the formation of environment,divide the organic-rich shale into marine organic-rich shales,The continental coal organic-rich shales and the lake facies shales.The successful development of shale gas resources in oil and     

大陆水循环系统演化及其环境意义

通过大陆水循环构成及其特征分析,阐明了水文循环与地质循环的机制,剖析了大陆水循环与人类活动之间的关系,分析了国内外研究现状和趋势,明确了水文循环和地质循环的主要研究内容.在此基础上,提出了关于中国大陆水循环演化研究的一些认识和值得关注的科学问题.