黑色页岩化学风化程度指标研究

黑色页岩是一套化学组成变化大、成份分布极不均一的岩石。建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化基础之上的化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,因不能较好地把母岩化学组成变化与风化反应引起的化学变化区分开来,用于厘定黑色页岩的风化程度时,存在灵敏度低、与实际风化程度不相符等问题。故需要建立新的风化指数来厘定黑色页岩的风化程度。本文以湘中地区下寒武统新鲜和风化黑色页岩的主量元素分析为基础,利用单因素方差分析和多变量判别分析等方法,确定引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的关键化学组分,并甄别其影响程度。建立影响黑色页岩风化程度的主量元素判别函数,进而构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数。研究表明,引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的主量元素,其影响程度依TiO_2Al_2O_3Fe_2O_3LOIMnOCaOSiO_2MgOK_2ONa_2OP_2O_5顺序而降低。以此为基础,构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数为:WB=28.8×ln(SiO_2)+16.67×ln(TiO_2)+10.52×ln(Al_2O_3)+5.62×ln(Fe_2O_3)-2.01×ln(MgO)+4.10×ln(CaO)-4.24×ln(K_2O)-5.06×ln(Na_2O)+5.07×ln(LOI)-158.13。该风化指数(WB)能克服现有各风化指数的不足,适合用于厘定黑色页岩风化程度。     

河北兴隆地区硫化物黑色页岩地球化学及海底喷气成因研究

河北兴隆－宽城一带块状硫化物矿床 板发育厚度不等的纹层状硫化物黑色页岩。此类黑色页岩Ｚｎ的质量分数平均为４．０４％,Ｓ的质量分数平均为１１．７３％,其中闪锌矿,黄铁矿均呈纹层状赋存在黑色页岩内。     

大兴安岭阿龙山地区流纹岩风化的地球化学特征

通过大兴安岭地区两个流纹岩风化剖面的研究发现，大兴安岭地区的岩石风化过程具有特殊性。风化过程分为两个阶段，即以化学风化为主导的基质风化阶段和以机械风化为主导的斑晶风化阶段，第二阶段显示出与正常风化剖面相反的风化趋势。低温和长冬使第二风化阶段延长，并呈现逆风化趋势。风化过程中Fe和Al始终处于流失状态。上述特征的产生是由原岩的结构及成分、气候因素和生态系统等多种因素作用的结果。     

渝东北黑色页岩元素迁移特征及化学风化程度

黑色页岩是富含有机质和硫化矿物的特殊沉积岩,但人们对其风化过程的元素活动性及矿物风化机制关注较少.为探讨不同地形位置的黑色页岩化学风化过程,采集了渝东北城口某山脊 (A)、近山顶 (B) 和沟谷 (C) 的下寒武统水井沱组黑色页岩风化剖面岩样,利用XRD、XRF和化学分析手段对采集样品的矿物成分、主量元素进行测定分析.元素和矿物的质量迁移系数 (τ) 和质量迁移通量 (M_{j, flux}) 的计算结果表明,黑色页岩风化过程中Ca、Mg和Na元素具有明显的贫化现象,近地表处存在Al元素的富集现象;矿物成分方面,黄铁矿和有机质氧化后形成的酸性水环境,造成方解石、白云石、斜长石等不稳定矿物溶解,并生成含水石膏、铁质氧化物、黏土矿物等次生矿物.不同赋存位置的黑色页岩风化程度有所差异,Na/K-CIA、K/Ca*-Al/Na、A-CN-K和A-CNK-FM图解显示:A剖面处于脱Ca过程的初级风化阶段,B剖面处于脱Ca、Na初期的初等-中等风化阶段,C剖面已发生脱Ca、Na过程,并伴随脱Si作用的中等-强烈风化阶段,结合不同风化指数 (如:CIA、CIW、PIA、MWPI等),得出各剖面的化学风化强弱程度依次为C＞B＞A.      

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.     

鄂西白果园黑色页岩型银钒矿床地球化学特征

白果园银钒矿床为产于鄂西震旦系陡山坨组黑色页岩中的层状矿床。含矿的黑色伊利石页岩富K、Ti、Cr、Ba，含银40×10－6～299×10－6，V2O50．5％～1．25％，有机碳3％～5％。钒主要赋存在粘土矿物中，银主要在黄铁矿中。黄铁矿Co／Ni值小于1，δ34S值为－11．9‰～－25．8‰，重晶石的δ34S值为＋32．0‰。铅同位素组成构成一条相关性很好的直线，反映出铅的源区年龄为2300～2500Ma，与区域基底变质岩时代一致。地质及地球化学特征均显示矿床属沉积成因。沉积阶段呈吸附状态分散的银和钒，在成岩阶段层内物质自组织过程中进入黄铁矿及粘土矿物中。     

康滇古陆西侧龙马溪组黑色页岩地球化学特征及其地质意义

为查明康滇古陆西侧龙马溪组黑色岩系的地质成因及沉积环境,指导区域页岩气勘探开发,对宁蒗盆地东南缘李子河地区龙马溪组岩层开展了详细的元素地球化学研究。结果表明,研究区硅质含量较高(SiO₂值为64.78%~96.89%),Al₂O₃与TiO₂呈正相关,SiO₂/A1₂O₃与A1₂O₃呈负相关,这种相关关系表明该区硅质岩系为非纯硅质岩,含有较高比例的陆源泥质沉积物。Al/(Al+Fe+Mn)值(0.53~0.75)、Fe/Ti值(6.38~14.96)、(Fe+Mn)/Ti值(6.40~18.20)、Si/(Si+Al+Fe)值(0.82~0.99)及Al-Fe-Mn三角图解综合显示出生物沉积硅质岩的特点。MnO₂/TiO₂值(0.005~1.20)、δCe值(0.46~0.92)、相关构造判别图解以及稀土元素分布形式特点均说明源区形成于接近大陆边缘的深水-半深水沉积环境。沉积期水体盐度指标m值(4.96~36.88)、CaO/(Fe+CaO)值(0.017~0.83)以及氧化还原指标δCe负异常、δEu正异常、Ce/La值(1.04~2.09)等元素特征指示其沉积于还原条件下低中等盐度海水环境,这种环境下适合有机质的富集和保存。高有机碳(TOC)与高硅质含量显示弱的负相关,说明生物成因硅质岩是造成高TOC的主要原因,而陆源物质硅对有机质进行稀释和破坏反而降低了TOC含量。受上述成因构造及沉积环境的影响,在宁蒗盆地李子河地区龙马溪组形成一套品质较好的富有机质烃源岩储层,具有一定的页岩气地质评价意义。     

冀北坳陷高于庄组含锰岩层地球化学特征

冀北坳陷中元古界长城系高于庄组下部发育一套含锰岩层,厚60～80m,主要为深灰色—黑色含锰白云岩,多含泥质。文章对高于庄组82件碳酸盐岩样品进行了微量元素分析,结合地史演化、沉积特征以及地球化学特征,表明研究区内Mn主要来源于串岭沟—大红峪期的海底火山喷发活动,一部分锰质随海底火山作用向海水中迁移,另一部分随岩浆喷溢冷却形成火山岩熔岩系,经风化作用后、搬运至区内,在闭塞、滞留和缺氧的碳酸盐岩潮下坪环境富集成岩。     

浙江省下寒武统荷塘组黑色页岩系地球化学特征

首次根据浙江省西北部荷塘组岩石样品的实测数据,提出了浙江省荷塘组黑色岩系6个岩性层的Pt、Pd、Au、Ag、Cu、As、Sb、Pb、Mo、Ni、V、P、U、B、Cd、Tl、Se、Zn元素的平均值,运用微量元素和稀土元素的配分模式探讨了成岩环境及元素高含量对环境的影响.荷塘组富集元素较多,富集程度高的有Mo、Se、Cd、Ag、Sb、U、As、P;较富集的有V、B、Cu、Tl、Zn,弱富集的为Au、Pt、Pb、Ni.综合地质地球化学特征研究认为,荷塘组黑色岩系具有寻找含钼、磷、矾和有色金属矿产的潜力.     

成都粘土地球化学特征及其对物源和风化强度的指示

提要：成都平原晚更新世成都粘土地球化学分析表明,不同剖面样品的化学组成具有较好的一致性,以SiO2（平均75.24%）、Al2O3（平均14.12%）、Fe2O3（平均5.81%）为主,地球化学特征与UCC基本相似。与北方黄土相比,成都粘土具有较高的TiO2/Al2O3、Zr/Al、Zr/Ti和Y/Al以及较低的Eu/Eu?鄢、LaN/SmN和LaN/YbN比值,这些特征与成都平原第四系深层土壤样品组成一致,表明成都粘土来源于当地,与北方黄土物源不同。成都粘土CIA平均值为78.59,高于北方黄土平均值（69.34）,经历了中期的K迁移阶段,在风化过程中Ca、Na、Mg和K是主要的活动性元素。与北方黄土相比,成都粘土Na、Mg、K和Ca亏损较大,表明经历了更强的化学风化。     

黑色页岩风化过程中元素的活动性及参照系的选取初探--以湖南省麻田、桃花江剖面为例

系统考察了湖南省麻田和桃花江两个不同发育程度的下寒武统黑色页岩风化剖面,并提出了元素在理想剖面中的分布模式(概念模型);通过对比分析这两个剖面中元素的分布特征与理想分布模式的关系,并结合元素相关性研究、等质量图解的判别分析、微量元素的赋存状态及地球化学性质的探讨,认为在黑色页岩风化过程中,Ti为不活动元素,可作为参照系来计算其它元素的相对迁移性,Nb、Ta的活动性较小,Zr与Hf之间存在着共迁移现象;研究表明化学风化程度是影响元素活动性的重要因素.     

岩石风化与岩石化学成分的变化研究

研究岩石风化过程中岩石化学成分的变化规律,对于进一步研究岩石的风化机理以及岩石的物理力学性质变化过程有着十分重要的意义.本文通过对湘西地区陡山沱组黑色岩石不同风化程度的化学成分分析研究表明,岩石中的化学成分将随风化的进行而不断发生变化,在一定程度上反映了陡山沱组黑色岩石风化过程中其化学成分的变化趋势.     

白云鄂博群黑色岩系微量元素地球化学特征及地质意义

白云鄂博群位于华北地台北缘,是一套中—新元古代裂谷沉积的产物。尖山组和比鲁特组是其中主要的黑色岩系。对以上两组中的碳质页岩和板岩的Au、Ag、As、Ba、Co、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、P、Pb、V、Zn、U、B、Sb等微量元素和稀土元素进行了较为详细的研究。通过元素含量特征、w(V)/w(V+Ni)、w(Zn)-w(Co)-w(Ni)三元图、稀土配分曲线、w(Ce)/w(La)、Ce和Eu异常、w(La)/w(Yb)-w(Ce)/w(La)和w(La)/w(Yb)-w(ΣREE)图解等方法对其沉积环境特征进行了探讨。微量元素含量分析显示白云鄂博群黑色岩系以富亲铜元素和亲石元素、贫亲铁元素为特征,其中富集Hg、B、As、Mn、Sb、Au、Ag、Pb、P、Ba、U、Mo等多种元素;较高的w(B)反映了黑色岩系沉积于盐度较高的水体中;高的w(V)/w(V+Ni)、w(Ce)/w(La)反映了黑色岩系形成于缺氧的沉积环境中;黑色岩系中Hg、Sb、Ba的富集和w(Zn)-w(Co)-w(Ni)图解中投点大部分靠近热水沉积区域指示了黑色岩系中有热水沉积物的参与;稀土元素配分模式、Ce和Eu异常及w(La)/w(Yb)-w(ΣREE)和w(La)/w(Yb)-w(Ce)/w(La)图解投点在两岩组中的不同特点表明尖山组沉积物以陆源沉积为主,有少量热水沉积物参与;而比鲁特组中热水沉积组分所占比例较大,形成时海水较深。     

嫦娥五号着陆区月壤的太空风化改造特征

月壤是月球科学与工程探测的主要目标物和承载物,也是人类认识月球的主要信息来源。太空风化作用是决定月壤形成,特别是演化过程的关键因素。本文系统总结了近两年来围绕嫦娥五号着陆区月壤的太空风化改造特征所取得的阶段性研究进展,特别是单质金属铁的多种成因机制、硫化物的风化改造特征和太阳风成因水等。上述研究成果的取得,为准确认识月壤特性,反演月壤形成与时空演化历史以及评估月壤资源特性奠定了良好的基础。最后结合我国后续月球探测工程规划,提出了新的研究方向与目标。     

贵州铜仁地区九门冲组黑色页岩地球化学特征及成岩环境研究

贵州铜仁地区九门冲组黑色页岩富含钒、镍和铀等金属元素,也是一套优质烃源岩。为了解黑色页岩的沉积环境和成因,对其进行地球化学特征研究。结果表明：Zn、Cu、Cr、Ni、U元素富集,稀土总量较高,轻稀土富集。Ce负异常、V/Cr和V/（V+Ni）表明黑色页岩形成于静水还原的斜坡环境,Co/Zn值、Zn-Ni-Co三元图、（La/Sm）N＞1、δEu正异常、La/Yb-REE图解、La-Ce关系图解和北美页岩组合样标准化曲线略左倾等反映黑色页岩沉积过程受到热液活动的影响,海底热液提供了丰富的物质来源。根据K2O/Na2O-SiO2判别图、稀土元素组合及比值等特征,反映区内构造背景以被动大陆边缘为主,由于受到热液活动的影响,也显示活动大陆边缘构造背景的特征。     

贵州黑色岩系金-铂族元素地球化学特征及成因分析

为探讨贵州下寒武统黑色岩系中铂族元素物质来源及钼-镍、钒多金属形成的沉积环境与成矿作用,在钼-镍、钒多金属层及其顶底页岩、底部硅质岩中采集样品测试分析。通过对样品中金、铂族元素含量(质量分数)及其地球化学特征值研究,结果表明：黑色岩系中金及铂族元素含量显示协同变化特征;Pd富集,Ru、Ir亏损明显,Pt、Rh、Os基本持平或略有变化;样品的原始地幔标准值标准化模式配分曲线从Os、Ru、Rh、Ir、Pt到Pd大致呈“W”型,配分曲线略呈左倾,总体上呈现w(Pd)>w(Pt)>w(Os)>w(Rh)>w(Ru)>w(Ir)的变化关系;黑色岩系铂族元素来源与正常海水及海底热水喷流作用关系密切,地外来源可能性极小;黑色岩系钼-镍、钒多金属层中铂族元素的富集存在单独成矿作用或成矿作用的叠加,而且在钒多金属层内局部存在分层或条带分异。