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.      

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。     

遵义附近岩石及其风化成壤过程中元素地球化学特征初探

本文利用一比五万遵义市幅、遵义县幅区域地质调查工作中岩石和土壤测量成果,较系统地论述全区各时代地层岩石元素背景含量、元素共生组合和富集成矿的特征,以及土壤剖面上元素含量变化规律等方面入手,对遵义地层岩石及其风化土壤中元素地球化学特征作一初步探讨,可供该区进行地质找矿、研究环境地球化学、探讨化探工作方法时参考。     

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.     

崂山山顶风化坑化学风化过程的岩石化学与矿物学证据

2011年5月对崂山山顶风化坑进行考察和采样,通过对风化坑内碎屑和坑外岩石的粉晶X射线衍射矿物分析、X射线荧光光谱化学全量分析,研究了风化坑内外的矿物风化及各元素迁移特征,对风化坑的成因过程进行探讨.研究结果表明:1)崂山山顶风化坑碎屑的英长比总是大于其周边岩石的英长比,说明风化坑的形成是花岗岩造岩矿物差异风化的结果;...     

准噶尔盆地南缘柴窝堡凹陷泥页岩地球化学和矿物学特征研究

利用XRD、Rock-eval和气相色谱—质谱仪对准格尔南缘柴窝堡凹陷上石炭统、上二叠统及下侏罗统的泥页岩进行了地球化学和矿物学特征分析。有机地球化学实验结果指示,柴窝堡凹陷石炭纪至二叠纪经历了较长时期的淡水—微咸水沉积环境,有机质来源具有相似的母源输入特征,干酪根类型具有II型混合母质特征;有机质热演化特征表明,下侏罗统泥页岩处于低熟阶段,上石炭统与上二叠统泥页岩具有机质丰度较高、有机质类型丰富、热演化处于成熟—高成熟阶段等特点;矿物学特征显示,上二叠统泥页岩长石、石英等脆性矿物含量为73%,粘土矿物次之,指示其脆性指数较高,具有较好的可压裂性和粘土表面吸附性。结合前人认识,预测该段泥页岩中可能蕴藏着一定规模的页岩气资源,具有较好的页岩气资源前景和勘探潜力。     

冲积平原区重金属元素异常解析中的矿物学方法

冲积平原区生态地球化学调查方法技术研究中矿物鉴定和化学分析结果对比研究表明，土壤中化学元素的含量及其分布特征主要取决于土壤对成壤母质中各种矿物成分的继承，元素的区域地球化学背景差异和在不同深度的含量变化均可通过矿物和矿物组合特征较为直接地示踪显现，土壤中矿物组成对其化学元素含量的影响是直接的、决定性的。因此，利用土壤的矿物组成确定其常量和微量元素的初始值具有重要意义。据此可进一步解析土壤中元素地球化学异常成因，判别土壤的元素地球化学异常类型。     

滇中富碱斑岩风化成土过程中元素地球化学行为及其主控因素

富碱斑岩带分布较广,目前对其风化过程中的元素地球化学行为研究较少。笔者等以滇中姚安富碱斑岩为例,通过对其化学风化过程的研究,有助于了解富碱斑岩成土过程中元素富集贫化控制因素,丰富碱性岩浆岩风化成土理论。笔者等分析了富碱斑岩风化过程中的矿物风化特征、元素含量分布特征、化学风化趋势、元素迁移富集特征及主控因素,结果表明：富碱斑岩各风化层元素含量与基岩具有继承性,体现了原位风化的特征,符合北亚热带季风气候下云南境内上扬子地块岩石的风化特征;与大陆上地壳组成（UCC）相比,风化成土过程中Ca、Na、K等阳离子强烈淋失亏损,Fe、Al富集;化学风化过程主要发生脱Ca、Na、K、Mg、Si与富Al、Fe作用,风化早期主要为去Ca、去Na过程,风化中、晚期为去K、去Mg、富Al、富Fe过程,并伴随着强烈的脱硅作用;结合迁移系数,常量元素活动性强弱顺序为：Ca>Na>K>Mg>Si>Al>Fe;微量元素地球化学行为一方面主要受地球化学性质相似的常量元素行为控制,另一方面Al、Fe氧化物/氢氧化物和受黏土矿物吸附作用的影响,Sm、Nb、Sc、Th、Ti、U、Y、Cu、Cr、Ni随风化原地残余富集,Ba、Rb、Sr与K、Na、Ca、Mg等常量元素行为一致,随风化而淋失迁出。     

火山岩风化过程中难熔元素的活动性研究——以广西凭祥英安岩风化剖面为例

对广西凭祥叫弄英安岩风化剖面中6个难熔元素的活动性进行了研究。结果表明，Ti,Nb和Ta 3种元素在整个风化成土过程中基本上保持了它们的不活动性。Zr,Hf和Th在风化的初期阶段基本上保持不活动，而在风化中期表现出一定的富集，风化高级阶段则有明显的富集。Th的富集可能与风化壳表层（已剥蚀）淋溶出来的Th向下迁移过程中被氧化铁吸附和形成磷酸盐矿物有关，而Zr的富集则可能与淋溶出来的Zr与SiO2或磷酸盐结合形成某种硅酸盐矿物和磷酸盐矿物有关，具体富集原因还需作进一步的研究。     

早期成岩过程中铁元素地球化学循环研究进展

铁是海洋沉积物中重要的氧化还原敏感性元素之一,是早期成岩过程中地球化学循环变化的重要动力因素。早期成岩过程中,表层沉积物中铁氧化物的赋存形态主要可分无定形(弱晶型)铁氧化物和晶型铁氧化物,且前者的含量主要决定着沉积物中铁氧化物的还原活性;铁氧化物可以通过与硫酸盐还原产生的硫化物反应进行还原,还能在铁还原菌的参与下被表层沉积物中的有机质还原,沉积物中活性铁含量、有机质含量、沉积速率、植物根系导氧作用及底栖生物的扰动均能对铁还原率造成影响。早期成岩过程中可以形成黄铁矿,形成机理主要有:1)沉积物中先前形成的硫复铁矿(Fe_3S_4)等前体物质通过加硫反应形成;2)硫过饱和的球粒胶体通过脱水、成核、结晶以及聚合作用而成单个草莓状黄铁矿或初始自行黄铁矿微晶成核、生长、聚集、固化的小型黄铁矿微球团并入更大的胶体状黄铁矿结核、草莓状黄铁矿分组,从而形成黄铁矿集合体;黄铁矿化度(DOP)可作为区分古海洋氧化还原环境的指标。对铁同位素的研究表明,异化还原作用(DIR)过程中产生的铁同位素值偏低;页岩中黄铁矿的铁同位素在2.3Ga附近发生的突变反映了第一次大气氧气增高事件。磁学参数对铁相变化具有良好的反应,环境磁学在早期成岩过程研究中的应用,有助于快速划分铁还原带、研究环境中重金属循环行为。     

兰州九州台黄土剖面元素地球化学研究

本文着重对兰州九州台黄土剖面上部的马兰黄土及全新世黄土3个样品及其下部的古土壤层(9层)共21个样品进行了系统的化学元素分析。结果表明,九州台黄土剖面中仅有微弱的元素分异现象;REE分布模式揭示,兰州九州台不同时代的黄土具有相同的物源区并与洛川黄土物源相似。在过去百万年时间尺度内,兰州九州台黄土形成于干旱、半干旱生物气候环境下的弱碱性介质条件和氧化环境中。     

贵州环境异常元素地球化学研究

本文以水系沉积物测量结果为依据,初步探讨贵州环境异常元素与贵州地层（岩体）构造,矿产的关系及其与地球化学行为,并把贵州划分为１０个环境异常区,为今后从事环境土壤,水,大气,植物等地球化学测量工作提供靶区,同时提出了下步工作建议。     

黄土风化成土过程中主要元素迁移序列

主要研究了渭南黄土剖面中主要化学组分的分布特征、影响因素以及它们在风化成土过程中的迁移富集规律。结果表明：（１）在剖面中随着黄土与古土壤层的交替叠复,各组分含量由低－高或由高－低呈周期性变化。（２）碳酸盐含量的剧烈变化是影响黄土元素分布特征极为重要的因素,古土壤中一些组分的含量增高,主要是碳酸盐被强烈淋滤造成的相对富集。（３）在黄土风化成土过程中,ＣａＣＯ３、ＳｉＯ２、ＦｅＯ、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｎａ     

铂族元素的表生地球化学研究进展

基性-超基性岩及黑色页岩等风化过程中铂族元素发生了活化和迁移。铂族元素在岩体附近土壤、植物和水体等表生介质中的迁移富集特征可以用来寻找岩浆型铂族元素矿床。黑色页岩风化过程中，Os的表生迁移对海洋^187Os／^188Os值上升有重要意义。此外，作为重金属元素，机动车铂族元素催化剂在环境中的释放，也会带来潜在的生态环境和人体健康问题。     

太古代地表环境（Ⅰ）：太古代页岩和砂岩的常量与痕量元素地球化学证据

本研究课题由Tohoku大学和宾夕法尼亚州立大学共同承担,其目的是加强我们对太古代地表环境的理解,特别是太古代温度、大气、海洋和上部陆壳的化学组成,海洋中生物活动,海底热液作用过程以及板块构造的影响等。这些研究内容大多通过格陵兰Isua、澳大利亚Pilbara—Hamersley、南非巴比顿和加拿大Noranda等地区的海相沉积岩(包括海底热水沉积)的地球化学(包括有机地球化学和稳定同位素)调查得以实现。