湘中HJC铀矿区黑色页岩土壤重金属污染地球化学分析

本文以湘中HJC铀矿区黑色页岩土壤为研究对象,对黑色页岩土壤重金属污染进行了地球化学分析。通过测制A、B、C、D等土壤剖面并系统取样,借助ICPMS等分析技术,对土壤、成土母岩、玉米等进行了系统的主量元素、重金属和其他微量元素（稀土元素）分析。结果表明,矿区黑色页岩土壤具富Al2O3、Fe2O3,而贫CaO、Na2O的化学组成特征,其化学风化指数CIA值在79~84之间。土壤因继承成土母岩的元素富集特征而富集V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Cd、Sn、Sb、Tl、Pb、Th、U等多种重金属,其中Mo、Cd、Sb、U的富集最强。土壤重金属综合富集指数（EI值）在3~9之间,各剖面EI值大小顺序是：D>A>B>C, 以D剖面土壤重金属综合富集最强。土壤重金属污染富集因子（F）评价结果显示：矿区土壤普遍存在Cd、Mo、Sn、Sb、U等重金属污染,其中Mo、Cd、Sb等的污染最强,达显著（3级,2 < F < 20）污染程度以上。重金属污染效应既表现为Sc、Cd、Sn、Sb、U、Tl、Pb等生物毒性重金属在玉米中的富集,又表现为Mo、Co、Ni、Cu、Zn等生物有用金属在玉米中的明显亏损。黑色页岩即为土壤重金属污染的污染源。土壤重金属污染与重金属在成土母岩和土壤中的富集程度(Ks、EI、F)、重金属的活动性（Change%）等多种因素有关。重金属污染主影响因子的Pearson相关系数分析显示：Cd对土壤构成持久性污染,Mo、Sn、Sb、U等的污染程度可随土壤风化的进行因淋失而趋于降低,而Zn、Mn、Ba、Co、Ni、Th等目前未达到污染水平的重金属则可因次生富集而在未来引发污染。     

湘西柑子坪黑色页岩土壤地球化学分析

近年来,黑色页岩风化的地球化学研究受到学界的重视。这是因为富含有机质和硫化物矿物(主要为黄铁矿)的黑色页岩暴露地表极易被风化分解,淋滤释出重金属元素(Littke et al.,1991;Peucker-Ehrenbrink,2000;Peng et al.,2004),而影响地表(水、土壤)环境(Peng et al.,2004;彭渤等,2005)。由于黑色页岩成岩物源条件、沉积环境等方面的差异,使得不同地区、不同     

黑色页岩与土壤重金属污染

本文利用ICP—MS等技术分析了湘中地区黑色页岩及其相应土壤的重金属含量,在对分析结果进行统计分析的基础上,探讨了黑色页岩与土壤重金属污染的关系。研究表明,黑色页岩是富集多种重金属元素的特殊岩石。以黑色页岩岩系为母岩的土壤,不仅明显富集Cu、Cd、Cr、Co、Pb、Zn、Mo、Ni、V、U、Sn、Sb、T1、Th等多种重金属元素,而且受到Mo、Sb、Cd、U、Tl、Cu、V、Sn、Th等重金属的污染,其中以Mo、Cd、Sb、U、Tl等的污染尤为严重。黑色页岩土壤重金属污染在一些地方已产生明显的负面环境效应,值得关注。     

扬子地台西缘下寒武统黑色页岩土壤元素地球化学特征北大核心CSCD

本文分析扬子地台西缘黑色页岩土壤(BSS)及其成土新鲜黑色页岩(FB)的主、微量元素的地球化学特征,探讨黑色页岩土壤成土地球化学作用机制。结果表明,黑色页岩土壤明显亏损MgO、CaO、Na2O、P2O5和LOI(有机质),而富集Al2O3和Fe2O3等主量组分;且明显亏损Ba、V、Ni、Cu、Zn和Sr等微量元素,但其他微量元素则不然。与成土母岩相比,黑色页岩土壤的化学组成相对均一。主量组分对黑色页岩与黑色页岩土壤之间化学组成有不同的影响,这种影响与CaO、Na2O和MgO等碱质组分、LOI所代表的有机质等的淋滤释出,及Fe2O3和Al2O3等氧化物的次生富集有关,其影响程度顺序为:CaO>Na2O>LOI>MgO>Al2O3>Fe2O3>MnO>K2O>SiO2>P2O5。推断黑色页岩风化-成土过程中有机质、黄铁矿、方解石、钠长石、斜绿泥石等不稳定矿物的化学蚀变分解和长石等硅酸盐矿物的水解导致CaO、LOI、Na2O、MgO、K2O和SiO2等主量组分,以及V、Cr、Ni、Cu、Zn、Ge、Ba、Sr等微量元素的淋滤释出;而黏土矿物、铁-锰氧化物等次生矿物的次生富集,导致Fe2O3、MnO和Al2O3等主量组分,以及Pb、Cs、Co、Th、Sc、Ga、Rb、REE等微量元素在土壤中形成次生富集。故而黑色页岩可为环境重金属污染源,而黑色页岩土壤本身也可存在重金属污染。     

贵阳地区土壤Co元素分布的地球化学分析

本研究采用ICP-MS法对贵阳地区表层土壤中的Co元素含量进行分析。研究结果表明,贵阳地区表层土壤中Co元素含量的变化范围为1.03～174μg/g,平均值为21.36μg/g,Co元素含量较高的区域分布于花溪区与乌当区东风镇所属的局部地区。     

黑色页岩样品中痕量级铂族元素地球化学成分标准物质研制

介绍了黑色页岩样品中6个铂族元素铂、钯、钌、锇、铑、铱的标准物质研制过程。黑色页岩样品采自贵州黄家湾,为一次采集、一次混样的原始样品,随机抽取包装好后的样品进行检验与定值。均匀性、稳定性符合要求后,按照国际标准化组织(ISO)34、35指南的基本要求和我国一级标准物质的技术规范,采用多个实验室协同测试的定值方式,利用不同原理的分析方法对此样品的6个铂族元素进行定值。以各实验室组数据作为最小统计单元,用Grubbs准则、Dixon法检验剔除离群数据,Shapiro-Wilk法检验各元素数据分布的正态性。检验结果100%的元素呈正态或近似正态分布。定值的6个元素均符合标准值水平。     

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。     

Geochemistry of soils derived from black shale, central Hunan, China

The black shale formed under anoxic conditions usually contains high concentrations of many metals. Weathering of such black shale might cause the emission of many metals. Moreover, soils derived from black shale （SBS） are believed to be affected by black shale weathering. In recent years, many studies such as Lee et al. （2002）, Woo et al. （2002）, Fang et al. （2002）, Pasava et al. （2003）, and Peng et al. （2004） have approached the heavy metal contaminations of SBS, but systematical geochemical study is rare. Presently, the SBS and its corresponding black shales （CBS） were both sampled from central Hunan （China）, and analyzed for a large number of elements, using an Elan6000 ICP-MS/AES machine at Guangzhou Institute of Geochemistry, CAS. In this paper, some preliminary results are reported. The analytical results show that the SBS in central Hunan contains very high concentrations of heavy metals such as Co, Cu, Hg, Mo, Pb, Zn, U, Th, Sb, T1, Cd, Cr, Sc, V, Sn, As, Se, and Ni.     

浙江中部典型黑色岩系分布区土壤-作物富硒特征与重金属风险评价

富硒土地是生产富硒农产品的宝贵资源,黑色岩系形成的土壤通常富含硒和重金属元素。为了指导这类富硒土地资源的安全开发利用,选择浙江中部典型黑色岩系分布区,通过调查土壤-作物中硒和重金属的浓度及生物有效性,评价农产品富硒率,识别作物重金属超标风险。结果显示:研究区富硒土壤占38%,足硒土壤占62%,水稻和莲子富硒率分别为85.71%和100%;受黑色岩系风化成土影响,研究区土壤镉含量介于污染筛选值和风险管控值之间的样品比例为26%,且Cd活动态和潜在活动态所占比例分别为57%和40%,水稻籽实中Cd超标率为31%,莲子Cd含量均不超标。基于土壤重金属总量和形态的风险评价表明,富硒土壤开发利用的风险区主要位于西皮山岗和腰塘边一带,建议禁止种植农产品,其他黑色岩系发育的富硒丘陵地区,虽然土壤镉含量较高,但因土壤Cd的生物有效性和水稻中Cd的超标率较低,应加以保护和合理开发利用。     

黑色页岩微量元素形态分析及地质意义

本文采用 4级不同形态逐级提取的方法研究了湘西上震旦统、下寒武统黑色页岩微量元素的物相分布特点。各形态微量元素含量和主要矿物电子探针分析结果表明 ,微量元素主要受控于有机质和硫化物含量的变化 ,较高的有机产率和缺氧的古海洋环境是影响黑色页岩中微量元素分布的决定因素。     

中国早古生代若干高硒黑色岩系中层状硅质岩的地球化学特征及其成因意义

在中国早古生代若干高硒黑色岩系中发育有数层的厚度不等的层状硅质岩,SiO₂含量一般在 90%以上,岩石富Fe,相对贫Mn、Al、Ti。亲石元素大量亏损,但富典型的热水沉积指示元素Ba、As、Sb,也有一定的铂族元素(PGE)的异常,稀土元素的配分模式呈左倾,有明显的Ce的负异常和轻微的Eu的正异常。δ3 0 Si值变化范围为- 0 .7‰～ 1.2‰,δ18O值变化范围为 17.6‰～ 2 9.0‰。硅质岩的地球化学表明其为热水沉积作用的产物。文章最后讨论了热水成因硅质岩的形成与硒富集的关系,认为形成硅质岩的构造环境可能是地壳深部Se得以上升到浅部聚集的前提,而含硅热液则可能是硒的良好的”溶剂”。     

新疆东北部三塘湖盆地马朗凹陷西山窑组层序地层格架及沉积相预测

综合应用岩芯、测井、三维地震等资料,对新疆东北部三塘湖盆地马朗凹陷西山窑组层序地层特征及沉积相进行系统研究。结果表明,西山窑组共识别出3个三级层序界面,将西山窑组分为2个三级层序（SQ1、SQ2）,识别出4种主要的沉积体系：即辫状河三角洲、辫状河、冲积扇及湖泊沉积体系。在层序格架内,应用属性分析、频谱分解等技术对马朗凹陷主要勘探层系西山窑组SQ1层序低位域砂体的分布进行刻画,并以此为依据,进一步研究了马朗凹陷SQ1层序低位域沉积相的平面展布特征及演化规律,最终建立了该时期沉积发育模式,为油田的勘探开发提供了地质依据。     

湘西北下寒武统黑色岩系地球化学特征

对湘西北下寒武统黑色岩系进行了系统的地球化学研究,结果表明:SiO2的含量范围为10.54%～87.10%,平均为51.15%。稀土总量范围较大,为92.70～737.84μg/g,平均为312.73μg/g,LREE相对富集,HREE亏损。Ce呈弱至中等负异常,Eu大部分呈弱的正异常。稀土元素标准化曲线呈弱的帽状形态,较为平缓。微量元素Ni、Mo、Ba、V含量高,主要含矿岩石为磷块岩,而不是炭质页岩。成矿作用以热水作用为主,成矿环境不局限于浅海环境。     

冻融作用对黑土和棕壤中Pb、Cd吸附/解吸特征的影响

冻融作用对土壤理化性质具有重要影响,进而影响了土壤中重金属迁移转化过程和环境效应。通过实验模拟研究了冻融作用对黑土和棕壤中Pb、Cd吸附/解吸特征的影响。结果表明：黑土对Pb和Cd的吸附能力大于棕壤;冻融作用降低了土壤对Pb和Cd的吸附能力,这与冻融作用改变了土壤的理化性质有关;随着Pb和Cd吸附量的增大,黑土和棕壤中Pb和Cd的解吸量和解吸率也相应增大;冻融作用促进了黑土和棕壤中Pb和Cd的解吸,并且在同一冻融条件下黑土的解吸能力小于棕壤;冻融作用使得黑土和棕壤对Pb和Cd的解吸量大于未冻融土壤,这与冻融作用使解吸溶液pH的下降幅度增大有关。冻融作用降低了土壤对Pb和Cd的固持能力,增加了土壤中Pb和Cd的生态风险。     

Release of heavy metals during weathering of the Lower Cambrian Black Shales in western Hunan,China

Weathering of heavy metal enriched black shales may be one of the most important sources of environmental contamination in areas where black shales are distributed. Heavy metal release during weathering of the Lower Cambrian Black Shales (LCBS) in western Hunan, China, was investigated using traditional geochemical methods and the ICP-MS analytical technique. Concentrations of 16 heavy metals, 8 trace elements and P were measured for samples from selected weathering profiles at the Taiping vanadium ore mine (TP), the Matian phosphorous ore mine (MT), and Taojiang stone-coal mine (TJ). The results show that the bedrock at these three profiles is enriched with Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Th, U, Mo, Cd, Sb, Tl, and P. Based on mass-balance calculation, the percentages of heavy metals released (in % loss) relative to immobile element Nb were estimated. The results show significant rates of release during weathering of: V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, U, Mo, Cd, Sn, Sb, and Tl for the TP profile; Sc, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Pb, Th, Cd, and Sn for the MT profile; and Sc, Mn, Co, Ni, Zn, Th, Cd, Sn, and Tl for the TJ profile. Among these heavy metals, Co, Ni, Zn, Cd, and Sn show very similar features of release from each of the three weathering profiles. The heavy metals released during weathering may affect the environment (especially topsoil and surface waters) and are possibly related to an observed high incidence of endemic diseases in the area.     

Sulfur Isotope Geochemistry of the Supergiant Xikuangshan Sb Deposit, Central Hunan, China: Constraints on Sources of Ore Constituents

Abstract. The supergiant Xikuangshan Sb deposit is located in the Middle to Upper Devonian limestone of central Hunan, China. Primary ores are composed of early-stage stibnite and calcite with rare pyrite, early main-stage stibnite and quartz, and late main-stage stibnite and calcite. New sulfur isotope data reveal the clustering of δ³⁴S values (+5 ∼ +8 %) for both early and late main-stage stibnite; a single early-stage stibnite exhibits δ³⁴S value (+7.5 %) identical to its main ore-stage counterparts and the coexisting calcite has almost unmodified carbon isotope composition (-4.4 %). The data suggest a probable common source of sulfur for stibnite that was deposited at different paragenetic stages. A much wider variation in δ³⁴S values for early main-stage stibnite (+3.5 to +16.3 %, av. +7.5 %) compared to that for late main-stage stibnite (+5.3 to +8.1 %, av. +6.2 %) can be interpreted to be due to local interaction of earlier ore fluid with Devonian host rocks. The previous studies show that the Precambrian basement contains elevated Sb concentrations, and two distinctive sulfur reservoirs with δ³⁴S_pyrite values at ca. +11 ∼ +24 % and -7.0 ∼-11 %. The homogenizing effect for sulfur hydrothermally leached from the two reservoirs might have provided ore constituents for the Xikuangshan fluids.