内蒙古巴彦查干湖白云石的成因及其环境意义

对内蒙古南部巴彦查干湖12400cal.aB.P.以来的沉积物进行了X-衍射、扫描电镜、碳酸盐含量和自生碳酸盐氧同位素组成的研究.结果显示,沉积物中碳酸盐含量较高,6000cal. aB.P.以前为方解石,之后白云石开始出现,4800cal.aB.P.以来代替方解石成为主要的碳酸盐矿物.方解石的形态为细长的结晶棱柱体和薄片状,白云石颗粒的形态均为小球粒状,这些形态特征表明方解石和白云石是快速沉淀形成的.白云石的形态和大小与澳大利亚Coorong等地区微生物成因的白云石非常相似,表明巴彦查干湖白云石的形成可能与微生物活动有关.白云石在6000cal.aB.P.的出现是湖水咸化的直接证据,表明气候变干,这一结果与碳酸盐氧同位素和孢粉记录一致.     

星云湖表层沉积物矿物组成及其环境意义

星云湖表层沉积物中的矿物成分主要为粘土矿物、碳酸盐矿物、长英质矿物和铁矿物。从下往上方解石和石英具有消长变化规律,即从下往上方解石含量迅速增加,而石英含量则逐渐降低。这种规律性变化与沉积物中CaO和烧失量的变化具有明显的正相关性。它反映了近年来湖泊富营养化有加剧的趋势。星云湖表层沉积物矿物成分的垂向变化与环境变化的对比分析研究表明,沉积物中自生方解石含量的变化可以灵敏地指示湖泊环境变化,是环境变化研究中一个良好的环境替代指标。     

DRIFTS快速测定北大西洋沉积物方解石含量及其气候指示意义——以U1308站位为例

探讨了利用漫反射红外傅立叶变换光谱(DRIFTS)来快速定量测定深海沉积物中方解石含量.以北大西洋深海沉积物为例,对标样进行DRIFTS测量,选取碳酸钙713 cm-1特征峰(方解石)与石英800 cm-1特征峰面积比值作为回归参数,同时用气量法测试标样的方解石含量,然后分析DRIFTS特征峰强度与方解石含量的相关性,建立校准方程并检验.结果显示,DRIFTS方法对沉积物方解石含量测量准确,尤其对低方解石含量的样品比较敏感,具有较低的检出限和较高测量精度.应用该校准方程,对北大西洋综合大洋钻探计划(IODP)U1308站位近1 Ma来沉积物进行测定.其方解石含量呈典型的大西洋型旋回,反映了中布容事件(MBE)以及中更新世革命(MPE)时期方解石含量变化较大;在响应全球气候变化趋势的同时,还体现了全球碳储库变化对于北半球冰盖增长的触动机制,大洋内部深水循环影响方解石的保存.     

咸化湖盆三角洲沉积模拟实验研究

为指导柴达木盆地西部地区古近系-新近系咸化湖盆油气勘探,建立咸化湖盆聚砂富砂模式,结合青海湖现代咸化湖盆沉积考察结果,开展了咸水介质条件下的三角洲沉积模拟实验研究,实验表明：咸化湖盆三角洲沉积以三角洲平原相为主,可占整个三角洲面积的80%以上,而在三角洲前缘亚相中河口坝微相最为发育;同时表明咸水介质对不同粒度沉积物的搬运距离及沉积有控制作用,较淡水介质,咸水介质中细粒沉积物在河口区快速沉降,而粗粒沉积物搬运距离更远,沉积范围也广;模拟结果也表明咸化湖盆三角洲沉积纵向上“坝上河”砂体构型发育。咸化湖盆三角洲沉积模拟实验的成功,明确了咸化湖盆储层分布特征,拓展了储层分布范围,为柴达木盆地西部地区油气勘探提供技术支持。     

方解石表面Cd2+与Pb2+类质同象的AFM研究

 借助原位液槽原子力显微镜（in situ AFM）的观察,通过Cd2+,Pb2+替代方解石最外层晶格Ca2+生长模式的实验研究, 探讨了Cd2+与Pb2+作用下方解石表面溶解与结晶行为。在液体反应槽中,分别将含不饱和Cd2+与Pb2+溶液流经方解石{101 _ 4}解理面,结果发现:（1）Cd2+的存在不影响方解石沿<4_41> 晶向台阶的溶解,而Pb2+的存在则强烈阻碍了方解石沿<441>+晶向台阶的溶解;（2）停止输入溶液含Cd2+,Pb2+溶液后,随着方解石表面与溶液达到平衡,溶解过程逐渐转变为结晶过程。结果显示在Cd2+存在时,单分子生长层具有方解石原有的定向性,而在Pb2+存在时的生长则不具任何定向性。尽管有此差异, 但（Ca,Cd）CO3 和（Ca,Pb）CO3 固溶体都受控于单分子层外延生长这一结晶机理。 　　含Cd2+和Pb2+溶液对方解石溶解动力学的作用与选择性吸附的阳离子半径大小、吸附复合体的几何形状及其结晶学取 向有关。Cd2+离子倾向于优先进入更狭小的<4_41>- 晶向的微台阶上,而Pb2+则倾向于形成扭曲的八面体络合物吸附在更开 阔的<4_41>+ 晶向台阶上。因此,Pb2+存在下方解石表面生长方向无序可认为是白铅矿和方解石结构差异的原因。     

现代盐湖沉积与岩盐析出模拟的相似性及其对成盐模式的启示

盐类析出模拟实验有助于增进对成盐模式的理解,但运用正演模拟进行类比分析的前提是实验模型与盐湖原型的沉积机理具有相似性。基于现代盐湖的野外地质调查,对岩盐析出模型与现代盐湖在沉积物的结构、空间分布以及沉积机理的相似性等方面进行了对比分析。研究表明,深度较小的水槽,以空气-卤水界面析盐和蒸发泵成盐为主;而对于水深和规模较大的现代盐湖来说,上述两种成盐方式主要分布于湖盆边缘的浅水区,水深较大的斜坡带和洼陷带以卤水-湖底沉积物界面析盐为主,反映了水深较浅的水槽无法再现古代盐湖的湖盆底形和沉积物分布特征。现代沉积调查显示,在封闭的内陆盐湖盆地中,岩盐通常形成于湖退期-低位期,其沉积厚度从湖盆边缘向洼陷中心有逐渐增大的趋势,即岩盐的沉积中心和洼陷中心保持一致。岩盐的结构跟沉积环境密切相关,盆缘滨岸带的岩盐多为薄层状与砂岩共存,晶体粒度小;而洼陷带以粗粒结晶的盐岩为主,单层厚度大,常与暗色泥岩互层。岩盐沉积中心和洼陷中心关系的厘定,对于湖盆的古地貌恢复和沉积体的预测,具有重要的理论和现实意义。     

锡矿山锑矿床方解石的地球化学特征

北矿床各类方解石中，含矿脉状方解石含锑最高。从早期到晚期方解石，锑等元素含量逐渐降低。方解石的稳定同位素、流体包裹体及稀土元素地球化学研究表明，成矿溶液具低盐度和中－低温的特点。     

Mg2+调控低温环境下单水方解石的合成

在4℃的低温条件下,通过模拟纳木错湖水中主要离子种类,控制反应体系中的Mg/Ca摩尔比,探究纳木错单水方解石(MHC)的无机成因,并利用X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)对实验沉淀产物进行了分析。结果表明,单水方解石是通过无定形碳酸钙(ACC)转化而来的,且单水方解石的形成和稳定受溶液中的Mg2+调控。当反应溶液中Mg/Ca 2时,生成方解石和镁方解石;当反应溶液中Mg/Ca 2时,单水方解石生成,并且在溶液中的存在时间随着Mg/Ca摩尔比的增加而增加。Mg/Ca=2时,单水方解石在溶液中仅存在48 h,随后转化为文石和少量镁方解石。单水方解石形成过程中Mg2+的作用主要是抑制方解石成核和生长,使单水方解石能够在溶液中形成并稳定存在。此结果为纳木错单水方解石无机成因提供一定的研究基础。     

碳酸盐的结晶沉淀

碳酸盐的结晶沉淀物千姿百态,造就了许多旅游胜景。 根据岩溶水的运动和沉积方式,碳酸盐沉积物可以划分为若干类型。模拟试验提供了微观研究碳酸盐结晶沉淀的条件。 碳酸盐的结晶沉淀作用是碳酸盐岩溶解的逆反应。CaCO3的结晶沉淀速度,可用下式计算。 据60℃条件下模拟试验资料,计算出R/S等于1.2×10-5～7.6×10-5克分子/秒·厘米2。 结晶沉淀作用与溶液的饱和度、pH值、温度、压力和溶液性质等因素有关。试验表明,岩溶水局部过饱和或pH<6的溶液中可以出现结晶。如果碳酸水中添加NaCl或CaCl2、MgCl2,有助于结晶沉淀作用。提高温度和压力,溶液的溶解速度将提高,结晶将更快。 淡水中原生白云石的形成,是复杂问题。通过溶蚀-结晶试验,初步证明:淡水溶液的温度60℃—80℃条件下,可以沉淀出白云石。      

方解石(10(-1)4)晶面在含重金属溶液中的生长及新生长面的溶解

溶液中的金属离子对方解石的生长和溶解均有影响,但关于方解石中固有的杂质离子对其溶解的影响还了解甚少.本研究利用原位原子力显微镜(AFM)考察了室温下方解石(10(-1)4)晶面在含Mn2+及含Cd2+溶液中的生长过程,并对其新生长面直接进行原位溶解观察.实验表明,溶液中的Mn2+和Cd2+可参与方解石的生长,分别形成(Ca,Mn)CO3固溶体和(Ca,Cd)CO3固溶体.新生成的含Mn、Cd方解石的溶解速率仅为纯方解石的14.3％～60.3％,说明晶体中的Mn和Cd可抑制方解石的溶解.因此方解石生长阶段可通过在(10(-1)4)晶面形成含重金属固溶体从而固定Mn和Cd,由于新生长的固溶体溶解速率小于纯方解石,从而延缓Mn和Cd的迁移,并降低其环境污染的风险.     

西南印度洋中脊钙质沉积物地球化学及矿物学特征

深海沉积物研究能够为海底资源开发利用提供丰富的信息,对推动沉积学发展具有重要的理论意义。以中国大洋科考20航次西南印度洋中脊附近的钙质沉积物为研究对象,选取了10个沉积物样品进行了X射线衍射物相分析、扫描电镜分析、碳氧同位素及微量元素测试。结果表明,研究区钙质沉积物矿物组成主要为方解石,黏土矿物含量较低。方解石以钙质超微化石颗石藻及有孔虫的形态存在,碳氧同位素特征显示超微化石生活在正常的近表层海水环境中,死亡后埋藏环境稳定。稀土元素具有总量低、轻重稀土元素分异明显、Eu中等负异常、Ce中等负异常的特征。微量元素中富亲石元素、贫亲铁元素,亲生物元素Sr、Ba含量远高于其他元素。微量元素特征及Ceanom值说明沉积环境偏氧化。沉积物中大量的生物成因方解石及地球化学特征反映了研究区物源以生物源为主、含有少量陆源及幔源物质的特点。     

方解石(10(-1)4)晶面在含重金属溶液中的生长及新生长面的溶解

溶液中的金属离子对方解石的生长和溶解均有影响,但关于方解石中固有的杂质离子对其溶解的影响还了解甚少.本研究利用原位原子力显微镜(AFM)考察了室温下方解石(10(-1)4)晶面在含Mn2+及含Cd2+溶液中的生长过程,并对其新生长面直接进行原位溶解观察.实验表明,溶液中的Mn2+和Cd2+可参与方解石的生长,分别形成(Ca,Mn)CO3固溶体和(Ca,Cd)CO3固溶体.新生成的含Mn、Cd方解石的溶解速率仅为纯方解石的14.3％～60.3％,说明晶体中的Mn和Cd可抑制方解石的溶解.因此方解石生长阶段可通过在(10(-1)4)晶面形成含重金属固溶体从而固定Mn和Cd,由于新生长的固溶体溶解速率小于纯方解石,从而延缓Mn和Cd的迁移,并降低其环境污染的风险.     

沉积物岩性及水化学性质对水土界面氟迁移行为的影响

水土界面氟的迁移对高氟地下水的形成具有重要影响。以大同盆地典型氟中毒区为例,分析了不同岩性沉积物中的氟质量分数和形态分布特征,并通过室内静态实验,探究了水溶液的pH值、Ca2+、HCO-3以及H2PO-4质量浓度对水土界面氟迁移的影响。研究结果表明,沉积物中不同形态氟按含量由高到低的顺序依次为:残余态氟铁锰氧化态氟水溶态氟有机束缚态氟离子交换态氟;各形态氟在不同岩性沉积物中含量大小均表现为:黏土粉质黏土粉砂;在沉积物中,黏土矿物和方解石是主要的固氟矿物成分。溶液的pH值、Ca2+、HCO-3以及H2PO-4质量浓度与氟在沉积物表面的吸附-解吸和沉淀-溶解平衡密切相关,沉积物对氟的吸附量随溶液pH值和HCO-3质量浓度增大而降低,随Ca2+和H2PO-4质量浓度增大而增大。     

湖南香花岭锡多金属矿床方解石稀土元素地球化学

湖南香花岭锡多金属矿床中热液成因方解石的∑REE较低,LREE相对富集.根据野外观察和室内分析,该区方解石分为两期成矿早期方解石具有明显的Eu正异常,弱Ce负异常,REE配分模式与矿区花岗岩及交代岩相似,且REE从花岗岩及各种交代岩到早期方解石呈连续变化趋势;而成矿晚期方解石具明显的Eu负异常和Ce负异常,其稀土配分模式与矿区自云岩相似.结合其它研究表明,REE在成矿溶液中主要以氟络合物形式迁移,成矿早期的方解石可能源于岩浆热液,成矿流体的源区具有较高的温度和氧逸度,方解石沉淀场所相对于源区具有较低的温度,而晚期方解石可能为区内碳酸盐岩重结晶的产物.     

具有地形坡折带的坳陷湖盆层序地层模拟

层序地层学研究已在陆相湖盆中取得良好的应用效果，在陆相湖盆的地层对比、沉积体系空间分布预测中发挥重要作用。坳陷湖盆在基底受压变形过程中，常在盆缘形成地形坡折带，以坡折为界，基底的沉降速率和原始地形坡度等控制层序发育的重要因素在其两侧均存在显著的差异，这在很大程度上控制了层序的发育模式和沉积体系的空间配置关系。通过对基底沉降速率、湖平面变化速率、沉积物充填速率、沉积物充填准则、岩相确定原则等数学模 型的建立，模拟了具有地形坡折带的坳陷湖盆的层序发育和相演化过程。实际资料与模拟结果的对比分析表明，模拟具有很好的效果。     

新生碳酸钙沉积矿物形态的影响因素分析

石笋是古气候重建的重要地质载体,文石与方解石是石笋碳酸钙晶体的常见矿物形态。根据现代洞穴监测数据分析洞穴新生碳酸钙沉积物 (Active Speleothem: AS)的矿物形态的研究较少。本文在重庆武隆芙蓉洞三个滴水点 (MP2、MP5、MP9)下放置玻璃片,收集新生碳酸钙沉积物和滴水样品,监测新生碳酸钙沉积物矿物形态、滴水的Mg/Ca比值、pH、滴率和洞穴环境等指标,分析玻璃片正面和反面新生碳酸钙沉积物的δ18O、δ13C和Mg/Ca比值。研究发现:(1) MP2滴水点下的玻璃片正反面新生碳酸钙沉积物的矿物形态均为方解石;MP5和MP9滴水点的正面沉积方解石和文石-方解石混合两种情况,反面沉积文石-方解石,且反面文石多于正面。 (2) MP2滴水Mg/Ca比值小于MP5和MP9,说明滴水Mg/Ca比值是影响新生碳酸钙沉积物矿物形态的重要因素;而滴水pH值对AS矿物形态的影响在不同滴水点有差异。(3) 不论是玻璃片正面还是反面,文石-方解石混合的新生碳酸钙沉积物δ18O和δ13C比以方解石为主的沉积物偏正,说明AS矿物形态的变化会导致δ18O和δ13C发生变化。通过在芙蓉洞的系统监测和分析,发现新生碳酸钙沉积物的矿物形态与地表环境、洞穴上部岩溶水文地质条件密切相关,并验证了洞穴新生碳酸钙沉积物的矿物形态对石笋δ18O和δ13C具有重要影响。      

陆相断陷湖盆生烃潜力的古气候波动响应研究——以东濮凹陷古近系文古4井为例

古气候波动会影响古沉积环境,从而造成沉积物组分的变化,并最终导致沉积岩生烃潜力的变化.陆相断陷湖盆是我国陆相含油气盆地的重要类型,近年来还成为重要的致密油藏勘探区,但关于气候波动对地层生烃潜力影响方面的研究还较为匮乏.东濮凹陷是在中-古生界基底上发育起来的一个新生代断陷咸化湖盆,在构造稳定期其沉积记录主要受短期气候波动...     

湖泊沉积碳酸盐氧同位素影响因素的定量评估

湖泊自生碳酸盐δ18O是重建湖泊演化历史的重要代用指标,然而由于湖泊沉积物质来源的多元性和沉积过程的复杂性,所获沉积物碳酸盐的δ18O往往具有多解性.在嘎顺诺尔古湖相沉积小狐山剖面,其剖面590 ～500cm层段湖泊沉积物碳酸盐矿物中的方解石逐渐被白云石取代,同时碳酸盐δ18O呈现异常偏重趋势,其幅度达6.1‰.本文以此为例,通过对沉积物碳酸盐矿物类型和碳酸盐δ18O的分析,结合沉积物粒度、TOC和有机碳同位素等代用指标,对碳酸盐δ18O的影响因素进行了定量评估.对小狐山剖面而言,结果显示湖水蒸发浓缩效应和碳酸盐矿物相变均会导致碳酸盐δ18O发生变化,其中碳酸盐矿物相变引起的分馏作用是影响δ18O发生非环境效应的最主要因素之一.小狐山剖面沉积物中白云石较方解石富集δ18O约7.65‰～ 11.02‰,由此估算白云石与方解石之间的分馏作用可以解释δ18O波动约70％.本文研究结果揭示了自然条件下生成的不同碳酸盐矿物相变存在氧同位素分馏,在进行古环境重建的过程中必须对此进行重视和评估.     

岩土孔隙溶液成分研究意义浅谈

众所周知,天然沉积物是一个主要由固相和液相(含有多种溶解物质)所组成的复杂的多相体系.但多年来在研究沉积物化学成分时,往往只注重于固体颗粒部分,而忽视了其中的液相,因而不能全面地反映出沉积环境的化学特征.本文介绍的孔隙溶液成分可以阐明与沉积环境等方面有关的特征,这有助于诸多地质问题的研究.一、孔隙溶液含义孔隙溶液系指分布于岩土孔隙空间的以及被固体颗粒表面所吸附的液体.这种液体与一般游离滴状液态水不同,它在自身重力作用下不会自由移动.实验室条件下可采用压榨法、高速离心分离法或冲洗法(复验性差)从天然沉积物中直接获取这种溶液.由于理解不同,     

热水活动对碳酸盐沉积物中δ^13C,δ^18O的影响：以晚泥盆世丹池盆地为例

大量地质地球化学证据表明,晚泥盆世丹池盆地內有热水活动。热水活动使盆地内的碳酸盐沉积物发生了准同生硅化作用,淋虑溶蚀作用及广泛准同生重结晶作用。与一般灰岩受热重结晶作用中δ~(13)C值的变化相反,在准同生重结晶灰岩中,方解石的结晶程度愈高,则δ~(13)C值反而愈大。我们认为这是碳酸盐不饱和的热水溶液对碳酸盐沉积物中轻碳同位素(~(12)C)优先淋滤的结果。