南极纳尔逊冰缘沉积物元素地球化学特征及其化学风化作用研究

本文对西南极地区纳尔逊冰盖边缘N1沉积序列化学元素组成特征和风化作用地球化学过程进行了研究。结果表明:N1沉积序列中元素的组成与该地区玄武质火山岩的化学组成具有密切的关系,该序列沉积物是自然环境下风化的产物,因此本文分析样品元素的平均含量可以作为该地区冰缘沉积物的背景值;冰缘沉积物所记录的源区化学风化作用强度显得非常微弱,处于脱Ca、Mg、Na早期风化阶段,碎屑矿物的风化过程多处在蒙脱石阶段;沉积序列中元素的活动强度及其比值变化,反映了局部的风化作用强度不同和气候环境的变化。上述研究结果有助于进一步研究南极冰缘环境的演变     

龙门山南段青衣江阶地沉积物的化学风化特征及其意义

本文通过对龙门山南段青衣江阶地的研究, 尝试以常量元素所体现的风化特征, 来解决阶地对比的问题, 并取得了一定的进展。通过主量元素的分析, 发现CIA指标、 A-CN-K三角模型等, 在区分不同年龄的阶地有很好的效果, 而且沉积物砾石之间的基质颜色也一定程度地反映了新老关系。结合流域内更古老洪积扇的研究, 发现河流阶地在距今200ka内化学风化速度较稳定, 但更老的地貌面风化呈现非线性。另外, 在本文研究的600ka时间尺度内, 阶地风化速度与全球气候变化相关, 体现为冰期风化速度慢, 间冰期风化速度快, 并具一定的滞后效应。     

化学风化及水动力分选对河流入海沉积物组成的影响

化学风化作用是引起河流沉积物相对其源岩发生地球化学分异的重要因素。在化学风化的初始阶段,长石含量减少,转化为黏土矿物,主要形成2:1型层状黏土矿物,如伊利石。随着风化作用的进行,伊利石脱K转化为1:1型层状黏土矿物,如高岭石(Nesbitt and Young,1982)。水动力分选同样显著影响沉积物的矿物和元素地化组成,粒度较粗、密度较大的石英、长石与重矿物一般富集于表层沉积物中,细粒级的,具片层状结构的黏土矿物则富集于悬浮物中(Garzanti et al,2011)。本研究讨论了长江、椒江、瓯江、木兰溪浊水溪等河流沉积物(包括悬浮物与表层沉积物)的化学风化与水动力分选。这些河流分属不同的源汇体系,长江属于"大河-大三角洲-宽广陆架"的源汇体系,作为世界性的大河,其下游干流悬浮物代表整个流域上陆壳细颗粒风化物质的混合,反映整个流域的化学风化强度。台湾河流属构造隆升背景下的山溪性小河流,有"瞬时大通量—极端气候影响—快速物质转换"的特点。其河流沉积物的源岩为多旋回的沉积岩和变质沉积岩,反映出强物理风化,弱化学风化的特点。浙闽河流同属于山溪性小河流,但其流域区域构造较稳定,地形起伏也较小,加之气候炎热多雨,所以化学风化较强,反映出流域受季风气候的控制。沉积物的Al2O3/Si O2值可作为一个可靠的矿物分选指标,Al2O3/Si O2与CIA,WIP,αAl值等化学风化指标的相关关系可以指示分选与风化作用对沉积物组成的影响。WIP受石英稀释作用影响较大,而CIA几乎不受石英稀释作用影响,二者的相关关系可以指示沉积多旋回性对沉积物组成的影响(Garzanti et al,2013)。沉积物地球化学组成的"粒度控制",是由于不同粒级沉积物中矿物组成差异所致,"粒度分异"的实质是"矿物分异"。本研究从矿物入手,讨论了水动力分选及化学风化作用对河流入海沉积物的影响,揭示出分选和化风化作用共同影响沉积物的矿物及元素地化组成。元素的表生地球化学行为,本质上是由元素在不同矿物中富集及迁移的规律决定的。化学风化和水动力分选都影响碎屑沉积物矿物组成的变化,继而引起沉积物元素地球化学组成的变化。     

长江下游下蜀黄土化学风化的地球化学研究

根据元素含量，K2O/Na2O,K2O/CaO,Al2O3/Na2O,CIA及A－CN－K图解等指标，对长江下游地区下蜀土的化学风化作用进行了研究，下蜀土比西北黄土经历了较强的化学风化过程，Ca,Sr,Na和Mg大量迁移淋失，不仅表现为碳酸盐矿物的迅速风化，而且硅酸盐矿物如斜长石也明显风化，脱Ca,Na过程显著，而钾长石的风化很弱，脱K不明显，下蜀土与西北黄土的原始沉积物具有相似的化学组成，下蜀土较强的化学风化过程可能受长江下游地区较强的季风性气候控制。     

湄公河三角洲第四系沉积物地球化学特征及其地质意义

湄公河三角洲是由发源于青藏高原的世界第7长河——湄公河于南海西南部入海口处沉积而成.由于缺少可靠的地球化学资料和系统研究,湄公河三角洲地区第四系沉积物源性质尚不明确,制约了对湄公河三角洲源汇系统的进一步认识.本文对湄公河三角洲第四系沉积物进行了重矿物、主量元素和微量元素的地球化学特征分析,结果表明:所有样品稀土元素球粒...     

成都平原风尘堆积的化学风化特征及其古气候意义

对成都平原胜利红土剖面进行了系统的常量元素分析,并与川西典型黄土、古土壤样品的地球化学特征进行对比,研究本区风尘堆积所经历的化学风化作用过程,并对该序列化学风化特征的古气候意义进行探讨.研究结果表明,成都红土的常量元素组成与川西典型黄土、古土壤样品相似,与上地壳的平均化学成分也基本一致,说明成都红土与川西黄土一样,在堆积以前也经历了多次充分混合作用.在成都红土的形成过程中,Ca、Na元素大量淋失,含量很低,K、Mg也出现了不同程度的淋失,说明成都红土经历了斜长石和钾长石的化学风化过程.进一步的研究表明,成都黏土已达到中等风化的末期阶段,而网纹红土已进入强烈风化作用阶段.从整个序列的化学风化参数来看,距今1.13 Ma以来化学风化强度不断减弱,表明四川盆地及周围地区更新世中期以来有逐渐变干的趋势,与全球气候变化具有一致性.     

哈尔滨居仁砂砾石剖面沉积特征及其环境意义

前人将黑龙江宾县居仁镇的砂砾石层（居仁剖面）视为罗家窝棚组,成因类型为早更新世早期的冰碛物堆积。然而,居仁剖面和罗家窝棚组的研究极为薄弱,极大限制了该地层所记录的区域构造—地貌—气候—水系演化信息。选择居仁剖面为研究对象,对其沉积学、矿物学和元素地球化学特征进行研究。结果表明,居仁剖面砾石风化程度较低、分选差、磨圆较好、无定向性,砾石成分以陆源碎屑岩（43%）、花岗岩（28%）和石英质（26%）为主,凝灰岩和流纹岩少量出现。重矿物组成以绿帘石（42%）和锐钛矿（9.9%）占绝对优势,其次为白钛石（8.7%）,重晶石（15.2%）、黄铁矿（14.5%）和萤石（11.3%）在个别样品中大量出现,其他重矿物含量较少。元素地球化学揭示了居仁剖面沉积物弱—中等的化学风化程度,大部分沉积物经历了首次循环以及其长英质的母岩属性。与罗家窝棚组标准地层的沉积学特征对比,沉积物的颜色、固结程度、沉积物结构、地层结构、沉积物成因类型以及地貌特征等都存在显著差异。因此,居仁剖面不是罗家窝棚组,成因类型为湖滨或河流入湖三角洲沉积。上述研究对于哈尔滨地区第四纪地层的划分和早更新世区域环境的重建有重要意义。     

自贡沙溪庙组地球化学特征及其对物源区和古风化的指示

本文对中侏罗统沙溪庙组泥质岩的主量元素、微量元素和稀土元素特征进行了研究,并讨论了物源区性质以及风化特征。物源区以长英质岩石为主,指示化学风化程度的CIA指数及成分成熟度的ICV指数,表明经历了低-中等的化学风化作用,反映了中侏罗世的半干旱气候环境。     

莺歌海盆地上中新统黄流组海底扇砂岩元素地球化学特征及地质意义

基于砂岩岩心样品元素地球化学资料对莺歌海盆地东方区上中新统黄流组一段海底扇砂体的源岩类型、风化程度及构造背景进行了分析。以平均大陆上地壳(UCC)对主量元素做标准化处理,结果显示SiO2略显示富集,CaO和TiO2仅4个样品相对富集,其他大部分样品主量元素均显示相对亏损特征。稀土元素配分模式呈现轻稀土元素富集、重稀土元素亏损特征,轻稀土元素与重稀土元素比值介于7.58~11.12之间(平均9.28),(La/Yb)N介于7.15~13.55之间(平均11.04),(Gd/Yb)N介于1.34~2.07之间(平均1.81),Eu元素显示负异常,δEu介于0.48~0.70之间(平均0.64),且样品的配分模式与UCC相似,Al_2O_3/TiO_2=11.03~17.02(平均14.48),以及w(K_2O)-w(Rb)和w(TiO_2)-w(Zr)图解均表明源岩为中性-长英质火山岩。化学蚀变指数(CIA)值(56.48~68.97)、长石蚀变指数(PIA)值(58.90~75.78)、A-CN-K图解表明黄流组砂岩经历了中等强度的风化作用。Th-Sc-Zr/10三角图、w(TiO_2)-w(Fe_2O_3+MgO)判别图解以及主量元素判别图解均显示源区具有碰撞环境特征(主动大陆边缘或大陆岛弧),且稀土元素配分模式与越南物源相似。综合可知,西部昆嵩隆起的中性-长英质火山岩为研究区主要物质来源。     

南黄海北部晚更新世以来常量元素记录的化学风化作用

以南黄海北部高沉积速率柱状样DLC70-3孔作为研究对象,对沉积物的黏土矿物和常量元素地球化学组成进行了综合分析。结果显示,DLC70-3孔沉积物中黏土矿物组合以伊利石为主,其次为蒙皂石,绿泥石和高岭石含量较低;绝大部分样品中伊利石与蒙皂石含量的比值<6,表明沉积物主要来源于黄河物质的输送。研究认为DLC70-3孔沉积物的化学风化指标CIA值受到海平面变化和源区气候变化共同控制,其中源区的气候变化为主要控制因素,而海平面变化造成的机械沉积分异作用主要影响27.80~38.00 m（MIS 4）层位沉积物的CIA值。CIA值显示在MIS 5和MIS 3期大陆化学风化作用较强,与内陆黄土高原地区夏季风和化学风化指标的变化趋势一致,尤其是在MIS 3早期（40~60 ka）记录的化学风化作用非常强,反映了黄河流域地区出现强夏季风降雨过程。     

正断层控制下冲积扇沉积过程与沉积构型模拟实验

正断层构造广泛发育于盆地内和造山带中,其对可容空间分配及沉积物分布具有明显的控制作用,从而影响了冲积扇形态。为进一步探究正断层构造对冲积扇沉积过程及其内部构型的控制作用,利用水槽实验对正断层构造发育背景下的冲积扇发育过程进行模拟再现。研究表明,携带大量沉积物的碎屑流优先在上盘近断层处泄载,后经牵引流的改造,形成沿断面垂向生长、尖端指向物源的三角形分水滩。水动力较强时碎屑流越过分水滩并在分水滩尾部发育越滩朵体,水动力较弱时碎屑流遇分水滩尖端分流后沿断面在分水滩两侧发育断面朵体。受控于断面及分水滩的阻挡,冲积扇表面不同位置的沉积物泄载过程差异较大,粒度差异明显,上盘扇体中分水滩沉积物偏粗,越滩朵体次之,断面朵体最细。冲积扇的发育过程依据分水滩砂体厚度和断距大小之间的差异,共分为3个阶段。断距大小还会影响冲积扇沉积构型,断距越大,上盘可容空间越大,分水滩发育时间越长,扇体内部砂体叠置样式越复杂。受控于正断层的冲积扇内部构型在垂直物源剖面上从近端至远端,分别发育纵向沙坝、分水滩及碎屑流朵体,在平行物源剖面上以复合水道主控、分水滩叠复体主控、多期朵体叠复体主控为主。     

Simulation experiment of sedimentary process and sedimentary architecture of alluvial fan under the control of normal faults

Normal fault structures are widely developed in basins and orogenic belts,which control the accommodation space and the distribution of sediments and thus affecting the morphology of alluvial fans. A flume tank experiment was carried to simulate and clarify the control of normal faults on the sedimentary process and internal architecture of alluvial fans.The results show that the large amount of sediments carried by debris flow tend to be unloaded near the hanging wall of faults and are subsequently reworked by traction current,which result in a triangular distributary gravel bar grows vertically on fault plane with the tip pointing to the source area. When the hydrodynamic force is strong,debris flow goes across distributary gravel bar and forms over-bar lobe at the tail of the distributary gravel bar. When the hydrodynamic force is weak,debris flow forms fault plane-dominated lobe along fault plane and is located on both sides of the distributary gravel bar. Under the control of normal faults and the barrier of distributary gravel bar,the unloading process of sediments varies greatly at different positions on the surface of alluvial fan. The particle size varies greatly among different facies,with coarsest grains developed on the fans of hanging wall,finer grained on over-bar lobe and finest sediments on fault plane-dominated lobe. The development process of alluvial fan can be divided into three stages,according to the sandbody thickness and fault throw of distributary gravel bar. The fault throw also affects the sedimentary architecture of alluvial fan,with larger the fault throw generating larger the accommodation space of hanging wall,longer development time of distributary gravel bar and more complex of the superposition pattern of the sand bodies inside the fan. The internal architecture of alluvial fan that is controlled by normal faults includes longitudinal sandbar,distributary gravel bar and debris flow lobe in the profile vertical perpendicular to the sediment source direction from the proximal to the distal end. Along sediment longitudinal section,composite channel,superimposed distributary gravel bar complex and superimposed bodies of multi-phased lobes are dominant facies.     

柴达木盆地西北缘现代冲积扇沉积特征及石油地质意义

柴达木盆地处于古亚洲构造域和特提斯－喜马拉雅构造域的结合部，构造应力大而复杂，导致盆内地势起伏大，加上西南暖湿气流受喜马拉雅山系阻隔难以进入境内，盆内气候干旱，最终导致盆地内冲积扇极为发育。通过对大柴旦地区大头羊煤矿、鱼卡河、波门河和八里沟四个冲积扇的实地考察，共观测到3个亚相8个微相：扇根亚相沉积物最粗，分为古沟道、主水道和主水道间微相；扇中亚相沉积物偏细，成熟度增高，分为辫状水道、辫状水道间和纵坝微相；扇缘亚相沉积物最细，流体能量最低，分为水道径流和片流微相。不同沉积微相其沉积特征差异较大，认为古沟道、主水道和辫状水道微相具有较好的储集性能。勘探表明，冲积扇沉积与储层有着密切的关系，其内形成的油藏具有“自我保护”的能力；另外，冲积扇的形成很可能导致上覆地层形成扇背斜油藏，也可能导致下伏基岩形成基岩风化壳油藏。     

辽西黑水地区白垩系孙家湾组上段沉积相及其演化

黑水地区孙家湾组上段可划分为3个亚段,主要为冲积扇相,宏观上分为近端砾质辫状平原、远端砂质辫状平原、扇前洪泛平原3个亚相,进一步细分为泥石流、砾质辫状河道、砾质坝、砂质辫状河道、砂质坝、洪泛细粒、泥炭沼泽沉积等微相。孙家湾组上段第1亚段为在干旱-潮湿过渡气候下形成的退积型旱地扇沉积;第2亚段为在潮湿气候下形成的退积型湿地扇沉积;第3亚段为在潮湿气候下形成的进积型湿地扇沉积。黑水地区孙家湾组经历了早期退积型的干旱扇、中期退积型的湿地扇和晚期进积型的湿地扇的演化过程。     

Weathering of the Ganga alluvial plain,northern India: implications from fluvial geochemistry of the Gomati River

In the northern part of the Indian sub-continent, the Ganga alluvial plain (GAP) feeds its weathering products to the Ganga–Brahmaputra River system, one of the world’s largest fluvial systems. The authors present a geochemical study of the GAP weathering products transported by the Gomati River (the Ganga River tributary) to understand weathering processes of an alluvial plain in a humid sub-tropical climate. A total of 28 sediment samples were collected during the monsoon season and were analysed by X-ray fluorescence spectrometry for 25 major and trace elements. Bulk chemistry of the channel, flood and suspended sediments mostly consists (>90%, >80% and >75%, respectively) of three elements; Al, Si and Fe. Major element concentrations normalised with respect to upper continental crust (UCC) show strong depletion of highly mobile elements (Na, Ca) and enrichment of immobile elements (Ti, Si). Silica enrichment in the sand fraction is probably caused by chemical weathering of feldspar. Mineral sorting during fluvial transportation acts as the single important factor that controls the geochemistry of these weathering products and also strongly influences major and trace element distribution in the individual sediment samples. Trace element (Ba, Cr, Cu, Nb, Ni, Pb, V and Zn) concentrations were strongly correlated with major element (Si, Al, Fe, Mn and K) concentrations indicating that the abundance of trace elements is controlled by the same processes that control the major element distribution in these sediments.The GAP weathering products were geochemically distinguished as arkose to litharenite in rock classification. Chemical mobility, normalised with respect to TiO₂ in UCC, indicates that Si, Na, Zr, Ba and Sr, mainly derived from feldspar, muscovite and biotite, are lost during weathering. Iron and Zn remained immobile during weathering and were strongly adsorbed by phyllosilicates and concentrated in fine-grained sediment fractions. The chemical index of alteration indicates that the GAP has experienced chemical weathering of incipient to moderate intensity. The GAP weathering products also demonstrated a progressive incomplete alteration in the alluvial sequence made-up of the Himalayan-derived sediments. A model has been proposed to better understand weathering processes and products of the GAP in temporary storage of ∼50 ka in a humid sub-tropical climate.     

Lateral variation in gravelly sediments and processes in an alluvial fan-fan-delta setting,north of Durgapur

Sedimentological study of the digitated lobes of gravel and associated sediments in the north of Durgapur results in identification of five major facies. Facies analysis indicates the sediments were deposited from an alluvial fan that has prograded in to an inferred shallow body of water. The analysis also suggests debris flow deposits dominate proximal part, modified grain flow and turbidity current the middle part and current generated channel and non-channel deposits in the distal part of the alluvial fan — fan-delta sequence.     

江西信江盆地白垩系沉积体系及其与丹霞地貌的关系

根据野外沉积层序、岩石学特征、古生物资料和地貌景观特征,本文对江西信江盆地白垩系沉积相进行了初步分析,首次探讨了沉积体系与丹霞地貌发育特征之间的内在联系。信江盆地白垩系主要发育4种沉积体系,即冲（洪）积、三角洲、湖泊和扇三角洲。早白垩世主要发育半深湖-深湖、扇三角洲相沉积,晚白垩世从盆地南缘到北缘大致为洪冲积相→辫状河流→三角洲→滨浅湖→三角洲→辫状河流→洪冲积相的展布方式。研究表明,该区丹霞地貌形成的物质基础主要是上白垩统冲积扇、辫状河相沉积产物,丹霞地貌的空间分布与盆地冲积扇、辫状河沉积相的平面展布具有较好的一致性,同时,沉积亚相、微相类型对丹霞地貌的发育起到一定的控制作用。     

塔里木盆地喀什凹陷侏罗系沉积特征及其演化

野外地质调查和室内地震解释认为,喀什凹陷侏罗系为陆相河流—湖泊沉积,整个侏罗纪代表了一个水体由浅—深—浅的沉积演化,早侏罗世莎里塔什组属干燥、氧化环境中的冲积扇沉积,到康苏组时演化为潮湿气候条件下的辫状河流沉积;中侏罗世盆地沉积范围扩大,出现湖泊和扇三角洲沉积,晚侏罗世盆地又演化为干燥—半干燥环境下的河流与冲积扇沉积。     

库车坳陷中部新近系-第四系砾岩层的沉积特征及分布规律

为了解决库车坳陷新近系-第四系砾岩层引起的速度变化和工程决策问题,利用砾岩层野外露头和钻井岩屑等资料,对砾岩层的沉积特征及分布规律进行了系统研究。分别对野外砾岩层和钻井岩屑的厚度、岩性、结构构造及砾石成分进行统计分析,在区域上对各层系的砾岩层进行划分和对比。认为库车坳陷新近系-第四系砾岩层可以划分为四期,具有冲积扇、扇三角洲及冲积平原三种沉积成因,它们的规模、水动力条件及沉积构造等具有较大差异。以冲积扇砾岩层规模大,发育四大物源体系,各物源体系的砾石成分分区明显,砾石粒径随相带分异。库车坳陷砾岩层整体具有纵向上多期次连续发育、相带差异明显,横向上相变快、集中分布的特点,新生代构造演化、构造样式及南北向断裂是控制砾岩层发育、沉积特点及分布规律的主要因素。     

全新世以来毛乌素沙地东南缘成壤环境演变研究——以榆林镇北台为例

古土壤是重建古环境重要的信息源。毛乌素沙地东南缘的古土壤在发育程度上尚未有明确解释。陕西省榆林市的镇北台地区位于毛乌素沙地东南边缘,对气候响应敏感。本文选取厚度为524 cm的镇北台(ZBT)剖面,按照古土壤2 cm、风成砂5 cm的间隔共采集古土壤样品156个,风成砂样品58个。基于6个AMS14C和3个OSL年代样品,推测剖面古土壤底部年龄为10 cal.ka B.P.,顶部年龄为3.2 cal.ka B.P.;并结合土壤微形态特征,对镇北台剖面沉积物中常量元素特征与成壤强度进行分析探讨。结果表明,镇北台(ZBT)剖面常量元素组成以SiO2、Al2O3和Na2O为主。CIA指数指示剖面处于脱Ca、Na为主的初级风化阶段,反映了毛乌素沙地东南缘全新世以来可能以相对干旱的气候环境为主,风化成壤作用较弱,但其中也不乏幅度较小的冷暖气候旋回。土壤微形态特征也表明ZBT剖面风化程度较弱,主要矿物由石英、长石、云母和岩屑矿物构成,可见胶结物和泥岩岩屑等土壤形成物。其成壤强度变化与化学元素特征表现一致:10.0~8.1 cal.ka B.P.左右,成壤较弱,气候向暖湿转变;6.9 cal.ka B.P.左右,成壤作用稍有加强;5.5~3.7 cal.ka B.P.左右,成壤作用最强,气候相对暖湿,化学、生物风化加强,但此阶段具有明显的不稳定性.