物源分析的一个误区:砂粒在河流搬运过程中的变化*

长期以来,中国沉积学界存在一个认识误区,认为“碎屑物质在流水搬运过程中,其不稳定成分逐渐变少,粒度逐渐变小,圆度逐渐变好”,并把这一认识错误地运用到对砂岩的物源分析中。作者基于文献调研和现代河流砂研究成果,评述了关于砂粒的不稳定矿物含量、磨圆度、粒度这3个重要参数的研究进展,认为河流搬运过程中砂粒并没有向下游出现明显的不稳定矿物丢失,粒度和磨圆度也没有明显变化,这3个参数与搬运距离并无必然关系。因此,根据长石、岩屑、不稳定重矿物的多寡以及粒度大小、磨圆度好坏来推测砂岩物源区的距离远近是缺乏科学依据的。     

海洋微塑料源汇搬运过程的研究进展

海洋微塑料是全球性的环境问题和挑战,受到了国际社会的广泛关注。然而,现阶段研究主要集中在调查海洋表层微塑料丰度及生态效应,对深海环境中微塑料的分布和沉积搬运过程认识不足。通过总结近10年海洋微塑料的相关研究,综述了海洋微塑料来源、分布以及从源到汇的搬运过程。实地调查表明,海洋表层和水柱都是海洋微塑料的重要聚集区,而深海表层沉积物却是海洋微塑料最终沉积聚集的汇。海洋微塑料搬运到深海沉积汇的过程包括2种方式:垂向沉降和侧向搬运。实验室模拟表明,海洋中微塑料颗粒沉降速率为300～1 000 m/d,沉降过程除了受控于颗粒密度等物理学性质外,还受海洋动力过程、生物作用和海洋雪聚集等因素的影响。沉积在海底的微塑料则可以随再悬浮沉积物向深海侧向运移,该过程与内波、深海浊流或气候事件等因素有关。但是,微塑料向深海搬运的速率和数量等问题远未解决,不利于全面理解海洋微塑料从源到汇的搬运和沉积过程。因此,建议利用分层沉积物捕集器原位观测微塑料的沉降通量,以便开展深海微塑料源汇搬运过程研究。     

石榴石电子探针分析在物源研究中的应用

利用重矿物组合恢复母岩是一种常用的方法，但由于层内溶解作用的存在和其它因素，使这种方法存在很大的局限性。而利用石榴石电于探针分析结果来研究物源有其独到的优越性，可使水动力或成岩作用的影响降低到最小。本文以渤海海域为例，利用电子探针分析石榴石的组分，分析结果表明渤海海域的石榴石以低钙石榴石组合为主，而且不同物源区石榴石组合各具特色，同时也证明前人所作的物源研究结果是正确的。     

物源—河流过程—化学风化对松花江水系沉积物重矿物组成的影响

松花江水系作为我国七大水系之一,对其沉积物组成的深入探究对揭示源区控制因素和沉积物的搬运—沉积过程具有重要意义。重矿物蕴含着源岩母岩的重要信息,是解开由源到汇过程和物源示踪的重要工具。为了评估物源、河流过程和化学风化对重矿物组成的影响,我们从松花江水系干流和支流的边滩以及阶地共取32个样品,进行分粒级（<63 μm、63～125 μm和125～250 μm）的重矿物分析。结果表明,松花江水系源区母岩信息在嫩江各支流（诺敏河最为典型）的重矿物组成中得到很好的反映,但在嫩江干流中没有得到反映,这表明物源对重矿物组成的控制受到河流过程的影响。松花江水系的重矿物组成以角闪石、绿帘石、钛铁矿和榍石为主。河流沉积物的重矿物组成主要富集在63～125 μm组分,同一河流的不同河段的重矿物组成存在显著差异（巴兰河尤为典型）,表明了河流搬运—沉积过程对重矿物组成起到重要控制。哈尔滨松花江T2阶地沉积物（弱风化）的重矿物组成基本保留了现代河流砂特征,讷谟尔河T1阶地沉积物（中等风化）的重矿物受到一定程度的改造,而受到严重化学风化影响的通河松花江T3阶地的重矿物组成已遭受严重破坏,不稳定矿物（角闪石和辉石）以及蕴含的母岩信息已完全消失,表明了重矿物组成明显受到沉积物化学风化程度的影响。由于源—汇过程中重矿物的混合和由此导致的稀释作用,使得沉积物携带的物源信息经过长距离搬运之后逐渐变得模糊。因此,我们认为,在进行河流重矿物源—汇过程研究中,宽粒度分析窗口和足够多的样品数量需要考虑以充分获取源区完整的重矿物组成信息。同时,在利用河流阶地重矿物组成进行源—汇联系和古水系演化研究时,需要首先评估阶地沉积物的化学风化程度。     

地球化学在物源及沉积背景分析中的应用

物源分析是盆地分析和古地理分析不可或缺的内容和方法,地球化学在物源及沉积背景分析中起着非常重要的作用。运用文献研究法对“地球化学在物源及沉积背景分析中的应用”有关文献进行了研究,分析阐述了常量元素分析、稀土一微量元素分析以及裂变径迹、K—Ar、Ar-Ar、Rb—Sr、Sm—Nd、UPb、Re-Os、S、0、Si同位素分析等方法及其优势与不足。结果表明：常量元素、稀土一微量元素分析在源区物质组成、构造背景、源区风化强度、成分成熟度及氧化一还原条件判别方面有很好的应用效果;各种同位素分析体系在不同目的的研究中具有自身优势,均得到了很好的应用。但影响岩石化学成分的因素较多,特别是对于沉积岩,很容易受外生营力的影响;物源及沉积背景分析中的地球化学方法运用单一;对研究区区域地质情况的研究不足。为此,建议在利用地球化学方法进行物源及沉积背景分析时,需要充分认识影响碎屑沉积物化学组成的因素,综合运用多种方法进行物源区分析,扬长补短,同时要特别注意对区域地质情况的研究。     

黄河悬移质多种光释光信号的顺流变化特征及对河流搬运过程和测年应用的启示

被测矿物在沉积埋藏前其光释光信号得以完全晒退是光释光测年的基本前提。探讨大型流域中水体细颗粒悬移质的光释光信号残余剂量变化对于理解河流搬运过程和沉积物释光测年具有重要意义。本研究以黄河干流和渭河共13个采样点水面以下约10 cm水深层位的细颗粒(4~11 μm)悬移质为主体,分析了细颗粒混合矿物的多种红外光释光信号和石英矿物的蓝光释光信号等效剂量(D_e)在洪水期和洪水期后以及不同河段的变化特征。结果表明,黄河上游和中游晋陕峡谷段不同类型的光释光信号D_e值始终保持较低水平(约50 Gy),随搬运距离的增加无明显变化;进入汾渭盆地段后,汾河和渭河等支流物质的汇入使得黄河干流原有的释光信号D_e值显著增加(由约50 Gy增长至约200 Gy),造成了中上游和下游河段的D_e值分异;黄河下游不同类型的光释光信号D_e值向下游方向均呈现指数型衰减趋势,各类释光信号D_e值衰减趋势的比对可指示沉积体系和搬运体系之间物质交换过程。从洪水期到洪水期后各采样点不同类型的释光信号D_e值出现显著衰减,两个时期的数据均表明物质来源及与源区距离是悬移质光释光信号D_e值变化的决定性因素。

     

铀矿物在氧化过程中的性状

科罗拉多高原矿石中的铀矿物,铀是以六价铀和四价铀形式出现的。其中多数为六价铀矿物,四价铀矿物在高原地区已知的仅有两种:晶质铀矿(氧化物)和铀石(含氢氧基的硅酸盐)。它们在与其他矿物成分发生有意义反应之前,皆氧化为六价铀。晶体构造分析表明,六价铀无例外地都呈铀酰离子(UO_2~(2+)出现。当在没有五价钒、砷、磷离子存在的条件下,铀酰离子可以形成铀酸碳酸盐或硫酸盐的易溶络合物。而当存在有这些元素的五价阴离子时,别铀酰离子与正磷酸根,正钒酸根,正砷酸根形成不溶的层状化合物。在有利的条件下UO_2~(2+)也可形成不溶的菱釉矿〔U0_2C0_3)或含水铀酰氢氧化物,这些矿物很少在科罗拉多高原发现,相反在其他地区这些矿物则广泛发育。很明显这与高原区的半干燥气候和低的潜水面条件有关。铀也可以呈铀酰硅酸盐形成被固定下来、但在已知的矿物种类中是少见的。本文着重研究那些伴随氧化过程生成的矿物的化学和结晶构造的变化。     

锚索在基坑开挖过程中的应力变化分析

结合北京市某基坑支护项目。针对深基坑工程中的锚杆支护结构的技术问题进行了应用研究,在现场对锚索应力进行了监测试验。在此基础上,通过搜集、分析大量工程技术资料和总结工程实践经验,对应力变化进行了探讨,并对引起应力变化的各种因素进行了分析,对锚索在整个基坑支护过程中的应力变化提供了理论依据。     

微量元素在华南武陵统沉积环境和物源分析中的应用

华南寒武系武陵统的沉积分布,由西北往东南,依次为碳酸盐台地、碳酸盐台地边缘、上斜坡、下斜坡、盆地,水体逐渐变深,沉积相带近于北东—南西向展布。研究样品来自华南的鄂西、湘中和湘南—赣南三个区域。岩样中微量元素和稀土元素的地球化学特征分析表明,华南武陵世整体为海相贫氧—厌氧环境,鄂西地区局部为氧化环境。湘南—赣南地区水体深度可能局部变浅,反映了华南地区东南侧可能存在古陆。研究区武陵统的物源相对稳定,主要来自西北方,为上地壳物质,物源区构造背景可能为大陆岛弧或活动大陆边缘。     

南海北部盆地新生代物源对周边主要河流演化的响应

源汇系统（Source- to- sink system）是将物源区的构造剥蚀、沉积物输送区的沉积物搬运和沉积区的沉积物堆积等视为一个完整系统。沉积物的源区恢复和附近水系重建是源汇研究的热点问题,沉积物碎屑锆石U- Pb定年是源汇系统研究的有效方法之一。南海北部与其周边地区构成了一个完整的源汇系统,通过源汇分析可获得南海北部各盆地沉积物来源及周边主要河流的演化历史。本文通过总结前人在南海北部主要盆地新生代沉积物碎屑锆石U- Pb研究成果,探讨珠江、红河和昆莺琼古河的新生代演化历史。珠江最早的支流北江和东江形成于早渐新世,晚渐新世溯源到西江上游的红水河、左江和右江,中新世溯源到西江中游柳江、桂江和上游的北盘江、南盘江。在晚白垩世—古近纪红河属于青藏高原东缘大型向东南或向南流河流的一部分,之后由于地貌变化形成现今红河。昆莺琼古河在早渐新世开始发育影响到珠江口盆地,在晚渐新世昆莺琼古河雏形已经基本形成,中新世起昆莺琼古河可能向西有一定程度的退缩。     

砾石在分析盆地物源区迁移与湖岸线演化中的作用

中国中西部盆地的盆山结合部位,勘探程度较低、钻井少、地震成像复杂,致使利用传统的地震相、测井相、岩心资料等研究原型盆地岩相古地理特征较为困难.基于露头中巨厚砾岩发育层段对应盆地内储集层平面展布范围最广这一认识,运用"将今论古"方法,建立南天山前现代冲积扇、扇三角洲平原、河流等沉积体系中砾石与搬运距离关系,以及不同沉积相...     

物源分析的研究与展望

物源分析在盆地分析中具有重要意义,是沉积盆地的大地构造背景判别、古环境恢复的重要依据。本文简要回顾了砂岩成分,阴极发光、古水流流分析以及主元素和重矿物组合分析在物源研究中的应用,着重阐述了稳定同位素测年技术、风化强度的量化ＲＥＥ和痕量元素等地球化学方面的新技术和新方法在物源分析中的应用及其前景,在此基础上指出物源分析应强调利用多种方法进行综合分析,才能获得准确的沉积物源信息。     

碎屑石榴石地球化学物源分析与解释:粒度的影响

单矿物地球化学分析是沉积物源分析研究的重要手段,运用广泛。沉积物中碎屑矿物的粒度组成,即水动力分选作用,是否影响到基于这种方法的物源解释,目前尚不清楚且受到的关注不多。通过研究柴达木盆地北缘地区第三系沉积物中的680颗碎屑石榴石(0.068~0.557 mm)的主量元素地球化学组成数据,解释了不同粒度的碎屑石榴石物源。结果显示,0.063~ 0.125 mm的碎屑石榴石的地球化学结果中Fe^2+与Mn^2+含量更高,表明其母岩的变质结晶程度较弱,故物源解释结果更可能为中—低级角闪岩相变沉积岩,而其他粒径的碎屑石榴石Ca^2+与Mg^2+含量更高,这说明其物源区的温压条件较前者高,因而物源解释结果为低级变质相,中酸性火成岩,榴辉岩等宽泛结果。这种碎屑石榴石粒度差异导致的地球化学组成的不同,说明碎屑石榴石的颗粒大小在一定程度上会影响物源解释结果。因此,在进行单矿物地球化学物源研究时,选取特定粒径(0.063~ 0.125 mm或0.125~ 0.25 mm)组成的碎屑矿物进行分析,可以消除水动力分选作用的影响,有助于获得更为准确的物源解释结果。     

江汉盆地周缘主要河流沉积物碎屑磷灰石的微量元素特征及其物源判别指标分析

江汉盆地堆积的沉积物记录了长江演化的地质信息,一直是长江演化研究的热点,但目前的物源示踪方法存在诸多争议,因此寻找新的物源示踪指标是研究的重点.磷灰石是河流沉积物中常见的副矿物,其微量元素主要受原岩组成的影响而有良好的稳定性,在不同构造单元差异明显,是开展河流物源示踪研究的理想指示矿物.基于此,本文利用激光剥蚀电感耦合...     

粘土矿物在黄河源区古气候研究中的应用

沉积物中粘土矿物的组成具有一定的古气候指示意义。利用沉积物中粘土矿物的组成探讨了黄河源区全新世的古气候变迁。通过X衍射方法分析了一个全新世地层剖面的粘土矿物类型和含量的变化,这些粘土矿物主要由伊利石、伊蒙混层矿物和少量的高岭石、绿泥石组成。对粘土矿物含量变化的分析和对比研究表明,黄河源区在全新世的气候寒冷干燥,即使在大暖期也显得温凉。全新世的气候演变可划分为3个阶段,即早全新世的干冷期、中全新世的温凉期(大暖期)和晚全新世的干冷期。在大暖期,在7 0kaB P 和5 0kaB P 前后发生了两次较强的降温事件。     

库姆塔格沙漠东南缘BL砂黄土剖面的沉积过程与物源分析

通过对库姆塔格沙漠东南缘BL砂黄土剖面观测、描述和采样,分析了沉积物粒度、年代、沉积环境和地球化学元素特征,结果表明：1）BL剖面沉积物颗粒的93.34%为砂和粉砂,证明剖面为一砂黄土沉积地层;2）BL砂黄土剖面地层沉积的开始年代为全新世早期（8.3ka）,是阿尔金山东部冰川消融后在特定的地形环境条件下形成的。地表沉积环境在全新世开始到8.3ka之间,受到了阿尔金山冰川和冰缘带融水的泛滥冲刷,难以形成沉积,8.3ka之后冰川积雪融水减少后在高凸的合适地形开始了连续沉积,由此形成了BL砂黄土沉积地层。BL地层沉积速率约为4.22cm/100a,早期沉积速率较快,后期则有所减缓;3）对比BL剖面沉积物特征元素比值分布模式,其与库姆塔格沙漠表层砂、内部出露地层（全新世以来）的不同沉积物特征元素比值分布模式具有极其相似的特征,证明两者的物质具有同源性,BL剖面的沉积物来源就是库姆塔格沙漠表层或者内部地层翻出来的物质。BL砂黄土沉积的过程和物源的研究为今后研究全新世以来库姆塔格沙漠区域古气候过程奠定科学的基础。

     

江汉盆地河流碎屑锆石U-Pb年龄特征及其对物源研究的启示

江汉盆地位于扬子板块北部,是长江演化研究的关键地区.锆石是河流沉积物中常见的副矿物,其U-Pb年龄谱对比被广泛用于物源示踪研究,但在江汉盆地还未系统研究.本文利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱(LA-ICP-MS)分别对江汉盆地12条流入河流进行了922颗碎屑锆石U-Pb年龄分析,结合多维判别图(MDS)和已报道的河流碎屑...     

江汉平原主要河流沉积物重矿物特征与物源区岩性的响应

通过对江汉平原主要河流沉积物的重矿物组合、特征矿物以及能够反映沉积物稳定状况、物源及成熟度的重矿物特征指数(ATi,GZi和ZTR)进行对比分析,发现在江汉平原范围内,长江和汉江及其长江主要支流的沉积物中重矿物特征具有显著的差异。长江的重矿物组合模型为：  锆石+绿帘石+辉石+绿泥石+金属矿物,特征矿物是锆石和辉石;   汉江的重矿物组合模型为：  绿帘石+角闪石+石榴石+绿泥石+金属矿物,特征矿物是角闪石、石榴石;   另外,清江、漳河、沮水和玛瑙河的重矿物组合及特征矿物也都完全不同。而且各水系的沉积物的重矿物特征与其源区的岩性分布显示出极好的相关性。研究表明在江汉平原利用重矿物特征及组合模型来进行物源示踪的方法开展水系演化研究是可行的。     

腾冲火山区幔源岩浆气体上升过程中的变化及原因

腾冲热海地区幔源岩浆气体在向地表上升迁移过程中,气体化学组成呈现出有规律的变化,其原因是多方面的。从深部至浅部,He含量的迅速降低主要受控于物理学和动力学因素;H2S的逐渐减少和SO2的逐渐增加可能与过渡性地热流体储库氧化还原条件的变化有关;中、浅层气体中H2含量的增加与CH4的逐渐降低伴生,CO含量较深层气体更高,其原因可能与断裂的最新活动有关;地壳浅部气体和空气混入的影响不大。