东太平洋深海沉积物小于2μm组分的稀土元素地球化学特征

用等离子光谱测定了东太平洋９个深海沉积物样品的小于２μｍ组分及全岩的稀土元素,结果显示,小于２μｍ组分及全岩的稀土元素组成均受控于沉积物类型,而二者之间稀土元素组成的差异在钙质和硅质沉积物中出现相反的趋势。元素相分析和稀土元素赋存状态分析表明,这种差异主要由于沉积物物质组成的不同所致,表面在化学组成上,主要与ＭｎＯ,Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３,ＣａＯ含量的变化有关,大多数样品在小于２μｍ组分的稀土组成     

太平洋富稀土深海沉积物及黏土组分(<2μm)的Nd同位素特征及物源意义

太平洋深海沉积物富含稀土元素(∑REY,REE+Y),稀土含量达到或超过中国南方离子吸附型稀土矿品位。富稀土沉积物类型主要为远洋黏土和(含)沸石黏土。为了解富稀土元素深海沉积物的物质来源及其对稀土富集机制的影响,本文对中、西太平洋远洋黏土和(含)沸石黏土分别进行了全岩和黏土组分(2μm)的元素地球化学、Nd同位素及黏土矿物研究。结果表明,沸石黏土的∑REY最高,远洋黏土次之;全岩及黏土组分的∑REY与P_2O_5显示较好的正相关关系,且P_2O_(5全岩)/P_2O_(5黏土)和∑REY_(全岩)/∑REY_(黏土)正相关,说明不同类型沉积物黏土组分及全岩的稀土元素均主要由磷酸盐贡献;沉积物全岩ε_(Nd)值为-5.20～-6.02,表明其中的Nd来自火山源、陆源和自生源物质的混合源区;西太平洋含高REY的沸石黏土较中太平洋同类型沉积物具有较低的ε_(Nd)值,表明火山物质并不是沉积物中稀土元素富集的重要物源,但沸石含量对沉积物中稀土元素含量的高低具有一定指示意义;沉积物ε_(Nd)值接近海水ε_(Nd)值,表明稀土元素更多的直接来自于海水,但是成岩过程中可能受到其他物源或过程的影响。通过对比全岩及黏土组分的稀土元素特征,认为黏土矿物一定程度上可能承担了沉积物中稀土元素过渡载体相的作用。     

南海表层沉积物中细粒组分的稀土元素地球化学特征

对南海表层沉积物中的细粒组分进行电感耦合等离子体质谱法测试, 探讨南海稀土元素分布特征及其影响因素.结果表明, 南海表层沉积物中稀土元素分布主要与陆源物质输入、生物活动和火山物质补给密切相关.南海细粒组分的配分模式与中国黄土的接近, 与周边的珠江、湄公河等河流输入物质也有相似性, 而与南海碱性玄武岩存在显著差异, 表明南海沉积物主要来自于周边大陆.稀土元素趋势分析表明, 珠江口往外至海南岛南部海域中沉积物朝东南方向向陆坡输送; 台西南至珠江口往外海域沉积物大多向南输运; 吕宋岛西部海域包括黄岩岛附近海域的火山物质主要向西北方向输送, 向西可达113°E、向北可至20°N附近; 南海南部沉积物整体上向南沙海槽西北部附近海域输送.      

粘土矿物保存海洋沉积有机质研究进展及其碳循环意义

海洋沉积物吸附有机质的量和有机质循环周期与粘土矿物类型和吸附方式密切相关,并在全球碳循环中扮演着不同的角色。粘土吸附有机质有物理吸附和化学吸附之分,前者主要存在于粘土的微孔隙中,参与年、十年或百年尺度的循环;后者主要存在于粘土矿物层间和外表面,稳定性较好,有机质易于保存,可参与百万年或更长时间的循环,这种不同时间尺度内的碳循环,将会改写海洋沉积物有机碳“源”、“汇”的关系。不同类型粘土矿物的性质存在差异,决定了吸附有机质量的多寡,蒙脱石的吸附量远大于伊利石的吸附量,这可能是造成全球不同海域中有机碳“源”、“汇”变化的原因。海洋沉积物处于水圈、生物圈和岩石圈的交汇地带,有机碳的差异和变化,都会对全球碳循环及气候变化产生重要的影响。     

太平洋表层沉积物中稀土元素分布特征及其资源意义

笔者对129°W—88°E,50°S—41°N太平洋区域内的190站表层沉积物中稀土元素进行了研究,结果表明:稀土元素主要赋存于沸石黏土、远洋黏土沉积物中,其稀土元素总量(∑REY)变化范围分别为(169.23~1632.91)×10-6和(48.58~1301.31)×10-6,平均值分别为701.84×10-6和441.65×10-6;硅质、钙质及热液沉积物对稀土元素有明显的"稀释"作用,尤其在钙质软泥和热液沉积物中稀土元素质量分数很低。从分布区域看,稀土元素主要富集于东太平洋CC区(克拉里昂—克里伯顿断裂带),该区域74站样品中有17站沉积物的∑REY质量分数超过530×10-6,且这些站位分布相对集中;在东南太平洋和西太平洋区域仅有零星站位富集,但富集程度极高(最高质量分数可达1632.91×10-6),大多数站位的沉积物中稀土元素质量分数较低(质量分数低于348×10-6);在靠近陆地的环太平洋区域,由于受到陆源物质的严重影响,沉积物中稀土元素质量分数普遍偏低。绝大多数沉积物中稀土元素都存在明显Ce负异常的轻稀土亏损特征(有172站沉积物中δCe小于0.95),稀土元素的配分模式与北太平洋表层海水的亏损轻稀土的"左倾"模式相近,而与代表陆源物质的中国黄土、黄海陆架沉积物的弱富集轻稀土的"右倾"模式差异显著;稀土元素与P2O5、Mn O、Ni、Cu、Zn、Ba等呈明显正相关性,与SiO 2、TiO 2、V、Cr、Ca和Sr等呈负相关。借鉴离子吸附型矿床中稀土元素资源分类标准,将表层沉积物中稀土元素划分为非富集型、弱富集型、富集型和极富集型4个等级,将富集型和极富集型等作为可能具有资源潜力的沉积物。研究发现,可能具有资源潜力的沉积物主要分布于4063~5540 m水深范围内,且以沸石黏土和远洋黏土为主,有极少量的富硅质沉积;在水深浅于4000 m的沉积物中,由于钙质质量分数高而使得稀土元素被"稀释";水深超过5600m则由于黏土质量分数升高,导致沉积物中稀土元素相对富集程度降低。此外,统计还发现,可能具有资源潜力的沉积物中,伴生元素质量分数特征表现为:w(Co)≥33.70×10-6,w(P2O5)≥0.51%,w(Mn O)≥0.12%,w(Ca O)≤20%。     

酸性火山岩类风化壳中稀土元素的地球化学实验研究

在氯化物和醋酸盐体系中，pH=3—9的不同介质条件下，粘粒组分对某些稀土元素的人工吸附实验，其结果得出：粘粒组分对稀土元素不存在明显的选择吸附；pH=3—6氯化物体系中最利于吸附RE^3 ，pH=3—4醋酸盐体系中最利于吸附RE^3 ；铈族稀土的水解能力较钇族稀土更强。稀土元素在风化过程中有逐渐向铈族稀土相对富集方向演化趋势。     

深海盆地底层水——沉积物系统的REE元素迁移规律

正大洋盆地中发现的大量富稀土沉积物已经成为国际战略资源而被广泛关注(Kato et al.,2011)。在稀土元素物质来源和富集机制方面目前仍存在较大争议:物质来源方面,Kato et al.(2011)认为,富稀土沉积物很可能与大洋中脊的热液活动有关。但是激光剥蚀质谱的结果表明,沉积物的稀土元素主要存在于磷灰石中,指示着沉积物中的稀土元素直接来源于海水。在富集机制上,刘季花等(1994)     

富稀土深海沉积物中稀土元素载体矿物的研究进展与展望

广泛分布于太平洋与印度洋的深海富稀土沉积物是一种重要的稀土资源,其储量远超陆地稀土资源的储量,并具有富含中-重稀土元素、易于浸出等优点。已有研究表明,稀土元素的含量、赋存状态和成矿机制与载体矿物的类型、结构和性质之间的关系密切,且载体矿物本身是未来勘探开采深海稀土资源和进行稀土选冶的直接对象。本文回顾了深海富稀土沉积物中的主要载体矿物类型及其稀土元素赋存机制等方面的研究结果,并展望了未来富稀土沉积物中载体矿物的研究方向。太平洋和印度洋深海沉积物中最主要的载体矿物包括磷灰石、铁锰（氢）氧化物、粘（黏）土矿物以及钙十字沸石。稀土元素以耦合替代的形式进入磷灰石结构中,在铁锰结核中,稀土元素主要通过表面络合吸附的形式赋存,而有关钙十字沸石与粘土矿物对稀土元素的富集作用仍有待通过深入的微区矿物学分析厘清。未来相关研究的重点应是海洋沉积物中稀土元素载体矿物的定量分析,以及稀土元素载体矿物溶解-重结晶过程对稀土元素富集迁移的影响等。     

深海沉积物中的稀土矿产资源研究进展

近年发现,太平洋和印度洋的深海盆地中存在大量富含稀土的深海沉积物。主要类型为多金属软泥、沸石黏土和远洋黏土,其中的全稀土含量(∑REY,∑REE+Y)为400×10-6~2000×10-6,最高可达6600×10-6,重稀土含量(HREE)已达到或超过中国南方离子吸附型矿床的重稀土品位两倍以上,是潜在的新型稀土资源,具有重要的经济价值。目前不少学者对富稀土的深海沉积物进行了大量地球化学及部分矿物学的工作,认为多金属软泥中的稀土元素多赋存于与海底热液作用有关的铁锰氧化物和氢氧化物中,而沸石黏土和远洋黏土中稀土元素的富集则与磷酸盐的混入密切相关,其稀土元素主要存在于与磷灰石成分相当的生物鱼骨屑中。深海黏土的北美页岩标准化稀土配分模式与海水相似,表明其中的稀土元素主要来自于海水,REY富集成矿可能主要受控于磷灰石早期成岩阶段,期间稀土元素未发生分异。尽管近些年对深海沉积物中的稀土元素研究取得了不少成果,但是,对于沉积物中的稀土富集机制及影响因素等问题仍然需要更加深入的研究。作为稀土资源大国,为了争取我国在国际海底稀土资源竞争中的话语权,维护中国的稀土利益,中国应加紧开展相关的稀土资源勘查和潜力评价。     

贵州岩溶沉积物稀土元素地球化学研究

本文对贵州岩溶沉积物稀土元素地球化学研究结果表明：稀土总量变化范围很大，RE2O3（1～434.39）×10－6。RE2O3随Al2O3含量增高而增高，随CaCO3含量增高而减少，相关系数分别为＋0．99，－0．98。低微含量的岩溶沉积物与碳酸盐母岩的稀土分布模式基本相似，高含量的岩溶沉积物稀土分布趋向于页岩模式。稀土解析实验和吸附实验表明，在岩溶化学沉积物和母岩中稀土主要以离子吸附态存在，岩溶碎屑沉积物中稀土主要以类质同象进入粘土矿物和副矿物格架中。稀土富集系数Kk值计算表明，在碳酸盐岩及其岩溶化学沉积物的成岩过程中不存在稀土富集，岩溶碎屑粘土沉积物中则存在稀土富集。对岩溶化学沉积物──碳酸盐结核的中心区、过渡带、边缘带及外围壳状粘土中稀土元素解析研究表明，随着结核的生长，活动性稀土组成发生变化，向轻、中稀土占优势的方向移动。     

淮南采煤沉陷区表层沉积物稀土元素地球化学特征

稀土元素由于其独特的化学特征被广泛应用于环境地球化学分析过程研究。以淮南采煤沉陷区表层沉积物中稀土元素(REEs)为研究对象,采集研究区潘一、顾桥、谢桥沉陷区的表层沉积物样品共12个,采用ICP-MS对样品的稀土元素含量进行测试分析,探讨了表层沉积物中稀土元素的含量分布特征、控制因素及其物质来源。结果表明:研究区表层沉积物中稀土元素含量为54.63~130.45 μg/g,平均102.60 μg/g;LREE/HREE比值为11.89~20.55,平均14.29,轻稀土呈现明显富集现象;相关性分析结果显示,REEs趋向于黏土组分中富集;研究区养殖和捕捞活动导致表层沉积物中稀土元素含量的降低;球粒陨石标准化结果表明,研究区稀土元素呈现不同程度的La和Gd正异常,其中,Gd正异常主要是受到燃煤的影响,而La正异常主要与燃煤和化肥有关。结合Pearson相关性、球粒陨石标准化和(La/Yb)_N-(La/Sm)_N-(Gd/Yb)_N三元图判别,认为研究区水体表层沉积物中稀土元素与人类活动(燃煤和化肥)有关,研究认识为污染物的源头控制和煤矿区环境的生态治理提供参考依据。      

南鸟岛东南部海域沉积物地球化学特征及其稀土资源指示意义

为了深入了解南鸟岛东南部海域表层沉积物的物质来源及其沉积环境和稀土元素富集情况,对大洋40航次在该区获取的深海沉积物岩心进行了主量、微量以及稀土元素含量测试分析。结果表明:沉积物为典型的深海黏土沉积。稀土元素标准化配分模式及La/Yb、La/Tb等结果表明,研究区沉积物物源受陆源物质主导,同时海山玄武岩及其风化产物与硅质沉积也有一定的贡献;结合δCe值与微量元素相关比值分析,研究区总体为稳定的偏氧化环境;区域内稀土元素富集主要受生物磷酸盐控制,并同时受到铁锰氧化物的影响;受陆源物质沉积作用的广泛影响,区域内表层沉积物中稀土元素质量分数偏低,但随深度增加,稀土元素富集程度规律性渐次升高。根据CaO/P_2O_5-w(ΣREY)相关性非线性拟合,推测在710 cm以下深度可能有富稀土元素深海沉积物的分布。     

基于BP神经网络的复合污染体系中沉积物吸附阿特拉津的规律

建立了Cu2+和阿特拉津(AT)复合污染体系中沉积物各活性组分及其交互作用对AT吸附量影响的BP神经网络模型,模型预测值和实验值的相关系数达到0.97,各集合的平均偏差均小于10%。模型显示,AT在沉积物上的主要吸附位是铁氧化物。沉积物吸附AT时铁氧化物、锰氧化物、有机质之间存在显著的交互作用,铁氧化物、锰氧化物交互作用贡献率为-130%～80%,铁氧化物、有机质交互作用贡献率为5%～28%,锰氧化物、有机质交互作用贡献率为-200%～-70%。各活性组分吸附AT的能力及其交互作用受Cu2+的影响较大,其中:Cu2+对AT在铁氧化物上的吸附表现为拮抗作用,对AT在锰氧化物上的吸附表现为协同作用,而对AT在有机质上的吸附影响不显著,同时Cu2+减弱了铁氧化物-锰氧化物和锰氧化物-有机质的交互作用影响,增强了铁氧化物-有机质的交互作用影响。     

大同盆地沉积物REE分布特征及其对碘富集的指示

大同盆地是典型的干旱-半干旱内陆盆地,盆地中部地下水碘含量异常,对当地饮用水安全造成了严重威胁.对盆地高碘地下水分布区沉积物组成及稀土元素(REE) 进行了地球化学研究,结果表明,地下水系统呈弱碱性(pH值为7.18~9.64) 的偏还原环境,沉积物多为Ce正常或轻微负异常及Eu负异常;沉积物中碘含量为0~1.78×10-6;ΣREE含量较高,ΣLREE/ΣHREE比值为2.79~4.14,即富集轻稀土元素(LREE) 而亏损重稀土元素(HREE).ΣREE与碘含量呈负相关关系,虽然铁氧化物/氢氧化物矿物的还原性溶解可导致二者的释放,但由于沉积物有机质产生的低结晶矿物对碘的强吸附性,使沉积物中碘含量较高;弱碱性环境中REE的再吸附过程会导致沉积物中富集LREE;沉积物中碘含量与氧化还原敏感组分TOC、U、V及[Eu]_N的关系也表明,地下水系统的氧化还原条件及有机质含量是影响碘富集的重要因素.      

长白山地区火山岩中稀土元素特征及赋存状态初探

长白山地区位于滨太平洋新生代火山区,区内粗面玄武岩广泛分布,面积近20000 km²。该区粗面玄武岩中稀土元素含量很高,如何开采利用不仅取决于其含量,还取决于其赋存状态,但这方面的研究迄今未见报道。本文采用电感耦合等离子体光谱法分析长白山地区火山岩中的主量元素,获得其岩相组成信息,采用电感耦合等离子体质谱法分析稀土元素,由此得到其地球化学特征,并结合分级提取实验,初步探讨长白山火山岩中稀土元素赋存状态。元素分析结果表明,研究区内火山岩的岩性主要以粗面玄武岩和粗面岩为主,稀土元素的总量(∑REEs)为211~893 μg/g,其中以粗面岩显著富集稀土元素;粗面岩的δEu为0.06~0.69,具有强烈的负铕异常特性,轻稀土元素与重稀土元素总量比值(∑LREEs/∑HREEs)为3.80~5.61,反映了该区轻、重稀土元素分馏程度较高,且具有富集轻稀土元素的特性。稀土元素的主要赋存状态为磷酸盐结合态(52.9%~88.5%)、碳酸盐结合态(14.6%~43.8%)、氧化物结合态(6.04%~18.4%),而以硅酸盐结合态和离子吸附态存在的稀土元素所占比例最少。分级提取实验分析结果表明,样品的稀土元素总量提取率为91.1%~108%,表明此分级提取方法适合于火山岩中稀土元素赋存状态的分析,为类似火山岩中稀土元素的赋存状态研究提供一种可行性参考方法。     

太平洋西部富稀土深海沉积物的地球化学特征及其指示意义

深海富稀土沉积物已成为潜在的战略资源。为探讨富稀土粘土的地球化学特征及其来源和富集机制,对太平洋西部深海区域进行底层水和深层沉积物的系统采样,分析了样品的主、微量元素和稀土元素地球化学特征,并采用氧化还原环境、稀土元素的迁移和分馏以及海洋稀土循环的分析方法对富稀土沉积物的成因进行探讨。结果显示:沉积物的∑REY与Ce/Ce*表现出负相关关系,并与生物成因的P和Ca关系密切。样品Th/U、V/Sc、(La/Yb)_N、(La/Sm)_N和(Sm/Yb)_N值呈系统的变化,沉积物均处于氧化或次氧化环境。底层海水具重稀土富集的特征,海水-沉积物界面轻、中稀土含量上升,下覆的较深层沉积物表现出中、重稀土富集。初步推断沉积物的稀土元素来源于海水,与生物相关的物质是其REY富集和Ce负异常的主要控制因素。宽的氧化或次氧化环境和生物相关氧化物的强吸附能力导致稀土元素未扩散至海水而引起了沉积物稀土元素的富集。     

北京平原沉积物稀土元素地球化学特征及物源意义

文中总结了北京平原永定河、潮白河流域钻孔沉积物中稀土元素分布特征,两流域沉积物稀土元素总量∑REE、轻重稀土比(LREE/HREE)及轻(La/Sm)N、重(Gd/Yb)N稀土分馏特征差异较为显著。粒度对沉积物稀土分布(总量、轻重稀土比及分馏特征)有一定影响;各流域沉积物均表现为轻稀土相对富集、弱Eu负异常的球粒陨石标准化曲线。细颗粒沉积物稀土分馏特征(La/Yb)N有较好的物源示踪意义。根据沉积物(La/Yb)N值对永定河、潮白河交互沉积区不同深度沉积物进行了物源示踪,不同深度上沉积物来源不同。此外,同一流域上、中、下游沉积物稀土分馏特征不同。常量元素Al2O3/Fe2O3与稀土元素(La/Yb)N划分结果相符,但精度低于稀土元素物源分析。     

鄱阳湖流域赣江北支水体和沉积物中稀土元素的含量和分异特征

稀土的开发和广泛应用使得人们倍加关注其在环境中的分布及其环境地球化学行为。赣江作为鄱阳湖流域五大入湖河之一,发源于稀土资源富集的赣南地区,而其下游水体及周边地下水中稀土元素的含量和分异特征目前尚不完全清楚。以赣江北支水体及沉积物为研究对象,开展了稀土元素地球化学研究。结果表明,赣江北支水体中稀土元素总量在地表水中为230~1 146 ng/L(均值458.85 ng/L),地下水中为284~1 498 ng/L(均值634.94 ng/L),沉积物中稀土元素总量为177.9~270.7 mg/kg(均值226.99 mg/kg)。PHREEQC模拟计算表明,水体中的稀土元素主要以碳酸根络合物(REEC0₃⁺)的形式存在。地表水和地下水总体上均表现为重稀土元素相较于轻、中稀土元素富集,沉积物未表现出明显的富集特性;水体具有Ce、Eu负异常特点,而沉积物表现为Ce正异常和Eu负异常,指示氧化还原环境和水岩相互作用对稀土元素在水-沉积物系统中迁移转化的影响。地下水中稀土元素的含量沿流向具有上升趋势,而水体中重稀土元素的富集程度不断减弱,同时碳酸根络合物(REEC0₃⁺)的占比不断降低,反映水体中稀土元素的含量受到pH、胶体吸附、络合作用以及地下水-地表水相互作用的影响。水体中重稀土元素的富集受到碳酸根络合反应的影响,Ce、Eu负异常与Ce氧化沉淀和母岩特性相关。Gd异常值表明,研究区中下游水体中的Gd元素受到人为输入的影响。     

库车坳陷第三系泥岩地球化学特征及其对构造背景和物源属性的指示

利用碎屑岩地球化学特征判断沉积盆地的构造背景和物源属性是盆地分析的重要手段，也是对利用粗碎屑沉积岩的组分统计判断盆地源区背景的有益补充和验证。对库车坳陷第三系36件泥岩样品的地球化学特征分析表明，主量元素中CaO的含量很高，对其他主量元素以及微量和稀土元素有稀释作用，一些可靠的物源分析指标主要指示了非碳酸盐沉积物的源区性质；REE分布模式与上地壳相似，轻稀土元素富集，Eu负异常，微量元素比值显示源岩以长英质岩石为主。通过K2O／Na20-SiO2以及La-Th-Sc和Th-Sc-Zr／10判别图分析，认为源区的构造背景具有类似于岛弧的特征。这一结果与前人所做的砂岩组分的研究结果存在差异，说明板内造山带与其前陆盆地之间在沉积与构造耦合上具有特殊性。     

湖泊沉积物Rb/Sr比值在古气候/古环境研究中的应用与展望

Rb和Sr在赋存矿物和表生地球化学行为等方面存在显著差异,因而各种记录体中的Rb/Sr比值被广泛应用于古气候/古环境研究。湖泊沉积物中的Rb、Sr主要包括2部分来源：一是流域物理侵蚀直接带来的陆源碎屑组分,在沉积物中多以残渣态（碎屑矿物）形式存在;二是流域化学风化带来的溶解态物质,在湖泊水体中通过物理吸附、化学沉淀和生...