湄洲湾沉积物有机碳、铁和锰的化学成岩过程

本文研究了湄洲湾沉积物有机碳、Fe和Mn的化学成岩过程。应用一维成岩方程计算了有机碳分解速率。讨论了Fe和Mn的深度分布,认为这种分布是沉积物中氧化铁(锰)和氢氧化铁(锰)的还原、扩散和再沉积的结果。     

太平洋北部铁锰结核富集区沉积物和间隙水中Fe,Mn,Ca,Mg的地球化学

本文利用太平洋北部铁锰结核富集区(富集度1.1—22.0kg/m~2)7个柱状样的沉积物和间隙水资料,详细探讨了其Fe,Mn,Ca,Mg的地球化学特征。结果表明:(1)沉积物中Mn明显的比河口、陆架及贫结核洋区富集,而Fe则与河口沉积物相接近;(2)沉积环境不同,沉积物和间隙水中元素的垂直分布和进入间隙水的途径不同;(3)沉积物中Fe,Mg主要来自粘土吸附,Ca来自生物化学作用沉积,而Mn则可能通过河口、陆架及半深海沉积物次表层Mn的迁移、生物化学及附近海底火山作用而富集;(4)由于钙、硅软泥区生物作用强烈,使间隙水中Mn~(2+)/Fe~(2+)比值明显的比钙质软泥和褐色粘土区大,这在某种程度上支持了结核中Mn组元素的沉积物来源。     

辽东湾海底铁、锰的氧化还原过程及化学成岩作用

于1988年6—7月在辽东湾进行了调查,对其沉积物间隙水中Fe~(2+),Mn~(2+)及有关参数的测定结果及相关分析表明,铁、锰平面与垂直分布类型的不同是由于Fe~(2+),Mn~(2+)氧化还原速率、扩散速度及控制体系不同的综合结果,得出Fe(Ⅱ,L)+S_2~(2-)→FeS_2(s)和Mn(Ⅳ,s)→Mn(Ⅱ,L)是控制辽东湾间隙水中Fe~(2+),Mn~(2+)浓度的主要体系,并用氧化还原界面层的一种简单模式讨论了铁、锰转移与其浓度-深度分布形状的关系。本文还应用Fick第一定律直接计算了沉积物-海水界面间铁、锰扩散转移通量。     

南海东北部陆坡铁锰沉积记录对环境变化的指示意义

通过对南海东北陆坡沉积柱的研究,建立了高分辨率铁、锰、CaCO₃,Fe/Mn的值和醋酸溶性镁的变化序列.研究表明,铁和锰含量之间呈正相关关系,两者在垂直方向上总的变化趋势基本一致,锰的氧化还原界面的深度要比铁的浅.经过成岩作用,铁基本上可以保存它原始的沉积含量,间冰期沉积物中铁含量要比冰期的高,铁含量波动幅度和频率可以表示短期的气候剧烈波动的强度和频率,同时也表明了陆源供给的相对稳定性.锰保存的含量比它原始的沉积含量明显减少,锰含量的变化主要受海洋沉积环境的控制,在冰期锰含量得到相对富集,锰含量的较大波动多出现在碳酸盐含量发生较大变化的时候,锰含量的变化反映了曾经发生的海洋生产力、沉积速率和温度的巨大波动.在沉积柱中Fe/Mn的值的变化与碳酸钙的变化在总体上表现出相反的变化趋势,冰期Fe/Mn的值小,而在间冰期时其比值较大,Fe/Mn的值可以作为一个表征碳酸盐旋回的灵敏的替代性指标,同时Fe/Mn的值的变化可以表征大气二氧化碳的波动和海洋沉积速率的变化.     

南海铁锰结核(壳)的元素地球化学研究

本文利用南海11个铁锰结核(壳)样品的化学分析资料,研究了铁锰结核(壳)中Fe,Mn,Cu,Co,Ni,Pb,Zn,Cr,K,Na,Ca,Mg,Si,P,Al,Ti,Sr,Ba及∑REE的元素地球化学特征。结果表明:(1)铁锰结核(壳)以高Fe,∑REE,低Mn,Cu,Co,Ni等元素为主要特征;(2)铁锰结核(壳)中Fe,Mn间无明显相关,而Fe与∑REE,∑Ce,∑Y呈弱的正相关,Mn与∑REE,∑Ce,∑Y呈明显的正相关,结壳中Fe,Mn与Si,Al,Cu Co Ni呈负相关;(3)结核(壳)中Mn/Fe与Cu/Ni,Ce/La呈负相关,Mn/Fe主要受Mn控制;(4)结核(壳)中Fe,∑REE等元素主要来自南海陆源中酸性岩类的风化、淋滤和沉积。     

青岛即墨温泉沉积物的地球化学标识与沉积相研究

经野外取样和地球化学测试分析,即墨温泉喷流沉积物呈现元素的富集并形成Fe,Ba,Li,La,Ce,Sc等10种元素的正异常.喷流沉积物中的Fe/Ti,(Fe Mn)/Ti及Al/(Al Fe Mn)比值分别为22.63,22.76和0.36～0.39,具有高铁低铝的热水沉积地球化学标识特征,符合Bostrom K.的热水沉积的标识;越流沉积物呈现诸多元素的亏损与负异常;越流沉积的Fe/Ti,(Fe Mn)/Ti及Al/(Al Fe Mn)比值仅为5.91,5.97和0.65,不具备热水沉积标识特征;通道-喷口沉积物呈现元素的富集并形成La,Ce,Sc,Sr元素的正异常.通道-喷口沉积中的Fe/Ti,(Fe Mn)/Ti及Al/(Al Fe Mn)比值分别为17.14,17.26和0.42,与＞20,＞20±5,＜0.35比值比较,基本具备热水沉积特征,符合Bostrom K的热水沉积的标识.根据上述地球化学标识特征,结合温泉沉积的沉积学、矿物学标识,将即墨温泉沉积物划分为喷流相沉积、越流相沉积和通道-喷口亚相沉积并阐述其 "盆下源"沉积模式.     

长江口-东海内陆架早期成岩过程及影响因素

边缘海沉积物中的早期成岩作用是影响碳循环和埋藏的重要过程,目前对早期成岩过程及其影响因素的了解还不够深入。于2018年8月在长江口-东海内陆架采集了短柱状沉积物,对间隙水中溶解无机碳(DIC)、溶解无机氮(DIN)、二价铁(Fe ²⁺)、二价锰(Mn²⁺)和硫酸根(SO₄^2-)离子等参数进行了分析,并结合表层沉积物中粒度、比表面积、有机碳及稳定碳同位素组成和底层水环境参数,研究了不同沉积环境下沉积物中的早期成岩过程及其影响因素。结果表明,长江口-东海内陆架泥质区沉积物间隙水中DIC和NH₄⁺的浓度随着深度的增加逐渐增大,且在其中心站位有较高的DIC、NH₄⁺产生通量(分别为4.03 mmol/(m²·d)和0.57 mmol/(m²·d))和SO ₄^2-消耗通量(-4.56 mmol/(m²·d)),沉积...     

闽东罗源湾沉积物-水界面磷、硅的交换

1987年3月测定了罗源湾17个站位水体、间隙水以及沉积物不同结合形态的磷、硅含量,并估算了沉积物-水界面磷、硅的交换量。沉积物中磷约一半以弱结合态存在(～占53％);硅则绝大部分以晶格态存在(～占98％)。底部沉积物中磷、硅向上覆水体扩散的通量平均分别为0.137mmol/(m~2·a)和114.9mmol/(m~2·a);占磷、硅的河流入海通量的～10％和～25％。回归分析表明,沉积物中磷的地球化学行为主要受有机质、Fe,Mn以及细粒级沉积物含量所控制;而硅则主要由粗粒级沉积物和有机质所控制。     

太平洋北部沉积物的元素地球化学特征

本文根据太平洋北部铁锰结核调查时所取得的7个相对富集结核站位的沉积物化学资料,通过与河口、陆架及贫结核洋区的资料比较,探讨了上述站位沉积物中Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Ca、Mg、Si和C_(有机)的元素地球化学特征。     

南海越南上升流区沉积物中溶解氧、锰和铁的垂直分布特征

2007年夏季航次对南海越南上升流区的三个站位进行现场采样,利用微电极技术测定了沉积物间隙水中的溶解氧(DO溶解氧分子)、锰(Mn2+)、铁(Fe2+)的浓度和氧化还原电位,估算了DO的通量、消耗速率和有机碳的消耗速率.在沉积物间隙水中DO浓度随深度的增加而迅速降低,渗透深度为9-48mm.在沉积物深处还检测到Mn2+和Fe2+.采用元素分析仪测定了沉积物中总有机碳(TOC)含量和总氮(TN)含量,三个站位沉积物中的TOC含量为0.7%-1.03%,TN含量为0.052%-0.10%,C/N为10.5-16.0.从C/N可以看出,该研究区域沉积物中的有机物有部分来源于陆源输入,其中一个站位位于湄公河冲淡水区域,其C/N最大.从氧化还原电位来看,三个站位的沉积环境都属于还原性环境.此研究首次测量了南海越南上升流区沉积物的氧化还原化学成分,对于认识该海区海底生物地球化学具有重要意义.     

东南太平洋秘鲁海盆DEA区浅层埋藏型铁锰结核的矿物学和地球化学特征及成因类型

本文通过对秘鲁海盆DEA区浅层埋藏型铁锰结核开展地球化学和矿物学研究,探讨了埋藏型大洋锰结核的有用组分的富集、清扫机制及成因类型。该区铁锰结核致密层和疏松层互层具有明显的多孔树状微结构,结核主要由10?锰矿相、7?锰矿相(水钠锰矿)和δ-MnO₂(水羟锰矿)等锰相矿物组成,成分上具有高Mn、低Fe和中等Ni+Cu、Mo(分别为44.79%、0.55%、0.46%、0.05%)的亚氧化成岩型特征和低的Co、Ti、Zn和REY元素(REY_SN均小于1)含量。铁锰结核中低含量的Mo和大部分的Ni与Mn氧化物清扫有关,其中Mo与Mn相关系数R=0.65,高Mn/Fe(>300)中Ni含量同样很高(0.34%),其他元素如Cu、Ti和REY均与Fe的羟基氧化物及铝硅酸盐相关性较高(R>0.8)。铁锰结核Fe、Ni+Cu、Mo、REY元素含量和Mn/Fe比值在分层上呈现规律性变化,致密层的Ce_SN负异常和疏松层的Ce_SN正异常进一步表明,铁锰结核的生长过程经历亚氧化-氧化成岩作用的环境条件变化,该变...     

颗粒物质和微量金属在东海北部的沉积通量

于1990年运用沉积物捕捉器采样,实测了东海北部(32.00°N,126.00°E)海域颗粒物质和微量金属(Cu,Pb,Zn,Cr,Fe,Mn和Al)的海洋垂直通量。结果表明,颗粒物质的沉积通量随深度和季节而变化,明显地受上升流的影响。沉积的颗粒物质以0.45—63μm的小颗粒为主;Cu和Zn主要以有机物形式作垂直转移,Pb,Cr,Fe和Mn主要以弱键结合形式作垂直转移,Al则以硅酸盐的形式作垂直转移。沉积物中,颗粒Cu,Fe,Mn和Al以0.45—63μm的颗粒为主;颗粒Pb和Cr以大于63μm的颗粒为主;0.45—63μm和大于63μm的颗粒Zn在沉积物中占相近的比例。     

西南极海碘的早期成岩作用和生物地球化学

于1984—1985年南极夏季(12—2月),对南极半岛西部海域进行了多学科综合考察,获得27个表层(抓斗)沉积物和两个剖面样(箱式)的地球化学资料。从测区碘的成岩分布中,我们追索到某些与碘的早期成岩和生物地球化学有关的双向过程记录。碘的含量分布依赖于生源物质,生源碘的再生产主要发生在成岩早期,其再生产过程与沉积有机氮的释放密切相关。测区两个剖面样20cm以浅,碘含量降低幅度可达50％(M1)和36％(R2),M1站的平均再生产速率估算为2.3×10~(-2)μg/(g·a)。间隙水碘含量对埋藏时间作图的表观直线性,提出了上述沉积剖面早期成岩生源碘再生产中扩散释放的零级动力学方程: I~-=180+21T(M1),I~-=142+28T(R2)它们回归海水生物地球化学循环体系的通量分别为: F_(M1)=-5.8×10~(-7)μg/(cm~2·s),F_(R2)=-8.3×10~(-7)μg/(cm~2·s)早期成岩环境的酸碱度、碳酸盐平衡体系和氧化还原条件对生源碘的再生产释放有较大影响,碱性和还原条件有利于碘的释放。     

南海表层沉积物中Ba/Cu比值与海底扩张关系

对南海海底扩张区44个不同类型的表层沉积物中Ba、Cu含量变化及其与粘土、火山碎屑矿物之间关系进行了探讨及对沉积物Ba/Cu比值等值线平面分布趋势与海底扩张轴和转换断层的相关性进行了详细的分析,并计算了南海海底扩张区沉积物中Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Pb和Al的沉积通量,将计算结果与劳海盆(Law Basin)等海隆沉积物中这些元素的沉积通量相比较。分析对比结果表明,南海海底扩张区沉积物中Ba、Cu含量与火山矿物密切相关,沉积物Ba/Cu等值线分布趋向与海底扩张轴和转换断层走向相吻合,从而表明南海海底扩张区沉积物中Ba、Cu等金属元素的分布与富集主要受海底扩张、海底断裂及由此而产生的海底火山活动所控制,沉积物的Ba/Cu比值可考虑作为研究南海海底扩张和海底火山活动的一个重要地球化学标志。     

辽东湾沉积物间隙水中卤素的地球化学

辽东湾沉积物间隙水中卤素(氟、氯、溴、碘)等的测定结果表明,间隙水中氯含量接近于上覆海水,且随深度无明显变化.氟、溴、碘由于受有机质吸附作用的影响而富集在间隙水中,随着深度增加多呈极大值或指数增加分布.基于这种分布,我们讨论了间隙水中卤素的化学成岩过程,提出了卤素的早期成岩作用模式,计算了沉积物-水界面的扩散通量.间隙水中卤素的地球化学过程,主要受有机质分解和固相沉积物的移去反应所控制,沉积物-水界面的质量转移特征是卤素离子自沉积物中向上覆海水扩散.     

南海中部表层沉积物的元素地球化学

根据1983年9月—1984年7月所调查的南海中部91个表层沉积物中Fe,Mn等18种元素分析并结合其它资料的详细研究结果表明:(1)南海中部沉积物具有在近海—深海环境下形成的半深海沉积物的地球化学特征;(2)元素含量分布规律是,Al,K,Fe,Mg,Cu,Ce,Ni,Ba,Mn,Zn,Pb,N含量从陆架外缘到陆坡直至深海递增;Ca,Sr,C_(有机)从陆架外缘到陆坡含量渐增,由陆坡向深海锐减;Si和Ti含量在陆坡低、陆架外缘和深海高;(3)因子分析得出三种元素组合,即常量元素Al,Si,K,Fe,Mg,Ti,微量元素Cu,Co,Ni,Mn,Ba和Ca,Sr,C_(有机),N组合;(4)沉积物元素组成和含量的主要控制因素是沉积物类型。     

中太平洋铁锰结壳元素间的关系及其对结壳成因的意义

海洋铁锰氧化物作为潜在的海洋资源在过去20年中得到了很大的重视，因为它们富集Co、Cu、Ni、Mn和Pt．在海洋环境中，Fe～Mn．氧化物可分成3种沉积类型：成岩成因型、水成成因型和热液成因型（Halbach，1986）．这些类型当中，水成成因的结完在中太平洋海山中为最重要的沉积物．最近的研究表明Fe－Mn氧化物不仅是重要的矿物资源，而且还是潜在的古海洋记录（McMurtfy等，1994）。最近水成成因结壳测年方法的提高使Fe－Mn结壳中的古海洋记录与大范围的地质事件联系起来成为可能（McMurtry，1994）．进而，Fe－Mn结亮一般的生长速率（…     

烟台夹河口外柱状沉积物还原性无机硫、活性铁的变化特征及其相互关系

海洋沉积物中还原性无机硫和活性铁的地球化学过程与沉积物环境质量演变密切相关。本研究利用改进的冷扩散法和盐酸萃取法分别对烟台夹河口北部海域深约4 m的柱状沉积物中的酸性可挥发硫(AVS)、黄铁矿硫(CRS)、元素硫(ES)和活性铁(FeⅡ和FeⅢ)进行了测定,并从地球化学机理方面探讨了硫与铁的分布特征及其耦合机制。结果表明,烟台夹河口北部近海深层柱状沉积物中还原性无机硫以CRS为主,其次是AVS和ES,其中AVS含量垂向分布较均匀,而CRS和ES含量在垂向上呈表层和底层高,中间层低的趋势;活性铁以Fe(Ⅱ)为主,其随深度增加而增加,Fe(Ⅲ)随深度逐渐降低,大部分Fe(Ⅲ)被还原为溶解态的Fe(Ⅱ),并且与硫酸盐还原产生的H_2S相结合生成CRS和ES,导致CRS和ES在柱状沉积物底部积累;同时研究表明,较低的硫化度和矿化度,活性铁不是还原性无机硫累积的限制因子。     

楚科奇海陆架重金属沉积研究

采用Pb-Po法测定了楚科奇海陆架沉积物中210Pb的垂直剖面.应用双层模型研究210Pb分布,得到沉积速率(S)为0.145cm/a,沉积物堆积通量(FM)为78mg/(cm2·a),过剩210Pbex的沉积通量为6×10-3Bq/(cm2·a)[即0.36dpm/(cm2·a)].用中子活化分析方法和火焰原子吸收法分析测定了沉积物岩芯12个层段的重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Fe、Mn和V的含量,发现各层段之间重金属含量没有显著的区别.将本次分析结果和北冰洋其他一些陆架区的研究结果及页岩标准值相比较,发现楚科奇海沉积物中大部分重金属含量都相对较低.基于此可以推断,楚科奇海沉积物中重金属是源于地球化学过程的作用,没有表现出受到明显的人为重金属污染影响.     

青岛近海海域气溶胶干沉降通量模拟Ⅱ--几种微量金属的干沉降通量研究

了解元素的地球化学特征,运用改进了湿度计算方法的Williams干沉降模型和同步观测的气象数据,计算了不同粒径气溶胶粒子在青岛海区海水表面的干沉降速率,并结合实验测定的Al,Fe,Mn,Cu,Pb,Zn6种金属元素的平均浓度,估算了它们从2001年5月~2002年4月在仰口(1#)、八关山(2#)和沧口(3#)3个采样点的每月和全年干沉降通量。结果显示,地壳元素Al,Fe,Mn在春、冬季对海域的输入量较大,而人为元素Cu,Pb,Zn则在秋、冬季较高。总悬浮颗粒物和这6种金属元素的干沉降通量在空间上的分布特征为:3#>2#>1#。PM10(空气动力学粒径<10μm的颗粒)颗粒物的干沉降通量远低于TSP(总悬浮颗粒物),仅占TSP干沉降通量的6.6%。PM10与TSP中6种金属元素的浓度比和干沉降通量比表明,Cu,Pb,Zn更容易分布在PM10颗粒物上。除Pb外,PM10及PM10颗粒物中Al,Fe,Mn,Cu,Zn干沉降通量的月际变化和TSP基本一致。