黔中白云岩同化剖面的铅同位素组成及物源的指示

碳酸盐岩上覆红土的形成模式是一个争议的问题,尤其是形成该红土的物质来源争议最大.本文对贵州中部平坝剖面进行了铅同位素的综合分析,结果显示全岩样品的Pb同位素组成显示是以长石矿物为主的"普通铅",下伏三叠纪白云岩样品的n(206Pb)/n(204Pb)为19.29,风化剖面全土样品的n(206Pb)/n(204Pb)约为...     

峨眉山玄武岩化学风化研究——以龙苍沟小流域为例

通过对四川省雅安龙苍沟峨眉山玄武岩小流域的水化学组成研究,分析了不同物质来源对小流域溪水溶解质的贡献,并对该小流域岩石风化速率和CO2消耗速率进行了估算。结果表明,龙苍沟流域溪水呈中性,PH平均值为6.82。溪水中阳离子以Ca^2+为主,约占阳离子总量的56%;阴离子以HCO3^-为主,约占阴离子总量的45%。碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化、大气降水和人为活动对溪水阳离子平均贡献率分别为50.2%、38.2%、10.5%和1.1%。流域硅酸盐岩风化速率为37.54±24.94 t/km^2/yr,硅酸盐岩风化对大气C02消耗速率为5.4±3.6 mol C/km^2/yr。本文首次对我国峨眉山玄武岩省化学风化大气CO2消耗量进行估算,得到其年消耗通量为1.35±0.89×10^11 mol C/yr,约为全球玄武岩CO2年消耗通量的3.31±2.18%。     

干酪根碳同位素在成熟和风化过程中变化规律初探

干酪根是沉积岩中的不溶有机质,是油气形成的重要物质基础。通常认为,干酪根碳同位素是相当稳定的,主要与沉积有机质的化学组成或母质类型有关,受其他因素影响很小［１,２］。因此,长期以来干酪根碳同位素一直被视为有机质类型判识的最可靠指标之一。在油气勘探早期...     

河流铀同位素的控制机理及其对风化限制理论的启示意义

经典风化限制理论认为,当剥蚀速度较低时,岩石在风化带的存留时间长,表现为一致性完全风化,化学风化通量受新鲜岩石的供应限制,与剥蚀速度成正比,即为"供应限制";当剥蚀速度较高时,岩石充分暴露,风化强度低,化学风化通量受温度、降水量等动力学因子限制,即为"动力学限制"。供应限制是构造抬升影响硅酸盐风化吸收大气CO_2进而改变气候的关键。动力学限制形成了化学风化通量与大气CO_2含量之间的负反馈,是维持构造时间尺度地球宜居性和碳循环平衡的关键。但是,风化限制理论模型并未得到充分实证。本文将介绍利用流域溶解态铀同位素证明风化限制理论的原理与研究进展。全球数据总结发现,流域铀同位素与物理剥蚀速率之间在整体上呈现U形函数关系,可用经典风化限制理论解释。但河流的铀同位素还受岩性、气候、地貌等其他因素的影响。利用已知风化年代的单一岩性流域是河流铀同位素验证风化限制理论的重要途径。     

大陆硅酸盐岩石风化过程中镁同位素地球化学研究进展

Mg同位素体系被证明在示踪硅酸盐矿物风化方面颇具优势.通过总结近年来大陆硅酸盐风化过程中Mg同位素地球化学的研究,归纳出以下认识:①化学风化方面,原生矿物溶解使得液相的Mg同位素组成变轻,而固相残留的Mg同位素组成变重;次生矿物中含有两种形态的Mg(交换态Mg和结构态Mg),二者δ26Mg不同,次生矿物形成过程中Mg同位素分馏方向与矿物种类、结构和形成机制等因素有关;黏土矿物吸附和解吸Mg2+引起Mg同位素分馏,但方向尚不确定;土壤可交换复合物倾向于优先吸附和解吸26Mg.②物理风化方面,水流、风等造成的矿物分选会引起风化产物Mg同位素组成发生变化.③植物—土壤体系Mg同位素的分馏很小.目前,大陆硅酸盐风化中一些重要过程的Mg同位素地球化学行为还存在争议,亟待通过室内试验、模拟计算,以及与其他同位素联用等途径完善理论基础,推动Mg同位素在示踪大陆风化中的广泛应用.     

亚热带小流域花岗岩化学风化及CO2消耗速率研究

文章选择深圳市的亚热带典型小流域作为研究对象,通过定期采集流域内降水、泉水、岩石及风化残积土样品,分析所有样品的常量元素和微量元素,探讨流域水体的化学成分组成和主要成分来源以及岩石化学风化程度和风化趋势,结合流域水文气象数据估算了花岗岩化学风化速率及CO2消耗速率.结果表明,研究区地下水化学类型为HCO3-Na型,主要...     

化学风化过程中的Rb-Sr同位素:假等时线形成机制及其意义

利用RbSr衰变系列对结晶岩进行地质年龄测定是一种广泛应用且十分成功的同位素测年技术[1]。而风化作用往往使岩石和矿物的铷锶含量及同位素比值发生变化,无法再进行RbSr同位素计年。但许多风化岩石的87Sr86Sr与87Rb86Sr之间仍存在类似等时线的线性相关关系,有时甚至形成一条非常理想的“RbSr等时线”[1]。迄今为止,仍少有研究仔细探讨这种“等时线”的具体形成机制,明确其实际意义。本文以江西南部黑云母花岗岩、花岗斑岩和片岩风化壳为例,通过对风化过程中主要矿物、铷锶含量及同位素变化规律的研究,探讨风化条件下RbSr假等时线的具体成因和意义。研究显示     

热带海南岛地表和地下化学风化：对全球碳循环及海水Sr 同位素演化研究的启示

热带地区火山岛/岛弧的化学风化对全球碳循环和海水的Sr同位素演化均有着重要的作用。文章对中国热带海南岛的玄武岩、花岗岩小流域和大河流域进行了河水、地下水、雨水以及基岩和沉积物的综合研究,分析了水样和固体样品的元素含量和Sr同位素比值。结果显示,河床沉积物的化学蚀变指数（CIA）与⁸⁷Sr/⁸⁶Sr之间存在着一定的变化关系,而这主要归因于沉积物的阶段性差异风化：风化早期阶段以黑云母占主导,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr较高。此后斜长石开始风化,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr逐渐下降。在风化程度中等阶段,斜长石大量分解后,各种富钾矿物风化加剧,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值升至最高点。在高风化程度阶段,随着富钾矿物逐渐减少,稳定的风化残余物质占据主导,⁸⁷Sr/⁸⁶Sr值逐渐下降。与年轻的活火山岛——加勒比海小安的列斯群岛和印度洋的留尼汪岛相比（其地下化学风化速率2~5倍于地表风化速率）,由于相对较低的降水量和老死火山低的孔隙度,海南岛地下水的流量和固溶物总量（TDS）要低的多,导致海南岛的地下化学风化速率低于地表风化速率,仅与高纬的俄罗斯堪察加活火山岛相近,为小安的列斯群岛和留尼汪岛的约6%~25%,属于全球地下风化贡献最低的区域之一。海南岛玄武岩区的地表化学风化和CO2消耗速率高于法国中央高原和西伯利亚,略低于夏威夷和德干,而显著小于东南亚的爪哇岛和 吕宋岛。在温度相近的条件下,径流量对化学风化速率有着非常明显的控制作用。由于较低的年径流量,热带区域的海南岛,其对大气CO₂的消耗能力只是处于一个全球平均的范围内。     

苏皖玄武岩土壤中风尘的识别及风化特征

风尘传输与沉降影响生态系统和元素的生物地球化学循环,对其在成壤作用中的识别与贡献进行研究有重要意义。文章选择在非风尘沉降区的苏皖玄武岩台地典型的两个风化剖面（安徽明光梅花村和江苏盱眙宝塔村）和部分表土及水系沉积物样品,系统分析主要矿物、粘土矿物、常量元素、微量元素及Sr、Nd同位素组成。结果显示,玄武岩基岩基本由斜长石和辉石组成,而风化基岩则主要由蒙脱石构成,风化土壤则出现基岩和风化基岩中未出现的石英、伊利石等风尘特征矿物;基岩和风化基岩以高Mg,低Si、K,无Eu异常等特征,风化土壤则以高Si、K,低Mg,负Eu异常等特征;基岩和风化基岩的εNd偏正,⁸⁶Sr/⁸⁷Sr值较低,而风化土壤εNd偏负,⁸⁶Sr/⁸⁷Sr值较高;各种证据都显示风尘对风化土壤有重要贡献,通过Nd同位素混合模式计算,风尘对土壤的贡献达60%以上。玄武岩风化表现为完全的蒙脱石化,为显著的去Ca、Mg作用,在梅花村剖面,表层土壤出现Ce负异常,而在下部层位出现Ce正异常,研究还发现在风尘的加积作用,土壤的Si、K含量得以上升。受相对较大的玄武岩台地高程差影响,玄武岩风化产物和沉降的风尘易被降水侵蚀,造成风化剖面较薄,促使玄武岩风化处于“供应限制”模式。本次工作为玄武岩的风化机制,风尘在元素地球化学循环中的作用等提供了新的地质证据。     

咸化水体中DIC的同位素组成及环境过程分析

系统采集了天津地区地表水样品,对其溶解无机碳的稳定碳同位素比值(δ13CDIC)及相关化学组成进行了全面测定,以期对咸化并且受到污染水体中的溶解无机碳的来源和迁移转化特征进行探讨.研究结果显示,天津地表水中溶解无机碳的δ13CDIC值主要分布于0.27‰～ -14.9‰之间,显示了相对较宽的分布范围.同时,天津地表水体...     

碳同位素和水化学在示踪贵阳地下水碳的生物地球化学循环及污染中的应用

地下水污染影响碳的生物地球化学循环,碳的演化也能够反映地下水的污染状况。对贵阳城区地下水的水化学、溶解无机碳含量及其碳同位素进行了分析。研究结果表明,地下水化学以SO4·HCO3-Ca·Mg型和HCO3-Ca·Mg型为主,化学组分分析结果表明,水化学特征主要受岩性控制。地下水中溶解无机碳表现形式主要为HCO-3,丰水期由于稀释作用其含量减少。而丰水期δ13CDIC较枯水期偏负,生物成因无机碳占比重大。结合碳同位素和NO-3等人为活动输入物质的负相关性尝试对城区地下水污染分区,结论为贵阳市区中部、东北部以及西郊农业区地下水受污染较为严重。     

黔中小流域水体悬浮物与沉积物微量元素地球化学特征及物源指示

系统探讨了黔中小流域水体悬浮物和沉积物中微量及稀土元素地球化学特征。结果表明,元素含量在河流与湖泊、悬浮物与沉积物之间均存在明显差异。稀土元素北美页岩标准化分布模式大致为轻稀土相对富集的平坦模式,δEu为0.82～1.25,δCe为0.79～1.25,整体变化不大,均表现为弱异常。麦翁河稀土总量与分布模式均发生异常,主要受上游盘龙煤矿影响。悬浮物的∑REE与pH呈反相关关系,而沉积物的∑REE却与pH表现出正相关关系,表明悬浮物与沉积物中稀土元素行为的控制因素不同。元素相关分析、因子分析及微量元素图解均表明悬浮物与沉积物中的元素具有同源性,主要来源于流域岩石化学风化和土壤物理侵蚀的产物,而某些金属元素Zn、Co、Cu、Cr、Ni则来源于周边工矿企业、农业生产等人为排放。本研究丰富和发展了喀斯特地区水体元素地球化学,揭示了小流域化学风化与物理侵蚀过程中的元素特征和物质输送状况,并为该流域的生态环境现状、治理及管理提供了科学依据和基础资料。     

Stratigraphical and biological significance of negative carbon isotopic anomalies in the basal Cambrian series of Guizhou Province

The early Early Cambrian strata within the bounds of Guizhou Province are almost predominated by black shale deposition. Recently, however, the authors have found a section consisting of a set of mudstones interbedded with limestones at the basement of the Cambrian at Yingping, Fuquan County,Guizhou Province, which provides favorable conditions for the study of marine geochemical characteristics of the early Early Cambrian. The characteristics of intense negative carbon isotopic anomalies near the Precambrian/Cambrian boundary at Yingping, Fuquan County, Guizhou Province, can be correlated with those of global carbon isotopic anomalies at the same time on a global scale, corresponding to the intense negative carbon isotopic anomalies near the Neoproterozoic/Cambrian boundaries at the bottom of the Xiaowaitoushan Member, Huize, Yunnan Province, at the top of the Tsagaan 0loom Formation of Mongolia and at the top of the Salarmy Gol Formation of Siberia, as well as those observed in southwestern United States, Iran, Amman, Poland, Newfoundland, the Great Britain, Canada, etc. Negative carbon isotopic anomalies can be used as the important basis for the division of the Precambrian/Cambrian boundaries.There have been found 8 m-thick black shales and cherts below the intense negative carbon isotopic anomalies in this profile. In the black shales there have been found large amounts of fossils such as Bradoricla,gernus Archotuba, indicating that during the period of sedimentation of black shales under anaerobic conditions there would be large quantities of organic species living in the sea. But in the section of grayish-green mudstones interbedded with limestones with intense negative carbon isotopic anomalies almost no organic fossil has been found. This may imply that the anaerobic event seems to have little bearing on the mass extinction near the Precambrian/Cambrian boundary, whereas the intense negative carbon isotopic anomaly event appears to be more closely related to the mass extinction occurring near the Precambrian/Cambrian boundary.     

贵州碳酸盐岩红色风化壳次生石英的裂变径迹测年研究

贵州位于青藏高原东南缘,由于缺乏沉积记录其新生代的地质演化历史还不很明晰,而广泛分布于云贵高原的碳酸盐岩红色风化壳可能蕴涵着重要的地质演化信息.本文对贵州多个原位碳酸盐岩红色风化壳中产出的晶体形态较好的石英进行了裂变径迹方法测年.结果显示,石英的裂变径迹年龄数据呈现出较大的变化范围,从 1 Ma到 25 Ma,且远远地小于其三叠纪和寒武纪的母岩年龄;结合贵州 25 Ma到 1 Ma的区域地质演化历史,裂变径迹年龄值可以排除石英来源于母岩碎屑、成岩过程的次生形成以及火山活动产生的热水沉淀或交代形成的可能性,而只能推断为该晶体形态较好的石英于碳酸盐岩风化作用产生的富硅流体中沉淀形成;各剖面石英的年龄值与新生代的青藏高原夷平期、华南红土期、贵州构造稳定期乃至世界范围内的风化气候期有着良好的对应关系,说明次生石英裂变径迹测年具有很好的可行性和可靠性.     

贵州平坝白云岩风化壳稀土超常富集层中稀土赋存状态的研究

以平坝白云岩风化壳剖面为例,主要利用化学连续提取的方法,结合透射电镜的分析,对碳酸盐岩风化壳岩-土界面附近的稀土超常富集层中REE的赋存状态进行了研究,获得了REE在水溶态及可交换态(相态Ⅰ)、碳酸盐结合态及专性吸附态(相态Ⅱ)、非晶质氧化铁锰结合态(相态Ⅲ)、晶质氧化铁锰结合态(相态Ⅳ)、有机质及硫化物结合态(相态Ⅴ)和残渣态(相态Ⅵ)等6种相态的含量及变化规律.结果表明,REE在富集层中主要以专性吸附态、残渣态和有机态为主.风化前缘可溶态稀土所占比例较高,为稀土在风化壳中的迁移、转化提供可能;基岩中原生含磷稀土矿物的风化产生的稀土磷酸盐矿物的聚集导致了残渣态稀土大量存在于风化前缘;此外,由于风化淋溶的不断进行,可溶态的REE在高的pH值条件与剖面中的有机质、铁锰氧化物和粘土矿物共同作用下沉淀、富集,也导致了风化前缘稀土的超常富集.     

Emission Flux and Carbon Isotopic Composition of Methane from Rice Paddies in Guizhou Province

Methane emission flux from rice paddies in Guizhou province shows obvious three stage diurnal variations;It is relatively low from the morning to the noon,then successively increases in the afternoon and at night,and finally follows a gradual decrease.The δ13C values of trace methane emitted from rice paddies in Guizhou Province range from-64.5‰to -54.1‰ with an average of -60.7‰,very close to the reported values from America or Kenya.     

Natural and anthropogenic budgets of a small watershed in the massif central (France): Chemical and strontium isotopic characterization of water and sediments

A small watershed (160 km²) located in the Massif Central (France) has been chemically, isotopically and hydrologically studied through its dissolved load, bed sediments and soils. This watershed is underlain by basaltic bedrock and associated soils in which the vegetation is dominated mainly by meadows.Dissolved concentrations of major ions (Cl, SO₄, NO₃, HCO₃, Ca, Na, Mg, K, Al and Si), trace elements (Rb and Sr) and strontium isotopes have been determined for two different hydrologic periods on the main stream of the Allanche river and its tributaries.The major objectives of this study were to characterize the chemical and isotopic signatures of each reservoir occurring in the watershed. Changes in chemical and isotopic signatures are interpreted in terms of fluctuations of the different components inputs: rainwater, weathering products, anthropogenic addition.Water quality may be influenced by natural inputs (rainwater, weathering processes) and anthropogenic additions (fertilizers, road salts, etc.). Precipitation serves as a major vehicle for dissolved chemical species in addition to the hydrosystem and, in order to constrain rain inputs, a systematic study of rainwaters is carried out over a one year period using an automatic collector. Corrections of rainwater addition using chloride as an atmospheric input reference were computed for selected elements and the Sr/Sr ratio. After such corrections, the geochemical budget of the watershed was determined and the role of anthropogenic additions evaluated through the relationship between strontium isotopes and major and trace element ratios. Thus, 10% of Ca and Na originate in rainwater input, 40 to 80% in fertilizer additions and 15 to 50% in rock weatheringThe cationic denudation rates for this watershed are around 0.3 g s^–1 km² during low water discharge and 0.6 g s^–1 km² in high water stage. This led to a chemical denudation rate of 5.3 mm/1000 years.For solid matter, the normalization of chemical species relative to parent rocks shows the depletion or enrichment in soils and sediments. The use of K and Ca as mobile reference illustrates the weathering state of soils and sediments relative to parent rocks. This weathering state for bed sediments range from 15 to 45% for the K normalization and from 2 to 50% for the Ca normalization. For the soils, the weathering state ranges from 15 to 57% for the K normalization and from 17 to 90% for the Ca normalization.     

贵州福泉市双眼井泉小流域流量估算及排洪方案建议

贵州双眼井泉小流域为一地表分水岭与地下分水岭不闭合的岩溶峰丛洼地小流域。双眼井泉主要通过落水洞、溶蚀裂隙接受大气降水直接补给,水量动态变化较大,幅度从枯季的0.2L/s到雨季的35.5L/s不等,最突出的是2007年暴雨期间水量骤增,曾导致流域内磷石膏堆场子坝溃坝。为解决该流域防洪工程设计问题,本文在岩溶水文地质调查分析的基础上,提出了在缺少长观资料的情况下,以隔水层作为双眼井泉地下汇水边界、以当地丰水期最大径流模数计算得到的流量27.5L/s再乘上相应的安全系数得到的流量作为防洪工程过水断面设计依据,并提出了在双眼井冲沟口940m高程处新建一座拦水坝的排洪方案。经3年多的实践检验,设计流量计算合理,方案制定科学,工程运营安全。      

湘西唐家寨铅锌矿床锶、硫同位素及其对成矿物质来源的指示意义

唐家寨铅锌矿床位于湘西龙山—洛塔铅锌矿区的中部。对闪锌矿开展了锶同位素测试分析,通过成矿年龄(372Ma)的校正,得到初始(~(87)Sr/~(86)Sr)i的范围为0.70904~0.71143,平均值为0.70998(n=10),大于矿床形成时的海水Sr同位素,远小于富含有机质的下寒武统石牌组页岩层的Sr同位素,推测成矿流体中的Sr,可能是由具有较低Sr同位素组成的成矿期的海水混染了具有高Sr同位素的下寒武统石牌组页岩层而致。9件闪锌矿和方铅矿样品的δ~(34)SV-CDT值介于14.78‰~17.21‰,平均值为15.84‰,比同期(早奥陶世)海相硫酸盐硫同位素组成的平均值(29.5‰)低13.66‰,符合该矿床成矿温度(100~200℃)条件下硫同位素的分馏效应(10‰~20‰),表明硫化物中还原硫可能主要来源于赋矿地层中海相硫酸盐的热化学还原作用(TSR)。     

Enzymatic and Microbial Degradation of Organic Matter in Lake Hongfeng, Guizhou Province, China

1IntroductionEnzymaticandmicrobialdegradationoforganicmatterhasabearingnotonlyonearlydiagene sis,butalsoonelementcyclingandmicrobedistributioninlakesediments.Somereportsshowedtheabundancevariationsoforganicmatterinsediments (BurdigeandGardner,1998;ArthurandDean ,1998;WanGuojiangetal.,2 0 0 0 ) .However,duetothecomplexchemicalcompositionoforganicmatter,mechanismsofenzymaticandmicrobialdegradationandvariationsofeachchemicalcomponentneedtobestudiedfurther.Underanoxiccondition ,SO2 -4 isanimpo…