稀土元素地球化学在珊瑚礁环境记录中的研究进展

综述了稀土元素地球化学在珊瑚记录过去环境变化和珊瑚对环境变化响应等方面的研究进展。珊瑚骨骼中的稀土元素能够记录的环境信息主要包括海平面、污染、地下水、氧化还原环境等;而在珊瑚对环境变化的响应方面,主要体现在稀土元素的含量,配分型式以及Ce、Eu等元素的异常上。珊瑚骨骼中的稀土元素因为具有稳定性高、保存信息丰富以及记录环境准确等优势,显示出了极好的应用前景。未来的研究中,需要进一步探索珊瑚骨骼稀土元素含量的种间及空间差异性,探讨成岩作用对珊瑚骨骼稀土元素含量和配分型式的影响,这将有利于重建更准确、更长时间序列的珊瑚生长时期的环境信息记录。     

太平洋东部CC48孔沉积物稀土元素地球化学研究

研究样品于１９８８年采自太平洋东部ＣＣ４８孔。通过对沉积物稀土元素地球化学特征的分析发现：（１）各种类型深海沉积物的稀土含量有所差别，以稀土元素总量而论，深海粘土＞硅质软泥＞硅钙质软泥＞钙质软泥；沉积物中的自生矿物、硅质生物成因的非晶质ＳｉＯ２及碎屑矿物对稀土元素起富集作用，而生物ＣａＣＯ３则起分散作用。（２）稀土元素含量随深度发生变化。为地层划分提供了依据，应用元素地层学方法将岩芯分成５个层段。     

海洋细菌对稀土元素铈的富集矿化过程研究

采用从深海沉积物样品中分离培养的海洋微生物,分别进行几种海洋细菌（Jeotgalibacillus sp., Paenisporosarcina sp.,Sulfitobacter sp.）对稀土元素Ce的富集成矿过程的模拟实验。实验过程中利用ICP-MS、SEM、TEM等分析测试手段考察了微生物与稀土元素的相互作用过程。结果表明,三种海洋细菌对稀土Ce都有吸附富集作用,海洋细菌吸附富集稀土元素Ce的效率主要与细菌密度和稀土元素浓度有关,不同的海洋细菌对稀土元素的富集能力也有所不同。海洋细菌吸附富集稀土Ce并矿化的过程中,稀土元素Ce首先被吸附在细胞表面形成成核点,随后在细胞表面被矿化形成含稀土Ce的非晶相结构的矿物颗粒。通过考察海洋细菌对稀土Ce的生物成矿过程,进一步探讨了海洋微生物富集稀土成矿的过程和作用机制。     

台湾东黑潮主流区近千年来沉积物稀土元素的变化特征与来源

基于沉积物AMS14 C定年,研究了近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物的稀土元素组成变化特征及赋存形态,探讨了该区近千年来稀土来源。台湾东黑潮主流区近千年来沉积物中稀土元素总量平均为119.82μg/g,低于上陆壳和中国黄土的稀土元素平均含量,与冲绳海槽较为接近;轻重稀土元素比值平均为11.30,明显富集轻稀土,具有明显的陆源属性。研究区沉积物稀土元素对球粒陨石和上地壳标准化配分模式均表现为轻稀土富集重稀土相对亏损,且具有弱的Ce正异常。根据定年结果及稀土元素变化特征趋势将柱状沉积物分为3层:0～8.5、8.5～21.5和21.5～30cm,随深度增加稀土元素总量的平均值逐渐增大,轻重稀土元素比值逐渐减小,Ce正异常程度逐渐减弱。稀土元素赋存形态分析表明,La、Ce、Pr、Nd 4种轻稀土元素主要为天然陆源,其他稀土元素受氧化还原环境影响相对较大。稀土元素主要存在于残渣态中,其次为铁锰氧化物结合态,残渣态对台湾以东黑潮主流区沉积物中总稀土元素的配分模式起决定性作用,也是造成Ce正异常的关键赋存形态。近千年来沉积物中稀土元素变化与沉积物粒度关系不大,物质来源较为稳定,台湾东部河流输入是研究区沉积物中稀土元素的最重要来源,亚洲大陆风尘输送对稀土元素的贡献较小。     

不同成因的海洋铁锰氧化物沉积物中稀土元素的地球化学特征

测试了具代表性的成岩型结核和水成型结壳的稀土元素,以研究稀土元素在这两种成因的海洋铁锰氧化物沉积物的特征及其与成因的关系。稀土元素特征表明稀土元素没有参与成岩型结核的成岩作用。即没有加入到1nm水锰矿中去,而是加入到无定形铁的氧化物、氢氧化物中去。同样,稀土元素也没有直接参与水成结壳的水成作用,即没有加入到锰、铁的氧化物、氢氧化物中去,而是与钙、磷相关。推测在很大程度上是先沉淀在钙、磷相中然后才加入到水成结壳中。稀土元素在这两种类型的沉积物的分布与其成因密切相关。     

西菲律宾海表层沉积物稀土元素地球化学特征及物源指示意义北大核心CSCD

西菲律宾海地质作用复杂,其表层沉积物稀土元素地球化学特征对其沉积物来源具有明显指示意义。基于西菲律宾海吕宋岛至九州帛琉洋脊之间海域表层沉积物样品的常量元素和稀土元素组成,通过对不同类型沉积区稀土元素组成、配分模式和稀土元素La/Yb和Sm/Eu比值进行研究发现,研究区沉积物中稀土元素组成受沉积物类型和物质来源控制,沉积物中黏土矿物、铁锰氧化物自生颗粒和磷灰石是稀土元素的主要富集相;吕宋岛与本哈姆高原之间海盆的沉积物含有来自吕宋岛蛇绿岩的物质,而中央裂谷以西海盆区和含结核黏土区沉积物主要由陆源风尘物质、海底火山物质和自生组分组成。     

海底稀土分布及其控制因素研究进展

稀土是不可再生的重要自然资源,在高科技、冶金、石油、农业等领域广泛应用,因此对稀土的研究具有重要的应用价值和战略意义。本研究概述了国内外海洋环境中稀土元素研究进展,总结了稀土元素在海底沉积物、多金属结核(结壳)、热液硫化物以及海水中的来源、分布及控制因素,发现在多金属结核(结壳)及南太平洋东部、北太平洋中部和日本南鸟岛以南地区的深海泥中稀土元素比较富集,有一定开采价值;深海沉积物中的稀土元素主要受沉积物类型和海底火山活动影响,而陆缘海主要受粒度和物源影响,多金属结核(结壳)则主要受构造背景和氧化还原环境影响;对当前稀土研究中可能存在的问题进行了探讨,提出在稀土元素研究中应灵活应用新的研究手段。     

稀土元素作为示踪标记在海洋沉积动力学中应用前景的初步探讨

根据对长江等5条河流和东海陆架区总计146个沉积物样品的稀土元素和粒度分析结果,借助统计学方法,讨论了河流和东海近岸沉积物稀土元素分布格局的形成因素及其对沉积动力作用的响应,结果表明,各河流沉积物在稀土元素总量和轻重稀土分异等参数上有差异;在长江口沉积物中稀土元素在小于2和2~31μm粒级中较富集,全岩稀土元素含量受物质组成占优的粒级控制;在东海陆架研究区稀土元素含量由岸向海有减小的趋势,在河口附近相对较高,轻重稀土分异自28°N向南有增大的趋势。     

西菲律宾海表层沉积物稀土元素地球化学特征及物源指示意义

西菲律宾海地质作用复杂,其表层沉积物稀土元素地球化学特征对其沉积物来源具有明显指示意义。基于西菲律宾海吕宋岛至九州帛琉洋脊之间海域表层沉积物样品的常量元素和稀土元素组成,通过对不同类型沉积区稀土元素组成、配分模式和稀土元素La/Yb和Sm/Eu比值进行研究发现,研究区沉积物中稀土元素组成受沉积物类型和物质来源控制,沉积物中黏土矿物、铁锰氧化物自生颗粒和磷灰石是稀土元素的主要富集相;吕宋岛与本哈姆高原之间海盆的沉积物含有来自吕宋岛蛇绿岩的物质,而中央裂谷以西海盆区和含结核黏土区沉积物主要由陆源风尘物质、海底火山物质和自生组分组成。     

NOBIAS PA1螯合树脂富集——ICP-MS定量测定近海水体中的稀土元素

稀土元素是海洋中一类极为重要的地球化学过程的示踪剂,但因其浓度多在pmol/kg数量级,分析测试一直是难点,为了使稀土元素在海洋研究中得到更广泛的应用,必须对海洋中低浓度的稀土元素进行准确测量。本研究建立了NOBIAS PA1螯合树脂富集—ICP-MS法,可以对近海的小体积水样中的稀土元素进行高准确度、高精密度分析。研究表明,调节样品溶液pH为4.59~4.69、清洗溶液为6 mL 0.05 mol/L NH_4AC、洗脱溶液为2 mL 1 mol/L HNO_3时,实验测试条件为最优。本方法对稀土元素的回收率在94%~106%,检出限范围为0.001~0.424 pmol/kg,分析精密度优于5%(n=5)。本研究所建立的方法,可用于河水、海水与河口盐度梯度区稀土元素的分析。     

厦门海域鱼体稀土元素的生态化学特征

于1995—1996年在厦门海域采集了28种鱼类样品，用ICP—MS法测定了15种稀土元素(REE)的含量，研究了鱼体稀土元素的组成和分布模式及与海水环境之间的关系。结果表明，厦门海域鱼体REE总量介于12．4—596．5ng／g，平均为(77．5l2．8)岭g。鱼体明显官集轻稀土，同时轻、重稀土之间则存在较大的分馏作用，说明轻稀土的生物学效应比重稀土更为显著。鱼类稀土元素分布模式总体上与海水REE分布模式接近，并且鱼类REE含量与近岸陆架海水REE含量之间有很好的相关性，说明海洋鱼类对稀土元素的利用遵从丰度规律。鱼类对稀土元素的富集系数在103以上。稀土元素沿厦门海域食物链的迁移传递没有表现出明显的生物放大作用。     

稀土元素和海洋化学

近年来研究海洋中痕量元素的化学行为日益受到人们的重视。通过对海洋中痕量元素浓度的分布、元素与阴离子和有机配位体的络合作用、在微粒上的吸附、痕量金属离子的氧化还原反应等的研究,可以解决海洋地球化学中的一些重要问题。稀土元素的离子半径在痕量金属的海洋化学研究中起着独特的作用。 海洋中稀土元素的主要来源有:大陆上的稀土元素随江河流入海洋,含稀土的气溶胶溶解在海水中;海洋底部的热液作用。通过生物体的下沉过程,使稀     

东海内陆架泥质区表层沉积物稀土元素的分布特征

通过对东海内陆架泥质区30个表层沉积物样品中的稀土元素、主微量元素、TOC、CaCO3、沉积物粒度进行了分析,讨论了影响稀土元素分布的原因。结果显示东海内陆架中ΣREEs为182.8～221μg/g,均值为206.5μg/g,明显高于黄土、黄河及雅鲁藏布江中稀土元素的含量,与长江、瓯江中稀土元素含量接近。稀土元素的球粒陨石标准化配分模式及(La/Yb)N比值显示,轻稀土显著富集,存在显著的δEu异常。稀土元素上地壳标准化配分模式显示稀土元素与上地壳之间不存在显著的分馏,稀土元素存在显著的"四分性"。稀土元素与粒径、有机质、CaCO3之间不存在相关性,表明研究区中稀土元素含量不受上述3个因素的控制。元素比值及稀土元素上地壳标准化配分模式显示研究区稀土元素主要源于长江。     

浙闽近岸海域表层沉积物稀土元素的物源指示

通过对浙闽泥质区近岸海域的151个表层沉积物样品和周边入海河流的71个表层沉积物样品进行粒度和稀土元素测试分析,研究了该区的稀土元素分布、Eu和Ce异常、稀土元素的球粒陨石标准化和上陆壳标准化配分曲线特征等。对研究区表层沉积物与长江、瓯江、闽江表层沉积物的稀土元素进行对比,以Ce/La和Sm/Nd作为元素对进行FD判别函数分析,结果表明研究区表层沉积物并不是单一物源形成,是长江、闽江、瓯江共同作用的结果。为了探究3条河流对浙闽近岸海域影响程度的大小,用物源指数进行判别,结果表明,3条河流对研究区内陆架、外陆架的影响程度都是长江瓯江闽江,内陆架表层沉积物中长江源占有明显优势,外陆架表层沉积物物源比内陆架更复杂,3条河流的混合作用更明显。     

南沙群岛珊瑚礁生态系中稀士元素的垂直转移过程研究

海洋沉积物中稀土元素的分布、转移行为已有许多报道。地球环境中稀土元素的行为是当今地学研究的热门课题,稀土元素的分布特性和转移行为研究与环境有极大的相关性,通过研究环境中稀土元素的转移行为就可了解环境演变的信息,所以海洋环境中稀土元素的研究具有重要的意义(Fleet,1984; Piper,1974; Schijf et al.1995;赵一阳等,1994;王中刚等,1989;张丽洁等,1995)。海洋中颗粒物质垂直转移过程研究对研究海洋在全球变化(特别是全球气候变化)中有重要意义,但目前的研究仅集中于以碳为核心的生源要素和某些微量元素(宋金明等,1996;宋金明,1997),至今稀土元素在海水中垂直转移过程研究尚未见报道。珊瑚礁生态系是最重要的海洋生态系之一,研究珊瑚礁生态系中稀土元素的垂直通量,即热带海域稀土元素在海水中垂直转移过程,继而椎测对全球气候变化的影响,为研究海洋在全球气候变化中的作用提供了新课题。 本文首次报道用沉积物捕捉器(ST)收集南沙珊瑚礁潟湖中颗粒物质,研究稀土元素的垂直通量和不同形态稀土的垂直通量,以及稀土元素垂直转移的控制因素。     

中太平洋和中国南海富钴结壳稀土元素地球化学

对中太平洋海山和中国南沙海盆富钴结壳中稀土元素的含量、分布特征、配分模式分析结果表明:富钴结壳中稀土元素含量非常高,总量为1 380×10-6~2 360×10-6,约为正常深海沉积物和海水中稀土元素含量的10~100倍,与大陆地壳丰度相比Ce最为富集;中太平洋海山区和中国南沙海盆富钴结壳中的稀土元素配分模式与其他海域基本相同,属轻稀土元素富集、重稀土元素亏损型;Ce元素含量和轻重稀土元素的比值沿生长方向逐渐降低,底层比顶层高出近一倍;不同海域富钴结壳中稀土元素的含量变化较大,夏威夷群岛富钴结壳中的稀土元素总量最高,中太平洋海山区中等,中国南沙海盆偏低。     

西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳稀土元素地球化学特征及来源

利用X射线衍射法、等离子体发射光谱法和等离子体质谱法分析了西太平洋采薇海山和徐福海山富钴结壳矿物相组成以及常微量元素含量,探讨稀土元素地球化学特征和物质来源。研究表明,富钴结壳样品主要结晶矿物为水羟锰矿,次要矿物包括石英、斜长石、钾长石和碳氟磷灰石,同时含有大量非晶态铁氧/氢氧化物。富钴结壳的Mn和Fe含量最高,Mn含量为16.20%～26.62%,Fe含量为8.56%～18.19%,老壳层（IV和V）发生了磷酸盐化作用。富钴结壳的稀土元素明显富集,轻稀土元素明显高于重稀土元素,稀土总量为1 842～2 854μg/g,其中,Ce约占50%。老壳层中稀土元素含量明显高于新壳层,这可能与老壳层发生磷酸盐化作用有关。稀土元素配分模式呈现Ce正异常、Eu无异常,具有明显Ce富集特征。富钴结壳的稀土元素与Ce、Y、CaO、P₂O₅、Ba和Sr具有正相关性关系,与Fe、Al₂O₃、Na₂O、K₂O、MgO、TiO₂、Pb和V具有负相关性关系,与...     

冲绳海槽表层沉积物元素地球化学及其对物源和热液活动的指示

对采自冲绳海槽北部和南部唐印、第四与那国热液区附近的表层沉积物进行了主、微量和稀土元素分析。结果表明冲绳海槽北部和南部表层沉积物元素组成具有很大差异。北部沉积物中Ca、Sr、Na元素含量较高,大部分微量和总稀土元素含量较南部沉积物低。北部沉积物中有钙质生物组分及火山物质的加入,由于这些物质稀土含量较低,对沉积物中的稀土元素造成了稀释作用。北美页岩标准化稀土元素配分模式整体较平坦,轻稀土略富集,重稀土相对亏损,弱Ce和Eu异常,表明冲绳海槽北部表层沉积物陆源物质主要来自黄河和台湾河流输入的部分物质。冲绳海槽南部表层沉积物Si、Fe、Ba、Cu、Pb、Zn和稀土元素含量较高,轻重稀土分馏减弱,重稀土含量升高。由于受热液活动影响,一定量的黄铁矿、磁黄铁矿、重晶石及热液Fe-Mn氧化物的加入,使得南部沉积物的Fe以及部分微量元素含量升高,并表现出类似热液流体正Eu异常的稀土特征。这些Fe-Mn氧化物不仅从热液流体中清扫稀土元素,而且可以从海水中清扫稀土元素,使得沉积物负Ce异常减弱,总稀土含量升高。此外,样品中有一定量的过剩Si,来自热液活动。稀土元素配分模式及(La/Sm)N-(Gd/Yb)N比值表明冲绳海槽南部沉积物主要陆源物质来自台湾。     

中印度洋海盆沉积岩心中稀土元素的成岩再活化作用

中印度洋海盆沉积岩心中稀土元素的成岩再活化作用ＪＮＰａｔａｎ等稀土元素（ＲＥＥ）是了解沉积物和沉积岩沉积环境的有效示踪剂。中印度洋海盆（ＣＩＢ）的硅质软泥稀土元素丰度通常比钙质软泥高,但是比红粘土低,并且显示出正的Ｃｅ／Ｃｅ异常。Ｔｌｉｇ和Ｓｔｅｉ...     

中太平洋富钴结壳稀土元素的地球化学特征

利用"大洋一号"调查船在中太平洋不同海区调查时获取的18个富钴结壳样品,采用化学分析及ICP-AES分析法,对中太平洋海区富钴结壳稀土元素的含量、分布特征、配分模式以及来源进行了分析和研究,结果表明:(1)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素含量异常高,总量为1703×10-6～2879×10-6,约为正常深海沉积物、有孔虫核壳和海水中稀土元素含量的10～100倍,与莱恩群岛和夏威夷群岛海区结壳中稀土元素的含量接近,且明显高于约翰斯顿岛、马绍尔群岛和南中国海等海区结壳中稀土元素的含量;(2)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素的配分模式基本相同,轻稀土元素富集,尤其是Ce元素相当富集,呈较为明显的正异常,而重稀土元素则普遍亏损;(3)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素与海水中稀土元素的配分模式为明显的镜像关系;(4)中太平洋海区富钴结壳中稀土元素总量与Mn呈显著正相关,与Mn/Fe相关不明显,反映出研究区结壳中的稀土元素主要来自于海水和上覆水的缓慢沉积以及火山喷发、洋底玄武岩风化淋漓和生物化学沉积。