东海沉积物元素地球化学和海绿石的研究

一、东海沉积物元素地球化学研究,从七十年代至八十年代初,选择了具有典型陆缘海特色的中国东海,从台湾浅滩、东海大陆架到冲绳海槽,系统而深入地开展了这项研究工作。首先从一般成矿元素铁、锰、     

南海北部陆坡表层沉积物强度特征研究

随着海洋开发活动由浅海走向深海,南海北部陆坡的沉积物强度特性逐渐成为关注热点。本文通过参与2015年与2016年共享航次计划,在南海北部莺琼陆坡、神狐陆坡、东沙陆坡、台湾浅滩陆坡进行沉积物重力取样与箱式取样,并现场剖样,用以进行沉积物强度测试。地质取样结果表明东沙陆坡砂含量相对较高并发现直径约22cm黑色气孔状碳酸盐结核。在神狐陆坡沉积物表层发现活体壳类生物,在110cm深度处发现壳类生物遗骸。十字板剪切试验与笔式贯入试验结果表明南海北部陆坡,沉积物强度差异较大。但总体而言,除东沙陆坡外,莺琼陆坡、神狐陆坡、台湾浅滩陆坡表层沉积物强度一般较低。0～20cm范围内,笔式贯入阻力一般小于0.1N,十字板剪切强度最大一般不超过10kPa。0～300cm深度范围内,沉积物强度沿深度方向大致呈递增趋势,个别站位递增趋势不明显。台湾浅滩陆坡等南海北部陆坡表层沉积物存在强度分层:分层界面以上,沉积物强度较低;分层界面处,沉积物强度骤增。该分层界面可能是海底滑坡的潜在滑动面。     

再悬浮条件下沉积物内源磷迁移-转化机制研究进展

对沉积物再悬浮的驱动力及其耦合效应、再悬浮-内源磷迁移转化机制及主要影响因素进行了阐述,探讨了该领域未来可能的研究方向。相关研究发现,沉积物再悬浮的各种驱动力既可以单独作用也可相互耦合,其耦合效应具有显著的时空变异性;再悬浮使还原态沉积物暴露于有氧环境,沉积物中铁、锰的氧化以及沉积物颗粒的吸附促进了内源水溶态无机磷(SRP)的去除,而进入水体的内源有机磷则通过生物矿化和光化学分解转化为SRP;沉积物物化特征、水动力、水生生物以及水体理化性质等因素控制着再悬浮过程中内源磷的迁移和转化。指出再悬浮条件下沉积物内源磷迁移转化的多过程耦合效应、沉积物中磷形态的转化及其生物有效性、内源有机磷矿化与光化学分解机制及其调控因素将是本领域需要进一步研究的重点。     

偏硼酸锂熔矿-超声提取-电感耦合等离子体发射光谱法测定岩石水系沉积物土壤样品中硅铝铁等10种元素

采用偏硼酸锂熔矿分解样品,超声波振动提取,电感耦合等离子体发射光谱法同时测定同一份溶液中的硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠、磷、锰、钛等组分。通过对岩石、水系沉积物和土壤国家一级标准物质测定验证,方法的准确度、精密度能够满足样品中各元素定量分析的要求。     

X射线荧光光谱法测定土壤和沉积物中的锰

X射线荧光光谱法(XRF)是测定土壤和沉积物中锰的重要方法,具有制样简单、非破坏性测定、检测速度快等优点。目前用于建立工作曲线的土壤和沉积物标准物质的锰含量最高为2490mg/kg,采用XRF法测定受污染土壤和沉积物中的锰含量时易超出工作曲线测定范围。本文将锰标准溶液定量加入到土壤标准物质中,制备锰含量更高的校准样品,工作曲线的测定上限范围由2490mg/kg提高至3780mg/kg。该方法测定不同含量标准物质中锰含量的结果均在认定值范围内,实际样品的加标回收率为97.8%～108.3%,高含量锰的实际样品测定值与电感耦合等离子体发射光谱法测定值的相对偏差小于5.7%,相对标准偏差(RSD)小于0.4%(n=7)。实验结果表明该法测定锰含量高的土壤和沉积物的准确度和精密度良好。     

四川盆地紫色土矿质元素的含量与分布

紫色土是我国的一种独特土壤类型,矿质元素的含量与分布异于间一地区地带性土壤。铝、钙、镁、钾、钠、磷和锰高于我国土壤平均值,其中铝、钙、钾、钠和镁还高于世界土壤平均值;硅、铁和钛低于我国土壤平均值。紫色土矿质元素分布受成土母岩,元素自身迁移能力和成土条件影响。镁、钾、铁、钛的迁移能力较弱,分布较均一。含量主要受成土条件影响的有钙、钠、铝、磷、锰,在土壤中变化较大。紫色土硅的含量和分布基本上取决于沉积相。四川盆地镁、钾、锰、硅的区域分异比钙、钠、铝、磷、钛、铁要小。     

南海北部陆坡高速堆积体沉积物稀土元素特征及其物源意义

对南海北部陆坡MD05-2905站9个沉积物样品稀土元素进行分析,结果显示MD05-2905站沉积物中稀土含量总量(ΣREE)变化范围较大,其分布范围为60.66×10-6～350.37×10-6,平均值为174.59×10-6,其中全新世样品的稀土含量总量明显低于末次冰期样品,其球粒陨石分布模式与上地壳基本一致。对比发现,其ΣREE平均值相对接近中国黄土和珠江口,而与深海粘土中稀土元素的丰度相差较大,说明其主体可能来自陆源。稀土元素分馏参数δEu和δCe以及富集因子(EF)和判别函数(DF)揭示南海北部MD05-2905站沉积物与黄土、珠江口和台湾浅滩都有联系,显示了多物源多传输方式的特征。另外发现富集因子(EF)和判别函数(DF)数值在末次冰期时期与全新世时期差别相对较大,末次冰期时期黄土、珠江口和台湾浅滩的DF值都远远小于全新世时期,这可能反映末次冰期时黄土、珠江口和台湾浅滩对南海北部的物源贡献更大,也反映末次冰期与全新世期间各个物源供给/传输方式可能发生变化。     

永定河沉积物中磷的存在形态及其指示意义

采集官厅水库的永定河入库口附近沉积物,采集深度77cm,以1cm做为一个层位单元进行分割,测定其中11个层位的总磷,同时对这些层位沉积物中二钙结合态磷、八钙结合态磷、铝结合态磷、铁结合态磷进行连续分级提取,有机磷通过灼烧法测定,残留态磷由总磷与上述五种形态磷差减确定。结果显示:沉积物中总磷含量在580.3~1276.2μg/g,主要成分为无机磷,平均占总磷的比例为88%;残留态磷为沉积物中磷的主要形态,含量占总磷50%以上。在沉积物深度75~20cm的沉积年份中,永定河向官厅水库输送的残留态磷量不断增加,且增速逐渐加快,主要为水土侵蚀的产物。从沉积深度20cm以来的沉积年份里,总磷的输入量不断减少,但以二钙结合态磷为主的生物有效磷输入量随总磷的含量降低而持续增加,主要来自工业和生活污水,反映了官厅水库上游永定河流域内工业和生活污水排放所占的比重日益增加,成为官厅水库富营养化污染的主要来源,以致官厅水库富营养化的趋势增强。     

X射线荧光光谱法同时测定钛精矿中主次量组分

采用铁矿标准样品和高纯二氧化钛混合配制钛精矿的校准样品,X射线荧光光谱法同时测定钛精矿中氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、磷、硫、氧化钙、二氧化钛、五氧化二钒、锰、铁等主次量成分,并对熔剂选择、熔融条件、钒Kα峰位确定及基体效应校正等进行了探讨。测定结果与标准样品标称值吻合,相对标准偏差(RSD,n=7)除低含量的磷、硫外均在5%以下,能满足钛精矿的检测需要。     

修武盆地下寒武统黑色岩系铀矿物赋存特征及富集机理

通过野外地质调查、岩相学、地球化学和电子探针等分析方法,初步查明了修武盆地下寒武统黑色岩系中的铀矿物主要为磷钙铀矿和含磷钙钛铀矿,且多数以独立矿物形式存在,矿物颗粒微小,约1~3μm,少量与钛矿物共生;黑色岩系沉积受海底热液影响,其物源来自陆地和海底热水沉积物,由两者混合组成,且以陆源为主;铀的富集与碳、磷等元素关系密切。     

太平洋西部深海沉积物中有机质、氮、磷的初步研究

本文通过对太平洋西部(南纬2°-8°,东径170°-173°20')水深在3800-5200米7个站位柱状样中有机质、氮、磷的含量分析,并与沉积物中粒度、微古、底栖生物、矿物资料的对比研究,指出了太平洋西部深海沉积物中有机质、氮、磷的分布规律,控制因素及地球化学特征。资料研究表明:有机质、氮主要来自海水的化学作用及生物作用的沉淀物,而磷同时又有火山喷发时颗粒无机磷的加入;有机质、氮的含量分布与沉积物类型密切有关,在某种程度上,对太平洋西部的沉积环境起了标志作用。     

生物膜作用下沉积物-水界面溶液中pH和磷含量变化

采集城市排污水渠中的沉积物样品和底栖生物样品,应用微电极原位pH测量技术测量沉积物-水界面溶液的pH值,电感耦合等离子体发射光谱法测定沉积物提取液中上覆水和空隙水中生物可利用磷的含量,研究了沉积物表面的生物膜对城市河流沉积物-水界面微环境中pH值和磷含量的影响。研究表明沉积物表面的生物膜由藻类(蓝藻门颤藻属Oscillatoria和硅藻门的菱形藻Nitzschia)和微生物组成,由于藻类的光合作用和微生物作用,沉积物空隙水中的溶解氧和CO2发生变化,因而改变了界面附近的pH值、氧化还原电位等物理化学条件,同时改变了界面附近溶液中磷的浓度和浓度梯度。在生物膜作用下,剖面中空隙水的pH和pH变化梯度、磷的浓度和浓度梯度高于非生物作用条件下。磷在生物藻垫的空隙水中高度富集。在生物膜存在情况下,在空隙水中形成了与非生物作用下相反的pH值和磷浓度的耦合关系。无生物作用的沉积物空隙水中pH越偏离中性,沉积物中磷的释放量增加,空隙水中磷含量增加;在生物膜作用下,pH由弱酸性向中性变化时,沉积物中磷的释放量增加,空隙水中磷含量增加。依据界面附近pH值和磷的变化规律,可以将沉积物-水界面附近的生物作用分为生物膜的固定作用区和攫取作用区。     

海南岛昌化江河口与邻近海域锆、钛矿化远景及成矿地质条件分析

利用X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectrometer,简写为XRF)对海南岛昌化江流域土壤样品和昌化江河口与邻近海域沉积物样品中的锆、钛元素进行了测试分析,并计算了样品中的锆、钛品位。研究结果表明,昌化江河口及其邻近海域沉积物中的锆、钛砂矿具有明显的异常富集;昌化江流域表层土壤中Zr和Ti呈含量变化大、高值相对集中分布的特点;主要母岩为大面积分布的花岗岩;炎热潮湿气候和河流的动力条件为母岩风化和含矿碎屑向海搬运的主要地质营力;沿岸显著的波浪和潮流作用及典型的砂砾质海岸为昌化江河口与邻近海域锆、钛砂矿的形成创造了有利条件。根据锆、钛品位计算结果圈定了南、北2个矿化远景区。     

闽南-台湾浅滩陆架沉积砂中石英颗粒表面的微结构

石英颗粒表面微结构的研究是随着电子显微镜应用到地质学上而发展起来的。近年来利用扫描电镜观察石英颗粒表面形态特征及差异来研究沉积物物质来源、搬运方式和沉积环境已在我国开展起来。本文是在对闽南-台湾浅滩陆架的地形、沉积物粒度研究基础上,用JSM-50A扫描电镜观察、研究石英颗粒表面微结构时,发现调查海区的(中砂)沉积物中的石英颗粒具有各种微结构,反映特有的沉积环境。     

潮滩沉积物-水界面磷、铁的高分辨率分布特征及生物地球化学行为

为了解潮间带微环境中磷、铁元素的分布和耦合规律及对磷释放的影响,借助薄膜扩散梯度技术（ZrO-Chelex DGT）原位高分辨率获取九龙江口红树林潮滩孔隙水剖面的溶解活性磷（DRP）、Fe2+浓度,并测定沉积物相应的理化参数.研究结果表明:（1）在表层孔隙水中,DRP、Fe2+浓度呈现显著的正相关性,证实了磷、铁元素的耦合关系以及沉积物铁氧化物对磷吸附/解吸附的控制作用;（2）在深部还原带,DRP浓度相对Fe2+浓度具有较大的波动,主要受到沉积物异质性以及红树植物吸收等的影响;（3）根据表层孔隙水中DRP的浓度梯度计算获得磷的分子扩散通量为0.000 64~0.006 00 μg·cm-2·d-1,结果远低于一般湖泊沉积物内源磷的扩散通量,原因是富铁且具较深氧化带的潮滩沉积物中的磷-铁耦合关系有效地抑制了磷的释放.      

太湖入湖河道沉积物中生物利用磷和营养水平分析

为了解太湖入湖河道的营养状况,研究了太湖西部河流沉积物生物利用磷的组成与分布。研究结果显示,北部沉积物中营养元素较高,南部较低;沉积物中生物利用磷的含量次序为藻类可利用磷(AAP)>NaHCO3提取磷(OLP)>水溶性磷(WSP)>易解吸磷(RDP),其中AAP是重要的生物利用磷,AAP的比例越高,富营养化程度越高。AAP与营养元素的相关性在不同区域河道有所不同,北部河道与总氮(TN)、总磷(TP)相关性较好,中部和南部河道与沉积物有机质总量(TOM)相关性较好。沉积物的生物利用磷受不同污染源影响较大。对比河道沉积物与湖泊沉积物的特征,发现湖泊沉积物中生物利用磷(BAP)/总磷(TP)、藻类可利用磷(AAP)/总磷(TP)都高于河道沉积物,表明湖泊沉积物中的磷更容易被植物吸收。     

浅水湖泊沉积物中磷的地球化学特征

对太湖不同污染状况和生态系统状况的湖区沉积物中磷的地球化学形态及其分布进行了研究。结果发现,沉积物的理化性质和磷的化学形态一般都在表层下深5～15cm发生明显的转折;草型湖区、藻型湖区、开阔湖面的大湖区沉积物的理化性质、间隙水中的磷浓度及沉积物中磷的形态存在较大的差异。东太湖沉积物间隙水磷浓度和交换态磷含量都显著低于其他湖区;风浪扰动相对剧烈的开阔湖面湖区沉积物中磷的沉积规律也不同于梅梁湾藻型湖区和东太湖草型湖区。研究表明,浅水湖泊中水生生物状况、风浪扰动状况对沉积物中磷的地球化学行为有至关重要的影响。     

四川盆地东北部飞仙关组暴露浅滩、非暴露浅滩与储层关系

四川盆地东北部飞仙关组中发育大量浅滩相沉积，不同地区浅滩形成时的古地理背景及海平面升降情况不同，导致沉积物岩性及储集性能截然不同。广元、通江、南江、巴中地区浅滩位于下三叠统飞仙关组三段，形成于海平面上升过程，沉积物一直处于被海水淹没状态，未曾暴露，岩性为灰色亮晶鲕粒灰岩、亮晶砂屑灰岩，颗粒间全被方解石晶体充填，岩石孔隙度和渗透率低，储集性能相对较差。达县—宣汉地区浅滩位于飞仙关组二段中，沉积基底为一水下高地，形成于海平面下降过程；沉积物经常暴露于潮上，发生白云岩化和大气淡水溶蚀作用，埋葬后岩石又发生了重结晶作用和进一步溶蚀作用，岩性为砂屑白云岩、溶孔白云岩、残余鲕粒白云岩夹少量灰岩、鲕粒灰岩，岩石中晶间孔、粒间孔及溶孔丰富，孔隙度高，渗透率好，储集性能极佳。油气勘探时要注意寻找类似达县—宣汉地区飞仙关组二段中的暴露浅滩型储层。     

化学连续提取法对太湖沉积物中磷的各种形态测定

为确定太湖沉积物中磷的各种形态含量,本文应用SMT 连续提取法对太湖梅梁湾表层沉积物样品和淡水沉积物标准物质BCＲ --684 中磷的各种形态进行测定。结果表明SMT 法具有一定的适用性和准确性。太湖沉积物中磷形态测定结果表明无机磷是太湖沉积物中磷的主要赋存形态,占总有效磷的 59. 22%,无机磷含量中非磷灰石态磷含量为139 μg /g,大于磷灰石态磷含量113 μg /g。     

密云水库沉积物中磷释放的环境因子影响实验

为了探讨密云水库沉积物中磷的释放条件,在实验室模拟了改变溶解氧浓度、调节pH、温度等因素对磷释放的影响实验。结果表明:厌氧条件下沉积物中释放磷的总量是好氧条件下的10倍;上覆水pH值升高有利于沉积物中磷的释放;温度升高,沉积物中磷的释放强度随之增大。同时说明了水库内源性磷对水库水质存在着潜在威胁,为研究水库内源性磷对水质的影响和对水库富营养化趋势的预测提供了可靠的依据。