俄罗斯勘察加半岛热泉的地球化学和微生物学

勘察加半岛位于欧洲板块、北美板块和太平洋板块交汇的过渡带上,是世界火山活动最活跃的地区之一.其众多的热液系统不断的向地表释放地热气体和流体.以N2和CO2为主的地热气体也经常含有高浓度的H2,CH4和H2S.大气水和熔岩水构成了勘察加热泉水的主要源,水体温度从20 ℃到＞90 ℃不等.水化学性质变化同样显著,pH范围从3.1到9.8.热泉水溶解盐以氯化钠为主,同时包括K+,H3BO3,H4SiO4,Ca2+和SO42-等其他多种溶解组分.此区域也有以直链烷烃为主的石油形成.从勘察加的热泉系统中已分离出至少24种嗜热微生物.尽管其中大多数是异养微生物,但根据其生存环境的特点,自养微生物在热泉系统中可能同样很多.这些微生物对碳、硫和铁在热液系统中的生物地球化学循环有着非常重要的作用.目前,非培养的方法和生物定量的手段已用来研究勘察加热泉中微生物生态及其所具有的生物地球化学功能.     

准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩元素地球化学特征及沉积环境指示意义

本文通过XRF和ICP-MS测试方法对油页岩样品进行测试,根据常量元素和微量元素特征、组分含量及某些元素的比值,探讨了研究区油页岩样品的地球化学特征,进一步阐述了其沉积环境的指示意义.结果表明,P和B元素强烈富集,相当硼及古盐度值都表明属于半咸水沉积环境,B/Ga、Sr/Ba值也说明受到海水影响或间歇性受海水影响,沉积环境以半咸水湖泊为主;Fe2+/Fe3+、V/(V+Ni)、V/Ni、Cu/Zn、Ni/Co和U/Th值及Ni的含量说明沉积环境为咸化的弱还原—还原环境;Mn/Fe和Mn/Ti值也较小,反映近岸的沉积环境;Sr/Cu表明主力油页岩形成时期处于温湿—干热气候.总体上反映出,研究区油页岩的沉积介质环境的显著特征是半咸水状态的弱还原—还原环境.     

Microbial Mats in Tibetan Hot Springs and their Contributions to the Cesium‐bearing Geyserite Ore Formation

Microbial mats, mainly dominated by filamentous algae Calothrix and Oscillatoria, are well developed in Tibetan hot springs. A great number of fossil microorganisms, which existed as algae lamination in thermal depositional cesium-bearing geyserite in this area, are identified as Calothrix and Oscillatoria through microexamination and culture experiments. These microbial mats show the ability to accumulate cesium from spring water to the extent of cesium concentration of 0.46–1.03% cell dry weight, 900 times higher than that in water, and capture large numbers of cesium-bearing opal grain. Silicon dioxide colloid in spring water replaces and fills with the organism and deposits on it to form algae laminated geyserite after dehydration and congelation. Cesium in the microbial mats and opal grain is then reserved in the geyserite. Eventually, cesium-bearing algae laminated geyserite is formed. Study on cesium distribution in geyserite also shows that cesium content in algae lamination, especially in heavily compacted algae lamination, is higher than in the opal layer. For geyserite with no algae lamination or other organism structure, which is generally formed in spring water with low silicon content, cesium accumulation and cesium-bearing opal grain assembled by the microbial mats are also indispensable. After the microbial mats accumulating cesium from spring water, silicon dioxide colloid poorly replaces and fills with the organism to form opal grain-bearing tremellose microbial mats. The shape and structure of the organisms are then destroyed, resulting in cesium-bearing geyserite with no algae lamination structure after dehydration and congelation. It is then concluded that microbial mats in the spring area contribute to the enrichment of cesium in the formation of cesium-bearing geyserite, and a biological genesis of the geyserite, besides of the physical and chemical genesis, is likely.     

广西罗城—鹿寨地区石炭系沉积相类型及沉积环境演化

本文据区内6个石炭纪地层剖面的岩性组合,垂向层序及生物组合特征的研究,将沉积相区分为陆源碎屑潮坪沉积、三角洲沉积、浅水开阔台地和极浅水局限台地碳酸盐沉积以及半深水台盆沉积五种类型。研究表明,在石炭纪不同时期的沉积环境具有不同的组合特点。早石炭世沉积类型比较复杂,具有陆源碎屑潮坪-三角洲-开阔台地-台盆环境组合形式;而中晚石炭世则主要为极浅水局限台地环境,总体上表现出向上变浅的环境演化特点。本文指出台地向上变浅的机理是在总体浅进超覆的背景下由碳酸盐沉积物的快速沉积造成的。     

利用元素地球化学特征研究河北平原第四纪沉积 环境的探讨与实践

应用河北省平原区多目标区域地球化学调查获得表层和深层土壤元素含量数据,对河北平原的第四纪沉积环境进行了分区。以SiO2、Na/Rb比值、Ca/Ba比值、Rb,U,Ga和Fe,Mg,Ni,V均一化累加和等地球化学指标作为第四纪沉积环境的分区指标,共划分出山前残坡积洪冲积相、冲积扇堆积相、中部平原河道带相、古黄河泛洪相、风积相、海陆过渡相等6个沉积相及河床亚相、漫滩亚相及洼地亚相等3个沉积亚相。此项研究是多目标地球化学应用于基础地学研究的重大实践,取得了十分理想的研究效果。     

西藏冈底斯地区早第三纪林子宗群火山岩地球化学特征及成因

西藏冈底斯地区广泛分布一套林子宗群(E1-2lz)的海陆交互相和陆相、以安山岩为主的火山岩。伴生的侵入岩为石英二长岩—花岗岩系列岩石。岩石地球化学研究表明,区内火山岩呈较好的钙碱性演化趋势。其FeO/MgO值＞20,K2O/Na2O＞06,K2O含量在138以上;微量分析结果表明,其含量具高钾火山岩特征;稀土配分呈右倾型,具明显的Eu负异常,同位素年龄在382～638 Ma之间。综合以上特征认为该火山岩是陆陆碰撞造山作用中大陆边缘火山活动的产物。     

东天山库姆塔格—沙泉子晚石炭世火山-沉积岩相学地质地球化学特征与构造环境

通过对本区晚石炭世沉积岩和火山岩的岩相学类型及其特征研究,划分出山前洪积相(河流相)、水下三角洲沉积相、海岸潮坪相、浅海相、火山沉积岩相、火山喷溢相、火山喷发岩相、热水沉积岩相、火山热水蚀变岩相和矽卡岩相等10种不同岩相和相应的亚相,这种特征属大陆挤压收缩体制下活动大陆边缘上的火山-沉积岩相学组合类型。垂向相序结构表明在热水沉积岩相上下均有较强的火山活动,为成矿提供所需的热能。在库姆塔格晚石炭世压陷盆地中,热水沉积岩相的纵向相序结构为热水角砾岩亚相→菱铁矿岩亚相/石膏岩亚相→铁白云石岩亚相→碧玉岩亚相→铁白云石岩亚相,这种组合是寻找“库姆塔格型”大型石膏菱铁矿矿床的岩相学标志。本区火山-沉积岩相总的沉积序列显示向上由浅变深→由深变浅趋势,沉积物源主要来源于华力西期岛弧带剥蚀区及其南侧(中天山)基底隆起带;火山喷发仍形成发生在浅海环境中,具有大陆挤压收缩体制下(中天山造山带)后陆盆地沉积特点;晚石炭世原型沉积盆地可能为后陆盆地,有利于大型石膏菱铁矿矿床保存。     

下扬子区二叠纪主要岩石类型成因的地球化学信息

作者在全面了解陆相层序地层学研究现状的基础上,认为陆相层序及体系域发育仍受控于湖平面相对变化。构造、气候及沉积物供给的控制作用最终通过湖平面变化表现出来。而湖平面变化可分完整旋回与不完整旋回两种情况,进而提出了所形成的层序及体系域模式：在完整旋回中形成了湖泊充填、湖泊扩张、湖泛和湖泊萎缩四个体系域,对应层序为Ⅰ型层序;在不完整旋回中形成了湖泊充填、湖泊扩张、湖泛三个体系域,或者湖泊扩张、湖泛、湖泊萎缩三个体系域,对应层序为Ⅱ型层序。以松辽盆地西部斜坡实际工作为例,提出了中生代层序及体系域划分方案,较前人研究有新认识。     

南秦岭热水沉积型金矿床成因浅析——以金龙山金矿床为例

热水沉积型金矿床是我国秦岭主要的金矿床类型。南秦岭沉积盆地是在扬子板块和华北板块的大地构造活动中形成的。通过对前人研究成果的总结和认识,对南秦岭区域构造活动和金龙山金矿床的分析,认为南秦岭热水沉积型金矿床的同生断裂构造、地层、沉积盆地环境特征与矿床的形成有密切关系。     

胶状黄铁矿成因类型与鉴别特征

胶状黄铁矿广泛分布在多种地质体中, 对其成分标型进行深入研究可以获得大量成因信息。通过分析胶状黄铁矿的矿物形态、晶体结构, 并利用Fe-S、Co-Ni、S-Se、Se-Te和δ34S图解, 对胶状黄铁矿的组成特征进行对比研究, 可以有效区分其成因类型。沉积成因的胶状黄铁矿多呈球形、椭球状和团块状的聚合形态, Co/Ni＜l, S/Se＞2.5×104, Se/Te＜0.45, δ34S值变化范围较宽(-13‰~+13‰), 显微镜下常具有鲕粒替代的假象结构。热液成因的胶状黄铁矿多呈不规则的脉状, 微观结构常具有一定的定向性, 1＜Co/Ni＜5, S/Se＜2.5×104, Se/Te＞0.45, 其中岩浆热液成因的胶状黄铁矿Co/Ni、S/Se和Se/Te均高于变质热液成因, δ34S值范围较窄, 通常集中于0~5‰。沉积成因的胶状黄铁矿成核和晚期环带生长的过程主要发生在厌氧的早期成岩阶段, 在硫酸盐还原菌的作用下结晶出纳米粒级的微晶黄铁矿, H2S存在的厌氧环境中, Cu、Zn、Mo等金属元素以硫化物固溶体的形式进入结晶的纳米级黄铁矿颗粒而富集。而热液成因的胶状黄铁矿可作为一种载体矿物, Au、As等元素按层状-岛状生长模型赋存在胶状黄铁矿的生长环带中; 中低温条件下可相变为磁黄铁矿等矿物, 进一步促进Cu等元素沉淀。     

湘南香花岭锡多金属矿田地质地球化学特征及成因探讨

香花岭锡多金属矿田位于华南褶皱系中部、湘南成矿带的西南缘.对香花岭锡多金属矿田地层成矿元素和岩浆岩微量元素、成矿元素、稀碱元素、挥发元素、稀土元素地球化学特征及硫、铅、碳、氧同位素地球化学特征的研究表明:矿田内主要矿化、蚀变均围绕花岗岩体产出,含矿热液主要来自壳幔混合岩浆结晶分异成岩期后产生的流体,在流体运移演化过程中有围岩成矿物质和地下水加入,岩浆热液矿化作用过程是在一个有围岩物质、地下水不断加入的开放体系中完成的.香花岭锡多金属矿田在成因上属与燕山期岩浆活动有关的岩浆热液型锡多金属成矿系列.     

不同类型热液金矿床主成矿期黄铁矿成分标型特征

黄铁矿作为成矿热液活动的产物,是热液金矿床中最为重要的载金矿物,其成分标型特征记录了大量矿床成因信息。在分类总结了各类型热液金矿床关键地质特征的基础上,采用比较矿床学的研究思路,较为系统地分析了不同类型热液金矿床中主成矿期或与金矿化同期的黄铁矿的主微量元素及组合特征、(Fe+S)As特征、δFeδS特征、AsCoNi特征以及热电性特征。结果表明,不同类型热液金矿床中的黄铁矿成分特征具有显著差异,彼此显示出特征性的成因标型特征,可作为判别热液金矿床成因的依据。结合各类热液金矿床形成的构造背景,提出热液金矿床是研究大陆动力学的理想对象。通过这些研究,初步建立了不同类型热液金矿床地质与黄铁矿成分标型特征之间的耦合关系,为今后热液金矿床成因的判别和黄铁矿标型特征的进一步研究提供一定的参考。     

川东断褶带仙女山温泉地质成因浅析

川东断褶带背斜高陡,沿断褶带泉眼众多,流量丰沛。受构造裂隙和河流切割的双重作用,在河流切割低点多可见温泉出露。仙女山温泉位于川东断褶带铜锣峡构造最北端三叠系下统须家河组砂岩地层中的浅表裂隙当中,泉眼温度38~40℃,泉口有青绿色泉华沉淀。用地温梯度法估算出地下水循环深度略大于1000m。对比当地地层为嘉陵江组的深层地下水,结合区域地质构造,认为仙女山温泉地下水沿着高渗透率岩溶裂隙岩层上升成泉。     

粤西大降坪硫铁矿床地球化学特征及成因探讨

大降坪矿床存在着两种截然不同的矿石类型，Ⅲ号矿体条带状矿石是同生热水沉积作用形成；Ⅳ号矿体块状矿石是后期热液叠加改造形成。两者在微量元素、硫、铅同位素及流体包裹体等地球化学性质方面各具特征。通过矿床地质地球化学等方面研究表明：该矿床为一典型的同生热水沉积－后期热液叠加改造型层控矿床。     

凤县八卦庙特大型金矿热水沉积岩的地质地球化学特征

八卦庙特大型金矿的成因引人注目 ,作者提出含矿地层中存在的一套条带状岩石属于热水沉积成因。此套岩石顺层产出 ,主要由富石英纹层、富钠长石 -石英纹层和富铁碳酸盐纹层互层 ,构成纹层条带构造 ,具有沉积韵律和沉积旋回 ;地层走向上 ,条带状岩石渐变过渡为千枚岩或板岩 ,显示局部凹陷的热水沉积盆地特点 ;条带岩的化学成分、微量元素特征与秦岭泥盆系铅锌矿床中的硅质 -钠质 -铁碳酸质热水沉积岩非常相似 ,具有热水沉积特点。热水沉积岩与金矿化空间关系密切 ,说明八卦庙金矿属于热水沉积 (改造 )型金矿床。矿床成因类型的正确认识有利于指导区域找矿工作。     

宁夏固原炭山地区中侏罗统延安组油页岩特征及其沉积环境

宁夏固原炭山地区存在大量与煤伴生的油页岩资源,油页岩主要赋存于中侏罗统延安组中下部各含煤层系中。本文采集钻孔所获延安组油页岩岩心样品,通过低温干馏、主量元素测定以及钻井录井等方法对炭山地区油页岩特征进行了研究,明确了油页岩测井识别依据,恢复了油页岩沉积环境。研究表明：炭山地区油页岩主要以黑色、灰黑色、深灰色为主,质地较轻,密度小,硬度小,断口参差状、贝壳状,具油脂光泽、沥青光泽,块状层理发育;油页岩含油率为3.60%~9.00%,灰分质量分数为42.50%~79.05%,全硫质量分数为0.07%~1.37%,发热量为11.01 kJ/g（平均值）,属中品质、硅质灰分、低硫且与煤伴生的油页岩;油页岩中w（SiO₂）变化较大,为53.89%~65.55%,w（Al₂O₃）为17.45%~23.29%,w（K₂O）明显高于w（Na₂O）,w（Fe₂O₃+MgO）为12.75%~21.98%,表明油页岩中含有较多的含钾矿物和镁铁成分;另外,Al₂O₃/（CaO+Na₂O）值为3.09~21.12,揭示油页岩稳定组分含量较高。炭山地区油页岩测井曲线特征明显区别于煤层和泥岩,油页岩长距伽马、声波时差和密度介于煤层与泥岩之间,而电阻率明显低于煤层和泥岩。炭山地区油页岩化学蚀变指数为74.87~84.35,Sr/Ba值为0.33~0.83,平均为0.61,Th/U值为1.00~3.50,表明本地区油页岩沉积环境为温暖、温润的缺氧、贫氧的陆相淡水湖泊环境和沼泽环境。     

惠州凹陷HZ21钻孔珠江组地球化学特征及其沉积环境

根据21件碎屑岩样品的常量元素和微量元素相关关系、组分含量及某些元素的比值特征,探讨了珠江口盆地惠州凹陷HZ21钻孔的元素地球化学特征与古环境意义。研究表明:Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂、V、Cr、Rb相互间呈明显的正相关关系;SiO₂与Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂呈明显负相关,与K₂O呈弱相关关系;Sr与CaO呈明显正相关关系;P₂O₅与Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂呈明显的正相关,与SiO₂呈明显的负相关,且与CaO呈弱相关关系。据锶钙比值10³(Sr/Ca)和V/Cr值分析,HZ21井珠江组从下往上水体有逐渐加深的趋势,与单井沉积相分析结果一致。据镁铝比值10²(MgO/Al₂O₃)和Sr/Ba值分析,珠江组从下往上沉积环境的水体盐度变化不太大,但到上部略有下降。古气候指示剂Rb/Sr值和MgO/CaO值显示,NSQ1和NSQ2层序时期气候干燥寒冷,而NSQ3和NSQ4这两个层序时期气候湿热。总之,地球化学特征所反映的沉积环境与沉积相分析的结果相一致,说明元素地球化学与沉积环境关系密切,可作为沉积相判别的标志。     

四川盆地东部高褶带三叠系地层卤水和温泉的地球化学特征及成因

四川盆地是我国著名的大型沉积盆地,地下卤水资源丰富,在川东宣汉地区的川25井曾发现富钾卤水。本文对川东高陡褶皱带三叠系碳酸盐岩地下水的分布和富集进行分析,对川25井和卧57井深层卤水以及仙女山温泉和统景温泉的水化学特征进行总结并探讨其成因。认为当背斜核部的三叠系地层埋藏较深、封闭性较好时,有利于深层卤水的富集;在半开启-开启型背斜中,背斜核部受到强烈的风化侵蚀作用,三叠系地层裸露地表,接受大气降水入渗淋滤,不利于高TDS卤水保存。深层卤水的水化学类型均为Cl-Na型,富集Br-、Li-、Sr2-、I-、B3+等微量元素,是同生沉积卤水。其中川25井是少见的高TDS富钾卤水,其TDS达352.693g/L,已达到泻利盐沉积阶段,K+异常富集,达25.955g/L。仙女山温泉和统景温泉地下热水为SO4-Ca型,富集Sr2+、F-、偏硅酸等。稳定性同位素δ2 H、δ18 O数据显示川东深层卤水均起源于古海水,仙女山温泉和统景温泉地下热水补给来源为大气降水。地下水在背斜核部三叠系裸露区接受大气降水的入渗补给,经历深循环获得加热后在地形较低的河谷处呈温泉出露。地下(热)水为溶滤围岩形成TDS不高(2~3g/L)的地下水,其总体趋势是朝着淡化的方向发展。     

沉积记录研究的现代过程视角

沉积记录是揭示地球演化的主要数据来源之一,地层学提供了宏观大尺度沉积记录的分析方法,而沉积学则提高了沉积记录的时空分辨率。但上述方法主要是针对沉积体系特征和现象信息的,而有关沉积体系过程和机制信息的提取还较为薄弱。通过评述现代过程在沉积记录研究中的定位,提出了新的科学问题。研究结果表明,基于现代过程研究的勘测性模拟是一种值得追求的方法。经典数值模拟依赖于未知变量与方程个数相同的控制方程,用实测数据作为验证材料,而勘测性模拟是控制方程加工作假说构成的体系,其模型输出指示了过程—产物关系。因此,通过现代沉积体系模拟及其与钻孔资料的对比,可以获取沉积记录所含的过程和机制信息。勘测性模拟也是地球久远时代沉积记录的潜在分析工具。