淮南采煤沉陷区表层沉积物稀土元素地球化学特征

稀土元素由于其独特的化学特征被广泛应用于环境地球化学分析过程研究。以淮南采煤沉陷区表层沉积物中稀土元素(REEs)为研究对象,采集研究区潘一、顾桥、谢桥沉陷区的表层沉积物样品共12个,采用ICP-MS对样品的稀土元素含量进行测试分析,探讨了表层沉积物中稀土元素的含量分布特征、控制因素及其物质来源。结果表明:研究区表层沉积物中稀土元素含量为54.63~130.45 μg/g,平均102.60 μg/g;LREE/HREE比值为11.89~20.55,平均14.29,轻稀土呈现明显富集现象;相关性分析结果显示,REEs趋向于黏土组分中富集;研究区养殖和捕捞活动导致表层沉积物中稀土元素含量的降低;球粒陨石标准化结果表明,研究区稀土元素呈现不同程度的La和Gd正异常,其中,Gd正异常主要是受到燃煤的影响,而La正异常主要与燃煤和化肥有关。结合Pearson相关性、球粒陨石标准化和(La/Yb)_N-(La/Sm)_N-(Gd/Yb)_N三元图判别,认为研究区水体表层沉积物中稀土元素与人类活动(燃煤和化肥)有关,研究认识为污染物的源头控制和煤矿区环境的生态治理提供参考依据。      

黄海表层沉积物稀土元素地球化学

对黄海表层沉积物稀土元素地球化学研究表明,沉积物中RE_2O_3含量为175ppm。稀土元素分布模式和东海的相似,即以负斜率和Eu负异常为特征,属大陆型稀土分布特征。稀土含量受沉积物粒度和重矿物双重控制,稀土主要赋存于粘土矿物和重矿物中。相关分析表明,稀土元素和亲Fe元素关系密切,其中和元素Ti的相关系数最高。稀土元素主要物源是大陆风化搬运碎屑沉积物质。     

南海北部近海陆架表层沉积物类型及其稀土元素特征

对采自南海北部近海陆架区273个表层沉积物样品进行了系统的粒度及常微量和稀土元素分析。依据粒度分析结果,采用福克沉积物分类法,判断本区沉积物类型主要为砂质粉砂和粉砂,两者约占总样品数的60%,其次为泥、砂质泥、泥质砂和粉砂质砂,约占总样品数的27%。稀土元素的分析结果表明,研究区沉积物的稀土总量变化范围为21.34~244.15μg/g,平均值为155.26μg/g,与中国黄土的稀土总量(平均值171μg/g)相近,而与深海粘土沉积物的稀土总量(平均值411μg/g)差异较大,具有明显的亲陆性。稀土元素富集和分布主要受沉积物类型及水动力条件的影响,本区不同类型沉积物的稀土元素含量差异较大,稀土元素主要富集在粉砂、砂质粉砂、泥和砂质泥等几种类型的沉积物中;ΣREE等值线呈近似平行海岸的条带状分布,总体上,随着离岸距离的增加稀土元素含量逐渐降低,其中最高含量位于珠江口西侧、上下川岛、海陵湾等附近海域,这一特征可能与南海北部珠江口自东向西发育的沿岸流有关。但本区不同类型沉积物的稀土元素配分模式很相似,且与周边几条主要河流及上地壳稀土配分模式基本一致,表现为轻稀土强烈富集,具有明显的Eu负异常,而Ce无异常,表明其为典型的陆源沉积且源区具有一致性。进一步的分析表明,本区的沉积环境相对比较稳定,沉积物主要来源于华南大陆的花岗质母岩,并且大部分物质是通过珠江而带入。     

南海表层沉积物的稀土和微量元素的丰度及其空间变化

对南海表层沉积物中稀土元素、微量元素丰度和分布特征的研究结果表明,在空间分布上,∑REE与Nb、,Th、Ta、Rb、Ti、Zr、Hf、Cs、Ga、Li等相似,呈显著正相关,反映出这些元素在风化、搬运和沉积过程中地球化学行为非常相似;元素Sr几乎与所有元素都呈负相关,指示其来源或存在形式不同于其他元素,主要来源于生物作用,而在粗粒级的钙质生物贝壳和碎屑中富集.∑REE与Nb、Th、Ta、Rb、Ti、Zr、Hf、Cs、Ga、Li在陆架区具有沿陆分带特点,北部陆架区、中南半岛中东部和加里曼丹岛西北部沿大陆区域富集,与该区陆源河流物质输入及海流的分选作用,造成某些富含稀土和微量元素的重砂矿的富集有关;西南部巽他陆架和东南部岛礁区以及中、西沙附近区域含量较低,与该区域的生源碳酸盐的稀释作用,使粘土矿物相对减少和火山物质对其产生的"稀释"作用有关.南海各海区沉积物和全海区表层沉积物平均值的球粒陨石标准化稀土元素分布模式,总体上与中国大陆沉积物和浅海沉积物相似,而与大洋玄武岩完全不同,反映了南海沉积物与中国浅海沉积物及中国大陆沉积物的物源大致相同,主要来自陆源.南海各海区沉积物稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线仍表现出了一定差异,陆架区轻稀土比重稀土明显富集,存在比较明显的Eu负异常,与陆架区相比较,陆坡区和海盆区则轻稀土含量相对降低,重稀土含量有所上升,LREE/HREE从陆架区、陆坡区到海盆区逐渐降低,显示陆架区主要为陆源,而陆坡和海盆沉积物中则有幔源物质加入.稀土元素的大陆壳标准化配分模式大部分较为平坦,少数样品呈轻稀土弱富集型或重稀土弱富集型.说明南海海表层沉积物主要来源于周边大陆.从各海区沉积物稀土元素的大陆壳标准化配分曲线对比来看,陆架区表现为轻稀土富集、重稀土亏损,具一定的铕负异常,深部海盆区则出现明显的中稀土和重稀土的富集,铕异常变弱,与深部海盆区有基性火山物质的加入的地质事实相吻合.南海表层沉积物稀土元素和微量元素总体上呈现出以陆源沉积为主的特征.其元素平均丰度和各参数值都比较接近陆源河流和中国浅海沉积物,而与深海沉积物和大洋玄武岩差别显著,显示南海沉积物虽然受到火山沉积和生物沉积的混合作用的影响,但其物质源仍然主要来自于周缘大陆.     

南沙海域西南海区表层沉积物地球化学特征

对南沙海域西南海区101个站位表层沉积物中的元素含量及分布特征分析表明：①元素含量的分布规律是Al、Fe、Mg、Ti、P、K、Na及Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Ba、Zr含量从陆架到陆坡直到深海明显递增；Ca、Sr含量由陆架到陆坡递增，由陆坡向深海锐减；Si含量在陆坡低，在陆架和深海高。②沉积物中元素的分布和含量变化与沉积物类型有密切关系。粗粒沉积物中Si、Sr含量较高，细粒沉积物则相对富集Al、Fe、Mg、Ti、P、K、Na及Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Ba、Zr等元素，并且随沉积物变细，其含量亦增加，在粘土中含量最高。③SiO2与其余常量组分均呈负相关，且随水深的增加，含量逐渐减少。Al、Fe与大多数常、微量元素(Si、Ca、Sr除外)呈正相关，Ca、Sr与大多数元素呈负相关，而它们本身呈强正相关。Co、Ni、Zn、Ba、Zr与Cu呈正相关，表现为亲铜性。④本区元素的分布主要受沉积物类型、物质来源、水深和生物生产力的影响。     

南海表层沉积物中放射虫的组合特征与海洋环境

南海拥有较齐全的边缘海地理地貌与生态环境, 沉积物中保存的放射虫种类繁多, 个体丰富.本文采用数理统计与聚类分析方法, 对表层沉积物中放射虫的组合特征进行了较为详细的定量分析, 以期获得可靠的放射虫组合与分布的特征.聚类分析结果显示, 放射虫组合在南海表层沉积物中的分布大致可区分为5种类型: 陆架浅水区型、陆坡珊瑚礁区型、中央海盆区型、南部富营养区型和夏季上升流区型, 它们分别对应于特有的海洋环境, 并由含有某些优势种类的放射虫群落所组成.进一步分析还表明, 南海的北部、中部和南部分别表现为3个不同生态环境的海区: 北部海区受陆源影响较为明显; 中部海区被中央水团、海底火山活动和夏季上升流活动所控制; 南部海区总体上属于典型的珊瑚礁海洋环境, 生态与沉积环境明显优越于北部海区.南海表层沉积物中放射虫的组合分布特征较好地响应和反映了所在海区的生态环境与沉积条件, 是探讨古海洋环境的重要依据.      

准噶尔盆地表层沉积物的稀土元素特征与物源指示

准噶尔盆地的新生代沉积的物质来源对认识中亚地区乃至全球气候环境演变、亚洲内陆干旱化以及粉尘输送路径等关键科学问题都具有重要的意义,但目前对盆地内沉积物的物质来源的研究还比较粗略。文章以准噶尔盆地内不同类型的表层沉积物为研究对象,通过对稀土元素特征的研究进一步探讨盆地内不同沉积的物质来源与相互联系。研究结果表明：准噶尔盆地不同区域表层沉积物的稀土元素含量（不含Y元素）变化较大,变化范围为55.54~194.44 μg/g;大部分样品的δCe值在0.95~1.05之间,未见明显的Ce异常,指示了盆地内整体干旱环境下较弱的风化成壤作用,而Eu异常和UCC标准化配分模式表现出的复杂变化,可能指示了准噶尔盆地表层沉积物物质来源的多源性。根据盆地内表层沉积物的稀土元素总量、配分模式以及δEu值表现出的不同特征,结合了盆地内的区域地形和盛行风向等要素,认为盆地东部的戈壁砂和周围山地的基岩碎屑物之间存在着一定的物源继承,同时强劲的西北风也为该地带来了来自盆地北部和中部的物质来源;北部的阿尔泰山碎屑物质是盆地北部戈壁砂和沙漠砂的主要物质来源,但戈壁砂表现出的Eu中度亏损和较高的ΣREE值可能代表着该区域还存在更为广阔的物源;盆地西部各类沉积物之间表现出的稀土元素特征的相似性表明该地缺乏外界物质的参与,物源具有明显的局域性;盆地南缘的沙漠砂和河流表层沉积物主要来源于天山碎屑物质经冰川磨蚀及寒冻风化等作用形成的粉砂粒级物质,但是该地的黄土在地形和风向的影响下表现出了复杂的物质来源,盆地中的沙漠、天山碎屑物质、盆地东部的戈壁砂,甚至于中亚广大荒漠区的粉尘都为黄土提供了部分物源。

     

刘家峡水库表层沉积物微量元素地球化学特征

采用多元统计的方法对刘家峡水库表层沉积物中25种微量元素的含量、相关性、来源及控制因素进行了分析。结果显示:研究区表层沉积物中Sr、Zn、Zr和Ba的含量平均值超过了170 μg/g,Cd、Mo和Tl的含量平均值都在1 μg/g以下,其它元素含量平均值则在2.01~104.34 μg/g。元素Cu、V、Co、Cr、Ni、Rb、Li、Cd、Be、Pb、Sc、As、Ga、Nb、Sn、Cs、Tl、Th和Al₂O₃等存在较为明显的相关性,且它们分布规律基本相似。因子分析表明,水库中微量元素分为3个主要来源,第一组分的元素分布受控于矿物岩石的自然风化剥蚀,其贡献率为63.20%;第二组分的Zr和Ba主要受河流沉积物中元素的迁移和转化的影响,其贡献率为12.51%;第三组分的Sr则主要受控于生物成因,其贡献率为9.76%。另外,研究区重金属元素中,Zn和As含量远超过了全球页岩平均值,值得进一步的深入研究。     

梁子湖表层沉积物元素分布模式及地球化学意义

表层沉积物中元素分布模式及其地球化学特征能提供沉积物物源及易受人为活动影响的重金属元素等信息。运用X-射线荧光光谱仪和单道等离子发射光谱仪等对梁子湖表层沉积物中的常量元素和微量元素进行了分析测试。运用多元统计等方法对测试数据分析发现,梁子湖表层沉积物中的常量元素分布受介质物理化学条件影响比较明显;微量元素中除Zr和Nb等元素外,其余元素的质量分数相对较低;重金属元素的质量分数值大多数接近于武汉湖泊的背景值和欧美湖泊的背景值,低于东湖和汤逊湖等受人为活动影响较大的湖泊。在平面分布上,大多数元素都有明显的平面分布规律,K2O、CaO、Na2O、MgO、Al2O3、Fe2O3、Li、Rb、Sr、Ba、Mn、Se、Ni、Sc等都在东北部和东部富集,而Si在西南部富集,Zr和Hg在中部富集。元素分布规律主要受沉积作用和湖东地区矿山地质背景等因素的控制。     

西沙海槽浅表层沉积物的稀土元素特征及其地球化学意义

本文通过对西沙海槽HX132PC站位岩心沉积物稀土元素组成的系统研究，结合该柱状样浮游有孔虫的氧同位素地层研究，对比分析了南海北部陆坡西沙海槽区晚第四纪以来的沉积物物源及其环境演变。     

南海中部近代沉积物中烃类气体的地球化学特征及其来源

测试了 37个南海中部北部、南部陆坡以及深海平原表层近代沉积物中的烃类气体的组成和 14个样品的甲烷碳同位素组成,北部陆坡区甲烷的归一化平均含量 94%,南部陆坡区 91%,深海平原 95%,重烃含量分布在 0 ~20%,总体平均为 9%,甲烷的碳同位素陆坡区为-30‰~-40‰,深海平原区在-24‰到-36‰之间。陆坡区烃类气体主要为热成因气,深海平原中的烃类气体可能由与火山活动有关的有机成因气以及通过断裂到达海洋表层沉积物的无机成因气组成。     

我国金伯利岩稀土元素特征

我国山东、辽宁、贵州、山西及河北金伯利岩的稀土总量很高,且变化大。金伯利岩中稀土的球粒陨石标准配分模式为简单的较平滑的线,属LREE极富集型。不同岩体REE含量和配分模式的差异与部分熔融程度、地幔的非均一性、金伯利岩浆早期结晶的石榴石巨晶矿物的含量、壳源物质的混染作用、岩浆中挥发份含量及岩体的产状有关。钙钛矿是金伯利岩中主要的稀土载体矿物,次为磷灰石。     

淄博煤田煤的稀土元素地球化学特征

应用电感耦合等离子体质谱法（ICP—MS）对淄博煤田煤（35个样品,其中12个顶底板样品及1个夹矸样品）的稀土元素进行测试,并测定了灰分及相关的伴生元素含量。全面分析了稀土元素、地球化学参数、空间分布规律及分布模式,探讨了淄博煤田石炭—二叠纪煤中稀土元素的特征及来源。研究表明:与国内外其他地区相比,淄博地区煤中稀土元素相对富集;太原组煤中的稀土元素高于山西组,在同一煤层中自顶部到底部呈现增高趋势,并在顶底板和夹矸中明显富集;Eu存在明显的负异常,而Ce值基本正常,表明成煤环境可能为浅海或封闭海域,不同煤层稀土元素分布模式基本一致,稀土元素与灰分正相关,与反映陆源的元素相关性较好,而与反映海相的元素相关性较差。     

南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征

分析南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征,并探讨生物成因Ba的分布及其与表层海水生产力的关系。南海西南海域表层沉积物Ba总量的变化范围为398~1 270 μg/g,平均值为851 μg/g,从上陆坡到下陆坡,沉积物中的Ba含量逐渐增加;微量元素Ba主要赋存于陆源碎屑相和生物成因相中,且明显受到沉积环境水深和陆源物质输入的影响。生物成因Ba含量的变化范围为30.6~938 μg/g,陆坡区和深海区平均值分别为495 μg/g、349 μg/g,占沉积物Ba总量的54％和51％,总体上,与沉积物Ba总量具有相对一致的分布特征。尽管研究区表层沉积物中Al、Ti成分为典型的陆源碎屑组分,但是,利用大陆上地壳Ba/Al比值和陆坡区沉积物回归分析获得的Ba/Al比值进行生物成因Ba的计算,过高地估算了沉积物中陆源Ba的含量;而采用页岩Ba/Ti比值来估算陆坡区表层沉积物中的生物成因Ba含量显得相对可靠。在深海区,利用经验的Ba/Al或Ba/Ti比值均不能获得有效的生物成因Ba值。因此,在获取沉积物中生物成因钡含量时,需结合各海区的特点选取合适的参数来扣除陆源Ba的含量。     

珠江口及琼东北海区元素地球化学特征及物质来源

为了更好的了解南海北部近陆表层沉积物特征及分布,通过对珠江口至海南岛东北海区进行表层沉积物取样测试,共获取了约3 500个样品粒度数据,700余个样品元素地球化学数据。该区域沉积物粒度以粉砂及细砂为主,分选性为较差及差,沉积物常量元素组合以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、MgO及Na2O为主,这7种氧化物占沉积物总量的90％以上（平均值）。对沉积物常量元素百分含量值进行了相关性分析,最终将调查海域沉积物划分为3个不同的区域,分别为珠江口及粤西区域（Ⅰ）、琼州海峡东分布区（Ⅱ）及琼东分布区（Ⅲ）,同时综合分析得出了各区域沉积物运移的路径趋势。     

渤海西部表层沉积物的稀土元素分布特征与物源约束

对渤海西部44个表层沉积物样品进行电感耦合等离子体质谱法测试,分析了稀土元素(REE)含量,探讨了渤海西部稀土元素分布特征及其物源约束。结果表明,渤海西部表层沉积物的稀土配分模式与中国黄土的接近,表明研究区沉积物主要来自于周边大陆。渤海西部表层沉积物稀土元素富集与粒度效应研究表明,∑REE与Mg、Ti、Co、Cr、Li和细粒沉积物呈明显正相关,而与砂质沉积物呈显著负相关,与Zr无明显正或负的相关性。渤海西部表层沉积物稀土元素参数特征值离散图和Q-型聚类分析结果,可将研究海域沉积物划分为3个不同的地球化学分区,研究区中部和西北部海域为∑REE高值区,其物质主要来源于海河和黄河;研究区南部、东南部沉积物主要来源于黄河物质输入;研究区东北部滦河口外沉积物主要来源于滦河物质。     

中国东部主要河流稀土元素地球化学特征

在2007年底至2008年初的枯水期间,系统采集了中国东部流域面积和径流量较大的33条河流沉积物、悬浮颗粒物和水样,采用等离子质谱法、X荧光光谱法等方法测定了14种稀土元素含量以及常量组分和水体pH值等理化指标。研究发现中国河流稀土元素浓度总体高于世界均值,且南方河流沉积物、悬浮物稀土元素含量高于北方河流,南方河流悬浮物态中稀土、重稀土呈现一定程度的相对富集,与我国上地壳稀土丰度和稀土矿产种类的南北分异相吻合。展示了以中国东部泥质岩稀土元素丰度标准化后的稀土配分模式及Ce、Eu异常特征,发现河流沉积物的中、重稀土元素相对富集,悬浮物轻稀土相对富集,溶解相重稀土富集的特征;北方河流溶解相稀土元素浓度明显大于南方河流,且除小清河外,溶解相Eu不同于沉积物与悬浮物而呈强烈的正异常,主要与河水理化性质影响下的稀土分异有关。研究发现小清河等少数河流沉积物中稀土元素为异常高值,经Al标准化处理、计算拟合剩余值后,认为小清河等河流稀土元素已受人为污染的影响。     

大洋多金属结核中稀土元素的测定及其地球化学特征

大洋多金属结核经碱熔分解，氢氧化物沉淀和阳离子交换树脂富集稀土元素后，主元素（也是富线光谱元素）Ｍｎ和Ｆｅ的残留量（ｗＢ）仅０１％左右，不干扰ＩＣＰ＿ＡＥＳ法测定稀土元素。方法的检出限为１μｇ／Ｌ（Ｌｕ）～７５μｇ／Ｌ（Ｎｄ），ＲＳＤ（ｎ＝１１）小于５％。采用此法测定了国家一级多金属结核标准物质中１５个稀土元素，结果与标准值相符；同时为东太平洋多金属结核待定值标准物质提供了１５个稀土元素数据；并对其地球化学特征做了初步探讨