洛川黄土纳米尺度观察：纳米棒状方解石

本文对洛川黄土剖面典型样品进行了透射电镜分析，发现黄土中存在纳米棒状方解石。此类方解石直径30～50nm，长度几百纳米至几微米。纳米棒状晶体有圆滑地粗细变化和弯曲现象，偶见晶体连接成树枝状或晶体直角连接形成框架状形态。X-射线能谱分析显示方解石有少量的镁、磷和硫，这种纳米棒状方解石在国内外文献中鲜有报道。根据纳米尺度研究结果推测，这种纳米棒状方解石形成与生物衍生物诱导的定向结晶有关。纳米棒状方解石是一种重要的黄土堆积时期干旱环境指示矿物，其碳、氧稳定同位素组成代表黄土堆积时气候参数。纳米棒状方解石的发现，对环境中纳米矿物研究、黄土中碳酸盐碳成因及古气候研究具有重要价值。     

最近2.5 Ma以来黄土高原风尘化学组成的变化与亚洲内陆的化学风化

系统地分析了陕西洛川黄土-古土壤剖面中酸不溶相的主要元素,微量元素和Sr同位素组成,发现一些具有特征的地球化学参数(如化学风化指数CIA,Na/K,Rb/Sr和     

青藏高原东北缘中新世红色土状堆积序列的成因及其对亚洲干旱过程的指示

对青藏高原东北缘堆积于河流阶地上的晚新生代红色土状沉积物进行了地貌与地层、沉积特征、土壤微结构和地球化学等的研究. 结果表明, 这套红色土状堆积物可分出25套发育较弱的黄褐色土壤(7.5YR6/4)和发育较强的红棕色古土壤(2.5YR5/4)组合, 与黄土高原典型的红黏土具有相似的结构和构造. 红色土状堆积序列的颗粒总体上偏细, 主要组分为粉砂和黏土, 砂粒级含量几乎为零. 显微镜下, 红色土状堆积物为黏土质结构, 粗颗粒组分主要包括石英、钾长石、云母和少量辉石、角闪石等, 且矿物颗粒都呈似棱角-棱角状; 其常量和微量化学元素的含量与特征、稀有元素的分配模式等与典型的第四纪黄土、古土壤具有可对比性. 上述证据表明, 这套沉积为风成起源. 磁性地层指示这套风成成因的红色土状堆积物底界年龄为约11.4 Ma, 证明中国西北地区晚新生代大面积的风尘沉积分布范围扩展到了青藏高原东北缘. 后湾红色土状堆积物与上覆晚第四纪黄土-古土壤序列有着相近的物源和相似的风力搬运系统. 与晚第四纪黄土-古土壤相比, 后湾红色土状堆积物的颗粒较细、沉积速率较小, 反映了搬运动力较弱和(或)源区干旱化程度较低. 古气候替代指标的变化表明源区干旱程度和(或)风搬运动力有多次的波动, 并且在约10 Ma BP和7~8 Ma BP前后, 各有一次干旱化加剧的过程, 可能表明了高原的隆升或(和)全球变冷促进了亚洲内陆干旱化进一步加剧. 10 Ma BP前后古气候由高频高幅波动转变为较为低频低幅变化, 指示了一次重要的环境转型. 这次环境转型事件可能是全球性的事件在青藏高原东北缘的表现.     

黄土中蜗牛壳Mn^2＋的EPR研究及其古气候意义

对黄土高原陕西省洛川和甘肃省西峰剖面中黄土－古土壤层中的蜗牛壳进行了EPR波谱分析，同时对洛川地区的现代蜗牛壳也进行了测定。结果显示：（1）不同种类的蜗牛壳具有相近的EPR信号强度，表明不同种类的蜗牛对Mn^2+的吸收没有差异性。（2）黄土层中蜗牛壳的EPR信号强度远大于占土壤中的，即黄土中蜗牛壳所含的Mn^2+远大于古土壤中的蜗牛壳的Mn^2+的含量，说明前者生活在比较还原的条件下，后者形成环境的氧化性较高。因此本认为为蜗牛壳中Mn^2+的含量可反映其生长环境中Mn^2+的含量和氧化还原条件，对古气候的重建具有重要意义。     

中国沙漠元素地球化学区域特征及其对黄土物源的指示意义

沙漠释放的矿物尘是大气气溶胶的重要组分之一.中国北方干旱半干旱沙漠、沙地和中国北方戈壁及邻近的蒙古国戈壁(下文简称戈壁)是亚洲风尘的潜在源区.然而,矿物尘源区常量元素特征缺少系统研究.本研究采集中国北方12个沙漠(地)及中蒙边境戈壁310个流动或半流动沙丘地表沙样,结合前人发表的数据,系统分析了中国沙漠表层样品常量元素特征,结果表明中国沙漠常量元素存在明显的区域差异性,可分四个区:(1)西部的塔克拉玛干、库姆塔格、柴达木沙漠;(2)中西部的巴丹吉林、腾格里、库布其和毛乌素沙漠;(3)东北的呼伦贝尔、浑善达克和科尔沁沙地;(4)戈壁和古尔班通古特沙漠.中国沙漠的SiO_2和CaO含量变化较大,SiO_2平均含量总体上呈现西低东高的变化趋势,CaO平均含量呈现西高东低的变化趋势(SiO_2和CaO平均含量在西部沙漠分别为64.5%和7.8%;戈壁为71.3%和2.2%;中西部沙漠77.6%和2.1%;东北沙地85.7%和0.8%).沙漠常量元素含量变化主要受控于两个方面:源区岩石的组成和新鲜物质的供给.西部沙漠新鲜物质供应充分,SiO_2/(Al_2O_3+K_2O+Na_2O)低,源岩具有高铁镁质和高碳酸盐物质的特征;而东北沙地缺少新鲜物质供应,SiO_2/(Al_2O_3+K_2O+Na_2O)高,原岩含钾长石等花岗岩物质,表现高SiO_2和K_2O含量特征.通过SiO_2/10-CaO-Al_2O_3、(K_2O+Na_2O)-CaO-Fe_2O_3和CaO-Na_2O-K_2O等三角图解可较好地将各个区域的沙漠加以区分.黄土丰富的碳酸盐矿物,结合Fe_2O_3/Al_2O_3和K_2O/Al_2O_3等其他元素地球化学特征,我们认为西部与中西部沙漠可能是黄土高原黄土潜在的物源区.     

广西典型酸性火成岩地质低背景区土壤-水稻重金属积累特征及生态风险

为了解地质低背景区农田土壤-作物系统中重金属的富集及迁移特征,采集了广西钦北区878 km2酸性火成岩出露区的30套水稻籽实及根系土样品作为研究对象,研究酸性火成岩地质低背景区土壤和水稻中重金属（As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn）分布特征、土壤Cd等重金属的赋存状态及其生物有效性。结果显示：研究区土壤呈酸性,pH值为4.66~5.36;Cd、As、Cr等重金属元素含量较低,均低于或远低于我国土壤环境质量标准规定的风险筛选值,水稻籽实中As、Cr、Hg和Pb均未超标,但Cd超标率为16.7%。土壤中As和Pb主要以残渣态存在,Hg主要以残渣态和强有机结合态存在,而Cd的生物富集系数和生物有效性最高,水溶态、离子交换态和碳酸盐结合态的比例总和为32%。水稻籽实吸收Cd等重金属主要与土壤pH值、Fe、Mn和土壤质地有关。酸性火成岩地质低背景区农田酸性、强酸性土壤Cd等重金属元素含量低,但生物有效性高,其生态风险值得关注。     

海洋生物气溶胶增加可能导致晚新生代全球变冷的模型计算

整合海洋碳、锶、锇同位素记录的地球化学元素循环模型表明,晚新生代大陆化学风化通量随着全球物理侵蚀的增强而升高,促使更多的营养元素磷输入到海洋中,引起海洋生物生产力的爆发,而浮游生物产生大量的二甲基硫最终导致海洋上空的大气气溶胶浓度急剧上升。气溶胶浓度增加一方面会增加云的覆盖率和反射率,据初步估计,该效应导致距今7 Ma 内地表接收的太阳能减少了16.5 Wm-2,相当于全球平衡温度降低13 ℃;另一方面会抑止云层的降水效能,有利于水汽向高纬地区传输并形成降雪,最终促进两极冰盖生长,从而驱动新生代晚期全球性的气候变冷。     

遥感地球化学研究

遥感地球化学是遥感技术与地球化学结合的产物。探讨了遥感地球化学产生的必然性、遥感地球化学的定义、基础理论、研究方法及应用。指出遥感地球化学的研究基础是地物波谱特征,并简要分析了矿物、岩石、水体、土壤、植被及广泛存在于星际间的一些挥发物质等的波谱特征及影响因素;归纳了遥感地球化学主要的研究方法。总结了遥感技术在矿产资源勘探、环境地球化学、生物地球化学、行星地球化学及全球变化等领域的应用,并展望了今后遥感地球化学的研究重点及发展方向。     

晚始新世-早渐新世渭河盆地古气候变化的碳酸盐记录

晚始新世-早渐新世转变期（约34 Ma,EOT）温度降低是新生代显著气候事件之一,对亚洲环境演变有深刻影响。本研究基于渭河盆地厚度为413.95 m的支家沟剖面34.89~31.51 Ma时段的河湖相沉积,获得高分辨率总碳酸盐、方解石含量变化序列,结合薄片及扫描电镜分析,尝试建立晚始新世-早渐新世渭河盆地气候和环境演变时间序列,探讨EOT期间渭河盆地古气候对全球温度变化的响应。镜下岩石薄片鉴定显示,沉积物粒度变化与岩相变化对应较为一致。34.89~33.89 Ma,高含量的总碳酸盐、方解石指示气候较为温暖干旱,沉积序列指示从滨湖相向湖泊三角洲相过渡;33.89~33.09 Ma期间,低含量的总碳酸盐、方解石指示气候偏凉且相对湿润,沉积环境为湖泊三角洲向滨浅湖过渡,水位逐渐上升;33.09~31.51 Ma,总碳酸盐、方解石含量变化与地层岩性变化有较好的一致性,此时沉积相为滨湖相,湖泊水位可能高于34.89~33.89 Ma,但低于33.89~33.09 Ma。结合全球温度变化序列,本研究认为渭河盆地始新世晚期-渐新世早期湿度变化可能受全球温度驱动的蒸发量控制,但明确的驱动机制有待进一步研究。

     

小冰期弱化学风化的湖泊沉积记录

封闭湖泊沉积物的低Sr含量、低磁化率和高Rb/Sr比记录了单一湖泊流域在以冷干为特征的小冰期气候环境下经历的弱化学风化过程. 由于Rb, Sr在表生环境下不同的地球化学行为, 内陆湖泊沉积物中Rb/Sr比值是沉积记录中具有明确气候意义的有效指标. 与热带气候和现代温湿环境下化学风化受降水控制不同, 湖泊沉积岩芯的磁化率、Sr含量与冰芯δ18O一致的变化趋势揭示了小冰期最盛期极弱的化学风化过程是受气温控制的. 而随着气温的升高, 化学风化强度逐渐受降水的制约.