成都盆地红土沉积物中黏土矿物的特征及其古气候指示意义

成都盆地位于长江上游二级阶梯向一级阶梯的过渡地带,地理位置特殊,并且广布第四纪红土沉积。为研究成都盆地中黏土矿物的特征及其成因意义,采用X射线衍射(XRD)测试技术,对胜利剖面沉积物中黏土矿物的矿物学特征进行了系统研究。结果表明,成都盆地胜利剖面沉积物中的黏土矿物主要有伊利石、高岭石、蛭石、蒙脱石以及少量伊利石-蒙脱石混层黏土矿物和高岭石-蒙脱石混层黏土矿物。根据黏土矿物组合含量的变化特征,可以将成都盆地第四纪早更新世中晚期以来的气候环境演化划分为4个阶段,先后经历了湿热-温凉-温湿-干冷2个周期性的气候旋回,黏土矿物含量变化的总趋势与土壤沉积物的CIA指数共同揭示了研究区第四纪以来的气候有逐渐干冷的趋势,这与全球性的第四纪气候尤其是中国区域内的第四纪气候环境变化相一致。     

柴达木盆地早始新世大暖期古土壤中赤铁矿和针铁矿的定量分析及其气候意义

赤铁矿和针铁矿是古土壤中常见的两种风化产物,定量研究赤铁矿和针铁矿有利于了解成壤时期古气候特征。文章利用可见光波段的漫反射光谱法对早始新世大暖期期间柴达木盆地大红沟剖面路乐河组古土壤中的铁氧化物矿物进行了定量分析。测试结果清晰显示了赤铁矿和针铁矿的存在,其中赤铁矿含量约在0.09~17.16 g/kg之间,针铁矿的含量大致为0.13~24.6 g/kg;针铁矿（Gt）相对赤铁矿（Hm）平均含量较高（Gt/Hm变化范围0.04~34.34,平均值约为2.18）,且数据存在较大波动。古土壤在早始新世大暖期时经历了3个阶段的古气候变化,早期古降雨量偏高,针铁矿/赤铁矿平均值为3.06,数据波动明显,指示相对温暖湿润且干湿波动大的气候条件;中期时古降雨量稍低,针铁矿/赤铁矿平均值降低至1.75,指示相对干旱的气候条件;晚期时古降雨量增加,针铁矿/赤铁矿平均值升高至1.80,指示相对温暖湿润的气候条件。其中早期的路乐河组古土壤对应了全球早始新世气候大暖期的峰值,路乐河组古土壤整体的古气候特征是对全球早始新世气候大暖期的区域响应。

     

基于多种方法的土壤重金属污染风险评价对比——以江汉平原典型场区为例

以江汉平原典型场区周边农田土壤为研究对象,分析了土壤重金属元素Cd、Pb、As、Hg的总量和赋存形态特征,选用修正单项污染指数法、潜在生态风险指数法、风险评估编码法(RAC)和次生相与原生相比值法(RSP)四种评价方法开展了土壤重金属的污染风险评价,并对评价结果进行了对比讨论。分析结果表明:（1）基于总量的两种方法对比,潜在生态风险指数法优于修正单项污染指数法。（2）基于形态的两种方法对比,RAC法的评价结果比RSP法更为合理。（3）基于总量和形态方法对比,潜在生态风险指数法和RAC法各有其优缺点,潜在生态风险指数法能直观反映重金属在土壤中的富集信息和环境危害性,而RAC法则可以利用形态来阐明重金属在土壤环境中的行为特性和生态活性。因此,在进行土壤重金属污染风险评价时,综合考虑重金属种类、累积程度、生物毒性和生物可利用性等参数指标,才能更加科学准确地评估重金属在土壤中的环境风险。综合上述评价结果,江汉平原典型场区周边农田土壤重金属元素Pb、As污染程度较低,对周边环境无影响;重金属元素Hg累积程度不高,但由于其具有较高的生物毒性,对周边环境存在潜在威胁;重金属元素Cd是研究区最主要的污染因子,对周边环境影响大,亟需采取相应措施减轻Cd带来的风险。     

青藏高原新生代以来气候环境演化的粘土矿物学特征

为探究青藏高原的气候环境演化, 对青藏高原不同部位的盆地沉积物的粘土矿物特征进行深入系统的研究.结果表明, 古新世阶段—始新世阶段时期, 青藏高原古气候以行星风系居主导地位, 青藏高原北部以温暖和季节性干旱为特征.柴达木地区在~36 Ma的降温事件则明显早于全球降温事件(~34 Ma)近2 Ma.在渐新世(34~23 Ma)期间, 古气候以干旱炎热为特征, 但气温相对要低于始新世.在中新世—上新世(23.0~2.6 Ma)期间, 青藏高原北缘的柴达木、循化盆地均在~21.5 Ma发生气候变冷事件, 而8~7 Ma的气候变化事件遍及整个青藏高原.在藏南的吉隆盆地、青藏高原西北部的叶城盆地, ~1.8 Ma之前的盆地沉积物中仍然有相当高含量的蒙脱石, 说明这些地区在~1.8 Ma之前, 虽然总体上气候变冷、变干, 但仍然处于一种相对湿润的气候环境.      

风化成土过程中自生矿物的气候指示意义

地球表层的土壤沉积物记录了第四纪以来与气候、环境、人类等有关的地球演化信息,是重要的研究过去历史的载体.成土体系中土壤的诸多特性都与成土期的气候环境信息息息相关,通过地质学研究方法可以提取某些特性并作为反演风化强度以及古气候的风化指标,即古气候替代指标.重点讨论了成土体系中新生的矿物学风化指标——粘土矿物与铁矿物的表征意义、研究方法与实例分析,并评述了其在反演气候方面的优势与局限性.成土作用中新生的粘土矿物直接受成土期盛行的环境与气候条件的影响,所以其组成、粒度、含量、结晶度等矿物学特征充分记录了成土期的气候与环境信息.另外,成土体系中也会新生成部分铁矿物.自生的铁矿物是反映成土期的湿度条件、温度范围的有效指标,因此对当时的气候演化历史也有很好的指示意义.粘土矿物与铁矿物在一定的条件下都可以作为独立的重建古气候的替代指标,但是在使用时要充分考虑研究区域的地质背景、物源供给、气候类型、风化条件等客观局限对这些风化指标的制约.另外,对于区域内风化程度及古气候的重建,通常多指标结合对比的方法更为可靠.      

浙西开化石龙头金矿含金黄铁矿的成分标型及硫同位素特征研究

浙西开化石龙头金矿位于皖浙赣断褶带中,矿体明显受断裂控制。为了解含金黄铁矿的矿物学特征及其对金矿化作用的指示,对矿床中黄铁矿进行了X射线衍射、电子探针及其硫同位素分析。结果显示,矿石中主要金属矿物为黄铁矿和毒砂,含少量褐铁矿和磁黄铁矿,脉石矿物有石英、绢云母、伊利石和白云石等。黄铁矿的Fe/(S+As)值在0.777～0.886之间,平均为0.828,说明其在中深部环境生成;Co含量(64×10^-6～111×10^-6)及Au/Ag值(3.6～17.8)指示其形成于中低温环境;Co/Ni值为1.95～4.47,平均为3.59,指示其为热液成因;较高的As含量和As-Co-Ni相对含量三角图显示成矿流体与岩浆热液有关,具有地下热卤水的特征;硫同位素值介于6.14‰～8.27‰之间,偏离陨石硫的范围,而与超镁铁质岩的硫同位素值相近,表明成矿流体来自深部,后期受壳源物质影响。     

青海循化盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射和扫描电子分析方法,对青海循化盆地晚渐新世沉积物的矿物组成、坡缕石的矿物学特征以及古气候指示作用进行了深入的研究。结果表明,晚渐新世循化盆地沉积物中粘土矿物组成主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等;坡缕石一般呈纤维状或者针状,沿片状蒙脱石的边缘及表面交代生长,为典型自生成因的坡缕石。坡缕石是干旱-半干旱气候条件的特征矿物,其出现表明循化地区晚渐新世气候特征较为干旱,与粘土矿物组合及伊利石结晶度所反映的气候环境信息相吻合;沉积物中坡缕石相对含量及有序度自下而上逐渐增大,说明循化地区的干旱化逐渐加剧。循化地区晚渐新世(～23 Ma)的干旱化可能与青藏高原隆升或者全球气候变冷事件密切相关。     

青藏高原东北缘循化盆地中中新世—早上新世黏土矿物及其古气候意义

青藏高原东北缘古气候可能受控于全球变冷、青藏高原隆升及局地地形变化的影响。为解析气候演化过程及驱动因素,本文以青藏高原东北缘循化盆地西沟剖面作为研究对象,在已有古地磁年龄约束基础上,分析了中中新世—早上新世沉积物中黏土矿物的组成和微观形貌特征。结果表明,西沟剖面沉积物中黏土矿物主要由伊利石、蒙脱石、绿泥石和高岭石组成,其中伊利石含量最高,平均为59. 3％;蒙脱石次之,平均为18. 2％,绿泥石平均含量为12. 3％,高岭石平均含量为10. 2％。根据剖面中黏土矿物含量和比值的变化特征,结合循化盆地西沟剖面的沉积速率、孢粉记录、有机质碳同位素和沉积岩地球化学比值,并与深海氧同位素值（δ18O）变化曲线对比,将循化盆地14. 6~5. 0 Ma气候环境演化划分为3个阶段：14. 6~12. 7 Ma,气候干冷期,与北半球冰盖扩展引发的全球性降温事件有关;12. 7~8. 0 Ma,气候相对温暖湿润期,可能与循化盆地周围山体隆升有关,即积石山在~12. 7 Ma隆升至临界高度,成为西风带输送水汽的地形屏障,使得循化盆地内的降水增强;8. 0~5. 0 Ma,气候再次转向干冷期,该阶段气候的干旱化对应于青藏高原在8 Ma左右的快速隆升,高原进一步的隆升阻碍东亚季风西风带的暖湿气流向内陆的输送,从而引起区域干旱化。     

彩色电气石致色离子的化学状态研究

为探究不同颜色电气石中致色元素的化学状态及其化学环境,利用X射线光电子能谱方法对绿色调（墨绿色、蓝绿色、淡绿色）和粉红色调电气石样品进行分析。结果表明,绿色调和粉红色调电气石样品中均含有少量的过渡金属离子,如Fe,Mn,Ti,Cr,且不含Li和Be。不同颜色的电气石晶体中过渡金属阳离子的化学状态相同,且分别为Fe3＋,Mn4＋,Ti4＋,Cr3＋,但其与阴离子配位的环境有所差别。绿色调电气石样品中虽然Fe的质量分数有较大的差别,但均有部分Fe元素与F结合,即占据晶体结构中的Y位;粉红色电气石样品中,Fe离子没有与F形成配位,仅占据结构中的Z位。相反,在粉红色电气石样品中,Mn主要与F结合配位的方式存在,占据结构中的Y位,而绿色调电气石样品中大部分的Mn与O配位成键,只有少部分的Mn与F结合配位。由于Fe3＋,Mn4＋离子对之间电荷转移的可能性不大,故电气石的颜色可能主要由于d—d电子跃迁和氧与金属离子（O2--M）间电荷转移吸收引起,尤其是由于化学环境的差异（包括配位阴离子种类、杂质缺陷、结构畸变等）所引起。     

土壤中14过渡矿物的特征及其地质意义

14过渡矿物是广泛发育的典型成土作用产物,其矿物学特征及含量变化不仅能记录成土时期的气候、环境条件,也可以作为这些土壤发生分类和类型区分的依据。通过对有关14过渡矿物研究成果系统全面的分析,阐明了这种过渡矿物的谱学特征、层间离子类型、鉴定依据及其成因,并在此基础上提出对14过渡矿物的鉴定实验流程。此外,高分辨透射电子显微技术的应用给14过渡矿物的研究提供了极大的保障,利用高分辨透射电子显微镜可以研究14过渡矿物的形成、转化关系。14过渡矿物对气候环境十分敏感,且形成于特征的干湿交替、适度的风化及弱酸性环境条件,因此,这种过渡矿物有望作为成土时期的气候环境代用指标。