粘土矿物的提取、鉴定及其古气候意义——以柴达木盆地怀头他拉剖面为例

沉积物中粘土矿物类型主要有自生粘土矿物和碎屑粘土矿物。其中,自生粘土矿物含量较少,是在沉积环境中形成,可能是沉积再循环或成岩作用的产物,可作为沉积环境某方面的指示标志;而碎屑粘土矿物是母岩风化的产物,受沉积环境影响较小,能够有效示踪物源区化学风化过程,进而反映古气候变化。近年来利用碎屑粘土矿物特征来重建物源区古气候的方法得到了广泛的应用。然而,由于粘土矿物主要存在于<2 μm硅酸盐粘粒中,粘土矿物的提取、鉴定比较困难,且自生粘土矿物易受沉积环境等的影响。因此,在利用粘土矿物重建古气候变化时,需慎重选择粘土矿物的提取方法,并考虑物源和沉积环境变化以及成岩作用等对粘土矿物解释的影响。本文以柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面硅酸盐粘土矿物的提取、鉴定及其古环境指示意义为例,介绍粘土矿物的提取及应用,为后期粘土矿物研究提供参考。     

五大连池地区矿泉水同位素研究

本文通过对五大连池地区矿泉水采样分析,进行同位素测年研究,提出该区矿泉水主要来于大气降水。原生冷矿水和次生冷矿水中的放射性碳都已经历了万年以上的蜕变,说明该区矿泉水地下迳流条件极差,其冷矿水形成时间长,资源有限,因此应有计划地合理开采利用,防止过量滥采而导致矿水资源枯竭。     

Deepwater Ventilation and Stratification in the Neogene South China Sea

Combined data of physical property, benthic foraminifera, and stable isotopes from ODP Sites 1148, 1146, and 1143 are used to discuss deep water evolution in the South China Sea (SCS) since the Early Miocene. The results indicate that 3 lithostratigraphic units, respectively corresponding to 21-17 Ma, 15-10 Ma, and 10-5 Ma with positive red parameter (a*) marking the red brown sediment color represent 3 periods of deep water ventilation. The first 2 periods show a closer link to contemporary production of the Antarctic Bottom Water (AABW) and Northern Component Water (NCW), indicating a free connection of deep waters between the SCS and the open ocean before 10 Ma. After 10 Ma, red parameter dropped but stayed higher than the modern value (a*=0), the CaCO3 percentage difference between Site 1148 from a lower deepwater setting and Site 1146 from an upper deepwater setting enlarged significantly, and benthic species which prefer oxygen-rich bottom conditions dramatically decreased. Coupled with a major negative excursion of benthic δ13C at ~10 Ma, these parameters may denote a weakening in the control of the SCS deep water by the open ocean. Probably they mark the birth of a local deep water due to shallow waterways or rise of sill depths during the course of sea basin closing from south to east by the west-moving Philippine Arc after the end of SCS seafloor spreading at 16-15 Ma. However, it took another 5 Ma before the dissolved oxygen approached close to the modern level. Although the oxygen level continued to stabilize, several Pacific Bottom Water (PBW) and Pacific Deep Water (PDW) marker species rapidly increased since ~6 Ma, followed by a dramatic escalation in planktonic fragmentation which indicates high dissolution especially after ~5 Ma. The period of 5-3 Ma saw the strongest stratified deepwater in the then SCS, as indicated by up to 40% CaCO3 difference between Sites 1148 and 1146. Apart from a strengthening PDW as a result of global cooling and ice cap buildup on northern high latitudes, a deepening sea basin due to stronger subduction eastward may also have triggered the influx of more corrosive waters from the deep western Pacific. Since 3 Ma, the evolution of the SCS deep water entered a modern phase, as characterized by relative stable 10% CaCO3 difference between the two sites and increase in infaunal benthic species which prefer a low oxygenated environment. Thesubsequent reduction of PBW and PDW marker species at about 1.2 Ma and 0.9 Ma and another significant negative excursion of benthic δ13C to a Neogene minimum at ~0.9 Ma together convey a clear message that the PBW largely disappeared and the PDW considerably weakened in the Mid-Pleistocene SCS. Therefore, the true modern mode SCS deep water started to form only during the "Mid-Pleistocene climatic transition" probably due to the rise of sill depths under the Bashi Strait.     

古环境研究中深海沉积物粒度测试的预处理方法

对深海沉积物样品进行粒度测试前,应根据研究目的,在预处理过程中有效去除碳酸盐和生物硅,同时完好保留陆源碎屑组分,才能使测试结果准确反映古气候和古环境变化。对采于南海的样品分别加入不同剂量浓度为10％的盐酸或浓度为25％的醋酸,以及不同剂量的NaOH或Na2CO3,同时利用有机元素分析仪、硅钼蓝比色法、环境扫描电子显微镜分析、观察不同方法的预处理效果,并结合粒度测试的结果认为,对于碳酸盐,盐酸和醋酸均可将其有效去除,但由于少量盐酸仍会对陆源矿物组分造成破坏,因此应使用酸性较弱的醋酸;对于生物硅,大剂量的Na2CO3仍难将其有效去除,而使用小剂量的NaOH即可去除干净,但需控制剂量以避免破坏矿物组分。针对南海沉积物中的各种生物组分含量,确定了醋酸和NaOH的使用剂量并建立了预处理流程。     

钾稳定同位素在水文地球化学领域的研究进展与展望

地表硅酸盐岩矿物风化通常是水体中钙、镁、钠、钾等元素的重要来源,然而相比于水体中的钙、镁和钠,目前对钾的水文地球化学行为的认识仍十分有限。表生地球化学领域最新研究证明风化、吸附等多种水岩反应伴随着较大的钾同位素分馏,表明钾同位素技术可以用于示踪地下水中钾的来源及迁移转化。文章通过系统总结上地壳、水圈和其他地表储库（植物、肥料）的钾同位素组成,发现水圈普遍比大陆上地壳富集41K,为识别地下水的钾来源提供了基础;通过总结钾同位素在常见的水岩作用过程（硅酸盐岩矿物溶解、次生黏土形成、吸附作用、离子交换反应）中的分馏行为,发现硅酸盐岩矿物溶解分馏有限,次生黏土矿物形成引起水体富集41K,表面吸附和离子交换使水体富集39K,不同水岩反应中K同位素行为差异为示踪地下水中钾的迁移转化过程提供了基础;列举了应用钾同位素示踪硅酸盐岩风化和水体污染的最新研究成果。由于钾同位素是硅酸盐岩风化的良好示踪剂,可以利用钾同位素揭示CO2较充足含水层中钾元素释放及迁移转化机理;由于表面吸附和离子交换控制的钾同位素分馏方向与风化控制的钾同位素分馏方向不同,可以利用钾同位素识别出地下水循环过程中多种水岩反应对钾迁移转化...     

西昆仑晚古生代恰尔隆弧后盆地演化与锰成矿作用

晚古生代,康西瓦洋壳指向西昆仑地块俯冲,在恰尔隆盆地内沉积了下石炭统—上二叠统的一套以海进-海退为特征的旋回序列。新发现的主乌鲁克碳酸锰矿床位于恰尔隆盆地北部,含锰层位为下石炭统他龙群中段细碎屑岩夹碳酸盐岩,锰矿层为黑色泥质碳质页岩夹铁锰质微晶灰岩,显示明显韵律。锰矿石的Mn品位为8.00%～16.59%,Mn/Fe比值为0.36～1.46,铁锰分异不明显。矿石矿物主要为锰碳酸盐矿物,具有典型生物结构。碳酸锰矿石的正Eu异常(δEu=3.46±2.00)显示成矿物质主要为海底热水来源。碳酸锰矿石以及围岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr偏向于大陆地壳组成(0.711925±0.000601),表明成矿物质主要来自西昆仑古老陆壳基底。锰矿石中不明显的Ce异常(δCe=0.96±0.14)和低的(Mo/U)_auth(自生矿物的Mo/U摩尔浓度比值,5.36±4.41)显示其主要沉积于局部快速氧化环境;而明显的Mo富集(平均Mo_auth=99.14±97.04)和纹层状自形黄铁矿表明围岩主要形成于还原环境。碳酸锰矿石的...     

塔里木盆地沙漠区超深层碳酸盐岩地震资料精细处理技术

塔里木盆地超深层海相碳酸盐岩油气资源丰富,但勘探面临诸多挑战：其地表为塔克拉玛干大沙漠,出露巨厚沙丘,静校正和吸收衰减严重;上覆火成岩,多次波发育,信噪分离困难;埋藏超深,大于6 000 m,深层分辨率低;受二叠系火成岩影响,速度变化大,深度域精准建模难度大。通过十余年不懈攻关,逐步形成了沙漠区超深层碳酸盐岩地震资料精细处理技术,其中,微测井约束层析反演沙漠区近地表结构,可以有效解决时间一致性问题;多信息综合识别长程及短程层间多次波,能够针对性压制提供优质的预处理道集;采用波动方程近地表Q补偿,可以解决沙漠吸收衰减问题,提高深层分辨率且目的层主频能够提高5 Hz; VSP井控和火成岩小网格层析提高深度域建模精度,可以确保碳酸盐岩高精度成像。大沙漠区超深层碳酸盐岩地震资料高精度成像技术,可精准刻画出走滑断层和缝洞,有效支撑了塔里木盆地1×10⁹t级富满油田的勘探发现。     

喀斯特小流域地表水碳酸盐系统化学平衡对酸性矿山废水的缓冲作用

Revelle因子不仅能反映弱碱性水体对吸收大气CO₂的缓冲能力,还能体现水体酸化过程中CO₂去气对H⁺的缓冲作用。本研究通过对多个缓冲因子的分析,探讨喀斯特中高硫煤矿区地表水碳酸盐系统对酸性矿山废水的缓冲作用,有助于进一步理解喀斯特地区流域水体中DIC循环过程和CO₂源汇关系特征。结果表明,地表水碳酸盐系统内车田河流域Revelle因子变化区间在1.00～51.96之间,能有效揭示地表水碳酸盐系统内CO₂去气对H⁺的缓冲过程,其敏感区间为pH=7.0～8.38的弱碱性水体。γ_DIC、β_DIC、ω_DIC、γ_Alk、β_Alk、ω_Alk等缓冲因子是基于pH和DIC浓度的二元方程。这些因子进一步细化了CO₂(aq)、H⁺和CO₃^2-等组分对DIC...     

深圳湾后海风化深槽的工程地质特征分析

风化深槽对建筑地基基础工程,尤其是桩基工程,具有很大影响和危害。深圳湾地区发育多处风化深槽,其中后海风化深槽是目前揭露的规模最大的风化深槽,槽底深度175.9 m。通过分析风化深槽的发育规模和工程地质特征,重点探讨了风化深槽内隐伏断裂发育迹象。结果表明,断裂破碎带是形成风化深槽的控制因素,深圳湾地区受北东向五华—深圳断裂带和北西向狮子洋—珠江口断裂带相互交切作用,断裂破碎带宽,断裂力学性质属压扭性兼具张性,利于风化作用向深部扩展;后海风化深槽内全风化岩、强风化岩特别深厚,风化岩强度低。