沉积相的一些术语定义的新思考:基于迈尔(Miall,1985)的文章

近年来,《古地理学报》(中文版及英文版)连续收到一些来稿,其作者根据迈尔(Miall,1985)文章的观点和方法,把他们研究地区碎屑岩剖面中的每个岩层中的岩石挑出来,归纳出一些岩石类型,如砾岩、砂岩、细粒岩等,并称它们为岩相(lithofacies)。这不符合沉积相的定义。我曾写过几篇文章,即冯增昭(2018,2020)及Feng(2019),指出这些问题,希望国内外的作者、尤其是国内的作者,不再继续盲目地引用和传播迈尔(1985)文章的观点和方法。迈尔是第1个称岩石(实际上是沉积物)为岩相的人,他的观点和他提出的相分析方法误导了沉积相的正确定义及正常的相分析方法。本文主要讨论迈尔(Miall,1985)文章中的问题,即他把沉积物当作岩相并用岩相分析相。不讨论他文章的贡献及建筑单元中的一些术语欠严谨的问题。在这里,必须申明,本文中的相,是沉积岩石学中的相,不是火成岩岩石学、变质岩岩石学、古生物学、地层学、地球物理学、地球化学等地质学分支学科中的相。岩相、相和沉积相是同义的术语。当然,这些术语的定义是有争议的,希望遵循“百花齐放和百家争鸣” 的方针和地质实践,逐步地解决这些争议。     

长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制与微生物调控分析

为探析长江口沉积物-水界面砷的迁移转化机制,本文分析了2019年夏季长江口4个站位上覆水和间隙水中总As浓度及形态的剖面变化特征,耦合氧化还原敏感元素(Fe、Mn和S)的剖面变化剖析了沉积物-水界面砷循环的Fe-Mn-S控制机制,同时结合砷相关功能基因探讨了沉积物-水界面砷迁移转化的微生物调控过程,估算了沉积物-水界面总As的扩散通量。结果表明,除A7-4站位外,长江口其他3个站位间隙水总As以As³⁺为主要存在形态,且总As浓度均在上覆水中为最低值(0.748~1.57 μg·L^-1),而在间隙水中随着深度增加而逐渐增加并在6~9 cm深度达到峰值(7.14~26.9 μg·L^-1)。间隙水总As及As³⁺浓度的剖面变化趋势与溶解态Fe²⁺、Mn²⁺相似,其均在中间层出现高值,说明沉积物Fe/Mn还原带砷的释放可能是随固相Fe(Ⅲ)或Mn(Ⅳ)的还原而转移到间隙水中的。氧化层和Fe/Mn还原带过渡区间隙水砷浓度与砷异化还原菌功能基因arrA和arsC丰度存在对应关系(除A1-3站外),说明砷异化还原菌将溶解As⁵⁺或固相As⁵⁺还原为溶解As³⁺可能是该过渡层砷迁移转化的另一重要过程。硫酸盐还原带的间隙水总As和As³⁺浓度降低,但由于间隙水的低S^2-浓度不利于砷硫化物生成,因此深层间隙水砷可能与铁硫矿物结合而被移除。底层环境氧化还原条件是影响沉积物-水界面砷迁移转化的重要因素,随底层水DO浓度的降低,砷迁移转化更倾向于微生物还原控制。长江口沉积物-水界面总As的扩散通量为1.18×10^-7~2.07×10^-7 μmol·cm^-2·s^-1,均表现为沉积物间隙水中总As向上覆水释放,即沉积物是研究区域水体总As的来源之一。     

西太暖池区生物组分对海底表层沉积物物理力学性质的影响

西太平洋暖池区是指位于热带西太平洋及印度洋东部海表温度常年在28 ℃以上的海域,是全球海表温度最高的深海区,构造环境与沉积环境复杂,沉积物中的生物组分含量差异较大,生物组分会对深海沉积物物理力学性质产生显著影响,但目前对沉积物中生物组分含量和沉积物物理力学性质之间的相关性关系尚不明确。本文对西太平洋暖池区核心部位的表层沉积物样品进行现场物理力学性质测试和室内涂片鉴定,研究深海表层沉积物的物理力学性质与生物组分之间的关系。结果表明:研究区表层沉积物含水率范围为61.1%~435.1%,天然密度范围为1.04~1.76 g/cm³,贯入阻力范围为0~100 kPa,十字板剪切强度范围为0~8.6 kPa,整体具有高含水率、低密度、低强度等典型的深海沉积物物理力学性质特点。西加洛林海脊、海山等CCD以浅的区域为钙质生物组分>50%的钙质沉积区;西加洛林海槽西南部及其周边的深水沟槽地区一般为硅质生物组分>50%的硅质沉积;西加洛林海盆内部则主要为黏土沉积区。随钙质生物组分减少和硅质生物组分增多,表层沉积物类型分别为钙质沉积物、黏土沉积物和硅质沉积物,天然含水率变高,天然密度、贯入阻力和十字板剪切强度降低,表明深海表层沉积物的物理力学性质与生物组分含量密切相关:贯入阻力、十字板剪切强度、天然密度与钙质生物组分含量呈正相关,与硅质生物组分含量呈负相关;而天然含水率正好相反,与钙质生物组分含量呈负相关,与硅质生物组分含量呈正相关。本文建立了深海沉积物中生物组分与物理力学性质之间的相关关系,提出了沉积物生物组分含量与物理力学性质之间的拟合公式,可以为深海沉积物工程性质的评价提供参考。     

泰国湾表层沉积物陆源碎屑的粒度特征及其展现的沉积动力环境

海洋碎屑沉积物的粒度特征是海底沉积动力环境的直接体现,是用来研究海洋动力环境变化的重要手段,尤其是陆架海底表层沉积物的粒度分布,对于研究沿岸和水柱底边界层现今海洋动力环境可起到重要作用。该项研究通过调查遍布泰国湾至湄公河口海底表层沉积物陆源碎屑的粒度分布特征,以期获得影响现今特定海域沉积作用的海洋动力环境过程。粒度分析的结果显示,泰国湾表层沉积物的陆源碎屑以细砂-细粉砂为主,分选总体较差,频率分布以正偏为主。其中,细砂-极细砂组分主要分布在曼谷湾和柬埔寨沿岸。湄公河岸外沉积物为细砂,且分选比泰国湾区域的沉积物要好。这些表层沉积物的粒度特征具有良好的环境变化指示作用。湄公河岸外分选较好、近于正态分布的中砂沉积物指示了波浪作用下的沉积环境。曼谷湾和柬埔寨沿岸分选较差的中砂-细砂粗粒沉积物反映了潮汐和波浪的共同作用;泰国湾东西沿岸区域分选中等、呈正偏态的极细砂-中粉砂沉积物体现了潮汐的控制作用;而泰国湾中部分选较差的沉积物则指示了表层洋流作用。研究表明,泰国湾和湄公河岸外表层沉积物陆源碎屑的粒度分布特征可用于区分不同海洋动力因素的控制作用,揭示出泰国湾的沉积动力环境主要受潮汐、波浪和洋流的共同影响,湄公河岸外的沉积动力环境主要受波浪的影响。     

天鹅洲长江故道湿地地下水砷的时空分布特征及控制机理

高砷地下水不仅直接危害供水安全,还可通过与湿地之间的交互作用,影响湿地水质进而威胁湿地生态安全.长江中游河湖平原已被报道广泛分布有高砷地下水,而位于长江中游故道区域的天鹅洲湿地地下水中砷的空间分布特征尚不明确,湿地与地下水的交互作用对地下水中砷季节性动态的控制机理尚不明确.本研究在天鹅洲湿地采集2个水文地质钻孔的35件沉积物样品、12个分层监测井不同季节的共72组地下水样和18组地表水样,通过水位-水化学监测、沉积物地球化学组成分析和砷、铁形态表征探究天鹅洲湿地地下水中砷的时空分布规律及控制机理.研究发现天鹅洲湿地地下水砷含量为1.08~147 μg/L,牛轭湖外侧浅井（10 m）地下水砷含量普遍高于深井（25 m）和牛轭湖内侧浅井（10 m）、深井（25 m）地下水,枯水期和平水期的砷含量高于丰水期.牛轭湖外侧浅层地下水系统具有更厚的粘土、亚粘土沉积,沉积物中总砷、强吸附态砷和易还原的铁氧化物的含量更多,吸附砷的水铁矿等无定形铁氧化物还原性溶解导致砷释放进入地下水中.枯水期天鹅洲湿地底部向牛轭湖外侧浅层含水层输送不稳定的有机质,使天鹅洲湿地地下水-地表水界面成为砷释放的热点区域.丰水期时牛轭湖外侧含水层受长江补给的影响,还原环境发生改变使地下水中的砷和铁被氧化固定从而不利于砷向地下水释放.      

内蒙古额尔古纳红水泉地区奥陶系乌宾敖包组沉积时代及物源区分析:碎屑锆石U-Pb年代学,Lu-Hf同位素地球化学证据

选取内蒙古额尔古纳红水泉地区奥陶系乌宾敖包组石英砂岩进行碎屑锆石U-Pb年龄、原位Lu-Hf同位素研究,尝试限定该地层形成时代及碎屑物质来源,并探讨其沉积大地构造环境。结果显示,采自该地层的2个砂岩样品中的碎屑锆石多数发育典型的岩浆振荡生长环带,呈自形–半自形且具有较高的Th/U值(0.12~1.63),均暗示它们多数为岩浆成因。结合微量元素特征及稀土元素配分模式图,认为碎屑锆石寄主岩石应为花岗质杂岩体。2个砂岩样品具有相似的年龄和Hf同位素组成,锆石年龄分布大致可分为3个主要年龄区间:(1)440~540 Ma,主峰值年龄约为492 Ma和506 Ma,次峰值年龄为447 Ma;ε_Hf(t)值介于?2.77~+11.73之间,Hf的两阶段模式年龄为680~1636 Ma;(2)750~950 Ma,主峰值年龄为805 Ma,次峰值年龄为825 Ma和961 Ma;ε_Hf(t)值介于?1.14~+11.43之间,Hf的两阶段模式年龄为1100~1824 Ma;(3)1700~2000 Ma,峰值年龄为1787 Ma;ε_Hf(t)值介于?9.18~?2.75之间,Hf的两阶段模式年龄为2682~3016 Ma。所有样品碎屑锆石ε_Hf(t)值为?9.18~+11.73,Hf的两阶段模式年龄为680~3016 Ma,大部分锆石的Hf同位素组成集中于球粒陨石与亏损地幔标准线之间,表明沉积物源以早古生代和新元古代新增生地壳物质为主,同时存在少量中元古代晚期古老地壳物质的活化改造。结合前人已报道的邻区相关岩体年代学及地球化学资料,研究区乌宾敖包组的沉积时代不早于晚奥陶世,沉积物主要来自额尔古纳和兴安地块的近缘碎屑物,其形成与早古生代时期古亚洲洋演化过程中额尔古纳与兴安地块碰撞拼贴以及随后的伸展垮塌相关。     

攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物重金属地球化学特征及源解析

长江上游是整个长江经济带的重要生态屏障。以长江上游攀西大梁子铅锌矿区水系沉积物为研究对象,查明了重金属元素含量的空间分布特征,分析了重金属来源,探讨了在不同pH条件下重金属的淋滤规律,并进行了生态风险评估。研究结果显示:攀西大桥河流域水系沉积物中重金属的空间分布极不均匀,其含量明显要高于长江水系沉积物中重金属的平均含量;重金属生态风险属于很强风险,Hg和Cd呈高度富集、严重污染;Pb和Zn呈中度富集、中等污染。淋滤实验结果表明Pb、Zn、Cd在酸性和中性条件下淋滤浓度先快速下降,后逐渐趋于平衡,而As在快速下降后又有缓慢升高的趋势。大桥河流域水系沉积物中As、Cd、Pb、Zn主要来源于大梁子铅锌矿的采选活动,Hg为岩石风化和土壤剥蚀来源,而Cu和Cr主要为农业和工业活动来源。综合对比发现,攀西成矿带铅锌矿周边土壤富Cd而贫Cr,此外Cd、Pb、Zn、Hg是主要潜在污染物,且生态风险程度较高。     

甘肃北山前红泉地区水系沉积物地球化学特征及找矿方向

前人在研究区开展过1∶20万水系沉积物测量及重砂测量,但受比例尺限制,异常面积过大,查证目标不够明确,找矿效果不佳。本次通过对前红泉地区开展1∶5万水系沉积物测量工作,初步总结了该区地球化学特征,根据元素组合特征、成矿地质条件等圈定出综合异常10处;在分析综合异常特征、异常检查情况及成矿潜力的基础上划分了成矿远景区4个,分别为受断裂和韧性剪切带控制的万岁山金成矿远景区、黑山头金多金属成矿远景区、与基性岩有关的帐房山铜钴镍成矿远景区及受酸性岩体内构造裂隙控制的红柳疙瘩钨成矿远景区;在成矿远景区内优选出找矿靶区4处,并提出了下一步找矿工作的建议。     

广西茅尾海入海河口表层沉积物重金属分布及风险评价

为揭示茅尾海入海河口表层沉积物中重金属分布特征及生态风险,在茅岭江、大榄江、钦江入海河口采集13件表层沉积物样品进行重金属分析。研究结果表明,茅尾海沉积物中重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn含量平均值分别为7.78×10^-6、0.14×10^-6、37.6×10^-6、18.9×10^-6、0.004 8×10^-6、22.5×10^-6、54.7×10^-6,均低于GB 18668—2002的一类标准。沉积物中重金属空间分布差异较大,茅尾海东部工业区和西部茅岭江附近具有较高的重金属含量。重金属污染分析表明,大部分重金属元素显示为无污染—轻度污染水平,Cr具有中等污染水平;生态风险分析显示,重金属总体处于较低潜在风险,东部工业区Hg、Cd显示出中等生态风险。通过相关性分析、聚类分析、主成分分析探讨重金属污染物来源,结果显示重金属污染主要受河流控制,Hg、As、Cd还受到临港工业区废水排放的影响。综合研究表明,茅尾海生态环境总体较好,但...     

柴北缘双口山荒漠戈壁景观区1∶5万“HS-9-4”弱小化探异常的矿化发现及意义

双口山荒漠、戈壁景观区位于我国柴北缘重要成矿带上。该景观区1∶5万水系沉积物测量发现"HS-9-4"综合异常弱小、零散、峰值低;元素空间套合性差,无规律性;多元素仅有1级异常分带。根据其本身自然地理景观,经"衬度异常法"与常规方法对比,发现"HS-9-4"弱小异常值得重视,对该异常开展了查证工作,最终在异常区发现了多处与金相关的矿(化)体及线索,为下一步地质工作提供了可靠依据。