北太平洋赤道海域表层沉积物的热释光特征及其指示意义

热释光是矿物晶体接受环境核辐射作用后积蓄起来的能量在受到热激发时以光的形式释放出来的一种物理现象,它与晶体损伤、晶体中杂质混入等原因所导致的晶格缺陷有关.热释光强度的大小主要取决于自然界中长寿命放射性元素(238U,235U,230Th,40K及其子体)的衰变,与其他物理、化学、生物或人类活动无关.热释光特征能有效反映晶体形成的环境条件.热释光方法的制样简单、测量快捷,因此在辐射学、核工业、核医学、环境学、农业、考古学、地质学等领域都得到了广泛的应用.在陆地地质学上热释光方法在地质年代测定[1,2]、地层对比[3]、矿物世代划分[4]、矿床含矿评价[4,5]、陨石形成热的历史恢复[6]以及地质事件识别[7]等方面都取得了不少成果.     

大洋粘土制备白炭黑后的铝回收实验研究

为了回收大洋粘土制备白炭黑后残液中的Al3 ,并获得氧化铝超细粉体,实验选用NH3.H2O为沉淀剂,在常温下采用沉淀法使残液中Al3 以氢氧化铝形式沉淀并去除其它杂质离子,然后将得到的沉淀在1200℃灼烧,保温1h。利用IR和XRD测试了产物的物相组成和结构,证实实验可以获得纯度较高的α-Al2O3;而SEM和粒度分析结果显示产物粒度细小,部分颗粒可以达到纳米级;BET结果显示Al2O3的比表面积可达32m2/g。根据氧化铝结构和性能等优选的实验条件为大洋粘土的进一步开发利用提供了参考依据。     

海洋粘土沉积物的组成及其增白试验

为了海洋粘土的开发应用,利用FTIR和XRD衍射对其进行了矿物成分分析。结果表明,海洋粘土样品中粘土矿物含量较高,其主要矿物组成为伊/蒙混层和伊利石并含有少量其它矿物,同时证实样品中有磁铁矿和赤铁矿存在。粘土沉积物的化学成分分析显示,粘土中Fe2O3质量分数较高,约为7%。采用酸溶氢气还原法对东太平洋的粘土样品进行了化学增白试验,并探讨了酸种类及其浓度、药剂用量、反应时间、煅烧温度等因素对除铁增白效果的影响,优选出最佳除铁增白方案,使海洋粘土的白度由原来的23.8%提高到73.1%。另外,对增白前后样品的粒度、比表面积和分散性的测试表明,在增白的同时样品的活性也得到了提高。     

白令海深海异常沉积特征及成因分析

利用中国历次北极科学考察航次在白令海北部陆坡及海盆等深水区所采集的沉积物样品,对其开展沉积学等研究,系统归纳该海域常见的异常沉积类型及特征,并初步探讨其可能成因。BR02孔出现至少3段浊积层,浊积层主要分布于末次冰消期至中全新世。B5-4孔存在至少2段火山碎屑沉积层,其沉积年代分别约为1.3 ka BP和13.2 ka BP。B5-7站表层沉积物中的硅藻组合以新近系硅藻化石Kisseleviella carina Sheshukova-Poretzkaya和Kisseleviella ezoensis Akib为主,且与附近海域其他表层沉积物的硅藻组合面貌差异明显,可能是沉积物再沉积结果,其初始沉积年代大约为早中新世。白令海北部陆缘/陆坡区附近遍布的海底大峡谷对该区沉积物沉积过程具有重要影响,可能是导致该区浊流沉积与再沉积物的主要原因。此外,白令海位于欧亚板块、太平洋板块及北美板块交汇区边缘,其独特的地理位置决定该区地震与火山等构造活动相对活跃,进而进一步促使该区海底异常沉积现象频发。     

东太平洋CC区沉积物稀土元素特征及物源

对东太平洋CC区中西部33站表层沉积物进行了稀土元素(REE,包括Y)地球化学研究。结果表明,REE在沸石粘土中最富集,在硅质沉积物中含量明显偏低;所有沉积物样品中REE都存在Ce负异常和Eu正异常的轻稀土(LREE)亏损特征,表现为典型受到海水来源物质影响的REE配分模式;硅质粘土中Ce亏损程度、Eu正异常和REE富集程度都比硅质软泥更明显。与东区相比,西区沉积物中LREE、HREE(重稀土和钇元素)和∑REE(稀土元素总量)普遍偏高,LREE与HREE分异更明显,HREE相对更富集,LREE和Ce亏损更显著。研究区表层沉积物中REE主要来自海洋自生物质,同时受到陆源物质、海底火山物质的影响。     

白令海特征区域的表层沉积硅藻分布及其古海洋学意义

对白令海表层沉积物样品进行硅藻分析,共鉴定硅藻30属56种(含变种),并确定17种硅藻新记录,其中包括Kisseieviella carina等3种化石种。白令海表层沉积物中的硅藻优势种为Neodenticula seminae,Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica,在白令海北部陆坡深水区附近以Neodenticula seminae为主,而在白令海北部陆架以Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica为主。对硅藻结果进行聚类分析,可以划分出3个硅藻组合,硅藻组合Ⅰ代表海冰种硅藻组合,组合Ⅱ代表受阿拉斯加流影响的大洋浮游硅藻组合,组合Ⅲ代表上述两个硅藻组合之间的过渡组合。Fossula arctica是17种硅藻新记录之一,首次记录于白令海表层沉积物中,其百分含量分布趋势与Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica的相近,在白令海北部陆架为11.7%~17.1%,而在陆坡深水区附近明显减少,是继Fragilariopsis cylindrus和Fragilariopsis oceanica之后白令海又一海冰指示种,并有望成为一种有效的海冰变化替代物运用于晚第四纪以来白令海海冰进退历史研究。     

粘土矿物对海底热液活动的指示作用

粘土矿物是细粒的含水硅酸盐或铝硅酸盐,在海洋浅水区约占沉积物总量的25%～30%,深水区达60%～98%(Schulz,2006),具有颗粒微细、结构无序、成分多变、类质替换等特性(Schulz,2006;Chamley,1989),对地质作用和沉积环境的变化非常敏感。大量证据表明,热液自生粘土矿物(同生沉积的原生粘土矿物和同生期后形成的次生粘土矿物)、尤其是含铁粘土矿物     

东太平洋粘土沉积物组成和结构分析

对东太平洋-中国大洋调查区粘土沉积物组成和结构进行了分析,并根据其物相组成划分了7个沉积物类型,其中以伊/蒙 高岭石 石英型沉积物中粘土矿物含量最高;IR分析证明东太平洋粘土沉积物中富含有机质;对沉积物粒度分布和XRD测试结果显示,东太平洋粘土与地表同类粘土相比粒度明显细小且结晶差;SEM结果显示东太平洋粘土矿物为絮状和片状;综合分析东太平洋粘土的结构特征认为其活性比地表同类粘土大,预示该地区海洋粘土将会有更好更广的用途.     

东太平洋粘土沉积物的增白实验研究和结构分析

为了有效开发利用深海粘土，必须针对东太平洋粘土的特点提高其自度和活性。对东太平洋中国大洋调查区粘土沉积物进行湿法提纯后，采用酸溶氢气法以锌做还原剂对其进行了增白处理，并在不同温度下焙烧；分析了酸的类型、浓度、还原剂用量、反直时间及焙烧温度等对粘土增自效果的影响，得出了最佳工艺条件；测定增白前后粘土的物理化学性能和粘土矿物的结构，发现增自的同时还可以提高粘土的比表面积和其在有机溶剂中的分散性；增白后粘土矿物总体上保持了层状结构，但局部结构有一定的破坏，因而提高了粘土矿物的结构活性。     

海洋粘土的组成及性能测试

为了海洋粘土的开发利用,对东太平洋中国大洋调查区的所有采集样品进行了粒度分析。结果发现粘土沉积物的粒度明显细小;通过红外光谱测试可将沉积物分为八个矿物组合类型,其中以粘土沉积物类型为主,且粘土矿物含量较高;吸水率测试结果证明海洋粘土具有较强的吸水性;典型海洋粘土样品的理化性能测试结果表明,与地表粘土相比,海洋粘土的膨胀容、胶质价、阳离子交换量及吸蓝量都相对较低;X射线衍射结果显示,海洋粘土的结晶程度明显偏差。综合分析海洋粘土的结构特征及理化性能,认为其活性比地表同类粘土大,预示着海洋粘土将会有更好更广的用途。