南黄海北部晚更新世以来常量元素记录的化学风化作用

以南黄海北部高沉积速率柱状样DLC70-3孔作为研究对象,对沉积物的黏土矿物和常量元素地球化学组成进行了综合分析。结果显示,DLC70-3孔沉积物中黏土矿物组合以伊利石为主,其次为蒙皂石,绿泥石和高岭石含量较低;绝大部分样品中伊利石与蒙皂石含量的比值<6,表明沉积物主要来源于黄河物质的输送。研究认为DLC70-3孔沉积物的化学风化指标CIA值受到海平面变化和源区气候变化共同控制,其中源区的气候变化为主要控制因素,而海平面变化造成的机械沉积分异作用主要影响27.80~38.00 m（MIS 4）层位沉积物的CIA值。CIA值显示在MIS 5和MIS 3期大陆化学风化作用较强,与内陆黄土高原地区夏季风和化学风化指标的变化趋势一致,尤其是在MIS 3早期（40~60 ka）记录的化学风化作用非常强,反映了黄河流域地区出现强夏季风降雨过程。     

南极纳尔逊冰缘沉积物元素地球化学特征及其化学风化作用研究

本文对西南极地区纳尔逊冰盖边缘N1沉积序列化学元素组成特征和风化作用地球化学过程进行了研究。结果表明:N1沉积序列中元素的组成与该地区玄武质火山岩的化学组成具有密切的关系,该序列沉积物是自然环境下风化的产物,因此本文分析样品元素的平均含量可以作为该地区冰缘沉积物的背景值;冰缘沉积物所记录的源区化学风化作用强度显得非常微弱,处于脱Ca、Mg、Na早期风化阶段,碎屑矿物的风化过程多处在蒙脱石阶段;沉积序列中元素的活动强度及其比值变化,反映了局部的风化作用强度不同和气候环境的变化。上述研究结果有助于进一步研究南极冰缘环境的演变。     

江西相山响石风化壳球形风化层的微量元素地球化学特征

风化壳的形成过程中化学风化因素尤为重要,江西相山响石风化壳不同部位遭受的风化程度不一。为了解风化作用对不同风化部位中微量元素的迁移影响,本文以江西相山风化壳中风化土样、风化球体及基岩为研究对象开展地球化学分析。微量元素方面,以Rb、Sr、Ba、Cs为代表的活动性元素,随着风化作用的进行,逐步从寄主矿物中淋失,风化土样、风化球体与基岩的元素含量表现出明显差异;过渡系金属Sc、V、Cr的含量变化差别不大,被有效地保留;风化土样与风化球体和基岩均富集Rb、Th、U、Nb、Ce、Nd、Hf、Ti、Yb,风化土样与风化球体和基岩具有较为一致的分布趋势;Th、U的分布与其自身性质有关,基岩与风化球体和风化土样三者在风化过程中Th含量基本保持不变,U含量出现一定差异;相山风化壳中不同部位风化程度不一,微量元素的地球化学特征不一。     

地幔地球化学研究进展:微量元素和同位素特征

系统介绍了近年来地幔同位素地球化学的研究进展,概述了Ｓｒ－Ｎｄ－Ｈｆ－Ｐｂ、Ｏｓ、Ｈｅ－Ａｒ和Ｎｅ同位素在的岩石示踪和成因鉴别上所取得的成果,指出同位素在地幔岩石研究的重要作用,简要总结了全球及区域地幔成分的主要研究手段和某些全球均一化比值的意义;并提出了分析技术的落后和基础理论的停滞是影响同位素和微量元素在地幔研究中应用和发展的主要因素。     

化学风化作用中的稀土元素行为及其影响因素

地表风化作用长期以来一直是地球和环境科学研究的焦点问题。风化作用中微量元素地球化学行为的研究不但有助于对一系列全球性问题的认识和理解,而且有助于许多与人类生存密切相关的环境问题的解决。系统总结了近年来国内外在风化作用中的稀土元素地球化学研究领域的主要内容和最新进展,着重介绍了风化壳中稀土元素的分布特征、Ce异常成因、稀土元素的赋存状态和迁移方式、影响稀土元素分布和循环的主要因素,以及风化作用稀土元素地球化学的主要研究方法。最后,分析指出有机质和微生物作用对稀土行为的影响是未来的重要研究方向。     

广西凭祥英安岩的化学风化作用研究

利用薄片观察、X射线粉晶衍射分析和化学分析方法研究了广西凭祥英安岩风化剖面的形成作用。风化作用初期，母岩中微量黄铁矿的氧化分解导致方解石与绿泥石的迅速分解；风化中期形成了大量的高岭石、伊利石、蒙脱石和蛭石；风化作用高级阶段以高岭石、石英和氧化铁矿物的富集为特征，但仍然存在少量蒙脱石、伊利石和蛭石。风化剖面的部分层段显示出与剖面其他部分明显不同的地球化学特征，即Na的富集和K的亏损。在Al2O3—(CaO^* Na2O)—K2O三角图上，风化中期这些层段明显偏离了正常的风化趋势。矿物学和微形貌的研究表明，造成偏离的原因是古地下水引起的正长石的钠长石化作用。     

流域盆地的风化作用与全球气候变化

介绍了岩石风化作用与流域盆地的物质输送对于研究全球海-陆物质循环和全球气候变化的重要意义。讨论了运用河流的颗粒相和溶解相载荷分别去估算机械剥蚀率和化学风化率的科学性及各种计算方法。从全球的观点对岩性、径流、地势、气候、植被以及人为活动 6个因素对于岩石风化作用及河流颗粒相和溶解相物质输送的影响进行了详细的讨论，得到岩性是决定机械剥蚀率和化学风化率的主导因素，径流和地势是影响河流颗粒物输送的重要因素，而径流和气候则对河流溶解离子的输送影响较大，此外植被和人为活动对河流化学及颗粒物输送的影响也越来越受到人们的关注。探讨了岩石化学风化作用消耗的CO₂量及其对全球气候变化的影响，在此基础上，归纳了岩石化学风化作用与气候变化的模式。     

渭河盆地蓝田始新世红河组沉积物特征和古环境记录

渭河盆地渭南—蓝田地区堆积着连续的始新世以来的地层序列,是揭示新生代亚洲季风气候演化和环境变迁的良好材料。文章对陕西蓝田支家沟厚约330 m的红河组典型剖面进行了沉积学和环境替代指标的初步分析。结果表明,红河组发育时间属于中、晚始新世,是在较为稳定的沉积环境下的河湖相堆积。古流水方向为从南到北,且整个地层沉积环境稳定,从红河组上部到下部古水流方向未发生改变。赤铁矿是红河组的主要载磁矿物,可能含极少量磁铁矿。基于地层序列、岩性、哺乳动物化石和沉积物特性分析,渭河盆地地区在中、晚始新世时气候相对暖湿,植被覆盖度高,有湖泊、沼泽分布,东亚季风气候雏形可能已经出现;到早渐新世,气候趋向相对冷干,与全球范围内始新世—渐新世之交的气候转型相一致。研究为认识始新世中国中部古气候变化提供了新材料。     

岩石化学系列和元素演化周期性

Continental crust rocks can be grouped into three petrochemical, systems, i.e.,oxygen-poor, transitional, and oxygen-rich system, which are intimately related to the intensity of crustal movement. Stable areas in the crust are characterized by rocks of oxygen-poor system, while rocks of oxygen-rich system are typical of active regions.Rocks of the transitional system form all gradations between the two systems Parallel to the orogenic cycle in crustal movement an evolutionary cycle from low to high oxygen content can always be recognized with respect to rocks in each system. On the other hand, with regard to rocks of the same type in the same petrochemical system, apart from the influence of crustal movement intensity, a tendency of increasing oxygen content with decreasing orogenic age is noticeable. As a region changes from active into gradational geologically, oxygen content is found decreasing for rocks of the same type,or vice versa. In this context, new implications may be attached to studies on petrochemical system : (1) A“family tree” can be established for rocks, thus sheding light on their evolutionary hlstoryand geneses (2)To provide information on the intensity of crustal movement, i.e., the tectonic nature for the studied area at the time of magma generation, and (3) To aid in determining petrogenetie age of magmatic rocks and in making geological divisions.     

汉江上游庹家湾剖面化学风化特征及其意义

通过对庹家湾黄土剖面元素的分析,揭示汉江上游地区黄土中常量元素的地球化学行为及对气候变化的响应。用X-Ray荧光光谱仪、MS-2型磁化率仪分别测量了庹家湾剖面元素含量及磁化率值,实验结果显示:庹家湾剖面的风成黄土化学成分以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,三者含量分别为355.83 g/kg、79.62 g/kg、62.64 g/kg;以Ti为参比,Na、Ca、Mg、Si、K表现为迁移淋失,Fe、Al元素相对富集,元素的活动性及其迁移序列为Na > Ca > Mg > Si > K > Al > Fe;Fe和Al元素含量曲线及CIA曲线在228~260 cm（L₁~S₁）和294~370 cm（L₁~S₂）深度处出现明显的峰值,并与磁化率曲线呈现出高度一致性,指示该层化学风化程度明显高于典型黄土,接近于古土壤（S₀）,OSL年龄在27.5~21.5 ka B.P.之间。庹家湾剖面常量元素在剖面的变化,表明在汉江上游地区晚更新世末期的气候并非是持续干燥寒冷,而是存在一定的气候波动,在27.5~21.5 ka B.P.期间风化成壤作用较为明显,气候相对温暖湿润。     

华北北部中元古界洪水庄组页岩地球化学特征： 物源及其风化作用

华北北部洪水庄组黑色页岩是中元古代的富有机质沉积,它可能记录了当时重要的地球化学信息。通过对洪水庄组页岩中的常量和微量元素特征的分析,研究了洪水庄组的物源及其风化作用。高Th/Sc、Al2O3/TiO2、La/Sc、La/Cr、La/Co、Th/Cr和Th/Co值,低Cr/Zr和TiO2/Zr比值,Euan值、Co/Y Ti/Zr关系和La Th Sc组成表明洪水庄组页岩物源主要为上地壳中的长英质花岗闪长岩。洪水庄组页岩的Al、Ca、Na和K组成表明其具有较高的化学蚀变指数（CIA）,同时,元素组成的化学风化作用轨迹反映了洪水庄组页岩受到钾交代作用的影响,可能导致CIA值被低估,其原始CIA值应在90以上。高的原始CIA、化学风化指数（CIW）和斜长石蚀变指数（PIA）表明洪水庄组物源区经历了强烈的化学风化作用。化学风化作用强度以及微量元素组成特征揭示了中元古代洪水庄组沉积时期可能处于温暖潮湿的气候条件,这与中元古代时期大气高CO2浓度以及华北板块古大陆当时位于低纬度地区重建的结果不谋而合。     

Hydrogeochemistry of River Water in the Upper Reaches of the Datong River Basin,China: Implications of Anthropogenic Inputs and Chemical Weathering

This research investigated anthropogenic inputs and chemical weathering in the upper reaches of the Datong River Basin,a tributary of the upper Yellow River,NW China.Multiple approaches were applied to data from 52 water and12 soil samples from the Muli,Jiangcang,and Mole basins to estimate the chemical component concentrations and to analyze hydrochemical characteristics,distribution patterns,and origins in this coal mining-affected river basin.Coal mining has enhanced the weathering of the lithosphere in the study region.The total dissolved solids in the river range from145.4 to 701.9 mg/L,which is higher than the global average for rivers.Ion concentration spatial distributions increase around mining areas.River geochemistry is mainly controlled by coal mining activity,carbonate weathering,and silicate weathering,with variances of 33.4%,26.2%,and 21.3%,respectively.Ca~(2+),Mg~(2+),and HCO_3~-are mainly due to the dissolution of carbonate minerals (calcitedolomite);Si and K~+are mainly from potassium (sodium) feldspar weathering;and Na~+and SO_4~(2-)mainly from coal mine production.A conceptual model of the river water ion origins from the study area is presented and management implications for improving the adverse effects of coal mining are proposed.These results provide an important standard reference for water resource and environmental management in the study region.     

全球变暖背景下北美育空河流域化学风化增强

硅酸盐岩风化对气候变化和构造运动的反馈对长尺度气候变化可能起到重要的调节作用,对该反馈过程的定量认识有助于更确切理解地球碳循环的运行规律。通常认为风化类型可分为两种,分别是供应限制和动力学限制。全球变暖可能促进了动力学限制流域的化学风化作用,然而,关于这方面的认识仍很有限。育空河流域是典型的动力学限制风化区域,研究育空河的风化对气候变暖的响应有助于深入认识气候和大陆风化之间的相互作用。正演模型是区分河流风化端元的重要手段,文章利用正演模型对育空河流域从1975年到2019年的主要离子组成的数据集进行分析,并获得了该流域在过去几十年的化学风化速率的变化趋势。结果表明,育空河水化学性质主要受到碳酸盐岩风化和硅酸盐岩风化控制,两者多年平均碳汇通量分别为2.1×10¹¹ mol/yr和4.1×10¹⁰ mol/yr,处于世界主要大河碳汇通量的中间水平。更重要的是,在同一时期,伴随着2.2℃的温度增幅和13.7%的径流量增加,流域内的阳离子总通量增加了35.7%,其中硅酸盐岩和碳酸盐岩风化产生的阳离子通量分别增加了41%和35%,阳离子通量/风化速率对气候的敏感性与冰岛地区的研究结果符合的很好,与风化速率加快相对应的,硅酸盐岩风化碳汇通量相对增加了59.6%。尽管碳汇的增加在绝对通量上相比人类化石燃烧产生的碳排放通量微不足道,但是考虑到构造尺度内全球硅酸盐岩风化速率的增强,尤其是在较为寒冷的高纬度地区,额外的二氧化碳固定量可能对地球历史时期的全球气候产生重要影响。     

西江流域化学风化过程及其CO2消耗通量

为深入评估中国南方陆地风化过程及河流物质循环过程, 通过测定西江主要干、支流丰水期及枯水期水体主要离子和锶及其同位素比值, 结合Galy模型对西江流域化学风化特征及CO2消耗通量进行计算。结果表明: (1)西江流域化学风化受人类活动的影响较小, 流域化学风化过程主要受到碳酸的控制。(2)河水阳离子的主要物质来源为硅酸盐岩和碳酸盐岩风化, 硅酸盐岩在丰水期和枯水期的阳离子物质来源摩尔占比均为0.04, 碳酸盐岩中石灰岩占比分别为0.79和0.78, 白云岩分别为0.17和0.18。(3)西江流域在丰水期和枯水期的化学风化过程具有一定的差异性, 由于硫酸参与白云岩的风化作用影响碳酸盐岩风化过程中的CO2消耗通量, 导致各个化学风化过程所涉及的CO2通量有所差别。(4)碳酸风化碳酸盐岩在丰水期和枯水期所消耗的CO2通量分别为(0.78~244.25)×106 mol/km2/yr和(0.10~49.16)×106 mol/km2/yr, 硫酸风化碳酸盐岩所产生的CO2通量分别为(0.25~42.16)×106 mol/km2/yr和(0.01~13.90)×106 mol/km2/yr, 碳酸风化硅酸盐岩所消耗CO2通量的分别为(0.05~17.83)×106 mol/km2/yr和(0.02~6.07)×106 mol/km2/yr。     

Chemical Weathering and CO2 Consumption of Chishuihe River Basin,Guizhou Province

Carbon sink produced during rock weathering is critical to global carbon cycles. In this work, we analyzed the major ion chemistry of the Chishuihe River Basin, and the major ion composition of the Chishuihe River system and the principal component analysis was applied for estimating the weathering rate and atmospheric CO₂ consumption via the rock chemical weathering. The results demonstrated that the chemical composition of the river was dominated by Ca²⁺, Mg²⁺, HC and S. The average concentration(317.88 mg/L) of the total dissolved solids within the Chishuihe River was higher than the average value (65 mg/L) of world rivers. The Gibbs graph combining major ion element ratio analysis indicated that the catchment major ion composition mainly originated from rock weathering, primarily from carbonate weathering, sparsely from silicate weathering. Carbonate and silicate weathering contributed 70.77% and 5.03% separately to the dissolved loads. The anthropogenic and precipitation impact was limited. According to calculation based on principal component and the ion composition characteristics, the chemical weathering rate was 126.716 t/(km²·a), significantly higher than that of the Yellow River and Yangtze River, and also higher than the average rate of the global major rivers. The CO₂ consumption flux based on annual average runoff was 10.96×10⁹ mol/a, and the CO₂ consumption rate by chemical weathering was 5.79×10⁵ mol/(km²·a).     

Chemical Weathering in the Batura Glacier Basin, Karakoram Mountains

CHEMICAL WEATHERING IN THE BATURA GLACIER BASIN, KARAKORAM MOUNTAINStheChineseNationalBasicResearchProgramme(GrantG 19980 4 0 80 0 )andChineseNationalScienceFoundation (NSFgrant 4 980 10 0 4 )     

Major ion geochemistry of Godavari River at Rajahmundry, India

Detailed time-series studies on the major ion geochemistry of tropical peninsular Indian rivers are lacking. In this backdrop, a small stretch of the Godavari River, globally ranking 32nd in terms of total discharge, is chosen for sampling at its mouth. The objectives are： （1） to understand the natural and anthropogenic sources controlling the major ion chemistry of the Godavari River at Rajahmundry, （2） processes controlling the temporal variations in major ions over a period of two years, （3） comparison of total dissolved solid （TDS） fluxes and weathering rates at Godavari River with other major tropical rivers. A total of 47 surface samples were collected, bimonthly, at five stations in the Godavari at Rajahmundry spaced over a distance of 6 km for a period of two years. Water samples were collected in pre-cleaned PP bottles. Parameters like temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen, alkalinity were measured on-site. Samples collected for analysis of major ions were processed within a few hours of collection by filtering through 0.45 mm pore size millipore filters. Filtered water samples for major ions were transported to the laboratory in cleaned 250 mL PP bottles. Sodium and K were measured on a Flame Photometer, Ca and Mg on a Flame Atomic Absorption Spectrophotometer, Cl, NO3, SO4 by Ion Chromatography and SiO2 on a spectrophotometer. Chemical weathering of rocks controls the major ion chemistry of the Godavari River at its mouth as indicated by the alkaline nature of the river and dominant presence of Ca, Mg and HCO3 ions. Ca/Mg and Na/Mg ratios point its source to a mixture of lithological assemblages of basalt, granite-granodiorite,     

柴达木盆地侏罗纪古气候演变过程：来自化学风化特征的证据

柴达木盆地侏罗系陆相地层记录了该时期一系列重大的构造—气候—环境耦合演化事件，然而针对该套地层的古气 候、古风化作用等方面研究还很薄弱。为了恢复柴达木盆地侏罗纪时期的古气候和古环境特征，文章研究对柴北缘大煤沟侏 罗系标准剖面的沉积岩样品开展了全岩主、微量元素测试，综合采用多种化学风化指数判定柴达木盆地侏罗纪古气候条件及 演变过程。元素比值(Rb/Sr、K/Na、Na/Al 和Na/Ti)和化学风化指数(CIA、CIW、PIA 和ICV)均显示，柴达木盆地侏罗纪化学风 化过程和古气候演化过程可划分为4 个阶段：早侏罗世早—中期和中侏罗世中期，化学风化作用强烈，古气候处于温带—亚热 带温暖、潮湿气候条件；早侏罗世晚期和中侏罗世晚期—晚侏罗世，受到区域降水减少影响，盆地化学风化作用显著减弱，整体 处于干旱、半干旱环境。以上结果与前人基于沉积物和植物群面貌研究得出的古气候变化过程相吻合，为盆地及区域陆相侏 罗纪古气候研究提供了相对完整而连续的地球化学证据和参考。