陇东新近纪红粘土与第四纪黄土地球化学特征及其物源和风化指示意义

甘肃省平凉市灵台县邵寨镇剖面风尘堆积底界年龄大约为5.23 Ma B.P.,通过对该剖面新近纪红粘土与第四纪黄土-古土壤序列的常量元素、微量元素、Nd同位素的测试,分析其在物源和风化方面的指示意义,发现新近纪红粘土与第四纪黄土具有相似的常量、微量元素UCC标准化曲线和稀土元素球粒陨石标准化曲线,指示二者皆来自广阔的物源区,经过了相似的搬运过程,并在搬运中得到充分混合。新近纪红粘土的MgO、Li、Cs、Bi含量较高,Na₂O、稀土元素La-Lu、Y含量较低。风化参数Na₂O/Al₂O₃、化学风化参数CIA以及Al₂O₃-CaO+Na₂O-K₂O (A-CN-K)图,均显示新近纪红粘土比第四纪黄土经历了更为强烈的风化过程。新近纪红粘土的稳定元素比值(TiO₂/Al₂O₃,SiO₂/Al₂O₃,SiO₂/TiO₂,Zr/Hf,Nb/Ta,Lu/Hf,Y/Ho,Th/Nb和Hf/Nb)、稀土元素总量、轻稀土与重稀土的分异程度、轻稀土内部分异程度、重稀土内部分异程度、Ce和Eu的异常程度、同位素ε_Nd(0) 值等,皆与第四纪黄土无太大差异,指示二者物质来源一致。粒度以及风化强度的差异,可能是导致新近纪红粘土与第四纪黄土常量和微量元素含量差异的主要原因。      

丰宁黄土-古土壤剖面常量元素地球化学特征

丰宁滦河上游的河谷地带有多处黄土堆积,由于该地区黄土分布零星、厚度较小,在以往的研究中却很少引起人们的关注,然而该地区黄土堆积是河北坝上地区环境演化和气候变化的重要地质记录.为了探讨该地区黄土的成因、物源以及化学风化强度,选取代表性的黄土-古土壤剖面77个样品进行了常量元素分析,并与已知典型风成堆积物的地球化学元素特征进行对比.结果表明:(1) 丰宁剖面的主要常量元素(SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃)之和以及UCC(Upper Continental Crust)标准化曲线均与典型风成堆积物具有较好的相似性, 表明丰宁黄土和古土壤为风成成因;(2) 丰宁黄土处于初等化学风化阶段,古土壤则进入了中等化学风化阶段.与典型风成堆积物相比,化学风化强度序列为:宣城风成红土＞＞西峰红黏土、镇江下蜀土＞丰宁古土壤、洛川古土壤＞洛川黄土＞丰宁黄土;(3) 常量元素迁移特征表明丰宁黄土和古土壤的化学风化已完成了早期去Na、Ca阶段,并进入到了中期去K阶段;(4) 丰宁黄土、古土壤的K₂O/Al₂O₃和Fe₂O₃/Al₂O₃比值与洛川黄土、洛川古土壤、镇江下蜀土、西峰红黏土较为接近,表明这些风成堆积物可能具有相似的源区.而TiO₂/Al₂O₃比值小于其他风成堆积物, 指示丰宁剖面具有其他物源.      

中太平洋CC区表层沉积物的地球化学

根据对中太平洋CC区表层沉积物常量、微量元素的测试结果,采用多元统计分析的方法,研究了该地区表层沉积物中元素含量的空间分布和组合特征,探讨了其物质来源及沉积环境的横向演变规律.元素的相关性分析和R型因子分析表明,SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、K₂O、Na₂O等常量元素氧化物之间存在明显的正相关关系,说明这些元素氧化物内在关系较为密切,在沉积物中所起的作用相近,元素的地球化学行为相似,尤其在成因方面专属性较强,主要受陆源碎屑沉积及火山活动的影响.它们与CaO、CaCO₃、Sr为明显的负相关关系,说明二者内在关系比较疏远,相关性差,沉积物源不同,后者主要与生物作用有关.由SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂与Al₂O₃的比值与Ba/Sr标准值对比显见,中太平洋CC区表层沉积物主要来源于深海黏土、生物源和火山热液活动的产物.沉积相主要为硅质软泥相、硅质黏土相、钙质软泥相、沸石黏土相.     

冲绳海槽南部表层沉积物地球化学特征及其物源和环境指示意义

对冲绳海槽南部陆架、陆坡和海槽 33个表层沉积物进行了元素地球化学分析,结果表明研究区沉积物的主要化学组成为SiO₂ 、Al₂ O₃ 和CaO,这三种组分占沉积物总量的 6 8%左右。多数元素在陆架和陆坡的变化范围较大,在海槽区相对稳定。向海槽方向随沉积物粒径变细,SiO₂ 和CaO减少、Al₂ O₃ 和其它多数元素含量增加。常量元素和Al₂ O₃ 的比值分布特征表明,本区沉积物由物源区经由陆架向海槽输送,沉积物主要由陆源碎屑沉积组成,此外还有生物碎屑沉积和自生沉积。陆架区部分微量元素富集因子 (EF)与长江和黄河沉积物的富集因子对比结果表明,本区的沉积物与长江沉积物的关系更为密切。陆坡区Cu、Pb、Zn、Co、Ni和Cr的富集因子较高是由于生物的富集作用造成的,Mn的富集主要是自生沉积的结果。用R型因子分析方法对沉积物的化学组成进行了分析,结合元素的分布特征,给出了四个主因子所对应的沉积环境和特征元素组合,分别为 1)陆架型的元素组合 :SiO₂ 、TiO₂ 、Zr、CaO和Sr,2 )陆坡型的元素组合Fe₂ O₃ 、MgO和P₂ O₅,3)海槽型的元素组合 :Al₂ O₃ 、K₂ O、Cu、Zn、Co、Ni、Cr和Ba,4 )反映沉积环境氧化-还原属性的元素组合 :MnO和FeO。     

辽河双台子河口淤泥质沉积物来源探析

采用化学质量平衡法,分析双台子河口淤泥质沉积物的常量元素特征,并对沉积物来源进行了初步探析。结果表明: 常量元素在沿拦海大坝由北至南方向上变化较为复杂,在向海离岸方向上Al₂O₃、CaO、TFe₂O₃、MgO 等表现为岸边含量较高,向海方向上含量较低,SiO₂的沉积分布与其相反。上述5 种元素具有很好的相关关系,表明了河口沉积物以陆源沉积为主。河口沉积物主要来源于西拉木伦河上游上侏罗统地层区( Ⅱ区) ,该区贡献率达76. 08%,其次为辽河下游第四系沉积物区( Ⅳ 区) ,贡献率达17. 10%。     

吉林省白山市板石沟铁矿断裂构造地球化学特征

断裂构造中元素的迁移变化规律是构造地球化学研究的主要内容.白山市板石沟铁矿断裂构造发育,是开展断裂构造地球化学研究的有利地区.通过对板石沟铁矿17矿组和赵家沟矿组典型逆断层剖面测量,采集构造岩和周围岩石,分析常量元素和微量元素,利用构造地球化学剖面法、质量等比线法和特征元素比值来反映元素在逆断层中分布特征和迁移变化规律.通过分析认为在逆断层中常量元素SiO₂、Fe₂O₃、CaO、Na₂O亏损,Al₂O₃、K₂O富集,微量元素中Rb、Sr等离子半径较大元素富集,离子半径较小元素Co、Cr、Ni亏损,K₂O/Na₂O、V/Cr、Rb/（Ni+Co）在逆断层中呈现出高值,SiO₂/Al₂O₃、（Fe₂O₃+CaO+MgO）/Al₂O₃呈现出低值.依据这些构造地球化学特征可以用来判断断裂构造的存在,为断裂构造地球化学研究和板石沟铁矿勘查提供构造地球化学依据.     

东海陆架晚更新世以来沉积物常量元素的分布及其地质意义

对东海陆架西湖凹陷区SFK-1孔的岩性、粒度、常量元素以及测年数据的综合分析表明:元素地球化学信息对于地层的划分有良好的指示意义。 SFK-1孔沉积物常量元素质量分数平均值分别为SiO₂ 65.35%、Al₂O₃ 12.12%、FeO 1.75%、CaO 3.88%、MgO 2.04%、K₂O 2.63%、 Na₂O 2.04%、 TiO₂ 0.66%、 P₂O₅ 0.12%、 MnO 0.065%、TFe₂O₃ 4.74%、CaCO₃ 5.38%,标准差系数较小,反映SFK-1孔常量元素离散程度较小。SFK-1孔沉积物CaCO₃/TiO₂、CaO/TiO₂和P₂O₅/TiO₂反映了化学风化程度的强弱;TiO₂/Al₂O₃可以作为古水流能量的指标,反映当时河流水动力条件的影响强度;而SiO₂/TiO₂、Na₂O/TiO₂可以用来反映沉积水动力的强度。依据常量元素质量分数垂直变化特征划分的8个层段分别与沉积物粒度、气候变化地层划分界线吻合。研究区自91 ka BP以来沉积环境经历了剧烈变化,它们分别反映了末次间冰期( 暖期) 晚期以来东海陆架区沉积环境的变化。     

渤海东部晚更新世以来的沉积物地球化学特征

为探讨渤海东部晚更新世以来的元素地球化学特征及控制因素,对渤海东部DLC70-1孔157个沉积物样品进行了化学成分、粒度及测年分析。结果表明,晚更新世以来研究区沉积物的物质来源与沉积环境较为稳定;根据DLC70-1孔沉积物地球化学特征,钻孔岩芯可划分为6层,反映了末次间冰期（暖期）晚期以来渤海东部沉积物物源的变化以及海面波动。Al₂O₃、MgO、TFe₂O₃、MnO、TiO₂、Cu、Zn、Pb、Cr和Rb等元素与细粒沉积物呈正相关,SiO₂、Na₂O与粗粒沉积物呈正相关,K₂O、Sr和Ba分布与沉积物粒度无明显正或负的相关性;R-型因子分析得出三种主要组合类型,以Mg、Sr和Ba为代表,分别对应陆源细粒物质输入与黄河物质、海河物质和滦河物质的影响。运用Ba/Al₂O₃与Sr/Al₂O₃、MgO/Al₂O₃与K₂O/Al₂O₃离散图分析了DLC70-1孔的物质来源,结果表明沉积物主要来源于黄河,该孔中上部32.30~49.00 m和9.30~23.20 m沉积物受到了滦河和海河物质的影响。     

黄河三角洲ZK5钻孔沉积物地球化学特征及其沉积环境

本文根据36件沉积物样品的微量元素和常量元素的相关性、组分含量及某些元素的比值特征,探讨了黄河三角洲ZK5钻孔的元素地球化学特征与古环境意义。应用历史地理学和沉积地质学综合分析方法确定钻孔岩芯沉积年代,将ZK5岩芯沉积物自下而上大致划分为7个层序。元素地球化学特征的研究表明:K₂O、Fe₂O₃、Al₂O₃、TiO₂、Cr、V、Rb元素相互间呈明显的正相关关系;SiO₂与其他元素呈明显的负相关,与P₂O₅呈弱负相关关系;Sr与CaO呈弱负相关关系;P₂O₅与Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂、CaO呈弱的正相关。据V/Cr值分析,ZK5钻孔从下往上水体有逐渐加深的趋势,与相关性分析结果相符。根据锶钡比值（Sr/Ba）和镁铝比值102（MgO/Al₂O₃）分析得出,ZK5孔沉积环境的水体盐度从下往上变化相差不大,属于海相沉积环境,同时有黄河水的注入。通过古气候指示剂Rb/Sr值和MgO/CaO值的分析:ZK5孔从NQ1到NQ7层序沉积时期的气候变化不大,气候相对潮湿。总之,地球化学特征所反映的沉积环境与沉积相分析的结果相一致,说明元素地球化学与沉积环境关系密切,可作为沉积相判别的标志。     

惠州凹陷HZ21钻孔珠江组地球化学特征及其沉积环境

根据21件碎屑岩样品的常量元素和微量元素相关关系、组分含量及某些元素的比值特征,探讨了珠江口盆地惠州凹陷HZ21钻孔的元素地球化学特征与古环境意义。研究表明:Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂、V、Cr、Rb相互间呈明显的正相关关系;SiO₂与Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂呈明显负相关,与K₂O呈弱相关关系;Sr与CaO呈明显正相关关系;P₂O₅与Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂呈明显的正相关,与SiO₂呈明显的负相关,且与CaO呈弱相关关系。据锶钙比值103(Sr/Ca)和V/Cr值分析,HZ21井珠江组从下往上水体有逐渐加深的趋势,与单井沉积相分析结果一致。据镁铝比值102(MgO/Al₂O₃)和Sr/Ba值分析,珠江组从下往上沉积环境的水体盐度变化不太大,但到上部略有下降。古气候指示剂Rb/Sr值和MgO/CaO值显示,NSQ1和NSQ2层序时期气候干燥寒冷,而NSQ3和NSQ4这两个层序时期气候湿热。总之,地球化学特征所反映的沉积环境与沉积相分析的结果相一致,说明元素地球化学与沉积环境关系密切,可作为沉积相判别的标志。      

甘肃天水全新世黄土-古土壤序列化学风化特征及其古气候意义

对甘肃天水地区师家崖典型黄土-古土壤剖面化学元素的测定和分析结果表明:该剖面中氧化物SiO₂、Fe₂O₃、K₂O和Al₂O₃含量变化趋势基本一致,均在古土壤层（S_0上和S_0下）中较高,黄土层（L₀、L₁和L_t）中较低;而氧化物CaO和Na₂O变化呈相反趋势;根据钙镁比（Ca/Mg）、钾钠比（K/Na）、淋溶系数、退碱系数、残积系数和化学蚀变系数（CIA）等化学参数的统计分析结果,揭示了古土壤层形成时期风化成壤作用强烈,黄土层堆积时期风化成壤作用微弱的规律;以Ti为参比,Si、Fe、K和Al相对富集,而Na和Ca发生不同程度的淋溶,总体处于脱Ca、Na的低等化学风化阶段;SJY剖面全新世以来的沉积环境分为化学风化较弱期、波动增强期和减弱期,记录了该区域气候经历了早全新世温凉、中全新世温暖湿润但不稳定,晚全新世凉干的演变过程,对天水地区的古气候变化具有重要意义。     

青海湖地区晚第四纪黄土的物质来源

青海湖地区的晚第四纪黄土记录了湖区晚第四纪以来的环境和气候变化.迄今为止,对于青海湖地区晚第四纪黄土物质来源的研究较薄弱.以青海湖东岸的种羊场晚第四纪风成沉积剖面为主要研究对象,在青海湖区及其周边采集了黄土、风成砂、湖相沉积、河流沉积等样品,结合黄土高原西部临洮黄土样品,对它们的元素组成(＜75 μm的硅酸盐组分)进行了对比研究.初步结果表明:(1) K₂O/Al₂O₃(摩尔比)和Zr/Ti、Zr/Nb比值显示青海湖地区的风成沉积显著区别于本区的河流沉积和湖相沉积;(2) 青海湖地区的晚第四纪黄土与黄土高原西部临洮黄土的K₂O/Al₂O₃和Zr/Ti、Zr/Nb比值相一致;(3) 青海湖地区的晚第四纪黄土可能来自柴达木盆地.      

末次冰期以来鄱阳湖东北缘下蜀黄土常量元素地球化学特征及其物源指示

长江中游、鄱阳湖东北缘,末次冰期以来发育区域性风沙-风尘堆积体系。沿现代冬季风方向自北而南选取了10个剖面(通称D-D断面)采集下蜀黄土样品,并用湿筛法提取<20 μm粒级颗粒进行XRF元素分析,结果揭示:①自北而南,元素含量具有系统性变化特征,SrO、Na₂O、CaO、K₂O、MnO、CaO呈负对数函数关系,SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂及化学蚀变指数(CIA)呈正对数变化;在距离长江河谷5~20 km的范围内,变化最为剧烈,随后趋于平稳。稳定元素-稳定元素、次稳定元素-稳定元素、活动元素-稳定元素对散点图同样具有系统的变化特点,显示D-D断面具有高度同源性。这些特征进一步揭示D-D断面属同一粉尘堆积体系。②现代长江河漫滩沉积物、渭南黄土、南京下蜀黄土与D-D断面上北端剖面稳定元素组成极其相似,与南端剖面则差异较大。这揭示了长江碎屑物质和风尘堆积一样具有广泛的来源及高度混合性,利用常量元素地球化学方法进行粉尘物源示踪需要谨慎。     

Geochemical Characteristics of Eolian Deposits on the Eastern Margin of the Tibetan Plateau and Implications for Provenance

Eolian dust deposition is intimately related to atmospheric circulation and environmental setting of the source region, and therefore is an invaluable tool for studying the evolutionary history of atmospheric circulation patterns and paleoclimatic change. Identifying the provenance of any eolian deposit is crucial not only for reconstructing the paleoenvironmental history of the dust source region, but also for understanding the paleoclimatic significance of various indices. Loess and paleosol samples from the Garze region on the eastern margin of the Tibetan Plateau(TP) were analyzed for their elemental(major and trace elements) and isotopic(Sm-Nd) geochemistry and compared with those of Northern Chinese(NC) loess formed at the same age. The results show that the geochemical compositions of the Garze loess and paleosol samples are similar to those eolian deposits on the Chinese Loess Plateau(CLP), and also resemble the average UCC. This indicates that the eolian deposits on the eastern margin of the TP were derived from well-mixed sedimentary protoliths that had undergone numerous upper crustal recycling processes, just as with the CLP loess deposits. However, compared with NC loess, the Garze samples have higher ∑REE, Li, Rb, Zr, Cs, Hf and Bi concentrations, higher TiO2/Al2O3, Hf/Nb, La/Nb, Th/Nb and lower K2O/TiO2, Zr/Hf, Ba/Rb ratios. From the Sm-Nd isotopic geochemistry, εNd(0) and 147Sm/144Nd values of Garze loess and paleosol samples are clearly lower than the NC loess. The higher Bi, Zr and Hf concentrations are relevant to the widely distributed acid-magmatic rocks in this region, whereas the higher contents of Li, Cs, Rb are attributed to the high background values of the TP. The geochemical characteristics of the Garze loess and paleosol samples further prove that the local glacial and other Quaternary detrital sediments are predominantly the contributors for the eolian deposits on the eastern margin of the TP. Stable element concentrations and their ratios in the Garze loess and paleosol samples formed at different times have relatively greater variation ranges in comparison with the NC loess, indicating that the source regions for eolian deposits have been unstable since the late Early Pleistocene. We attribute the instability of dust sources to variable earth surface conditions and the changeable TP winter monsoon in direction and intensity, which are in turn related to the uplift of the TP.     

滇东南晚二叠世铝土矿地球化学特征及物源分析

滇东南地区晚二叠世铝土矿属典型的喀斯特型铝土矿,矿体赋存于上二叠统吴家坪组(龙潭组),分析其地球化学特征对研究其物质来源具有重要意义。全岩分析显示铝土矿石成分以Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂和TiO₂为主,其中Al₂O₃与Fe₂O₃ 、SiO₂具有较好的负相关关系。微量元素Cr、Zr、 Hf、Ta、Th、U和稀土元素在铝土矿矿化过程中不断富集,元素Zr-Hf、Nb-Ta之间具有明显的正相关关系。lgCr-lgNi图解、稳定元素比值(Zr/Hf)及稀土元素配分模式等地球化学特征说明峨眉山玄武岩为铝土矿的形成提供了主要的物质来源,同时下伏碳酸盐岩也提供了部分成矿物质。     

青藏高原东北缘宁南盆地晚古近纪气候变化及其驱动机制

宁南盆地咸化湖相清水营组沉积记录,是研究青藏高原东北缘地区晚古近纪气候变化及其驱动机制的绝佳选择。以宁南盆地古近系清水营组为研究对象,通过野外地质调查、样品采集、石膏主量元素和锶同位素的测试,分析沉积地层记录的化学风化和古气候的变化;并通过与全球气候变化和青藏高原隆升过程的对比分析,研究青藏高原东北缘宁南盆地气候变化的驱动机制。结果表明:宁南盆地清水营组石膏中Al₂O₃/SiO₂、Al₂O₃/Ti₂O、K₂O/Na₂O和87Sr/86Sr等指标可以很好地反映晚古近纪气候变化,在38~36 Ma、34.5~33 Ma、32~31 Ma、30~27 Ma、26~23 Ma这5个时期,化学风化减弱,气候干旱化;在36~34.5 Ma、33~32 Ma、31~30 Ma、27~26 Ma这4个时期,化学风化增强,气候湿润化。晚古近纪38~26 Ma,青藏高原东北缘宁南盆地古气候变化主要受到全球气候变化的驱动;但在26~23 Ma之间,宁南盆地古气候变化受到了青藏高原隆升的重要影响。     

风成沉积地层化学元素记录的毛乌素沙地气候变化

毛乌素沙地位于东亚季风边缘区,是研究全球气候变化和沙漠变迁的理想场所。选取沙地东缘风成砂/古土壤/湖沼相沉积序列,以常量化学元素含量及比值变化揭示了全新世的气候变化。结果表明：常量化学元素氧化物含量在全剖面上呈SiO₂ > Al₂O₃ > K₂O > Na₂O > Fe₂O₃ > MgO > CaO,且在不同沉积相中含量存在差异;常量化学元素氧化物与<63 μm粉黏组分及磁化率的相关性分析显示,Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO三者之间呈显著正相关性,且与粉黏组分、低频磁化率（X_lf）也呈显著正相关性,表明<63 μm粉黏组分、X_lf可以反映夏季风的强弱;全新世气候变化存在多次暖湿冷干波动,10.39 ka BP之前出现3次快速的气候颤动,表现为3层风成砂与3层湖沼相互层沉积,指示存在3次冬夏季风交替变化;10.39~9.34 ka BP、8.68~8.29 ka BP、2.72~1.34 ka BP为3次明显的冬季风势力增强、风沙活动加剧的相对冷干气候;在9.34~8.68 ka BP、8.29~2.72 ka BP、1.34~0.62 ka BP为3次明显的夏季风盛行、降水增多、生草成壤的相对暖湿气候;0.62 ka BP之后与现代气候状况相近。化学元素及其比值反映出毛乌素沙地具有千百年尺度的气候波动,并与北半球其他地区气候变化有着良好的对比。