四川盆地红层古风化壳的地球化学特征

源于四川盆地红层各层夷平面古风化壳,是重要的农业区域。 厚1-10余米,较完好的剖面有三个分解带。从深层第Ⅰ分解带至地表第Ⅲ分解带,物理和化学风化逐渐加深。粘粒SiO_2/Al_2O_3Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,风化系数Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。夷平面愈高,风化愈深。     

河北省奥陶纪马家沟组顶部古风化壳中三稀元素赋存状态及富集机制

河北省奥陶纪马家沟组与晚石炭世本溪组之间发育一套古风化壳层,岩性主要为铁质黏土岩、铝质黏土岩和铝土岩,剖面从顶到底具典型的“煤-铝-铁”结构。地球化学分析结果显示,冀东石岭和冀南同义岭古风化壳样品的轻稀土元素氧化物总质量分数分别达0.0893%和0.0717%,均超过了古风化壳型轻稀土矿边界品位,冀北煤窑山古风化壳样品的轻稀土元素总质量分数为0.0504%,也具明显富集特征。古风化壳中部分样品稀有元素Li含量也超过了伴生边界品位。通过元素逐级分离试验定量分析出古风化壳中的三稀元素主要以矿物相存在,再通过X射线衍射分析、电子探针分析进一步确定三稀元素主要以类质同象赋存于伊利石、高岭石等黏土矿物中,少量以化合态存在于独立的稀土矿物中。综合分析认为,古风化壳中三稀元素的矿化富集依次经历了风化壳形成阶段、铝质岩系形成阶段及沉积压实阶段的多阶段演化。     

冀北蓟县系铁岭组古风化壳稀土元素富集规律及古环境意义

冀北地区蓟县系铁岭组顶部普遍发育一套古风化壳,该层位轻稀土元素和Rb均出现显著的富集现象。为了进一步探讨风化过程中元素的迁移规律以及古环境特征,文章对该套古风化壳开展了详细的地球化学研究。结果表明,古风化壳中轻稀土元素、Rb和Ti等含量自下而上表现为“先升高,后降低”的分布规律,且随着风化层中黏土物质的增加而升高,在中上部黏土岩中达到富集的峰值,推测与黏土矿物的吸附作用相关;古风化壳δCe正异常、δEu明显的负异常等特征指示轻稀土元素主要富集于中上部的氧化环境,且氧化作用越强越富集;化学蚀变指数CIA介于53.54~79.50,风化淋滤指数BA变化范围为0.39~1.08,共同指示了风化壳形成于温暖湿润的气候环境。综合稀土元素、微量元素和La/Yb-∑REE图解显示,风化壳稀土元素和微量元素主要来源于下伏铁岭组碳酸盐岩以及火山岩浆活动。     

伊犁典型黄土磁学与常量元素地球化学特征及其古气候意义

选取有多层古土壤发育的新疆伊犁尼勒克黄土剖面,分析其地球化学特征与粒度分布,并做详细的岩石磁学研究,检测磁性矿物组成和亚铁磁性矿物粒度在各黄土-古土壤层的变化,探讨其记录的古气候演变过程。常量元素地球化学元素测试结果显示：尼勒克剖面MgO、Na₂O与CaO在剖面下部变幅较大,在最底部的S₃古土壤层含量低;各常量元素含量与伊犁的波马剖面和塔勒德剖面一致,普遍低于天山北麓黄土;元素含量比值风化指标显示古土壤层化学风化程度较高,其中又以S₃最高;Fe₂O₃/Al₂O₃在古土壤层较高,反映化学风化过程中铁相对富集。剖面磁性强弱的垂向变化主要受控于风成输入的磁铁矿。就整个剖面而言,成壤生成的超细颗粒亚铁磁性矿物相对含量随深度减少呈降低的趋势,在古土壤层比在黄土层更高;亚铁磁性矿物的粒度在S₃最细,较多分布在超顺磁至稳定单畴的粒径范围之内。各黄土-古土壤层样品热磁曲线变化都受磁铁矿主导,L₃热磁曲线有别于L₁和L₂,而与S₂相似。 < 4 μm粒度组分的磁性矿物组成并不像较粗组分一样以磁铁矿为主,而是含有较多赤铁矿,反映过湿条件下成壤产生的磁赤铁矿转化为赤铁矿,不同于黄土高原的成壤过程生成大量磁赤铁矿的磁性成壤增强模式。尼勒克黄土地球化学、粒度与环境磁学指标一致揭示自S₃发育以来至全新世古气候干旱化的趋势。综合各指标变化与热磁曲线差异,研究区古气候演变可以分为两个阶段,即S₃发育至L₂堆积之前阶段与L₂堆积以来至全新世阶段,在S₂/L₂过渡时期干旱化突然加剧。虽然伊犁黄土不同剖面的磁学性质不同,但都反映了干旱化的趋势。

     

河北省围场县北部山湾子盆地古风化壳对大北沟组地层划分的意义

通过1/5万区域地质调查,笔者在围场县北部山湾子盆地张家口组顶部发现古风化壳,风化壳由张家口组顶部酸偏碱性火山岩风化残积形成,灰紫、紫红色,厚5~100 cm,延伸较稳定,长约30 km,垂直分带特征明显,上部为强风化的残积层,结构疏松,残积碎石颗粒较小,粘土矿物占比较高;下部为半风化层,主要由残积碎石组成,原岩结构、构造特征保存较完好,底部风化强度较弱,碎石间仍断续相连,与下伏基岩呈渐变过渡,风化壳的存在,表明大北沟组与下伏张家口组之间存在明显间断,我们将其确定为大北沟组底界,解决了以往区内张家口组与大北沟组界线位置不易确定及划分比较混乱的问题.山湾子盆地半壁山河南大北沟组剖面顶底齐全,化石丰富,接触关系清楚,无疑是研究大北沟组较为理想的场所之一.笔者等对围场北部山湾子盆地大北沟组进行了划分对比研究,为区域上大北沟组的研究及大北沟组与张家口组界线的划分具有借鉴意义.     

黔北震旦系灯影组顶部古风化壳特征及油气意义

古风化壳对岩溶储层的形成及油气运聚成藏具有重要的意义。野外地质调查发现黔北震旦系灯影组顶部普遍发育一套黄褐色渣状粘土层,地球化学特征表现为MgO的淋失和SiO2、Al2O3、Fe2O3、Fe2O、P2O5、TiO2不同程度的相对富集,为震旦纪末桐湾运动所形成的古风化壳。该风化壳在不同相带发育程度不尽相同,造成了下伏岩溶储层的差异。台地边缘相区受后期构造抬升影响显著,原生孔隙发育,有利于大气水下渗,岩溶作用强,改善了下伏颗粒白云岩储层,形成了大量的溶蚀孔洞、粒内溶孔、粒间溶孔和裂溶缝;其他相区受岩溶作用改造弱,储层物性较差。因此,黔北隐伏的灯影组滩相-风化壳区应为下阶段油气勘探的重点区域。     

晚泥盆世古土壤元素地球化学特征及其古气候意义

有重要的地学意义。本文通过野外观察,结合常量元素、碳酸盐和磁化率,对祁连山东段甘肃白银地区晚泥盆世古土壤地球化学特征及古气候进行研究。结果表明：大红沟（DHG）剖面和磁窑（CY）剖面古土壤碳酸盐含量从剖面顶部向下是逐渐呈升高趋势,由于碳酸盐溶解度小,导致碳酸盐在土壤中聚集,形成钙质土壤表明气候环境是干旱或半干旱。通过对DHG和CY剖面样品常量元素分析,发现其化学成分相对均一,Na、Ca值较低,古土壤化学风化指数（CIA）平均值为46.59,显示出较弱的化学风化强度,气候环境为干旱。磁化率范围为3.14×10-8 m3/kg～11.2×10-8 m3/kg,磁化率的变化反映了古土壤的风化成壤强度的变化情况,DHG剖面的磁化率明显高于CY剖面,表明DHG剖面的风化成壤作用强,CY剖面的风化成壤作用弱。同时结合泥裂和肺鱼洞穴遗迹所反映的干旱—半干旱气候特征,推断研究区晚泥盆世时期气候以干旱—半干旱为主。     

重庆石柱二叠纪栖霞组地球化学特征及其环境意义

在对重庆市石柱县二叠纪栖霞组地层野外露头沉积特征研究的基础上,结合室内薄片观察,根据碳酸盐岩样品的元素含量、比值及相关性,探讨了栖霞组沉积地球化学特征与古环境意义.用于古环境分析的10件栖霞组样品SiO₂、MgO含量低,且两者具有较好的正相关性,Sr含量高,平均为1 751×10-6,Mn/Sr<0.1,Fe/Sr<1,δ18O_PDB>-10‰,表明成岩过程中样品几乎不受硅化及白云岩化作用的影响,未发生化学性质上的改变,可作为古环境分析的可靠对象.栖霞组碳酸盐岩CaO含量高,平均为53.81%,接近纯灰岩的理论化学组成,陆源元素Al₂O₃、TiO₂含量很低,平均值分别为0.17%与0.012%,表明其形成于陆源碎屑影响微弱的稳定古海洋环境.古气候指标MgO/CaO比值极低,平均为0.026,古盐度指标100×(MgO/Al₂O₃)比值高,平均为1 241,古水深判别指标Sr/Ba、1000×(Sr/Ca)比值高,平均值分别为286和4.54,指示了栖霞组碳酸盐岩为潮湿气候下的陆表海(远岸)沉积.古氧相地球化学指标U/Al、V/Al、Mo/Al、Cr/Al、Co/Al、V/(V+Ni)和U/Th特征一致表明栖霞组碳酸盐岩沉积于贫氧—缺氧环境.垂向上,陆源元素∑(Al₂O₃+TiO₂)含量逐渐降低,古水深指标Sr/Ba、1000×(Sr/Ca)比值逐渐增大,表明栖霞组沉积过程中离岸渐远、陆源供给逐步减少、水体持续加深.     

潜江凹陷古近系潜江组盐间泥岩地球化学特征及地质意义

咸化湖盆盐间泥岩的地球化学特征对咸化烃源岩的形成环境及其共生盐岩的形成条件具有重要指示意义。利用江汉盆地潜江凹陷内潜三下段盐间泥岩的详细地球化学测试结果,并结合岩芯观察,分析了古近系潜江组沉积时湖盆的古盐度、氧化还原环境及古气候背景。该地层较高的Sr丰度、Sr/Ba值及钙芒硝的存在揭示潜江组泥岩沉积时水体盐度较高;氧化还原环境指标及一些敏感元素的含量变化指示潜江组沉积时期水体含氧量较低,处于底层水体中等分层厌氧环境;主量元素化学蚀变指数CIA、Mg/Ca比值及对膏盐层岩芯观察反映潜三下段泥岩沉积于气候相对潮湿期段,而膏盐层则沉积于气候相对干旱期。这种泥岩与膏岩互层出现的变化可能是由我国晚始新世频繁的气候变化导致的。而且,由气候干湿波动造成的淡化-咸化成盐序列,伴随着生物短期的爆发与死亡,将有利于有机质的生成与堆积;潮湿、缺氧的沉积环境有利于有机质的保存,整体上盐间泥岩具备形成较好烃源岩的条件。     

关于风化壳建造、古风化壳建造及其形成机理问题

现代风化作用形成风化壳物质,经过迁移就位以后形成风化壳建造;第四纪以前的古风化作用则形成古风化壳物质,经过迁移就位以后形成古风化壳建造。它们既不同于海相沉积,也不同于陆相沉积,与板块构造也无关系。但是它们有相同的风化作用形成机理;有大同小异的风化矿物、结构构造,以及颗粒大小不一,排列杂乱的产出特征,也有相同的迁移就位特征。是一个独特的建造,值得讨论。     

广西渐新世宁明组三种植物碳同位素与古气候分析

渐新世代表地球一个早期的“冰室”期,是地球气候演化和生物演替过程中一段特殊的时期。渐新世植物化石的碳同位素可为研究该时期的古气候提供依据。对广西渐新世宁明组三种植物及其最近现生亲缘种的碳同位素进行分析,化石种Buxus ningmingensis,Chuniophoenix slenderifolia和Cephalotaxus ningmingensis的碳同位素组成（δ13C）分别为-29.0‰,-28.3‰,-28.0‰;碳同位素分馏（Δ13C）分别为23.48‰,22.74‰,22.43‰;叶内细胞间和外界大气的CO₂分压比（C_植物/C_空气）分别为0.84,0.81,0.80;水分利用效率（WUE）分别为42.63μmol CO₂/mol H₂O,51.56μmol CO₂/mol H₂O,55.38 μmol CO₂/mol H₂O。其对应的最近现生亲缘种（NLRs）的δ13C分别为-27.9‰,-29.7‰,-28.8‰;Δ13C分别为20.47‰,22.36‰,21.42‰;C_植物/C_空气分别为0.71,0.79,0.75;WUE分别为72.22 μmol CO₂/mol H₂O,51.28μmol CO₂/mol H₂O,61.76 μmol CO₂/mol H₂O。化石种δ13C值均落在现代C₃植物相应的数值范围内,其Δ13C和C_植物/C_空气均高于相应的NLRs数值;而Buxus ningmingensis和Cephalotaxus ningmingensis的WUE低于相应的NLRs数值;其中Chuniophoenix slenderifolia的WUE稍高于相应的最近现生亲缘种C. hainanensis,推测可能与其NLR标本的母本植物生长在水源充足、空气潮湿的湖溪边湿地环境有关。基于Δ13C、C_植物/C_空气和WUE结果,推测化石种可能生活在一种比现在更为温暖湿润的气候环境中;化石种及同层位化石的古气候重建支持了当前古气候分析结果。     

北京房山地区太平山褶皱的变形特征和形成时代:华北克拉通早白垩世挤压构造的意义

北京西山地区广泛发育轴向近E-W向的褶皱,对理解华北克拉通东部构造演化至关重要,但目前对其形成时代和构造动力学背景却没有明确的认识.北京房山地区的太平山褶皱是轴向近E-W向褶皱的典型代表.通过精细的野外构造观察和构造年代学研究,确定太平山褶皱的空间展布特征和构造样式,厘定构造变形的时代,为该区乃至华北克拉通东部的构造演化提供重要依据.通过详细的野外构造观察和系统的β图解研究,表明太平山褶皱由直立倾伏背斜和斜歪倾伏向斜构成.通过对早期卷入褶皱变形的煌斑岩席和晚期切层侵入褶皱的闪长玢岩脉进行锆石U-Pb定年,得到煌斑岩席和闪长玢岩脉的形成时代分别为147.2±2.4Ma和129.0±3.2Ma,表明太平山褶皱的形成时代为燕山运动B幕.另外,北京西山地区还存在NW-SE向的伸展构造样式.代表本区NW-SE向伸展的房山穹窿(约136Ma)晚于N-S向挤压构造,侵入切割太平山褶皱,塑造了研究区现今主体构造格架,进一步限定太平山褶皱的形成时代为147～136 Ma.因此,研究区轴向近E-W向的褶皱为早白垩世近N-S向挤压构造的产物;N-S向挤压和NW-SE向伸展的构造样式,为华北克拉通中生代构造体制的转换和动力学背景提供关键依据.     

Bulk-rock Major and Trace Element Compositions of Abyssal Peridotites: Implications for Mantle Melting, Melt Extraction and Post-melting Processes Beneath Mid-Ocean Ridges

This paper presents the first comprehensive major and traceelement data for 130 abyssal peridotite samples from the Pacificand Indian ocean ridge–transform systems. The data revealimportant features about the petrogenesis of these rocks, mantlemelting and melt extraction processes beneath ocean ridges,and elemental behaviours. Although abyssal peridotites are serpentinized,and have also experienced seafloor weathering, magmatic signaturesremain well preserved in the bulk-rock compositions. The betterinverse correlation of MgO with progressively heavier rare earthelements (REE) reflects varying amounts of melt depletion. Thismelt depletion may result from recent sub-ridge mantle melting,but could also be inherited from previous melt extraction eventsfrom the fertile mantle source. Light REE (LREE) in bulk-rocksamples are more enriched, not more depleted, than in the constituentclinopyroxenes (cpx) of the same sample suites. If the cpx LREErecord sub-ridge mantle melting processes, then the bulk-rockLREE must reflect post-melting refertilization. The significantcorrelations of LREE (e.g. La, Ce, Pr, Nd) with immobile highfield strength elements (HFSE, e.g. Nb and Zr) suggest thatenrichments of both LREE and HFSE resulted from a common magmaticprocess. The refertilization takes place in the ‘cold’thermal boundary layer (TBL) beneath ridges through which theascending melts migrate and interact with the advanced residues.The refertilization apparently did not affect the cpx relicsanalyzed for trace elements. This observation suggests grain-boundaryporous melt migration in the TBL. The ascending melts may notbe thermally ‘reactive’, and thus may have affectedonly cpx rims, which, together with precipitated olivine, entrappedmelt, and the rest of the rock, were subsequently serpentinized.Very large variations in bulk-rock Zr/Hf and Nb/Ta ratios areobserved, which are unexpected. The correlation between thetwo ratios is consistent with observations on basalts that D_Zr/D_Hf< 1 and D_Nb/D_Ta < 1. Given the identical charges (5⁺ forNb and Ta; 4⁺ for Zr and Hf) and essentially the same ionicradii (R_Nb/R_Ta = 1·000 and R_Zr/R_Hf = 1·006–1·026),yet a factor of 2 mass differences (M_Zr/M_Hf = 0·511 andM_Nb/M_Ta = 0·513), it is hypothesized that mass-dependentD values, or diffusion or mass-transfer rates may be importantin causing elemental fractionations during porous melt migrationin the TBL. It is also possible that some ‘exotic’phases with highly fractionated Zr/Hf and Nb/Ta ratios may existin these rocks, thus having ‘nugget’ effects onthe bulk-rock analyses. All these hypotheses need testing byconstraining the storage and distribution of all the incompatibletrace elements in mantle peridotite. As serpentine containsup to 13 wt % H₂O, and is stable up to 7 GPa before it is transformedto dense hydrous magnesium silicate phases that are stable atpressures of 5–50 GPa, it is possible that the serpentinizedperidotites may survive, at least partly, subduction-zone dehydration,and transport large amounts of H₂O (also Ba, Rb, Cs, K, U, Sr,Pb, etc. with elevated U/Pb ratios) into the deep mantle. Thelatter may contribute to the HIMU component in the source regionsof some oceanic basalts. KEY WORDS: abyssal peridotites; serpentinization; seafloor weathering; bulk-rock major and trace element compositions; mantle melting; melt extraction; melt–residue interaction; porous flows; Nb/Ta and Zr/Hf fractionations; HIMU mantle sources     

华北克拉通南缘小秦岭地区花岗质浅色脉体锆石U-Pb年龄、稀土元素特征及其地质意义

小秦岭地区发育有大量古元古代晚期的花岗质浅色脉体, 这为理解同时期华北克拉通南缘的深熔作用和构造演化提供了重要的窗口。本文对小秦岭地区三条花岗质浅色脉体中的锆石开展了CL图像、LA-ICP-MS U-Pb年代学及稀土元素的研究。浅色脉体中的锆石具有深熔成因锆石的斑杂状、平面状或弱振荡环带的内部结构及较为自形的外部形态特征, 测得的锆石207Pb/206Pb年龄分别为(1867±13) Ma (MSWD=0.22, n=21)、(1849±17) Ma (MSWD=0.79)和(1828±15) Ma (MSWD=0.33, n=20), 代表了该区深熔作用发生的时间。与上述三组年龄相对应, 其锆石稀土元素配分曲线由具较弱负Eu异常(Eu/Eu*=0.12~0.81)的重稀土相对富集型, 转变为中等负Eu异常(Eu/Eu*=0.29~0.61)的近平坦重稀土型、再到显著负Eu异常(Eu/Eu*=0.15~0.54)的重稀土富集型, 结合锆石Ti温度计获取其结晶温度为574~708 °C, 表明地壳深熔作用的发生可能与高角闪岩相-麻粒岩相的退变质作用有关。结合前人的变质年代学数据可知, 小秦岭地区1.87~1.82 Ga的深熔作用应与~1.95 Ga时东、西部陆块碰撞造山所致增厚地壳的长期抬升和冷却过程有关。     

松嫩平原西部碱尘气溶胶的元素特征分析

碱尘暴期间松嫩平原西部碱尘气溶胶的主要元素质量浓度排序为Na、Al、Fe、Ca、Mg、K、Ti、Ba、Zn,与当地盐碱化土壤的元素组成吻合,而与沙尘、城市气溶胶的元素组成有差别。风力对碱尘气溶胶元素组成有明显的影响,当风速在8.0~17.1 m/s时,元素组成的质量浓度排序为Na、Ca、Al、Fe、Mg、K、Ba、Ti、Zn。Na元素质量浓度的激增是碱尘暴元素组分的一大特征,明显富集元素为Na和B;相对于当地背景大气气溶胶的富集情况,Zn、Cu、Ba、B的富集因子值在碱尘暴期间明显降低;在各种天气情况下,B、Cu均具有较高的富集因子。碱尘中Ti元素的富集因子值均小于1,而Ca、Fe、K、Mg、Mn、Sr、V的富集因子值为1~4。两个采样点的Ca、Na、Al、Fe、Mg、Ti、Zn的富集因子近似,表明该区碱尘的主要元素具有特定的一致性;而B、Ba、Cu、V的富集因子相差较大,可以作为区分不同碱尘源的标志性元素。     

华北板块北缘中二叠统于家北沟组植物化石及其大地构造意义

通过对内蒙古赤峰市广兴源乡于家北沟组模式剖面植物化石和安山质晶屑岩屑凝灰岩锆石U-Pb同位素年代学的研究,结合动物化石的分析,确认于家北沟组地质时代为中二叠世。于家北沟组植物化石以Gigantonoclea hallei Asama、Fascipteris sinensis Stockm. et Math.、Pecopteris taiyuanensis Halle、Pterophyllum daihoense Kaw.等众多华夏植物群典型分子为特征,属于典型的华夏植物群。目前,在中二叠世植物群中,从未发现有华夏和安加拉两大植物群的混生现象,这一事实进一步表明,中二叠世横亘于华北板块和佳蒙地块之间的古亚洲洋尚未闭合,在植物地理分布上起着重要的阻隔作用。     

冀东卢龙地区青白口系景儿峪组沉积相分析

前人对于燕山东段青白口系景儿峪组碳酸盐岩沉积相研究相对较少,而冀东卢龙地区处于燕山最东端,且青白口系景儿峪组碳酸盐岩发育良好,沉积类型比较稳定。本文依据野外实测剖面研究结果,结合部分室内薄片分析,将卢龙地区景儿峪组碳酸盐岩归纳出4种微相类型,分别为泥晶灰岩微相.白云质泥晶灰岩微相、泥粉晶白云岩微相,局部为砾屑灰岩微相,对比Wilson碳酸盐岩沉积相模式,确定了滦河两侧的桃园,阚各庄2条剖面的沉积亚相类型,将景儿峪组沉积相带厘定为潮坪相。     

Molar‐Tooth Structure from the Mesoproterozoic Wumishan Formation in Lingyuan,Yanshan Region,North China,and Geological Implications

Although its origin has not yet reached a consensus so far, MTS (Molar-Tooth Structure) has been documented for more than 100 years. Current study reports a discovery of MTS from the Mesoproterozoic Wumishan Formation, Lingyuan, Yanshan Region, North China, and the features and geological implications of MTS are further discussed. Here, straitigraphic horizons of MTS’s occurrences show that it was mainly located within the top part of the Wumishan Formation, i.e., limestone unit. Four kinds of morphology of MTS, i.e., fine fusiform, debris, ribbon, ptigmatic and nodular (irregular), were recognized and thought to be highly related to the sedimentary environments and facies. Geochemistry of MTS including oxides, trace elements and C, O and Sr isotopes indicates that the horizons of MTS-bearing is of higher Sr/Ba and Ca/Mg ratios, lower positive δ13C and highly negative δ18O values than the adjacent stratigraphic levels of rare MTS. Lithology, morphology and geochemistry of MTS in the Wumishan Formation suggest that MTS occurs mainly in shallow subtidal near the storm wave base, which is typically characterized by warm temperature, oversaturated calcium carbonate seawater and high organic productivity. Furthermore, occasional enrichment of algae bacteria here is more favorable for the calcification of calcium oozes and catalytic for MTS. C isotope composition of the Wumishan Formation and MTS of this study is well correlated with that of the Mesoproterozoic Belt Supergroup, North America and Riphean, Siberia, suggesting that MTS acts as a sedimentary record responding to global changes and is a perfect indicator in Precambrian stratigraphic correlation worldwide.