水源水库沉积物中稀土元素含量及赋存形态分析_以汤峪水库为例_张亚宁

合集下载

黄土高原表层土壤中稀土元素含量及其对稀土农用效果的影响

黄土高原表层土壤中稀土元素含量及其对稀土农用效果的影响刘普灵;田均良;李雅琦;琚彤军
【期刊名称】《中国稀土学报》
【年(卷),期】1995(13)2
【摘要】用中子活化法（ＩＮＡＡ）测定了黄土高原地区主要类型土壤（表层）１０４个样品中８个稀土元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｙｂ，Ｌｕ），初步探讨了该区土壤中稀土元素的区域分布及对稀土农用效果的影响。

结果表明，黄土高原土壤中稀土元素的含量接近全国土壤中的平均含量：主要类型土壤的稀土元素含量分布规律为：灰褐土，娄土＞黑垆土，黄绵土＞灰钙土，与土壤粘粒含量相似，由东南向西北呈下降趋势：该区较适合于农用稀土的推广应用。

【总页数】4页(P155-158)
【关键词】黄土高原;土壤;稀土元素;稀土;肥效
【作者】刘普灵;田均良;李雅琦;琚彤军
【作者单位】中国科学院西北水土保持研究所
【正文语种】中文
【中图分类】S153.61;S143.72
【相关文献】
1.南方土壤中稀土元素的状况与稀土农用效果的关系 [J], 万强;宁加贲
2.不同侵蚀强度下崩岗表层土壤稀土元素分布特征及影响因素 [J], 赵纪涛;陈志彪;陈志强;姜超;区晓琳;任天婧;方芸芸
3.湖州表层土壤稀土元素含量及分布特征 [J], 陈江;毕京博;许健;周顺
4.酸雨胁迫及稀土农用条件下菠菜及其土壤中稀土元素的赋存 [J], 严重玲;洪业汤;林鹏;王世杰;梁洁;李裕红;陈英华
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征

㊀I S S N０２５６Ｇ１４９２C N３７Ｇ１１１７/P海洋地质与第四纪地质MA R I N EG E O L O G Y &Q U A T E R N A R Y G E O L O G Y第３８卷第１期V o l ．３８,N o ．１D O I :１０．１６５６２/j．c n k i ．０２５６Ｇ１４９２．２０１８．０１．０１４中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征郭玉龙１,杨守业１,２,苏妮１,印萍３,王中波３１．同济大学海洋地质国家重点实验室,上海２０００９２２．青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室,青岛２６６０６１３．中国地质调查局青岛海洋地质研究所,青岛２６６０７１摘要:系统采集了浙闽三条中小河流的代表性表层沉积物和悬浮物样品,用１N 盐酸淋滤样品,研究稀土元素(R E E )在酸溶及酸不溶相态中的组成特征.浙闽河流沉积物酸溶组分中的R E E 在总R E E 中的占比可达３２％~８２％,其中F e ＧM n 氧化物和黏土矿物吸附态是细粒沉积物酸溶组分R E E 的主要赋存形式.浙闽河流沉积物酸溶组分的R E E 组成反映其遭受化学风化的信息;酸不溶组分主要由硅酸盐造岩矿物和稳定副矿物组成,尤其是锆石对R E E 组成有重要贡献.酸不溶相R E E 组成揭示,当地流域风化物质与潮流作用带入的长江源细颗粒是浙闽河口沉积物的主要来源.R E E 在风化及水动力分选过程中会发生分异,使得沉积物全岩组成不直接继承其源岩的R E E 组成特征,运用于物源判别时候需要慎重.中国东南河流沉积物显示G d 异常,这不是人类活动引起的G d 输入所致,而只反映中国东部物质的组成特征.关键词:小河流;稀土元素;沉积物;物源示踪中图分类号:P ５９５㊀㊀㊀文献标识码:AR a r e e a r t h e l e m e n t g e o c h e m i s t r y o f t h e s e d i m e n t s f r o ms m a l l r i v e r s d r a i n i n g so u t h e a s t C h i n a G U O Y u l o n g １,Y A N GS h o u y e １,２,S U N i １,Y I NP i n g ３,WA N G Z h o n gb o ３１．S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f M a r i n eG e o l o g y ,S h a n gh a i ２０００９２,C h i n a ２．L a b o r a t o r y f o rM a r i n eG e o l o g y a n dE n v i r o m e n t ,Q i n g d a oN a t i o n a l L a b o r a t o r y f o rM a r i n e S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,Q i n g d a o ２６６０６１,C h i n a ３．Q i n g d a o I n s t i t u t e o f M a r i n eG e o l o g y ,C G S ,Q i n gd a o ２６６０７１,C h i n a A b s t r a c t :Re p r e s e n t a t i v e s u s p e n d e da n df l o o d p l a i n s e d i m e n t s a m p l e sw e r e s y s t e m a t i c a l l y co l l e c t e df r o mt h r e e s m a l l r i v e r s i n Z h e j i a n g a n dF u j i a n p r o v i n c e s ．T w oc h e m i c a l p h a s e s (l e a c h a t e sa n dr e s i d u e s )w e r es e p a r a t e db y １N H C l l e a c h i n g an dt h e l e a c h a t e s a c c o u n t f o r ３２％~８２％o f t h e t o t a l R E Ec o n c e n t r a t i o n ．T h e a b s o r p t i o no nM n ＧF e (h y d r o )o x i d e s a n d c l a y m i n e r a l s a r e t h em a i nh o s t s o f a c i d Ｇl e a c h a b l eR E E s ．T h eR E Ec o m p o s i t i o n s o f t h e l e a c h a t e s c a n p o t e n t i a l l y i n d i c a t e t h ew h o l ew e a t h e Ｇr i n g h i s t o r y o f t h e s e d i m e n t s t o s o m e e x t e n t ．S i l i c a t em i n e r a l s a n d s t a b l e h e a v y m i n e r a l s l i k e z i r c o n a r e i m po r t a n t h o s t s o f r e Ｇs i d u a lR E E s ,a n d t h e r e s i d u a l f r a c t i o n s a r er e l i a b l ef o r t h e i n d i c a t i o no f s e d i m e n t p r o v e n a n c e ．T h ew e a t h e r i n gp r o d u c t so f r i v e r b a s i n s a n dC h a n g j i a n g Ｇd e r i v e d s e d i m e n t s p u m p e db y s t r o n g ti d e i n t ot h ee s t u a r i e s a r e t h em a i ns o u r c e so f t h e s er i v e r s s e d i m e n t s ．R E Ef r a c t i o n a t i o n i s d e m o n s t r a t e dd u r i n g e x t r e m e c h e m i c a lw e a t h e r i n g a n dh y d r o d y n a m i c s o r t i n gpr o c e s s e s ,a n d t h u s i t s h o u l db ec a u t i o u s t ou s et h eb u l k R E Ec o m p o s i t i o n so f t h e s er i v e r s e d i m e n t s t oi n d i c a t et h es e d i m e n t p r o v e n a n c e ．S l i g h t p o s i t i v eG da n o m a l i e s o c c u r b o t h i nt h e l e a c h a t e s a n dr e s i d u e s ,w h i c hd on o t i n d i c a t e t h e p r e s e n c eo fa n t h r o p o g e n i c G d ,b u t r e f l e c t t h e g e o c h e m i c a l c o m po s i t i o n s o f t h em a t e r i a l s i nE a s t e r nC h i n a ．K e y w o r d s :s m a l l r i v e r s ;r a r e e a r t he l e m e n t s ;s e d i m e n t ;p r o v e n a n c e s t u d y 资助项目:国家自然科学基金河流与海洋沉积地球化学:末次冰盛期以来东海沉积中长江源物质的源汇过程与环境意义 (４１２２５０２０);科技部典型中小入海河流河口动力沉积地貌与环境本底数据调查项目(２０１３F Y １１２２００);上海市优秀学科带头人计划(１４X D １４０３６００)作者简介:郭玉龙(１９８８ ),男,博士研究生,海洋科学专业,E Ｇm a i l :y l g u o ＠t o n g j i ．e d u ．c n 通讯作者:杨守业,教授,主要从事东亚河流和边缘海沉积地球化学研究,E Ｇm a i l :s y y a n g ＠t o n g ji ．e d u ．c n 收稿日期:２０１７Ｇ０５Ｇ３１;改回日期:２０１７Ｇ１２Ｇ２１．㊀周立君编辑㊀㊀沉积物稀土元素(R E E s)组成基本继承和反映了流域源岩的平均组成,因此被广泛运用于河流入海沉积物的物源判别[１Ｇ５].几十年来,我国学者已对长江㊁黄河㊁珠江等大河沉积物的R E E 组成进行了较为系统的研究,基本查明了这些河流入海物质的R E E 组成特征及主要控制因素[４,６Ｇ８].如系列研究揭示,长江下游近河口细粒沉积物的酸不溶组分中R E E 组成可以代表源区上陆壳的平均混合,而复杂海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀的源岩类型和水动力分选引起的河流沉积物地球化学组成的时空不均一性也应引起重视[４,９].比较而言,学界对一些中小河流仅有零星的关注[１０,１１].最近一些研究表明,沉积物粒度和矿物组成㊁化学风化和成土作用以及人类活动等因素也可能对沉积物R E E组成起控制作用[６,１２Ｇ１５].过去几十年的系列研究揭示了R E E在表生过程中的分异特征.如N e s b i t t等[１６]的开创性工作表明,花岗岩风化过程中R E E是活动性元素,轻稀土(L R E E)比重稀土(H R E E)优先淋滤.风化壳R E E分布规律的研究揭示,风化过程中R E E的重新分布导致剖面内R E E的垂直分层现象,富R E E的副矿物的含量和稳定性,以及剖面的风化程度是控制剖面不同层位R E E富集程度和分布规律的主要因素[１０,１７,１８]. N e s b i t t等[１５]对亚马逊河口深海扇的研究认为,流域强烈化学风化和沉积物搬运过程中的水动力分选可导致沉积物R E E发生分异,使得L R E E在细粒级沉积物中富集.G a r z a n t i等[１２]认为水动力分选引起沉积物矿物组成发生分异,导致沉积物不同粒级组分中R E E组成发生显著差异.对福建山溪性小河流木兰溪最新研究也揭示,从流域风化剖面到河流悬浮和河漫滩沉积物的物质输运过程中,化学风化和水动力分选可导致沉积物R E E发生明显的分异[１０].为进一步验证R E E的物源示踪意义及其在表生过程中的分异特征,本文选择我国东南沿海的中小河流包括浙江的椒江㊁瓯江以及福建的木兰溪,系统采集代表性河漫滩沉积物与悬浮物样品.用１N H C l淋洗沉积物,系统总结酸溶相与酸不溶相R E E 的组成特征㊁配分模式及控制因素.１㊀地质背景我国东南的地形以平原和丘陵为主,缺少孕育大江大河的条件.河流多短小急促,以中小河流为主,长度均不超过６００k m,流域面积多在６万k m２以下.浙江㊁福建两省受东南季风和台风的影响,年平均气温为１７~２１ʎC,年平均降水达１５００~２０００mm.降水大部分形成地表径流,径流深度超过８００mm.浙闽中小河流上游一般坡度陡㊁水流急,流量年际丰枯变幅较大,洪季时洪峰持续时间短,水位常有暴涨暴落,具有明显的山溪性[１９,２０].下游则一般河道开阔,坡度较缓,潮流作用很强,具有明显的潮控特征[２１].椒江㊁瓯江和木兰溪的基本水文参数见表１.表１㊀中国东南入海河流基本参数T a b l e１㊀B a s i c p a r a m e t e r s o f t h e s t u d i e d r i v e r s 河流流域面积/１０３k m２长度/k m年均径流深/mm年均径流量/k m３年均输沙量/M t 长江[１９]１８００６３００５００９００４７０椒江[２０]６．８１９７．７１０００５．９８．４瓯江[１９]１８３９０１０５６２０．２２．７木兰溪１．７１６８９２１１０．４７注:木兰溪参数来自福建水利信息网,h t t p://w w w．f j w a t e r．g o v．c n 这些小河流的流域处于华南褶皱区,受到华里西期㊁印支期,特别是燕山期岩浆活动的强烈影响[２２].区内地层发育齐全,自元古宙到第四纪地层多有出露,尤以中生代火成岩为特色.闽东大面积分布晚侏罗世早白垩世岩浆岩,是研究我国东南沿海中生代陆相火山岩地层的重要区域之一.浙江省的上侏罗统广泛分布巨厚火山岩系.白垩系为河湖相杂色碎屑岩和红色碎屑岩夹火山岩沉积.古近系隐伏于平原地区,以湖相碎屑岩为主,局部夹基性火山岩.新近系为基性㊁超基性火山熔岩夹河流相碎屑岩沉积.第四系为冲积㊁洪积和海陆交互相碎屑岩沉积[２３,２４].２㊀样品采集和方法椒江㊁瓯江及木兰溪河口潮差均大于４m,属于强潮型河口[１９Ｇ２１].前人对该区域河流沉积物的地球化学组成仅有零星研究,样品多采集于河口区,缺少无潮流影响的中上游样品,研究样品多为表层沉积物,对更能反映入海物质组成的悬浮物关注比较少.２０１１年４月至２０１２年１１月期间,在多次中国东南小河流野外地质考察基础上,系统采集了椒江㊁瓯江以及木兰溪等３条浙闽中小河流的悬浮物及河漫滩沉积物样品.本研究综合采集了这些中小河流上㊁中㊁下游的沉积物,特别是对这些河流潮流界之上河段进行了细致的样品采集(图１).悬浮物的采样位置为河道中心,用酸洗后的水桶采集深度为１m左右的河水.采集河漫滩沉积物时用干净的T e f l o n 小铲采集表层１~２c m的表土.所有样品均冷藏保存,之后在室内低温(４０ʎC)烘干,研磨供后续实验.悬浮物利用预先处理的０４５μm醋酸纤维滤膜现场过滤水样获得,过滤水样体积为２５~５０L.为便于对比,本文还收集了长江下游干流季节性悬浮物.这些悬浮物于２００８年４月至２００９年４月采集自南通狼山附近的长江主航道上,每周乘船在固定０４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征图１㊀中国东南入海河流沉积物采样位置示意图F i g ．１㊀T h e s t u d y a r e a s h o w i n g t h e d r a i n a g eb a s i n s ,r i v e r s y s t e m s a n d s a m p l i n gl o c a l i t i e s 位置采集,共５１个.取干样０１５g 用于粒度分析.沉积物粒度分析前,用３０％H ２O ２与１N 盐酸去除样品中的有机质和碳酸盐.样品经超声分散后在同济大学海洋地质国家重点实验室利用美国B e c k m a nC o u l t e rL S ２３０型全自动激光粒度仪进行粒度测试,仪器的测量范围为００４~２０００μm ,重复测量的相对误差小于１％.为了可靠地识别沉积物中的硅酸盐碎屑与其他组分,许多学者提出了沉积物的化学相态提取法,其中１N H C l 淋滤是较为常见的方案,在河流沉积物㊁海洋沉积物以及黄土沉积物等的研究中应用较广[４,１０,２５,２６].沉积物经１N H C l 淋滤后的酸不溶组分代表相对较稳定的硅酸盐为主的碎屑组分,可以较好地指示物源.本文采用浓度１N 的高纯盐酸对０５g 样品进行淋洗,得到酸溶相与酸不溶残渣相,并分别进行元素测试.酸溶的上层清液离心提取后稀释１０倍,待测.酸不溶残渣样品烘干研磨,在马弗炉中６００ʎC 下灼烧２h ,去除有机质.称取３０m g 左右样品用H N O ３ＧH F 混合酸消解,之后稀释至适当浓度,待测.在同济大学海洋地质国家重点实验室分别运用电感耦合等离子体发射光谱仪(I R I S A d v a n t a ge I C P ＧA E S )与电感耦合等离子体质谱仪(P Q ３,T h e r Ｇm oE l e m e n t a l I C P ＧM S )测试常量元素(A l ,C a ,M g ,N a ,P 及F e )与微量元素(R E E ,Z r ,S c ,C r 及T h 等)含量.国家标样(G S R Ｇ５,G S R Ｇ６,G S D Ｇ９)监测数据表明,本研究常量元素的分析误差在５％以内,微量元素的分析误差在１０％以内.在测得清液及残渣组分元素含量后,根据实验称重数据及质量平衡原理计算不同组分在沉积物全样中的占比.具体计算方法如下:清液元素含量(校正)＝清液元素含量ˑ清液重/原始样品重;残渣元素含量(校正)＝残渣元素含量ˑ消解样品重ˑ(１－L o i ％)/原始样品重.其中,L o i ％为样品的烧失率.沉积物全样元素含量为校正后的清液与残渣元素含量之和:全样元素含量＝清液元素含量(校正)＋残渣元素含量(校正)５个G S D Ｇ９标样的监测结果表明,本研究主微量元素的回收率在９５％~１０２％之间.１４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀３㊀结果３．１㊀R E E 在不同相态中的分布浙闽中小河流河漫滩和悬浮物以粉砂与细粉砂为主,平均粒径分别为６６Φ和７６Φ;长江大通季节性悬浮物主要是细粉砂,平均粒径为７４Φ.R E E在浙闽细粒沉积物中的平均含量为８６μg /g ,在大通悬浮物中的平均含量为９７μg /g .酸淋滤实验表明,浙闽河流沉积物R E E 淋出率(酸溶组分R E E 占全样R E E 的百分比)为３２％~８２％;椒江沉积物R E E 淋出率最低,平均为４８％;瓯江沉积物R E E 淋出率平均为５４％;木兰溪沉积物R E E 淋出率最高,平均为６０％.长江南通悬浮物R E E 淋出率低于浙闽河流沉积物,平均为４６％.杨守业和王中波[４]同样使用１N H C l 淋滤长江主要支流和干流河漫滩沉积物,但酸溶相总R E E 仅占全样的７％~５３％,远低于本文分析的浙闽河流沉积物及长江南通悬浮物的数据(图２).不同稀土元素在酸溶相中的相对比例也不同.对于浙闽沉积物,轻稀土(L R E E ʒL a ＧS m )与中稀土(M R E E ʒE u ＧD y )较易淋出,平均为５５％;重稀土(H R E E :H o ＧL u )淋出率略低,平均为４１％.对于长江南通悬浮物,M R E E 较易淋出,在酸溶相中的含量平均占全样的５４％;L R E E 淋出率平均为４８％;H R E E 淋出率最低,为３９％.而长江主要支流和干流河漫滩沉积物的M R E E 较易被淋出,E u 和G d 平均在酸溶相中可占总量的３６％~３９％,L R E E 与H R E E 淋出率仅为２２％左右.值得注意的是,对于所有样品,从H o 到L u 淋出率依次降低,即H R E E 越来越富集于酸不溶相态中(图２).３．２㊀沉积物不同相态中R E E 的分异特征浙闽河流沉积物与长江南通悬浮物全样的上陆壳(U C C )[２７]标准化模式很相似,均为L R E E 与M R E E 略微富集的平坦型,均呈现微弱的E u 负异常,及明显的G d 异常.木兰溪沉积物R E E 含量明显高于椒江㊁瓯江沉积物及长江大通悬浮物,呈现弱的C e 负异常,而椒江㊁瓯江沉积物及长江大通悬浮物均呈现弱的C e 正异常(图３a).椒江与瓯江沉积物酸溶组分R E E 配分模式相似,L R E E 与MR E E 略微富集,并显示出轻微的C e正异常,表明有部分F e ＧM n 氧化物组分被淋出[６].值得注意的是,所有组分均显示较为显著的G d 正异常.长江南通悬浮物酸溶组分R E E 含量与椒江㊁瓯江沉积物相当,但L R E E 富集程度有所不及,且不显示C e 异常.木兰溪沉积物酸溶组分R E E 含量最高,L R E E 与M R E E 富集,H R E E 略微亏损.浙闽河流沉积物与长江南通悬浮物酸溶组分均显示弱的E u 负异常(图３b).浙闽河流沉积物与长江大通悬浮物酸不溶相组分R E E 含量差别不大,均表现为 W 形分配,即富集G d 与H R E E ,具有明显的G d 正异常.椒江和瓯江沉积物酸不溶组分R E E 配分模式相似,与之相比,木兰溪与长江南通悬浮物更富集L R E E 及亏损H R E E (图３c).４㊀讨论４．１㊀酸溶组分中R E E 的赋存状态沉积物１N H C l 淋滤的酸溶组分主要为碳酸盐与磷酸盐矿物㊁F e ＧM n氧化物以及有机质与部分黏图２㊀沉积物的R E E 淋出率(长江河漫滩数据来自文献[４])F i g ．２㊀R e l a t i v e p e r c e n t a g e s o f t h e l e a c h e dR E Ef r a c t i o n s i n t h eb u l kc o m po s i t i o n s o f r i v e r s e d i m e n t s ２４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征图３㊀中国东南入海河流沉积物不同相态R E E 的U C C 标准化配分模式F i g ．３㊀T h eU C C Ｇn o r m a l i z e dR E E p a t t e r n s i n t h eb u l ks a m pl e s (a ),l e a c h e d f r a c t i o n s (b )a n d r e s i d u a l f r a c t i o n s (c )土矿物吸附物质[４,６].其中,碳酸盐矿物R E E 含量很低,加之浙闽河流沉积物碳酸盐矿物含量也比较少,因此不是R E E 的重要载体[６,１０,２８].长江主要干㊁支流河漫滩沉积物的研究表明,酸溶相L R E E 主要以黏土矿物吸附态形式富集于细粒级组分,M R E E 主要来自磷灰石等磷酸盐矿物以及F e ＧM n 氧化物的溶解贡献[４].为揭示中国东南小河流沉积物酸溶组分R E E 的赋存状态和控制因素,我们比较了R E E 淋出率与沉积物平均粒径(M z )㊁F e ２O ３含量㊁P 含量以及化学蚀变指数(C I A )[２９]之间的相关性(图４).R E E 淋出率与沉积物平均粒径呈弱相关.整体上,粒径较细的悬浮物R E E 淋出率较高,粒径较粗的表层沉积物R E E 淋出率较低.两者相关性较差说明粒度对沉积物R E E 的淋出没有明显的控制作用,或粒度对R E E 淋出率的影响很复杂,难以用简单的线性相关解释.F e ＧM n 氧化物一般富M R E E ,也被认为是沉积物酸溶组分R E E 的重要来源.F e ＧM n 氧化物R E E 组成的另一个重要特征是明显的C e 正异常[３０].R E E 淋出率与F e ２O ３含量也呈弱相关,表明F e ＧM n 氧化物对浙闽河流沉积物酸溶组分R E E 有一定贡献,但不是其主要的赋存形式.椒江和瓯江沉积物酸溶组分R E E 显示轻微的C e 正异常,这也显示出F e ＧM n 氧化物的贡献[１０].磷灰石等磷酸盐矿物R E E 含量很高,富M R E E ,很容易被盐酸溶解,也是酸溶组分M R E E 的来源之一[６].浙闽河流沉积物R E E 淋出率和P含量呈较明显的正相关,但这并不能表明酸溶组分R E E 主要赋存在磷灰石中.由于水动力分选的影响,河流表层沉积物会比悬浮物更富磷灰石[１２].而在本研究中,浙闽河流悬浮物比表层沉积物有更高３４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀的P含量,这表明磷灰石应该不是P的主要赋存形式,推测P主要以有机态㊁吸附态或结合态等形式存在.沉积物的有机质结合态R E E含量和U C C 相当[３１].根据烧失量(L O I)估算,浙闽河流沉积物平均含有机质６％左右,因此有机吸附态也不是酸溶组分R E E的主要载体.C I A由N e s b i t t和Y o u n g[２９]首次提出,用于计算长石类矿物风化成黏土矿物的程度.其计算式为:C I A＝A l２O３/(A l２O３＋C a O∗＋N a２O＋K２O)ˑ１００式中所有氧化物含量都以摩尔百分数表示, C a O∗是指硅酸盐里的C a含量,不包括碳酸盐和磷酸盐等矿物中结合的C a.C I A值越高显示硅酸盐矿物中的N a㊁K和C a从母岩中淋失越多,风化作用越强.一般认为未风化的新鲜岩石C I A为５０,完全风化产物C I A为１００,沉积物C I A值越大,表明硅酸盐岩化学风化程度越强烈,黏土矿物含量越高[３２].R E E淋出率与沉积物化学蚀变指数(C I A)呈现较好的正相关,表明黏土矿物吸附态是细粒沉积物酸溶组分R E E的重要赋存形式.浙江㊁福建受季风气候影响强烈,气候温暖湿润,风化作用很强[２８].强烈化学风化下,易风化的副矿物发生分解,R E E产生淋失,而后释放的R E E 随风化溶液迁移并被黏土矿物等吸附.这部分被黏土矿物吸附的R E E易被１N H C l淋滤,其配分模式受控于风化溶液的R E E组成[１８].对福建山溪小河流木兰溪的最新研究也揭示,沉积物酸溶组分R E E 组成可以反映流域化学风化过程[１０].受控于流域季风气候,从北到南浙闽河流流域化学风化强度依次增强[２８].木兰溪流域化学风化最强,因此酸溶组分R E E占总R E E比重也最大.瓯江㊁椒江流域化学风化强度弱于木兰溪,因此R E E淋出率也较低(图２).４．２㊀酸不溶组分中R E E的赋存状态沉积物的酸不溶组分主要由难溶硅酸盐物质及稳定重矿物组成[６,１０].浙闽河流沉积物酸不溶组分R E E含量与平均粒径不存在显著的相关性,表明酸不溶组分R E E组成基本不受粒度的控制(图５a).图４㊀椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物R E E淋出率与平均粒径(M z)㊁F e２O３及P含量㊁化学蚀变指数(C I A)之间的相关性F i g．４㊀C o r r e l a t i o n s o f t h e l e a c h i n gp r o p o r t i o n s o fR E E(％)w i t hm e a n s i z e(M z),F e２O３,Pa n dC I A４４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征酸不溶组分R E E含量与沉积物C I A呈现弱负相关,表明酸不溶相R E E主要富集于沉积物的非黏土部分(图５b).元素T h一般富集于褐帘石㊁独居石以及磷灰石等矿物中,这些矿物也富含R E E[６,３３].酸不溶组分R E E含量与T h含量之间无明显相关性,表明这些矿物不是酸不溶相R E E的主要载体(图５c).元素Z r主要赋存在锆石矿物中,酸不溶相R E E含量与Z r含量呈正相关,表明锆石对浙闽河流沉积物酸不溶相R E E组成有明显的控制作用(图５d).锆石等重矿物特别富集H R E E,且作为稳定重矿物不溶解于稀盐酸,这使得沉积物酸不溶组分相对富集H R E E(图３c).H R E E从G d到L u愈来愈富集在酸不溶相中,也说明锆石等稳定重矿物是酸不溶相H R E E的重要载体(图２).虽然重矿物只占沉积物的极小部分,但由于其R E E含量很高,因此被看做是R E E的重要载体[６,１２].最近,S u等[１０]对木兰溪沉积物的研究表明,黏土矿物和M n氧化物可能是酸不溶组分L R E E的主要载体.其他研究表明,沉积物中的E u主要来自长石,M R E E主要来自磷酸盐或F eＧM n氧化物[６,１２].因此,沉积物酸不溶相中不同的稀土元素赋存形式也不同.４．３㊀酸不溶组分的物源示踪意义深海沉积物㊁长江河漫滩沉积物㊁黄土沉积物等的１N H C l淋滤实验,都表明酸不溶组分是沉积物中的难溶硅酸盐和稳定重矿物部分,因此可以代表流域风化上陆壳的平均组成,可以指示陆源物源[４,２５,２６].浙闽河流流域面积较小,源岩类型和河流流系都比较简单,将有助于进一步验证这一结论. S c㊁N b㊁T a㊁T h㊁C r与V等元素几乎全部来自碎屑物质,这些元素在风化过程中性质稳定,在自生物质中富集程度很低,因而多用于指示物源[３]. T h/C rＧT h/S c二元图可以比较可靠地指示沉积物的基性㊁酸性火成岩来源[３,２８].图６a中,玄武岩与基性岩[３４]具有较低的T h/C r及T h/S c比值,而在酸性岩里T h/C r与T h/S c比值较高.U C C及世界河流悬浮物[３５]的组成介于基性岩与酸性岩之间,为图５㊀椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物酸不溶组分R E E含量与沉积物平均粒径(M z)㊁C I A㊁T h及Z r含量之间的相关图F i g．５㊀C o r r e l a t i o n s o fR E E i n t h e r e s i d u a l f r a c t i o n sw i t hm e a n s i z e(M z),C I A,T h,a n dZ r i n t h e r e s i d u a l f r a c t i o n s５４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀这两种端元的混合.中国东部土壤[３４]投点与中国东部U C C接近,投点比U C C更接近于酸性岩,这与酸性岩在中国东部广泛出露有关[２２].长江南通悬浮物组成接近于中国东部U C C及中国东部土壤平均值.长江流域广大,流域岩石类型复杂,长江下游干流悬浮物代表了整个长江流域风化上陆壳的平均混合[９].浙闽河流沉积物物质来源变化大,椒江与瓯江沉积物大部分样品和木兰溪沉积物的部分样品投点接近于长江悬浮物,而木兰溪沉积物的另外一部分样品及瓯江沉积物的个别样品投点接近于酸性岩端元.浙闽河流流域源岩以中生代酸性火成岩为特征[２３,２４].另一方面,这些河流的河口潮汐作用很强,潮流携带大量沉积物进入河口和感潮河段,因此海区长江源物质也是浙闽河流河口沉积物的一个重要来源,T h/C rＧT h/S c二元图中浙闽河流沉积物大都投点在U C C与酸性岩端元之间.木兰溪河口处于浙闽泥质区的南缘,海区长江源物质贡献相对较小,其沉积物组成更近于酸性岩浆岩端元.玄武岩与基性岩具有较低的(L a/Y b)U C C及(L a/S m)U C C比值,而在酸性岩里(L a/Y b)U C C及(L a /S m)U C C比值较高(图６b).U C C组成近于酸性岩,中国东部U C C的组成介于基性岩与酸性岩之间.中国东部土壤与中国东部U C C有不同的组成特征,显示出L a的相对富集,可能是由于其黏土矿物含量较高所致.世界河流悬浮物比U C C有更高的(L a/Y b)U C C比值,也反映水动力分选使得悬浮物中富L R E E的黏土矿物含量较高,而富H R E E的重矿物含量较低.椒江与瓯江沉积物大部分样品和木兰溪沉积物的部分样品投点接近于长江悬浮物,而木兰溪沉积物的另外一部分样品及瓯江沉积物的个别样品具有较高的(L a/Y b)U C C及(L a/S m)U C C比值,显示为L a的相对富集.值得注意的是,这些河流沉积物残渣态R E E组成与U C C㊁中国东部U C C及各岩石端元差别都较大.和花岗岩相比,浙闽河流沉积物酸不溶组分显示L R E E的亏损及H R E E的富集,这是风化过程中的R E E淋滤迁移及沉积物输运过程中水动力分选导致R E E再分配引起的[１０],酸淋滤的实验方案也可能是导致这种区别的原因之一.４．４㊀河流沉积物的G d异常中国东南小河流沉积物R E E组成的另一个特点是U C C标准化下的G d异常(图３a,b,c),这个特征在长江㊁黄河等沉积物中也有体现[４,６],之前的研究中对沉积物的G d异常缺乏深入讨论.一般而图６㊀中国东南入海河流沉积物酸不溶组分微量元素(a)及R E E组成(b)物源判别图(U C C数据来自文献[２７],世界河流悬浮物数据来自文献[３５],酸性岩㊁中国玄武岩㊁中国基性岩以及中国东部土壤数据来自文献[３４])F i g．６㊀P r o v e n a n c e d i s c r i m i n a t i o nd i a g r a m s f o rt r a c e e l e m e n t s a n dR E E i n t h e r e s i d u a lf r a c t i o n s o f r i v e r s e d i m e n t s言,G d异常用页岩标准化计算,计算式为δG d N A S C ＝G d N A S C/(S m N A S C０３３ˑT b N A S C０６７)[１３,３６,３７].B a u和D u l s k i[３６]首先利用G d异常来追踪人类活动对水体R E E的影响,水体中过剩G d 主要来自医疗行业核磁共振设备的造影剂.与天然水体中的G d不同,人类活动排放的G d主要由胶体或配合物形式存在,地球化学性质更加保守,在水体中的滞留时间也更长[１３].为探究中国东南入海小河流沉积物的G d异常及控制因素,我们尝试用U C C㊁北美页岩(N A S C)㊁世界河流悬浮物平均组成(WR S)㊁中国东部上陆壳(E CＧU C C)㊁长江南通悬浮物(C J N T)㊁花岗岩等成６４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征分标准化,计算浙闽河流沉积物不同化学相态的G d 异常(图７).U C C 标准化后,浙闽河流沉积物不同化学相态均呈现较强的G d 异常.经过N A S C ㊁WR S 及E C ＧU C C 标准化后,浙闽河流沉积物显示中等的G d 异常.长江南通悬浮物标准化后,浙闽河流沉积物不显示G d 异常.花岗岩标准化后,浙闽河流沉积物显示出G d 负异常,表现为G d 亏损.综上,浙闽河流沉积物的G d 异常可能只反映其流域源岩相对于U C C 的组成特征,而不是工业污染引起的G d 输入所致.S u 等[１０]的数据也表明,U C C 标准化下木兰溪源岩样品及流域风化剖面样品呈现G d 正异常,这也证实中国东部河流沉积物的G d 异常与人类活动无关.浙闽河流沉积物酸溶组分G d 异常强于酸不溶相G d 异常,这是因为G d 有着半满的４f 电子层,所以G d 容易进入溶液,在溶液中及络合物中的稳定性比相邻的S m ㊁E u 与T b 更强[３６].因此,天然海水㊁地下水等常具有较强的G d 异常,而风化产物则往往表现为G d 的相对亏损[３７].在表生风化和沉积物搬运过程中,虽然G d 可能更容易从基岩释放进入溶液,但次生形成的F e ＧM n 氧化物等成分可能吸附溶解态的G d,导致沉积物酸溶及全样组分相对于酸不溶组分,具有更显著的G d 富集.这也是经过花岗岩标准化后,浙闽河流沉积物显示G d 负异常的原因(图７).图７㊀不同成分标准化下椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物的G d 异常(N A S C ,北美页岩,数据来自h t t p s ://e a r t h r e f ．o r g/G E R M R D /;WR S ,世界河流悬浮物平均值,数据来自文献[３５];E C ＧU C C ,中国东部上陆壳,数据来自文献[３４];C J N T ,长江南通悬浮物,本文花岗岩数据来自文献[１０])F i g．７㊀G a d o l i n i u ma n o m a l i e s i n r i v e r s e d i m e n t s ５㊀结论(１)浙闽河流沉积物全岩R E E 组成控制因素复杂,受沉积物矿物组成直接影响.R E E 在风化过程及水动力分选过程中会重新分配,这使得沉积物不直接继承其源岩的R E E 组成特征,而成为源区风化物质平均R E E 组成的代表.本文推荐对样品进行酸淋处理,利用酸不溶相组分的地化组成来进行物源示踪研究.(２)浙闽河流沉积物酸溶组分R E E 主要以黏土矿物㊁有机物以及吸附态的形式存在,F e ＧM n 氧化物也可能是酸溶组分R E E 的一个来源,酸不溶组分主要由硅酸盐造岩矿物和稳定副矿物组成,锆石等重矿物是酸不溶组分H R E E 的重要载体.(３)中国东南河流沉积物的G d 异常不是人类活动引起的G d 输入所致,而只反映中国东部物质相对于U C C 及N A S C 等的组成特征,以及G d 与相邻元素之间的性质差异.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀B a y o n G ,T o u c a n n eS ,S k o n i e c z n y C ,e ta l ．R a r ee a r t he l e Ｇm e n t s a n d n e o d y m i u mi s o t o pe s i nw o r l d r i v e r s e d i m e n t s r e v i s i Ｇt e d [J ]．G e o c h i m i c a e tC o s m o c h i m i c aA c t a ,２０１５,１７０:１７Ｇ３８．[２]㊀S i n g hP ．M a j o r ,t r a c ea n d R E E g e o c h e m i s t r y o ft h e G a n ga R i v e rs e d i m e n t s :I n f l u e n c e o f p r o v e n a n c e a n d s e d i m e n t a r y p r o c e s s e s [J ]．C h e m i c a lG e o l o g y,２００９,２６６(３Ｇ４):２４２Ｇ２５５．[３]㊀T a yl o r SR ,M c L e n n a nSM．T h eC o n t i n e n t a l C r u s t :I t sC o m Ｇpo s i t i o na n d E v o l u t i o n ＧA n E x a m i n a t i o n o ft h e G e o c h e m i c a l R e c o r dP r e s e r v e di nS e d i m e n t a r y Ro c k s [M ]．B l a c k w e l lO x Ｇ７４１。

21925077_渭河地区及周缘晚古生代-中生代碎屑锆石年代学、地球化学及构造-沉积意义

１００００５６９／２０２０／０３６（０６）１８９７１２ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ　岩石学报ｄｏｉ：１０１８６５４／１００００５６９／２０２００６１６渭河地区及周缘晚古生代中生代碎屑锆石年代学、地球化学及构造沉积意义祁凯１　任战利１，２张梦婷１　马骞１　杨燕１　刘润川１ＱＩＫａｉ１，ＲＥＮＺｈａｎＬｉ１，２，ＺＨＡＮＧＭｅｎｇＴｉｎｇ１，ＭＡＱｉａｎ１，ＹＡＮＧＹａｎ１ａｎｄＬＩＵＲｕｎＣｈｕａｎ１１西北大学地质学系，西安　７１００６９２西北大学大陆动力学国家重点实验室，西安　７１００６９１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＧｅｏｌｏｇｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００６９，Ｃｈｉｎａ２ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏｎｔｉｎｅｎｔａｌＤｙｎａｍｉｃｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ７１００６９，Ｃｈｉｎａ２０１８０９０６收稿，２０１９０８０６改回ＱｉＫ，ＲｅｎＺＬ，ＺｈａｎｇＭＴ，ＭａＱ，ＹａｎｇＹａｎｄＬｉｕＲＣ２０２０Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｅｏｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙ，ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＬａｔｅＰａｌｅｏｚｏｉｃａｎｄＭｅｓｏｚｏｉｃｉｎＷｅｉｈｅｒｅｇｉｏｎａｎｄｉｔｓｔｅｃｔｏｎｉｃｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，３６（６）：１８９７－１９１２，ｄｏｉ：１０１８６５４／１００００５６９／２０２００６１６ＡｂｓｔｒａｃｔＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒａｔａｉｎｔｈｅＷｅｉｈｅａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅＰｅｒｍｉａｎａｎｄＴｒｉａｓｓｉｃｔｏｔｈｅｎｏｒｔｈａｎｄｓｏｕｔｈＷｅｉｈｅｒｅｇｉｏｎｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｅｔｒｏｌｏｇｙ，ＵＰｂｉｓｏｔｏｐｉｃｃｈｒｏｎｏｌｏｇｙａｎｄｍａｊｏｒｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓ，ａｎｄｗｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｏｒｉｇｉｎａｌｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｆａｃｉｅｓｆｒｏｍｔｈｅＬａｔｅＰａｌｅｏｚｏｉｃＥａｒｌｙＭｅｓｏｚｏｉｃｉｎｓｔｕｄｙａｒｅａＦｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅＬａｔｅＭｅｓｏｚｏｉｃｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆｉｓｓｉｏｎｔｒａｃｋ（ＦＴ）．ＴｈｅｓｔｕｄｙｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｃｅｎｔｅｒｓｉｎｔｈｅＷｅｉｈｅｂａｓｉｎｍｉｇｈｔｒｅｍａｉｎｓｍａｌｌｓｃａｌｅａｎｄｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣｒｅｔａｃｅｏｕｓＰｅｒｍｉａｎ（ＣＰ）ｓｔｒａｔａｗｉｔｈｏｕｔＭｅｓｏｚｏｉｃｓｔｒａｔａＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｅｔｒｏｌｏｇｙ，ＵＰｂａｇｅｓｏｆｚｉｒｃｏｎｓａｎｄｍａｊｏｒｔｒａｃｅｅｌｅｍｅｎｔｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＰｅｒｍｉａｎａｎｄＴｒｉａｓｓｉｃｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｅｒｎＯｒｄｏｓａｎｄｎｏｒｔｈｅｒｎＱｉｎｌｉｎｇｒｅｇｉｏｎｓｗｅｒｅｗｅｌｌｃｏｎｔｒａｓｔｅｄ，ｂｏｔｈｏｆｗｈｉｃｈａｒｅｔｈｅｓａｍｅｂａｓｉｎＴｈｅｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｏｆＰｅｒｍｉａｎｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｃｙｃｌｅｄｏｒｏｇｅｎｉｃｚｏｎｅａｎｄｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｓｏｕｒｃｅｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｍａｉｎｌｙｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｃｌａｓｔｉｃｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅＫｕａｎｐｉｎｇＧｒｏｕｐａｎｄｖｏｌｃａｎｉｃｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅＥｒｌａｎｇｐｉｎｇＧｒｏｕｐＴｈｅｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｏｆＴｒｉａｓｓｉｃｍｉｇｈｔｄｅｒｉｖｅｆｒｏｍｔｈｅＫｕａｎｐｉｎｇＧｒｏｕｐ，ＱｉｎｌｉｎｇＧｒｏｕｐｏｒｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｎｅｏｕｓｖｏｌｃａｎｉｃｒｏｃｋｓＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｓｓｉｏｎｔｒａｃｋｄａｔｉｎｇｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｅＭｅｓｏｚｏｉｃｕｐｌｉｆｔｏｆＷｅｉｈｅｒｅｇｉｏｎ，ＷｅｉｂｅｉｕｐｌｉｆｔａｓｗｅｌｌａｓｎｏｒｔｈｅｒｎＱｉｎｌｉｎｇａｒｅａｈａｄｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓｔａｇｅｓＬａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃＥａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ，ｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｄｏｍｉｎａｔｅｄｂｙｔｅｃｔｏｎｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｗｅａｋｕｐｌｉｆｔＳｉｎｃｅｔｈｅＥａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ，ｔｈｅｓｔｒａｔａｈａｄｂｅｅｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｕｐｌｉｆｔｅｄａｎｄｅｒｏｄｅｄ，ｗｈｉｃｈｌｅｄｔｏｌｅｓｓｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒａｔａｏｆｔｈｅＵｐｐｅｒＰａｌｅｏｚｏｉｃＭｅｓｏｚｏｉｃｉｎｔｈｅＷｅｉｈｅｒｅｇｉｏｎＴｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｈａｓｅｓｆｒｏｍＬａｔｅＰａｌｅｏｚｏｉｃＭｅｓｏｚｏｉｃｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏＰｅｒｍｉａｎ，ＴｒｉａｓｓｉｃＥａｒｌｙＪｕｒａｓｓｉｃ，ＬａｔｅＪｕｒａｓｓｉｃＥａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ，ａｎｄＬａｔｅＣｒｅｔａｃｅｏｕｓＫｅｙｗｏｒｄｓＵＰｂｄａｔｉｎｇ；Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｔｅｃｔｏｎｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；ＬａｔｅＰａｌｅｏｚｏｉｃＭｅｓｏｚｏｉｃ；Ｗｅｉｈｅｒｅｇｉｏｎ；Ｗｅｉｂｅｉｕｐｌｉｆｔ；Ｑｉｎｌｉｎｇｏｒｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ摘　要本文在对渭河地区及周缘晚古生代中生代残存地层分布研究的基础上，采用岩石学、锆石同位素年代学、主微量元素地球化学分析方法，对渭河地区南北两侧上古生界二叠系及中生界三叠系进行对比，进而恢复了研究区晚古生代晚期、中生代早期沉积面貌，并结合裂变径迹构造抬升的研究结果，探讨了渭河地区中生代后期改造过程及演化阶段。

羌塘盆地那底岗日地区上侏罗统—下白垩统碳酸盐岩稀土元素地球化学与古气候

朱丽霞，付修根，谭富文，冯兴雷
（．中国地质科学院，北京１０３；２成都地质矿产研究所，四川成都６０８）１００７．１０１
摘要：通过对羌塘盆地那底岗日地区上侏罗统一下白垩统索瓦组碳酸盐岩稀土元素丰度、布模式及稀土总量分（ＲＥ的分析，合总有机碳（Ｏ）￣Ｅ）结ＴＣ含量、ＦＳ／ｕ的变化特征，Ｅ、ｒＣ探讨了稀土元素纵向变化与气候环境之间的关系。结果表明：那底岗日地区碳酸盐岩中稀土元素总丰度值平均为４．１／（包括Ｙ）５３．ｇ不Ｌｇ。稀土元素与总有机碳（Ｏ）ＴＣ之间存在较好的相关性，Ｅ和Ｓ／ｕ值的变化呈反向对应关系。ＥＥ与ＦｒＣＲＥ的高值段代表相对湿润的气候环境，ＲＥ的低值段代表干热的气候环境。根据稀土元素分布与沉积环境的关系，ＥＥ推断晚侏罗世～早白垩世那底岗日地区经历了干热和相对温湿频繁交替变更的气候演化过程。关键词：羌塘盆地；那底岗日地区；碳酸盐岩；土元素；古气候稀
文献标识码：Ａ
中图分类号：５２Ｐ３
稀土元素是一类非常特殊的元素，化学性质其
相似，稳定性好，溶解度普遍偏低，在风化、运、而搬再沉积及成岩作用过程中又由于ｌ的微弱差异可生质
气藏良好的上覆盖层。分析该时期古气候与沉积环境对于进一步查明上侏罗统一下白垩统海相油页岩和膏盐的分布，价油气保存条件具有重要意义。评

南海北部深水区沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

南海北部深水区沉积物稀土元素特征及其物源指示意义吴梦霜;邵磊;庞雄;乔培军;向绪洪;赵梦【摘要】对南海北部白云深水区沉积物稀土元素的研究表明,渐新世至中新世的物源发生较大变化。

渐新世时期,白云深水区不同区域稀土元素的分布特征差异明显,表明沉积物物源不同。

深水区北部沉积物主要来自古珠江物源区,深水区东、西部沉积物中含有较多中基性火山物质,南部则主要包含基性火山物质,说明当时南海北部地区构造活动较强,存在较多火山活动,火山活动由北向南基性成分增多。

渐新世末的白云运动使南海北部深水区产生强烈持续沉降,造成陆架坡折带北移,白云深水区从渐新世浅海陆架环境演化为中新世陆坡深水环境,中新世期间沉积物主要来自深水区北部的珠江三角洲物源,深水区东部存在东沙隆起源区,而深水区南部沉积物在中新世仍受到基性火山活动的影响。

%The Rare Earth Element study of sediments in the Baiyun deepwater area of the northern South China Sea shows three chondrite-normalized REE distribution characteristics in different parts of the deepwater area from Oligocene toMiocene,indicating that different provenances may dominate the deepwater area.From the Oligocene to the Miocene,the sediments of the northern Baiyun deepwater area came from the paleo-Pearl River,featuring relative LREE（light rare earth element） enrichment,even content of HREE （heavy rare earth element） and negative Eu-anomalies,just like the chondrite-normalized REE pattern of PAAS（post-Archean average Australian shale）.This REE characteristic suggested a parent rock type of sedimentary rocks or acid rocks or both.The sediments of the southern part of Baiyun deepwater area showed reduced divergence between LREEand HREE with obvious positive Eu-anomalies,suggesting a supply of basic materials.Well B6 located on a volcanic island in the central part of the Baiyun deepwater area.The Oligocene sediments of Well B6 contained a large amount of intermediate to basic volcanic materials,featuring positive Eu-anomalies.But the chrondrite-normalized REE distribution pattern of the sediments of Well B6 became similar to the REE distribution pattern of the sediments in the north in early Miocene.The sediments of the eastern part of the deepwater area featured no Eu-anomalies or positive Eu-anomalies,indicating that this area was influenced by the volcanic activities on the Dongsha Rise.Negative Eu-anomalies didn＇t occur around this area until 18.5 Ma.The sediments from the northern deepwater area to the location area of W3 was dominated by the paleo-Pearl River from the Oligocene to Miocene.The southern part of the deepwater area was influenced by the basic volcanic materials continuously,and the volcanic activities still happened in the mid-Miocene,much less frequently though.The sediments in the eastern deepwater area mainly came from the Dongsha Rise from the Oligocene to the early Miocene（32~18.5 Ma）and contained plenty of intermediate to basic volcanic materials,with no Eu-anomaly or positive Eu-anomalies.The volcanic activities on the Dongsha Rise stopped after 18.5 Ma.Bio-carbonatite and carbonatite terrains began to occur while the supply of terrigenous debris to the eastern part of Baiyun deepwater area was cut off.Ever since the mid-Miocene（16.5-10.5Ma）,as the tectonic activities in the northern South China Sea weakened,the provenance was simplified and the deepwaterarea was totally controlled by the Pearl River and its delta.The Baiyun movement at the end of the Oligocene and the beginning of the Neogene,greatly influenced the sediment composition in the Baiyun deepwater area.Abrupt composition changes of the sediments occurred at this boundary,indicating that the paleo-Pearl River experienced headwater erosion and drainage expansion,causing the changes of parent rock types.The REE content of the sediments of the Pearl River dominating area also showed abrupt changes.Moreover,this suggested that from the late Oligocene to the early Miocene,volcanic activities increased in the eastern,western,and southern parts of the deepwater area in the northern South China Sea.The fierce tectonic activities there lead to an obviously increased content of intermediate and basic volcanic materials in the sediments.Well W3,W4 and W9 located in the southern deepwater area and were near each other,however,the composition of their sediments had great differences.The source of Well W3 stayed stable from the late Oligocene to the Miocene,and this area was dominated by the paleo-Pearl River delta.During the period of the Baiyun movement at 23.8Ma,Well W3 accepted an instant influence of basic volcanic activities.The basic source of Well W4 and Well W9 played an important role from the Oligocene to the early Miocene,indicating a great influence of the basic volcanic rocks on the South Rise,which did not start weakening until the mid-Miocene.【期刊名称】《沉积学报》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】7页(P672-678)【关键词】稀土元素;物源;南海北部;白云凹陷;沉积学【作者】吴梦霜;邵磊;庞雄;乔培军;向绪洪;赵梦【作者单位】同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092 中国海洋石油中国有限公司深圳分公司研究院,广州510240;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;中国海洋石油中国有限公司深圳分公司研究院,广州510240;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】P593南海是西太平洋边缘海构造活动最为活跃的地区,各种地质作用十分复杂。

黄河甘宁蒙段表层沉积物中稀土元素形态和分馏作用研究

河中下游表层沉积物中ＲＥＥ的丰度、配分模式及其地质学
中图分类号：Ｐ７３６．４
意义的探讨［７］，尽管文献［８］对黄河包头段表层沉积物中
引言
稀土元素（ｒａｒｅｅａｒｔｈｅｌｅｍｅｎｔｓ，ＲＥＥ），包括镧系（Ｌａ－Ｌｕ）元素和钪（ｓｃ）、钇（Ｙ）在内共ｌ７种元素。由于这些元素具有相似的电子构型，物理化学性质相近但又有差别，多被国内外学者用于天然水体及河口沉积物中物质元素来源与演化过程的示踪物质［１。］。我国稀土资源丰富，近年来，随着稀土矿产资源的开采与应用，稀土元素对生物和环境已产生负面影响。研究表明，ＲＥＥ的富集对生物的免疫系统和神经系统会造成损害［４］，例如高浓度稀土镧会抑制水体藻类的种群结构，并且抑制作用随着浓度的升高而增强Ｌ５］有关我国水体表层沉积物中ＲＥＥ的含量及地球化学特征研究较多，涵盖长江、黄河、珠江、澜沧江等诸多河
黄河甘宁蒙段表层沉积物中稀土元素形态和分馏作用研究
刘菁钧，赖子娟，刘颖
中央民族大学生命与环境科学学院，北连续提取法和高分辨电感耦合等离子体质谱（ＨＲ－ＩＣＰ－ＭＳ）对黄河甘宁蒙段１２个采样点
第３３卷，第３期２０１３年３月
光
ＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ

普通地质学谢文伟黄体兰周仁元王嵩莉湖泊及沼泽的地质作用PPT学习教案

一、湖泊的机械沉积作用
1.沉积物的来源
以由河流携带而来的碎屑物为主，少量来自湖岸带湖浪侵蚀
罗布泊
2.沉积物的特点
青海湖的机械沉积物平面分布图 1—砾石；2—砂砾；3—砂；4—粉砂和淤
泥；5—淤泥；6—生物暗礁
具明显的环状分带现象：
湖岸边缘和三角洲处为较粗碎屑（砂砾、砂
粒）沉积，愈向湖心沉积物愈细（粘土）
2.海成湖泊
在滨海区的海湾地带，由于沉积作用使海湾逐渐封闭并与大海隔离而形成的湖泊，如杭州的西湖，江苏的太湖。
可自行安装免费软件flash player进行播放
幻灯片：西湖美景
第4页/共19页可自行安装免费软件flash player进行播放
9.1 湖泊概述（成因）
3.熔岩湖
泊
——在岩溶地区由于陷坑，落水洞堵塞而形成的湖泊,如昆明的黑龙潭。
在冲积平原三角洲上，由于洪水泛滥，在低洼处形成沼泽；
海岸带的沼泽化；海湾地区的潮间带也可能形成沼泽潜水
面靠近地表，在低平的地方形成沼泽。
第16页/共19页
潮湿气候区湖泊沼泽化示意图
A—发展初期，河口处形成小规模的三角洲；B—发展中期，三角洲进一步扩大，湖滨逐渐沼泽化，形成湖滨沼泽；C—发
2.非吞吐湖
只有湖水外流，往往是河流的源头，如西藏南部的玛那萨罗沃池。
鄱阳湖
3.终点湖（河口湖）
有入无出，河水流入湖中而终止，如青海湖、宁夏的吉兰泰盐池。
青海湖
第6页/共19页
9.1 湖泊概述（分类）
（二）按湖水含盐分的程度分类
1.咸水湖（矿湖、矿化湖）——湖水含盐量大于24.7‰，是重要的盐矿产地。
具有良好的水平层理
常含有动植物化石 3.沉积物是湖泊消亡的主要因素

汤峪水源水库沉积物中重金属形态分布特征及潜在生态风险评价

样品中加入５ｍＬ混合酸，后将样品置于沉积物专用消解罐的聚四氟乙烯内衬杯中，然消解罐放置于１０８＂Ｃ的恒温干燥箱中，解１．干剩余酸，加１ｍＬ浓ＨＮＯ，续蒸干，后用００ｌＬ消２ｈ蒸再。继然．２ｍｏ／ＨＮＯ洗涤消解后的盐类，容至２，测．ｓ定５ｍＬ待
１材料与方法
１１样品采集与实验装置．
根据研究目标，合汤峪水库水文地质状况，择有代表性的沉积物采样点６处，结选用彼得森取样器
采集库底下３ｍ表层新鲜沉积物泥样．积物样品于７＂８＂０ｃ沉５－ＯＣ烘箱中烘干后，除泥样中碎沙、－，筛石块
２．西安建筑科技大学，北水资源与环境生态教育部重点实验室，西陕西西安７０５）１０５
摘
要：峪水库是西安市的重要供水水源地，了解重金属污染状况，汤峪水库沉积物中重金属Ｃ、ｎ汤为对ｄＺ、
条件对沉积物中ｃ，ｄ和ＰｒＣｂ的形态分布有较为显著的影响，氧条件下沉积物中ｃ，ｄ和Ｐ好ｒＣｂ的具有潜在
环境效应的各形态含量占总量的比例均发生不同程度的下降趋势，而厌氧条件下，沉积物中重金属的环境地
球化学行为得到了进一步的活化．

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

水源水库沉积物中稀土元素含量及赋存形态分析
— — — 以汤峪水库为例
张亚宁
1， * 2 1 1 ，朱维晃，刘欢，吴喜军 1．榆林学院，建筑工程学院，榆林 719000 2．西安建筑科技大学，西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安 710055 收稿日期： 2016-02-17 修回日期： 2016 -07-12 录用日期： 2016-07-13
# 对采集的 7 样点沉积物样品按泥水比 1 /4 （ V /
30 多年来，对灌区投资兴建的一个水利灌溉设施，的农业生产发挥了很大作用．汤峪水库建设之初主负责汤峪、史家寨、焦岱 3 个乡镇要用于水利灌溉，的灌溉，现在也是周边乡镇的饮用水水源，库区水种植、育林、农副产业等．由资源还用于发展养鱼、于库区的空气环境质量较好，上游和附近的居民住 1985 年 5 月初步建成了汤峪湖宅和工业污染较少，商店、旅游景区．整个库区的污染主要来源于宾馆、上游居民住宅等排放的污水，以及库区内水上游乐设施造成的微污染．目前，人们对稀土元素的研究集中在两个方面：矿区土壤的总量分析和物源成因等内容（陈志 2015 ；余小灿等， 2014 ；丁新潮等， 2015 ；张晓娟华等， 2015 ），等，以及蔬菜、农产品等具体部分的含量分 2013 ；金姝兰等，析和健康风险评估（李小飞等， 2014 ），而对水库沉积物中稀土元素的含量、形态分析较少．因此，本文主要研究西安蓝田汤峪水库沉积物中稀土元素含量、参数特征及其形态分布等，这对于了解沉积物中稀土元素的潜在生态风险具也可为以水库为饮用水源的城有重要的现实意义，市给水工程决策实施提供一定的参考价值． 2 2． 1 材料与方法（ Materials and methods ）样品采集及预处理采样点选在汤峪水库上游、中游、下游，使用彼得森采泥器采集库底下 30 cm 处 10 个新鲜沉积物泥样，采样点具体位置见图 1．沉积物原样分别放于 75 80 ħ 烘箱 2 h ，并筛除泥样中碎沙、石块等颗粒物，粉碎，过 100 目尼龙筛网，密封保存．
基金项目：国家自然科学基金（ No． 41373093 ）；陕西省自然科学基金（ No． 2011 JM5004 ）；西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地开 3）放研究基金（ No． 2013KFKTSupported by the National Natural Science Foundation of China （ No． 41373093 ）， the Natural Science Foundation of Shaanxi Province （ No． 3） 2011JM5004 ） and the Open Fund of State Key Lab Base of Eco-hydraulic Engineering in Arid Area （ No． 2013KFKTE-mail ： zynyl0912@ sina． com ； * 通讯作者（责任作者）作者简介：张亚宁（ 1984 — ），女，讲师， Biography ： ZHANG Yaning （ 1984 — ）， female ， lecturer ， E-mail ： zynyl0912@ sina． com ； * Correspondinoncentrations and speciation of rare earth elements （ REEs ） in the sediment of Tangyu Reservoir were studied by using ICP-MS and BCR sequential extraction method ，and the results were compared with the REEs reference concentrations （ background values of REEs in China soil ，Weinan loess and Luochan loess ）． The results show that the average concentrations of the REEs in the sediment of Tangyu Reservoir were higher than those of Chinese soil and Luochuan loess ，except for La and Ce． The concentration of Ce was obviously higher than the backgroud value ，which was 1． 49 ，1． 28 and 1 ． 63 times of concentrations in Chinese soil ，Weinan loess and Luochuan loess ，respectively． The total REEs concentration （ ∑ REE ） in the ·kg － 1 And the value of ∑ LREE / ∑ HREE was 9． 99 ，both of which were higher than those of Chinese soil ， sediment of Tangyu Reservoir was 211． 41 mg Weinan loess and Luochuan loess respectively． The abnormal coefficient value of Ce was 1． 28 ，which indicates the enrichment of Ce． The analysis results based on BCR sequential extraction method show that the F1 percentage of Gd was higher than other forms ，so the possibility of Gd migration from sediment to overlying water was strong and the potential ecological risk was high． Source indication analysis indicates that the sediment source of Tangyu Reservoir was similar to the source of Luochuan loess． Keywords ： Tangyu Reservoir ； rare earth elements ； concentration ； speciation
第 36 卷第 12 期 2016 年 12 月
DOI ： 10 ． 13671 / j． hjkxxb． 2016 ． 0282
环境科学学报 Acta Scientiae Circumstantiae
Vol． 36 ， No． 12 Dec．，2016
— — 以汤峪水库为例［J］．环境科学学报， 36 （ 12 ）：4446 -4452 张亚宁，朱维晃，刘欢，等． 2016 ．水源水库沉积物中稀土元素含量及赋存形态分析 — Zhu W H ， Liu H ，et al ． 2016． The concentrations and speciations of rare earth elements in the sediment of Tangyu Reservoir［J］． Acta Zhang Y N ， Scientiae Circumstantiae ， 36 （ 12 ）：4446 -4452
1． Institute of Architectural Engineering ， Yulin University ， Yulin 719000 2． Key Laboratory of Northwest Water Resources ， Environment and Ecology ， Ministry of Education ， Xi'an University of Architecture and Technology ，Xi'an 710055 Received 17 February 2016 ； received in revised form 12 July 2016 ； accepted 13 July 2016
摘要：利用 ICP-MS 和 BCR 连续提取法分别研究了西安蓝田汤峪水库沉积物中稀土元素含量和形态分布特征，并与中国土壤、渭南黄土和洛川 Ce 外，除 La 、其它稀土元素均低于渭南黄土黄土稀土元素含量进行了比较．结果表明：样品平均值均高于中国土壤和洛川黄土稀土元素含量， Ce 的含量分别是中国土壤、 1． 28 和 1． 63 倍．汤峪水库沉积物中稀土元素总量（ ∑ REE ）达稀土元素含量；其中，渭南黄土、洛川黄土的 1 ． 49 、 211． 41 mg ·kg － 1 ， ∑ LREE / ∑ HREE 为 9 ． 99 ，均高于中国土壤、渭南黄土、洛川黄土； Ce 的异常系数值为 1 ． 28 ，表明存在 Ce 的富集．由 BCR 连续 Gd 的酸可提取态（ F1 ）比例高于其它形态， Gd 由沉积物中向上覆水体迁移的可能性较强，产生的潜在环境效应也最明显．物提取法分析可知，源指示分析表明，汤峪水库沉积物中的稀土元素物质来源与洛川黄土相似．关键词：汤峪水库；稀土元素；含量；赋存形态 2468 （ 2016 ） 12 -4446 -07 文章编号： 0253中图分类号： X524 文献标识码： A