化学风化指数和磁化率对洞庭盆地第四纪古气候变化的响应

在安乡凹陷东南部两护村新施工揭穿第四系的ZKC1孔,孔内第四系为河流和湖泊沉积,地层组成自下而上依次为上新世—早更新世华田组、早更新世汨罗组、中更新世早期—中期洞庭湖组、晚更新世坡头组以及全新统等。对钻孔岩心进行了系统的主量元素及磁化率分析,进而从陆相沉积物化学风化指数(CWI)与温度和湿度正相关、磁化率与温度和湿度负相关的理论出发,探讨洞庭盆地第四纪气候演变。结合其他资料,CWI曲线特征指示洞庭盆地第四纪气候演变过程:早更新世为冷干→暖湿→冷干→暖湿,中更新世为冷干→暖湿→冷干—温湿→暖湿,晚更新世为寒冷→温湿→寒冷,全新世总体为温湿-暖湿。这一结论与ZKC1孔孢粉组合特征反映的气候演变过程及中国东部第四纪气候演化基本吻合,说明沉积物CWI对第四纪气候演变具有较好的响应。变化曲线及相关系数(-0.32)表明磁化率值与CWI值呈较明显的负相关,暗示温度和湿度对磁化率具有明显的控制作用。但可能受盆地升降等因素的影响叠加,磁化率曲线未能如CWI一样明确反映出第四纪气候的阶段性变化。

对岩石风化程度敏感的化学风化指数研究

风化是引起岩石力学性能劣化的重要因素,风化敏感性指数是对岩石风化程度进行定量评价和较准确地确定岩石风化深度的基础。本文在大量不同风化等级、时间及不同深度下岩样化学测试资料的基础上对风化敏感性化学风化指数进行了研究,研究表明:在前人提出的化学风化指数中,WI、WPI和LOI这三个指数对风化程度、时间和深度的变化都显示出明显的单调性和敏感性,可用它们作为评价岩石风化程度和确定风化深度的依据;ALK、a、b没有反映出与风化程度变化的单调性,不宜用它们作为评价岩石风化程度和确定风化深度的依据。

利用泥质岩化学蚀变指数分析物源区风化程度时的限制因素

近年来,根据泥质岩中常量元素的摩尔数计算出的化学蚀变指数(CIA:Chemical index of alteration)、化学风化指数(CIW:Chemical index of weathering)和斜长石蚀变指数(PIA:Plagioclase index of alteration)被广泛用来反映物源区的风化程度及物源区古气候,这些指数在应用时都有一些严格的限制因素,应给予足够重视。CIA计算公式未排除成岩作用过程中钾交代作用的影响,需要采用A-CN-K[Al_2O_3-(CaO*+Na_2O)-K_2O]三角图进行判断,对发生钾交代作用的样品利用A-CN-K三角图或CIAcorr计算公式进行校正。CIW计算公式中去掉了K_2O,但没有排除钾长石中的Al元素。PIA计算公式中考虑了钾长石中的Al元素,但只适用于判断母岩中仅含有斜长石而不含钾长石的物源区风化程度。综合分析表明,在判断物源区风化程度及古气候时,CIA的干扰因素相对较少,值得推广。但即使利用从泥质岩常量元素获得的CIA值来判断物源区的风化程度时,仍需要考虑沉积分异作用、再旋回作用、沉积区进一步风化作用以及成土作用、成岩期的钾交代作用的影响,建议首先依据泥质岩常量元素的摩尔数计算出成分变异指数(ICV:Index of compositional variability),然后对ICV>1的样品进行CIA的计算,并利用A-CN-K三角图或CIAcorr计算公式对CIA值进行钾交代作用的校正,该校正过的CIAcorr计算值可用来判断物源区的风化程度。

贵州西北部玄武岩风化壳元素地球化学特征

通过野外采样和分析测试,分析玄武岩风化壳主量元素、微量元素、稀土元素分布规律和元素迁移系数,筛选玄武岩风化壳中的稳定元素,为玄武岩风化壳稀土元素富集和示踪因子提供依据。结果显示,XF玄武岩风化壳剖面属于强风化剖面类型,由于CaO等主量元素通过大气沉降得到补充,因此化学风化指数(CIA)不能准确判断风化壳的风化强度。稀土元素被吸附于次生矿物中发生富集,风化程度越强,稀土元素含量越高,且轻稀土元素比重稀土元素富集程度更明显。主量元素CaO、Na_(2)O、MgO、K_(2)O和微量元素Sr淋滤殆尽,没有继承母岩特征,不能作为研究玄武岩风化土壤流失的示综因子,Ta、Hf等9种微量元素和稀土元素继承了母岩特征,可作为研究玄武岩风化土壤流失的示综因子。

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。

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价(Ⅲ)——既有风化指数评价

以峨眉山玄武岩核心区7个区域的13个具有壳核结构的玄武岩结构体为基础,对主要风化指数的适宜性进行了研究。18个风化指数均不适合于风化初期的峨眉山玄武岩风化程度评价。能够指示风化中后期峨眉山玄武岩风化程度的指数包括Parker指数、BA1、BA、BA3、BA2、碱/铝指数、碱/倍半氧化物指数、WPI、SA、SF、Kr、硅/倍半氧化物、CIW、CIA及LOI,其中更为合理的是碱/铝指数、碱/倍半氧化物指数和硅/倍半氧化物。17个风化指数中,指示性最差的是A、B和B1。Fe2O3控制着风化初期峨眉山玄武岩碱/倍半氧化物指数、SF、Kr及硅/倍半氧化物的变化,应成为风化程度评价需要考虑的重要因素。

基于结构体的峨眉山玄武岩风化程度评价(Ⅳ):风化指数FF

岩石化学风化程度评价指标应该同时满足以下三个基本条件,即与风化程度之间的关系简单明确、对风化程度变化具有足够的敏感性和易于确定和不易受到人为因素影响。作为铁镁质岩石的主要代表,(峨眉山)玄武岩风化程度评价除考虑可引起组分淋失与富集的水解反应外,还应充分考虑二价铁的氧化反应。新鲜峨眉山玄武岩中并存的二价铁和三价铁的含量总体稳定,910个样品的FeO、Fe2O3平均含量分别为8.45%和5.15%,以均匀、随机的方式赋存于辉石、橄榄石、杏仁体中的绿泥石、磁铁矿及火山玻璃中。风化玄武岩、玄武岩斜坡地下水及新鲜玄武岩浸泡液的地球化学研究结果表明,FeO及Fe2O3含量对峨眉山玄武岩风化程度的敏感性明显高于其他组分,同时铁又是玄武岩风化过程中活动性最差的元素之一。三价铁和二价铁的摩尔数比值(FF)适合于峨眉山玄武岩整个风化过程的风化程度判别,比既有风化指数具有更高的分辨率,尤其是对风化初期玄武岩。

土壤交流电阻率与其化学风化程度的关系

利用交流电桥研究了含水率和电流频率对土体电阻率的影响,并探讨电阻率与土体的化学风化指数CWI的关系.试验结果表明,土样的电阻率随着含水率和电流频率的增加而减小;当含水率低时,随着含水率的增加,电阻率快速降低;当含水率高时,随着含水率的增加,电阻率的降幅较小;而电流频率引起的降幅较小;基于风化程度与电阻率正相关的观点,建立了电阻率与化学风化指数的关系式,并给出了拟合参数的计算方法;拟合公式预测的化学风化指数值与实测数值基本吻合,可为风化程度的评价提供参考依据.

黑色页岩化学风化程度指标研究

黑色页岩是一套化学组成变化大、成份分布极不均一的岩石。建立在化学组成相对均一的岩浆岩风化基础之上的化学风化指数如CIA(MIA)、CIW、CIX、PIA、STI、R、WIP、V、W等,因不能较好地把母岩化学组成变化与风化反应引起的化学变化区分开来,用于厘定黑色页岩的风化程度时,存在灵敏度低、与实际风化程度不相符等问题。故需要建立新的风化指数来厘定黑色页岩的风化程度。本文以湘中地区下寒武统新鲜和风化黑色页岩的主量元素分析为基础,利用单因素方差分析和多变量判别分析等方法,确定引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的关键化学组分,并甄别其影响程度。建立影响黑色页岩风化程度的主量元素判别函数,进而构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数。研究表明,引起新鲜和风化黑色页岩化学组成差别的主量元素,其影响程度依TiO_2>Al_2O_3>Fe_2O_3>LOI>MnO>CaO>SiO_2>MgO>K_2O>Na_2O>P_2O_5顺序而降低。以此为基础,构建厘定黑色页岩风化程度的化学风化指数为:WB=28.8×ln(SiO_2)+16.67×ln(TiO_2)+10.52×ln(Al_2O_3)+5.62×ln(Fe_2O_3)-2.01×ln(MgO)+4.10×ln(CaO)-4.24×ln(K_2O)-5.06×ln(Na_2O)+5.07×ln(LOI)-158.13。该风化指数(WB)能克服现有各风化指数的不足,适合用于厘定黑色页岩风化程度。

河南省巩义铝土矿地球化学特征分析

龙门-巩义地区是河南省铝土矿成矿带之一.通过对巩义铝土矿主要成分化学测试,研究分析铝土矿床化学元素变化规律.结果表明:铝土矿矿石主要矿物成分为一水硬铝石(含量45%~95%),其次为高岭石、伊利石等(含量4%~25%),含少量菱铁矿、黄铁矿、方解石、白云石等,微量矿物有锆石、磷灰石等.矿石的主要化学成分为Al_(2)O_(3)、SiO_(2)、Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)、S,共占总成分的83.42%.其中,Al_(2)O_(3)含量40.46%~77.59%,平均60.68%;SiO_(2)1.00%~29.54%,平均14.07%;铝硅比值(A/S)1.8~65.1,平均4.3.在不同埋深条件下,相对深度越大,Al_(2)O_(3)的含量值及A/S值相对越大.该区域的化学风化指数(CIA)值可达到91.16,指示本区含铝岩系遭受了强烈的化学风化作用.

准噶尔盆地南缘侏罗系泥岩黏土矿物组合及地球化学特征

对准噶尔盆地南缘玛纳斯河剖面泥岩中黏土矿物的组合类型、微观形貌和地球化学特征进行了综合分析,讨论了侏罗纪古气候、古环境演化过程.结果表明,泥岩中主要矿物为黏土矿物、石英、长石,以及少量的方解石、赤铁矿等.黏土矿物组合类型分为两类.一类为伊利石蒙脱石混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石组合,主要分布在下侏罗统泥岩中;另一类为伊利石和蒙脱石组合,主要分布在上侏罗统泥岩中.扫描电子显微镜分析表明,黏土矿物结晶度较低,伊利石常呈丝状、叶片状,蒙脱石呈不规则板状分布在碎屑颗粒表面,片状伊利石/蒙脱石混层矿物存在于孔隙之中.其δCe为0.9～1.3,Eu呈负异常,La/Sc、La/Th、Th/Sc值则较高,指示源区母岩为长英质岩石类型.研究认为准南地区侏罗纪气候和沉积环境演化可划分为3个阶段：早侏罗世属于温暖湿润气候条件,以湖泊三角洲沉积为主;中侏罗世早期属于温干偏湿润气候条件,以湖泊沉积为主;中侏罗世中后期至晚侏罗世属于相对较冷干旱的气候条件,属于宽浅氧化湖盆沉积环境类型.

石质古建筑风化深度确定方法

在古建筑石构件不同深度岩样化学成分和矿物成分测试的基础上,对根据不同深度岩样化学成分及矿物成分的变化来确定风化深度的方法进行了深入研究。结果表明:由于岩石成岩之初其矿物成分和化学成分在不同部位存在差异,风化后矿物成分和化学成分随深度的变化不具规律性,提出根据化学风化指数沿深度的变化来确定石构件化学风化深度的方法。实践证明这一方法能较准确地获得石构件的化学风化深度。

琼中地区中三叠世黑云母二长花岗岩成壤过程的量化指标表征

土壤是地球关键带的重要组成部分,是岩石风化的结果,是连接岩石圈、生物圈、大气圈和水圈的纽带,其形成、发育和功能将深刻影响地球生态系统的可持续性(朱永官等,2015)。由岩石到土壤的风化过程中,土壤过程是控制地球关键带中物质、能量、信息流动与转化的重要节点。受成壤母质、气候等因素的影响,元素的活动性表现出不同的特点规律。不同学科通过不同量化指标表征成壤过程中元素的规律。

辽西义县组早期火山事件层地球化学特征及意义

义县盆地早白垩世义县组为一套火山-沉积岩系,沉积层中多含凝灰质成分。为了解沉积期火山活动对沉积层产生的影响,对砖城子层火山碎屑泥灰岩(火山事件层)和纹层状泥灰岩夹层、大康堡层纹层状泥灰岩进行岩石学和地球化学的研究。研究表明:火山事件层中含大量的火山碎屑(20%±),其他各层均含凝灰质成份。样品中主量元素Ca O、Mg O和Si O_2含量较高,Si O_2含量变化较大,Al_2O_3含量较低;微量元素与上地壳(UCC)元素比值多小于1,大多数微量元素(Rb、Th、Nb、REE等)处于亏损状态,火山事件层富集Li、Sc、As、Sr和Ag元素。沉积期火山活动对沉积层中Si O_2和K_2O含量影响较大,并可能导致As元素富集。火山事件层样品化学风化指数(CIW)在82~91之间,呈逐渐增加的趋势,指示风化作用强烈。

南漳县西部梁山组富锂黏土岩物源区特征

随着光伏产业和新能源汽车产业的蓬勃发展,国内外锂资源需求持续增加,黏土型锂矿逐渐成为矿产勘查的重点。经地质调查,南漳县西部梁山组黏土岩存在锂的超常富集现象,具备形成独立锂矿床的潜力,而梁山组富锂黏土岩物源特征、沉积环境和成矿规律的研究仍为空白。因此,有必要研究南漳县西部梁山组富锂黏土岩物源特征,以进一步揭示其源区地质特征,为后续找矿工作提供有效指导。经测定,南漳县西部梁山组富锂黏土岩样品Al_(2)O_(3)/TiO_(2)比值为14.45~37.69,平均值为27.68;K_(2)O/Al_(2)O_(3)比值为0.0017~0.0206,平均值为0.0098;Cr/Zr比值为0.1449~0.3519,平均值为0.2775。结果表明,黏土岩物源区主要为长英质岩石。La/Sc-Th/Co图解、Zr-TiO_(2)图解中,所有样品点均落在长英质物源区,显示物源的单一性。大多数样品的化学蚀变指数(Chemical Index of Alteration,CIA)、化学风化指数(Chemical Index of Weathering,CIW)均在90以上,说明源岩经历强烈化学风化作用。

湘西北南华系渫水河组寒冷气候成因的新证据

杨家坪剖面位于湖南省石门县壶瓶山镇.自从1980年以来,该剖面得到了深入的研究.然而,关于渫水河组形成的古气候环境一直存在争议.通过对渫水河组沉积的碎屑岩的化学成分分析,表明渫水河组与其上覆的古城组(又称东山峰组)和南沱组的冰成岩石具有相似的CIA(化学蚀变指数)和CIW(化学风化指数)值.这意味着渫水河组和南沱组、古城组的沉积岩在沉积前具有相近的低等化学风化程度.因此,渫水河组也可能是在寒冷气候环境下形成的,属于冰期记录的一部分.