基于穆斯堡尔谱技术的铁化学种及其在相关表生地球科学研究中的应用

由于铁元素分布的广泛性和化学反应的活泼性,它在地球科学研究中具有极为重要的应用意义。与其他多种方法相比较,穆斯堡尔技术是铁元素化学种检测最为有效的方法之一,许多研究结果显示铁元素化学种在相关表生地球科学研究中的应用前景广阔,例如滑坡带地球化学、湖泊沉积环境、岩石光谱特征、重金属污染沉积物及其环境修复技术等。

吐鲁番盆地侏罗系沉积岩的颜色与铁的赋存状态关系研究

吐鲁番盆地中-上侏罗统是典型的陆相沉积岩,发育了众多彩色岩层,如浅红色、棕色、灰绿色层等。穆斯鲍尔谱法测试结果显示这些沉积岩多变的颜色受其总铁含量和铁元素的赋存状态(化学种)的控制。检测出的铁化学种主要有反铁磁性赤铁矿铁、顺磁性三价铁和顺磁性亚铁,黄铁矿铁仅在很少样品中存在。总体而言,浅红色岩层含有最高的总铁含量和赤铁矿铁,灰色岩层则以顺磁性的亚铁为主,暗色和绿色岩石仅含有顺磁性的二价铁或者与相对丰度较低的三价铁共存。岩石中的铁元素及其化学种是影响其岩性特征,包括颜色的一个重要因素,并进一步影响遥感技术应用的图像解译和谱段选择。

陆相沉积物风化强度与颜色成因探讨——以四川盆地中侏罗统上沙溪庙组为例

沉积物/岩的新鲜色是其内部成分、组构的直观响应,记载着丰富的气候、环境、构造和成岩改造信息。四川盆地侏罗系中统上沙溪庙组是一套河湖相沉积的碎屑地层,剖面出露好、颜色新鲜且连续多变,是研究沉积物/岩颜色成因及其气候环境指示意义的良好对象。通过对上沙溪庙组灰绿色、灰色、红色等颜色的岩石样品矿物成分、元素含量和Fe化学种的测试和分析,发现上沙溪庙组泥岩的颜色差异是由赤铁矿含量变化直接引起的。红色泥岩,CIA、CIW、Ba指数、退碱指数、黏土化指数、残积系数平均值分别为70.27、82.05、1.14、0.26、0.27、2.38,指示化学风化作用最强;灰色样品相对应的地球化学指标分别为62.65、71.06、2.22、0.75、0.23、1.19,在三种颜色的样品中受到中等化学风化作用;灰绿色样品则分别为58.50、65.11、1.92、0.78、0.26、1.34,受到的化学风化作用最弱。红色样品中代表赤铁矿中的铁含量最高,灰绿色样品以代表黏土矿物中的顺磁性亚铁为主,灰色样品中三种铁元素化学种含量相差不大,总体以三价铁为主。不同颜色样品的铁元素化学种含量变化显示红层样品中形成赤铁矿的Fe元素可能不只来源于源岩风化,还可能来自受二次风化作用的黏土矿物。样品呈现不同颜色的成因目前可确认与源岩受到不同程度的风化作用相关,不能简单归因于炎热干旱的气候条件,需要结合其他指标进行综合判别。

蛇纹石化橄榄岩的氧化-还原特征

蛇纹石化橄榄岩是温都尔庙蛇绿岩套中最为重要的岩石类型,主要矿物组合为蛇纹石+碳酸盐矿物+磁铁矿+滑石。富SiO_2流体的加入,促使岩石进一步发生蛇纹石化作用而缺失水镁石。穆斯堡尔谱测量揭示了铁元素化学种的分布特征,蛇纹石化程度与氧化-还原特征的相关性。蛇纹石化橄榄岩含铁总量和Fe^(3+)的分布与磁铁矿和蛇纹石密切相关,Fe^(3+)以分布于蛇纹石中占优势。这对正确估算蛇纹石化过程中H_2的生成量有十分重要的意义,对估算俯冲带Fe^(3+)输入和评估原生地幔岩的蛇纹石化作用有重要参考价值。