基于XRF岩心扫描的中国西部湖泊沉积物元素地球化学特征

对我国西部地区典型山地、高原及荒漠绿洲湖泊沉积物岩心采用高分辨率XRF元素扫描进行地球化学元素测试。挑选其中XRF信号强度较高且信号相对稳定的Al、Si、Cl、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Rb、Sr、Y、Zr等元素进行聚类分析、因子分析和相关分析等多元统计分析,结果表明:湖泊元素组成与区域环境和湖泊类型密切相关;在我国西部湖泊中,沉积物元素组成主要以湖泊流水补给所带来的Al、Si、K、Ti、Rb等外源碎屑元素为主,外源碎屑元素的含量和组成受流域基岩状况、风化状况、植被覆盖程度以及以降水为主导的流域侵蚀作用强弱的控制,可用来指示流域降水量和相应的生态环境状况;Ca、Sr等强烈迁移元素的变化受湖泊水位、湖泊水化学特征和湖泊类型影响,可用来指示湖泊水文特征。

XRF岩心扫描在第四纪沉积物研究中的应用

自20世纪以来,X射线荧光光谱分析在地质、环境、材料和冶金等诸多领域已经得到了广泛运用。随着IODP等大洋钻探计划的实施,能够进行定量、快速、高分辨率分析的船载系列XRF岩心扫描应运而生。XRF岩心扫描法的优势在于快速、无损、连续测试,对样品制备要求低以及扫描结果的分辨率高。详尽介绍了XRF岩心扫描法的基本原理、测试方法及扫描效果影响因素,并分析了部分影响因素的解决方法,同时结合常见的第四纪沉积物,如海洋沉积物、湖泊沉积物、黄土、石笋和珊瑚等,就主要的元素及元素比率指标等所代指的环境意义进行了讨论,揭示了XRF岩心扫描仪在第四纪沉积物研究中的应用与发展前景。

基于XRF岩心扫描证据的福建木兰溪河口全新世沉积环境演化重建

为精确刻画和揭示强潮控山溪性河流河口全新世的沉积环境演化特征和控制因素,本研究选取福建中部潮控型山溪性河流——木兰溪河口的钻孔(MLX-S)为研究对象,在运用放射性14C和光释光建立沉积年代框架基础上,开展了沉积物粒度、XRF岩心扫描及ICP-OES元素分析.研究发现,全新世木兰溪河口相继发育河流相、滨岸沼泽相、浅海相到潮控河口相,沉积环境演变主要受控于研究区的相对海平面变化.福建中部沿岸的相对海平面高度在9.0 ka左右,约为-20 m;此后海侵不断扩大,至5.8 ka左右海平面达到最大高度,随后缓慢下降至今.岩心高分辨率XRF扫描的元素相对强度数据校正后可指示沉积物的物源及古环境变化.钻孔的K/Ti比值表明,约8.8 ka以来,木兰溪河口沉积物主要为流域剥蚀产物和口外长江源细粒物质的混合;岩心Fe/Ti比值在约3.6 ka、4.3 ka、5.4 ka和6.0 ka 4个东亚冬季风较强时期均达到峰值且与东海内陆架泥质沉积记录一致,指示浙闽沿岸流强度的影响.揭示了我国东南沿海潮控型山溪性河口的河海相互作用特征,以及全新世季风-海平面变化驱动下的长江源细粒沉积物在陆架海复杂的源汇沉积过程,也拓展了XRF岩心扫描方法在海陆相互作用强烈的大陆边缘地区应用潜力.

X射线能谱岩芯扫描分析技术的研究开发

XRF(X射线荧光光谱分析)岩芯扫描方法,是一种非破坏性的、高效的岩芯元素组成分布的XRF分析测试方法。我们研制的国内第一台XRF岩芯扫描仪将传统的点数据改为线扫描面积型数据,使数据对样品元素组成的变化趋势描述的更加准确,清晰,结合计算机数据分析,可以提供可靠的趋势数据。

MIS 3以来浙江温瑞平原YQ0902孔古环境与古气候变化记录

YQ0902孔位于浙江南部瓯江三角洲南侧温瑞平原上。沉积相、粒度分析以及AMS14C测年数据表明,硬土层之下为海洋氧同位素3阶段(MIS 3)形成的潟湖相沉积,据此推测MIS3高海平面至少达到现今海平面之下30m左右(未经构造升降和沉积物压实作用等影响的校正,下同)。硬土层的成土过程发生于MIS2,其母质部分为MIS3的潟湖沉积,部分为河漫滩沉积。硬土层之上是一套形成于全新世的海侵—海退旋回,与长江三角洲南翼前缘的沉积相组合类似。研究钻孔初始海泛面约形成于9 cal ka BP,推算当时的海平面约低于现今海平面25m。中全新世最大海侵前后,东亚季风较强,通过径流或沿岸流输入本区的沉积物较充足,沉积速率较大。随着海平面相对稳定或略有下降,东亚季风减弱,可容空间减小,中晚全新世(5～2 cal ka BP)沉积速率较低。高分辨率的XRF岩心扫描获得的元素相对含量是古环境与古气候研究的重要指标,其中Cl/Ti、Fe/Ti值可分别作为海相性(与海洋联通程度)与东亚季风强弱的替代指标。

末次盛冰期以来挪威海北部陆源物质输入对气候变化的响应

北大西洋记录的末次冰期以来千年尺度快速气候变化对研究未来气候突变具有重要意义。对取自挪威海北部ACR5-BB03岩心进行了沉积物粒度组成、AMS14 C测年、颜色反射率和高分辨率XRF地球化学元素无损扫描测试,运用因子分析方法判别了不同来源沉积物的地球化学组成差异,并与末次盛冰期以来北大西洋海洋循环机制和气候变化对比分析,讨论了海洋环境变化对沉积物来源的影响和制约机制。结果显示,末次盛冰期以来挪威海北部沉积物组成经历了剧烈变化,可与北大西洋暖流、冰盖消融、温盐环流和北大西洋深层水的变化密切关联。21.5cal.kaBP之前沉积物粒度和化学组成特征与之后明显不同,陆源物质占优势,并以一种有序的层状膨胀性矿物层的出现为特征,表明此时海冰扩张带来的冰筏碎屑物质使得挪威海陆源物质输入增强和颗粒粗化;21.5~16.5cal.kaBP期间生源物质贡献增强,陆源物质含量减少,预示了北大西洋暖流的向北极入侵和挪威海水体的垂向交换增强;16.5~10cal.kaBP期间生源物质含量又出现了阶段性减少,陆源物质贡献增强,说明冰消期频繁变化的冰融水输入和北大西洋暖流强度对挪威海物质来源的影响;10cal.kaBP以来,生源组分迅速增加,且变化频率和幅度同时加剧,北大西洋暖流的强弱波动及其导致的温盐环流变化是挪威海物质来源的控制因素。