第26卷 第2期海 洋 学 报Vol126,No12 2004年3月ACTA OCEANOLO GICA SIN ICA March2004
南海东北部晚更新世以来沉积环境演变的
矿物-地球化学记录
杨群慧1,张富元2,林振宏3,周怀阳1
(11中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640;21国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州310012;31中国海洋大学,山东青岛266003)
摘要:对南海东北部69柱(20°07110′N,118°4910′E)沉积物岩心进行碎屑矿物-地
球化学特征研究,结果表明,以孔深165cm为界可划分出晚更新世末次冰期沉积和
全新世冰后期沉积,这一地层划分结果与根据浮游有孔虫氧、碳同位素分析得出的结
果是一致的.末次冰期时自生黄铁矿和硫元素高度富集,钠与铝、镁与铝和钠与钾的
比值均较高,重矿物和SiO2含量较高,CaCO3含量较低,反映当时是一种相对闭塞的
缺氧环境,气候干寒,化学风化作用较弱,以机械风化作用为主;研究区主要接受粒径
较粗的硅质沉积;陆源物质的稀释作用可能是造成碳酸盐含量相对较低的主要原因.
冰后期褐铁矿出现高含量,钠与铝、镁与铝和钠与钾的比值均降低,Al2O3和CaCO3
含量增高,反映沉积环境渐变为开放的氧化环境,气候转变为化学风化作用较强的湿
热气候;研究区以接受较细粒的铝硅酸盐沉积为主,冰消期时还出现了碳酸盐保存高
峰事件.
关键词:南海;矿物-地球化学记录;沉积环境
中图分类号:O35312 文献标识码:A 文章编号:0253-4193(2004)02-0072-09
1 引言
南海北靠中国大陆,南临巽他陆架,东侧通过巴士海峡与太平洋相连,西侧紧依中南半岛,冰期旋回中曾发生过数次海平面的升降,物质来源复杂,沉积环境多变.海底沉积物中的矿物组分和地球化学成分记录了沉积物的来源、搬运和沉积过程以及沉积环境演化等多种信息[1～4].以往前人对南海沉积环境演变的研究多从古生物和氧、碳同位素角度考虑[5-9],或者
收稿日期:2002-08-25;修订日期:2003-06-02.
基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(G200007850);中国科学院广州地球化学研究所知识创新工程领域前沿资助项目(GIGCX203207).
作者简介:杨群慧(1969—),女,湖南省衡阳市人,博士,从事海洋沉积学方面的研究.E-mail:qunhuiyang@https://www.doczj.com/doc/6a12778823.html,
从矿物、元素和同位素地球化学特征等单方面探讨古沉积环境的演变[10～18],较少从矿物学-地球化学综合角度进行示踪物源和沉积环境演化的研究.采用矿物学-地球化学综合指标研究环境演变将增大信息量,提高环境判识的可信度.本文利用数理统计手段对南海东北部69岩心进行地层划分,试图通过对沉积物样品进行矿物-地球化学的综合分析,阐明晚更新世以来南海东北陆坡区的矿物-地球化学特征,并就其所蕴涵的古环境意义进行探讨.
2 材料和分析方法
研究样品为1998年在南海东北部用重力取样器采集的69柱沉积物岩心(20°07110′N ,118°4910′E ),柱样长560cm ,水深2971m ,分层采样间距为10cm ,共分55个沉积物层位.样
品处理和分析方法按《海洋调查规范》(G B/T13909-92)进行,供碎屑及自生矿物分析用的粒级为01063～01125mm ,鉴定矿物颗粒数为300粒,采用油浸系统鉴定法进行鉴定,并结合电
子探针、扫描电镜、能谱和X 射线衍射分析;沉积物全样化学成分测试采用德国西门子公司SRS -3000顺式XRF 仪,分析了SiO 2,Al 2O 3,Fe 2O 3,MgO ,CaO ,Na 2O ,K 2O ,TiO 2,P 2O 5,MnO ,锶和硫共12个项目,分析过程中采用国家海洋沉积物一级标样G BW07314全程控制,其中主元素分析绝对偏差为110%～115%,微量元素相对偏差为10%～15%.采用酸碱滴定法测定了样品中CaCO 3的含量.
3 矿物-地球化学特征
69柱水深(2971m )位于溶跃面(3000m )附近,沉积物类型变化较大,为半深海-深海相
沉积,主要沉积物类型有含钙质的硅质黏土、含钙质的黏土硅质软泥和含硅质和钙质的黏土;根据粒度资料分析18715～19010,28715～29010和37715～38010cm 层位认为它们可能为浊流沉积[19].311 沉积矿物特征
鉴定出的矿物种类有30种,重矿物的平均重量百分含量为4135%,波动范围为1122%～13159%,有自上而下增加的趋势(见表1).主要重矿物自生黄铁矿在体视镜下呈浅铜黄色,多呈球粒状充填于生物壳室内,扫描电镜显示呈单莓、聚莓等形状,其平均颗粒百分含量高达77135%(以下单矿物的含量均为颗粒百分含量),最高可达100%;次要重矿物有普通角闪石、普通辉石和紫苏辉石、磁铁矿、褐铁矿以及少量的绿帘石、钛铁矿、黑云母、斜黝帘石、赤铁矿、白云母、玄武闪石、阳起石、锆石、榍石、磷灰石、透辉石和海绿石等.轻组分中生物碎屑含量很高,平均含量达95179%;含褐色火山玻璃、石英、白云母等矿物,其中褐色火山玻璃仅在515cm 层位出现,含量为14164%.
由矿物含量随深度的变化(见图1)可以看出,自生黄铁矿的含量从165cm 层位开始向下
剧增,由155cm 层位的4813%跃升为96%,而普通角闪石、辉石类、磁铁矿的含量则发生骤减.根据主要矿物含量的变化可将69柱岩心划分为两层:层Ⅱ(0～165cm )的重矿物含量较低,以自生黄铁矿(平均含量为29147%)-普通角闪石(15132%)-辉石类(13141%)-褐铁矿(12184%)组合为特征,其中褐铁矿的高含量出现在90cm 层位以上;层Ⅰ(165～550cm )的自生黄铁矿高度富集,平均含量高达96199%,其中515cm 层位有基性火山物质加入,普通辉石-紫苏辉石和磁铁矿含量增高,褐色火山玻璃含量占轻组分的14164%.
3
72期 杨群慧等:南海东北部晚更新世以来沉积环境演变的矿物-地球化学记录
表1 69柱岩心主要矿物(颗粒)含量(%)
统计量
深度/cm 0～550
平均值
最大值
最小值
0～165
165～550
平均值
平均值
重组分
干重(%)41353159112221285119自生黄铁矿7713510010001002914796199普通角闪石4176521320100151320144岩屑415030136010014130149普通辉石3197341330100101571126褐铁矿3175391930100121840103磁铁矿311640159010091920139紫苏辉石01857167010021840103帘石类01626100010011880110云母类01363100010001710121钛铁矿01335188010011130100赤铁矿
01142165010001390103轻组分
生物碎屑95179100100771679214097118岩屑318622133010071582134褐色火山玻璃012714164010001000138石英01063138010001000109白云母
0102
1103
0100
0102
01
03
图1 主要矿物垂向分布特征(颗粒)
312 地球化学特征
各主要和微量元素的含量变化见表2.为充分了解各元素垂向上的变化规律,采用Q 型聚类分析对岩心样品进行了归类分层,55个样品、13个变量的聚类分析结果见图2.由聚类谱
47海洋学报 26卷
系图可以清楚地看出数据明显地归为两类:第一类为165～550cm 层位的样品,第二类为0～165cm 层位的样品,这一结果与矿物的分层结果是一致的.由各层位化学成分的含量可以看出(见表2),层Ⅰ(165～550cm )以硫的高硫含量为显著特征,层Ⅱ(0～165cm )则以CaO ,锶、CaCO 3等生源组分的高含量为特点
.
图2 元素聚类谱系图
从元素的分布特征看(见图3),垂向变化规律清楚,部分元素间还具有相似的分布规律.(1)主要化学成分SiO 2,Al 2O 3,Fe 2O 3,MgO ,TiO 2,K 2O 和Na 2O 的含量在165cm 以下相对稳
5
72期 杨群慧等:南海东北部晚更新世以来沉积环境演变的矿物-地球化学记录
表2 69柱岩心元素含量
深度/cm
0～560
0～160
160～560
统计量
平均值
最大值
最小值
平均值
平均值
SiO 2(%)
55153
59122461185115357147Al 2O 3(%)1313614181111071315113129Fe 2O 3(%)51636179319051635164MgO
(%)21692185210721622172Na 2O (%)31005110212321653117K 2O (%)21692199213521722167TiO 2(%)01680173015401650169MnO (%)01140160010601130114P 2O 5(%)01110113011001120110CaO (%)610614156412381364195CaCO 3(%)11112251756194151359106Sr (×10-6)243.00402.00190.00301.00215.00S (×10-6)
1680.00
3080.00
658.00
819.00
2098.00
图3 元素垂向分布特征
67海洋学报 26卷
定,向上急剧减低至最低值,135cm 之上含量逐渐升高,并趋于稳定,其中SiO 2,TiO 2和Na 2O 含量在165cm 以下相对较高,而Al 2O 3,Fe 2O 3,K 2O 等含量较低.(2)CaO ,CaCO 3和锶的分布型式相同,表明钙和锶主要赋存于碳酸盐中,它们的分布特征在165cm 以下含量较低且较稳定,向上含量急速升高,135cm 之上波幅逐渐减小并趋于稳定,但在近表层20cm 处时含量开始明显降低.P 2O 5分布模式与CaO 基本相似,只是在近表层20cm 处时含量未发生明显变化.(3)硫元素的分布曲线与自生黄铁矿的分布曲线相似,在165cm 以下含量急速升高,表明岩心中硫元素主要以还原态存在,与Fe 2+作用形成了黄铁矿.(4)MnO 在全柱分布比较均匀,仅在近表层时突然增加,这与锰自身的化学性质有关,可能是由于Mn 2+在成岩作用中向表层迁移富集的结果[20].
4 矿物-地球化学记录的古环境意义
根据浮游有孔虫氧、碳同位素的分析结果,69柱岩心大致以孔深165cm 为界,之上为海洋氧同位素1期(M IS1),属全新世冰后期沉积物,以下为2期(M IS2),属晚更新世冰期时沉1)张富元等.南海东部海域沉积特征研究.2002.
积物1).从上述研究可知,根据沉积物矿物-地球化学特征的垂向变化进行地层划分的结果与氧、碳同位素分析结果是一致的,表明矿物和元素特征的变化对沉积环境的演变响应敏感.411 矿物记录的古环境意义
69柱岩心中褐铁矿的高含量出现在90cm 层位以上,褐铁矿常由岩浆岩和变质岩中的铁
镁矿物遭受风化后形成,表示一种相对富氧的沉积环境,而自生黄铁矿在165cm 下大量出现,其代表一种还原环境的存在,指示有较强的上升流活动和不同水体的混合作用[21].矿物的分布特征揭示,从冰期至冰后期南海东北部的沉积环境由早期相对闭塞的缺氧环境渐变为晚期的开放的氧化环境.69柱岩心的古生物资料也证实了这一变化:末次冰期时底栖有孔虫属种以在富营养和低氧环境中最常见的B uli m i na aculeata 为主,丰度一般都在30%以上,最高达80%,而Eggerella bradyi ,Asterononion novazealandicum ,Cibici des spp.等指示较低的营养
水平和生产力及较高的含氧量的属种的丰度在冰后期明显增加1).南海东北部末次冰期到冰后期沉积环境的演变是与南海环境的整体演化格局相一致的.冰期时海平面的下降使南海与开放大洋的通道变窄或者封闭,成为袋状半封闭海;末次盛冰期时只通过巴士海峡和太平洋相连,民都洛海峡与苏禄海相通,南海整体的流通状况恶化,水体更新速率降低,导致深水溶解氧含量减少;冰后期时海平面上升,南海与开放大洋连通性变好,水体更新加快,深水溶解氧含量增加.
412 元素记录的古环境意义
从元素含量随深度变化的剖面可以看出,主要成分SiO 2在165cm 以下的末次冰期沉积物中含量较高,而Al 2O 3在165cm 以上的冰后期沉积物中的含量较高.SiO 2通常代表的陆源组分为粗碎屑,Al 2O 3代表粒度较细的铝硅酸盐沉积.末次盛冰期时南海北部海平面大约下降了100～120m [5],北部大陆架出露水面的面积约为24万km 2,由于气候干旱,南海周缘植被减少,大面积无森林地带[22,23],侵蚀作用加强,产生的大量北部陆源碎屑被直接输送到陆坡或
7
72期 杨群慧等:南海东北部晚更新世以来沉积环境演变的矿物-地球化学记录
87海洋学报 26卷
深海平原,导致69柱岩心中沉积物的粒度相对较粗,以SiO2所代表的陆源粗碎屑硅质组分含量相对较高.冰消期后海平面上升,距今约12ka,连接东海和南海的台湾海峡开通,大陆架逐渐被海水淹没,使69柱岩心物源供给变远,以接受Al2O3代表的细粒的铝硅酸盐沉积为主.
钠、镁等化学活动性较强,在化学风化时易发生迁移、淋失,而钾、铝等元素则多保存在风化形成的黏土中而产生聚集,因而Na/Al,Mg/Al,Na/K等的值经常被作为化学风化强弱的指标,化学风化强则比值低,化学风化弱则比值高[24,25].冰期时以机械风化作用为主,不利于元素的化学风化,而冰后期地表温度升高,降雨量加大,有利于元素的化学风化.对69柱岩心Na/Al,Mg/Al,Na/K的比值研究表明(见图3),冰期时比值较高,说明当时是一种化学风化作用较弱的干寒气候,而冰后期这些比值均有不同程度的降低,反映气候转变为化学风化作用较强的湿热气候.对南海北部花粉及天然火的研究也已证实冰期时出露的大陆架上发育了以蒿属为主的草原植被,代表了一种较为干旱的气候环境[22,23].
413 碳酸盐记录的古环境意义
一般认为现代南海北部方解石(碳酸盐)补偿深度(CCD)为3500m左右,溶跃层接近3000m,而文石的补偿深度(ACD)只有1000m左右;末次冰期时CCD和ACD则分别比现代低400和1200m之多[5].69柱岩心水深为2971m,处于溶跃面附近,从其碳酸盐分布曲线看,冰期时碳酸盐含量低,冰后期碳酸盐含量高,呈现了“大西洋型”碳酸盐旋回,这与以往对南海溶跃面以上碳酸盐的研究结果[26,27]是一致的.
沉积物中的碳酸盐含量取决于三大因素[27,28]:(1)碳酸盐的供给速率,(2)陆源碎屑矿物等非碳酸盐沉积物的“稀释作用”,(3)碳酸盐的深海溶解作用.对69柱西侧水深2912m的RC26-16孔(19°53123′N,118°01197′E)进行的AMS-14C高分辨率测年结果揭示,冰期时(距今约1313ka)的沉积速率为32.7cm/ka,约为冰消期(1219～1413cm/ka)的或全新世(919cm/ka)的2倍或更高[29],由此可推断冰期陆源物质大量输入的稀释作用可能是造成69柱冰期碳酸盐含量相对较低的主要原因.
69柱碳酸盐大量堆积的高峰出现于冰消期,氧同位素第2期和第1期交界时这正好与全球性的冰消期碳酸盐保存高峰事件TerminationⅠ相一致.此外,在全新世的晚期,69柱出现了碳酸盐下降趋势,这在太平洋深水区和南海其他岩心中也有记录[5].
5 结论
根据南海东北部69柱岩心沉积物的矿物-地球化学记录进行地层划分和沉积环境演变的研究表明,以165cm为界从它可区分出晚更新世末次冰期沉积和全新世冰后期沉积.
(1)冰期时自生黄铁矿和硫元素高度富集,钠与铝、镁与铝和钠与钾的比值均较高,重矿物和SiO2含量较高,反映当时是一种相对闭塞的缺氧环境,气候干寒,化学风化作用较弱,以粒径较粗的硅质沉积为主.
(2)冰后期褐铁矿出现高含量,钠与铝、镁与铝和钠与钾的比值均降低,Al2O3含量增高,反映沉积环境渐变为开放的氧化环境,气候转变为化学风化作用较强的湿热气候,以较细粒的铝硅酸盐沉积为主.
(3)CaCO3变化呈现了“大西洋型”旋回,冰期陆源物质大量输入的稀释作用可能是造成碳酸盐含量相对较低的主要原因,冰消期出现了碳酸盐保存高峰事件.
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72期 杨群慧等:南海东北部晚更新世以来沉积环境演变的矿物-地球化学记录
08海洋学报 26卷
On mineralogical and geochemical records of paleosedimentary
environmental variation in the northeastern South China Sea
since the late Pleistocene
YAN G Qun2hui1,ZHAN G Fu2yuan2,L IN Zhen2hong3,ZHOU Huai2yang1
(1.Guangz hou Instit ute of Geochemist ry,Chi nese Academy of Sciences,Guangz hou510640,Chi na;2.Key L aboratory of S ubmari ne Geosciences of S tate Oceanic A dmi nist ration,Hangz hou310012,Chi na;3.Ocean U niversity of Chi na,Qi ngdao 266003,Chi na)
Abstract:Based on the clastic mineralogical and geochemical characteristics,it is indicated that the core69with a length of560cm(20°07110′N,118°4910′E;2971m water de pth)sampled by gravity2piston corer from the north -eastern S outh China Sea could be divided into the late Pleistocene last glacial period and the Holocene epoch with a boundary at about165cm.This result consists with that of the oxygen and carbon stable isotopic analyses of planktonic foraminifers.During the last glacial period,there was a relatively closed anoxic environment,dry and cold climate,weak chemical weathering conditions which were suggested by the characteristics of higher content of heavy mineral with abundant authigenic pyrite,higher SiO2and S contents,and lower CaCO3content,as well as higher ratios of Na to Al,Mg to Al and Na to K in sedimentary samples.The sediments are composed mainly of siliceous deposits.The lower CaCO3contents of sediments might caused by the dilution of terrigenous components. In turn,during the postglacial period,the CaCO3and Al2O3contents became higher,and the ratios of Na to Al, Mg to Al and Na to K decreased,which reflected that the sedimentary environment became an open oxidation environment,the climate became humid and hot with a stronger condition of chemical weathering.The sediments are composed mainly of aluminosilicate deposits.Furthermore,the maximum carbonate content occurs in the deglaciation period.
K ey w ords:S outh China Sea;mineralogical and geochemical records;paleosedimentary environment.
环境演变原因 人类出于生存和发展的需要，利用大自然、开发大自然和改选大自然，必然会影响地球环境，使其发生变化，这是不可避免的。重要的是，要研究这些变化和恶化哪些是地球本身自然演化造成的，哪些是人类活动造成的。也就是说，要区别哪些是自然演变，哪些是人工诱发。对那些因人类无节制地利用地球资源和无所顾忌的生产活动所造成的环境恶化，如废气、废水对大气和水源的污染、石油对海洋的污染、森林面积的减少、淡水资源匮乏和植物灭绝等，显然需要人类猛醒，迅速采取有效措施加以改变。 在全球变化背景下，生物多样性也经历着地质历史上前所未有的急剧变化。据估计，目前地球上物种的灭绝速率是人类活动之前的100到1000倍。按照中等范围的全球气候变暖情形，到2050年，占地球陆地表面积20%的区域中，有15%—37%的物种注定消亡。与全球变化有关的、引起生物多样性减少的主要原因包括：由于森林砍伐引起的生境片段化和栖息地的丧失，由于全球变暖引起的生物物候期和分布范围的变化、传染性疾病的发生、大气氮沉降和施肥等。 人类对自身居住环境的影响古来就存在，但是在工业化开始后对环境的危害日益加剧。触目惊心的环境污染随处可见：天空昏暗、空气污浊、污水横流、垃圾围城……，连远在冰天雪地的南极企鹅体内也发现DDT等农药残余，珠穆朗玛峰遍地狼藉？蓝天碧水已经成为许多人儿时的记忆和遥不可及的梦想。 南极臭氧空洞，是因为过去氟利昂用量过多，排放到空气中造成的，会有大量紫外线照射地球，皮肤癌等发率升高，地球温度升高；许多水域会发生赤潮等是因为生活工业废水进入水域，这些水富含氮，磷，使水富营养化造成的，会导致鱼虾死亡，也会通过生物富集作用损害人们的健康；美国的原始森林遭破坏，是人为的，有很多树木都是被砍伐的。造成很多动物流离失所，甚至有些物种灭亡。 罗布泊，消逝的仙湖”，就是说，罗布泊本是非常美丽的湖泊，如今消逝了，成了荒漠。这是生态环境遭受人为破坏的悲剧。这篇报告文学以强烈的呼声，警醒世人，要树立全民环保意识，搞好生态保护。 其他例如砍伐树木、挖掘河沙、杀伤动物等等事例不胜枚举。 环境污染的原因主要是人为的因素所造成。平时人们在生产、生活中排放的大量“三废”和某些工业、生活设施的突发意外事故，以及医院未经处理的废弃物等均可造成环境污染，严重时可引起危害。战时由于大量使用各种武器对居民的杀伤和对居民区的破坏，更能造成环境污染和破坏. 例如城市的空气污染造成空气污浊，人们的发病率上升等等；水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍下降，威胁人的身体健康，引起胎儿早产或畸形等等。严重的污染事件不仅带来健康问题，也造成社会问题。随着污染的加剧和人们环境意识的提高，由于污染引起的人群纠纷和冲突逐年增加。
《地球化学》复习题 一、各章重点 PPT第0章重点： 地球化学发展简史（尤其是引领地球化学发展的关键学者的学术观点） 地球化学的发展趋势，包括学科生长点，及理论突破点。 PPT第1章重点： 地球化学分带的依据，各个分带地球化学特征以及相互之间的差异性； 元素和核素在地壳中分布的计量单位，元素在地壳中的分布特征，元素在主要岩石类型中的分布； 元素在地球其它圈层，如水圈（尤其是海水）、大气圈、生物圈中的分布特征。 元素在地球演化的各大地质时期中的成矿特点。 PPT第2章重点： 元素结合规律 类质同像 过渡元素的结合规律 了解戈尔德施密特的元素地球化学分类方法和按照元素的地球化学亲合性分类方法。 PPT第3章重点： 元素在水溶液中存在状态和迁移的主控因素； 主要造岩元素在岩浆结晶分异过程中的演化 岩浆作用中微量元素的定量模型 PPT第4章重点： 掌握讲解的每一种放射性同位素定年方法的原理及适用范围 稳定同位素在地球各个储库中的分布特征，影响稳定同位素分馏的主要控制反应。 PPT第5章重点： 太阳系元素分布特征，陨石分类体系及依据。 二、练习题 ---------------------------------------------------------------------------------- 1. 概述地球化学学科的特点。 2. 简要说明地球化学研究的基本问题。 3. 简述地球化学学科的研究思路和研究方法。 4. 地球化学与化学、地球科学其它学科在研究目标和研究方法方面的异同。-----------------------------------------------------------------------------------------
第7卷 第3期1999年9月 盐湖研究 JOU RNAL O F SAL T LA KE R ESEA RCH V o l.7 N o.3 Sep.1999 我国湖泊沉积环境演变研究中元素 地球化学的应用现状及发展方向α 谭红兵 于升松 (中国科学院青海盐湖研究所,西宁810008)α 摘要 全球气候恶化,洪涝、风沙、干旱等自然灾害频繁,科学研究预测区域乃至全球环境演变趋势,并采取有效措施加以防治,成为目前全人类面临的一大课题。要科学的掌握环境变化的规律,就必须研究过去的环境变迁,沉积物无疑是最好的研究对象。而湖泊在其发生发展过程中,直接出露于地表,其沉积物则是最好记录环境变化信息的载体。近几年来元素地球化学在研究湖泊演变历史,揭示湖泊环境变迁等方面取得了很大的进展。根据目前的研究现状,今后的工作应着眼于分析研究引起源泊环境变化的原因,环境演变与人类活动的关系及其演变规律,进而对未来环境演变趋势进行预测和对自然灾害进行防治,或许是今后湖泊沉积物元素地球化学研究的主要方向。 关键词 湖泊沉积物 元素地球化学 环境演化 影响因素 分类号 P941.78 X142 目前对湖泊沉积物地化元素的研究主要从其特征元素的含量及其元素对的比值分析、微量元素异常分析、稀土模式分析、同位素分布特征等几个方面着手研究,力图找到变化规律,建立变化模式,并应用于实践。 1 湖泊沉积物元素地球化学研究的应用现状 1.1 湖泊沉积物有机质中特征元素含量变化的研究 沉积物元素的地球化学性质和沉积环境对元素在空间上的分布有重要影响〔1〕,而沉积物中的有机质与生物作用密切相关,生物活动又依赖于环境条件,故对这些有机地化元素的研究更具突出意义。目前分析最多的有机质元素有C,N,P,S,H等。 目前有机碳常用测定方法:重铬酸钾(K2C r2O7)容量法-外加热法,也可将样品烘干用L ECOCHN-932元素分析仪测定〔2〕。有机N,P用过硫酸盐-紫外分光光度法测定,有机S可将样品压制成饼,使用R igaku R I X2000型荧光分析仪测定〔3〕。氢指数(H I)在ROCK-EVAL 热解仪上进行,结果以S23100 TOC计算,即可得每克有机质碳热解产生的毫克烃量作为指标。〔4〕 对于分析结果,在湖泊沉积物研究中则常把有机碳(TOC),总硫和其比值(TOC T S), α α修回日期:1999201212 收稿日期:1998212221
地球化学复习题 绪论 1、地球化学的定义。 答：地球化学是研究地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。 2、地球化学的任务。 答：1）地球及其子系统中元素及其同位素的组成，即元素的分布和分配问题；2）元素的共生组合和赋存形式；3）元素的迁移和循环；4）地球的历史和演化。5）基础理论和应用的发展。 3、地球化学的研究思路和工作方法。 答：研究思路：以化学、物理化学等基本原理为基础，以研究原子（包括元素和同位素）的行为为手段，来认识地球的组成、历史和地球化学作用。工作方法：野外：地质考察+样品采集（代表性、系统性、统计性、严格性）。 室内： --岩矿鉴定 --分析测试：早期容量法、离子色谱法和比色法，现今X射线荧光光谱XRF、ICPAES、--ICPMS、固体质谱、AAS等。 --元素结合形式和赋存状态的研究：化学分析、晶体光学、X射线衍射、拉曼谱、微区分析（电子探针、离子探针）等。 --作用过程的物理化学条件的测定：温度（包裹体、矿物、同位素）、压力、pH、Eh、盐度等。 --自然作用的时间参数：同位素测年。 --模拟实验。 --多元统计计算和数学模型。 4、地球化学学科的特点。 答：1、基础科学成果的应用.2、地质科学的发展.3、更广泛的数字模拟。 第一章太阳系和地球系统的元素丰度 1、对比元素在地壳、地球和太阳系中分布规律的异同点，并解释其原因。 答：相同点：元素的丰度均随原子系数增大而减小。均符合奇偶定律。 不同点：与太阳系或宇宙相比，地壳和地球都明显地贫H, He, Ne, N等气体元素；而地壳与整个地球相比，则明显贫Fe和Mg，同时富集Al, K和N a。 原因： 2、研究克拉克值有何地球化学意义。 答：可作为元素集中、分散的标尺。控制元素的地球化学行为。A)影响元素参加地壳中地球化学过程的浓度。B)限定自然界的矿物种类及种属。C) 限制了自然体系的状态。 3、地球各圈层化学组成的基本特征。 答：地壳：①地壳中元素的相对平均含量是极不均一的。②元素的克拉克值大体上随原子序数的增大而减小。地幔：元素分布不均，铁镁含量增高。地核：铁镍含量占绝大部分，其它元素仅占极少部分。水圈、大气圈和生物圈在地球总质量中所占的比例很小，对地球总体成分的影响不大。 4、陨石研究的意义 答：①它是认识宇宙天体、行星的成分、性质及其演化的最易获取、数量最大的地外物质；
恩《地球化学》练习题 第一章太阳系和地球系统的元素丰度（答案） 1.概说太阳成份的研究思路和研究方法。 2.简述太阳系元素丰度的基本特征。 3.说说陨石的分类及相成分的研究意义. 4.月球的结构和化学成分与地球相比有何异同？ 5.讨论陨石的研究意义。 6.地球的结构对于研究和了解地球的总体成分有什么作用？ 7.阐述地球化学组成的研究方法论。 8.地球的化学组成的基本特征有哪些？ 9.讨论地壳元素丰度的研究方法。 10.简介地壳元素丰度特征。 11.地壳元素丰度特征与太阳系、地球对比说明什么问题？ 12.地壳元素丰度值（克拉克值）有何研究意义？ 13.概述区域地壳元素丰度的研究意义。 14.简要说明区域地壳元素丰度的研究方法。 15.岩浆岩中各岩类元素含量变化规律如何？ 16.简述沉积岩中不同岩类中元素含量变化规律。 第二章元素结合规律与赋存形式（答案） 1.亲氧元素和亲硫元素地球化学性质的主要差异是什么？ 2.简述类质同像的基本规律。 3.阐述类质同像的地球化学意义。 4.简述地壳中元素的赋存形式及其研究方法。 5.举例说明元素存在形式研究对环境、找矿或农业问题的意义。 6.英国某村由于受开采ZnCO3矿的影响，造成土壤、房尘及饮食摄入Cd明显高于其国标，但与未受污染的邻村相比，在人体健康方面两村没有明显差异，为什么？ 第三章自然界体系中元素的地球化学迁移（答案） 1.举例说明元素地球化学迁移的定义。 2.举例说明影响元素地球化学迁移过程的因素。 3.列举自然界元素迁移的标志。 4.元素地球化学迁移的研究方法。 5.水溶液中元素的迁移形式有那些？其中成矿元素的主要迁移形式又是什么？ 6.解释络离子的稳定性及其在地球化学迁移中的意义。 7.简述元素迁移形式的研究方法。 8.什么是共同离子效应？什么是盐效应？ 9.天然水的pH值范围是多少？对于研究元素在水介质中的迁移、沉淀有何意义？ 10.举例说明Eh、pH值对元素迁移的影响。 11.非标准电极电位E及环境的氧化还原电位Eh，在研究元素地球化学行为方面有什么作用？ 12.试述影响元素溶解与迁移的内部因素。 13.自然界中地球化学热力学体系基本特点是什么？ 14.自然体系中哪些特征可作为体系达到平衡态的证据与标志？ 15.讨论相律及其应用。
35 Luo Z W,Thom ps on R,W oolliams J A.A population genetics m odel of marker2assisted selection.G enetics,1997,146:1173～1183 36 Hill W G,R oberts on A.Linkage disequilibrium in finite populations.Theor Appl G enet,1968,38:226～231 37 K imura M.Ev olutionary rate at the m olecular level.Nature,1968,217:624～626 38 G illespie J H.The Causes of M olecular Ev olution.New Y ork:Ox ford University Press,1991 39 Freimer N B.Expanding on population studies.Nature G enetics,1997,17:371～373 (1998210228收稿)中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展 王苏民 张振克 (中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊沉积与环境开放实验室,南京210008) 摘要 综合分析了80年代后期以来中国湖泊沉积与环境演变研究的新进展,着重对湖泊沉积记录与亚洲古季风变迁、青藏高原隆升的湖泊沉积记录、高分辨率湖泊钻探研究、盐湖沉积与环境演变、人与自然相互作用的湖泊响应、现代湖泊生物地球化学作用等方面进行了扼要综述,指出今后中国湖泊沉积与环境演变研究的主要内容,包括湖泊沉积环境指标与气候要素关系的定量研究、高分辨率环境演化时间序列与空间分异规律、现代湖泊沉积动态过程与环境、中国第四纪湖泊数据库与全球变化研究. 关键词 湖泊沉积 环境演变 新进展 中国 1986年国际科学联合理事会(ICS U)组织实施的以全球环境变化研究为核心的国际地圈生物圈计划(IG BP),在重视现代全球变化过程研究的同时,亦强调对过去全球变化(PAGES)的研究.IG BP的目标是增强对未来几十年至百年全球变化的预测能力,为国家和全球的资源管理和环境战略决策服务. 湖泊沉积记录的环境演变研究是PAGES的重要研究领域之一,我国湖泊沉积与环境研究在80年代中期以前主要是围绕石油、煤炭、盐湖盐矿资源的勘探与开发,对中、新生代盆地的古湖泊沉积与环境进行较深入的研究[1].80年代后期以来由国家科委、国家自然科学基金委、中国科学院、各部委资助的有关研究项目组成了我国全球变化研究计划的核心[2],其中利用湖泊沉积进行环境演变研究已成为十分活跃的领域,有力地推动了中国PAGES研究的发展.本文就80年代后期以来中国湖泊沉积与环境演变领域的进展与展望提出雏议. 1 湖泊沉积与环境研究的新进展 1.1 研究范围扩大、内容丰富、成果显著 我国自然环境的区域差异显著,不同区域的湖泊沉积与环境演变过程存在较大差异.80年代后期以来湖泊沉积与环境演变研究的专著和论文涉及的研究范围扩大,内容日益丰富,成果显著,其中主要有青藏高原盆地(古湖泊)、湖泊和盐湖[3～34]、新疆干旱区湖泊和盐湖[35～44]、内蒙古高原湖泊和盐湖[45～56]、中国东部平原湖泊[57～75]、云贵高原湖泊[76～83]和台湾高山湖泊[84,85].借鉴国际湖泊沉积环境研究,采用多环境指标从不同的角度对湖泊环境进行综合判识,研究水平不断提高.对与湖泊沉积相关的现代湖泊资源开发与环境也进行了较深入的研究,对合理开发利用湖泊资源和解决中国当前日益严重的湖泊富营养化、水污染等环境问题进 975
一、海相原油的地球化学特征 1、原油的化学性质 国外公认的碳酸盐岩生成的石油特征是：高硫（＞ 1.0 %）, 低API度（20～30），Pr/Ph＜1.0，Ph/nC18＞1.0，偶碳优势CPI＜1.0 2、生物标志化合物特征 ①正构烷烃碳数分布呈单峰态， ②广泛检出C13～C20规则无环类异戊二烯烷烃和C21～C45规则和不规则无环类异戊二烯烷烃。 ③规则甾烷以C29甾烷占优势，一般占40%～60 ④C31～C35升藿烷系列相对较发育，且明显受盐度控制。 ⑤伽马蜡烷为常见的非藿烷骨架型五环三萜烷。 ⑥三环萜烷含量较高 二、陆相原油的地球化学特征 1、原油的性质：原油普遍高含蜡，硫酸盐含量低，具有低钒/镍比（一般小于1）的特点 2、原油的烃类族组成：原油的烃类族组成以烷烃为主，环烷烃次之，芳香烃较少，多属石蜡基原基。 3、生物标志化合物特征 ①饱和烃馏分 检测出C13～C20规则无环类异戊二烯烷烃，并有丰富的甾烷、萜烷类化合物 甾烷类生要由C27～C29甾烷、重排甾烷及4-甲基甾烷组成，此外还有少量的孕甾烷和升孕甾烷。甾类化合物主要为藻类生源产物，但C29
甾烷可能来源于高等植物。在陆相原油中，C29甾烷明显高于C27甾烷 ②芳烃馏分 陆相原油芳经馏分中含有丰富的芳构化生物标志化合物，主要类型有： 芳构化倍半萜类与二萜类：前者只检测出卡达烯，后者仅见惹烯和海松烯，属被子植物树脂生源完全芳构化的生物标志化合物。 芳构化三环萜烷：主要包括m/z181 及m/z209的两个C24～C26二芳三环萜烷和m/z205的C26 ～C28三芳三环萜烷．芳构化三环萜烷是常规三环萜烷芳构化的产物，属于细菌、藻类生源，但它是在酸性氧化环境中形成的，常与陆源有机质有关。 芳构化三萜类：主要是陆生被子植物生源的奥利烷、乌散烷及羽扇烷芳构化的产物，也有微量细菌生源的芳构化藿烷。它们大都是在酸性氧化作用较强的湖相沉积中形成的，与陆源有机质有关。 苯并藿烷：指示细菌生源，是在酸性氧化环境中形成的，在煤系地层及湖相腐殖—偏腐殖泥岩中分布较广泛。 芳构化甾类：仅见C26～C28三芳甾、C27～C29甲基三芳甾及其它微量甾类芳构化产物．陆相原油各类生物标志化合物的形成大都与陆源有机质输入有关。在有大量陆源有机质输入的淡水湖泊中，不仅腐殖质组分急剧增多，而且水介质的酸性氧化作用也明显增强，这种沉积环境的演变既有利于形成陆游生物标志化合物，也有利于各种生物标志化合物的芳构化，甾烷与藿烷的重排现象也较普遍。当然，生物标志化合物的芳构化和重排作用也与有机质的热演化程度有关。 三、生标物应具备的基本特征 1.化合物的结构表明它曾经是或者可能是生物体的一种成分，存在于沉积物中，尤其是在原油、煤、岩石中能够检测到 2.其母体化合物有较高的浓度，其主要结构特征在沉积和早期埋藏过程中具有化学稳定性 3.分子结构有明显的特异性，即具有特殊的碳骨架
第七章中国自然环境演变 古地理学 研究古地理的方法:通过对组成地壳岩石（沉积岩、火成岩、变质岩）的岩相或形成环境、地壳运动以及沉积岩中所含生物化石和对气候环境具有指示意义的矿物及岩层的综合分析来进行。 1生物地层法：沉积岩上下间的接触关系，沉积物的颗粒、质地、颜色的变化，岩层中或沉积物中所含的一些生物遗体或遗迹（化石）都可以从不同角度来反映当时的构造运动形式，古气候状况。 2放射性测年手段（20世纪60年代以来） 3同位素测定年龄方法 第一节第四纪以前古地理景观的演变 晚元古代以前（17亿年以前）已经形成一个不大古陆台。轮廓像平卧的镰刀。进入晚元古代之后，先后发生了4次较重要的带有普遍性的造山—造陆运动：东安运动（武陵运动），晋宁运动（雪峰运动），澄江运动，震旦运动。生物：震旦纪初期，生物以低等海藻为主；晚期，出现硬壳的小型动物； 古气候：震旦纪初期，柴达木以北、胶辽地区（燥热）、华南（温暖或湿热）；晚期，一些高山地区形成山谷冰川。震旦纪大冰期：具有世界意义的最古老一次冰期 一、古生代自然地理环境 古生代包括早古生代（寒武纪、奥陶纪、志留纪）和晚古生代（泥盆纪、石炭纪、二迭纪）。 泥盆纪早期的加里东运动；二迭纪末期的海西运动； （一）加里东运动以前的环境 1.海洋>陆地：海洋占优势的时代 2.生物界：动物，海生无脊椎动物空前繁盛，三叶虫是当时的代表种（约占60％）。其次是腕足类动物（约占30％）；植物仍以海生菌藻类为主。末期出现少量半陆生的裸蕨植物。 （二）加里东运动的结果：加里东运动是一次造陆运动。使我国陆地范围扩大，生物界开始征服大陆。 植物界第一次大发展：蕨类时代 泥盆纪（以裸蕨为代表，“裸蕨时代”）；石炭二迭（蕨类时代，我国重要的成煤期之一） 动物界两次大飞跃：从无脊椎到脊椎和从水到陆。 泥盆纪“鱼类时代”；石炭二迭，总鳍鱼，逐步演化成两栖类“两栖类时代” （三）海西运动 1是一次造山运动；天山、昆仑山、祁连山、秦岭以及蒙古—兴安、阿尔泰等海槽都相继隆起，形成古天山、古昆仑山、古秦岭、古阿尔泰山等许多主要山脉，并伴随着广泛的岩浆活动； 2地势起伏，分异显著，山岭盆地，互相隔阻，中国出现大陆空前占优势的时代； 3气候由湿润变得十分干燥。 4环境的变化使得生物界进一步发展，出现了松柏科、苏铁科和银杏目的植物（裸子植物）， 5出现了爬行动物。 二中生代自然地理环境 （一）海陆与地形的变化 1.印支运动（三迭纪中晚期）：使得古秦岭、故昆仑山等重新上升，云贵高原出露，横断山脉隆起，海水西退，中国已经从海陆对立的环境发展到大部分是大陆的环境。即基本结束南海北陆的局面，使华南华北连成一片完整大陆。当时我国地形大势东高西低，河流向西流。 2.燕山运动（侏罗、白垩纪）：这次运动对我国的大地貌具有十分重要的意义，它奠定了我国大地貌的骨架。（1）除喜马拉雅地区、台湾及东北北部外，全国陆地连成一片。 （2）在老构造基础上发生强烈的断块升降运动，造成许多断陷盆地和断块山地。 （3）造成了东部的华夏式构造，包括华夏式山地和长轴为华夏式的盆地，并伴有广泛大规模的岩浆侵入和喷发活动。 我国现代构造和地貌轮廓在中生代末期，即燕山运动以后就基本上奠定基础。 （二）气候和生物的演变 1.气候转向温暖，出现明显的地带性分异。 由于白垩纪炎热的气候条件，加上燕山运动造成的断陷盆地发育红色风化壳。。。流水作用侵蚀、搬运、沉积于盆地中，发育成红层。 在广大内陆盆地和东南沿海一带小型盆地内白垩系地层中含有丰富的石膏、芒硝及岩盐等卤族元素矿产。 2.生物界：植物中松柏、苏铁、银杏类繁盛，中生代“裸子植物时代”。海洋中菊石类繁盛。晚三迭纪、侏罗纪
| | | | | | | |装| | | | |订| | | | | |线| | | | | | | | | 防灾科技学院 2014 ~ 2015 学年第一学期期中考试 沉积环境沉积相试卷（A）标准答案与评分细则使用班级1250131、1250132、1250133 答题时间90分钟 一、 填空题（本大题共 5 小题，每空 1 分，共15 分。） 1、具有颗粒结构的碳酸盐岩，由( )、( )、 ( )、( )等四种结构组分组成 2、（）是辫状河最突出的特征 3、构造成因的湖泊可进一步分为（） 、（）、（）三个基本类型 4、粒度分析的主要方法有( )、( )、( ) 5、沉积岩原始物质是形成沉积岩的物质基础，其来源有四种，即( )、( )、( )、( ) 二、 判断题（本大题共 5 小题，每题 2 分，共10 分。） 1．基性斜长石的风化稳定性比酸性斜长石低，因此在沉积岩中，基性斜长石很少见到（） 2．在沉积学范畴中牵引流是最常见的 （）3．平行层理是低能或静水环境的标志之一（）4．邓哈姆（Dunham）的石灰岩分类基本上是一个三端元的分类（）5．河流相的二元结构是一个逆粒序（） 三、 名词解释（本大题共 5 小题，每题 3 分，共15 分。）1、瓦尔特相律 2、楔状交错层理和槽状交错层理 3、鸟眼构造 4、急流、缓流、层流、紊流 5、沉积环境和沉积相 四、 简答题（本大题共 4 小题，每题5分；共20分）1、简述三角洲的分类
| | | | | | | |装| | | | |订| | | | | |线| | | | 2、简述冲积扇相沉积模式 3、简述湖泊相沉积模式 4、简述砂岩的分类及其所代表的沉积环境 五 论述题本大题共4小题，每题10分；共40分）1、比较曲流河和辫状河垂向序列的特点 2、论述河控三角洲的沉积模式和沉积序列
《地球化学综合练习》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、超显微非结构混入物（ ） 2、分馏作用（ ） 3、同位素地球化学（ ） 4、同位素成分（ ） 5、初始铅（ ） 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线-------------------------
6、原始铅（） 7、原生铅（） 8、普通铅（） 9、同位素的分类（） 10、Rb-Sr法（） 11、K-Ar法（） 12、Sm-Nd法（）
13、U-Th-Pb法（） 14、Rb-Sr（） 15、Pb-Pb法（） 16、区域克拉克值（） 17、丰度系数（） 18、富集矿物（） 19、载体矿物（） 20、元素的地球化学迁移（）
21、氧化（还原）障（） 22、离子电位π（） 23、放射性衰变（） 24、α衰变（） 25、β-衰变（） 26、r衰变（） 27、单衰变（）
28、电子捕获（） 29、衰变系列（） 30、放射性成因铅（） 31、稳定同位素（） 32、同位素分馏作用（） 33、同位素效应（） 34、惰性组分（）
35、什么是元素的克拉克值？克拉克值在地球化学找矿中有何作用？（） 36、研究元素丰度有何意义？（） 37、类质同象有何地球化学意义？（） 38、元素为什么会迁移？迁移的实质是什么？（） 39、什么是地球化学背景？如何确定背景值？地球化学背景有哪些种类？ （） 40、什么是地球化学异常？如何确定异常下限？地球化学异常如何分类？ （） 41、地球化学背景与地球化学异常的关系？（）
大亚湾沿岸全新世以来的沉积环境变化 发表时间：2019-05-05T11:16:56.363Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：冀英梅[导读] 全新世晚期则又进入海退的过程。由此表明进入全新世，大亚湾海岸带经历了海退、海进、海退沉积旋回。 广东省地质局第七地质大队广东惠州 516001 摘要：通过钻探资料分析大亚湾沿岸沉积物特征，了解大亚湾沿岩全新世以来的沉积环境变化。关键词：大亚湾沿岸；沉积物特征；沉积环境变化0 引言 随着粤港澳大湾区的建设发展，大亚湾作为粤港澳大湾区重要组成部分，因此研究该地区的古地理及古环境变化很必要。研究大亚湾沿岸全新世以来的沉积环境变化有助于深入了解该区的环境演化，对该区的规划治理、工程建设、提取海平面变化信息、了解全新世海平面状况有着重要的现实意义。通过对钻孔资料的收集整理，研究第四系沉积物组合特征，划分沉积相，根据纵向、横向剖面上分析大亚湾沿岩全新世以来的沉积环境变化。 1 利用钻孔位置的分布区域 本次分析共利用钻孔12个，主要分布在大亚湾南海石化场地和考洲洋湿地（见图1）。分布于南海石化场地的钻孔7个，分布于考洲洋湿地的钻孔5个。钻孔详细位置见图2、图4。 图1 利用钻孔主要分布区域图 2 沉积环境变化分析 2.1 南海石化场地沉积环境变化 南海石化场地位于大亚湾西北部沿岸地带，属山前海积平原。本次收集南海石化场地选址阶段（1992年）勘察报告的7个钻孔，钻孔位置见图2。根据钻孔揭露，自下而上分别是侏罗系下统地层（J，砂岩、泥岩）；第四系残积层（Qel）：硬塑粉质粘土或粘土；冲洪积层(Qal+pl)：硬塑粉质粘土、中密含粘性土漂石或漂石、稍密粉土；海积层(Qm)：软塑淤泥质土、海滩岩、松散细砂；第四系冲积层(Qal)：可塑含卵石粉质粘土。 纵剖面方向基本垂直海岸，见图2，共4个钻孔，其中南侧的BH21孔揭露海滩岩；横剖面基本平行海岸，见图2，共4个钻孔。（1）全新世早期，海退过程中，河流侵蚀基准面降低，形成较大的水面比降，河水与海水发生碰撞，在河口前方强烈冲刷成坑，将冲刷的出的物质带至远河口一端沉积。在纵剖面可以看到，由北往南，形成两处的透镜体状的②粉质粘土。 图2 南海石化场地钻孔及剖面分布图
地球化学赵伦山张本仁 韩吟文马振东等 P 1：地球化学基本问题) P 5：克拉克值，地球化学发展简史（几个发展阶段） P31：元素丰度，表示单位元素在地壳平均化学丰度―――确定方法，克拉克值， P37：元素克拉克值的地球化学意义 P68：类质同象和固溶作用 P81：元素的赋存状态――1，5种 P88: 元素迁移 P 123: 相律 P169: 衰变定律 P181：痕量元素地球化学，稀土元素的研究方法和意义（痕量元素=微量元素） 复习内容及答案汇总 一、地球化学研究的基本问题、学科特点及其在地球科学中的地位（P1－） 地球化学是研究地球及相关宇宙体的化学组成、化学作用和化学演化的科学，在地球化学发展历史中曾经历了较长时间的资料积累过程，随后基于克拉克、戈尔施密特、维尔纳茨基、费尔斯曼等科学家的出色工作，地球化学由分散的资料描述逐渐发展为有系统理论和独立研究方法的学科。目前地球化学已发展成为地球科学领域的重要分支学科之一，与岩石学、构造地质学等相邻学科相互渗透与补充，极大地丰富了地球科学研究内容，在地质作用过程定量化研究中已不可或缺。 地球化学的研究思路和学科特点是：（1）通过分析常量、微量元素和同位素组成的变化，元素相互组合和赋存状态变化等追索地球演化历史；（2）利用热力学等现代科学理论解释自然体系化学变化的原因和条件，探讨自然作用的机制；（3）将地球化学问题置于地球和其子系统（岩石圈、地壳、地幔、地核等）中进行分析，以个系统的组成和状态约束作用过程的特征和元素的行为。 围绕原子在自然环境中的变化及其意义，地球化学研究主要涉及四个基本问题：（1）研究地球和动质体中元素和同位素的组成；（2）研究元素的共生组合和赋存形式；（3）研究元素的迁移和循环；（4）研究元素和同位素迁移历史和地球的组成、演化历史、地球化学作用过程。 二、简述痕量元素地球化学研究解决的主要问题 痕量元素地球化学理论使许多地质难题迎刃而解，其可解决的主要问题有：
鄂尔多斯盆地的沉积演化 盆地沉积演化阶段： 第一阶段：上三叠系延安组。潮湿型淡水湖泊三角洲沉积阶段 晚三叠世的印之运动，盆地开始发育，基地稳定下沉，接受了800-1400m的 内陆湖泊三角洲沉积，形成了盆地中主要的生油岩和储集层。 第二阶段：下侏罗系富县组、延安组。湿暖型湖沼河流相煤系地层沉积阶段延安统沉积后，三叠纪末期的晚印之运动使盆地整体抬升，延长组顶遭受 不同程度的风化剥蚀形成了高差达300m的高地和沟谷交织的波状丘陵地形。细 划出了一幅沟谷纵横，丘陵起伏，阶地层叠的古地貌景观。三叠系延长组与上覆 侏罗系富县组地层之间存在一个不稳定的平行不整合面。 因盆地的西南部抬升幅度较其他地区大，使陇东地区延长统遭受了强烈的 风化剥蚀。所以陇东的测井剖面上普遍缺失长１、长２地层，个别井长３甚至长 ４＋５顶都不复存在。 到侏罗纪延长统顶侵蚀完成，盆地再度整体下沉，在此基础上开始了早侏罗世湿暖型湖沼河流相煤系地层沉积。 在延长统顶部的风化剥蚀面上，侏罗纪早期富县、延10期厚0—250米的河流相粗碎屑砂、砾岩，以填平补齐的方式沉积，地层超覆于古残丘周围。延10期末，侵蚀面基本填平，盆地逐渐准平原化，气候转向温暖潮湿，从而雨量充沛，植被茂盛，出现了广阔的湖沼环境，沉积了延9～延4+5厚度250～300ｍ的煤系地层。经差异压实作用形成了与延长顶古残丘，古潜山基本一致具继承性的披盖差异压实构造，成为中生界的主要储集层及次要生油层。 第三阶段：中侏罗系直罗组、安定组，干旱型河流浅湖地层沉积阶段 延安期末的燕山运动第一幕，盆地又一度上升造成侵蚀，使盆地中部的大部分地区缺失了延１～延３地层，延安组（延４＋５）与上覆的直罗层之间存在一平行不整合面。 中侏罗世盆地第三次下沉，沉积了干旱（氧化）气候条件下的直罗组大套红色河流相砂岩，进而又沉积了上部安定组浅湖相杂色泥灰岩，之后盆地又再度
《环境变迁与健康促进》 课程作业 标 题 环境与疾病 学 院 医学院 专业班级 预防131 学 号 2013213377 姓 名 陈攀峰 任课教师 胡宇 （2013----2014学年第二学期）
环境与疾病 社会环境与疾病 当今社会是世界经济一体化的社会，各国之间的交流贸易也越来越频繁。但随之而来的，不只有经济的发展，还有疾病的传播。我的家乡义乌作为一个贸易大城市，这种情况也是不可避免的。 2011年的夏天，义乌忽然爆发了一种疾病——登革热。登革热是一种由蚊虫传播的疾病。患者和隐性感染者为主要传染源。患者在发病1日至发病后3日内传染性最强。少数患者在热退后第3日还可从血液中分离到病毒。此外蝙蝠、猴、鸟类和狗等动物体内可检测到登革病毒抗体，可能为登革病毒的自然宿主，从而有可能成为本病的传染源。在新流行区各年龄组均易感但以青壮年发病者居多。 登革热的主要临床表现有：（1）发热起病大多突然，体温迅速达39℃以上，一般持续2～7日，热型多不规则，部分病例于第3～5日体温降至正常，1日后又再升高，呈双峰热或鞍型热。儿童病例起病较缓、热度也较低。发病时伴有头痛、背痛和肌肉关节疼痛，眼眶痛，眼球后痛等全身症状。可有感觉过敏、恶心、呕吐、腹痛、食欲差、腹泻和便秘等消化道症状。颜面和眼结膜充血，颈及上胸皮肤潮红。发热期可出现相对缓脉。 （2）皮疹于发病后2～5日出现，初见掌心、脚底或躯干及腹部，渐次延及颈和四肢，部分患者见于面部，可为斑丘疹、麻疹样皮疹、猩红热样皮疹、红斑疹，稍有刺痒，也有在发热最后1日或在热退后，于脚、腿背后、踝部、手腕背面、腋窝等处出现细小淤斑，1～3日内消退，短暂遗留棕色斑，一般与体温同时消退。 （3）出血于发病后5～8日，约半数病例可出现不同部位、不同程度的出血，如鼻衄、皮肤淤点、胃肠道出血、咯血、血尿、阴道出血等。 （4）淋巴结肿大全身淋巴结可有轻度肿大，伴轻触痛。 （5）其他可有肝肿大。病后患者常感虚弱无力，完全恢复常需数周。重型登革热于病程第3～5日，出现头痛、恶心、呕吐、意识障碍，呈脑膜脑炎表现或有些表现为消化道大出血和出血性休克。本型常因病情发展迅速，因中枢性呼吸衰竭和出血性休克而死亡。
名词解释 1.浓度克拉克值：概念系指某元素在某一地质体（矿床、岩体或矿物等）中的平均含量与克拉克值的比值，表示某种元素在一定的矿床、岩体或矿物内浓集的程度。当浓度克拉克值大于1时，说明该元素在地质体中比在地壳中相对集中；小于1时，则意味着分散 2.亲氧性元素：倾向于与氧形成高度离子键的元素称亲氧元素。特征是：离子半径较小，有惰性气体的电子层结构，电负性较小。如K、Na、Ca、Mg、Nb、Ta、Zr、Hf、REE等；易形成惰性气体型离子； 3.元素的地球化学迁移：即元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随着元素组合和分布上的变化及空间上的位移 4.普通铅（或正常铅）：普通铅（或正常铅）：指产于U/Pb、Th/Pb比值低的矿物和岩石中任何形式的铅（如方铅矿、黄铁矿、钾长石等），在矿物形成以前，Pb 以正常的比例与U、Th共生，接受U、Th衰变产物Pb的不断叠加并均匀化。 5.不相容元素：趋向于在液相中富集的微量元素。由于其浓度低，不能形成独立矿物相，并且因离子半径、电荷、晶场等性质与构成结晶矿物的主元素相差很大，而使其不能进入矿物相。它们的固相/液相分配系数近于零。 6.同位素分馏系数：达到同位素交换平衡时共存相同位素相对丰度比值为常数，称分馏系数α，或者指两种物质(或物相)之间同位素比值之(α)，即αA-B=RA / RB，式中A，B表示两种物质(或物相)，R表示重同位素与轻同位素比值，如34S/32S，18O/16O。α表示同位素的分馏程度，α值偏离1愈大，说明两相物质之间同位素分馏程度愈大；α=1时物质间没有同位素分馏 7.K(不稳定常数)：金属离子与配位体生成络合物的逆反应是络合物的解离反应，达成平衡时的常数，称为不稳定常数。它与稳定常数互为倒数。不稳定常数越大，络合物越不稳定。 8.δEu:反映Eu异常的强。. 9.稀土元素（REE）：原子序数57-71的镧系元素以及与镧系相关密切的钪和钇共17种元素，包括：La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，Sc，Y 10.高场强元素 (HFSE)：指离子半径小、电荷高，难溶于水，地球化学性质稳
罿地球化学复习题 袆一、名词解释 蚁1、地球化学：是研究地球及有关宇宙的化学组成、化学作用和化学演化的科学 艿2、地球化学体系：按照地球化学的观点，通常将要研究的对象作为一个体系 聿3、元素克拉克值：元素在地壳中的丰度 肃4、元素丰度：元素在宇宙或较大的地球体系中的平均含量。 蒃5、相容元素：岩浆结晶或固相部分熔融过程中偏爱矿物相的微量元素 肈6、不相容元素：岩浆结晶或固相部分熔融过程中偏爱熔体或溶液相的微量元素。也称为亲岩浆元素 腿7、元素的地球化学亲和性：元素形成阳离子能力和显示出的有选择性与某阴离子结合的特性； 蒄8、类质同象：某种物质在一定的外界条件下结晶时，晶体中的部分构造位置被介质中的其它质点（原子、离子、络离子、分子）所占据，结果只引起晶格常数的微小变化，而使晶体构造类型、化学键类型等保持不变（保持稳定）的现象。 袁9、元素的赋存形式：元素在一定的自然过程或其演化的历史中的某个阶段所处的状态及与共生元素间的结合关系。 肁 10、干酪根：不能被有机溶剂萃取的不溶有机物。其含量占沉积岩中有机质的绝大部分（约90%以上）。 芈11、生物标志化合物：又称分子化石、地球化学化石或指纹化石。指沉积物中的有机质以及原油、油页岩、煤中那些直接或间接来源于活的生物体的有机化合物。 袅12、石油：是以液态形式存在于地下的碳氢化合物的混合物。 薃13、天然气：广义：一切经自然过程生成的气体。狭义：指在沉积有机质演化过程中生成的可燃气体。 袀14、煤：沉积作用期间及期后，由植物残体经过一系列的物理、化学和生物学变化而形成的，其中木质素、纤维素是成煤的主 要组分。 芈15、环境背景值：亦称环境本底值，是在未受或基本未受人为污染或者自然污染的情况下，岩石、土壤、水体、植物等环境要素中化学元素的平均含量。 芆16、元素的存在状态：指元素的物理、化学相态和能量状态、价态、化合态和结构态等方面。元素的存在状态不同，其迁移行为和生物毒性不同。
贵州晚二叠世含煤地层 沉积环境及演化特征 摘要：依照煤和含煤地层沉积环境和沉积模式划分理论，贵州晚二叠世含煤地层总体上为海陆交互相沉积，自西向东逐渐从陆相、海陆交互相演变为海相沉积。 关键词：沉积环境；含煤地层；聚煤特征 贵州是我国的煤炭资源大省之一，素有 “江南煤海”之称，其中，晚二叠世含煤地 层分布面积7.5万km2，由下至上划分为龙潭组和长兴组，富煤区主要分布于桐梓—遵义—贵阳—贞丰一线以西地区。龙潭组平行不整合于下伏地层之上，与上覆长兴组连续沉积，长兴组与上覆三叠系之间呈整合接触关系。20世纪90年代，对贵州省晚二叠含煤地层沉积环境已取得了一系列研究成果。 一、含煤地层沉积环境 依照煤和含煤地层沉积环境和沉积模式划分理论，贵州晚二叠世含煤地层总体上为海陆交互相沉积, 自西向东逐渐从陆相、海陆交互相演变为海相沉积。其中, 西缘的威宁地区以陆相沉积为主, 中、西部的兴义、盘县、六盘水、纳雍、毕节地区为海陆交互相沉积, 其余地区多为海相沉积。 1.龙潭早期沉积环境与聚煤特征 依据沉积相分析:龙潭早期剥蚀区位于黔北和黔东地区, 即威宁—毕节—熄峰—凯里一线以北地区沉积区位于黔西和黔南地区, 物源区为西部的康滇古陆（图1）。六盘水—纳雍一带发育三角洲沉积, 煤层普遍发育, 常分岔合并, 稳定性较差, 硫分一般较高盘县一带和毕节一带为泻湖—潮坪环境,煤层较为发育, 煤层厚度较为稳定, 靠陆一侧煤层硫分相对较低, 靠海一方煤层硫分普遍较高。六枝—织金一带属三角洲一潮坪环境, 煤层较为稳定, 以高硫煤为特征在中南部的紫云—贵阳—都匀—荔波一带发育开阔台地, 沉积厚度较大, 不含煤层。 图1 贵州省龙潭早期岩相古地理图 2.龙潭晚期沉积环境与聚煤特征 在龙潭晚期, 黔西和黔南地区基本维持了龙潭早期的沉积环境与聚煤格局, 威宁以西地区仍为陆源区。然而, 黔北地区沉积格局发生了根本性变化,绝大部分地段接受沉积（图2）。在贵阳—遵义以西地区, 在原残积平原上发育了一套完整的泻湖—潮坪相含煤沉积, 主要分布在黔西北的金沙、遵义、仁怀、桐梓、习水等地, 地层厚度较小, 厚度较为稳定；煤层厚度较稳定，硫分相对较低。黔东地区主要为碳酸盐岩台地，不含煤或局部含1层高硫煤。
测试方法 X射线荧光光谱仪（XRF）：测定油页岩样品中主、次量元素、微量元素的含量 X射线衍射分析仪（XRD）：测试样品矿物成分，测定岩石矿物类型 扫描电镜（SEM）：油页岩中矿物的类型及形态 电感耦合等离子体发射质谱仪(ICP-MAS)：测定油页岩样品中稀土元素、微量元素 电感耦合等离子发射光谱技术和原子荧光技术：测定油页岩及其灰分中的痕量元素 电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)：测定微量元素的含量 原子吸收光谱：稀土、微量元素 研究方法 沉积相类型：岩石成因标志和钻孔资料。 沉积环境：元素地球化学特征 古环境：岩石组合，植物（孢粉） 沉积演化：共生岩石之间的地层层序—韵律、旋回 岩石薄片分析和扫描电镜测试及能谱定量分析：分析油页岩中的矿物形态 油页岩岩石矿物及地球化学特征与沉积环境 一、油页岩的物理性质 1、油页岩的颜色 2、油页岩的原生构造特征 二、油页岩的岩石矿物成分（XR定性定量分析） 1．岩石矿物类型 三、矿物成分形态特征（岩石薄片分析、扫描电镜测试及能谱定量分析） 四、油页岩岩石化学成分（全分析） 五、油页岩的地球化学特征： 1、常量元素 目前已广泛使用Fe,Mn及Sr/Ba,Fe/Mn等含量和比值来判别海相与陆相、氧化与还原、盐度等沉积特征。 1）Fe：铁在海盆中沉积具有明显的规律性，随着pH值的增大，Eh的降低，铁矿物呈不同的相态分布，铁的化合价态相应变化，因而可用来反映环境的地球化学条件。Fe2+/ Fe3+常用来划分氧化还原相。一般认为，Fe2+/ Fe3+》1为还原环境，Fe2+/ Fe3+>1为弱还原环境，Fe2+/ Fe3+=1为中性环境，Fe2+/ Fe3+<1为弱氧化环境Fe2+/ Fe3+《1为氧化环境。 2）Mn/Fe：海相页岩中Mn/Fe值比淡水页岩要高得多（在搬运过程中，铁极易受氧化而成Fe3+，形成Fe(OH)3沉淀，所以铁的化合物易于在滨海地区聚集。而锰却能在离子溶液中比较稳定地存在,聚集在离海岸较远的地方，甚至分布在洋底）。 3）Sr/Ca：湖水和河水以Sr/Ca值低为特征，而海水中Sr/Ca值比湖水和河水的大。 4）P：磷是对古气候变化反应较为灵敏的元素。若炎热气候下水体蒸发引起盐度急剧增高，某些低等生物因此不适应这种高盐度而死亡并参与成岩，从而使其层位的P元素相对富集，显然，P元素含量相对高的层段表示干旱炎热条件下的高盐度环境。 2、微量元素（ICP－MAS测试分析） 将油页岩中微量元素的平均含量与地壳中同类岩石（页岩）中微量元素的平均值比较，说明其富集或亏损情况。 1）B: 相当硼含量是指相当于K2O含量为5%时的硼含量。相当硼含量与古盐度密切相关：正常海水环境，相当硼含量为300~400×10-6，半咸水环境为200~300×10-6，小于200