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石笋矿物由文石转变为方解石,其碳、氧同位素组成如何变化的认识对于古环境研究具有重要意义。选取江西省神农宫洞石笋SN15进行研究,X衍射分析测试证明其主体部分的矿物组成为文石,部分位置文石转变为方解石。相同层位文石和转变方解石的碳、氧同位素组成分析结果表明,转变方解石与原生文石相比,δ13 C值几乎没有变化;而δ18 O值明显偏负,且不是系统性偏负,偏负范围为0.2‰~1.4‰。因此,原生文石记录的降水氧同位素组成在矿物转变时受到扰动,转变方解石的氧同位素组成信息不能用于高分辨率古气候与古环境研究;碳同位素组成虽然变化很小,使用时也需慎重。 相似文献
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鲕粒原生矿物识别及对海水化学成分变化的指示意义 总被引：1，自引：0，他引：1
鲕粒是碳酸盐沉积过程中一类非常特殊的颗粒类型, 为研究当时的沉积背景、水动力条件、气候环境, 甚至储层特征提供了重要线索。然而, 鲕粒的矿物组成及控制因素问题, 长期受到忽视。组成鲕粒的原生矿物类型在地质历史时期呈周期性变化, 在显生宙表现为三个以文石和高镁方解石占主导的时期以及两个以低镁方解石占主导的时期, 这也被称作“文石海”和“方解石海”时期。原生矿物的组成, 制约着鲕粒的纹层结构、保存程度以及成岩特征, 还蕴含着海水化学成分变化的线索。鲕粒原生矿物识别主要依据:①原生纹层结构;②保存程度;③微量元素浓度, 尤其是Sr-Mg的浓度。文石质鲕粒受文石不稳定性的影响, 原生结构保存程度较差;一般保存有典型的文石残余纹层结构(例如砖砌结构、溶解变形结构以及偏心结构等);在封闭成岩环境下原生矿物为文石质的鲕粒Sr浓度往往大于2 000 ppm;纹层结构主要为切线状(占主导)和放射状。方解石质鲕粒包括低镁方解石和高镁方解石两种类型:低镁方解石为稳定矿物, 原生结构一般保存良好。尽管高镁方解石也为亚稳定矿物, 但成岩转换后的保存程度好于文石。两者Sr含量一般均低于1 000 ppm, Mg含量一般在0~20 mol % MgCO3(两者以4 mol % MgCO3为界)。高镁方解石受成岩作用影响, 在纹层中往往保留有微粒白云石包裹体;海相地层中保存的方解石质鲕粒为放射状或同心-放射状结构。另外还存在一类由两种矿物共同构成的双矿物鲕粒, 可以通过分析两类纹层在结构和保存特征上的差异进行区分。鲕粒原生矿物成分随时间的波动变化受到海水化学条件, 尤其是Mg/Ca比值, 大气二氧化碳分压以及碳酸盐饱和度的控制。Mg/Ca比值的波动决定着鲕粒原生矿物类型的长期变化规律。一些突发性事件可能会扰动(区域)短时间尺度下鲕粒原生矿物的组成, 造成鲕粒原生矿物的转换。通过研究碳酸盐鲕粒原生矿物特征以及控制因素进而了解海水的化学特征, 是独立于古生物学和地球化学分析之外的一种较为可靠的沉积学方法。 相似文献
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文章通过对醇类物质参与下的碳酸钙成核过程进行研究,探讨生物流体中常见的羟基对矿物物相以及界面能的影响。研究结果表明多羟基醇有利于亚稳定球文石的形成,醇的加入会增加方解石和球文石的界面能,醇的羟基定向吸附造成的吸附位密度降低是提升矿物界面能最可能的机制,而溶剂氢键数量决定了碳酸根的自由度,有利于对称度低且CO32 - 不平行的球文石形成。水和乙醇—水体系氢键作用弱,界面能低的方解石物相成为热力学优势物相。研究结果凸显了生物成矿流体受羟基影响强烈,通过控制流体中羟基物质含量,生物体可以完全掌控碳酸钙物相的形成部位,加深了对生物成因碳酸钙形成过程的理解。 相似文献
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石笋矿物类型、成因及其对气候和环境的指示 总被引：5，自引：2，他引：3
洞穴石笋的矿物组成分为方解石、文石和文石-方解石三种类型。本文总结了国内外已有的研究成果,并结合野外观测现象和数据,讨论了影响石笋矿物形成和转变的因素,分析了利用石笋矿物类型特征研究古气候和古环境变化的可行性。洞内滴水饱和度和滴水中Mg/Ca比值是影响石笋矿物类型的主要因素:当滴水Mg/Ca 比值较低（Mg/Ca＜1或<<1）时,滴水饱和度较低易形成方解石,而文石沉积则需要更高的滴水饱和度;当滴水Mg/Ca 比值较高（Mg/Ca≥1）时,方解石相对文石沉积需要更高的滴水饱和度。洞穴围岩镁含量高且滴水多而稳定的洞内环境是我国南方大量文石笋发育的主要原因。长期处于滴水淋滤环境的文石笋容易向方解石转变,但若滴水中Mg2+浓度较大,此转变过程会受到抑制。在围岩镁含量较低的洞穴中,干旱时期渗流水滞留时间长、滴水速率变慢,会造成滴水中Mg/Ca比值升高并引起文石沉积。因此,石笋矿物类型及矿物相转变可指示气候和环境的变化。 相似文献
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基于西沙永兴岛上最新钻孔（SSZK1）取得的55.92 m岩芯的 U?Th定年、矿物、薄片、主微量元素及碳氧稳定同位素等资料,开展了西沙群岛晚第四纪碳酸盐岩沉积相和淡水成岩作用的研究。根据不同的矿物组成特征,可将SSZK1钻孔岩芯分为上、中、下三段: 下 段（33.89~55.92 m,主要为低镁方解石）、中 段（18.39~33.89 m,主要为文石和低镁方解石）、上段（0~18.39 m,主要为文石、高镁方解石和低镁方解石）。由于下段碳酸盐岩几乎全为稳定的低镁方解石组成,碳氧同位素值的严重负偏和小幅度变化,可推断其经历了程度较大的淡水成岩作用。中段和上段还存在不稳定的文石和高镁方解石,碳氧同位素值相对下段正偏和高幅高频变化,推测其淡水成岩作用的程度比下段要小。中段碳氧同位素值高幅高频变化同时也说明该段的矿物纵向变化较复杂。这种矿物组成的复杂变化可能是由于晚第四纪海平面频繁变化,该段被大气水渗流带和潜流带交替占据引起的。主微量元素的变化同时受到淡水成岩作用和沉积环境的影响。在中段、下段中可识别出sq1、sq2、sq3、sq4四个完整的相旋回。Na2O,S,Sr 和碳氧同位素受到的淡水成岩作用而被消耗和负偏,且由于老一期的旋回经历了更长时间的淡水成岩作用,新、老旋回间的 Na2O,S,Sr含量值和碳氧同位素值有明显差异。利用新、老时期形成的旋回间淡水成岩作用剩余Na2O,S,Sr含量和碳氧同位素值的差别可以将新、老两个旋回区分开来。 相似文献
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采用翡翠贻贝和近江牡蛎为实验样品对生物成因纯文石和方解石矿物进行了1min~10h不同时间段的机械力研磨实验,并采用XRD和SEM对研磨产物进行了系统的分析。结果表明,生物成因的文石和方解石在低温下就可以实现相互相变。其中纯文石在研磨15min后即部分相变成方解石,在研磨1h左右,方解石质量分数达到最大值(约33%)。继续研磨,方解石含量反而会逐步减小直至平衡。相比之下,纯方解石在研磨5h后才出现明显的文石相。继续研磨,文石的含量快速增加,在约6.5h时质量分数即达80%以上,随后文石含量缓慢增加直至平衡。总之,无论原始材料为文石还是方解石,当研磨足够长时间后,研磨产物会达到相同的平衡状态(文石约88%,方解石12%),充分说明在低温下文石与方解石的相变符合勒夏特列原理。 相似文献
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采用翡翠贻贝和近江牡蛎为实验样品对生物成因纯文石和方解石矿物进行了1min^10h不同时间段的机械力研磨实验,并采用XRD和SEM对研磨产物进行了系统的分析。结果表明,生物成因的文石和方解石在低温下就可以实现相互相变。其中纯文石在研磨15min后即部分相变成方解石,在研磨1h左右,方解石质量分数达到最大值(约33%)。继续研磨,方解石含量反而会逐步减小直至平衡。相比之下,纯方解石在研磨5h后才出现明显的文石相。继续研磨,文石的含量快速增加,在约6.5h时质量分数即达80%以上,随后文石含量缓慢增加直至平衡。总之,无论原始材料为文石还是方解石,当研磨足够长时间后,研磨产物会达到相同的平衡状态(文石约88%,方解石12%),充分说明在低温下文石与方解石的相变符合勒夏特列原理。 相似文献
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洞穴沉积物—石笋已成为研究岩溶区环境气候变化历史的重要载体。在我国湘西地区,某些洞穴石笋原始沉积多为不稳定的文石矿物,极易发生重结晶,可能使石笋中相关化学元素含量最终偏离原生矿物的特征,限制了文石石笋某些代用指标在古气候研究中的应用。文章以前人研究成果为基础,总结梳理了文石石笋发生重结晶的影响因素及其对石笋记录古气候的影响:（1）石笋剖面特征、XRD结果、显微镜观察和地球化学元素特征等可作为石笋发生重结晶的判别依据;（2）洞穴滴水和石笋孔隙水饱和度、文石晶体缺陷和晶体之间的方解石胶结物以及岩溶水体中Mg2+浓度等均会影响文石石笋的矿物转变;（3）在文石向方解石转变过程中,石笋铀含量会有一定程度的流失,可导致放射性铀系定年的异常或年代倒序;（4）矿物重结晶可导致δ18O、δ13C及石笋微量元素浓度（或比值）等指标发生改变,其变化特征因洞穴而异,从而影响其作为环境指示器的可靠性;（5）湖南龙山惹迷洞石笋（RM2）发生了不均一的矿物重结晶,自顶部至20.3 cm以放射状为主,20.3 cm至底部主要为糖粒状,并结合年代结果发现文石重结晶对石笋铀系定年产生了影响,而重结晶作用对该石笋其他指标的影响还有待进一步研究。 相似文献
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碳酸钙-水体系氧同位素平衡及稳态分馏的低温实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
采用“一步”和“两步”的直接沉淀法和附晶生长法在 5 0℃和 70℃分别合成碳钡矿和文石 ,测定不同条件下合成矿物与水之间的氧同位素分馏 ,结果显示 ,文石—水体系氧同位素分馏机理分两步 :(1) [CO3 ]2 - 与H2 O的氧同位素交换和平衡 ,此过程是文石 水氧同位素平衡的决速率步骤 ;(2 )与H2 O平衡以后的 [CO3 ]2 - 与Ca2 +]结合生成文石 ,此过程体现矿物形成过程中氧同位素分馏的结构效应。在此基础上 ,采用缓慢沉淀法和“两步”的附晶生长法获得了 0～ 70℃的文石 水体系氧同位素平衡分馏方程。采用“一步”和“两步”的附晶生长法在 5 0℃和 70℃合成文石 ,文石在溶液中经同质多象转变成次生方解石 ;结合文献数据 ,获得 0～ 70℃范围内的方解石 水体系稳态氧同位素分馏方程。 相似文献
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为探究一种灰黑色砭石的矿物学特征及成因,采用X射线粉晶衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-微商热重分析(TG-DTG)及激光诱导离解光谱(LIBS)等分析方法对其矿物组成、结构特征、热力学性质及化学成分进行分析。结果表明,灰黑色砭石主要组成矿物为方解石(>98%),并含有少量石英、云母、长石、黄铁矿及微量石墨(<2%)。晶面尺寸测试及SEM分析结果显示,以上矿物单晶粒径大多处于纳米级别,砭石中矿物主要以块状、棒状及片状等3种集合体形式存在。微晶石墨呈分散态赋存在砭石中是灰黑色砭石致色的主要原因,而石英、云母、长石、黄铁矿及石墨等杂质的存在、纳米级的结构特征和类质同象导致砭石中方解石的热解温度远低于标准的纯方解石。砭石中纳米级方解石微球粒及石墨和黄铁矿微晶的存在,说明纳米级灰黑色砭石的形成可能与微生物的活动密切相关。 相似文献
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流入型洞穴——山东沂源九天洞初步研究 总被引：1，自引：1，他引：0
九天洞是一个典型的直接由外源水补给形成的流入型洞穴。洞内大片分布的石花起源于四大古水池沉积物的存在。九天洞发育于第四纪早更新世晚期至中更新世早期,经历过成洞期、残余水流(古水池)活动期(中更新世中、晚期)石花发育期(晚更新世以来)和主要滴石、流石(含浅水池)沉积期(晚更新世晚期至今)等发育阶段。今日的九天洞又是一个残余洞穴,已被完全蚀去的近流入口段的洞穴长度不小于200m,约占洞穴全长的37%。九天洞及其洞穴群的景观资源价值和科学价值,在我国北方喀斯特洞穴中占有重要的地位。 相似文献
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豫西鸡冠洞洞穴水及现代沉积物Mg, Sr和Ba记录及其意义 总被引：4，自引：1，他引：3
采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）和电感耦合等离子体光谱仪（ICP-OES）对2009年12月-2013年8月采自河南省栾川县鸡冠洞洞穴水（滴水、池水及地下河水）和现代碳酸盐沉积物的 Ca、Mg、Sr和 Ba 微量元素地球化学指标进行了分析。结果显示：（1）鸡冠洞洞穴水的 Mg/Ca对地表环境的干湿条件变化响应迅速,具体表现为池水和地下河水 Mg/Ca旱季高而雨季低,而 Sr/Ca 和Ba/Ca的变化与降水和气温的关系并不明显;（2）鸡冠洞现代沉积物的 Mg/Ca 变化与滴水有着良好的对应关系,但现代沉积物的 Sr/Ca和 Ba/Ca可能受大气粉尘活动和地表土壤的影响,变化趋势与 Mg/Ca 相反;（3）鸡冠洞碳酸盐岩与岩溶水间 Sr/Ca和 Mg/Ca的分配系数KSr值在0.02-0.18之间,KMg值在0.01-0.03之间,KMg值与洞穴温度的正相关关系不明显。 相似文献
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湖北清江和尚洞洞穴温度对气候变化的响应 总被引：9，自引：6，他引：3
对湖北清江流域和尚洞内、洞外气温进行同步高频监测,发现洞穴温度响应洞外气温的变化,但由于受到洞穴的“缓冲作用” ,由外及里的温度变化幅度变小,时间滞后,且响应的快慢具有明显的季节性。2003- 2008年度监测的数据统计表明,在150m 洞深处,洞内日温度的变化幅度仅0. 2℃ ,明显低于洞外气温变化幅度( 6. 9℃ ) ;同样,洞内夏、冬季节温差变化( 6. 9℃ )也小于洞外( 31. 8℃ )。比较洞内外温度的时间序列,发现日尺度上,洞内气温滞后洞外0～ 2小时,而在季节尺度上则滞后10～ 40天,其中降温阶段滞后小,升温阶段滞后大。此外,一年四季中,洞内温度对外界气温变化的响应呈现慢( 2- 4月)→快( 5- 7月)→较快( 8- 10月)→较慢( 11- 1月)的特点,可能与不同季节下洞穴“缓冲作用”的强弱变化有关。 相似文献
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石笋是古气候重建的重要地质载体,文石与方解石是石笋碳酸钙晶体的常见矿物形态。根据现代洞穴监测数据分析洞穴新生碳酸钙沉积物 (Active Speleothem: AS)的矿物形态的研究较少。本文在重庆武隆芙蓉洞三个滴水点 (MP2、MP5、MP9)下放置玻璃片,收集新生碳酸钙沉积物和滴水样品,监测新生碳酸钙沉积物矿物形态、滴水的Mg/Ca比值、pH、滴率和洞穴环境等指标,分析玻璃片正面和反面新生碳酸钙沉积物的δ18O、δ13C和Mg/Ca比值。研究发现:(1) MP2滴水点下的玻璃片正反面新生碳酸钙沉积物的矿物形态均为方解石;MP5和MP9滴水点的正面沉积方解石和文石-方解石混合两种情况,反面沉积文石-方解石,且反面文石多于正面。 (2) MP2滴水Mg/Ca比值小于MP5和MP9,说明滴水Mg/Ca比值是影响新生碳酸钙沉积物矿物形态的重要因素;而滴水pH值对AS矿物形态的影响在不同滴水点有差异。(3) 不论是玻璃片正面还是反面,文石-方解石混合的新生碳酸钙沉积物δ18O和δ13C比以方解石为主的沉积物偏正,说明AS矿物形态的变化会导致δ18O和δ13C发生变化。通过在芙蓉洞的系统监测和分析,发现新生碳酸钙沉积物的矿物形态与地表环境、洞穴上部岩溶水文地质条件密切相关,并验证了洞穴新生碳酸钙沉积物的矿物形态对石笋δ18O和δ13C具有重要影响。 相似文献
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Human impact in a tourist karstic cave (Aracena, Spain) 总被引：1，自引：0，他引：1
A. Pulido-Bosch W. Martín-Rosales M. López-Chicano C. M. Rodríguez-Navarro A. Vallejos 《Environmental Geology》1997,31(3-4):142-149
Human intrusion on the Cave of Marvels (southwestern Spain) has produced a series of effects on the water (fall in the level
of the pools due to pumping from nearby wells), the air (increased temperature and CO2 concentration as well as decreased relative humidity) and the rock. In addition, plant colonization, favored by the lighting
system, has irreversibly altered numerous speleothems. The processes of degradation are especially intense in the sectors
with less air volume and limited ventilation. The analysis of the cave deposits by scanning electron microscopy and thin section
analysis revealed that floral pollution constitutes one of the most aggressive agents against the calcite and aragonite precipitates,
being responsible for biochemical and biophysical degradation of the first order.
Received: 18 December 1995 · Accepted 10 September 1996 相似文献
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塔里木盆地北部下奥陶统碳酸盐岩孔洞充填物特征及其成岩环境分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为了正确分析和评价碳酸盐岩溶蚀孔洞在埋藏成岩环境中的发育和保存条件,对塔里木盆地北部露头剖面中下奥陶统白云岩及其溶蚀孔洞的充填物进行了详细的矿物学和地球化学研究,试图对这类孔洞充填物沉淀时的成岩环境进行恢复。大型洞穴充填物的矿物学特征和微孔洞充填物扫描电镜的分析表明,此类孔洞的环带状充填物具有明显的世代性,由基岩向孔洞中心,至少可识别出4期充填物,即第1期的乳白色白云石,第2期的铁质浸染的杂色高镁方解石,第3期的无色透明白云石和第4期的自形石英。碳、氧同位素分析结果表明,孔洞充填物形成于高温条件,结合微量元素、稀土元素所示的成岩信息可进一步推断其形成于高温埋藏环境,而非现代表生暴露期的充填物;第1期和第3期白云石充填物形成在相对还原且高盐度的流体性质条件下,而第2期高镁方解石充填物沉淀时相对偏氧化,盐度也偏低。据下奥陶统此类4期充填物的特征分析可知,第2期高镁方解石充填物的发育可能与构造抬升导致成岩环境的改变有关。 相似文献
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贵阳天河潭旱洞硅藻生物多样性与环境初步研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为了研究喀斯特洞穴硅藻的分布和生物多样性,丰富和积累硅藻研究的基础理论数据,2008年12月对贵阳天河潭旱洞进行了野外考察。经实验室鉴定共发现硅藻7属27种（含变种）,其中包括优势种7种。硅藻商为0,属和种的平均优势度分别为0.113和0.023,香浓维纳多样性指数值分别为2.60和4.43,均匀度均近似等于0.93,硅藻细胞平均密度为1609.36个/cm2。相对地表河流、湖泊(水库)、海洋等环境的硅藻生物多样性来说,天河潭旱洞硅藻生物多样性较高,但硅藻个体较小。硅藻与喀斯特洞穴环境具有很好的相关性,将硅藻作为喀斯特洞穴环境评价与监测的指示生物,具有重要的科学研究价值和理论现实意义。 相似文献