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花岗闪长岩和玄武岩风化过程中的稀土元素分异

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矿物岩石地球化学通报 2024年

作者：陈庆华苏妮杨承帆杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室

稀土元素（REE）在表生风化过程中表现出独特的分布规律与分异特征，对于示踪化学风化和成土过程意义重大。本研究对湖南攸县玄武岩风化剖面样品进行了酸淋滤处理（1mol/L HCl淋滤），并分别测试了残渣态、酸溶态组分的元素地球化学组... 详细信息

稀土元素（REE）在表生风化过程中表现出独特的分布规律与分异特征，对于示踪化学风化和成土过程意义重大。本研究对湖南攸县玄武岩风化剖面样品进行了酸淋滤处理（1mol/L HCl淋滤），并分别测试了残渣态、酸溶态组分的元素地球化学组成。结合前人在福建仙游剖面花岗闪长岩的矿物学及元素地球化学数据，对比研究了花岗闪长岩和玄武岩风化过程中的稀土元素分异行为。结果表明，仙游剖面与攸县剖面全岩样轻、重稀土分异特征受原生矿物（如富稀土难溶副矿物、斜长石）影响明显，多代表成土母质信息；两剖面的酸溶态组分轻、重稀土分异特征与次生黏土矿物组成相关（高岭石影响明显，蒙脱石无影响），多反映环境信息；pH值变化以促进磷酸盐矿物溶解的方式深刻影响着中稀土元素行为，因此酸溶态组分的中稀土元素组成信息不具地质意义。研究揭示，通过对风化剖面酸溶态组分稀土含量参数（ΣREE）及轻、重稀土分异程度参数（La/Yb）P的联用，可有效消除岩性（成土母质）因素的影响，精确示踪风化成土过程的不同阶段，从而可以作为剖面风化程度的替代性指标。

关键词：风化剖面风化阶段稀土元素分异酸溶态组分

河口离子交换过程对流域化学风化通量估算的影响

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地球化学 2024年第2期53卷 234-245页

作者：刘楚青杨承帆杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制,河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法,然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO_(3))_(2)溶液提取长... 详细信息

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制,河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法,然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO_(3))_(2)溶液提取长江入海口悬浮物可交换态组分,探讨离子交换过程对元素循环及流域风化通量评估的影响。结果表明,悬浮物向口门外搬运过程中,可交换态Ca^(2+)含量降低了9.3×10^(-2) meq/g,约占河流端元悬浮物可交换态Ca^(2+)含量的53.8%,Na^(+)、Mg^(2+)、K^(+)含量分别增加了19.6×10^(-2) meq/g(约3266.7%),8.9×10^(-2) meq/g(约89.9%)和1.1×10^(-2)meq/g(约220.0%);离子交换量与颗粒粒径、矿物组成以及有机碳含量(TOC)等参数无明显相关性,主要受控于水体阳离子组成;根据可交换态阳离子含量变化以及长江入海泥沙通量,估算长江悬浮物入海过程中可释放Ca^(2+)通量约为7.9×10^(9)mol/a,吸附的Na^(+)、Mg^(2+)和K^(+)通量分别为26.3×10^(9)mol/a、6.0×10^(9)mol/a和1.4×10^(9) mol/a,相当于长江每年输入这些阳离子通量的2.5%、9.2%、4.4%和2.3%;大河河口离子交换过程是海陆间元素地球化学循环的重要环节,流域内海相沉积岩或沉积物吸附的Na^(+)和K^(+)再释放到河水中会导致硅酸岩风化通量的高估,初步估算现在长江流域的硅酸岩风化通量被高估15%,考虑到近几十年流域内人类活动导致入海泥沙量显著下降,地质历史时期该占比可能显著增大。因此,未来流域风化与河口元素循环研究应充分考虑水体和沉积物阳离子交换和人类活动的可能影响。

关键词：长江口悬浮物阳离子交换风化通量元素循环

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

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地球科学 2024年第6期 2213-2226页

作者：宋震李亚龙赵云高建华印萍杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室上海师范大学环境与地理科学学院上海交通大学海洋学院南京大学地理与海洋科学学院中国地质调查局青岛海洋地质研究所

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... 详细信息

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.

关键词：木兰溪全新世 XRF岩心扫描沉积环境海平面变化东亚冬季风海洋地质

基于XRF岩芯扫描证据的福建木兰溪河口全新世沉积环境演化重建

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地球科学 2024年

作者：宋震李亚龙赵云高建华印萍杨守业上海交通大学海洋学院上海师范大学环境与地理科学学院同济大学海洋地质国家重点实验室南京大学地理与海洋科学学院青岛海洋地质研究所

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岩芯... 详细信息

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岩芯扫描及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。岩芯高分辨率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；岩芯Fe/Ti比值在约3.6 ka、4.3 ka、5.4 ka和6.0 ka四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。本研究揭示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岩芯扫描方法在海陆相互作用强烈的大陆边缘地区应用潜力。

关键词：木兰溪全新世 XRF岩芯扫描沉积环境海平面变化东亚冬季风

长江口及其邻近海域表层水中溶解Mn浓度的季节变化特征

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海洋学报 2024年第1期46卷 111-120页

作者：周冬煊葛云骢姜子元阮雅青曹芳杨守业张瑞峰上海交通大学海洋学院上海200030 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200241 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中国极地研究中心自然资源部极地科学重点实验室上海200136

锰(Mn)是海洋中的生命必需痕量元素。河口位于河流和海洋的交界区域,其对Mn的改造作用会影响陆源Mn向海输送的生物地球化学过程。本研究使用自动固相萃取−电感耦合等离子体联用技术对2019年9月(秋季)、2021年3月(春季)和2021年7月(夏季... 详细信息

锰(Mn)是海洋中的生命必需痕量元素。河口位于河流和海洋的交界区域,其对Mn的改造作用会影响陆源Mn向海输送的生物地球化学过程。本研究使用自动固相萃取−电感耦合等离子体联用技术对2019年9月(秋季)、2021年3月(春季)和2021年7月(夏季)长江口及其邻近水域的表层溶解Mn浓度进行了测定和分析。结果显示,溶解Mn的平均浓度和河口行为表现出了季节性差异:夏季的溶解Mn浓度最高,表现为先移除后添加的分布特征;秋季的溶解Mn浓度次之,表现为添加型分布;春季的溶解Mn浓度最低,表现为保守型分布。显著性分析结果表明,长江携带的溶解Mn仅在淡水端元浓度值较高的季节会显著影响长江口及其邻近水域溶解Mn的分布;当长江淡水端元浓度值较低时,长江口溶解Mn则受多种生物地球化学过程的共同主导。长江口的中低盐度海水中高悬浮颗粒物浓度是造成该区域溶解Mn移除的重要因素,而高盐度海水中溶解Mn的添加机制则有待进一步研究。

关键词：长江口及其邻近水域溶解Mn 季节分布特征河口行为悬浮颗粒物

不同化学淋滤方法对沉积物碎屑组分REE和Sr-Nd同位素测试的影响

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海洋地质与第四纪地质 2024年

作者：赖伟波李超马松阳郭玉龙岳伟贺茂勇万世明杨守业海洋地质国家重点实验室(同济大学) 中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室中国地质调查局广州海洋地质调查局

沉积物是一种成分复杂的混合物，不同地学研究往往需要提取沉积物中不同的化学组分。顺序淋滤是区分沉积物不同组分较为常用的方法，但目前开展的顺序淋滤实验往往只针对单一类型沉积物样品开展探索，其淋滤效果是否也广泛适用其他类型... 详细信息

沉积物是一种成分复杂的混合物，不同地学研究往往需要提取沉积物中不同的化学组分。顺序淋滤是区分沉积物不同组分较为常用的方法，但目前开展的顺序淋滤实验往往只针对单一类型沉积物样品开展探索，其淋滤效果是否也广泛适用其他类型沉积物样品并不清楚。本研究选取了来自长江、黄土高原以及南海的3种不同类型沉积物样品，借鉴目前应用较多的两种顺序淋滤流程以及本文改进的流程共计3种方法对样品进行淋洗，评估不同淋洗方法对样品中碎屑组分REE和Sr-Nd同位素测试的影响。研究证实1.5 mol/L盐酸会过度去除样品中的碳酸盐组分，导致部分主量元素（Mn、Fe和Mg）和REE元素的损失达50%以上，还可能会造成包括黏土矿物在内的部分硅酸盐碎屑组分溶解；酸性较适中的1 mol/L醋酸钠缓冲溶液更利于准确去除沉积物中的碳酸盐组分。非碎屑组分的去除会导致沉积物Sr同位素升高，影响碎屑组分Sr同位素组成的主要是碳酸盐组分。对Nd同位素，非碎屑组分的去除会导致沉积物碎屑组分?Nd降低1—2个单位，但是Nd的淋失率与碎屑组分?Nd的变化关系更加复杂，过度的震荡和延长反应时间对不同类型沉积物?Nd的影响机制仍有待进一步研究。

关键词：化学淋洗非碎屑组分 REE Sr-Nd同位素方法比较

长江口—东海内陆架悬浮重矿物组成与颗粒特征

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古地理学报 2024年第2期26卷 431-445页

作者：刘梦佳黄湘通连尔刚胡忠亚岳伟王中波杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院江苏徐州221116 汕头大学海洋科学研究院海洋灾害预警与防护广东省重点实验室广东汕头515000 生态环境监测与科学研究中心生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局上海200125

沉积物重矿物矿物组成和颗粒大小对揭示沉积物源和水动力分选过程具有重要指示意义。然而,受研究手段的制约,对于长江细粒沉积的重矿物组成和物源、水动力分选之间关系的探究还尚属空白。本研究利用自动定量矿物分析系统(TIMA)对长江口... 详细信息

沉积物重矿物矿物组成和颗粒大小对揭示沉积物源和水动力分选过程具有重要指示意义。然而,受研究手段的制约,对于长江细粒沉积的重矿物组成和物源、水动力分选之间关系的探究还尚属空白。本研究利用自动定量矿物分析系统(TIMA)对长江口—东海内陆架不同水层悬浮物的重矿物组成和颗粒大小进行了研究,同时,结合电子探针分析对细粒级重矿物自动识别结果进行了验证。研究表明,长江口悬浮物中特征重矿物组合为角闪石—绿帘石—铁质金属矿物,与长江下游沉积物特征重矿物组合一致。长江口悬浮物与长江下游沉积物的重矿物组成具有极好的相关性,指示其来源与长江有关。而长江口外悬浮物中赤/磁铁矿相对富集,可能是强潮作用导致的中等密度重矿物再搬运和扩散的结果。值得关注的是,在舟山群岛附近站位悬浮物样品中发现了铬铁矿的异常富集,推测与海区人类生产活动有关。长江口悬浮重矿物颗粒绝大部分为粗粉砂—极细砂,富集在悬浮物中的较粗粒级(Φ

关键词：长江口东海内陆架细粒沉积物重矿物 TIMA技术

低共熔溶剂中多色稀土发光增强超分子凝胶的构筑及性能

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高等学校化学学报 2023年第12期44卷 156-164页

作者：雷娜娜杨守业范黎明陈晓中北大学化学与化工学院太原030051 山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室济南250100

将氯化胆碱和尿素按照摩尔比1∶2合成低共熔溶剂(ChU),小分子胶凝剂脱氧胆酸钠(NaDC)在ChU中质量分数为1%时开始形成低共熔凝胶,随着浓度增加,样品逐渐由澄清变为浑浊直至不透明;流变学测试结果表明,其机械强度也随之增强.通过显微镜观... 详细信息

将氯化胆碱和尿素按照摩尔比1∶2合成低共熔溶剂(ChU),小分子胶凝剂脱氧胆酸钠(NaDC)在ChU中质量分数为1%时开始形成低共熔凝胶,随着浓度增加,样品逐渐由澄清变为浑浊直至不透明;流变学测试结果表明,其机械强度也随之增强.通过显微镜观测得知,此凝胶由密堆积且长度达几十微米的纤维聚集体交联而成.设计并合成了与ChU溶剂具有相同阳离子且具有高效荧光的稀土铕和铽配合物[choline]_(3)[Ln(dpa)_(3)](Ln-dpa,Ln=Eu^(3+),Tb^(3+),dpa=2,6-吡啶二甲酸),将二者共掺杂到NaDC/ChU低共熔凝胶中,获得具有多色荧光的稀土凝胶软材料.研究表明,相比常规体系,低共熔溶剂的引入及凝胶基质对稀土配合物的有效隔离和束缚极大提升了稀土材料的光物理性质.

关键词：低共熔溶剂自组装稀土配合物发光凝胶脱氧胆酸钠

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海底反风化作用与关键元素循环

海洋地质与第四纪地质 2023年第3期43卷 26-34页

作者：杨守业贾琦许心宁武雪超连尔刚同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

海洋环境中的反风化作用是指硅与可溶性阳离子结合形成自生铝硅酸盐矿物(黏土),同时消耗海洋碱度并释放CO_(2)的过程。反风化假说提出半个多世纪以来,作为全球海洋碳、硅和关键元素循环以及海洋碱度的重要调控机制,越来越受到学术界的... 详细信息

海洋环境中的反风化作用是指硅与可溶性阳离子结合形成自生铝硅酸盐矿物(黏土),同时消耗海洋碱度并释放CO_(2)的过程。反风化假说提出半个多世纪以来,作为全球海洋碳、硅和关键元素循环以及海洋碱度的重要调控机制,越来越受到学术界的关注。反风化作用可发生在河口三角洲与边缘海、热液或深埋藏的成岩环境以及深海远洋等环境,但不同海洋环境中的反风化反应从发生时间尺度到反应限制因素都具有差异。反风化作用研究的主要方法包括自生硅酸盐矿物的直接观测、孔隙水与沉积物的化学分析、实验模拟和模型研究等,而反风化作用的程度量化、限制因子解析和对海洋关键元素循环的影响一直是反风化研究的关键问题。当前快速发展的非传统稳定(金属)同位素技术为反风化研究带来了新机遇。东亚大陆边缘发育世界特大河口三角洲、宽广陆架以及特色热液活动区,泥质沉积体系发育,界面交换活跃,是开展大陆边缘反风化研究的天然实验室。

关键词：反风化海洋元素循环碳循环自生黏土大陆边缘