长江与黄河沉积物中粘土矿物及地化成分的组成
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1. 2 元素含量测定
样品预先进行蒸馏水清洗、 去除有机质, 再次用 蒸馏水清洗; 依据 Stokes 沉降原理提取< 16 Λ m 部 分悬浊液 ( 10 次以上) , 烘干得到小于 01016 mm 的 样品; 之后, 用 8% 的 HC l 浸泡所得到的小于 01016
mm 的样品, 直至完全去除碳酸盐, 过滤得到的残渣
表 5 长江与黄河沉积物的碳酸盐含量 ( % )
T ab le 5. T he con ten ts of ca rbona te in the sedi m en ts of Yangtze and Yellow R ivers ( % )
样 号 长江 黄河 ∆值 全样
6132 12131 3212 < 45 Λ m 5198 13183 3914 < 16 Λ m 4111 13149 5313
长江、 黄河沉积物中粘土矿物组合都为伊利石 + 绿泥石+ 高岭石+ 蒙皂石。 长江沉积物中伊利石 含量高于黄河, 蒙皂石含量低于黄河; 高岭石、 绿泥 石在两类沉积物中无明显差别。 在粘土矿物比值上, 长江沉积物中伊利石 蒙皂石比值都在 8 以上, 黄河 沉积物中该比值都在 6 以下; 高岭石 绿泥石比值在 两类沉积物中则无明显差别 ( 表 1) 。 两类沉积物伊 利石结晶度都在 0137° 左右, 差别微小 ( 表 1) 。 通过以伊利石、 蒙皂石、 绿泥石+ 高岭石为端元 的 端元图 ( ISKc 图) 能清晰地区分两类沉积物 ( 图
表 3 长江与黄河沉积物小于 01016 mm 残渣态微量元素组成 ( ×10- 6 )
T ab le 3. T he com ponen ts of trace elem en ts of the sam p les from the tw o rivers ( ×10- 6 )
类型
Sr Ba 537 1917 647 519 Li 54 412 65 114 Rb 145 1015 164 216 Zn 177 1113 206 1313 Co 30 117 40 112 Ni 78 3511 73 1012 V 121 911 162 415
2) 。
表 1 长江与黄河沉积物的粘土矿物及伊利石结晶度
T ab le 1. T he rela tive con ten ts of clay m inera ls and IC va lues of the sam p les from the Yangtze and Yellow R ivers
2001 年 11 月 海
洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
第 21 卷 第 4 期 MAR I N E GEOLO GY & QU A T ERNA R Y GEOLO GY
. 21,N o. 4 Vol N ov. , 2001
长江与黄河沉积物中粘土矿物及地化成分的组成
图 2 伊利石2蒙皂石2绿泥石+ 高岭石端元图 ( ISKc 图)
F ig. 2 T he triangu la r m ap w ith end m em bers of illite, sm ectite and gao lin ite+ ch lo rite
Biblioteka Baidu
2. 2 常量和微量元素
长江、 黄河沉积物小于 01016 mm 残渣态常量 元素 ( 氧化物) 、 微量元素组成分别列于表 2、 表 3。
表 2 长江与黄河沉积物小于 01016 mm
2 粘土矿物和地化成分的对比
2. 1 粘土矿物
残渣态常量元素组成 ( % )
T ab le 2. T he com ponen ts of comm on ox ides of the sam p les from the tw o rivers ( % )
类型 蒙皂石 % 伊利石 % 高岭石 % 绿泥石 % 伊利石 蒙皂石 高岭石 绿泥石
) ° IC 值 (2Η
长江
616 7018 914 1312 1211 0173 01365
黄河
1512 6215 917 1215 413 0179 01377
地科联推荐的伊利石结晶度测定程序进行操作, 且 以 5% 的标准偏差确定伊利石衍射强度能否满足测 定结晶度的需要[ 11, 12 ]。
微 量 元 素
Sr 917 Ba - 913 Li - 912 Rb - 611 Co - 1413 V - 1415
∆= (C 黄河- C 长江) (C 黄河+ C 长江) ×100%
以在两类沉积物中差别最大的 3 个组分 T iO 2、
CaO 、 N a 2O 构造端元图, 在该图上两类沉积物分别 落在不同的区域 ( 图 3) 。 2. 3 碳酸盐含量及粒级差异
1 研究方法
长江样品采自南京江心洲及上海长兴岛表层沉 积物, 黄河样品采自现代黄河三角洲河道及废黄河 三角洲表层沉积物。 采样位置见图 1。
1. 1 粘土矿物分析
图 1 采样位置
F ig. 1 L oca tion s of the sam p les
取 10 ～ 20 g 沉积物样品, 加入适量 H 2O 2 去除 有机质, 待有机质去尽后, 加浓度为 011 m o l ・L - 1
长江、 黄河是中国最大的两条河流, 每年平均输 入海洋的沉积物约 15 亿 t [ 1～ 3 ]。 这些物质大部分堆 积在河口三角洲, 另一部分随着海洋动力过程被搬 运到陆架甚至陆坡、 海槽。 找出这两类沉积物在矿物 学、 地球化学上的差别, 是识别中国东部海域沉积物 物源的前提。 前人对长江、 黄河入海沉积物组成做过 [4 ～ 10 ] 较多的调查研究 , 从不同角度探讨了两类沉积 物的组成与差别。 但是, 迄今为止尚未找到区别两类 沉积物的可靠标志。 本研究通过对长江、 黄河沉积物的粘土矿物、 碳 酸盐及地球化学组成的比较研究, 试图确定区别两 类沉积物的有效识别指标, 为苏北平原及黄东海陆 架物源识别提供参考。
在微量元素组成上, Sr 在黄河沉积物中含量明 显高于长江沉积物,B a、 L i、 R b、 Co、 V 在黄河沉积物 中的含量低于长江沉积物。 考察常量元素、 微量元素在两类沉积物中的差 别, T iO 2、 CaO 、 N a 2O 、 M gO 、 Fe2O 3、 Sr、 B a、 L i、 Co 和 V 的相对偏差值 ( ∆) 大, 它们能较好地区别两类沉积 物 ( 表 4) 。
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (49976014) 作者简介: 范德江 (1965—) , 男, 博士, 副教授, 主要从事海洋沉 积学与沉积地球化学研究. 收稿日期: 2000212212, 2001203226 改回. 周立君编辑
的六偏磷酸钠分散剂, 静置过夜; 依据 Stokes 沉降 原理提取< 2 Λ m 的悬浊液, 至少提取 5 次; 利用真 空泵把粘土矿物抽滤到 0145 Λ m 的微孔滤膜上; 把 附有粘土矿物的微孔滤膜置于乙二醇蒸汽浴中浸泡 24 h 后上机分析。 所用仪器为日本产 D m ax 2rB 型 阳极旋转衍射仪, 铜钯, 管电压 40 kV , 管电流 100 ( 2Η ) , 扫描速度 mA 。衍射条件设置: 步进长度 0101°
用 做常量元素、 微量元素含量测定。 所用仪器为 ICP 2 A ES (J Y 238 型) 。 化学分析由青岛海洋地质研 究所测试中心完成。
1. 3 碳酸盐含量测定
采用容量法测定碳酸盐含量, 具体操作步骤按 海洋地质调查规范中对该方法的要求进行[ 13 ]。测定 不同粒级沉积物中碳酸盐含量时先通过筛分 ( 1 4< 或 1 2< 间隔, 对粒径大于 01044 mm 部分) 或依据 Stokes 沉降原理提取小于某粒级沉积物 ( 对粒径小 于 01044 mm 部分) , 得到不同粒级的沉积物, 烘干 后测定碳酸盐含量。 此外, 碳酸盐颗粒类型通过体视显微镜、 偏光显 微镜、 颗粒染色实验等相结合的办法加以鉴定。
表 4 常量元素 ( 氧化物) 和微量元素的 ∆ 值 ( % )
T ab le 4. ∆ va lues of comm on ox ides and trace elem en ts ( % )
常 量 元 素
N a2O 1617 K 2O 014 M nO - 310 CaO 1717 Fe2O 3 - 816 M gO 910 T iO 2 A l2O 3
如果以 1 < 或 1 2 < 、 1 4 < 的粒级间隔考察碳 酸盐含量的粒级差异, 长江碳酸盐含量随粒级变细 逐渐降低, 3 < 以后含量趋于稳定, 约在 5% 左右 ( 图
4a ) ; 黄河碳酸盐含量随粒级变细而增加, 其中 415 < 以细部分碳酸盐含量明显增加 ( 图 4b ) 。
- 2112 - 518
范德江, 杨作升, 毛 登, 郭志刚
( 青岛海洋大学, 青岛 266003)
摘要: 采用 X 射线衍射物相分析、 地化成分组成 ICP 2 A ES 成分分析等方法对长江与黄河沉积物中粘土矿物、 进行了研究, 结果表明: 在粘土矿物组成上, 长江、 黄河沉积物都为伊利石+ 绿泥石+ 高岭石+ 蒙皂石组合, 但长江 沉积物以伊利石含量高 ( 约 70% ) 、 蒙皂石含量低 ( 约 5%～ 7% ) 、 伊利石 蒙皂石比值大于 8 为特征; 黄河型沉积物 则以伊利石含量低 ( 约 60% ) 、 蒙皂石含量高 ( 约 15% ) 、 伊利石 蒙皂石比值小于 6 为特征。 在小于 01016 mm 粒级 内残渣态地化成分组成上, T iO 2、 黄河两类沉积物中差别明显。 CaO 、 N a 2O 、 M gO 、 Fe 2O 3、 Sr、 B a、 L i、 Co 和 V 在长江、 黄河沉积物中碳酸盐的含量通常都为长江的 2 倍以上, 而在小于 01005 mm ( 715 <) 粒级中黄河沉积物碳酸盐的含 量约为长江的 9 倍。 关键词: 沉积物; 粘土矿物; 地球化学; 长江与黄河 中图分类号: P595 文献标识码: A 文章编号: 025621492 ( 2001) 0420007206
类型 N a 2O 黄 平均值 1157 标准差 0114 河 ( Ρ) 长 平均值 1112 标准差 0104 江 ( Ρ)
K 2O 3133 0119 3130 M nO 0116 0101 0117 CaO 1103 0104 0172 Fe2O 3 M gO 7120 0150 8155 0121 3101 0118 2151 0111 T iO 2 A l2O 3 0176 17175 0104 0199
1117 19193 0105 0114
0111 01005 0107
在常量元素组成上, 黄河型沉积物 N a 2O 、 CaO 、 M gO 等氧化物含量明显高于长江沉积物, Fe 2O 3、
第 4 期 范德江 等: 长江与黄河沉积物中粘土矿物及地化成分的组成
9
T iO 2、 A l2O 3 含 量 明 显 低 于 长 江 沉 积 物, 而 K 2O 、 M nO 在两类沉积物中无明显差别。
黄 平均值 141 标准差 513 河 ( Ρ) 长 平均值 116 标准差 116 江 ( Ρ)
图 3 CaO 2 N a 2O 2T i O 2 端元图
F ig. 3 T he triangu la r m ap w ith end m em bers of CaO , N a 2O and T i O2
8
海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质 2001 年
2° m in ( 测定伊利石结晶度时扫描速度设置为 1° ( 测定伊利石结晶度时扫描 ～ 35° m in ) , 扫描范围 3 ) 。 进行粘土矿物含量估算时 范围设置为 715 ～ 10° 所用强度因子取: 蒙皂石: 伊利石: ( 高岭石 + 绿泥 石) = 2∶4∶115。 伊利石结晶度 ( IC ) 选用 K ü b ler 指数, 依据国际
样品预先进行蒸馏水清洗、 去除有机质, 再次用 蒸馏水清洗; 依据 Stokes 沉降原理提取< 16 Λ m 部 分悬浊液 ( 10 次以上) , 烘干得到小于 01016 mm 的 样品; 之后, 用 8% 的 HC l 浸泡所得到的小于 01016
mm 的样品, 直至完全去除碳酸盐, 过滤得到的残渣
表 5 长江与黄河沉积物的碳酸盐含量 ( % )
T ab le 5. T he con ten ts of ca rbona te in the sedi m en ts of Yangtze and Yellow R ivers ( % )
样 号 长江 黄河 ∆值 全样
6132 12131 3212 < 45 Λ m 5198 13183 3914 < 16 Λ m 4111 13149 5313
长江、 黄河沉积物中粘土矿物组合都为伊利石 + 绿泥石+ 高岭石+ 蒙皂石。 长江沉积物中伊利石 含量高于黄河, 蒙皂石含量低于黄河; 高岭石、 绿泥 石在两类沉积物中无明显差别。 在粘土矿物比值上, 长江沉积物中伊利石 蒙皂石比值都在 8 以上, 黄河 沉积物中该比值都在 6 以下; 高岭石 绿泥石比值在 两类沉积物中则无明显差别 ( 表 1) 。 两类沉积物伊 利石结晶度都在 0137° 左右, 差别微小 ( 表 1) 。 通过以伊利石、 蒙皂石、 绿泥石+ 高岭石为端元 的 端元图 ( ISKc 图) 能清晰地区分两类沉积物 ( 图
表 3 长江与黄河沉积物小于 01016 mm 残渣态微量元素组成 ( ×10- 6 )
T ab le 3. T he com ponen ts of trace elem en ts of the sam p les from the tw o rivers ( ×10- 6 )
类型
Sr Ba 537 1917 647 519 Li 54 412 65 114 Rb 145 1015 164 216 Zn 177 1113 206 1313 Co 30 117 40 112 Ni 78 3511 73 1012 V 121 911 162 415
2) 。
表 1 长江与黄河沉积物的粘土矿物及伊利石结晶度
T ab le 1. T he rela tive con ten ts of clay m inera ls and IC va lues of the sam p les from the Yangtze and Yellow R ivers
2001 年 11 月 海
洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
第 21 卷 第 4 期 MAR I N E GEOLO GY & QU A T ERNA R Y GEOLO GY
. 21,N o. 4 Vol N ov. , 2001
长江与黄河沉积物中粘土矿物及地化成分的组成
图 2 伊利石2蒙皂石2绿泥石+ 高岭石端元图 ( ISKc 图)
F ig. 2 T he triangu la r m ap w ith end m em bers of illite, sm ectite and gao lin ite+ ch lo rite
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2. 2 常量和微量元素
长江、 黄河沉积物小于 01016 mm 残渣态常量 元素 ( 氧化物) 、 微量元素组成分别列于表 2、 表 3。
表 2 长江与黄河沉积物小于 01016 mm
2 粘土矿物和地化成分的对比
2. 1 粘土矿物
残渣态常量元素组成 ( % )
T ab le 2. T he com ponen ts of comm on ox ides of the sam p les from the tw o rivers ( % )
类型 蒙皂石 % 伊利石 % 高岭石 % 绿泥石 % 伊利石 蒙皂石 高岭石 绿泥石
) ° IC 值 (2Η
长江
616 7018 914 1312 1211 0173 01365
黄河
1512 6215 917 1215 413 0179 01377
地科联推荐的伊利石结晶度测定程序进行操作, 且 以 5% 的标准偏差确定伊利石衍射强度能否满足测 定结晶度的需要[ 11, 12 ]。
微 量 元 素
Sr 917 Ba - 913 Li - 912 Rb - 611 Co - 1413 V - 1415
∆= (C 黄河- C 长江) (C 黄河+ C 长江) ×100%
以在两类沉积物中差别最大的 3 个组分 T iO 2、
CaO 、 N a 2O 构造端元图, 在该图上两类沉积物分别 落在不同的区域 ( 图 3) 。 2. 3 碳酸盐含量及粒级差异
1 研究方法
长江样品采自南京江心洲及上海长兴岛表层沉 积物, 黄河样品采自现代黄河三角洲河道及废黄河 三角洲表层沉积物。 采样位置见图 1。
1. 1 粘土矿物分析
图 1 采样位置
F ig. 1 L oca tion s of the sam p les
取 10 ～ 20 g 沉积物样品, 加入适量 H 2O 2 去除 有机质, 待有机质去尽后, 加浓度为 011 m o l ・L - 1
长江、 黄河是中国最大的两条河流, 每年平均输 入海洋的沉积物约 15 亿 t [ 1～ 3 ]。 这些物质大部分堆 积在河口三角洲, 另一部分随着海洋动力过程被搬 运到陆架甚至陆坡、 海槽。 找出这两类沉积物在矿物 学、 地球化学上的差别, 是识别中国东部海域沉积物 物源的前提。 前人对长江、 黄河入海沉积物组成做过 [4 ～ 10 ] 较多的调查研究 , 从不同角度探讨了两类沉积 物的组成与差别。 但是, 迄今为止尚未找到区别两类 沉积物的可靠标志。 本研究通过对长江、 黄河沉积物的粘土矿物、 碳 酸盐及地球化学组成的比较研究, 试图确定区别两 类沉积物的有效识别指标, 为苏北平原及黄东海陆 架物源识别提供参考。
在微量元素组成上, Sr 在黄河沉积物中含量明 显高于长江沉积物,B a、 L i、 R b、 Co、 V 在黄河沉积物 中的含量低于长江沉积物。 考察常量元素、 微量元素在两类沉积物中的差 别, T iO 2、 CaO 、 N a 2O 、 M gO 、 Fe2O 3、 Sr、 B a、 L i、 Co 和 V 的相对偏差值 ( ∆) 大, 它们能较好地区别两类沉积 物 ( 表 4) 。
基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (49976014) 作者简介: 范德江 (1965—) , 男, 博士, 副教授, 主要从事海洋沉 积学与沉积地球化学研究. 收稿日期: 2000212212, 2001203226 改回. 周立君编辑
的六偏磷酸钠分散剂, 静置过夜; 依据 Stokes 沉降 原理提取< 2 Λ m 的悬浊液, 至少提取 5 次; 利用真 空泵把粘土矿物抽滤到 0145 Λ m 的微孔滤膜上; 把 附有粘土矿物的微孔滤膜置于乙二醇蒸汽浴中浸泡 24 h 后上机分析。 所用仪器为日本产 D m ax 2rB 型 阳极旋转衍射仪, 铜钯, 管电压 40 kV , 管电流 100 ( 2Η ) , 扫描速度 mA 。衍射条件设置: 步进长度 0101°
用 做常量元素、 微量元素含量测定。 所用仪器为 ICP 2 A ES (J Y 238 型) 。 化学分析由青岛海洋地质研 究所测试中心完成。
1. 3 碳酸盐含量测定
采用容量法测定碳酸盐含量, 具体操作步骤按 海洋地质调查规范中对该方法的要求进行[ 13 ]。测定 不同粒级沉积物中碳酸盐含量时先通过筛分 ( 1 4< 或 1 2< 间隔, 对粒径大于 01044 mm 部分) 或依据 Stokes 沉降原理提取小于某粒级沉积物 ( 对粒径小 于 01044 mm 部分) , 得到不同粒级的沉积物, 烘干 后测定碳酸盐含量。 此外, 碳酸盐颗粒类型通过体视显微镜、 偏光显 微镜、 颗粒染色实验等相结合的办法加以鉴定。
表 4 常量元素 ( 氧化物) 和微量元素的 ∆ 值 ( % )
T ab le 4. ∆ va lues of comm on ox ides and trace elem en ts ( % )
常 量 元 素
N a2O 1617 K 2O 014 M nO - 310 CaO 1717 Fe2O 3 - 816 M gO 910 T iO 2 A l2O 3
如果以 1 < 或 1 2 < 、 1 4 < 的粒级间隔考察碳 酸盐含量的粒级差异, 长江碳酸盐含量随粒级变细 逐渐降低, 3 < 以后含量趋于稳定, 约在 5% 左右 ( 图
4a ) ; 黄河碳酸盐含量随粒级变细而增加, 其中 415 < 以细部分碳酸盐含量明显增加 ( 图 4b ) 。
- 2112 - 518
范德江, 杨作升, 毛 登, 郭志刚
( 青岛海洋大学, 青岛 266003)
摘要: 采用 X 射线衍射物相分析、 地化成分组成 ICP 2 A ES 成分分析等方法对长江与黄河沉积物中粘土矿物、 进行了研究, 结果表明: 在粘土矿物组成上, 长江、 黄河沉积物都为伊利石+ 绿泥石+ 高岭石+ 蒙皂石组合, 但长江 沉积物以伊利石含量高 ( 约 70% ) 、 蒙皂石含量低 ( 约 5%～ 7% ) 、 伊利石 蒙皂石比值大于 8 为特征; 黄河型沉积物 则以伊利石含量低 ( 约 60% ) 、 蒙皂石含量高 ( 约 15% ) 、 伊利石 蒙皂石比值小于 6 为特征。 在小于 01016 mm 粒级 内残渣态地化成分组成上, T iO 2、 黄河两类沉积物中差别明显。 CaO 、 N a 2O 、 M gO 、 Fe 2O 3、 Sr、 B a、 L i、 Co 和 V 在长江、 黄河沉积物中碳酸盐的含量通常都为长江的 2 倍以上, 而在小于 01005 mm ( 715 <) 粒级中黄河沉积物碳酸盐的含 量约为长江的 9 倍。 关键词: 沉积物; 粘土矿物; 地球化学; 长江与黄河 中图分类号: P595 文献标识码: A 文章编号: 025621492 ( 2001) 0420007206
类型 N a 2O 黄 平均值 1157 标准差 0114 河 ( Ρ) 长 平均值 1112 标准差 0104 江 ( Ρ)
K 2O 3133 0119 3130 M nO 0116 0101 0117 CaO 1103 0104 0172 Fe2O 3 M gO 7120 0150 8155 0121 3101 0118 2151 0111 T iO 2 A l2O 3 0176 17175 0104 0199
1117 19193 0105 0114
0111 01005 0107
在常量元素组成上, 黄河型沉积物 N a 2O 、 CaO 、 M gO 等氧化物含量明显高于长江沉积物, Fe 2O 3、
第 4 期 范德江 等: 长江与黄河沉积物中粘土矿物及地化成分的组成
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T iO 2、 A l2O 3 含 量 明 显 低 于 长 江 沉 积 物, 而 K 2O 、 M nO 在两类沉积物中无明显差别。
黄 平均值 141 标准差 513 河 ( Ρ) 长 平均值 116 标准差 116 江 ( Ρ)
图 3 CaO 2 N a 2O 2T i O 2 端元图
F ig. 3 T he triangu la r m ap w ith end m em bers of CaO , N a 2O and T i O2
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海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质 2001 年
2° m in ( 测定伊利石结晶度时扫描速度设置为 1° ( 测定伊利石结晶度时扫描 ～ 35° m in ) , 扫描范围 3 ) 。 进行粘土矿物含量估算时 范围设置为 715 ～ 10° 所用强度因子取: 蒙皂石: 伊利石: ( 高岭石 + 绿泥 石) = 2∶4∶115。 伊利石结晶度 ( IC ) 选用 K ü b ler 指数, 依据国际