长江入海沉积物中的Fe循环与环境示踪意义

2023-08-17 理论教育版权反馈

【摘要】：南通长江干流样品赤铁矿特征峰明显，出现在565 nm 处;针铁矿主峰出现在505 nm 处，次峰出现在435 nm 处，次峰高于主峰。长江干流、支流一阶导数图谱的差异，反映了干流、支流赤铁矿和针铁矿组成的不同。由峰的位置和高度可知，岷江样品赤铁矿和针铁矿含量最低。结果显示，长江沉积物赤铁矿和针铁矿变化范围较大，雅砻江、岷江和大渡河显示出极低的赤铁矿和针铁矿含量。与长江沉积物相比，黄河沉积物的赤铁矿含量普遍较高。

为了更好地说明长江沉积物赤铁矿、针铁矿的组成特征，本书选择了典型长江下游干流、支流沉积物(南通长江—CJ-NT-17;岷江CJ-11;乌江CJ20-1)，黄河悬浮物(山东垦利)和黄土(邙山)样品的漫反射一阶导数图谱进行对比(图6-10)，结果显示，长江干流(南通)和支流(岷江、乌江)样品一阶导数图谱有很大的差别。南通长江干流样品赤铁矿特征峰明显，出现在565 nm 处;针铁矿主峰出现在505 nm 处，次峰出现在435 nm 处，次峰高于主峰。岷江样品赤铁矿和针铁矿特征峰峰型非常不明显，几乎无法识别赤铁矿特征峰和针铁矿特征峰主峰。针铁矿次峰相比其他样品明显较低，且出峰位置在425 nm 处。乌江样品的赤铁矿特征峰也不明显，而且出峰位置偏向短波方向，约在535 nm 处。针铁矿主峰出现在505 nm 处，次峰出现在435 nm 处，次峰明显高于其他样品针铁矿次峰。长江干流、支流一阶导数图谱的差异，反映了干流、支流赤铁矿和针铁矿组成的不同。由峰的位置和高度可知，岷江样品赤铁矿和针铁矿含量最低。乌江样品赤铁矿的含量比南通干流样品要低，但针铁矿含量高于南通干流样品。

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图6-10　长江、黄河和黄土样品漫反射光谱一阶导数图

黄河样品来自下游山东垦利，更具代表性。相比长江干流下游悬浮物样品(南通)，黄河样品赤铁矿和针铁矿特征峰的位置是一样的，但赤铁矿特征峰明显高于长江样品，针铁矿特征峰高近似，反映了黄河沉积物赤铁矿含量高于长江沉积物，针铁矿含量差别不大。黄土(邙山)样品赤铁矿、针铁矿特征峰与长江黄河样品基本一致，但赤铁矿特征峰比黄河样品更高，反映了赤铁矿在黄土中更加富集。

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图6-11　不同样品赤铁矿和针铁矿组成特征

由于各种样品针铁矿特征峰差别不大，本书选择赤铁矿一阶导数特征峰高和针铁矿一阶导数特征峰次峰绘制二元图解，进一步讨论不同样品赤铁矿和针铁矿的含量特征(图6-11)。结果显示，长江沉积物赤铁矿和针铁矿变化范围较大，雅砻江、岷江和大渡河显示出极低的赤铁矿和针铁矿含量。与长江沉积物相比，黄河沉积物的赤铁矿含量普遍较高。黄土样品，尤其是西安黄土，显示出极高的赤铁矿含量。粉尘气溶胶样品针铁矿含量差别很大(沈振兴等，2004)，陕西榆林样品针铁矿一阶导数特征峰次峰高达0.14，而甘肃敦煌和内蒙古科尔沁样品只有0.06左右。北大西洋样品显示出异常低的赤铁矿和针铁矿含量特征。总体来看，不同环境下的样品，赤铁矿和针铁矿组成有较大的差别。

一般认为，湿润的环境有利于针铁矿的形成，而干燥温暖的环境更利于赤铁矿的形成(Schwertmann，1971，1988;Cornell和Schwertmann，2003;Balsam 等，2004)。因此，这两种矿物含量的多少反映了不同的环境信息。地处中国西部的黄土高原地区，气候干燥(Liu，1985)，黄土中普遍存在磁铁矿的低温氧化作用(LTO)，使大量磁铁矿氧化成赤铁矿(Liu等，2004a;Chen等，2010)，因而黄土样品中赤铁矿含量显著。黄河流经黄土高原地区，强烈的水土流失使黄土成为黄河沉积物的主要来源(Ren和Shi，1986)。因而黄河沉积物在矿物组成上与黄土十分相似(林晓彤等，2003)，也表现出较高的赤铁矿含量。通过赤铁矿一阶导数特征峰高和针铁矿一阶导数特征峰次峰绘制二元图解，不同环境样品显示出赤铁矿和针铁矿组成差异，说明了应用漫反射光谱研究沉积物赤铁矿和针铁矿组成，具有重要的源区指示意义(沈振兴等，2004;Balsam等，2007)。

长江入海沉积物中的Fe循环与环境示踪意义

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