湘西北黑色泥灰岩风化剖面重金属富集的地球化学机制

作     者：白佳灵 冯志刚 马强 刘炫志 景称心 BAI Jialing;FENG Zhigang;MA Qiang;LIU Xuanzhi;JING Chenxin

作者机构：南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 南华大学衡阳市核燃料循环地质理论与技术重点实验室湖南衡阳421001 

出 版 物：《地球与环境》 (Earth and Environment)

年 卷 期：2019年第47卷第4期

页      面：436-447页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 081803[工学-地质工程] 07[理学] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41373115) 南华大学研究生科学基金项目(2018KYY160),南华大学大学生创新性实验计划项目(南华教201816) 

主　　题：黑色泥灰岩 风化 重金属 富集 地球化学机制 

摘      要：通过对湘西北地区黑色泥灰岩风化剖面(DM剖面)中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Th、U8种重金属元素地球化学特征的研究,并与区域上发育于黑色页岩的2条风化剖面的对比分析,初步揭示了黑色泥灰岩风化剖面中重金属富集的地球化学机制.结果表明:(1)与黑色页岩相比,黑色泥灰岩风化成土过程中重金属元素普遍呈现出低背景、高富集的地球化学特征.(2)黑色泥灰岩风化剖面的形成,是在基岩中碳酸盐快速溶蚀的基础上(基岩的酸溶相含量为78.57%),由酸不溶相进一步演化的结果.在此过程中,对于无明显外源输入的元素Cr、Ni、Cu、Zn、Pb、Th、U,一方面,赋存在酸溶相的部分随碳酸盐的淋失而亏损甚至强烈亏损(其中Th相对惰性);另一方面,残余在酸不溶相的部分因基岩中大量碳酸盐的淋失而显著富集,且随风化剖面的演化未显示出进一步的亏损.因此,这些元素在风化剖面中的富集是绝对(强烈)亏损和显著相对富集的综合结果.对于Cd,存在明显的外源输入,可能主要以水溶态形式带入并大量淀积在剖面下部.(3)在黑色泥灰岩风化剖面,有机质(OM)不是重金属元素的主要赋存介质,其对重金属元素地球化学行为的影响有限.(4)黑色泥灰岩发育的土壤中,Cu和Cd的平均含量分别为54.58 mg/kg和0.58 mg/kg,高于农用地土壤污染风险筛选值,特别是Cd,对土壤生态环境可能形成不利影响,应引起关注.