论文总字数：19810字
目 录
1 研究区域概况 5
2 材料与方法 6
2.1 野外调查与取样 6
2.2 实验方法 7
3 研究结果 7
3.1 稀土元素的数据计算处理 7
3.2 稀土元素含量变化 8
3.3 稀土元素配分模式 13
4 讨论 15
4.1 澧水沉积物稀土元素的控制因素 15
4.2 澧水沉积物稀土元素对物源的指示 16
5 结论 21
参考文献 22
致谢 24
澧水下游漫滩沉积物稀土元素地球特征及其环境指示
高凡
Abstract: This paper analyzes the geochemical characteristics of rare earth elements in the floodplain sediments downstream of the Lishui River, reveals the geochemical characteristics of the rare earth elements in the sediments, and discusses the material sources of the muddy water. The results showed that the average content of rare earth elements in the floodplain was 148.37ppm. The parameters of rare earth elements were: light rare earth enrichment and heavy rare earth relative loss, δCe weak negative anomaly, and δEu moderate loss; The REE distribution pattern of the sediments in the downstream floodplain of the Lishui River standardized by the three data can be used to determine that the source of the study area is mainly the Yangtze River sediments, the materials brought about by surface runoff from the soil erosion in the Liyang Plain. Coming sediments. In the whole, the source of sediments in the floodplain downstream of the Lishui River is dominated by the soil brought about by water and soil loss. In some areas, sediments from the Yangtze River dominate.
Keywords: Lishui River;rare earth elements; sediment; source identification.
稀土元素（REE）是化学周期表中镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称，在元素周期表上是一组相当重要的元素族，而我们主要研究探讨是REE家族镧系元素中的14种稀土元素，其中包括镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu。它们是一种相当特殊的元素组具有外层电子为4F的电子排布，因而它们的化学性质相当的稳定，很少与其他物质进行反应。往往一种稀土元素出现时会跟随其它的稀土元素，同时也会有各个稀土元素的运动和组成规律[1-8]。这种情况被用于研究和反演物质来源、沉积环境变化和气候演化信息[1-7]。我们将根据稀土元素的特征参数及配分模式来对研究区域的沉积物物质来源。
本次研究区域为澧水下游漫滩，河漫滩在河流地表中分布广泛，受到其洪水泛滥在河岸以外形成的，河漫滩沉积是以垂向加积为主的细粒沉积物[9]。河漫滩沉积具有多样的类型，主要由当时的沉积动力和沉积环境、地理位置、人类活动以及气候条件等多种因素而形成的，并且河漫滩的沉积物质形成及差异性也与物质的来源有着重要的关系。因此我们在讨论沉积物来源时可依据这些不同沉积相内稀土元素的特征参数分析出其流域内的沉积环境变化。
1、研究区域概况
本文的研究区域为澧水下游地区，位于中国湖南省西北部，在行政区上主要由湖南省进行管辖，地理位置在北纬29°30′～30°12′，东经109°30′～112°之间，澧水流域的西、南方有沅水，以武陵山为界；北方有清水江，以湘鄂丛山为界；东边有洞庭湖，主要通过澧水尾闾洪道与之相连[10]。该研究区域的附近河流湖泊有长江、洞庭湖、湘江、资江以及沅江。澧水是与湘江、资江、沅江并称为湖南省四大河流之一，澧水是这四大河流中长度最小的一条，其长度和流域面积均远不及湘江，但由于澧水的中上游与长江三峡同属于一个暴雨气候区，流域内拥有较高的降水量，因而河流径流量为在湖南省内为最高。该流域内主要的汛期在每年的4-9月，径流量占据全年的70%[10-13]。本区的地貌特征格局除山间河谷盆地及山原外,其余均为低山地以及滨湖平原，而在澧水下游主要是丘岗和平原区为主，地势相对比较平坦开阔，对地表径流的汇集冲刷、水动力对土壤的自然侵蚀以及沉积物的堆积与搬运都提供了有利的环境条件[16]。长江通过四口河系与洞庭湖相连，而澧水与洞庭湖额相交处为澧水尾闾洪道口[14]。在汛期，长江干流会出现大量的洪水涌入洞庭湖，从而将长江地区的沉积物带人洞庭湖内。由于下游地势平坦，洞庭湖内出现高水位时极有可能会对澧水河段进行倒灌，从而将会在澧水下游的区域可能会出现长江沉积物。
本文选择的澧水下游河段的沉积物采样点是在北纬29°31′～29°43′、东经111°34′～111°52′，是从石门至津市河段，长度为66千米，这段区域是澧水汇入洞庭的最后一段河流，也是澧水河流两岸人类活动最为显著的河段[10]。本文通过研究该地区进行表层沉积物采样，然后进行沉积物稀土元素的地球化学测试，探讨了研究区域的地表沉积的形成条件及物质来源情况，从而揭示出我国澧水下游漫滩表层沉积物沉积过程及沉积环境的变化。
2、材料与方法
2.1、野外调查与取样
2016 年 10 月，我们对澧水下游漫滩沉积物区域进行沉表层积物取样，采样时间在洪水期（4月-9月）之后，采样点分别在津市的河段一直到石门前的河段自东向西进行21个单独编号取样（图1）。抽取的采样点仔细选查过，并尽量避开人类活动较为频繁的区域，由此产生可能对该实验造成的不利影响。本次采样一共获取了21个样品,每个采集出来的样品后，立即用干净的聚乙烯塑料密封袋进行密封处理，之后再进行相关的描述工作。在进行每个样品单独编号后妥善保存下来并为之后带回实验室进一步的处理做准备。
整个澧水下游河段附近地区均有公路和加油站等，LS01到LS04采样点位于津市内，LS02采样点位于澧水支流——涔水与澧水主流的交汇处；LS05到LS07采样点以及LS14到LS21采样点附近有较多的村庄农田；LS09和LS10采样点附近有艳洲水电站，并且附近有澧水支流——澹水与澧水主流的交汇处，LS10在艳洲水坝前部；而LS08采样点在艳洲水电站的下游地区，LS11到LS13则是该水电站的上游地区，并且在澧县地区，人类生产生活比较密集[17]。
图1 研究区域的采样点分布图
2.2、实验方法
我们在进行测量稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu）的数据主要使用的仪器有等离子质谱仪(ICP - MS)，ICP - MS的技术具有较高的精密度和灵敏度，并且其产生相对简单的光线谱，以及较宽范围的动态线性组，同时也可以对多元素进行快速分析，ICP - MS在稀土元素分析方面显示出其较高的优越性[18-19]。
在整个实验过程中，在南京大学地球科学与工程学院国家重点实验室完成，并且采用了空白样以及国家标准沉积样标样SDO-1进行全程监控[18-19,26]。首先我们之前在采样点取回来的表层沉积物样品在室温下进行自然风干，之后对每个编号的样品称取50mg进行初步的烘干，冷却后使用玛瑙研钵研磨，再用200目的尼龙网进行筛选。其次对沉积物进行化学烧解处理，利用混合酸HF HNO3来分解，目的是为了清除有机质及沉积物内黏土矿物中的层间水。再经过高压密闭消解法后利用等离子体质谱仪对元素进行多次以上的样品与标样重复分析[]。
3、研究结果
3.1、稀土元素的数据计算处理
稀土总量（∑REE），一般指从La到Lu和Y元素的含量和。为了便于其他河流的数据对比分析，本次研究的∑REE将去掉Y含量，只有从镧系元素中La到Lu 这14种元素之和[1]。
轻稀土元素之和（LREE），一般是指镧系元素中原子系数前7位的总和，即La到Eu的七种元素的总和。
重稀土元素之和（HREE），一般是指镧系元素中原子系数后7位的总和，即Gd到Lu的七种元素的总和。
轻/重稀土元素（LREE/HREE），一般是指轻稀土元素与重稀土元素的比值。
δCe是指Ce的数据经过球粒陨石标准化后的数值，具体计算方式如下[7]：
δCe=
式 1；
δEu是指Eu的数据经过球粒陨石标准化后的数值，具体计算方式如下[7]：
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