早侏罗世燧石中重金属/类金属的富集特征与来源解析：以土耳其东北部Gümü?hane地区为例

本研究针对土耳其东北部Gümü?hane地区早侏罗世燧石中重金属/类金属（HMs）的污染问题，通过地球化学指标（Igeo、EF、CF）和多元统计方法（PCC、PCA），揭示了Pb、Zn、Cu、As、Cd的富集规律及来源。研究发现，Alemdar、Tekke和Eskiba?lar样品受矿化作用影响，而Teda?等地Cd污染可能与硅藻来源相关，为化学沉积岩的污染评估提供了新范式。

　　

在当今环境地球化学研究中，重金属和类金属（HMs）污染已成为全球性议题，但以往研究多聚焦于碎屑沉积岩、河流沉积物或土壤，对非碎屑沉积岩（如燧石）的关注几乎空白。燧石作为二氧化硅（SiO₂
）主导的化学沉积岩，其微量金属富集机制与环境污染潜力长期被忽视。土耳其东北部Gümü?hane地区早侏罗世燧石中异常高含量的Pb、As、Cd等现象，引发了研究者对这类特殊岩石中HMs来源及环境意义的探索。

为解决这一问题，来自国内的研究团队对Gümü?hane地区五个地层剖面（Teda?、Alemdar等）和一口钻井（Eskiba?lar）的25份燧石样品展开系统分析。研究采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和质谱（ICP-MS）测定主微量元素组成，结合地化指数（Igeo、EF、CF）和统计方法（PCC、PCA），首次揭示了非碎屑沉积岩中HMs的分布规律与成因机制。论文发表于《Journal of African Earth Sciences》。

关键技术方法
研究团队通过野外采样获取不同沉积环境（地堑与地垒）的燧石样本，利用ICP-OES/MS测定Co、Mo、Pb等8种HMs含量；计算地化指数（EF、Igeo、CF）评估污染程度；采用Pearson相关系数（PCC）和主成分分析（PCA）解析污染来源；结合δU值、Ni/Co和Vi/(V+Ni)比值重建古氧化还原条件。

研究结果

Heavy metal/loid concentrations in chert
数据分析显示，Eskiba?lar钻井样品Co含量最高（3.50–3.80 mg/kg），而Alemdar和Tekke剖面富集Pb（最高156 mg/kg）、Zn（329 mg/kg）及As（148 mg/kg）。Cd在所有区域均显著超标，尤以Pirahmet（EF>10）和Eskiba?lar（EF>40）为甚。

Pollution level of cherts and sources of heavy metal/loids
地化指数表明：Alemdar-Tekke-Eskiba?lar组受矿化作用主导（PCA显示Pb-Zn-Cu同源），As为陆源输入，Cd可能源自硅藻生物作用；而Teda?-Ak?akale-Pirahmet组仅Cd富集（硅藻来源），其余金属为背景值。

Geological setting
构造分析揭示，早侏罗世Gümü?hane处于裂谷环境，Alemdar等地燧石形成于地堑，而Teda?等沉积于地垒，这种构造分异解释了HMs的空间分异。

Conclusions
研究首次证实非碎屑沉积岩中HMs的污染潜力：1）矿化作用与构造环境（地堑/地垒）共同控制Pb-Zn-Cu-As分布；2）Cd异常与硅藻生物作用相关；3）氧化-缺氧（oxic-anoxic）条件未显著影响HMs富集。该成果为化学岩的环境风险评估提供了方法论框架，对理解古环境记录与现代污染治理均有启示意义。

讨论与意义
突破性地将传统污染评估体系（如EF、Igeo）拓展至燧石研究，揭示了化学沉积岩中HMs的独特富集机制。发现矿化作用与生物作用的耦合效应，为区域矿产勘探和古环境重建提供新线索。研究呼吁关注非碎屑岩在重金属循环中的作用，填补了该领域的知识空白。