白洋淀沉积物间隙水中的自然有机质结构特征

利用紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)研究白洋淀沉积物间隙水中的自然有机质(NOM)的结构和来源,通过提取自然有机质的UV-Vis图谱特征参数(HIX)发现,与入河口区和水产养殖区的采样点相比,淀区出水口区域采样点的沉积物间隙水中的自然有机质腐殖化程度较高,这表明淀区出水口区域沉积物间隙水中的自然有机质具有较高的芳香碳的结构。白洋淀沉积物间隙水中的自然有机质分层分析结果显示,表层沉积物(0~3 cm深)间隙水中的自然有机质腐殖化程度较低。特征参数E2/E3(UV-Vis在波长250 nm和365 nm处吸收率的比值)显示,白洋淀自然保护区采样点沉积物间隙水中的自然有机质主要来自胡敏酸源,河口区和养殖区采样点沉积物间隙水中的自然有机质主要来自生物源,其他采样点沉积物间隙水中的自然有机质则同时受到陆源和生物源的影响。     

北冰洋西部表层沉积物重矿物特征

对中国首次(1999年)和第二次(2003年)北极科学考察在楚科奇海及邻近的北冰洋深水区采取的47站表层沉积物进行了碎屑重矿物鉴定分析。结果表明北冰洋西部表层沉积物中重矿物以抗风化能力较弱的绿帘石、紫苏辉石和普通角闪石为优势矿物,钛铁矿、石榴子石、磷灰石和赤铁矿为特征矿物。矿物组合分区表明研究区物质来源和水动力变化较为复杂:白令海峡以南沉积物中重矿物含量高,水动力强;白令海峡以北的洋流变化与所经区域沉积物重矿物种类和含量变化相一致,即楚科奇海中部沉积物富集紫苏辉石、钛铁矿和石榴子石,物质来源可能与楚科奇山原相关,而在阿拉斯加沿岸沉积物中富集绿帘石和紫苏辉石,与阿拉斯加沿岸流携带物质相关;楚科奇海北部深水区碎屑矿物沉积速率低且矿物多有蚀变。     

黄河三角洲潮滩沉积物磁性特征与沉积环境分析

环境磁学方法作为沉积记录研究的重要手段,已在黄土、湖泊和陆架沉积物中得到广泛应用,但将此方法应用于潮滩沉积环境的研究并不多。因此,通过测量黄河三角洲潮滩YDZ1柱样沉积物磁学和粒度参数,结合AMS14C测年数据,对末次冰盛期后黄河三角洲潮滩沉积物磁性特征与沉积环境进行分析。结果表明:以假单畴(PSD)~多畴(MD)晶粒为主的亚铁磁性矿物主导了潮滩沉积物的磁性特征,磁学参数中的χARM,χARM/SIRM和χARM/χ可视为粘土(4μm)或细粒级组分(32μm)含量的代用指标。潮滩沉积相序自上而下为泛滥平原相、河流相、三角洲前缘相、浅海相、潮坪相和河流相,沉积环境表现为强(陆相)、弱(海相)、强(陆相)的演变过程。     

西南极海沉积物碘的迁移与富集

本文研究了西南极不同地理环境沉积碘的地球化学迁移和富集机制 ,结果表明海湾和深海表层沉积物碘主要与有机质结合 ,但在陆架和半深海 ,与氧化物结合和吸附态碘可占相当大的比例。碘在表层沉积物中迁移的环境特征与铁类似 ,即在还原环境中迁移 ,在氧化环境中转入固相 ,然而碘在沉积物中主要并不是作为电子接受者 ,而是随有机质分解或氧化物还原后被释放进入液相。沉积物表层 I/Corg值高于浮游生物是由于吸附和氧化过程的参与。沉积物 I/Corg值随深度的降低代表了有机质分解 ,氧化物还原 ,粘粒物质解析及间隙水碘扩散的综合效应。沉积物碘的扩散通量与沉积通量在同一数量级水平解释了沉积岩贫碘的原因。根据计算和讨论结果重新提出了海洋沉积物碘迁移和富集的地球化学模式。     

达里诺尔湖沉积物粒度及营养盐垂直分布特征变化

通过对达里湖湖中心柱状沉积岩芯总氮(TN)、总磷(TP)、有机质(OM)和粒度指标的测试与分析,探讨其垂向分布特征及影响因素。结果表明,营养盐TN、TP和OM的含量分别为2.12~3.71 g/kg、0.48~0.74 g/kg和4.71%~7.97%,平均值分别为2.98 g/kg、0.64 g/kg和6.29%。1832~1941年,TN、TP和OM含量较为稳定且含量较低;1941~1965年,TN和TP含量不同程度上先增加后减小,OM含量呈减小趋势;1965~2011年,TN、TP和OM含量整体上表现为增加趋势。沉积物中C/N值显示有机质及营养盐的主要来源为浮游动植物,沉积物粒级组成以粘土为主。沉积物中OM与TN和TP极显著相关,说明沉积物中氮主要以有机氮的形式存在,有机质与磷的生物地球化学循环也有相当紧密的关联;TN与TP表现出极显著相关性,说明沉积物氮、磷在沉积行为上有一定的相似性。沉积物中TN、TP和有机质与粒径小于4μm的颗粒正相关,与其它粒径的颗粒负相关。     

南极普里兹湾表层沉积物有机地球化学特征及其生态环境意义

用气相色谱和气相色谱-质谱分析法分析了南极普里兹湾5个站位表层沉积物中多种生物标志物,探讨了其生态环境指示意义。结果显示:(1)湾内中心区总类脂物含量最高(1 193μg·g-1),埃默里冰架区次之(572μg·g-1),陆坡区最低(341μg·g-1),且与沉积有机碳、总糖、生物硅、菜籽甾醇、表层海水叶绿素a等参数显著正相关(p0.1),表明底层有机质与上层水体浮游植物密切相关;(2)C27甾烷含量与C28甾烷显著负相关(p0.01),指示着晶磷虾与硅藻的食物链关系;(3)相对较高的饱和烃/芳烃比值(2.5)、较低的Pr/C17(0.5)和Pr/Ph(2)证明沉积有机质主要来源于硅藻等浮游植物,同时饱和烃双峰群(C17或C18和C29)的存在及较高含量的C29甾烷(35.79%)指示外域有机质输入,且湾中心区的(CPI=1.60,Pr/Ph=0.69)要高于陆坡区和冰架区(CPI=1.01,Pr/Ph=0.39);(4)湾内中心区和冰架区脂肪酸C18:2/C18:0平均比值(0.78)要高于陆坡区(0.23)和低纬度地区(0.1),表明南极夏季普里兹湾陆坡区的表层海水温度要高于湾中心区和冰架区。     

北部湾北部滨海湿地水体和表层沉积物中营养元素分布与污染评价

2009年4～5月,对北部湾北部滨海湿地水体和表层沉积物进行了取样调查,研究水体中营养盐和表层沉积物中碳、氮和磷元素含量、分布及其影响因素,并在此基础上评价了滨海湿地水体富营养化水平和表层沉积物的污染状况.研究区水体中的溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、活性磷酸盐PO43-—P和化学需氧量(CODMn)平均含量分别为(211.84±37.44) μg/L、(11.01±12.11) μg/L和(0.92±0.32) mg/L;表层沉积物中总氮(TN)、总磷(TP)和总有机碳(TOC)的平均含量分别为(373±355) μg/g、(232.28±157.34) μg/g和(0.45±0.46)％.北部湾北部滨海湿地水体中的DIN含量和PO43-—P含量在茅尾海和廉州湾东部西场海区都很高,且水体富营养化比较严重,大规模的海水养殖可能是造成该现象的主要原因.研究区水体中CODMn含量空间分布呈近岸高、远岸低的特征.研究区铁山港顶部、南流江口、大风江口、钦江和茅岭江口较细的表层沉积物中的TN、TP和TOC含量较高.研究区表层沉积物的TOC/TN值分布表明,钦江口、钦州港区、防城港、企沙港区和珍珠湾东北部的沉积物有机质含量受到了强烈的陆源影响.根据加拿大安大略省环境质量评价标准,除了钦州湾顶部的龙门港区、大风江口中部和铁山港顶部西北角一小部分区域的表层沉积物中的TOC、TN和TP含量分别略高于1％、550μg/g和600μg/g,已被明显污染,而处于最低级别或严重危害级别,会对部分底栖生物产生影响外,其他绝大部分区域都属安全级别,为清洁或部分已被轻微污染.     

北冰洋西部表层沉积物矿物学特征及其物质来源

对北冰洋西部79个表层沉积物样品进行了全岩X射线衍射矿物组成分析,结合洋流和地质背景,探讨各矿物分区的物质来源。矿物组合分区表明研究区物质来源变化较为复杂:(1)在楚科奇海的中部靠近白令海峡处长石含量很高,主要是阿纳德尔流携带的来自阿纳德尔河的沉积物;在楚科奇海的西侧的长石含量也较高,且与其他矿物组合分区相比,角闪石含量较高,这是因为受阿纳德尔流和东西伯利亚沿岸流的双重影响,沉积物来自西伯利亚陆地的一些高含长石的火山岩及沉积岩等。在楚科奇海的东侧,石英含量很高,来源为阿拉斯加沿岸流携带的育空河及卡斯奎姆河的沉积物。在阿拉斯加北部,碳酸盐岩和石英含量高,这与马更些河搬运的沉积物有关;(2)北冰洋西部深水区中加拿大海盆的南端和中部方解石和白云石的含量较低,说明受波弗特环流携带的加拿大北极群岛的碳酸盐影响相对较小,且与其他矿物组合分区相比,云母含量最高,说明沉积物主要来源为来自拉普捷夫海的海冰沉积物;此外,一些黏土级细粒物质可能由大西洋中层水携带而来。深水区的其他海域以方解石和白云石含量高为特点,主要受波弗特环流的影响,来源主要为加拿大北极群岛的班克斯岛和维多利亚岛;此外,还受来自西伯利亚陆架,主要是拉普捷夫海沉积物的影响。     

南极半岛东北部海域碎屑矿物特征与物源分析

基于南极半岛东北部海域15个表层碎屑沉积物样品和1个柱状样的碎屑矿物学分析,对该区的沉积环境与物质来源进行了相关分析。结果显示,该区碎屑矿物共有31种,其中,重矿物19种,以石榴子石、紫苏辉石、绿帘石、普通角闪石为主;轻矿物12种,以石英、斜长石、火山玻璃(褐色、无色)为主。根据矿物组合分布特征,研究区可以划分为2个碎屑物沉积区:Ⅰ区为辉石-磁铁矿-火山玻璃型,主要物质来源为南设得兰群岛及南极半岛北段火山岩与火山喷发物,冰川为其主要搬运介质和动力来源;Ⅱ区为石榴子石-绿帘石-角闪石-石英型,南奥克尼群岛物质、南极绕极环流搬运南极半岛及其附近岛屿的物质对该区沉积物均有贡献。     

柴达木盆地碱山深钻的硼同位素地球化学特征

沉积物硼(B)同位素组成可以反映其地质成因及经历的地质过程,因此在许多领域的研究中都有较为广泛的应用。通过对位于柴达木盆地碱山背斜顶部的SG-1b钻孔沉积物(7.3～1.6 Ma)水溶组分的B同位素研究,发现钻孔沉积物B含量在38.55～172.3μg/g之间,平均含量为87.6μg/g;δ~(11)B值的变化范围在3.61‰～16.26‰之间,平均值为10.65‰,B含量与δ~(11)B值具有一定的正相关关系。进一步分析表明,受到碱山背斜构造隆升以及晚新生代以来气候干旱化的影响,柴西古湖逐渐咸化萎缩,沉积环境以及碳酸盐含量、粘土矿物含量及其矿物组合等也在发生变化,B含量和δ~(11)B值自钻孔底部向上的逐步增加以及后期的急剧增加,与水溶离子含量以及矿物和粒度等的变化一致,这说明柴达木盆地晚中新世以来湖泊沉积物的B含量和δ~(11)B值可以很好地反映研究区气候和湖水的演化过程,共同指示了研究区自7.3 Ma以来气候的持续干旱化和湖水盐度的逐步增加,以及3.3Ma以来干旱化和湖水浓缩过程的加剧。     

ANOMEALY OF FLUORINE IN A SEDIMENTARY SYSTEM, WESTERN ANTARCTIC OCEAN

Fluorine content in bulk sediment and its pore water in Western Antarctic Ocean is 200～395μg/g and 1.18～1.92ug/ml respectively, far below the average reported previously in the world oceans (540 ug/g and 2.7t~g/ml, respectively). This study also shows that the distribution of fluorine in the sediments of the area is mainly controlled by the chemical composition of the material from the surrounding islands, and the element seems to be mostly incorporated in the hornblende, thus the correlation between the element and the hornblende amount in the sediments can be expressed statistically as following: F=217+ln Vh. The low concentration of fluorine in the pore water is largely due to the weak weathering process on the islands and the precipitation of the element with calcium. It can be indicated well by the lower value of anion-exchangeable (HCO_3~-) F- in the studied area, which is only about one tenth of that in Pacific Ocean and a quarter in South China sea and a half in the sea east of Zhejiang. In a     

Porewater geochemistry and solute flux from bottom sediments,Devils Lake,North Dakota

Sediment cores were collected for pore-water analysis from the eastern end of Devils Lake, located in northeastern North Dakota, to determine diagenetic reactions occurring in surficial bottom sediments and to evaluate the impact of these reactions on chemical concentrations in the overlying lake water. Sediment pore waters are enriched in major ions and nutrients relative to lake water. The principal sources of major ions to pore water are saline sediments located in the upper 1 m of bottom sediment. The principal source of titration alkalinity and nutrients to pore water is microbial decomposition of sedimentary organic matter by sulfate reduction. Sediment pore waters in the eastern part of Devils Lake have higher major-ion concentrations and solute-flux rates than the sediment pore waters in the central part of the lake. In contrast, sediment pore waters in the central part of Devils Lake have significantly higher nutrient concentrations and solute-flux rates. Major-ion concentrations and solute-flux rates in sediment pore water increase from west to east. These trends indicate that bottom-sediment diagenetic processes are, in part, responsible for the observed concentration gradient in the lake. The higher nutrient concentrations and the higher nutrient diffusional-flux rates in Main Bay are the result of more labile sedimentary organic matter and the occurrence of sulfate reduction. Environmentally-reactive trace-metal concentrations (Cu, Pb, Zn, and Fe) in bottom sediments decrease from west to east with distance from the surface-water sources and with increasing surface-water salinity.     

晚更新世以来布兰斯菲尔德海峡冰－海沉积特征

综合分析和研究了采自布兰斯菲尔德海峡主体海槽中ＰＣ１０孔（７５３ｃｍ长）的全部室内外资料：岩芯、粒度特征、矿物组分、生物尸体群和年代学等，指出了整个岩芯柱代表了区内１１２．５ｋａ以来冰－海环境的沉积。沉积作用包括生物硅质沉积，火山碎屑沉积和浊流沉积等。其中生物硅质沉积作用，不论在高水位／间冰期或低水位／冰期均占主导地位，不同的是低水位／冰期沉积物中陆源碎屑物含量低且矿物成分和岩屑成分较单一，而高水位／间冰期则相反，且前者沉积速率低于后一时期，这一沉积特点与中低纬度情况有所不同     

泥沙解吸重金属污染物动力学模式研究

从吸附动力学方程和质量守恒出发,导得静态试验中泥沙解吸重金属污染时,单位重量泥沙剩余吸附量和水相浓度随时间变化的计算公式,进而导得单位重量泥沙剩余平衡吸附量和水相平衡浓度的计算公式。在此基础上,结合试验进一步研究了泥沙解吸重金属污染物的动力学模式。     

北极海洋放线菌R-527F的抗菌活性筛选、鉴定及其抗菌物质合成条件研究

对分离自北冰洋７３°Ｎ以北海域沉积物中的一株放线菌Ｒ５２７Ｆ进行分子鉴定及生物活性研究。通过对菌株的形态特征、培养性状、生理生化特征以及１６ＳｒＤＮＡ序列进行综合分析,确定该株菌为链霉菌属,暂定名为Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ ｓｐ．Ｒ５２７Ｆ。其含有聚酮类Ⅰ型（ＰＫＳⅠ）和非核糖体含硫多肽类（ｎｏｎｒｉｂｏｓｏｍａｌｐｅｐｔｉｄｅｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ,ＮＲＰＳ）化合物的合成基因。对其抗菌活性及活性物质发酵条件进行了研究,实验结果表明,该菌株所产生的抗菌物质对枯草芽孢杆菌具有显著抑制效果,抑菌圈直径达到１８．２ｍｍ。适合其抗菌物质的发酵条件：种子液接种量为４％,培养基初始ｐＨ为８．０,培养温度为２８℃,培养时间为６ｄ,摇床转速为１８０ｒ?ｍｉｎ－１,装液量为４０％,为该菌株抗菌物质的进一步研究奠定发酵条件参数基础。     

普里兹湾陆架表层沉积物粒度特征及其环境指示意义

基于对普里兹湾陆架表层沉积物粒度分析,结合海区动力环境特点,初步探讨了考察区类型、组成及冰海沉积作用特点。研究区表层沉积物大体可分为:砾(G)、泥质砂质砾(ms G)、砾质泥(g M)、砾质泥质砂(gm S)、含砾泥((g)M)、含砾泥质砂((g)m S)、砂(S)、砂质粉砂(s Z)和粉砂(Z)九种类型。依据沉积物粒度特征与地形变化,可将研究区划分为东部含砾泥质区和西部含砾砂质区。在东部含砾泥质区,包括四夫人浅滩、Svenner水道区、普里兹水道区和埃默里海盆区,沉积作用主要受海流影响,冰筏碎屑的影响有限,沉积物总体较细,粘土和细粉砂含量较高,粗粉砂和砂含量较低。在西部含砾砂质区,包括弗拉姆浅滩和埃默里冰架前缘,沉积作用受冰山、埃默里冰架和海流的共同影响,沉积物中粘土含量较低,砂和砾石含量较高,但也有个别站位可能受冰间湖的影响,沉积物粒度偏细。     

Dynamic modelling of passive margin salt tectonics: effects of water loading, sediment properties and sedimentation patterns

We investigate the evolution of passive continental margin sedimentary basins that contain salt through two‐dimensional (2D) analytical failure analysis and plane‐strain finite‐element modelling. We expand an earlier analytical failure analysis of a sedimentary basin/salt system at a passive continental margin to include the effects of submarine water loading and pore fluid pressure. Seaward thinning sediments above a weak salt layer produce a pressure gradient that induces Poiseuille flow in the viscous salt. We determine the circumstances under which failure at the head and toe of the frictional–plastic sediment wedge occurs, resulting in translation of the wedge, landward extension and seaward contraction, accompanied by Couette flow in the underlying salt. The effects of water: (i) increase solid and fluid pressures in the sediments; (ii) reduce the head to toe differential pressure in the salt and (iii) act as a buttress to oppose failure and translation of the sediment wedge. The magnitude of the translation velocity upon failure is reduced by the effects of water. The subsequent deformation is investigated using a 2D finite‐element model that includes the effects of the submarine setting and hydrostatic pore pressures. The model quantitatively simulates a 2D approximation of the evolution of natural sedimentary basins on continental margins that are formed above salt. Sediment progradation above a viscous salt layer results in formation of landward extensional basins and listric normal growth faults as well as seaward contraction. At a later stage, an allochthonous salt nappe overthrusts the autochthonous limit of the salt. The nature and distribution of major structures depends on the sediment properties and the sedimentation pattern. Strain weakening of sediment favours landward listric growth faults with formation of asymmetric extensional depocentres. Episodes of low sediment influx, with partial infill of depocentres, produce local pressure gradients in the salt that result in diapirism. Diapirs grow passively during sediment aggradation.     

南大洋普里兹湾沉积物中生物硅的溶解度研究

本文利用中国南极科学考察航次获得的沉积物样品,采用分批（batch）实验方法,获取实验室生物硅溶解度,并结合间隙水中可溶性硅剖面,对普里兹湾沉积物中生物硅的溶出过程进行了初步研究。研究结果如下：在25℃,pH 8条件下,普里兹湾IV-10、 IS-4站表层沉积物中生物硅的实验室溶解度分别为1936、1539μmol/dm3,不同层次沉积物溶出结果显示随深度增加溶解度值降低。根据实验室溶解度数据与间隙水硅酸盐Cd的分析比较,表明研究站位沉积物生物硅的早期成岩过程中生物硅的溶出还伴随有其他化学过程。