东太平洋柱状沉积物的古气候和古环境记录

太平洋深海盆地的远洋沉积物在物质组成和来源上远较大陆边缘简单.由于远离大陆,又有海沟与周边大陆分隔,太平洋深海沉积物中通常不包含由河流水系搬运而来的悬浮物,因此从深海沉积物中提取古气候、古环境信息可以避免诸多地质因素相互叠加和干扰[1].深海远洋沉积物中的主要组分是风成陆源碎屑(包括火山碎屑)和来自上层海水的生源组分(降落到洋底的生物壳体)以及由海解作用形成的自生矿物[2],其中陆源碎屑的相对含量、粒度及矿物成分可以反映大气环流的强度及物源区的气候环境[1],生源组分的组成、相对含量和丰度以及种属含量变化则与表层海水的生产力和溶解作用有关.     

南海海盆中部表层沉积物地球化学特征

分析了南海海盆中部224个站位表层沉积物的常量组分和微量元素组成,结果表明,这些沉积物与大陆上地壳相比,具有相对贫Si和富Fe、Mg、Na、Ca、Mn的特点,微量元素含量总体与大陆上地壳较为相近。表层沉积物化学组分可以划分为4类组合:硅酸盐碎屑组分、钙质生物碎屑组分、火山碎屑组分和自生矿物组分;硅酸盐碎屑组分和钙质生物碎屑组分占绝对优势,两者含量互为消长,自生矿物和火山碎屑含量较低,仅在局部区域起到相对明显的贡献。南海海盆中部表层沉积物化学组成主要受水深、沉积作用和物质来源3个因素控制;水深和底流搬运作用影响钙质生物碎屑分布,深水海盆碳酸盐溶解作用强烈,海盆中部沉积物钙质生物碎屑含量低,而底流作用则将陆坡区钙质碎屑搬运至海盆边缘区域。沉积物地球化学特征指示,海盆中部沉积物陆源碎屑物质主要来自于西部或西南部,火山碎屑物质可能主要来自于吕宋岛弧火山喷发,并堆积于扩张中心以北和海盆东部区域。     

中沙群岛附近海域沉积物中的轻矿物分区及物质来源

海底沉积物中的碎屑矿物(粒级为0.063~0.125 mm)的特征及分布样式对于鉴别沉积物的源区具有重要的指示意义.对取自南海中沙群岛附近海域114个表层沉积物样品的轻矿物含量、分布特征和矿物组合进行了研究,在此基础上将本区划分为以下三个矿物组合区:生物碎屑矿物区(Ⅰ)、火山碎屑矿物区(Ⅱ)、混合矿物区(Ⅲ).生物碎屑矿物区(Ⅰ)的矿物组合单一,为生物骨屑矿物.生物骨屑矿物主要来源于中沙环礁,极少量的陆源物质及火山物质可通过悬浮或风等途径搬运进入此区.火山碎屑矿物区(Ⅱ)的轻矿物以褐色火山玻璃为主,火山渣、无色火山玻璃等火山碎屑矿物含量也较高.风化碎屑及陆源碎屑矿物(如石英等)的含量较低.火山渣在本区呈点源式扩散分布.本区矿物组合为褐色火山玻璃-火山渣.此区的物质来源相对复杂,主要来源于原地海山岩石剥蚀风化以及区内可能存在的正在喷发的小型火山物质的风化,周边岛弧火山对其贡献极小.混合矿物区(Ⅲ)的物源丰富,包括生物源、火山源及陆源,该区又可分为两个矿物亚区:东北部混合矿物区(Ⅲ-1),主要的矿物组合包括生物骨屑矿物、褐色火山玻璃、石英、长石等,陆源物质来自于我国大陆,陆源物质基本上位于17°N以北;东南部混合矿物区(Ⅲ-2),矿物组合为生物骨屑矿物、褐色火山玻璃、石英以及风化碎屑矿物,其中陆源物质可能来自南海南部及西南部大陆中的碎屑矿物,通过发源于大河口的海底峡谷搬运进深海盆.     

亚北极太平洋边缘海表层沉积物地球化学特征

对鄂霍次克海和白令海及其毗邻区40个站位表层沉积物样品的粒度和43种地球化学元素分析表明,表层沉积物类型及地球化学组成在空间上分布存在显著差异。因子分析显示,表层沉积物元素地球化学存在陆源、生源(Ba,Ca和Sr等)和自生源(Mn,Mo和Cd)三种来源。沉积物粒度与主微量元素分布没有显著的相关性。主微量元素地球化学散点图揭示表层沉积物碎屑物质存在来自火山和上地壳风化产物的贡献。白令海陆坡流和东萨哈林流对于底层沉积物分选有重要的影响。聚类分析显示,在空间分布上,鄂霍次克海以及底特律海山表层沉积物由陆源碎屑和火山物质混合构成;堪察加半岛东侧表层沉积物主要来自堪察加半岛,以火山碎屑贡献为主;白令海西北陆坡和鄂霍次克海西部陆坡表层沉积物主要来自阿纳德尔河和黑龙江(俄罗斯境内为Amur河)的输入,以陆源碎屑为主。研究区表层沉积物地球化学空间分异性与碎屑物质的来源、搬运动力、区域水动力条件密切相关。     

东海内陆架泥质区百年来黏土矿物组成变化及其环境意义

东海内陆架泥质区是东海现代沉积的"汇",其中黏土组分是泥质区沉积物的重要组成部分。沉积物中黏土矿物组合是反映沉积区物质来源和搬运动力状况的良好指标。本文利用XRD方法分析了东海内陆架泥质区两根沉积物岩心中黏土矿物组成和含量变化,结合放射性年代标定,揭示了近百年来黏土矿物组成的演变特征,探讨了黏土矿物的来源及其含量变化的制约因素。结果表明:东海内陆架泥质区沉积物以长江来源物质为主,受黄河及瓯江等河流物质的影响;近百年来内陆架泥质区黏土矿物组合发生显著阶段性变化,它们是东亚季风强弱波动和长江入海悬沙减少的共同作用的结果。     

台湾海峡表层沉积物的粒度和碎屑矿物分布特征方建勇

应用系统聚类分析和因子分析的方法对台湾海峡283个表层沉积物样品的粒度组成和85个样品的矿物组成进行了分析,结果表明:台湾海峡表层沉积物由6种沉积物类型组成,可以划分把它们为3种与沉积动力相对应的主要沉积环境区;在表层沉积物共发现碎屑矿物61种,以轻组分矿物为主,平均含量高达97.73%,共发现轻矿物14种;重组分矿物含量较低,平均为2.27%,共发现47种重矿物。影响台湾海峡表层沉积物矿物分布及含量变化的最重要因素是物质来源,其次是水动力条件以及矿物自身的变质程度等。台湾海峡表层沉积物的主要物质来源包括来自福建和台湾省河流的入海泥沙、海峡两岸的侵蚀和剥蚀物质、韩江及部分来自浙闽沿岸流携带的长江和钱塘江物质,台湾海峡晚更新世残留物及部分自生矿物等。     

南海西南海域表层沉积物微量和稀土元素地球化学特征及其意义

分析了南海西南海域表层沉积物的微量元素和稀土元素组成,结果表明,这些沉积物与大陆上地壳相比,具有相对低的Zr、Sc、V、Nb、Hf、Th、REEs含量,而Co、Cu、Ni、Ta、Rb、Cs、Sr、Ba的含量稍高;深海区表层沉积物比陆坡区具有较高的Co、Zr、Sc、V、Nb、Hf、Ta、Th和REEs,陆坡区表层沉积物相对高的生物碎屑组分对这些元素起到了一定程度的稀释作用。因子分析和相关分析显示绝大部分微量元素和稀土元素主要受陆源组分的控制,Th、Cr、Co、Sc、Nb、Zr、Hf和REEs等不活动元素之间的比值特征,并没有受到风化作用、海流搬运作用和海洋自生组分稀释作用的影响,较好地保存了源岩的化学组成特征。因此,南海西南海域表层沉积物的La/Sc、Th/Sc、Th/Cr、Th/Co比值和稀土配分曲线特征,指示这些沉积物的源岩具有陆壳成分的特点,以长英质岩石为主,缺乏深源的基性和超基性岩,火山碎屑物质成分很低,其源区主要为南海西部的印支大陆。陆架区和深海区表层沉积物具有十分相近的微量元素和稀土元素组成特征,指示它们的碎屑物质来源较为相同。     

北极圈海域表层沉积物的黏土矿物特征及其环境意义

应用X射线衍射(XRD)分析技术对北极圈海域15个表层沉积物的黏土矿物进行了研究。结合伊利石的结晶度指数综合分析了研究区黏土矿物的组成和分布特征及其物质来源、沉积环境和水动力条件。结果表明,北极圈海域研究区的黏土矿物以伊利石为主(33%),其次为伊/蒙间层矿物(25%)、绿泥石(23%)、高岭石(15%)以及蒙皂石(4%)。伊利石的开形指数(Ns)都比较小,大多在1~2之间,Ns的分布对物源有一定的指示意义。楚科奇海区具较弱的水动力条件,沉积环境较稳定;白令海具强烈的水动力条件,属于冲刷环境。认为北极圈海域研究区的黏土沉积物均有三方面来源,即河流输入、海洋自生和冰筏搬运物。     

中国-东盟海区及邻域表层沉积物类型研究现状与展望

表层沉积物类型图是海洋地质系列图的主要图件之一,可直观反映出海底沉积物的分布特征和变化规律。中国-东盟海区及邻域海底沉积物类型调查和研究程度差异明显,中国海域调查程度较高,底质数据详细可靠,马六甲海峡和印度尼西亚西部海区相对较好,而西太平洋和印度洋北部大部分地区资料较为缺乏。该海域表层沉积物主要是陆源碎屑沉积物、生物源-陆源碎屑沉积物、深海沉积物、生物源沉积物和火山源沉积物,综合已有资料划分为三个沉积区。东亚大陆边缘海沉积区以陆源碎屑沉积物为主,西太平洋大陆坡沉积区以陆源碎屑沉积物和生物源-陆源碎屑沉积物为主,西太平洋和印度洋北部远洋沉积区以内源成因沉积为主。影响该区海底沉积物分布的主要因素是沉积物物源、地形、水动力环境以及构造活动等。中国-东盟海区及邻域表层沉积物类型图的编制可为深入理解不同地质和气候背景下太平洋和印度洋的沉积物分布及规律提供依据。     

近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物来源及其对气候波动的响应

基于AMS~(14)C定年结果,对近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物的粒度、黏土矿物组成及结晶学特征等进行研究,分析该区沉积特征、物质来源及近千年来环境演化的沉积记录。结果表明,台湾以东黑潮主流区沉积物主要为细粒的粉砂和黏土,沉积速率平均为34.44 cm/ka,低于东海陆架和冲绳海槽南部,高于开阔大洋,具有从陆架向大洋过渡的沉积特征。黏土矿物组成的分析结果表明,台湾以东黑潮主流区沉积物黏土矿物组成以伊利石(平均57%)和蒙脱石(平均25%)为主,含有少量绿泥石(平均16%),几乎不含高岭石(平均2%),其中蒙脱石主要来源于吕宋岛弧物质输送和附近海域原位的基性火山物质蚀变,伊利石和绿泥石主要来源于亚洲大陆风尘输送和台湾东部河流输入,高岭石主要来源于台湾东部河流和吕宋岛弧物质输入。黏土矿物的物源定量识别研究表明,研究站位的黏土矿物有26%～72%来源于亚洲大陆风尘输送,11%～55%来源于台湾东部河流输入,11%～26%来源于吕宋岛弧物质输送。近千年来沉积物物源的变化特征较好地反映了中世纪暖期、小冰期和现代暖期这3个百年尺度的全球性气候变化阶段。亚洲大陆风尘输送和台湾东部河流输入对研究区沉积物的相对贡献量变化反映了中世纪暖期较强的东亚冬季风特征和台湾地区较为干旱的气候环境,同时也反映了小冰期逐渐减弱的东亚冬季风强度和台湾地区较为湿润的气候环境。现代暖期和中世纪暖期在东亚热力差异和降水异常上的差别反映了人类活动对沉积物的扰动。而研究区小规模的沉积特征突变事件主要与暴雨、台风和地震活动相关。     

菲律宾海北部四国海盆全新世沉积物源分析

对IODP333航次四国海盆北部地区C0011站位表层样品进行粒度和Sr-Nd同位素分析,并与前人发表的邻近海域同位素数据进行比较。经分离自生碳酸盐组分,四国海盆全新世沉积物呈现较好的陆源、火山源二端元组分特征。从地理位置看,四国海盆北部主要物质来源包括伊豆-小笠原海脊火山物质、日本列岛西南部的混合型沉积物以及由西向风或河流入海洋流输送而来的亚洲陆地沉积物,且日本列岛西南部对于该区域物质贡献最大。对四国海盆北部而言,与海盆中部沉积及日本海沉积相比,源自亚洲大陆的碎屑沉积物具有更多的贡献。沉积物中87Sr/86Sr与εNd、平均粒径的负相关关系反映了沉积物中陆源物质的相对贡献按时间顺序呈现增加、减小、增加、减少的多周期变化趋势。     

太平洋尘埃的来源

在深海沉积物岩心中保存的风成尘埃提供了以往大气循环和大陆古气候的有价值指标．早期深海表层沉积物研究利用粘土和石英成分及岩石学特征的变化来推断物质来源和搬运机制．Biscaye(1965)和Zimmerman(1975)研究了大西洋粘土矿物．结果表明流水动力是大西洋深海沉积物中最重要的搬运机制。相反，     

冲绳海槽中部17 000 a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示

基于加速器质谱仪AMS14C高精度定年,以及应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对S10孔岩芯沉积物进行微量元素测试,对冲绳海槽中部沉积物的微量元素组成及其记录的物源和古环境信息展开研究。研究结果显示,稀土元素、Th、Nb和Ta元素反映陆源碎屑混合矿物的化学组成特征,Zr和Hf元素指示锆石矿物的化学组成,锆石主要为火山来源,Sc元素可能与铁镁物质有关。稀土元素分析表明沉积物主要由陆源和火山源物质组成,陆源物质主要来自长江和黄河,不同时期,各源区物质贡献量不同:16 500~11 600 a,长江、黄河为沉积物的主要物质来源;11 600~7 750 a,长江物质贡献减少,黄河物质为主;7 750~6 450 a,K-Ah火山物质为主,长江、黄河物质供给骤减;6 450~3 900 a,长江、黄河陆源物质输入增加,4 000 a左右受火山作用影响;3 900~1 900 a,长江、黄河陆源物质输入持续增多;1 900 a以来长江、黄河物质仍有增加,且以黄河物质为主。此外,物源判别公式研究显示台湾物质输入量不能有效反映黑潮演变,而长江、黄河物质输入量对17 000 a以来东亚冬季风的强弱变化有很好的指示,可作为东亚冬季风演变的新证据。这些研究结果表明,冲绳海槽中部微量元素研究可得到海槽17 000 a以来物源及东亚冬季风的演化情况,有助于重建全新世以来沉积物物源及古环境的演变历史。     

黄河、滦河三角洲的物质组成及其来源

研究沉积物中的矿物组分,对于阐明沉积作用的过程具有重要意义。它不仅可以说明沉积物的物质组成、分布规律以及物质来源,而且还可以进一步了解蚀源区的母岩成分及其矿物在搬运过程中的变化规律。为了研究黄河、滦河三角洲的物质组成及其来源,本文对黄河、滦河三角洲表层的近百个碎屑矿物样品进行了研究。     

黄河水系沉积物碎屑矿物组成及沉积动力环境约束

黄河水系河漫滩沉积物的碎屑矿物组成研究表明,主要支流和干流沉积物中碎屑矿物组合基本相似,不同支流和干流不同河段的矿物含量不同,具有一定的区域分布规律。重矿物主要组合为不透明矿物-石榴子石-绿帘石-碳酸盐矿物和蚀变矿物。轻矿物的物源区指数难以可靠地反映黄河主要支流和干流不同河段碎屑矿物的物源差异;轻矿物成熟度指数在不同水系间的变化较复杂,中游沉积物低于上游与下游平原沉积物,它既体现沉积物物源的控制,又反映河流泥沙输运及沉积过程中的分选性差异。石榴石、不透明矿物及角闪石的含量变化主要反映悬浮泥沙的沉积分异程度以及不同水系的水动力强度。重矿物ZTR指数的区域分布特征一定程度上反映出不同沉积物的物源区分布。重矿物分异指数F清晰地揭示出由于区域水动力强弱变化导致特征碎屑矿物组成的沉积分异,因而,可作为研究单物源河流沉积动力环境和碎屑矿物沉积分异程度的指标。总体上,黄河碎屑矿物的含量变化并不完全受物源控制,而更主要地反映季节性的河流水动力强度与沉积环境差异,以及由此引起的碎屑矿物的重力分选作用,因此,在边缘海区运用碎屑矿物组成识别黄河入海物质的贡献时需谨慎。     

名词解释

现代海洋沉积物中的矿物主要可分成两大类:即自生矿物及陆源矿物。 自生矿物:在现代海洋环境中由各种作用(如化学作用、生物—化学作用等)所形成的新生矿物,通称自生矿物。它是一种指相矿物,可以反映沉积环境的物理、化学条件。海洋是形成自生矿物的天然宝库。海洋沉积物中最典型的自生矿物如海绿石、磷钙石、锰结核、钙十字沸石等。 陆源矿物:大陆剥蚀区母岩风化后由各种营力(如河流、波浪、海流和风等)搬运入海的原生矿物,通称陆源矿物。它是蚀源区的标志,     

海南岛东南浅海表层沉积物粒度特征及沉积环境

对海南岛东南浅海377组表层沉积物样品(平均水深112.3 m)开展粒度测定及沉积物类型划分,并运用统计规律及沉积输运趋势分析,探讨了底质沉积物分布格局与物质来源及沉积动力环境关系。结果表明,海南岛东南浅海沉积物类型复杂,共分布13种沉积物类型,粒度组成以粉砂和砂为主,平均粒径均值为5.73Φ,优势粒级为细粉砂级(6~8Φ),分选差。不同海域沉积物粒径差异明显,北部近岸以含砾沉积为主,中部呈NE-SW向的砂质沉积区(水深80~120 m),西南近岸滨海、北中部海域以及东南部海域多为粉砂、黏土沉积。结合地理位置、沉积物源及水动力条件差异,研究区划分为3个沉积区:I区主要以含砾粗颗粒沉积为主,受控于海南岛上径流及强风浪作用,物质来源以万泉河等河流输运及岸线侵蚀物质为主,强动力(高能)沉积环境;II区以砂沉积为主,受到表层流及风浪等共同影响,可能主要是残留滨海沉积混入了海南岛径流及岸线侵蚀、少量珠江流域及外海复杂来源等现代细粒物质的混合沉积,中等动力沉积环境;III区以细粒沉积为主,主要受华南近岸流、风浪作用及南海暖流影响,推测物质来源主要为海南岛河流输入、岸线侵蚀及复杂外海来源细粒物质的加入,弱动力(低能)沉积环境。     

南海沉积物物质来源研究的意义及其进展

南海是典型的边缘海,其沉积物记录了南海古海洋演化、东亚季风演化和区域构造演化等重要信息.南海沉积物的物质来源研究,不仅可以深化边缘海沉积作用过程的认识;同时,为重建南海古海洋演化、探索东亚季风演化提供重要的理论依据.南海北部沉积物主要来自于北部大陆,主要输入河流包括珠江、红河以及台湾岛内河流;而长江物质以及东部吕宋岛弧...     

南海北部湾东部海域表层沉积物地球化学特征

通过对南海北部湾东部海域61 个站位表层沉积物粒度和地球化学组成的相关分析和因子分析,探讨了其空间分布特征、元素相关性以及元素组合特征, 揭示了元素在区域上的分布规律和主控因素。结果表明: 绝大多数常微量元素具有相似的平面分布特征, 而MnO、Zr、CaO 和Sr 空间变异系数较大,在部分区域出现了异常高值, 表明其沉积环境受到正常陆源沉积以外其他因素的影响。元素和Al₂O₃的比值分布特征表明, 广西和海南岛近岸沉积物主要由陆源碎屑沉积组成, 在潮汐和近岸径流作用下,由近岸向远海输送; 而研究区西部海域沉积物主要为来自红河的物质。元素相关分析和因子分析结果表明, 研究区表层沉积物中绝大多数常微量元素主要受沉积物粒度的控制; CaO 和Sr 含量主要受生物活动活跃程度控制; Zr 含量分布主要受控于源区母岩矿物组成以及自源区的搬运距离; 而MnO 含量则受陆源、海底热液以及自生作用等多种来源共同影响。     

莱州浅滩表层沉积物重矿物分布特征及物源识别

对莱州浅滩80个表层沉积样品进行碎屑矿物分析,主要研究重矿物分布特征,并探讨其物质来源。研究表明:本区优势矿物组合为普通角闪石-绿帘石-黑云母-褐铁矿,可划分成5个矿物区。浅滩滩体(Ⅰ区和Ⅱ区)稳定矿物(以榍石、石榴子石为主)含量高。浅滩北部顶端(Ⅱ区)金属矿物类分布集中,褐铁矿含量近1/3;浅滩两侧(Ⅲ区和Ⅳ区)为云母类高值区。浅滩西侧海域(Ⅳ区)含大量自生黄铁矿,为还原性沉积环境;浅滩西北(Ⅴ区)重矿物含量最高,优势矿物组合为普通角闪石-绿帘石-石榴子石。依据重矿物种类和矿物组合特征,结合陆源近岸河道及黄河沉积物矿物特征,研究显示:浅滩滩体沉积物主要为近岸河流输送,而浅滩两侧沉积物是双重来源,既来自陆地近岸又来自黄河物质向东的输送。矿物区的变化反映了该区水动力的复杂性。重矿物分布特征对研究本区海洋动力环境和探讨浅滩物源都有重要意义。