东菲律宾海晚中新世末期以来古海洋环境演化的新型铁锰结壳记录

通过对东菲律宾海新型深水铁锰结壳典型样品显微结构构造、地球化学、铀系和铍同位素年代学的系统研究, 恢复了该海区晚中新世末期以来的古海洋环境演化. 该区结壳的垂直剖面结构构造和化学组成的变化相一致, 指示了结壳的3个主要生长阶段及其对应的古海洋环境演化.晚中新世末期(5.6 Ma)底部壳层开始生长, 壳层结构疏松且具有较高的碎屑含量和生长速率; 成矿元素含量、生长速率和铈正异常程度在4.6 Ma处的降低表明了此时气候的转暖, 开始不利于壳层生长, 并最终在中上新世末期(2.8~2.7 Ma)形成壳层生长间断. 晚上新世时(2.7 Ma)南极底流活动性的再次增强, 有利于向高纯顶部致密壳层的快速转型. 此后, 随着火山物源的进一步远离和陆源风尘物质的继续增加(1.0 Ma), 尽管周边环境依然有利, 壳层成矿元素含量却表现出明显的降低趋势. 该结壳为研究区晚中新世末期以来不甚明了的古海洋学研究提供了新的载体和资料.     

渐新世以来南海北部陆坡区沉积演化及其对构造的响应

通过对南海北部陆坡下部ODPl148站位沉积物中陆源矿物组分的含量、堆积速率、粒度、石英氧同位素及石英扫描电镜的分析,探讨南海沉积演化及其构造响应.结果显示,根据综合指标的变化特征可将南海海盆的沉积演化划分为5个阶段:扩张初期(34～28.5 Ma)、构造活动剧烈期(28.5～23 Ma)、构造活动减弱期(23～16....     

南海陆坡高速堆积体的物质来源

自1.05 Ma以来, 发育于东沙群岛东南侧的沉积堆积体沉积速率高达49 cm/ka. 尽管在不同时期其沉积速率略有改变, 陆源物质中的稀土等元素含量则基本保持一致, 表明本地区沉积物源区在不同时期没有大的改变. 在La-Th-Sc以及Th-Sc-Zr/10构造环境分析图中, 本区样品均落入大陆岛弧的范畴, 与台湾样品相重合, 而与以火山岛弧物质来源为特征的南海深海表层样品及代表珠江来源的冰后期沉积物样品明显不同, 表明其和台湾西南部样品在物质来源上具有密切的亲缘关系. 证据表明, 构成南海北部陆坡高沉积速率堆积体的陆源物质应当来自东北方向, 包括台湾, 极有可能由源自台湾方向的河流经澎湖水道搬运进南海, 揭示了南海北部深海沉积来源的复杂性.     

海南岛鹿回头水尾岭海滩岩中的微生物碳酸盐沉积研究

从地质微生物学和碳酸盐沉积学两方面对海南岛三亚鹿回头水尾岭海滩岩中的微生物碳酸盐沉积进行研究, 研究结果显示三亚鹿回头海滩岩中含有微生物碳酸盐沉积, 与微生物活动有关的胶结物也很常见. 海滩岩中的微生物碳酸盐沉积主要发育在珊瑚(碎屑和碎块)骨骼孔穴中或珊瑚体的表面, 而很少发育在珊瑚和其他生物碎屑堆积而形成的空隙中. 微生物碳酸盐沉积一般呈叠层状、薄的结壳状、穹状、微生物石等多种形态生长, 黏结细小的生物碎屑, 大多具有微生物的管形丝状体和纹层状的生长纹. 珊瑚骨骼孔穴中的微生物碳酸盐沉积呈叠层的尖锥体, 生长方向不定, 随珊瑚骨骼孔穴的延伸方向生长, 具有清晰的生长纹层, 显示明显的阶段性, 是隐生微生物碳酸盐沉积的一种独特发育形式. 微生物成因的胶结物多以针纤状方解石、钙化的菌类丝状体和莓状钙球的形式出现, 并以针纤状方解石最为常见. 这表明微生物活动和微生物碳酸盐沉积在热带海洋受季风影响下的以碳酸盐为主要成分的海滩岩形成中起着重要的作用. 研究工作第一次发现和描述了我国南海北部海岸海滩岩中的微生物碳酸盐沉积和与微生物活动有关的胶结物, 研究结果支持海滩岩中的胶结物部分是源于微生物成因的, 肯定了微生物在碳酸盐沉积方面的重要作用, 从一个新的研究角度拓宽了海滩岩的认知领域.     

Growth of a polymetallic nodule from northwestern continental margin of the South China Sea and its response to changes in paleoceanographical environment of the late Cenozoic

In the northern South China Sea,the accumulation of enormous quantities of terrigenous sediment during Cenozoic rendered well-developed polymetallic nodules very rare.In this study,we analyzed a polymetallic nodule from the northwestern continental margin of the South China Sea using microscopic mineralogical observation,electron probes,X-ray diffraction(XRD),ICP-MS,and Be isotope dating.We found the nodule’s shell layers rich in different types of microstructures,including columnar,laminar,stack-like,petal-like,and porphyritic structures.The major mineral components of the nodule are MnO2.Unlike nodules from the eastern Pacific basin,this nodule has high contents in Fe,Si,Al,and REEs but low contents in Mn,Cu,Co,and Ni.The Mn/Fe ratio is also low and the average REEs content is 1370.4 ppm.There is a strong positive anomaly of Ce;and the Be(beryllium) isotope dating shows the initial time of growth of the nodule to be about 3.29 Ma.The inner compact layer formed from 3.29 Ma to about 1.83 Ma.The laminar and stack-like structures and the low contents of the terrigenous elements such as Fe,Si,REE,and Al indicate the paleoceanographical environment with weak undersea currents and favorable oxidizing conditions.From 1.83 Ma to 0.73 Ma,the growth rate of the nodule increased by about 3%;the microstructures formed during this period are stack-like and columnar.The contents of Si and Al are increased by nearly 10%,indicating an increase of terrigenous sediment input in the northern South China Sea.The content of Ce is decreased by about 16%,indicating a significant weakening of the oxidizing conditions at the seabed.From 0.73 Ma to 0.69 Ma,the growth rate of the nodule rapidly rose up to 8.27 times that of the nodule’s average growth rate,and the contents of Fe,Al,and REEs in the layer also increased,forming a loose layer characterized by oolitic,granular,porphyritic,and petal-like structures,indicating the paleoceanographical environment with a high sedimemtation rate and abundant supply of terrigenous sediment in the northern South China Sea.From 0.69 Ma to 0.22 Ma,the growth rate of the nodule suddenly slowed and the outer compact layer formed.Contents of Fe,Si,REE,Al,Mn,Cu,Co,and Ni in this layer were significantly lower than in other layers.The main structures of the layer are laminar and fissure filling structures.These reflect the paleoceanographical environment with stable undersea currents,poor oxidizing conditions,and other conditions not conducive to nodule growth.The growth process of nodule S04-1DG-1 was found to respond sensitively to the changes of the paleoceanographical environment of the northern South China Sea during the late Cenozoic.     

南海北部末次冰期以来深水沉积物组成及其堆积速率的时空变化特征

通过对南海北部深水断面上MD12-3428(水深903m)、MD12-3433(水深2125m)和MD12-3434(水深2995m)三个岩芯的沉积物成分及其堆积速率分析,研究末次冰期以来南海深水沉积物组成和堆积速率的时空变化特征及其控制因素.研究结果显示,南海北部末次冰期以来的深水沉积物主要由陆源碎屑(59~89%)和碳酸盐(6~38%)组成,并含有少量蛋白石(1.6~9.4%)和有机质(0.7~1.9%).陆源碎屑和碳酸盐的堆积速率分别达到2.4~21.8和0.4~6.5g cm~(–2) ka~(–1)范围,比蛋白石和有机质堆积速率高出1~2个数量级.在末次冰期以来的时间序列变化上,沉积物各成分含量及其堆积速率都具有冰期-间冰期的旋回变化,陆源碎屑、蛋白石和有机质的含量及其堆积速率在氧同位素2期显著增加,而碳酸盐的含量及其堆积速率则呈反向变化或增幅不明显,表明南海深水碳酸盐含量在低海平面时期受到陆源碎屑稀释的影响.在从陆坡向深海盆的空间变化上,陆源碎屑的含量在同时期随水深的增加而增加,但其堆积速率锐减;碳酸盐含量及其堆积速率则随水深的增加而递减;而有机质和蛋白石的含量及其堆积速率随水深增加呈现复杂的变化特征.本文研究认为,南海北部末次冰期以来深水沉积物的组成及其堆积速率受到海平面变化的强烈控制,季风降雨引起的陆源物质供给、海洋初级生产力、以及陆源碎屑和海洋生源物质的相互稀释作用,共同影响了南海深水沉积物的堆积过程.     

南海北部上部水体4 Ma以来的古海洋学演化

通过对大洋钻探1146站浮游有孔虫组合, 及其表层海水古温度转换函数, 底栖有孔虫堆积速率的研究, 恢复了南海北部表层海水4 Ma以来的古温度和古生产力变化. 结果表明: 表层海水温度4 Ma以来阶段性降低, 而冬、夏季节温差、表层海水生产力逐渐增加, 时间主要发生在3.1, 2.7, 2.1, 1.6, 0.9和0.5 Ma. 浮游有孔虫混合层、温跃层属种含量除受温跃层的变化外, 还受表层海水温度和生产力变化的影响. 结合构造运动和地球轨道参数的变化, 认为南海北部上部水体晚上新世以来不同时间的变化可能是青藏高原新生代以来的阶段性隆升、 太平洋海道关闭和地球轨道参数变化作用的结果.     

太平洋富钴结壳高密度环境记录解读

生长缓慢、具有层带结构的海山富钴结壳蕴含着高信息密度的古海洋环境变化记录．具有微米级空间分辨率的现代微探针技术可解读结壳中的环境信息．采用具有微米级空间分辨率和ng／g级检出限的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱与电子探针相结合,测定了采自中、西太平洋海山区4个典型板状结壳样品剖面中包括全部稀土在内的40多个元素的微区分布,获得了结壳生长期这些元素的分布及其相互关系变化的特征曲线;采用^10Be法和经验公式法相结合,对结壳整个生长期进行了生长速率计算和定年．重点讨论了A1／（Fe＋Mn）及P和Y／Ho记录的古海洋环境和古气候意义,认为Al／（Fe＋Mn）记录可反映亚洲季风气候的演化历史;通过将P和Y／Ho记录与深海沉积物的碳同位素记录进行对比,认为它们是生物成因事件的指示剂．最后对结壳定年及现代微探针技术的方法学问题进行了讨论．     

南海北部近6 Ma以来的氧同位素地层与事件

通过对南海北部大洋钻探ODP1148站位1000余个浮游和底栖有孔虫样品进行稳定同位素分析,首次在南海将氧同位素地层学应用到距今约3Ma前,并揭示了南海北部近6Ma以来的古海洋学变化.底栖有孔虫δ18O表明南海深层水在约3.1Ma之前受温暖的太平洋中层水影响较强,在约3.1～2.5Ma之间显著降温,指示了北半球冰盖的形成.而浮游有孔虫δ18O反映的早、中上新世表层水的几次降温可能与南极冰盖波动有关,只有在约2.2～0.9Ma之间不可逆转的阶梯状降温才可能是对北半球冰盖形成与增长的响应.     

台湾大鬼湖沉积物元素分布所反映的古环境意义

位于台湾省南部的大鬼湖,由于湖底常缺氧等特殊自然条件,使湖底沉积物免遭干扰,而能完整地记录过去气候的环境的变动．其岩芯中出现的白层,有明显较低的有机质含量和C／P、N／P、S／P及Si／Al比值．与较高的Si／P、Fe／C、Mn／C、Fe／Mn和Mg／Al比值,显示当时气候可能较干冷,集水区植生较差、湖水位较低,而且环境较氧化．相比之下,富含有机质的黑色沉积物,则反映气候较暖湿、湖水面至少升高2m,而且集水区土壤和水体较还原。     

富钴结壳高分辨率定年:地球轨道周期印记法与~(230)Th_(ex)/~(232)Th测年法对比研究

由于海山富钴结壳的生长速率十分缓慢,长期以来,对其年代和生长速率的高分辨率准确测定一直是个难题.利用电子探针原位提取中太平洋海山富钴结壳(样品号:CB14)的元素含量变化剖面,运用功率谱分析方法识别结壳第一亚层(0～3mm)Al元素含量变化曲线中存在的显著周期,通过与米兰柯维奇周期的匹配,获得结壳的高分辨率生长速率.同时,利用数控微钻对该结壳的第一亚层以0.1mm为间隔进行高分辨率连续取样,并利用230Thex/232Th法对其进行测年.结果表明利用地球轨道周期印记法得到结壳的第一亚层生长速率为2.14mm/Ma,与利用230Thex/232Th测年法获得的结壳的生长速率(2.15mm·Ma?1)相吻合,同时得到结壳第一亚层(0～3mm)底界的年龄约为1.4Ma.认为地球轨道的周期性变化所引起的气候与环境效应在结壳的生长剖面上打下了烙印,利用地球轨道周期印记法确定富钴结壳的生长速率是一个有效而且可靠的新方法,可应用于为世界海域富钴结壳建立高分辨率长序列的年代框架.     

超慢速洋中脊岩浆作用的数值模拟

为了验证西南印度洋中脊50°E区域的残留熔融体与8~11 Ma前的岩浆供给活动的相关性,用有限元方法对洋壳模型进行热力学数值计算,以期解答超慢速洋中脊热液活动是由于古岩浆房长期持续供热,还是依赖周边热点提供持续的岩浆和热融熔问题.实验模拟了水平层状洋壳模型和地震试验得到的实际洋壳模型两种情况,对水平层状洋壳模型研究了上地幔有、无持续岩浆供给两种情况,对实际洋壳模型研究了一次岩浆供给的情况.结论如下:如果洋壳层底部没有持续热供应,岩浆房持续时间约为数千年或数万年;西南印度洋中脊中东段隆起区的热液活动和岩浆房最多持续存在0.8 Ma,现今热液活动的热源并不是8~11 Ma前的岩浆供给提供的.     

广西来宾蓬莱滩剖面生物绝灭事件的热释光响应

海相碳酸盐岩热释光作为潜在的环境替代指标,已用于第四纪海洋环境变化的研究,但能否在更长的时间尺度上适用尚不清楚.中晚二叠世之交全球海洋环境剧变并导致了大规模的生物绝灭事件,是检验热释光这个新指标适用性的一个典型实例.本文测试了广西来宾蓬莱滩剖面瓜德鲁普统-乐平统(G/L)绝灭线附近地层的天然热释光值,发现碳酸盐岩的热释光强度明显高于硅质岩,说明碳酸盐是热释光的主要贡献者.研究表明,热释光强度变化与碳酸盐晶格中的Mn和Fe含量有关,Mn高、Fe低(即Mn/Fe高)对应于强的热释光.鉴于碳酸盐晶格较好地保存了海水Mn和Fe的原始信息,因而碳酸盐热释光能够灵敏地指示海洋环境和生物生产力变化.     

南海北部ODP1146站粒度揭示的近20 Ma以来东亚季风演化

运用粒级-标准偏差和粒度端元模拟算法两种方法, 对南海北部ODP1146站陆源沉积物粒度数据进行了分析和对比, 探讨了东亚季风近20 Ma以来的演化历史. 选用粒级-标准偏差法提取出的两个敏感粒度组分含量的比值即10~19 μm/1.3~2.4 μm用来指示东亚冬季风相对夏季风强度的变化. 粒度端元模拟法得出的粗端元组分EM1(风尘)堆积速率用来指示东亚冬季风强度及相应的风尘源区——亚洲内陆干旱地区的干旱程度的变化, 而EM1/(EM2+EM3)比值可以指示冬季风相对夏季风强度的变化. 组合指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在8 Ma BP左右显著加强, 而3 Ma BP左右冬夏季风可能同时增强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比. 青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这两次加强.     

东太平洋海隆13°N附近Fe-氧羟化物的形成: 矿物和地球化学证据

测定了东太平洋海隆13ºN附近1个站位(103º54.48′W, 12º42.30′N, 水深2655m)的Fe-氧羟化物的矿物和化学组成. Fe-氧羟化物为隐晶质, 含少量闪锌矿微晶. 与其他海区的Fe-氧羟化物相比, 其化学组成的变化范围较小, Fe, Si, Mn含量分别达39.90%, 8.92%和1.59%, 具有高Cu(0.88%~1.85%)和Co(66×10^-6~704×10^-6)含量, 以及Co+Cu+Zn+Ni>1.01%的特点, 微量元素As, Co, Ni, Cu, Zn, Ba, Sr和常量元素Fe, Ca, Mg, Al的含量落在东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物的变化范围内, 反映出其是热液硫化物经次生氧化作用形成的产物. 东太平洋海隆13ºN附近1个站位Fe-氧羟化物的SREE较低(5.44×10^-6~17.01×10^-6), 具有明显的负Ce异常(0.12~0.28), 与海水具有相似的球粒陨石标准化REE配分模式形态, 明显不同于热液柱中悬浮物和喷口流体的REE组成特征, 表明Fe-氧羟化物形成过程中REE主要来自海水, 可构成海水中REE的一个汇. 热液柱颗粒物的快速沉淀导致了其REE含量较低和Mn含量偏高, Fe-氧羟化物对海水的吸附作用, 使其从海水中捕获了部分V和P等元素. 东太平洋海隆13ºN附近该站位Fe-氧羟化物的形成过程是一个低温、有氧条件下的硫化物次生氧化过程, 所形成的Fe-氧羟化物与东太平洋海隆13°附近的硫化物平均值相比, 具有较高的Fe, Cu, Co含量, 和较低的Zn, Pb, Cd含量.     

广西来宾中上二叠统硅质岩海底热液成因的地球化学证据

广西来宾中上二叠统（茅口组和吴家坪组）硅质岩可按岩性分为两类,第一类为钙质硅岩,主要发育在茅口组,第二类为硅岩,主要发育在吴家坪组.地球化学分析表明,这两类硅质岩具有极低的Al2O3与TiO2含量（分别为0～0.23%和0.001%～0.024%）和ΣREE（0.55～9.94ppm）,较高Fe2O3/TiO2比值（17～443,平均为111）,低Al2O3/（Al2O3＋Fe2O3）比值（0～0.26,平均为0.09）且Ce负异常（0.24～0.46,平均为0.35）显著,接近大洋中脊附近硅质岩的平均值0.29,而小于远洋盆地的平均值0.60,表明它们形成于远离陆源物质干扰而受热液作用影响的海盆环境,其硅质主要来源于海底热液.通过讨论本区的地层中硅质含量高低与海底热液活动强弱相应的对应关系,并结合Eu异常和ΣREE/Fe比值变化,认为本地区中晚二叠世可能一直存在着热液活动,且吴家坪期比茅口期更为强烈,并推测与峨眉山玄武岩喷发事件有成因联系.     

南海北部滨海断裂带的深部地球物理探测及其发震构造研究

滨海断裂带为华南亚板块与南海亚板块的分界断裂,是南海北部陆缘的重要控震构造和发震构造。为了探明南海北部海陆过渡带特别是滨海断裂带两侧的深部地壳结构变化特征,在南海北部进行了一系列的海陆地震联测的实验,根据海陆联合深地震探测的结果,南海北部以滨海断裂带为界,断裂带西北部为华南亚板块的典型陆壳,地壳厚30km,上地壳下部存在一层速度为5.5～5.9km.s-1、厚度为3.0～4.0km的低速层,埋深约10～18km;断裂带东南部为南海亚板块减薄型陆壳,厚25～28km,上地壳下部的低速层逐渐减薄并最后尖灭。滨海断裂带为一个上下连续倾向SE的低速破碎带,宽度6～10km。滨海断裂带与上地壳下部的低速层的交接构造部位形成南海北部的重要应力集中带和应变能积聚带,是地震孕育、发生的深部动力学条件。滨海断裂带的发震构造属NEE向与NW向相交切的断裂构造型式,以NEE向的滨海断裂带为主,NW向断裂带为辅。     

桂西晚古生代硅质岩地球化学特征及其对右江盆地构造演化的启示

桂西田林八渡地区发育晚古生代连续的深水相沉积,本文对其中的硅质岩的主量元素、微量元素及稀土元素进行了研究.该地区上古生界除鹿寨组硅质岩具有较低的非陆源硅含量Sinon-ter/Sibulk(%)(平均值为71.8%)及较低的"纯硅质岩"组分(40%~70%)外,其它硅质岩均具有较高的非陆源硅(大于80%)及"纯硅质岩"组分(大于70%),反映其具有较高的硅化程度.除中下泥盆统平恩组底部沉积物的Al/(Al+Fe+Mn)值及非陆源铁的比例Feter/Febulk(%)分别在0.05~0.26和13.1%~14.5%之间,反映其受到热液作用的影响外,其他硅质岩均具有较高的Al/(Al+Fe+Mn)值(0.39~0.81)及Feter/Febulk(%)值(23.1%~186.8%),均为非热液成因硅质岩.中下泥盆统平恩组硅质岩及上泥盆统榴江组硅质岩的Ce/Ce*值及Y/Ho值分别为0.71±0.07,0.81±0.08和33.49±1.27,36.10±2.05,形成于开阔的边缘海环境;上泥盆统-下石炭统鹿寨组硅质岩的Ce/Ce*值及Y/Ho值分别为1.09±0.07和28.60±1.25,可能形成于受海山或海底高地浊流沉积影响明显的环境;上石炭统-下二叠统南丹组和中下二叠统四大寨组硅质岩的Ce/Ce*值及Y/Ho值分别为0.67±0.08,0.73±0.11和36.01±1.00,32.00±2.25,形成于与开阔洋盆相关的环境.结合右江其它地区硅质岩的地球化学特征认为,晚古生代右江盆地属于古特提斯洋的一部分,其硅质岩的形成环境可能受控于古特提斯洋的形成与演化.右江盆地的裂解至少发生在早中泥盆世,到早中二叠世盆地具有演化为开阔洋盆的趋势.     

末次冰期以来南海深水区的沉积速率

根据 72个站位沉积柱状样的分析数据 ,首次对南海 1 0 0m以下的深水区 6个不同部位 ,在末次冰期与全新世的堆积速率变化进行统计 .结果发现末次冰期时的堆积速率远远高于全新世 ,而南海南、北陆坡是堆积速率最高的海区 ,两者在各时期具有不同的沉积特征 :南部陆坡在末次冰期、全新世之间陆源物质的堆积速率反差较大 ,而北部陆坡不甚明显 ,但是该处的生源沉积反差强烈     

西藏雅鲁藏布江缝合带中段中生代放射虫硅质岩成因及其大地构造意义

雅鲁藏布江缝合带中段硅质岩中发现三个放射虫动物群组合, 其地质时代分别为中、晚三叠世, 晚侏罗世-早白垩世和早白垩世. 硅质岩为生物成因. 中、晚三叠世硅质岩和晚侏罗世-早白垩世硅质岩SiO₂平均含量分别为90.24%和92.58%, Al/(Al+Fe+Mn)平均值分别为0.75和0.74, MnO/TiO₂平均值分别为0.36和1.24, Ce/ Ce*平均值分别为1.15和1.03, LaN/ CeN平均值均为0.85和0.93, 为生物成因大陆边缘型硅质岩. 早白垩世硅质岩SiO2含量为94.12 %, Al/(Al+Fe+Mn)比值0.59, MnO/TiO₂比值4.30, Ce/ Ce*为0.60, LaN/ CeN平均值1.59, 为生物成因远洋型硅质岩. 中、晚三叠世放射虫硅质岩、浊积岩组合及硅质岩地球化学特征, 表明雅鲁藏布江地区中、晚三叠世存在强烈裂陷海盆构造环境; 晚侏罗世-早白垩世放射虫硅质岩和层状玄武岩组合代表藏南特提斯初始洋盆环境; 早白垩世放射虫硅质岩及共生的枕状玄武岩代表藏南特提斯成熟洋盆.