黄东海陆架及朝鲜海峡泥质沉积物的磁学特征比较研究

黄东海陆架和朝鲜海峡等5个泥质沉积区全新世中期以来(自约6kaB.P.至今)的细粒沉积物主要是黄河、长江和朝鲜半岛的河流入海物质在复杂的海洋动力系统中的沉积产物.对取自山东半岛北部近岸泥质区和长江口以南的闽浙沿岸泥质区(舟山群岛近岸海区)的表层细粒沉积物(粘土质粉砂和粉砂质粘土)开展了详细的岩石磁学测试,包括磁化率、等温剩磁和样品磁化率随温度的变化等分析,并将实验数据与以往研究过的济州岛西南陆架区、南黄海东南部陆架区和朝鲜海峡西岸等3个泥质沉积区细粒沉积物的磁学特征进行比较研究.结果表明,上述5处细粒沉积物的磁性矿物主要组分为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,其中低矫顽力磁性矿物为主,平均粒度为准单畴(PSD).根据磁性矿物的粒度和低矫顽力组分的相对含量,这5处细粒沉积物可以划分为3种类型:第1种类型是朝鲜海峡西岸细粒沉积物,其磁性矿物的粒度最粗,低矫顽力组分的相对含量为中等;第2种类型是南黄海东南部陆架细粒沉积物,其磁性矿物的粒度为中等,低矫顽力组分的相对含量最大;第3种类型是山东半岛北部近岸、闽浙沿岸(舟山群岛近岸)和济州岛西南陆架区的细粒沉积物,其磁性矿物的粒度最细,低矫顽力组分的相对含量最低.在这5处细粒沉积物中,闽浙沿岸(舟山群岛近岸)细粒沉积物的磁性矿物含量最高,其他4处细粒沉积物的磁性矿物含量都较低且大体相当.这种磁学特征的差异反映了物源的不同.从磁学特征来分析,济州岛西南陆架区的泥质沉积物主要来自黄河和长江;南黄海东南部泥质区的主要物源是朝鲜半岛进入黄海的河流,黄河和长江对其没有重要贡献.     

南黄海沉积物磁性特征及其对物源变化的指示 ——以南黄海中部泥质区YSC-10孔为例

南黄海中部泥质区是东亚大陆沉积物巨大的汇,识别这一地区的物源变化对理解古气候和古海洋变化有重要作用。基于黄河和长江携带的碎屑物质在磁性特征上的差异,环境磁学参数、磁化率—中值粒径的相关性可用于指示南黄海中部泥质区物源的可能变化。根据YSC?10孔环境磁学参数变化和磁化率—中值粒径的相关关系,推测4.8 cal ka B.P.以前钻孔沉积物的物源可能主要来自黄河入海物质;4.8 cal ka B.P.以来,可能指示了长江物源的影响相对增强。区域环境演变代用指标的对比分析表明,随着中晚全新世以来东亚季风降雨带的南移和渤海西岸黄河三角洲的发育,YSC?10孔沉积物中由黄河携带的碎屑物质减少,南黄海中部泥质区的沉积速率降低,自中全新世以来与黄海暖流有关的长江入海物质主导了YSC?10孔沉积物磁性性质。     

末次冰消期以来东海内陆架古环境演化

通过对位于浙—闽沿岸泥质带的EC2005孔岩性、粒度以及AMS14C年代分析,探讨了研究区自末次冰消期以来的古沉积环境演化,认为是湖水或海水深度、气候变化等综合影响的结果。岩芯底部60.20～41.00 m（17.3～13.1 ka BP）为湖泊三角洲沉积序列,可划分为前三角洲—三角洲前缘—三角洲平原三个沉积亚相,物质来源主要是湖盆流域物质的输入。随着海平面的逐渐上升,海水自13.1 ka BP开始侵入研究区,形成了41.00 m的海相沉积地层,可划分为前滨—近滨—浅海三个沉积亚相,与海平面变化曲线具有良好的对应。自12.3 ka BP开始,研究区受到沿岸流影响,长江物质开始影响研究区,7.3 ka BP以来主要是来自长江的悬浮体在沿岸流作用下输送沉积而形成,稳定的泥质沉积物开始形成。全球性重要气候事件如新仙女木事件、8.2 ka冷事件在东海内陆架沉积物中也得到了良好揭示。     

中全新世以来琼东南陆架粘土矿物特征及物质来源

以往针对南海北部陆架沉积物物质来源的诸多研究, 在一定程度上忽略了海南岛物质的影响.基于柱状沉积物样品的岩性、粒度、粘土矿物和AMS14C年代分析, 探讨了琼东南陆架沉积区X2站沉积物的物质来源.结果表明, X2站沉积物可划分为上、下两段, 下段(Ⅰ, 240~120 cm)主要为粘土质粉砂, 上段(Ⅱ, 120~0 cm)主要为粉砂质砂.粘土矿物主要由伊利石和高岭石组成, 含有少量绿泥石和蒙脱石.对比分析显示, 伊利石和绿泥石可能主要来自于珠江和台湾岛; 高岭石可能主要来源于海南岛和珠江, 蒙脱石主要来自于近源的雷琼地区, 即海南岛物源对南海北部陆架西段具有一定的影响.近4 ka以来, X2站沉积物的明显变粗和高岭石含量逐渐增高, 说明海南物质的输入增强, 这可能是由于近4 ka以来的气候变化或者人类活动增强所致.      

近 2 ka来东海内陆架泥质沉积物地球化学特征

对位于东海内陆架闽浙沿岸泥质区北部的 DD2孔进行了粒度分析、 AMS 14C年龄测试和主元素、微量元素分析,讨论了各元素含量与粒度间的关系,采用 R型因子分析探讨了它们间的组合关系.研究表明,近 2 ka来 DD2孔绝大多数主元素和微量元素含量稳定;随粒径变细大部分元素的含量呈现增加的趋势,而 Sr和 SiO2的含量则呈现减少的趋势;CaO、 Na2O、 Hf、 Zr和 Ti等的含量与粒径相关性很差.因子分析的结果表明, DD2孔泥的化学组成可划分为 4种组合类型:分别反映沉积物中元素分布的主要特点,样品未经洗盐前处理引起主元素和微量元素组合的变化, Zr、 Hf和 Nb元素富集于特定粒度组分 (粉砂 ),及钙质生物组分的加入和早期成岩过程中元素的再分配性质等.初步分析表明, Rb、 Cu、 Ni、 V、 P、 Sc、 Fe2O3、 Cr、 K2O、 Nb、 Co、 Th、 Ti和 Al2O3为 DD2孔中相对不活动的元素,可以将它们与现代长江、黄河沉积物作对比,进行物源分析. Ti/Zr和 Cr/Th比值指示该孔沉积物主要来自于花岗质物源区.     

东海陆架泥质区沉积地球化学比较研究

利用东海陆架泥质沉积区和周围砂质沉积区的表层沉积物元素含量和海水悬浮沉积物总量分析资料,对泥质区的沉积地球化学进行了比较研究。结果表明东海不同泥质区的沉积地球化学过程很不相同。浙江近岸泥质区沉积物元素以Fe、Mn、Zn的含量高,Na、Sr、Al、Ca的含量低为特征,其地球化学特征与长江沉积物非常一致。近岸泥质区的沉积物基本来源于长江输入海的沉积物,在台湾暖流的作用下沉积在浙江沿岸。远岸济州岛西南泥质区沉积物以Na、Sr的高含量,较高的Al、Ca含量和低的Fe、Mn、Zn含量为特征,其地球化学特征与黄河源沉积物有好的相关性,但有一定的混合源性质,该泥质区的沉积物主要来源于黄河源的细颗粒沉积物,由黄海沿岸流搬运到该区并沉积下来。沉积物在搬运沉积过程中,元素粒度分异作用明显。东海陆架泥质区沉积地球化学过程的控制性影响因子是东海环流系统和物源,其中台湾暖流对东海陆架远岸和近岸泥质区的沉积地球化学分区具有关键作用。     

中国东部海域表层沉积物稀土元素赋存特征及物源探讨

通过中国地质调查局近20年对中国东部海域的高精度调查取样,对渤海、黄海和东海表层沉积物中的稀土元素数据进行了系统总结,旨在揭示其赋存特征、分布规律及其控制因素。结果表明,整个中国东部海域大致可以划分为4个稀土含量富集区,分别位于渤海西部泥质区、南黄海中部泥质区、济州岛西南泥质区以及东海内陆架泥质区,富集区内的表层沉积物稀土含量普遍高于180 mg/g;稀土元素的球粒陨石配分模式和UCC配分模式显示出各海域较为一致的总体特征,与中国大陆的稀土元素分配曲线类似,指示了较强的陆源特征。通过对稀土元素各特征参数的相关性分析,发现与中国东部海域稀土元素含量相关性最强的是δEu,呈明显负相关,其次是沉积物的平均粒径,呈明显正相关。利用δEu-(La/Yb) n物源判别图对这4个稀土含量富集区的样品进行判别,结果表明渤海西部泥质区和南黄海中部泥质区的沉积物具有同源性;南黄海东南部的济州岛西南部泥质区除了有来自长江和黄河物质以外,朝鲜半岛东南部的河流输入作用也不可忽视;东海内陆架泥质区北端的沉积物基本来源自长江,而南端则表现出不同的稀土分馏特征,很可能与闽浙沿岸和台湾岛中小河流的输入有关。大型河流和中小河流带来的物源、沉积物粒度以及海域流系格局控制了中国东部海域表层沉积物稀土元素的地球化学特征。     

闽浙沿海岸泥质沉积物的稀土元素地球化学特征

对位于闽浙沿海岸泥质区北部的DD2孔沉积物采用激光粒度仪进行了粒度分析,采用ICP-MS进行了稀土元素质量分数测定,分析了该孔稀土元素质量分数与粒度的关系,讨论了稀土元素组成及分馏特征,并与长江、黄河沉积物进行了对比.分析表明,该孔沉积物的w(HREE)、w(LREE)均明显高于长江和黄河沉积物,并随粒度变细而增大,其中Ce的富集造成DD2孔相对更富LREE;[w(La)/w(Lu)]N、[w(La)/w(Yb)]N、[w(Gd)/w(Yb)]N的变化相对较小,且这3个参数的值略小于黄河沉积物的值,而远小于长江沉积物的值,但[w(La)/w(Sm)]N的变化大,且与长江沉积物的值更为接近.这说明该孔沉积物轻重稀土元素分馏、HREE之间的分馏均要弱于长江、黄河沉积物,特别是HREE间的分馏程度,DD2孔要弱得多;而LREE间的分馏程度,DD2孔总体上要比长江和黄河沉积物显著.DD2孔沉积物的δ(Ce)和δ(Eu)平均值分别约为0.92和0.66,即Ce为弱亏损,而Eu异常明显.黄河改道前后该区沉积物的稀土元素地球化学特征无明显变化;从稀土元素组成特征上也难以识别出其物质来源是长江还是黄河,产生这种现象的主要原因是黄河和长江沉积物REE的组成及其特征差别不大以及粒度的控制规律,其中[w(La)/w(Lu)]N、[w(La)/w(Yb)]N随粒径减小呈现出变小的趋势.     

南黄海NT1孔沉积物稀土元素组成与物源判别

为研究黄河、长江以及韩国河流输运的大陆物质对南黄海沉积的贡献,对南黄海中部泥质区NT1孔沉积物做了稀土元素分析和物源判别。研究发现,南黄海NT1孔沉积物物源主要为长江源和黄河源,NT1孔上部0—7．70m沉积物以长江源为主,中部7．70．16．60m和40．00～50．70m沉积物以黄河源为主,其间夹近24m厚的沉积物则以长江源为主,底部50．70～69．76m沉积物以长江源为主。结果表明,长江从晚更新世早期到现代对南黄海中部泥质区沉积起着主要作用,而黄河则在晚更新世晚期的早玉木冰期时已开始对南黄海陆架沉积作用有明显影响。     

晚更新世以来南黄海北部泥质区沉积物元素的分布及来源分析

为研究南黄海北部泥质区元素地球化学特征对于地层划分与物质来源的指示意义,对南黄海北部DLC70-3孔(孔深71.20 m)沉积物作了元素地球化学分析和物源判别。根据元素含量及比值的变化,可将DLC70-3孔岩心划分为5层,它们分别反映了末次间冰期(暖期)晚期以来黄海海面波动以及沉积物物源的变化。运用判别函数、MgO/Na₂O与CIA的散点图等方法分析了DLC70-3孔沉积物的物质来源,结果显示该孔沉积物主要来源于黄河,长江物质对该孔中上部及下部沉积物有较明显影响。DLC70-3孔物源指数反映0~4.50 m和27.80~38.80 m沉积物以黄河源为主,4.50~27.80 m、38.80~55.00 m和55.00~71.20 m沉积物以长江源为主;可见黄河从晚更新世中期到现代对南黄海北部沉积起着重要作用,而长江物质在晚更新世早期开始对南黄海北部沉积就有明显影响。     

中新世以来长江下游和黄土高原地区黏土矿物的时空变化及古气候意义

为了认识中新世以来长江、黄河流域沉积物中黏土矿物的时空变化及古气候意义,利用X射线衍射方法分析了中新世以来长江下游河湖相沉积物、黄土高原红黏土和黄土-古土壤的黏土矿物组成.结果表明:中新世以来长江下游、黄土高原沉积物的黏土矿物组成都为伊利石+绿泥石+高岭石+蒙脱石;各地质时期长江下游和黄土高原不同剖面沉积物由不同的黏土...     

Mineralogy of Holocene Sediments from the Southwestern Black Sea Shelf (Turkey) in Relation to Provenance, Sea-level and Current Regimes

Grain size and mineral composition of core sediments were used to investigate influences of various terrestrial and marine conditions, which have prevailed on the southwestern Black Sea shelf during the Holocene. Siliciclastic mud with small amounts of sand and gravel from nearby coastal hinterland is the principal sediment type, whereas sediments deposited near the shelf edge and the Istanbul Strait and off the Duru Lake （a paleo-river mouth） constitued large quantities of sand and gravel of both biogenic and terrigenic origin. Variable amounts of aragonite, 1 nmmicas, quartz, feldspars, calcite and dolomite constitute the dominant non-clay minerals in bulk sediments. The clay mineral assemblage in the 〈 2 μm fraction is made up of smectite, illite, kaolinite and chlorite. Aragonite and calcite are mainly derived from benthic accumulations, whereas feldspars （mainly plagioclase） and smectite reflect magmaticvolcanic provenance and the distribution of 1 nm-micas and chlorite correlate with nearby metamorphic sources onland. Nevertheless, grain size and mineral distribution generally indicate a combination of effects of wind and wave climate, longshore and offshore cyclonic currents, changing sea-level stands and nearby source rock and morphological conditions. It is also suggested that at least part of clay minerals could be derived from the northwesterly Danube River input.     

渤海钻孔物源示踪和河流沉积物扩散研究:碎屑锆石U-Pb年龄和磷灰石原位地球化学元素双重约束

锆石和磷灰石是河流沉积物中常见的副矿物,由于各自的U-Pb年龄组成和原位地球化学元素组成在不同区域内存在显著差异,是进行河流物源示踪研究的理想矿物。基于此,利用在环渤海湾盆地主要汇入河流已发表的碎屑锆石U-Pb年龄,结合盆地晚第四纪钻孔的近地表碎屑物质的锆石U-Pb年龄,综合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别图（MDS）,系统对比分析了辽东湾、渤海中央盆地和莱州湾的物质来源。结果显示,辽东湾的物质主要来自辽河;渤海中央盆地和莱州湾的碎屑物质主要来自黄河。同时,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）,对黄河下游（n=70）、胶东半岛的威海湾（n=120）、银滩湾（n=60）的现代河流沉积物和海岸砂开展了碎屑磷灰石微区原位（in situ）主微量元素分析。结果发现黄河与威海湾、银滩湾的碎屑物质不存在物源关系,结合该区域碎屑钾长石原位主微量元素的已有分析结果,进一步说明黄河与胶东半岛的海湾内的碎屑物质不存在物源关系。新的研究结果表明,将碎屑锆石、磷灰石原位地球化学分析相结合有助于更精准地判定河流的物源关系。      

粘土矿物在黄河源区古气候研究中的应用

沉积物中粘土矿物的组成具有一定的古气候指示意义。利用沉积物中粘土矿物的组成探讨了黄河源区全新世的古气候变迁。通过X衍射方法分析了一个全新世地层剖面的粘土矿物类型和含量的变化,这些粘土矿物主要由伊利石、伊蒙混层矿物和少量的高岭石、绿泥石组成。对粘土矿物含量变化的分析和对比研究表明,黄河源区在全新世的气候寒冷干燥,即使在大暖期也显得温凉。全新世的气候演变可划分为3个阶段,即早全新世的干冷期、中全新世的温凉期(大暖期)和晚全新世的干冷期。在大暖期,在7 0kaB P 和5 0kaB P 前后发生了两次较强的降温事件。     

长江与黄河沉积物稀土元素随粒度变化对比研究

依据Stoke定律将长江小于63 μm的沉积物分成4个粒级.将黄河小于63 μm的沉积物分成6个粒级.采用ICP-MS法分别测试了分粒级沉积物的REE含量,结果显示：相同粒级中长江沉积物的∑REE均高于黄河沉积物.长江沉积物REE的丰度遵循元素的“粒度控制律”,即随粒度变细∑REE含量依次增高;黄河沉积物∑REE呈“高-低-高”的不对称马鞍型分布;北美页岩标准化分布曲线均呈右倾状,轻重稀土分馏明显,相对富集LREE,具弱Ce亏损,明显的Eu正异常.长江与黄河沉积物REE组成特征差异与两条河流流域的风化作用及沉积物的矿物组成密切相关,黄河∑REE的马鞍型分布是细粒级中黏土矿物吸附及粗粒级中相对高含量的重矿物富集作用的结果,而长江沉积物随粒级增大∑REE的衰减趋势主要是随粒级增大逐步增加的石英和长石含量的稀释作用所造成.     

东海北部陆架表层沉积物重矿物组合、迁移路径对底层水团的示踪响应研究

基于东海北部陆架表层沉积物的泥温、粒度分析与重矿物鉴定数据,结合末次盛冰期(LGM)以来的东海海平面演化阶段分析,提取高海面期以来底层水团承载的沉积重矿物空间分布规律与信息记录。结果表明优势矿物种的迁移路径与区域环流系统密切相关,进而可示踪东海北部物质的大致输运方向。依据透明矿物(普通角闪石、帘石类、稳定矿物)、金属矿物(不透明矿物)、片状矿物及自生矿物等优势重矿物种迁移路径的判断和讨论,将研究区初步划分为5类矿物区,分别为冷涡矿物区(Ⅰ区)、黄海沿岸流与跨陆架流矿物区(Ⅱ区)、长江冲淡水矿物区(Ⅲ区)、暖流矿物区(Ⅳ区)和复合矿物区(Ⅴ区)。Ⅰ区受济州岛西南冷涡影响显著,高含量的自生黄铁矿指示了强还原的沉积环境;Ⅱ区是黄海沿岸流与跨陆架流(ECSC)南向输运老黄河三角洲物质的重要通道,帘石类矿物、金属矿物、片状矿物的含量变化可指示输运的路径;Ⅲ区是长江冲淡水东扩的重要通道,普通角闪石、片状矿物、石榴石为示踪的特征矿物;Ⅳ区是陆架水团混合了台湾暖流和对马暖流水体的区域,区内“洁净”的暖流水阻隔陆源物质向东输运,其西侧为物源供给侧,形成优势矿物低值区,东侧物质供给匮乏,海侵改造沉积出露,重矿物及优势矿物种呈高值;Ⅴ区是区域环流系统季节性变化与强度差异影响下的复合作用区,区内矿物学特征与邻区相比无明显优势。从矿物迁移路径的角度认识东海北部陆架的物质输运与聚集过程,可进一步理解优势矿物示踪意义与区域环流系统动力环境的响应机制。