苏北滨海平原全新世沉积物物源研究--元素地球化学与重矿物方法比较

运用元素地球化学与重矿物方法对苏北滨海平原全新世沉积物物源进行的比较研究表明,沉积物形成主要由长江与黄河提供物质来源,且又以黄河物源为主。全新世早期长江物质对本区影响范围大于黄河,黄河供给泥沙量较少,对本区影响主要在北部、中部地区。全新世最大海侵之后,黄河曾由苏北入海并携带了大量泥沙,其影响范围明显大于长江,长江仅由狭窄的汊道提供有限的物质而影响范围较小。最近2000年来本区沉积物物源主要由黄河提供。分析表明元素地球化学方法在沉积物物源判别时,可有效的避免水动力因素影响,而相对重矿物方法取得较好的效果。     

苏北滨海平原冰后期古地理演化与沉积物物源研究

元素地球化学研究表明,长江与黄河对冰后期的苏北滨海平原发育与苏北南黄海潮成砂体的形成影响巨大。冰后期早期长江物质影响大于黄河。黄河供给泥沙量较少,且对本区影响主要在北部、中部地区。公元1128年黄河改道由苏北入海之后,黄河影响范围明显大于长江。长江仅由个别狭窄的汊道提供有限的物质而影响范围较小。古长江主流并未由琼港地区入海,而携带大量物质建设潮成砂体。最近2000年来本区沉积物主要由黄河提供。分析表明元素地球化学方法在沉积物物源判别时,可有效的避免水动力因素影响,取得较好的效果。     

南黄海表层沉积物的碎屑矿物、地球化学特征及物源分析

以南黄海中、西部表层沉积物的测试数据为基础,分析了表层沉积物的碎屑矿物组合特征、分布规律和能灵敏指示物源的CaCO₃、TiO₂、Cu、Sr和Ba的含量特征、分布规律,将这些特征分别与黄河和长江沉积物、黄土进行对比,探讨了南黄海中、西部的物质来源。南黄海西北部主要来源于现代黄河物质和山东半岛及邻近海域的侵蚀基岩;苏北黄河三角洲沉积物主要来源于全新世海侵期海水对古黄河沉积物的改造,其次为海水对基岩的侵蚀,现代黄河物质的影响较小;中部表现出多源性,沉积物部分来源于海侵期海水对海底基岩的侵蚀、改造、再沉积,部分来源于长江物质、黑潮物质及古黄河物质,长江物质影响大于古黄河物质;南部主要来源于长江物质。研究结果表明,现代黄河物质影响的范围小于长江物质;古黄河曾于晚更新世在苏北入海。     

钱塘江下切河谷SE2孔全新世沉积物黏土矿物特征及其意义*

通过X射线衍射系统分析了杭州湾地区SE2孔全新世沉积物的黏土矿物组成,结果显示研究层段黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石组成;伊利石结晶度较好,化学风化指数普遍大于0.5,表明以化学风化为主,且风化趋势自下而上呈递减趋势。通过对比中国东南部主要河流沉积物的黏土矿物组成,认为钱塘江下切河谷全新世沉积物的黏土矿物组成具有较好的物源指示意义: 全新世 Ⅰ 段(即古河口湾和河漫滩)沉积物主要来自钱塘江上游,特征黏土矿物为高岭石,河口外物质贡献不大;Ⅱ 段(即现代河口湾和近岸浅海)沉积物包含较多蒙脱石,表明不仅包括钱塘江上游物质,河口外长江物质也开始进入钱塘江河口。黏土矿物中,高岭石对气候有较好的指示作用:中全新世高岭石含量达到最高值,反映气候最为湿热,化学风化程度最高;晚全新世含量逐渐降低,反映气候逐渐回冷,化学风化强度降低。     

钱塘江下切河谷SE2孔全新世沉积物黏土矿物特征及其意义*

通过X射线衍射系统分析了杭州湾地区SE2孔全新世沉积物的黏土矿物组成,结果显示研究层段黏土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙脱石组成;伊利石结晶度较好,化学风化指数普遍大于0.5,表明以化学风化为主,且风化趋势自下而上呈递减趋势。通过对比中国东南部主要河流沉积物的黏土矿物组成,认为钱塘江下切河谷全新世沉积物的黏土矿物组成具有较好的物源指示意义: 全新世 Ⅰ 段(即古河口湾和河漫滩)沉积物主要来自钱塘江上游,特征黏土矿物为高岭石,河口外物质贡献不大;Ⅱ 段(即现代河口湾和近岸浅海)沉积物包含较多蒙脱石,表明不仅包括钱塘江上游物质,河口外长江物质也开始进入钱塘江河口。黏土矿物中,高岭石对气候有较好的指示作用:中全新世高岭石含量达到最高值,反映气候最为湿热,化学风化程度最高;晚全新世含量逐渐降低,反映气候逐渐回冷,化学风化强度降低。     

长江三角洲DY03孔沉积物元素地球化学及其物源示踪意义

长江三角洲地区是寻找长江历史演化信息的关键地区之一。本文通过DY03孔长时间序列元素地球化学的研究,利用元素地球化学特征示踪物源变化,初步揭示长江三角洲地区物源变化的总体情况,分析讨论长江三角洲地区沉积记录对长江贯通的指示意义。研究发现,在晚上新世31Ma左右时期,钻孔中指示物源变化的 K₂O/Al₂O₃, SiO₂/Al₂O₃, Zr/Ti,Th/Sc,Th/Co,Th/Cr,Nb/Co等元素比值都发生由高到低的显著变化,而3.1Ma之后元素比值变化不大。化学风化A-CN-K图解也进一步说明在3.1Ma前后,沉积物具有不同的化学风化趋势。以上特征说明,在晚上新世时期本区物源曾发生重大变化,表现为沉积物来源由近源转变为远源,源岩由酸性长英质矿物为主转变为基性矿物为主。这次物源变化很可能说明最早在晚上新世长江上游物质已经通过长江三峡输送到现代长江三角洲地区。     

南海北部湾全新世以来沉积物地球化学特征及物源分析

为探讨全新世以来南海北部湾沉积物的沉积环境变化,对北部湾海域的SO-31沉积物柱状样进行了元素地球化学分析。根据元素地球化学的垂向分布特征,将SO-31沉积柱划分为3个单元,反映了全新世不同时期的区域海平面波动以及沉积物物源的变化。SO-31沉积柱的稀土元素配分曲线和La/Co与La/Sc散点图分析表明:111 400~12 800 a BP(全新世前期),研究区海平面较低,红河、其他周边河流及海岸侵蚀物均为本区的主要物源;28 500~1 1400 a BP(全新世早期),随着海平面的逐渐上升,河口和岸线逐渐后退,各物源供给区对本区沉积物的贡献量也发生了相应变化,相对而言红河贡献率有所下降;30~8 500 a BP(中全新世至今),区域海平面持续上升导致了琼州海峡打开,北部湾水动力环境和物源供给发生了剧变,红河对本区的物源贡献逐渐变小,而来自北部湾东部的物质成为本区沉积物的主要物源。     

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。     

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。     

长江镇江段第四纪沉积物重矿物特征及其指示意义

选取长江下游世业洲的第四纪钻孔资料,研究了重矿物的垂向分布特征,以此探讨长江镇江段第四纪以来的沉积类型以及物源演变。结果显示,该区自中更新世开始接受沉积,依次形成河床相、边滩相、漫滩相、河口三角洲相。重矿物自下而上分为2个组合段,分别对应更新世和全新世。更新世地层以角闪石、蓝晶石、石榴石等作为特征矿物,且不稳定矿物含量高于稳定矿物,表明沉积物以近源居多;全新世特征矿物为辉石和钛铁矿,稳定矿物含量高于不稳定矿物,重矿物种类与现代长江中上游类似,表明此阶段沉积物以远源物质为主。     

长江三角洲东西部晚新生代地层中的 重矿物差异及其物源意义*

主要针对长江三角洲东西部两个晚新生代钻孔的重矿物分布特征,探讨了近河口区和内陆三角洲平原区物源演化差异。研究结果表明,近河口区自下而上地层中可以划分出5个不同的重矿物组合带,内陆平原区可划分出4个重矿物组合带,这些组合带分别对应着上新世、早、中、晚更新世和全新世。两区在上新世时期重矿物特征十分相似,以金红石、锆石、电气石等酸性-中酸性矿物为主,伴随着许多强氧化自生矿物,如赤铁矿、褐铁矿、白钛石等,表明了以基底和西部天目山为主的物源,指示了强烈风化的沉积环境。进入第四纪,两区沉积物来源发生了变化,内陆平原区继承了西部山地物源,但不稳定矿物增加,并伴随出现许多还原性自生矿物,如黄铁矿、重晶石、碳酸盐等,指示还原环境占主导。相比之下,近河口区物源明显发生变化,尤其是中更新世后矿物种类丰富,金红石、榍石等酸性-中酸性矿物,紫苏辉石、钛铁矿等基性矿物,透辉石、蓝晶石、符山石、十字石等典型变质岩矿物都稳定出现,意味着随着沉积盆地下沉,河口区逐渐接受了长江中下游和上游沉积物的物源。     

南黄海中部沉积物岩芯常量元素组成与古环境

南黄海中部三个晚第四纪沉积物岩芯的粒度和常量元素组成研究表明,岩芯YS1和YS2沉积物组成接近,而与YS3沉积物明显不同.根据元素地球化学参数推测沉积物的来源不同,YS1和YS2沉积物主要来自中国大陆,以长江沉积物为主;而YS3沉积物则主要来自朝鲜半岛,长江和黄河的细粒沉积物可能通过黄海暖流输运而影响该岩芯沉积.南黄海中部沉积物受黄海暖流的影响显著,暖流形成前后的沉积物物源及沉积环境并不相同.黄海暖流靠近中国大陆一侧沉积区域的沉积环境由于气旋型涡旋的影响,水动力环境较弱,粒径较细,沉积速率缓慢;而靠近朝鲜半岛一侧的粗粒沉积物则由于靠近南黄海东北部的潮成砂体区,水动力环境相对较强,沉积物颗粒较粗,沉积物的形成过程与中部明显不同.     

Palaeoenvironmental control on sediment composition and provenance in the late Quaternary deltaic successions: a case study from the Po delta area (Northern Italy)

Accumulation of continental, deltaic and shallow‐marine sediments in the Po River coastal plain preserves a record of the Late Quaternary sea‐level changes and shoreline migrations. The palaeoenvironmental evolution of this area and the changes in composition and provenance of sediments have been investigated through integrated sedimentological, micropalaeontological (mainly foraminifers) and geochemical analyses of core S1, from the southern part of the Po River delta, within a chronological framework supported by radiocarbon dating and correlations with adjacent core sequences. Eleven lithofacies, grouped into five facies associations, and four palaeontological assemblages provide the basis to define the palaeoenvironmental reconstruction of this succession consisting, from the base to the top, of: (i) continental sediments accumulated during the Late Pleistocene; (ii) back‐barrier sediments marking the onset of Holocene sea‐level rise; (iii) transgressive sands deposited during the rapid landward migration of a barrier‐lagoon system; (iv) shallow‐marine and prodelta sediments with faunal associations indicating a gradual approach to the Po River mouth; and (v) sub‐recent delta front sands that form a considerable portion of the present coastal plain. Bulk chemical composition of sediments shows remarkable relationships with palaeoenvironments and locally improves facies characterizations. For example, they reveal carbonate leaching that emphasizes the occurrence of palaeosols in continental deposits or record enrichments in loss on ignition, S and Br, diagnostic of organic‐rich layers in back‐shore sediments. Selected geochemical elements (e.g. Mg and Ni) are particularly effective for the recognition of sediment provenances from the three main source areas observed in the subsurface deposits of the Po River coastal plain (e.g. Apenninic rivers, North Adriatic rivers and Po River). An Apenninic provenance is observed in continental and back‐barrier sediments. A North Adriatic provenance characterizes the transgressive sands and the shallow‐marine deposits; a significant Po River provenance is recorded in sediments related to the onset of the prodelta environment, confirmed by foraminiferal assemblages indicating remarkable increase in fluvial influxes. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

Holocene sedimentary cycle and heavy-mineral distribution,Romagna-Marche coastal plain,Italy

The heavy-mineral composition, facies and age of Holocene clastic sediments of the coastal plain and Adriatic beaches of the Romagna-Marche regions are examined in order to evaluate the relative influence and distribution, during a complete sedimentary cycle regression—transgression, of the sediments supplied by local Apenninic rivers versus sediments supplied by a more distal source, the Po River, debouching at the northwestern corner of the Adriatic Sea.A fairly clear result is that during the Pleistocene regression, sediments supplied by the Po River were transported a long distance southeastward along the basin. The transgressive Holocene sea mostly reworked and redistributed the sediments of the invaded coastal plain. Mineral composition of these marine deposits remains therefore that of the Po sediments.During the standstill of the sea level that followed the transgression, a lateral supply from the rivers draining the eastern slope of the Northern Apennines had a greater influence and the mineralogic composition of the prograding coastal sands began to differentiate, reflecting the composition of sediments supplied by a more local source.     

长江沉积物源示踪研究进展

近期物源分析方法发展较快,包括稀土元素、同位素地球化学与单颗粒碎屑矿物微区分析方法的广泛运用,以及分不同粒级组分或根据需要选择特定粒级组分进行物源分析逐渐代替了全样分析法,物源示踪效果得到明显的提高。长江作为连接青藏高原与西太平洋边缘海的最重要水系,河流沉积物从源到汇的现代与历史过程备受关注。长江沉积物源示踪研究进展包括:①建立和运用河流入海沉积物示踪端元模型,定性或定量地分析长江沉积物在海域的扩散与沉积分布规律,倾向于运用细颗粒组分矿物学、元素与同位素地球化学等方法,研究程度较高,今后需注意各端元值的时空变化,及受沉积过程的分异作用与早期成岩作用的影响;②建立和运用不同支流的物源示踪模型,研究晚新生代以来长江水系的演化历史,倾向于运用粗颗粒组分的物源分析方法,尤其是单颗粒碎屑矿物微区分析。由于长江流域面积巨大、区域地质复杂,建立支流域的精细物源分析指纹特征尚处在探索阶段,需注意运用碎屑锆石U-Pb定年与稀土元素、Hf同位素组成的综合物源分析法。综合运用多种物源分析法于长江中下游和三角洲盆地若干钻孔地层的研究,已较好地限定长江贯通的时间约在上新世晚期—早更新世之间,但仍存在较大争议,今后需在一些关键区域开展更多的深钻研究,提高物源精细示踪的效果、晚新生代地层测年的精度,并加强钻孔间的的对比研究。     

东海DGKS9617岩芯物源研究

东海内陆架东北部DGKS9617岩芯以55cm为界明显地分为两个沉积相,岩芯下部(55～851cm)潮流作用明显,为浅海潮流相,而上部(0～55cm)潮流作用不明显,为浅海相沉积。岩芯的重矿物含量特征,Fe、Mn、V、Cr、Ni、Cu、Zn等7个元素的判别函数计算结果,以及碳酸盐分析和Ba-Sr-Zn三角判别图均一致显示岩芯沉积物的重矿物和元素地球化学特征与长江沉积物类似,柱样沉积物主要来源于长江,虽然不同沉积相的沉积环境差别较大,但其物质来源并未发生变化。     

Influence of nearshore sediment dynamics on the distribution of heavy mineral placer deposits in Sri Lanka

Beach sediments in Sri Lanka contain industrial-grade heavy mineral occurrences. Samples of both offshore and onshore sediments were collected to examine the provenance, mineralogy and geochemical compositions of the heavy mineral occurrences. Coastal morphodynamic changes along the coastline of Sri Lanka were analyzed using the time-series satellite images. These coastal morphodynamic changes were used to identify the prominent directions of monsoon-influenced longshore currents, coastal sediment accretion and depositional trends and their relationships to the provenance of the heavy minerals. Results show the concentrations of detrital ilmenite, zircon, garnet, monazite, and rutile vary in the onshore and offshore sediments. The heavy mineral potential of the northeastern coast is high (average contents of about 45–50% in the Verugal deposit, 70–85% in the Pulmoddai deposit, and 3.5–5.0% in offshore samples stretching from Nilaveli to Kokkilai), compared to sediments in southwest (average content about 10% in onshore sediments and 2% in offshore sediments from the mouth of the Gin River). Therefore, no economic-grade heavy mineral placers were identified in the offshore environments. The high concentrations of heavy minerals in beach sediments and low concentrations in offshore sediments suggest operation of a panning system in the surf zone to form enriched placer deposits. Major and trace element compositions of beach sediments show marked enrichments of TiO₂, Fe₂O₃, La, Ce, Zr, Cr, Nb, Th and V compared to average Upper Continental Crust (UCC) values. Analysis of prominent coastal longshore transport patterns identifies bidirectional sediment transport in the northeast coast of Sri Lanka. In the southwestern coast, two transport directions occur with anti-clockwise transport from Galle to Hambantota, and clockwise transport from Hikkaduwa to Wadduwa. The heavy minerals in the placers were mainly derived from Precambrian metamorphic rocks, and transported to the coast through the river systems of Sri Lanka.     

红河盆地的化学风化作用:主要和微量元素地球化学记录

河流沉积物的元素含量有助于反映其流域的自然风化过程。红河是世界上重要的河流之一,但其沉积物的地球化学研究却几乎没有。本文通过开展红河盆地干流和主要支流40个样品的主要和微量元素地球化学分析,发现红河流域硅酸盐岩的化学风化作用为中等强度,与长江及亚马逊河的风化强度相近,而高于黄河,低于珠江;且化学风化作用受该区域的气候和构造作用控制。