近2Ma帕里西-维拉海盆沉积物中碎屑组分粒度特征及其物源和古气候意义

对帕里西-维拉海盆PV090102孔深海沉积物中碎屑组分进行了粒度分析。结果表明,沉积物碎屑组分的平均粒径为3.2μm,粒径总体变化范围在0.5~32μm,粒度频率分布呈双峰负偏态特征。利用Weibull分布函数对粒度数据进行拟合,分离出粗、细两个不同的端元组分。细粒端元的粒径分布范围较窄,大多在0.5~16μm,峰值较高,众数粒径约为2μm,其特征与北太平中部风尘一致,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘,它的百分含量在60%~90%,是碎屑组分的主要物质来源。粗粒端元的粒径分布范围较宽,约为1.6~32μm,峰较扁平,粒径的众数在10μm左右,主要是来自于周围海脊和岛弧的火山物质。PV090102孔沉积物碎屑组分中不同粒度组分对近2 Ma以来亚洲大陆干旱和大气环流系统增强有很好的响应,同时还记录了0.5 Ma以来西太平洋火山活动增强。这些研究结果表明西北太平洋沉积物的粒度组成有助于重建第四纪以来东亚大陆干旱和大气环流历史。     

近百年来长江中游网湖沉积物粒度特征及其环境意义

通过放射性核素137Cs和210Pb精确计年,建立了长江中游原通江湖泊网湖近代沉积物年代序列。运用沉积物粒度指标分析了近100年来网湖沉积记录的环境特征,结果表明,近100多年来网湖沉积速率较大,平均约为0.56cm/a;沉积物粒度指标变化与流域降雨量、人类活动以及长江洪水密切相关,降水大的年份和大洪水时期沉积物粒径增大,分选性变差,峰态变宽。根据沉积物粒度指标特征,近100年来网湖沉积环境大致可分为两个阶段:(1)20世纪50年代以前,湖泊沉积主要受降水和洪水等自然因素控制,沉积物粒度组合变化相对较小,在湖泊水动力条件变化时沉积物粒度指标出现明显的波动,反映了流域降水及长江洪水对湖泊沉积环境的影响。(2)20世纪50年代以后,湖泊沉积物平均粒径较大且分选性差,与流域强烈的人类活动所引起的大量陆源碎屑进入湖泊有关,湖泊沉积粒度指标主要反映了流域工农业生产的快速发展、人口的持续增长以及水利工程建设等人类活动对湖泊沉积环境的影响。     

长江口及其邻近海域表层沉积物粒度划分及变化规律研究

对长江口及其邻近海域30个站位的表层沉积物粒度进行了粒级划分,在此基础上探讨了各粒级的变化规律。结果表明研究区表层沉积物最高含量粒级——粉砂(粒径4-63μm,含量大于50%)并非组成沉积物的主体粒级,<16μm的细粉砂及黏土粒级才是研究区的主体粒级,含量在50%-80%之间,能代表粒径频率分布的中心趋向和平均搬运动能情况。16μm是研究区沉积物粒度性质的一个分界点。通过对表层沉积物粒级的研究还发现研究区沉积物粒度粒级含量变化具有明显的规律性:4-8μm,8-16μm细粉砂粒级百分含量的变化规律与<1μm,1-2μm,2-4μm粒级(细分的黏土粒级)完全一致,与>16μm的各粒级之间不相关或呈强的负相关关系;16-32μm、32-63μm粗粉砂粒级含量的变化规律与63-125μm,125-250μm,>250μm粒级(细分的砂粒级)的变化规律呈弱相关或弱负相关关系,与<16μm的各粒级的变化规律不相关。对沉积物粒度的不同组分研究有助于对沉积动力环境和元素的“粒度效应”等问题进行深入探讨。     

海南洋浦湾沉积物中生源组分的粒度效应

利用激光粒度分析仪,对2005年夏季采集于海南岛洋浦湾的B1168柱状样品进行了粒度分析测试,并利用同位素比质谱仪,对其总有机碳(TOC)和总氮(TN)的含量进行了测定,同时,利用连续提取法提取了沉积物中的生物硅(BSi),并利用分光光度计进行了测量。通过对上述生源组分与粒度间相关性以及人类影响因子的分析,探讨了人类活动对沉积物中生源组分含量的影响及生源组分的粒度效应,结果表明:从B1168柱状样品的45 cm处起至表层,人类活动明显影响了生源组分的含量,除此之外,生源组分含量还较显著地受粒度控制,沉积物组分的粒度越小,生源组分的含量则越高,但是当沉积物粒径小于0.5μm的时候,TN和BSi含量与其粒级含量的相关性变弱。φ5粒级与各生源组分的含量均呈弱相关,这一结果与该海区表层沉积物粒度组分与TOC、TN含量相关性分析的结果相一致。     

菲律宾海沉积物中石英的来源及其搬运方式

为了识别菲律宾海沉积物中风尘信号和源区,以及沉积物的搬运方式,取菲律宾海沉积物中的石英,系统研究了石英的粒度组成、形貌特征、氧同位素特征和结晶度指数。菲律宾海中远离岛弧和海脊的石英粒度较细,西菲律宾海中石英主要由EM1(众数粒径平均为2.9μm)、EM2(众数粒径平均8.17μm)和EM3(众数粒径平均为21.67μm)三个端元组成,东菲律宾海中主要由EM1和EM2两个端元组成。靠近岛弧和海脊的石英粒度较粗,吕宋岛附近的石英具有众数粒径平均为103μm的EM4端元。EM1端元石英表面有明显的碰撞凹坑, EM2端元石英有溶蚀孔洞, EM3端元石英呈棱角状,表面相对光滑。包含EM1端元的石英的δ18O值和结晶度指数与塔克拉玛干沙漠中相同粒级石英的特征相近,不包含EM1端元的石英的δ18O值和结晶度指数与火山岛弧来源的石英特征相近。综合分析表明,EM1端元的石英为主要来自于塔克拉玛干沙漠的风尘石英,经由盛行西风搬运至太平洋,并由南向或西南向的风搬运,最终在菲律宾海沉积。EM2和EM3端元石英主要来源于太平洋火山岛弧,其中, EM2端元的石英经历了强烈的化学风化,经河流或洋流输送到研究区; EM3端元的石英没有经历长距离运输,可能是附近岩石风化的产物。     

巴丹吉林沙漠地层序列的粒度分布及其组分成因分析

对巴丹吉林沙漠腹地WEDP02孔310.45m的岩心进行了高分辨率的激光粒度测量,运用Normal和Weibull函数对全孔的粒度分布进行了拟合和组分分离,在结合野外沉积相判断的基础上,将组分的粒径-频率、含量-频率变化作为组分成因分析的依据,系统分析了WEDP02孔沉积序列的粒度组分的成因。结果表明:WEDP02孔沉积物主要以风成砂、湖泊-风成砂混合沉积、冲洪积-风成砂混合沉积为主。风成沉积物中,超细粒成壤、高空远源粉尘、低空近源粉尘、风成砂与风成粗砂组分的粒径界线为2、12、105和270μm,粉尘与风成砂组分的比例平均值为20%/80%,在粒度组分的粒径-含量投影图中占据右上角部分;湖相沉积物中超细粒化学、悬移及风成砂组分的粒径界线为4、45、150~230μm,湖相悬移组分含量大于35%,同时可含有风成组分和湖相砂,在粒度组分的粒径-含量投影图中占据细粒下部分;冲洪积超细粒化学、悬移黏土、悬移粉砂、风成砂、冲洪积砂的粒径界线为2、12、80、150~200和300μm。这些特征反映了巴丹吉林沙漠不同沉积物的沉积学特征,是沉积物成因分析的粒度依据。     

山东半岛泥质区沉积物敏感粒级分析及其环境意义

基于山东半岛泥质区附近四根岩芯沉积物样品的高分辨率取样(1cm)粒度测试分析资料,分析了粒度频率曲线、粒度参数及其粒度组成特点,采用粒级-标准偏差法提取了沉积物的敏感性粒级,并探讨了研究区沉积物的搬运机制及对东亚冬季风强度的响应。结果表明:山东半岛泥质区沉积物以粉砂为主,砂和粘土的含量变化差异较大,粉砂含量变化较小,主要以跃移加悬浮组分为主。发育了大致相同的三个粒级组分,分别是粒组1(1.24μm)、粒组2(1.24~20.45μm)和粒组3(28.84~136.47μm),同时提取出粒组3(28.84~136.47μm)为研究区岩芯的敏感粒级,可以作为山东半岛泥质区的环境替代指标。测年数据和环境代用指标分析表明,敏感粒级平均粒径波动的程度可以反映东亚季风强弱变化,同时百年尺度中,北太平洋涛动和东亚冬季风与研究区沉积环境存在着紧密的联系,东亚冬季风较强时,岩心敏感粒级平均粒径呈现粗化趋势,同时与NPO指数呈现相反趋势,应用敏感粒级粒径波动来指示气候变化具有极其重要的意义。     

鸭绿江端元粒度分级样品常量元素控制因素分析及物源识别

对鸭绿江河口表层沉积物陆源组分进行了水动力敏感粒度分级,以消弱"粒度效应"对沉积物地球化学组成的影响。通过多元统计方法,对不同粒级样品内常量元素含量特征、控制因素、源区特征等内容进行了探讨,并与全样测试结果进行对比分析。结果表明:源区化学风化程度是控制常量元素分布的主要因素,"粒度效应"和表生环境下的自生作用对常量元素的分布也有一定的控制作用,但"粒度效应"主要控制8μm以下样品内元素分布;源区目前处于以斜长石风化为主的中等化学风化程度阶段,风化产物未遭受钾交代影响;Al_2O_3、Fe_2O_3、MgO、MnO、TiO_2、P_2O_5六种元素在63μm、32～63μm和8～32μm 3个粒级内含量相近,8μm以下样品随粒级减小元素含量显著增加,CaO、Na_2O两种元素在各粒级内含量分布特征与上述6种元素相反,高K_2O含量且未受"粒度效应"控制,可作为鸭绿江端元的指示性元素。根据流域岩性特征分析,2μm粒级样品可能主要来自鸭绿江中下游地区变质基底和花岗质侵入体的风化产物;而2μm粒级样品则可能主要来自鸭绿江上游地区基性侵入体的风化产物。此外,对比分析还表明,全样测试结果仅相当于分粒级样品的均值水平,极大地掩盖了不同粒级内元素地球化学特征的差异性和规律性。因此,在利用全样地球化学特征进行物源示踪时需综合考虑。     

长江口泥质区垂向沉积结构及其环境指示意义

2006年4月在长江口泥质区获取了沉积物柱状样,进行了粒度分析及粒度分形计算,并从中提取沉积物环境变化敏感的粒度组分,结果表明,柱样的垂向沉积结构可分为两个部分:上部0~12cm是动力环境改造频繁的活动层,沉积物混合程度较高;自12cm以下沉积物有粗细旋回变化的特征,可能与长江入海泥沙的季节变化有关。本区沉积物主要含两个敏感粒度组分,标准偏差峰值为6.0~7.2μm的细组分与长江来源的悬沙粒径大致相当,而标准偏差峰值为40.7~57.5μm的粗组分则可能与风暴潮、波浪和潮流输沙、长江流域及河口区的水利工程的影响有关。沉积物粒度在0.9~20.3μm标度范围内的统计自相似程度很高,具有分形特征,粒度分维数的波动与沉积物粒度参数变化相吻合,表明沉积物粒度分维数具有一定的环境指示意义。     

安达曼海沉积物粒度记录的全新世印度洋夏季风演化

对位于安达曼海区的柱状样ADM-C1进行了沉积物粒度分析,根据标准偏差变化对粒度组分进行了划分。发现2个主要敏感粒级组分1.5~11.9μm、11.9~74μm有明显的波动变化,研究认为它们主要受控于与印度洋夏季风密切相关的海域环流动力变化。通过敏感粒级组分相关指标变化重建了安达曼海区全新世以来印度洋夏季风演化历史,结果表明全新世印度洋夏季风变化总体可以分为3个演化阶段:1)10.4~8.8ka BP,印度洋夏季风强度为3个阶段最弱时期;2)8.8~4.7ka BP,敏感粒级组分占全样的百分含量和平均粒径均明显增加,表明印度洋夏季风强度处于全新世最强盛时期;3)4.7~0ka BP,敏感粒级组分占全样的百分含量和平均粒径明显降低,指示了该时期印度洋夏季风的强度较前一阶段明显减弱。粒度重建的印度洋夏季风变化与其他重建结果在全新世有较好的一致性,表明敏感粒级组分在安达曼海可以作为研究印度洋夏季风变化的可靠替代指标。     

青岛唐岛湾潮间带沉积物粒度及水动力

唐岛湾为半封闭狭长型海湾,水动力条件复杂。对湾内潮间带沉积物进行定点定时取样,并进行粒度测试。分析表明:沉积物以砂和粉砂质砂为主,分选较差,偏度正偏,呈宽峰态;概率累积曲线以两跳一悬式为主。利用粒级—标准偏差曲线研究现代沉积,沉积物中粒径158.6μm的组分受潮流影响显著,158.6~369.1μm和369.1μm的粒级组分则分别代表波浪和强水动力如风暴浪等的作用;且通过对各粒径组分的分析认为,粒径158.6μm的组分中潮汐作用的月周期性最为明显。在狭长型海湾中,潮流水动力强度可能并不大。最后结合相关资料,对唐岛湾内潮坪沉积、潮沟变化及沉积物冲淤变化进行了分析,以期对半封闭狭长型海湾潮间带沉积水动力研究及实施海岸带保护提供基础资料。     

东海内陆架沉积物敏感粒级构成及其地质意义

沉积物粒级包含了大量的沉积环境信息,在古环境恢复和重建中被广泛应用。基于采自东海内陆架的三根沉积物岩芯,作者利用激光粒度分析方法研究了沉积物的粒度组成,确定了敏感性粒级,探讨了搬运机制及其环境意义。研究表明:东海内陆架现代沉积物含有大致相同的三个敏感性粒级,分别是粒级1(12μm)、粒级2(12—225μm)和粒级3(225μm)。从北到南敏感粒级具有逐渐细化的趋势,该趋势与长江入海沉积物向南搬运过程中发生的沉积分异作用有关。粒级1和粒级2分别由均匀悬浮次总体和递变悬浮次总体构成,而粒级3则由生物过程产生。结合该区的海洋动力特征,作者认为,粒级2可较好地用来指示冬季海洋动力强度,并具有揭示东亚冬季风强度的潜在意义。     

赣中玉华山泥炭地沉积来源的粒度端元法分析与2000 aBP以来气候环境重建

利用江西玉华山沼泽泥炭地YSH-2钻孔的沉积物进行测年,建立年代框架,结合该孔粒度参数、粒级组分、粒级-标准偏差、端元分析法分析,探寻响应气候变化的粒级组分,重建2 000 a BP以来气候环境。结果表明,玉华山泥炭地沉积物粒度组成以细粉砂(4～16μm)为主,中粗粉砂(16～64μm)次之;运用端元分析法得出3个端元,其中端元组分EM1代表水动力搬运来的较细组分,指示气候的干湿状况,EM2是反映土壤的成壤改造作用的组分,EM3是突发性的气候变化带来的组分。通过偏差法得出的敏感组分10.473～16.535μm,结合上述3个端元的变化规律,得出近2 000 a的干湿变化:(1)0—300 AD阶段,降水逐渐增多,气候由干转湿;(2)300—500 AD气候由湿润转入干旱,但整体较干;(3)500—650AD气候波动与突发性洪涝灾害都较少,是稳定且持续的湿润期;(4)650—900 AD,气候波动较大,变化频繁,总体偏干;(5)900—1400 AD是较为湿润的时期,其中有100年的频繁波动期;(6)1400—1800 AD为小冰期,此区域的气候变化分为湿-干-湿的3个阶段。     

青藏高原东北部希门错湖岩心粒度特征及其环境意义

位于青藏高原东北部的希门错为一冰川深水湖,流域面积小,受人类活动影响较小,忠实地记录了湖泊的自然演化过程。结合希门错湖区特点,对沉积物的粒度特征进行了详细分析。希门错岩心的黏土含量在20%~60%之间,粗砂含量在0~10%之间,粉砂含量在20%~80%之间。粒度参数用矩值法求得,平均粒径(Φ值)为6.0~8.5,标准偏差为0.8~3.0,偏度分布范围在-1.0~1.0之间,峰度为1.0~25.0。频率分布曲线存在众数粒径为0.6、1.0、8、30和200μm的次总体。众数粒径为1μm的次总体在7.3~6.0 m成为沉积物的主体,显示了极弱的水动力条件,为湖面结冰的情况下形成。众数粒径为8和30μm的次总体为沉积物的主体,分别代表了弱的水动力环境和强的水动力环境,指示了深水和浅水两种环境。结合有机质含量和磁化率两个指标,对整段岩心的沉积特征进行了分析,发现整段岩心经历了5次较大的环境变化:12.80~7.30 m有机质含量最低,磁化率最高,粗砂含量几乎为零,黏土含量较高,湖水较深,水动力条件较弱;7.30~6.25 m有机质含量低,磁化率下降,沉积物主要由黏土组成,湖面结冰时间更长,沉积环境更加稳定;6.25~5.00 m有机质含量和磁化率剧烈波动,粗砂明显增多,湖水较浅,水动力条件较强;5.00~3.55 m有机质含量快速升高,磁化率下降,粗砂含量仍然较高,水动力条件较强,但水位比前一阶段有所升高;3.55~0 m有机质含量最高,磁化率最低,粗砂含量降低,湖水较深,降水量较大,水动力条件减弱。     

长江口外近海表层沉积物粒度的级配特性及其意义

依据采自长江口外近海的22个表层沉积物样品的粒度分析资料,运用多元统计分析以及粒级对比等方法对沉积物的级配特性及意义进行了研究。结果表明研究区沉积物粒度数据中>6Φ,4~6Φ,<4Φ粒级分别具有不同的特征,因子得分区分别对应长江口泥质区、浙闽沿岸泥质区和粉砂-砂质区。从长江口向南至闽浙泥质带,表层沉积物中值粒径从6.9Ф变为7.2Ф,逐渐变细,符合沉积物“机械分异”规律,并呈连续分布,中间并无明显的间断。通过对粒度分布曲线的对比研究认为:>5Φ(<32μm)粒级沉积物主要是现代陆源沉积物,其中>6Φ(<16μm)粒级相对含量与离物源区距离有很好的相关关系,可能是示踪长江入海沉积物的良好粒级区间;<4Φ(>63μm)粒级沉积物在河口区以外的近海主要来源于陆架残留沉积的改造和再搬运。     

前处理方法对北黄海沉积物粒度的影响

采用不同方法对北黄海底质样品进行了粒度分析前处理，以探讨有机质和碳酸盐对北黄海沉积物粒度的影响。结果表明，去除有机质或碳酸盐后，粗粒沉积物（呈双峰分布）粒度分布的峰态明显变宽，平均粒和戏及粗颗粒（＞32μm）组分含量明显增加；而细粒沉积物的粒度分布发生明显细偏，表现为众数的细化及平均粒径和粗颗粒含量的降低。北黄海底质沉积物的有机碳含量变化与沉积物的平均粒径呈明显的负相关，暗示了浅海沉积物中有机碳的输运和积聚主要是伴随着细颗粒组分发生；而碳酸盐含量同沉积物粒度的关系不甚明确，可能与沉积物物源的关系更为密切。     

巽他陆坡下部陆源碎屑粒度分布的控制因素

通过对“太阳号”115航次18268-2孔陆源碎屑高分辨率沉积粒度分析,获取了大约2.5万年以来巽他陆坡下部沉积物粒度分布特征的详细记录。结果显示,该孔陆源碎屑颗粒较细,粒径在2~10μm之间的含量最高,几乎不含大于63μm的颗粒。沉积物粒度分布的均值和中值与粒径在10~63μm之间的百分含量相关性较好,说明古水流速度决定着沉积物粒度分布在短时间尺度上的变化。14.6~14.3 kaBP期间海平面迅速上升造成海岸线后退数百千米,使本地区沉积物供应产生了明显的变化,从而造成所有统计参数及各组分相对百分含量在15 kaBP前后均发生了明显变化,这说明沉积物供应控制着沉积物粒度分布较长时间尺度上的变化。     

离心法在海洋碎屑沉积物粒度分级中的应用

沉积物的粒度特征受控于沉积环境的变化,是沉积学研究中的重要物理指标之一。沉积物中不同粒级的颗粒物记载了详细的物源信息及水动力活动等特征,因此,有效并快速地分离不同粒级的沉积物对古环境演化研究十分重要。沉降法是沉积物粒度分级最基本的方法,然而用沉降法对细颗粒物质含量较多的海洋沉积物进行粒度分级时,耗时久,分离效率低。离心法可以加速细颗粒物质的沉降速度,提高分离效率。因此,选择离心法对东海内陆架泥质沉积区的27个表层沉积物进行粒度分级(2μm,2～10μm,10～63μm,63μm)。显微镜观察结果显示不同粒级的颗粒间基本没有混染,表明离心法的分离效果较好。样品回收率在94%左右,最高可达97%以上。样品的损失量与细颗粒含量呈正相关,即细颗粒含量越多,损失量越大。与激光粒度仪测试结果对比发现,激光粒度仪对10μm颗粒物区分度较差,低估2μm颗粒物含量,高估2～10μm颗粒物含量。本研究表明离心法可以高效地对海洋沉积物进行粒度分级。     

长江河口区末次冰期以来沉积物的粒度特征及水动力条件

在岩心观察和沉积相研究基础上,对长江河口区H1孔末次冰期以来沉积物样品进行了粒度分析,讨论了沉积物粒度特征与水动力条件演化关系。分析表明,研究区末次冰期以来先后经历了河床、河漫滩、河口湾、浅海和三角洲等5种沉积环境。其中,河床相砂含量很高,平均粒径和环境敏感粒级最粗,分选变化较大,概率累积曲线主要为跳跃总体为主的两段式,频率分布曲线为单峰式且主峰粒径大;河漫滩沉积物整体粒度较细,以粉砂为主,分选较稳定,累积曲线仍以两段式为主,但悬浮总体比例较河床相高,环境敏感粒级更细;河口湾沉积物明显分异为粗细两类,分选波动较大,累积曲线主要为具过渡段的跳跃总体为主的两段式,双峰式粒度频率分布;浅海相平均粒径最细,分选性差但稳定,具悬浮一段式的累积曲线,粒度频率分布为单峰式且主峰粒径很小,环境敏感细粒组分分布宽泛;三角洲沉积物主要为砂和粉砂,分选性相对较好,累积曲线为跳跃总体为主的两段式,单峰式粒度频率分布但主峰粒径变化较大。总体上,H1孔沉积物的粒度特征能较好地反映研究区末次冰期以来沉积环境水动力条件"强—较弱—较强—弱—较强"的变化过程。     

黄河三角洲YDZ1孔沉积环境分析

对黄河三角洲五号桩附近YDZ1孔沉积物进行粒度分析,结果表明沉积物粒度参数在垂向分布序列上表现出一定的规律性.运用粒级-标准偏差法得到YDZ1孔沉积物的环境敏感粒度粒级范围为2.75～3.75φ.根据粒度参数变化的规律性和环境敏感粒度组分平均粒径的垂向分布特征,结合沉积物样品分样描述和ASM14C测年数据,分析了末次盛冰期以来黄河三角洲地区沉积环境的变化过程.