西菲律宾海表层沉积物稀土元素地球化学特征及物源指示意义北大核心CSCD

西菲律宾海地质作用复杂,其表层沉积物稀土元素地球化学特征对其沉积物来源具有明显指示意义。基于西菲律宾海吕宋岛至九州帛琉洋脊之间海域表层沉积物样品的常量元素和稀土元素组成,通过对不同类型沉积区稀土元素组成、配分模式和稀土元素La/Yb和Sm/Eu比值进行研究发现,研究区沉积物中稀土元素组成受沉积物类型和物质来源控制,沉积物中黏土矿物、铁锰氧化物自生颗粒和磷灰石是稀土元素的主要富集相;吕宋岛与本哈姆高原之间海盆的沉积物含有来自吕宋岛蛇绿岩的物质,而中央裂谷以西海盆区和含结核黏土区沉积物主要由陆源风尘物质、海底火山物质和自生组分组成。     

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。     

海底地形特征对东菲律宾海表层黏土矿物分布的影响

对东菲律宾海帕里西维拉海盆南部的125个表层沉积物样品的黏土矿物组成、含量及其矿物学特征进行了分析。研究结果表明,研究区黏土矿物组成以蒙脱石为主,平均含量为49%;其次是伊利石,平均含量为35%;绿泥石平均含量为11%;高岭石含量最少,平均含量为5%。通过将研究区黏土矿物组合特征与潜在物源区进行对比,并结合主要黏土矿物的结晶学特征,认为蒙脱石主要来源于帕里西维拉海盆周边的海山或海脊物质的风化和蚀变,其分布可能主要受控于底层洋流;伊利石和绿泥石主要来自于亚洲大陆,风力吹扬为其主要输运方式。黏土矿物表层分布显示伊利石主要富集于地势较低处,蒙脱石在靠近帕劳海脊和雅浦海脊等地势较高处呈现高值。由于较少受到周边海山或海脊物质稀释和底层洋流侵蚀作用的影响,东菲律宾海深水区沉积物中风尘组分通量最能代表亚洲大陆风尘对研究区的实际贡献量,这一研究将对从东菲律宾海沉积物中提取亚洲大陆风尘物质输入信号进而追溯亚洲大陆的古气候演化历史具有重要意义。     

东太平洋CC区西区表层沉积物黏土矿物和地球化学特征

本文以太平洋CC区西区12个表层沉积物样品作为研究对象,对其粒度、化学组分和矿物成分进行分析,讨论其沉积环境和物质来源。研究区地处深海,主要以深海黏土和硅钙质黏土为主,含有少量的硅质黏土、黏土质硅质软泥和黏土质钙质软泥。黏土矿物成分主要是蒙皂石和伊利石,含有部分的高岭石和绿泥石。黏土矿物组成表明,区内沉积物主要是陆源,由高空气流携带而来,南极底流和热液活动对其物源的来源有一定影响。沉积物地球化学特征也表明,物源以陆源为主,稀土元素分布曲线和北太平洋表层海水稀土曲线类似,且表现出强的Ce亏损,表明生物活动导致的生物沉降对表层沉积物也有一定的影响。     

孟加拉湾南部表层沉积物稀土元素组成及其物源指示意义

基于孟加拉湾南部98个表层沉积物的稀土元素组成及其空间分布特征,判别了研究区表层沉积物主要来源,并结合水动力环境等探讨了孟加拉湾南部区域沉积物输运方式。结果表明,研究区表层沉积物稀土元素总含量范围为67.62~180.67μg/g,其平均值为100.85μg/g,且具有轻稀土富集、重稀土均一、明显的Eu负异常的特征。基于稀土元素主要参数,可将研究区分为两个区域,Ι区位于研究区西部,Ⅱ区位于研究区东部。根据球粒陨石标准化后的La/Yb-Sm/Nd物源判别图解可知,研究区表层沉积物的最主要来源为恒河-布拉马普特拉河搬运的喜马拉雅山侵蚀物质,其对整个研究区均有重要影响;次要来源为戈达瓦里河-克里希纳河输送的印度半岛物质,其主要影响范围为研究区西侧的Ι区。不同源区沉积物在研究区的输运过程主要受控于季节性表层环流,其驱动力为印度季风系统。     

孟加拉湾中部表层沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

通过对孟加拉湾中部110个表层沉积物进行稀土元素(REE)测试分析,揭示了研究区稀土元素含量和分布特征,并讨论了其物质来源。结果表明,研究区稀土元素含量介于93.90×10-6~220.80×10-6之间,平均含量为138.25×10-6,接近上陆壳含量。REE整体表现出轻稀土富集、重稀土含量相对均一的特征,Eu呈明显负异常,无明显Ce异常。应用富集系数、判别函数及∑REE-(La/Yb)N等方法判别其物质来源,结果证实研究区沉积物主要为喜马拉雅山和青藏高原来源,还有一部分物质来自中印度半岛,而伊洛瓦底江物质对研究区沉积物组成影响不明显。G-B(恒河-布拉马普特拉河)沉积物标准化后的稀土参数聚类分析表明,印度源区的主要影响范围位于研究区西侧,其控制因素主要是物质供应方式及孟加拉湾表层环流,尤其是东印度沿岸流(EICC)对印度源区物质的输运。     

晚上新世以来菲律宾海盆XT4孔黏土矿物特征及其古环境意义

菲律宾海是典型风尘汇聚区,菲律宾海远离吕宋岛的深海沉积物是重建构造尺度亚洲风尘演化历史的良好载体。选取菲律宾海盆XT4孔沉积物开展了黏土矿物研究,并结合前人研究成果,在明确该孔黏土矿物来源的基础上,探讨了晚上新世以来亚洲风尘的演化历史及其可能的影响机制。菲律宾海盆XT4孔黏土矿物以伊利石为主,平均含量为39%,蒙脱石含量次之,平均为28%,绿泥石平均含量为18%,高岭石平均含量为15%。XT4孔黏土矿物组成符合亚洲大陆风尘与周边火山岛弧的二端元混合模型特征,其中蒙脱石主要为周边火山岛弧物质贡献,而伊利石、绿泥石和高岭石主要是亚洲风尘贡献。晚上新世以来XT4孔的伊利石/蒙脱石比值表现为阶段性变化,主要反映了北半球高纬冰川的扩张导致亚洲中纬度地区干旱化加剧。此外,东亚夏季风降雨强弱和空间分布的变化也是源区风尘释放的重要环境因子之一。本文结果初步揭示了晚上新世以来中国干旱-半干旱地区的环境演化历程,有助于深入理解多圈层相互作用下的风尘循环及其生物地球化学效应。     

南极半岛东北部海域表层沉积物稀土元素特征及物源指示意义

通过对南极半岛东北部海域36个表层沉积物样品的稀土元素分析发现:(1)研究区表层沉积物中稀土元素总量(REE)的分布范围为(45.47~183.60)×10-6,平均值为91.36×10-6;稀土元素含量的高低与铝硅酸盐黏土成正比,与生物硅含量成反比;(2)大致以象岛至南极半岛北部的茹安维尔岛为界,研究区西部的布兰斯菲尔德海峡及南设得兰群岛北部岛架-岛坡沉积物稀土含量较低,稀土元素页岩标准化模式与长城站周边土壤/湖泊沉积物、火山岩相一致,表现为重稀土相对富集,铕正异常明显,Sm/Nd分子比值大,推断该区沉积物主要来源于南设德兰群岛中-新生代火山岩分布区与现代火山活动区;(3)研究区东部鲍威尔海盆、南奥克尼群岛岛架和南斯科舍海脊区沉积物稀土元素的页岩标准化配分模式表现为平坦型,轻稀土明显抬升,铕正异常不显著,Sm/Nd分子比值小,稀土元素含量受沉积物中黏土组分含量、硅质生物组分等制约,推断沉积物陆源碎屑主要来源于威德尔海西部和南部,局部受南奥尼克群岛、南斯科舍海脊和南设德兰群岛物质的影响,沉积物的搬运主要受冰筏和海流制约。     

西菲律宾海盆I8孔黏土矿物的物源分析

应用X-射线衍射(XRD)方法分析了菲律宾海盆西部I8柱状样35个沉积物样品中的黏土矿物组分,结果表明:I8孔中黏土矿物以伊利石(40%)为主,蒙皂石(28%)和绿泥石(20%)次之,高岭石(12%)相对较低,且伊利石结晶度较好。黏土矿物来源分析表明,伊利石主要来源于亚洲大陆的风尘输入;蒙皂石主要源于研究样品周围火山物质的蚀变;而绿泥石和高岭石可能主要源自吕宋岛风化产物。     

楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。     

马里亚纳“沟−盆”深水沉积环境稀土元素特征与物源约束

通过对西太平洋帕里西维拉海盆东南部的C-P19柱状样和马里亚纳海沟南坡的L3柱状样进行粒度和稀土元素地球化学分析,探讨了二者物源的异同。结果表明:研究区沉积物的稀土元素含量基本不受沉积物粒度控制,主要受控于物源变化。物源判别结果指示二者的物源具有同源性,其中西马里亚纳海脊剥蚀下来的火山物质对研究区的物质来源贡献最大。火山物质中的重矿物可以影响到稀土元素的含量,例如锆石的含量和稀土元素总量(ΣREY)的相关系数可达0.86。来自中国内陆黄土的陆源风尘物质对两个研究区的物源供给也有一定贡献,但其贡献程度较小。由于马里亚纳海沟南坡更加远离大陆且纬度更低,其接受的亚洲风尘也比帕里西维拉海盆和挑战者深渊更少。此外,南极底层水流经研究区,对海盆和海沟的沉积物都造成一定影响,而且在马里亚纳海沟南坡更加活跃,因而帕里西维拉海盆东南部的沉积物比马里亚纳海沟南坡更易于保存。     

中印度洋海盆富稀土沉积地球化学特征及富集机制研究

本文对中印度洋海盆深海富稀土沉积区两根柱样GC02和GC06开展了沉积物涂片观察,X-射线衍射分析,主量、微量和稀土元素分析,以及单矿物原位微区地球化学分析等,探讨了其地球化学特征、物质来源及稀土元素（REY）的富集机制。结果表明,GC02柱状沉积物类型为钙质黏土和沸石黏土,GC06柱状沉积物类型为钙质黏土、含沸石黏土和沸石黏土。稀土元素主要在含沸石黏土和沸石黏土中富集。北美页岩标准化（NASC）配分模式指示沉积物的REY主要来源于海水,矿物学和地球化学等特征表明该地区沉积物陆源组分可能主要源于澳大利亚的风尘物质。元素相关性和CaO/P₂O₅比值等指示了深海富稀土沉积中REY的主要赋存矿物为生物磷灰石（鱼牙/骨等）,其次为铁锰微结核。本文总结和探讨了深海富稀土沉积的形成机制,完善了深海富稀土沉积形成过程的概念模型。     

南海台西南盆地南部海域19 ka以来沉积物物源与输运机制分析

通过对南海台西南盆地南部海域TS6岩芯沉积物样品稀土元素地球化学特征和黏土矿物组合进行分析,探讨了研究区近19 ka (末次冰消期)以来沉积物物质来源、输运机制及物源变化特征。物源综合分析结果显示,台湾河流是研究区沉积物的主要源区,其中台湾西部河流较东部河流贡献更大,珠江也为研究区输送了部分沉积物。由于各源区物质主要黏土矿物种类及含量存在较大差异,推测研究区沉积物黏土矿物中的伊利石和绿泥石主要由台湾河流提供,高岭石主要由珠江提供,含量较少的蒙脱石由东南部的吕宋岛提供。末次冰消期以来,研究区陆源物质输入量受控于海平面变化而逐渐减少,黏土矿物组合反映的物源变化主要受控于气候和洋流变化,还可能叠加了多种因素的影响。     

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。     

南海西北部表层沉积物黏土矿物分布特征及其来源

黏土矿物研究在示踪物源、源区风化历史乃至洋流变迁能力等方面具有重要的作用,尽管目前对南海表层沉积物黏土矿物宏观分布特征已获得了较系统的认识,但在受珠江和海南岛物源共同影响的南海西北部其高分辨率的黏土矿物学工作还未开展。本文对南海西北部表层沉积物中的黏土矿物组成、结晶学特征进行了分析,讨论了研究区黏土矿物的物质来源。结果表明,南海西北部表层沉积物的黏土矿物组成以伊利石为主（平均45%）,蒙脱石（平均27%）与高岭石（平均21%）次之,绿泥石含量最少（平均6%）。在区域空间分布上,蒙脱石含量呈现西南高东北低的特征,伊利石含量则与之相反;高岭石含量表现为近岸高离岸低,而绿泥石含量呈现离岸高近岸低的特征。总体上,研究区表层沉积物黏土矿物组成与现代珠江沉积物组成差异较大,而与珠江口2.5 ka前的沉积物黏土矿物组成比较接近,并且结合研究区岩心揭露的全新世以来极低的沉积速率（4 cm/ka）以及上部很薄（小于0.6 m）的泥质沉积,推测该区表层沉积物可能并非是现代沉积的结果,更可能主要来自全新世末期古珠江输送的沉积物。除古珠江作为研究区表层沉积物中蒙脱石的一个主要来源外,海南岛北部河流也贡献了少量蒙脱石到其邻近的东南海域。运用高岭石/伊利石比值和伊利石化学指数等进一步对比分析表明,珠江是研究区沉积物中伊利石、高岭石和绿泥石的主要物源,其次台湾和海南岛也可能分别提供了少量富含伊利石/绿泥石和高岭石的沉积物。本工作对于南海西北部沉积物源-汇过程和相应的古环境研究有重要的参考意义。     

塞舌尔群岛东北部海域现代沉积物黏土矿物特征及来源分析

本文基于塞舌尔群岛东北部海域34个表层沉积物样品的黏土矿物测试结果分析其组成特征、分布规律和物质来源。研究区表层沉积物中黏土矿物平均相对含量从高到低依次为伊利石（35%）、坡缕石（20%）、蒙皂石（20%）、高岭石（16%）、绿泥石（10%）。根据沉积物黏土矿物相对含量和空间分布规律,可将研究区分为2个亚区（I区、II区）。I区覆盖研究区北部大部区域,物质来源主要为阿拉伯半岛、印度半岛西南部以及索马里海岸沙漠的风尘物质;II区位于研究区南部的塞舌尔群岛以东,主要接收塞舌尔高原风化物质。综合分析研究区细颗粒物质来源、空间分布规律及区域动力环境特征,南亚夏季风搬运阿拉伯半岛、印度西部及索马里海岸沙漠风尘物质向南输运是影响I区黏土矿物组成的主要因素;南赤道逆流驱动塞舌尔高原富高岭石、绿泥石的细粒风化物质向东扩散,控制了II区黏土矿物组成特征和空间分布规律。     

南海西北部海域表层沉积物粒度分布特征及其影响因素

对南海西北部海域416个表层沉积物样品进行粒度和多元统计分析,结果表明研究区沉积物类型复杂,从粗粒级的砾石到细粒级的黏土皆有发育,共分为14种类型。其核心粒级为4Φ~9Φ,占71%,平均粒径范围为0.99Φ~7.44Φ;分选系数为0.54~3.72;偏态范围为-0.32~0.78;峰态范围为0.62~3.92。R型聚类分析结果表明表层沉积物基本上分为粗、细2大类：粗颗粒沉积物由-2Φ~5Φ粒级组成,细颗粒沉积物由6Φ~11Φ组成。R型因子分析结果表明前5种因子累计特征值比例达到89.38%。因子1、因子2和因子3是主导因子：因子1主要由9Φ~11Φ的正载荷和3Φ~4Φ的负载荷组成;因子2主要由6Φ~8Φ的正载荷组成;因子3主要由-2Φ~0Φ的正载荷组成。研究区粗粒沉积物一般在水动力较强的陆架区沉积,其分选较好,物质来源多样;细粒沉积物主要位于水动力弱的海湾、离岸较远的陆架以及陆坡和海盆区,其分选差,物质来源单一。     

西北冰洋表层沉积物黏土矿物分布特征及物质来源

西北冰洋表层沉积物黏土矿物分析结果显示其黏土矿物组成的区域分布和变化具有明显的规律性:从楚科奇海到北冰洋深水区,随着水深的增加,蒙皂石和高岭石含量增高,绿泥石和伊利石含量降低。自西往东,伊利石结晶度值降低,化学指数升高。根据Q型聚类分析获得的黏土矿物组合特征,结合周缘陆地的地质背景、河流及洋流情况,对研究区进行了黏土矿物组合分区,讨论了其黏土矿物来源。楚科奇海表层沉积物黏土矿物组合在靠近阿拉斯加一侧海域以Ⅰ类为主,靠东西伯利亚海一侧主要有Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类,中部主要为Ⅵ类,主要是西伯利亚和阿拉斯加的火山岩、变质岩以及一些含高岭石的沉积物以及古土壤等,经风化、河流搬运入海,在北太平洋的3股洋流及西伯利亚沿岸流的作用下沉积形成的。西北冰洋深水区表层沉积物的黏土矿物组合以Ⅰ类和Ⅴ类为主,表明其沉积物来源为欧亚陆架和加拿大北极群岛周缘海域的海冰沉积和大西洋水体的搬运以及加拿大马更些河的河流物质输入。     

南黄海北部B03孔黏土矿物和稀土元素地球化学特征及物源分析

本文通过对南黄海北部B03孔沉积物黏土矿物组成、黏土粒级沉积物元素地球化学分析以及沉积速率研究,探讨其物质来源及其环境变化记录。研究认为,B03孔沉积物中黏土矿物组分以伊利石为主,同时含有较多蒙脱石,伊利石-蒙脱石-(高岭石+绿泥石)判别图解表明该岩芯源区主要来自黄河沉积物;B03孔黏土粒级沉积物稀土元素分布模式显示,90cm以上的黏土粒级沉积物稀土元素球粒陨石标准化分布模式与黄河沉积物的较为接近,表明其与黄河沉积物的亲缘性较大。结合B03孔的210Pb测年结果和稀土元素地球化学特征,推测1855年黄河改道对山东半岛东部陆架海的物源影响是造成该岩芯以90cm为界分为上下两段沉积的主要原因。     

南海南部沉积物中黏土矿物组成变化及其古沉积信息记录初探

通过对南海南部2个代表13万a以来柱状沉积样品高分辨率的黏土矿物组成分析,认为所研究的黏土矿物主要为陆源碎屑成因,埋藏过程中的成岩变化或黏土矿物自生特征不明显,而以采样点南面加里曼丹岛、菲律宾东、西两侧的火山群岛和湄公河流域为主要陆源的地质条件、风化环境及物质迁移途径的差异控制了南海南部沉积物中黏土矿物组成的空间和时间变化.研究发现,沉积物样品中较高的蒙皂石含量对应于地质历史上的暖期,而较低的蒙皂石含量对应于冷期.伊利石的行为及其古海洋指示意义则与蒙皂石相反.将柱状沉积物样品上高分辨率的黏土矿物组成分析作为一种研究方法,有助于研究晚第四纪以来南海陆源碎屑物的源区特征、迁移途径及海区古环境演变.