青岛近岸泥质区敏感粒级组分及对沉积记录的指示

通过对青岛南部近岸泥质区3个岩心(Z14、Z16、QDZ03)进行粒度分析和AMS14 C年龄测试,研究了沉积物粒度组成并提取了敏感粒级,探讨了敏感粒级的搬运机制及其环境指示意义。研究表明:研究区岩心沉积物以粉砂和黏土质粉砂为主,包含3个敏感粒级(敏感粒级1、敏感粒级2、敏感粒级3),分别对应粒度细端组分、中端组分和粗端组分,以悬浮和跳跃搬运为主,少量以滚动、推移方式搬运;沉积物主要受沿岸流输运的影响,粒度组分自东北向西南逐渐变细,反映了水动力条件自东北向西南逐渐减弱的趋势;其中,敏感粒级2对东亚冬季风增强事件具有较好的反映:利用QDZ03孔上部3.94m岩心沉积物敏感粒级获得了近3ka以来5个明显的东亚冬季风增强事件(230~370、1 050~1 180、1 400~1 550、1 850~1 950和2 250~2 350aBP),对古气候记录具有较好的指示作用。     

近60年来南黄海沉积物高分辨率敏感粒级对东亚冬季风的响应

对南黄海中部泥质区F306柱状样的沉积物进行分析,运用粒径—标准偏差法,得出该孔敏感粒级组分为23.10~65.30μm(5.44Φ~3.94Φ),其粒级的含量15.6%~22.3%,平均粒径38.5~41.4μm(4.70Φ~4.59Φ),证明敏感粒级可以作为东亚冬季风的高分辨率替代指标,进一步阐明了敏感粒级作为东亚冬季风替代指标在更高分辨率上的可行性。根据敏感粒级沉积记录,在1950—1986年期间,将东亚冬季风分为强—弱—强3个阶段,指示了该阶段东亚冬季风存在近10年的周期。1986/1987为近60多年来东亚冬季风由强变弱的转折点,与东亚气候变化具有较好的对应关系,首次在中国东部海域中记录了此逆转事件,认为1986年后沉积物敏感粒级的变粗可能与长江物源变粗、东亚冬季风的减弱以及夏季风增强有关。     

东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

运用粒级-标准偏差方法对FJ04孔146 cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱.获得了东海北部泥质区3 kaBP以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段:①3～1.15 kaBP为东亚冬季风较弱,中等程度波动阶段,期间也存在几次冬季风加强期;②1.15 kaBP到现代为东亚冬季风强盛、高频率波动阶段.1.15 kaBP是一个明显的转折点,此外,3 kaBP来敏感粒度组分平均粒级的变化还记录了11次冬季风增强事件,与全球其他地区的气候记录具有极好的对应关系,但在不同的地区的响应程度不同,说明气候变化存在全球一致性和区域响应的特殊性.     

8 ka来东海内陆架泥质区高分辨率沉积记录对东亚冬季风的响应

依据东海内陆架泥质区D03钻孔岩芯沉积物高分辨率粒度分析结果，筛选了对东亚冬季风有良好显示的敏感粒级，结合高精度年代框架，揭示了近8 ka以来东亚冬季风波动在泥质区的沉积记录，包括11个千年尺度的气候波动事件和5.4～4.9、1.8 kaBP以来的百年尺度的快速气候波动。与石笋、冰芯和泥炭的氧同位素曲线对比发现，东亚冬季风增强与世界范围的“8.2 ka”、“4.9 ka”、“3.8 ka”、“1.4 ka”和小冰期事件均有良好的对应关系，建立了全新世东亚冬季风增强与气候变冷事件的内在联系。8 ka以来东亚冬季风的演化大致可以分为3个阶段，即8.2～4.8 kaBP中高频波动期、4.8～1.8 kaBP波动较弱稳定期和1.8 kaBP以来的高频波动期。     

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。     

晚全新世东亚季风高分辨率沉积记录:来自东海内陆架泥质区的证据

对位于东海内陆架泥质区的MZ05孔浅钻岩芯进行粒度、常微量元素、AMS~(14)C测年分析,获得2.90-1.80ka B.P.期间粒度和常微量元素随时间变化的高分辨率曲线。综合分析MZ05孔地球化学元素比值(CIA,Rb/Sr)曲线发现沉积物源区的化学风化强度变化可以分为3个阶段:2.90-2.70ka B.P.的增强期,2.64-2.35ka B.P.的减弱期和2.35-1.80ka B.P.的较弱期,反映该段时间内东亚夏季风的强弱变化。MZ05孔的沉积物敏感粒级(1.2～22.1μm)平均粒径指示晚全新世东亚冬季风波动频繁,呈现出3个各具特点的阶段:2.90-2.65ka B.P.属于中等频率波动的冬季风强盛期;2.64ka B.P.左右东亚冬季风由强转弱,2.60-2.35ka B.P.冬季风先减弱后增强;2.35-1.82ka B.P.为相对稳定的冬季风弱期。东亚冬季风的演化趋势在其他气候记录中也发现相应的降温证据,揭示全球气候变化的区域性响应。研究同时发现晚全新世研究区东亚冬、夏季风在百年尺度上呈现反相位关系。     

中国东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

本文运用粒级一标准偏差方法对FJ04孔146cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱。获得了东海北部泥质区3ka以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段：①3．1．15kaB．P．为东亚冬季风较弱,...     

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。     

近3000a来东亚冬季风变化在南海北部陆架泥质区的记录

通过对位于南海北部陆架泥质区ZJ2孔进行AMS14C测试和粒度分析,从中提取出了对沉积环境敏感的粒度组分进行了研究,结果表明:该敏感组分的粒级含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约。根据该粒度指标,发现近3 000a以来东亚冬季风存在8次增强的记录,与格陵兰冰芯的记录有着较好的一致性,且在其他不同区域亦能找到相对应的气候变化证据,揭示了全球气候变化的区域性响应。     

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。     

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。     

山东半岛近海不同粉砂粒级含量分布的空间差异性及其沉积学意义

粉砂是现代陆架和河口沉积物最主要的粒级组分,但由于其复杂的沉积动力学行为,我们对于不同粉砂粒级的沉积学特征和行为并没有完全掌握。本文分析了山东半岛近海表层沉积物中不同粉砂粒级组分含量的空间分布特征,探讨了其控制因素。结果表明,山东半岛周边近海沉积物类型以泥质沉积为主,但不同粉砂粒级组分具有明显的空间分布差异性。极细粉砂、细粉砂与黏土组分的含量变化一致,表明了其相似的沉积动力学行为。粗粉砂组分的含量空间变化最大,在山东半岛的北部泥质条带、东部“泥楔”和南部近岸具有明显的高含量,其含量与其他各粉砂组分具有明显的负相关性。从表层沉积物的粒度组分与分布规律,可以证明研究区表层沉积物主要以黄河携带物质为主,但流入本区的一些中小型河流也明显提供了部分物源,只是其提供物质的扩散范围有限。结合水动力分析和物理海洋学等方面的认识,我们认为造成不同粉砂组分空间分布差异性的原因主要受物源、区域水动力学条件、局部地形（底形）等因素控制。另外,还发现了山东半岛“泥楔”沉积物的粗粉砂组分含量偏高、现代沉积速率也偏大,这些现象在空间上与“海洋锋面”位置一致,对于海洋锋面的沉积学意义还需要进一步的调查研究和数值模拟工作。     

中全新世以来南黄海岩心记录的沉积环境演变对东亚季风的响应

对南黄海中部泥质沉积区中心位置的Z1钻孔进行了AMS14 C年龄、粒度和TOC/TN分析,综合指标结果揭示了中晚全新世以来南黄海区域的沉积环境演化。自6 094aBP以来,沉积速率、平均粒径和TOC/TN整体趋势的减少指示,研究区陆源物质输入的减少与东亚冬/夏季风的减弱有关。根据粒度参数和TOC/TN变化将研究区沉积环境演化分成3个阶段:16.1~5.4ka BP时沉积物粒度最粗,TOC/TN值较高,这与该阶段东亚冬季风的强盛且稳定和黄海暖流的形成初期较弱有关;25.4~3.9ka BP时沉积物粒度减小但波动幅度较大,TOC/TN值呈减小趋势,此阶段东亚冬季风减弱但波动剧烈;33.9~0ka BP时沉积物粒度较细且相对稳定,TOC/TN增加直至趋于稳定,该阶段冬季风减至最弱且趋于稳定。另外岩心记录的6.0、5.3、4.6、4.0和3.4ka BP沉积物粒度明显较粗、TOC/TN值较大与东亚冬季风增强、海区温度较低有关;6.1~5.7ka BP的高速沉积与冬季风强盛有关;2.8~1.9ka BP的高速沉积则与黄海沿岸流和黄海暖流共同作用形成的南黄海中部气旋式冷涡的加强稳固有关。     

南黄海中西部表层沉积物粒度特征分析

对南黄海中西部海域316个表层沉积物进行了粒度分析、粒度参数计算和多元统计分析,探讨了沉积物的粒度分布特征、搬运方式和沉积环境。结果表明,粉砂是南黄海中西部海域表层沉积物的优势粒级,含量高达47%,主要粒级范围是1.14~10.13Ф,核心粒级范围是3.92~7.44Ф,底质类型主要是砂质粉砂、粉砂质砂、砂质泥和粉砂。粒度R型聚类分析得出4类,第1类由5.5~10.5Ф粒级组成,第2类由-0.84~-3.2Ф粒级组成,即粗、细两端元粒级组分,第3类是3.5~4.5Ф,第4类为1.5~2.5Ф,分别对应于粉砂质砂(或泥质砂)和砂;Q型聚类分析根据不同的阈值可分为4类、6类或8类,各类归类良好,图形清晰。典型站位的分析表明,研究区的主控因素是黄海沿岸流、潮流沙脊区往复流及苏北沿岸流,各粒级组分的分布、粒度参数特征、搬运方式与海流的强弱和方向有着密切的相关性。     

北戴河附近海域表层沉积物粒度分布特征

对北戴河周边海域的31个表层沉积物样品(站位水深为0~12.8m,平均水深为10.5m)进行了粒度分析、粒度参数计算和统计分析,并分析研究了区内沉积物分类和分布特征。结果表明:表层沉积物的粒级组成为1.5~8.3φ,主要粒级是6~8φ,占90%;在Folk(福克)分类三角图中的分布主要有6种沉积物类型,主要为砂、粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、泥质砂和泥。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带—陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS ~(14)C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4～148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4～148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。     

对数比变换在因子分析法提取东亚冬季风敏感粒级中的应用——以南黄海中部泥质区H07孔为例

利用经典统计学分析等传统方法提取东亚季风敏感粒级时,往往因忽视了成分数据的闭合效应而造成对分析结果的误读,所确定的季风替代指标与已有指标的对应效果也不甚理想。以南黄海中部泥质区H07岩心为例,尝试对原始粒度数据做中心化对数比变换以消除闭合效应,再通过因子分析法从中提取出东亚冬季风敏感粒级,进而提出将F2因子得分值作为东亚冬季风强度的替代指标。结合AMS14 C年代数据,重建了近6 200aBP来的东亚冬季风演化历史,并将其划分为5个阶段:(1)6.2~4.99kaBP,高水平强烈波动期;(2)4.99~3.66kaBP,高水平小幅波动期;(3)3.66~0.87kaBP,低水平亚稳定期;(4)0.87~0.14kaBP,持续增强期;(5)0.14kaBP至今,大幅减弱期。所提取的替代指标与其他气候指标有很好的对应,证明将中心化对数比变换引入到季风敏感粒级的提取过程中是可行的,能有效地揭示出更接近于真实的中国东部地区东亚冬季风演化历史。     

内蒙古河套地区陈普海子湖泊沉积物粒度特征及其环境意义

对河套地区陈普海子湖泊及其流域不同类型表层沉积物的粒度特征进行了分析,并结合放射性同位素210Pb测年,探讨了湖泊的沉积演变过程。通过主成分分析,对沉积物剖面粒度不同粒级组分含量进行了研究,分析了湖泊沉积物的物质来源,得到两个主控因子F1和F2,它们控制了湖泊沉积物近98.68%的粒度变化特征。研究表明,F1代表了以6.18μm为众数粒径的次总体,主要受流水作用控制;而F2为以42.75μm为众数粒径的次总体,主要来源于地表风沙作用。通过粒径-标准偏差方法,提取了湖泊沉积物中不同时期的环境敏感粒度组分,结果表明:在1996AD之前,流水作用所携带的细颗粒(14.1μm)决定了沉积物的粒级特征,在1960—1985AD期间表现出风沙活动强烈;1996AD以来,由于人类开展了大规模的沙荒土地开垦,流沙活动强烈,流域风沙活动所携带的粗颗粒(14.1~224.35μm)控制了沉积物的粒度组成。     

长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究

大河河口的动力沉积过程一直是陆海相互作用研究的核心内容,其中水体泥沙的垂向交换是河口动力-沉积机制分析中的关键环节。基于2011年12月对长江河口及其邻近海湾采集的大范围、高密度的近底层悬沙、海床表层1~2cm(表层沉积物)和垂向向下约2~10cm的沉积物(次表层沉积物)同步3组303个样品,利用经验正交函数方法,对河口地区的悬沙和沉积物交换过程进行研究。结果表明:近底层水体悬沙的空间分布模式主要以粉砂粒级为主,空间分布差异性不大;表层及次表层沉积物的空间分布模式相似,但较近底层水体悬沙的分布复杂,存在明显的区域性特征,其中南汇边滩水域中部辐散区的沉积物表现为粗粉砂-细砂模式,其他区域由粉砂组分模式组成。近底层水体悬沙、表层和次表层沉积物的第一模态主要反映了粒径较细的泥沙运动,第二模态主要反映了粒径较粗的泥沙运动。在近底层水体悬沙与表层沉积物的垂向交换中,主要交换粒级为粉砂组分粒级。在表层沉积物与次表层沉积物的垂向交换中,南汇边滩中部辐散区的主要交换粒级为粗粉砂-细砂组分粒级,其他区域主要为粉砂组分粒级。