东海周边中小型河流沉积物锶钕铅同位素组成及其物源示踪意义

通过对东海周边9条中小型河流沉积物进行锶钕铅(Sr-Nd-Pb)同位素测试,分析了其组成特征及其物源指示意义。结果表明,~(87)Sr/~(86)Sr、~(143)Nd/~(144)Nd、~(206)Pb/~(204)Pb平均值分别为0.719 056、0.512 056和18.614 94。Sr-Nd-Pb同位素组成主要受地质背景和风化作用的制约,空间变化规律明显,可作为区分不同来源河流沉积物的有效指标。统计结果确立出三个端元值,分别为台湾岛东部河流(~(87)Sr/~(86)Sr-0.713 355,ε_(Nd)--8.488)、台湾西部河流(~(87)Sr/~(86)Sr-0.718 804,ε_(Nd)--12.375 7)和大陆东南部河流(~(87)Sr/~(86)Sr-0.722 195,ε_(Nd)--11.944 4)。确立这些端元可为认识中国东部陆架区沉积物"源-汇"过程及陆海相互作用提供科学依据。     

浙闽近岸海域表层沉积物稀土元素的物源指示

通过对浙闽泥质区近岸海域的151个表层沉积物样品和周边入海河流的71个表层沉积物样品进行粒度和稀土元素测试分析,研究了该区的稀土元素分布、Eu和Ce异常、稀土元素的球粒陨石标准化和上陆壳标准化配分曲线特征等。对研究区表层沉积物与长江、瓯江、闽江表层沉积物的稀土元素进行对比,以Ce/La和Sm/Nd作为元素对进行FD判别函数分析,结果表明研究区表层沉积物并不是单一物源形成,是长江、闽江、瓯江共同作用的结果。为了探究3条河流对浙闽近岸海域影响程度的大小,用物源指数进行判别,结果表明,3条河流对研究区内陆架、外陆架的影响程度都是长江瓯江闽江,内陆架表层沉积物中长江源占有明显优势,外陆架表层沉积物物源比内陆架更复杂,3条河流的混合作用更明显。     

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的1264个硫同位素数据,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果,对比分析了不同地质-构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题.结果表明:(1)现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在1‰～9‰之间,均值为4.5‰(n=1042),而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在19‰～24‰之间,均值为21.3‰(n=217);(2)无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同,反映出各自硫源的差异性.无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩,部分来自海水,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊,除了火山岩以外,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造-地质背景的不同.     

冲绳海槽中南部不同环境表层沉积物质来源

对冲绳海槽中南部3种不同沉积环境(东海外陆架、东海陆坡和冲绳海槽)表层沉积物进行了稀土等元素地球化学分析,结果显示,冲绳海槽和陆坡表层沉积物具有与台湾物质来源类似的稀土元素配分模式,La/Sm-Gd/Yb散点图也显示海槽和陆坡沉积物主要分布在台湾物源端元区,表明冲绳海槽中南部海槽和陆坡表层沉积物主要来源于台湾,而外陆架沉积物明显的重稀土亏损与大陆河流(特别是长江、黄河)沉积物来源较为一致。为进一步判断外陆架表层沉积物来源,对外陆架沉积物重矿物进行分析鉴定,结果显示,外陆架沉积物重矿物以普通角闪石-绿帘石-石榴石-赤褐铁矿为组合特征,与长江沉积物重矿物组成特征类似,其明显缺乏台湾河流来源的典型重矿物锆石、黄河来源典型重矿物云母、浙闽沿岸来源典型重矿物磁铁矿,说明台湾、黄河和浙闽沿岸并非研究区外陆架表层沉积物主要物源。根据以往测年等研究成果,研究区外陆架沉积物年代较老,应为古长江物质经东海现代环流体系不断改造而成。     

中全新世以来南海琼东南近岸泥质区物质来源

对位于南海琼东南近岸泥质区的X2站柱状沉积物进行了粒度、Sr-Nd同位素、常量元素(Al_2O_3、TFe_2O_3、K_2O、MgO、Na_2O、TiO_2、CaO、P_2O_5、MnO)和AMS14 C年代分析,探讨了中全新世以来该沉积区的物质来源。结果表明,X2站沉积物可划分为上(A2段,120~0cm,4.0~0ka BP)、下(A1段,240~120cm,7.6~4.0ka BP)两个沉积地层单元,A2段较A1段沉积物平均粒径变粗,已测的9种常量元素含量减少。~(87)Sr/~(86)Sr与εNd除异常点外,总体变化幅度不大。X2站沉积物主要来源于海南岛和台湾,珠江贡献较小,其中A1段沉积物主要是海南岛和台湾岛来源物质的混合,A2段沉积物主要来源于海南岛,其次珠江物质可能也有影响。据X2站研究结果初步表明,世界级大河(如珠江)对南海北部陆架区(特别是琼东南近岸泥质区)的贡献以前可能被高估,而山溪型河流(如台湾岛、海南岛等河流)的贡献却可能被低估,日后研究中应该重视小型河流对陆架区的物质贡献。     

菲律宾海北部四国海盆全新世沉积物源分析

对IODP333航次四国海盆北部地区C0011站位表层样品进行粒度和Sr-Nd同位素分析,并与前人发表的邻近海域同位素数据进行比较。经分离自生碳酸盐组分,四国海盆全新世沉积物呈现较好的陆源、火山源二端元组分特征。从地理位置看,四国海盆北部主要物质来源包括伊豆-小笠原海脊火山物质、日本列岛西南部的混合型沉积物以及由西向风或河流入海洋流输送而来的亚洲陆地沉积物,且日本列岛西南部对于该区域物质贡献最大。对四国海盆北部而言,与海盆中部沉积及日本海沉积相比,源自亚洲大陆的碎屑沉积物具有更多的贡献。沉积物中87Sr/86Sr与εNd、平均粒径的负相关关系反映了沉积物中陆源物质的相对贡献按时间顺序呈现增加、减小、增加、减少的多周期变化趋势。     

环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源

2013年8月采集了环渤海地区35条主要河流河口表层沉积物样品,12月采集了渤海与北黄海24个表层沉积物样品,分析了其生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N),探讨该区域表层沉积物有机质特征及组成。研究表明:河流河口表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–26.4‰—–21.8‰,平均值为–24.5‰;渤海表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–23.8‰—–21.7‰,平均值为–22.3‰。河口表层沉积物TOC含量在0.06%—3.87%,平均值为1.31%;渤海表层沉积物TOC含量在0.52%—2.09%,平均值为1.08%。河流δ13C富集较轻,偏向陆源;海洋δ13C富集较重,偏向水生有机质来源。河流河口表层沉积物的δ13C值差异较明显,最大值与最小值相差4.6‰,但是流域地理位置距离近的河流δ13C值差异不大。河流河口表层沉积物δ15N在1.5‰—10.2‰,平均值为5.5‰;渤海表层沉积物δ15N在4.4‰—5.6‰,平均值为5.0‰。河流表层沉积物δ15N范围比渤海表层沉积物δ15N范围广,原因是河流受陆源有机物影响,且陆源有机物来源差异大。海洋表层沉积物δ15N相对均一,说明海洋表层沉积物δ15N受物源影响较小,体现了水体中有机质的转化和微生物活动对氮同位素的影响。本研究中表层沉积物的δ13C与δ15N没有明显的相关性,也体现了陆源有机质输入的影响。根据经典的二元模式计算,35条河流陆源有机质的贡献比例范围为10%—90%,平均值为60%;渤海陆源贡献比例范围为10%—50%,平均值为20%。河流有机质的来源以陆源有机质为主,水生有机质为辅。渤海有机质的来源以水生有机质为主,环渤海河流的陆源输入也有重要贡献。需要指出的是,有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和Corg/Ntotal对有机质来源判别有一定局限性,虽然稳定同位素有示踪性,然而其成分仍然不可避免地受到生物地球化学等过程的改造,在使用稳定同位素技术示踪物源时,须小心谨慎。     

北部湾SO-50柱状沉积物地球化学特征及其物源分析

通过对北部湾SO-50柱状沉积物进行粒度、Sr-Nd同位素、主微量元素及AMS14C分析，结果表明该柱状沉积物可以划分为两段，即上段（0~540 cm，0~3.0 ka BP）和下段（540~571 cm，3.0~3.3 ka BP），它们反映了不同的物质源区贡献。下段较上段砂含量相对较高，主量元素（除SiO₂外）及稀土元素含量相对减少，87Sr/86Sr与ε_Nd除异常点外，总体变化幅度不大。研究结果显示SO-50柱状沉积物的物质来源比较稳定，具有强烈的陆源特征，下段沉积物的源区主要是琼州海峡东侧原有沉积物的再搬运和台湾岛河流携带沉积物的混合，上段沉积物除了琼州海峡东侧和台湾岛的贡献外，周边陆区海岸侵蚀物的贡献相对加强。根据SO-50柱状沉积物的研究结果表明，北部湾东部泥质区的物质来源除了琼州海峡东侧沉积物和沿岸侵蚀物的贡献外，台湾岛河流携带的沉积物对其影响也应引起重视。     

冲绳海槽中部17 000 a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示

基于加速器质谱仪AMS14C高精度定年,以及应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对S10孔岩芯沉积物进行微量元素测试,对冲绳海槽中部沉积物的微量元素组成及其记录的物源和古环境信息展开研究。研究结果显示,稀土元素、Th、Nb和Ta元素反映陆源碎屑混合矿物的化学组成特征,Zr和Hf元素指示锆石矿物的化学组成,锆石主要为火山来源,Sc元素可能与铁镁物质有关。稀土元素分析表明沉积物主要由陆源和火山源物质组成,陆源物质主要来自长江和黄河,不同时期,各源区物质贡献量不同:16 500~11 600 a,长江、黄河为沉积物的主要物质来源;11 600~7 750 a,长江物质贡献减少,黄河物质为主;7 750~6 450 a,K-Ah火山物质为主,长江、黄河物质供给骤减;6 450~3 900 a,长江、黄河陆源物质输入增加,4 000 a左右受火山作用影响;3 900~1 900 a,长江、黄河陆源物质输入持续增多;1 900 a以来长江、黄河物质仍有增加,且以黄河物质为主。此外,物源判别公式研究显示台湾物质输入量不能有效反映黑潮演变,而长江、黄河物质输入量对17 000 a以来东亚冬季风的强弱变化有很好的指示,可作为东亚冬季风演变的新证据。这些研究结果表明,冲绳海槽中部微量元素研究可得到海槽17 000 a以来物源及东亚冬季风的演化情况,有助于重建全新世以来沉积物物源及古环境的演变历史。     

大西洋中脊TAG热液活动区海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

对1988年取自大西洋中脊TAG热液活动区的海底表层热液沉积物中36件硫化物样品进行了硫同位素组成分析.结合ODP Leg158的近期成果,对TAG区热液沉积物的硫同位素组成及其时空演变、硫源、硫同位素偏重的原因和硫的演化进行了探讨,得出如下结论:(1)TAG区表层热液沉积物的δ34S值从3.9‰-7.6‰变化,均值为5.98‰,与其它洋中脊热液活动区相比明显偏重.(2)从海底表层区到蚀变玄武岩区,热液沉积物的硫同位素组成有增大的趋势,而时间对热液沉积物的硫同位素组成则没有明显的控制.(3)热液沉积物中硫主要来自玄武岩,部分来自海水硫酸盐,是海水硫酸盐和玄武岩中硫不同程度混合的结果,且各硫源在不同阶段提供硫的比例分配和方式明显不同.(4)与其它无沉积物覆盖洋中脊中热液活动区相比,相对较大比例海水来源硫的加入是导致TAG区硫同位素组成偏重的一个重要原因,而TAG区具备有利海水硫酸盐还原作用进行的温度和水/岩比值条件则是促使该区热液沉积物中海水来源硫相对较多的主要原因.(5)海水的直接混入、流体-玄武岩相互作用、先期形成硫化物的重溶作用和硫酸盐矿物的还原作用是海水和玄武岩直接或间接提供硫的主要方式,也是导致本区硫同位素演化复杂化的主要原因,且硫的演化与海底岩浆作用和构造运动紧密相关.     

长江和黄河入海沉积物不同粒级组分中稀土元素的比较

为探索区分黄、东海陆架沉积物中来自长江和黄河源的有效替代性指标,从长江和黄河河口区各取3个沉积物样品作为长江和黄河入海沉积物的端元样品。研究结果表明:长江和黄河沉积物不同粒级组分中REE的变化范围分别为145.49~256.77μg/g和121.22~135.56μg/g,随粒度由细变粗分别呈下倾的"双峰"型分布和倒"S"型分布;长江沉积物中REE约为黄河的1.5倍,最低值比黄河的最高值高出20%;8~16μm和2~4μm是凸显长江和黄河沉积物稀土元素差异的敏感粒级,REE、LREE/HREE和(La/Yb)n等稀土元素特征参数在这两个粒级组分中差异明显。本次实验结果大幅度地提高了两条河流REE差异的灵敏度和可信度,为建立区分长江与黄河入海沉积物物源实用的有效指标提供了可能。     

大西洋洋中脊海底表层热液沉积物的铅同位素组成及其地质意义

新测得 TAG热液区中 6件海底表层热液沉积物样品的铅同位素组成 ,其变化范围不大 ,具有均一性的特征。在 Pb- Pb图解上 ,热液沉积物的铅同位素数据大多落在 MARB的铅同位素组成范围内 ,与大西洋沉积物和 Fe- Mn结核相比明显具较少的放射成因铅 ,反映其上部洋壳岩石为该区热液沉积物的形成提供了铅。对比研究表明 ,因不同地质 -构造环境中的海底热液区为热液沉积物形成提供物源的情况不同 ,是导致有沉积物覆盖洋中脊中热液沉积物的铅同位素组成与无沉积物覆盖洋中脊不同的主要原因。海底扩张中心的扩张速率与热液沉积物的铅同位素组成有一定的对应关系 ,但其并不是热液沉积物铅同位素组成的唯一控制因素     

西北太平洋黑潮源区沉积特征及黑潮输入对东海沉积物的影响

在对海流和地质背景分析的基础上将源区黑潮划分为3个区域,即北赤道流区、吕宋岛以东海区和台湾东部黑潮主干区,归纳总结了其沉积物矿物组成、元素组分特征和物源研究结论,探讨了黑潮输入对东海沉积物的影响。总体看来,黑潮源区沉积物的主要外来源是菲律宾群岛、菲律宾岛弧、台湾河流输入和亚洲大陆风尘的输入。黑潮源区沉积物矿物分布受菲律宾海沟的阻隔、北赤道流与黑潮的营力作用、海底火山热液活动和水深影响较大,常量元素组成主要与海底地形和水深有关,稀土元素组成表现出具有明显陆源输入的边缘海沉积特征,Sr、Nd同位素组成的研究在该区主要用于追踪亚洲风尘输入。由于黑潮入侵东海多分支的复杂性,东海黑潮对陆架沉积物的影响尚需深入研究。进一步研究应在台湾东部沉积物物源分析、黑潮输入对东海沉积物影响的历史变化、多指标整合的综合分析方法、有效物源识别端元的构建等方面展开。深入研究黑潮源区沉积特征及物源可有效揭示黑潮流域变化、构造活动和气候变化等,且探明黑潮输入对东海陆架沉积物分布的影响有利于揭示东海生态环境变化和海洋资源环境的可持续利用。     

海洋沉积物不同相态中Sr、Nd同位素提取方法研究

海洋沉积物中Fe-Mn氧化物相和残渣态的Sr、Nd同位素组成能够敏感地指示洋流循环及物质来源,但实验室对沉积物中上述相态的Sr和Nd同位素的提取易产生过量或提取不完全,进而影响同位素测定结果的准确性,因此制定有效的提取流程显得非常重要。本文采用不同浓度盐酸羟胺(Hydroxylamine Hydrochloride,HH)与醋酸(Acetic Acid,HAc)混合溶液对中印度洋海盆深海沸石黏土、北极半深海沉积物以及安达曼海近海沉积物的Fe-Mn氧化物相进行提取,残渣态用HNO3-HF高压密闭消解法溶融,测定了各相态的主微量元素含量及Sr、Nd同位素组成,通过分析不同实验条件下得到的Fe-Mn氧化物相与残渣态的稀土元素(REE)配分模式、Al/Nd含量比值及Sr、Nd同位素组成,建立了3种不同成因类型海洋沉积物不同相态的化学提取方法。提取深海沸石黏土中Fe-Mn氧化物相的理想试剂条件为0.25 mol/L HH和15%HAc,北极半深海沉积物和安达曼海近海沉积物的试剂条件为0.5 mol/L HH和15%HAc。该方法可以准确获得沉积物中Fe-Mn氧化物相与残渣态的Sr、Nd同位素组成信息,为古海洋学的研究提供方法支持。     

南海沉积物物质来源研究的意义及其进展

南海是典型的边缘海,其沉积物记录了南海古海洋演化、东亚季风演化和区域构造演化等重要信息.南海沉积物的物质来源研究,不仅可以深化边缘海沉积作用过程的认识;同时,为重建南海古海洋演化、探索东亚季风演化提供重要的理论依据.南海北部沉积物主要来自于北部大陆,主要输入河流包括珠江、红河以及台湾岛内河流;而长江物质以及东部吕宋岛弧...     

冲绳海槽岩心沉积物稀土元素特征及物源指示

通过对比研究了冲绳海槽南部、中部、北部岩心沉积物的稀土元素(REEs)组成和分异特征,揭示了冲绳海槽不同区域的物源差异。由于火山物质和周围河流携带的陆源物质贡献程度不同,各岩心沉积物REE组成存在显著差异。∑REE、∑LREE具由南至北递减的趋势,北部具相对更高的∑HREE,南部次之。LREEs与HREEs间的分馏程度,LREEs、HREEs内部分馏程度均由南至北依次减小。从粒度、微量元素和稀土特征参数的垂向变化来看,岩心S3物源相对单一,沉积环境随时间变化较小,主要受长江和台湾河流沉积物控制。岩心S10、S9沉积物来源更为复杂多样(特别是S9),沉积环境在时间尺度上发生了较大的变迁。岩心S10层位1主要受黄河和长江沉积物控制,层位2具黄河沉积物和火山物质混合的特征,岩心S9层位1是黄河沉积物和火山物质混合的结果,层位2主要受黄河沉积物控制。     

日本海第四纪沉积记录及其海陆联系的研究进展

日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其巨厚的海底沉积物不仅记录了海盆的古海洋演化信息,而且可用以重建晚新生代东亚大陆古气候演变。根据物质来源,日本海沉积物组成主要包括5类:风尘、河流碎屑、火山碎屑、冰筏沉积物以及海洋自生物质。其中陆源碎屑物质主要由大气环流(东亚冬季风和西风急流)和水动力过程(河流、海冰和洋流等)自东亚大陆(内陆干旱粉尘区和东部大河黄河和长江)、朝鲜半岛以及日本岛弧等源区搬运而来。过去气候演变使碎屑物质的源区和搬运动力强度等均发生变化,相应地,日本海中这些沉积物的物理化学组成、粒度及通量等也随之变化。第四纪时期,海平面的频繁升降变化成为影响冰期-间冰期旋回中日本海底层水环境以及沉积物自生组分特征改变的主要因素。基于近20年来日本海沉积物的来源及其古气候方面的研究进展综述,提出一些关于日本海区域沉积物以及古气候研究方面存在的科学问题。     

沉积物源判别的地球化学方法

对沉积物源判别的地球化学方法进行了分类总结，并分析了各类方法中存在的问题，进一步给出了应用建议，以期更加实用。综合分析表明，常量元素（组分）主要用于表征化学风化程度和判断源岩类型；微量元素组成不仅可以示踪物源区，还可以判别构造环境，其中蛛网图和三角图是最有效的判别图解，Ce异常是判断古海洋氧化还原环境的常用指标，Eu异常常用于区分基性岩和热液流体与酸性岩和陆源物质；直接指示物源的同位素指标以Sr、Nd、Pb同位素组成及其特征值最为有效，不仅可用于追踪沉积物源，还可用于确定沉积物的年龄、划分沉积地层和反映区域性或全球性的地质事件。古气候变化是影响生物碎屑碳酸盐中C、O同位素组成变化的重要因素，而古气候直接影响物源供给。因此，生物碎屑碳酸盐中C、O同位素组成可以间接反映物源供给情况。此外，石英δ¹⁸O对于河流、沙漠、黄土和风尘等沉积物的物源分析以及陆海源汇效应的研究具有重要意义。在利用地球化学方法进行物源分析时，运用单一方法往往存在一定的局限性，应当充分利用各类方法的优势，考虑各种造成误判的因素，利用多种方法综合分析，必要时还应考虑沉积环境的其他要素。     

木兰溪河口及邻近海域表层沉积物稀土元素组成与物源判别

福建木兰溪是我国东南沿海一条比较典型的潮控山地小河,从其流域风化剖面到河漫滩及邻近海域表层沉积物的粒度、化学风化程度及稀土元素(REEs)组成特征进行了研究。研究海区沉积物以黏土质粉砂为主,仅在木兰溪注入兴化湾口门处附近,沉积物较粗。沉积物REE的上陆壳(UCC)标准化模式具有相似性,轻重稀土元素分异不明显,稀土元素总量(ΣREE)及Eu异常的变化与平均粒径值、化学风化程度均有一定相关性。运用(La/Yb)N-ΣREE/Al图解较可靠判别了近海海域沉积物来源:(1)浙闽河流与长江细颗粒沉积物具有明显不同的REE组成;(2)兴化湾邻近海域主要受到内陆架泥质区沉积物物源的影响;(3)浙闽沿岸流携带的长江细颗粒物质影响可达泉州湾一带。由于泉州湾海域沉积物相对较粗,受石英"稀释作用"的影响,沉积物REE组成不均一性较强。     

太平洋CC区多金属结核Ce同位素组成——幔源Ce证据

利用对太平洋多金属结核资源调查取得的多金属结核样品,对太平洋CC区多金属结核的Ce同位素组成特征进行了研究,结果表明:太平洋CC区多金属结核的Ce同位素组成.138Ce/.142Ce较低,εCe为负值,与大西洋多金属结核的同位素组成正好相反,但与洋中脊玄武岩(MORB)和太平洋0～500 m上层海水的Ce同位素组成相似.Ce、Nd的单一源模式和Ce-Nd同位素体系模式都不能解释太平洋多金属结核的这种负εCe和εNd特征,表明太平洋CC区多金属结核中的Ce、Nd可能具有不同的来源,前者来源于地幔,后者来源于大陆,幔源Ce的光致还原作用是太平洋CC区多金属结核中负εCe形成的又一因素.