第四纪黑潮源区沉积物的源-汇过程、主要控制因素及其碳循环效应

本文系统性地总结了第四纪黑潮源区沉积物的源-汇过程、主要控制因素及其碳循环效应方面的最新研究进展。基于不同学科的综合性指标研究结果一致表明:黑潮源区的碎屑沉积物主要来源于附近的吕宋岛和大陆架及远端的亚洲东部沙漠。在轨道、千年和百年等不同时间尺度上两者对研究区的物质输入主要与海平面高度和东亚季风强度相关,并最终受控于高、低纬过程的双重驱动。而人类活动对黑潮源区的影响则出现于距今2100 a。上述陆源物质对研究区的输入过程与古海洋生物生产力、海底有机碳埋藏通量和大气二氧化碳浓度间也有着良好的协变性,表明黑潮源区的沉积物源-汇过程对全球碳循环起着重要的调节作用。上述研究工作可以为更好地预测未来气候环境的变化趋势提供关键低纬度海区的区域性资料和理论支持。     

西菲律宾海现代风尘物质组成特征及其物源指示意义

为识别西菲律宾海现代风尘物质的具体来源及其携带动力,本次研究于2015年冬季对西菲律宾海上空风尘进行了采集,并系统分析了碎屑态组分的矿物组成和常、微量元素组合特征.西菲律宾海现代风尘沉积物中碎屑矿物成分主要有石英、伊利石、斜长石和石膏等,矿物形态均呈次棱角状,具有明显的风成沉积特征.所研究样品的Al₂O₃-TiO₂投影主要与鄂尔多斯沙漠和巴丹吉林沙漠物质相似,而其微量元素Zr-Th-Sc组成则表现为鄂尔多斯沙漠和塔克拉玛干沙漠物质的两端元混合,说明鄂尔多斯沙漠是西菲律宾海现代风尘的主要源区,而塔克拉玛干沙漠和巴丹吉林沙漠的风尘输入对该区的影响较小.后向轨迹分析表明,西菲律宾海冬季的风尘携带动力主要是东亚冬季风.      

黄海与渤海交界区附近表层沉积物中的底栖有孔虫分布与环境因素制约

对取自黄海西北部以及渤海东部研究区内的144个表层沉积物样品中的底栖有孔虫群落进行了分析,结果表明这一区域底栖有孔虫以适应低温、低盐环境的冷水种和广温、广盐种为主。利用Q型因子分析提取了5个有孔虫组合:Protelphidium turberculatum(d'Orbigny)为主的组合1主要体现了温度和底质粒度的控制作用;Buccella frigida(Cushman)-Buccella tunicata(Ho,Hu et Wang)-Elphidium advenum(Cushman)为主的组合2最主要的影响因素是低温水团;Cribrononion subincertum(Asano)-Cribrononion porisuturalis(Zheng)-Elphidium advenum(Cushman)为主的组合3体现了水深和盐度的控制作用;Eggerella advena(Cushman)-Proteonina atlantica(Cushman)-Haplophragmoides canariensis(d'Orbigny)为主的组合4受控于底质沉积物粒度变化;Elphidium advenum(Cushman)-Ammonia becarii(Linné)-Ammonia compressiuscula(Brady)为主的组合5受到温度、盐度以及底质沉积物粒度的综合影响。总之,研究区内底栖有孔虫的水深分带性特征不明显,而温度、盐度和底质沉积物粒度对其分布具有显著的控制作用。     

冲绳海槽北部15ka B.P.以来沉积物源及控制因素——稀土元素的证据

用等离子体质谱法(ICP-MS)对冲绳海槽北部Y127孔16个沉积物样品的稀土元素(REE)进行了分析。根据AMS14C测年结果,Y127孔记录了冲绳海槽约15kaB.P.以来的沉积历史。约11.1kaB.P.以来,沉积物的稀土元素总量(ΣREE)由表层102.4μg/g向下增加到136.1μg/g,平均为123.3μg/g。15—11.1ka,ΣREE在149.1—169.2μg/g之间,平均为158.6μg/g,总体趋势由上向下逐渐增加。轻、重稀土元素比值(ΣLREE/ΣHREE)在上述两个时间段中分别为8.16和9.42,其变化趋势与∑REE的完全相同。La/Sm在两个时段分别为6.70和7.15。球粒陨石标准化的结果表明,15kaB.P.以来冲绳海槽北部沉积物具有相同的配分模式,表现为LREE富集,HREE弱亏损。δEu的值在0.69—0.76之间,中等程度的负Eu异常;δCe在0.85—0.95之间,为弱的负Ce异常。经页岩标准化(NASC)后,REE配分模式曲线平坦,弱的正Eu异常和弱的负Ce异常。通过Y127孔沉积物REE特征与长江、黄河沉积物的对比研究,在15—11.1kaB.P.沉积物的REE组成基本反映了源区的物质组成特征,沉积物主要以长江物质为主,影响沉积物REE特征的主要因素是海平面变化和源区的物质特征。11.1kaB.P.以来,由于海平面上升,可能仅有少量黄河来源物质进入冲绳海槽北部,源区沉积环境和沉积物的组织,加上火山物质和生源组分的共同作用,形成了这一时期沉积物的REE特征。     

Manganese Abnormity in Holocene Sediments of the Bohai Sea

Manganese abnormity has been observed in the Holocene sediments of the mud area of Bohai Sea. On the basis of grain size, chemical composition, heavy mineral content and accelerator mass spectrometry (AMS) 14C dating of foraminifer, relationships between manganese abnormity and sedimentation rates, material source, hydrodynamic conditions are probed. Manganese abnormity occurred during the Middle Holocene when sea level and sedimentation rates were higher than those at present. Sedimentary hiatus was not observed when material sources and hydrodynamic conditions were quite similar. Compared with the former period, the latter period showed a decrease in reduction environment and an inclination toward oxidation environment with high manganese content, whereas provenance and hydrodynamic conditions showed only a slight change. From the above observations, it can be concluded that correlation among manganese abnormity, material source, and hydrodynamic conditions is not obvious. Redox environment seems to be the key factor for manganese enrichment, which is mainly related to marine authigenic process.     

帕里西维拉海盆西北部表层沉积物中粘土矿物的分布特征及物源分析

提要应用X射线衍射(XRD)方法对菲律宾海帕里西维拉海盆西北部的257个表层沉积物样品<2μm粘土组分进行了分析。结果表明,本研究区粘土矿物的组合特点是伊利石含量最高(平均含量47%),蒙皂石含量次之(平均含量35%),高岭石和绿泥石含量均很低(平均含量小于10%)。根据该区表层粘土矿物中伊利石、蒙皂石相对含量的分布,可以大体上分为两种含量组合类型,据此也可以划分出两个组合分区:Ⅰ.富伊利石分区,主要位于帕劳海脊和帕里西维拉海沟之间的大部分区域的地形平坦处;Ⅱ.富蒙皂石分区,主要位于研究区东部帕里西维拉海沟附近和南部零星区域。根据粘土矿物的平面分布特征,结合个别样品的扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析,认为伊利石主要来源于研究区以西陆地及周边岛屿。伊利石的化学指数和结晶度指数表明,伊利石形成于物理风化较强的气候环境并可能与中国内陆黄土有关系,区内大部分蒙皂石具有富铁并含少量镁的特征,基性火山物质的蚀变是其主要成因,高岭石和绿泥石以陆源为主;风力的吹扬是研究区伊利石物质来源的主要输送方式,洋流作用对粘土矿物,尤其是蒙皂石矿物的分布具有一定影响。     

东菲律宾海表层沉积物中元素的赋存状态

为了解东菲律宾海不同类型表层沉积物中元素的赋存状态,采用化学提取方法对有无新型铁锰结壳发育站位表层沉积物样品进行了分级提取及测试,不同类型表层沉积物中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致,表明研究区表层沉积物形成于相似的地质和海洋环境中。成矿元素中Fe绝大部分赋存在残渣态中,Mn、Cu、Co和Ni则主要赋存在铁锰氧化物结合态中,稀土元素也主要赋存在这两个相态中,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态对重稀土元素优先吸附或具络合作用,引起重稀土元素的相对富集和铈的负异常,残渣态优先吸附轻稀土元素,导致轻稀土元素的富集和铈的正异常,火山物质则使表层沉积物残渣态表现出铕的正异常特征。同时,不同表层沉积物样品间也存在一定的差异,这与其局部形成条件——铁锰结壳发育与否有关。     

东菲律宾海深水区新型铁锰结壳的特征和成因

对取自东菲律宾海深水区致密—半固结沉积物表层的新型铁锰结壳典型样品进行了X射线衍射、X射线荧光、电感耦合等离子体原子发射光谱及加速器质谱研究。结壳的组成矿物主要有δMnO2、铁的氧化物/氢氧化物、石英、长石和黏土矿物等。与海山结壳相比,其Mn、Co、Ni、Zn、Pb含量均较低,而Fe、Cu、Al含量则相对较高。Mn/Fe值平均仅为0.24,也低于海山结壳Mn/Fe的平均值。相关性分析、元素分配系数分析及稀土元素北美页岩标准化配分模式等结果均表明,研究区结壳为一新型边缘海深水水成结壳,与海山水成结壳间存在一定差异。结壳的物质组分主要来自于同期海水,同时碎屑物质对其形成也有一定贡献;并且它们自形成以来没有遭受明显的成岩后期改造和元素再迁移,具有较高的古海洋学应用价值。     

30 ka以来东阿拉伯海U1456站位粘土粒级碎屑沉积物来源及其古环境意义

通过对国际大洋发现计划U1456站位沉积物AMS 14C年代、粘土矿物、常量元素及粒度组成的综合分析,探讨了东阿拉伯海粘土粒级碎屑沉积物的源-汇过程及其古环境指示意义.30 ka以来U1456站位的粘土矿物组合以蒙脱石和伊利石为主,并含有少量的绿泥石和高岭石.物源分析结果表明粘土粒级碎屑沉积物主要来自于印度河与德干高原.30 ka以来西南季风很可能是影响喜马拉雅山脉以及印度大陆风化剥蚀的重要因素.在西南季风减弱的阶段,印度河物源端元对研究区的输入量减少,这可能与此时热带辐合带的南移及末次冰盛期喜马拉雅山脉冰川覆盖面积的增加有关,从而导致印度河径流量及喜马拉雅山脉可供风化剥蚀的区域减少.K/Al比值指示的源区大陆化学风化作用强度与前人重建的西南季风记录间较为同步,在东阿拉伯海可以作为晚第四纪以来西南季风演化的有效重建指标.