南海北部甲烷渗漏的沉积地球化学指标(Sr/Ca和Mg/Ca)识别

自生碳酸盐矿物是揭示甲烷渗漏过程及其周期性变化的重要指标。为了方便、快速地识别出自生碳酸盐矿物,在探讨了前人建立的端元组分模型(文石、高镁方解石、生物成因方解石和碎屑)在我国南海北部适用性的基础上,利用沉积物全样中Sr/Ca和Mg/Ca值计算了南海北部神狐海域两支沉积物柱状样中自生碳酸盐矿物的质量分数,计算结果表明,在不同沉积深度均有含量不等的自生碳酸盐矿物。这一结果被X射线衍射结果和沉积物中存在晶形完好的自生高镁方解石和文石矿物所验证,表明利用前人建立的端元组分模型计算的结果具有可靠性。自生碳酸盐矿物的出现显示该海域深受甲烷渗漏作用影响。利用地球化学指标(Sr/Ca和Mg/Ca)获得的自生碳酸盐矿物含量垂向变化显示该区域甲烷渗漏具有强弱交替的周期变化。运用端元组分模型来获取沉积物柱状样中自生碳酸盐矿物的高分辨率剖面,从而识别甲烷渗漏信息非常方便,在大范围寻找甲烷渗漏和天然气水合物方面具有较大潜力。     

末次间冰期以来门捷列夫洋脊南部冰盖对细颗粒沉积的控制作用

门捷列夫洋脊南部的粘土矿物沉积具有明确的物源,为追踪该区沉积环境的演变提供了良好的条件。末次间冰期以来,ARC7-E23孔中的粘土矿物记录表现出了非常显著的变化。结合沉积物粒度的端元组份和冰阀碎屑沉积,粘土矿物的变化模式表明,东西伯利亚冰盖(ESIS)的规模可能是控制细颗粒沉积的主要因素。在氧同位素2期(MIS2)和4期(MIS4),门捷列夫洋脊南部可能被ESIS所覆盖,几乎阻挡了所有来自加拿大和拉夫贴夫海陆架的沉积物,但允许大量来自东西伯利亚海陆架的细粒沉积物输入。只有当ESIS消融后,波弗特环流和越极流的相对强度以及搬运作用才成为了控制远源沉积物输入的主要因素。MIS3期的气候条件似乎最适合远源沉积物的输入,不仅提高了表层环流的流通性,也提供了足够多的搬运介质。     

白令海底栖有孔虫壳体镁钙比值对水团温度的响应

底栖有孔虫壳体Mg/Ca是重建深层水团古温度的主要指标。通过分析表层沉积物样品中底栖有孔虫Uvigerina peregrina壳体的Mg/Ca和δ18 O,探讨了"Mg/Ca古温度重建方法"在白令海低温水体中的可行性及其转换函数。结果表明,利用U.peregrina壳体δ18 O换算的"结壳温度"明显低于"现代水团温度",不能客观反映温度对Mg/Ca的控制作用;可能受季节性变化的影响,水深小于150m样品中U.peregrina壳体的Mg/Ca与"现代水团温度"之间并没有表现出明显的相关性,但是,在深海区两者之间却呈现出良好的指数关系:Mg/Ca=0.69*e0.43*T。该公式指出白令海低温水体中Mg/Ca对温度的敏感性约为43%℃-1,由其估算的温度误差约为0.2℃。     

苏拉威西海周边地区全新世植被演化及气候变化

全新世时期的环境和气候变化是全球气候模拟、预测中不可或缺的资料.对苏拉威西海西北部MD98-2178孔(3.6200°N,118.7000°E,水深1 984 m)全新世的样品进行孢粉分析和浮游有孔虫氧稳定同位素测试,重建全新世苏拉威西海周边地区植被演化和气候变化图景.根据孢粉记录得到:在全新世早期至7 ka BP时,各孢粉组合浓度剧烈下降,指示海平面处于上升阶段;在7~4 ka BP时,各孢粉组合浓度都处于低谷,体现为高海平面期;在4 ka BP之后,孢粉记录则显示海平面有小幅的下降.在全新世中期,即5~4 ka BP,热带高山雨林花粉含量明显上升,表明是温度低值期.蕨类孢子记录显示降雨量在全新世早期是持续增加的,但在全新世中期之后,降雨量有所减少,这与陆地孢粉记录和印尼石笋记录的结果相似,体现全新世该地区降雨量受海陆格局和太阳活动共同影响.      

北部湾东北部表层沉积物主微量元素空间分布特征

A multi-index analysis including grain size, major and trace elements is performed on the surface sediments from the northeastern Beibu Gulf to trace the sources of the sediments and to understand the controlling factors for elements distribution. The mean grain size exhibits a wide variation ranging from 0.09Φ to 8.05Φ with an average value of 5.33Φ. The average contents of major elements descend in an order of c(SiO_2)c(Al_2O_3)c(Fe_2O_3)c(CaO)c(MgO)c(K_2O)c(Na_2O)c(TiO_2)c(P_2O_5)c(MnO), while those of trace elements exhibit a descending order of c(Sr)c(Rb)c(V)c(Zn)c(Cr)c(Pb)c(Ni)c(Cu)c(As). On the basis of elementary distribution characteristics and statistical analyses, the study area is divided into the four zones: Zone I is located in the northeastern coastal area of the gulf, which receives large amount of fluvial materials from local rivers in Guangxi and Guangdong, China, and the Qiongzhou Strait; Zone Ⅱ is located in the center of the study area, where surface sediments exhibits a multiple source; Zone Ⅲ is located in the Qiongzhou Strait, where surface sediments are dominated by materials from the Zhujiang River and Hainan; Zone IV is located in the southwest of the study area, where surface sediments are mainly originated from the Red River and Hainan. The statistical analyses of sediment geochemical characteristics reveal that the grain size, which is mainly influenced by hydrodynamics and mineral composition of terrigenous materials, is the leading factor controlling the elementary distribution.Meanwhile, impacts from anthropogenic activities and marine biogenic process will also be taken into consideration.     

近百年来楚科奇海域沉积环境变化的有机碳、氮记录

对"中国第五次北极科考"和"中国第六次北极科考"采集的楚科奇海陆架、海台及海盆区的5个多管样品进行210 Pb、粒度、有机碳(OC)和总氮(TN)含量及有机碳同位素(δ13 C)、总氮同位素组成(δ15 N)分析,初步获得5个多管样品近百年来的沉积速率,陆架区沉积速率为0.19~0.41cm/a,海台和海盆区沉积速率为0.03~0.04cm/a;近百年来陆架有机碳、总氮含量分别为1.21%~1.62%、0.17%~0.21%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.30‰~-22.25‰PDB、7.24‰~8.12‰;海台与海盆区有机碳、总氮含量分别为0.80%~1.26%、0.13%~0.16%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.52‰~-22.07‰PDB、7.38‰~7.81‰。陆架与海台和海盆相比,具有沉积速率高、沉积物颗粒粗、有机碳和总氮含量高的特点。近百年来楚科奇海域陆架、海台和海盆区有机碳以海洋生源输入为主,反映了北极气候变暖,水体初级生产力增加。     

南海北部烟囱状冷泉碳酸盐岩的沉积环境分析

对南海北部陆坡具有圈层结构的烟囱状冷泉碳酸盐岩的岩石学、矿物学和地球化学特征进行了研究,结果表明:烟囱内外层具有明显不同的特征,内层碳酸盐含量比外层高,内层的碳酸盐矿物也更富含MgCO3,并且矿物颗粒较大,结晶程度较高;外层的铝、硅等陆源碎屑元素比内层含量高。内外层的碳、氧同位素也具有明显差别。对于研究的两个样品,内层的δ13 C分别为-40.80×10-3和-31.27×10-3,δ18 O分别为2.67×10-3和2.00×10-3,而外层的δ13 C分别为-31.26×10-3和-30.99×10-3,δ18 O分别为0.48×10-3和1.85×10-3。结合前人在该区域附近的研究结果认为,烟囱状碳酸盐岩具有内层比外层相对较负δ13C和较为富集δ18 O的特征。1mm间隔取样的δ13C和δ18 O剖面变化与烟囱状碳酸盐岩的圈层结构吻合较好,由外层至内层δ13C的变化范围为-27.50×10-3～-32.05×10-3,δ18 O的变化范围为0.78×10-3～2.34×10-3。外层6mm的δ13 C和δ18 O具有明显的负线性相关,相关系数r2为0.996 7。根据上述特征,讨论了渗漏甲烷流体的性质、扩散机制及对沉积环境的影响,推测具有圈层结构的烟囱状碳酸盐岩是由单一渗漏通道形成的,生长顺序有待进一步定年证实。烟囱外部6mm受海水影响较大。研究结果对于恢复南海北部陆坡甲烷渗漏系统、建立冷泉和热泉之间的联系具有一定意义。     

微量元素分析在沉积环境识别中的应用--以鄂尔多斯盆地东部二叠系山西组为例

在对研究区191个泥质岩样品中Sr、Ba、Ga、Ru、B、K等微量元素含量测定的基础上,通过图解分析、统计分析等多种分析手段,找出它们与沉积环境之间的关系.并且在前人研究的基础之上,选定Sr/Ba,B、Ga、Rb三元素含量相对关系来判断鄂尔多斯盆地东部上古生界二叠系山西组的沉积环境.依据所获得的地球化学资料并结合地层古生物特征,证明了鄂尔多斯盆地山西组确有海相地层存在.     

中全新世以来西南极阿蒙森海沉积物来源和古气候意义

对西南极阿蒙森海A11-02孔沉积物进行粒度和地球化学元素分析,示踪了阿蒙森海沉积物来源,重建了中全新世以来的古气候演化历史。通过对稀土元素北美页岩平均标准化配分曲线以及(La/Yb)_N、(Gd/Lu)_N、(La/Sm)_N等参数的分析和对比,认为A11-02孔沉积物主要来源于玛丽伯德地,而别林斯高晋海也有一定贡献。通过将化学蚀变指数、Na/K、<22.1 μm粒级组分含量以及>63 μm粒级组分含量等相关替代指标与其他古气候记录对比,识别出中全新世以来在阿蒙森海存在4个明显的寒冷阶段(P1-P4)。在时间和空间上,南极地区千年尺度的气候变化具有一致性,主要受日照强度变化和大气环流变化控制。     

鄂尔多斯盆地东部山西组海相沉积环境分析

以地球化学指标为主,结合地层古生物和原生沉积构造等各方面的证据,进一步分析了鄂尔多斯盆地东部山西组的沉积环境。泥岩样品的地球化学特征表明,由于受潮汐和海侵作用的影响,整个山西期盆地东部的沉积水体以混合水为主,其中硼元素反映了基准面长期旋回的变化特征,而Sr/Ba则是超长期的变化指标;从沉积构造和海相化石分布特征可知,在山西早期中等强度的潮汐作用直接影响了研究区的东南部,对三角洲沉积进行改造,到了山西中晚期三角洲进积作用增强,潮汐作用范围逐渐退至研究区东南缘;此外,地层的分布特点和沉积相也说明在整个山西期盆地东部地层和晋西地层联片沉积且属于同一三角洲沉积体系,东部的水下隆起还不足以阻隔水体形成湖盆,所以鄂尔多斯盆地东部山西组是发育在浅海陆棚基础上的三角洲沉积。