南海东部海域的沉积作用和物质来源研究

1998年在南海东部海域采集了195个表层和24个柱状沉积物样,对沉积作用和物质来源研究表明:(1)南海东部海域具有典型的边缘海沉积特征,沉积物主要由陆源碎屑、生物碎屑、火山碎屑、浊流沉积物组成,沉积作用具有多样性;(2)黄岩岛以北海区沉积物中基性岩组分含量为23.2%,陆源硅铝质组分含量为76.8%,这两种组分的理论计算值与海底沉积物实际分布相一致;(3)由碎屑矿物分析得出陆源矿物、混合矿物、自生铁锰矿物和中基性火山矿物四种矿物组合区,矿物组成和含量差异反映了物源和沉积环境的变化;(4)对沉积物中大于0.063 mm的物质全组分分析表明,生源组分占66.97%,其中钙质生物含量为23.43%,硅质生物含量为43.54%,钙质生物高值区主要分布在水深小于3 500 m的海区,硅质生物高值区主要分布在水深大于3 500 m的深水区;(5)南海东部海域火山沉积作用明显,海底扩张区沉积物中铜、钡、铁、锰、钴、镍、砷等金属物质分布与海底构造和海底中基性火山活动密切相关;(6)对沉积物粒度、物质组成和生物化石组合分析表明北部陆坡区69柱187.5~190.0,287.5~280.0,377.5~380.0 cm,深海平原区149柱157~187,187~194 cm,南部陆坡区323柱280~350 cm在粒度上表现出浊流沉积特征;(7)对锶同位素物源示踪和粒度、矿物的研究表明,北部陆源碎屑向南一直扩散到约17 N,西吕宋海槽是亚洲大陆物质特别是我国大陆物质向南海东部海域输运的主要通道.     

南海东部海域表层沉积物锶同位素物源示踪研究

锶同位素作为物源示踪剂和计时器在海洋地球化学研究中得到了广泛应用,南海东部海域沉积物中非碳酸盐相物质由慢源型火山物质和陆源硅铝物质组成,两者呈互为消长关系,由北向南陆源物质逐渐减少而慢源物质逐渐增多,海盆内发育的火山喷发是慢源型物质的主要来源,陆源物质主要是中国大陆碎屑物质经台湾海峡进入南海,南海东部海域非碳酸盐相沉积物87Sr/86Sr比值分布特点是:(1)陆架和陆坡边缘沉积物中87Sr/86Sr比值高(0.718 994),向东至深海盆东部边缘逐渐降低(0.713 545);(2)东沙群岛、中沙群岛周围海区87Sr/86Sr比值小(0.709 232);(3)台湾海峡南部87Sr/86Sr比值(0.717 940)接近地壳平均值,黄岩岛附近87Sr/86Sr比值(0.704 241),与幔源物质的锶同位素组成一致,这种分布规律说明中国大陆物质对南海东部海域沉积物的贡献由西向东、由北向南逐渐减小,对幔源基性岩组分和陆源硅铝质组分计算得出,东沙群岛以东、黄岩岛以北海区沉积物中陆源硅铝质组分平均含量为87%,台湾省南部基性岩组分含量不到10%,黄岩岛周围基性岩组分含量接近50%,来自台湾海峡的陆源物流向南一直延伸到17°N左右。幔源基性岩组分和陆源硅铝质组分理论计算值与区内沉积物中火山碎屑、陆源碎屑实际分布相一致。     

南海东部海域表层沉积物类型的研究

南海东部海域表层沉积物可被分为11种类型:含岩块砾石黏土质粉砂、贝壳珊瑚砂、黏土质粉砂、钙质黏土、钙质软泥、有孔虫砂、深海黏土、含铁锰微粒粉砂质黏土、硅质黏土、含火山灰硅质黏土、含火山灰粉砂质黏土.这些类型按物源和成因可被分为陆源碎屑、钙质碎屑和硅质碎屑、火山碎屑3大类型,其中陆源碎屑分布面积约占50%,钙质碎屑占20%,硅质碎屑和火山碎屑各占15%.在物质来源、海底地形、火山作用、生物作用、水动力条件等因素影响和控制下,由于沉积环境的差异,故区内褐色类沉积物最多(60.68%),灰色类沉积物次之(38.20%),黄色类沉积物最少(1.12%).台湾省以南到17°N以北海区沉积物以陆源沉积物分布为主;巴士海峡以西海区沉积物较粗,常含砂岩块和砾石;东沙群岛以东海区钙质生物碎屑沉积丰富;中、西部海区以含铁锰微粒沉积物为主;中、南部海区水深大,主要分布硅质沉积物;南部海区、礼乐滩北缘沉积物受礼乐滩珊瑚碎屑影响大,沉积物类型为钙质软泥.     

南海东部表层沉积物中普通角闪石和磁铁矿的特征及其成因

采用电子探针测试技术和晶体化学-成因分类图解法对南海东部表层沉积物中普通角闪石和磁铁矿的化学成分进行研究,结果表明,普通角闪石属于钙质角闪石组,主要类型有镁角闪石、钙镁闪石质角闪石、镁绿钙闪石质角闪石、浅闪石质角闪石、铁闪石质角闪石,均为中酸性岩浆成因。磁铁矿化学成分中TiO2、V2O5、Al2O3、MnO、MgO等标型组分的含量与岩浆成因的磁铁矿相似,其成因图解表明既有中酸性岩浆成因的也有基性岩浆成因的磁铁矿。普通角闪石和磁铁矿的成因性质与其共存的矿物特征和研究区的区域地质背景相吻合。     

南海北部盛冰期以来古海洋环境变化的沉积记录

利用气候替代指标U₃₇k-SST,浮游有孔虫Globigerinoides ruber的δ18O,δ13C,微体古生物种群变化、陆源和生源组分以及沉积物粒径等,对南海北部69孔沉积物进行综合研究.结果表明U₃₇k-SST在冰后期为23.3～26.9℃,在末次盛冰期时为22.2～23.8℃.用浮游有孔虫转换函数法对季节温差进行估算,在冰后期为4.5～7.0℃,在末次冰期为7.0～9.0℃,两种估温法均反映了古气候变化相应的海水表层温度.69柱沉积物地层记录在末次盛冰期浮游有孔虫温带优势种Neogloboguadrina pachyderma和营养种Neogloboguadrina dutertrei丰度一致增加;热带优势种Pulleniatina obliqueloculata和Globigerinoide sacculifer以及超微化石丰度则相应减少,而冰后期则相反.浮游有孔虫、钙质超微化石组成和数量的改变也为古海洋温度升、降提供了直接的证据.研究还表明南海北部冰后期以河流搬运为主,末次盛冰期时以风力搬运占优势,这反映了冬季风强化.     

太平洋多金属结核富集区结核丰度和品位的地质统计学分析

本文对太平洋ＣＣ区（Ｃｌａｒｉｏｎ－ＣｈｐｐｅｔｏｎＺｏｎｅ）多金属结核富集区的结核丰度、品位（Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ）进行了详细的地质统计学分析、获得了较好的实验变差图。分析结果表明光滑型结核富集区的丰度变程为５０～６０ｋｍ，结核水平分布连续性好，丰度稳定而变化小，结核中Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ四种金属元素变程为８０～１００ｋｍ，各向异性和空穴效应现象不明显；粗糙型结核富集区丰度变程为４０～５０ｋｍ，结核中Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ变差图拟合较困难，它们的变程约１００ｋｍ，大多数变差图形表现出有漂移、穴穴效应和各向异性现象，结合其它实际调查资料分析，影响变差函数稳健性的主要因素是粗糙型结核贫富分布不均且变化大。克立格法和算术平均法两种方法计算得出的结核资源量误差一般为１%～２%。最大误差不超过７%，这与以往的分析结果基本一致。研究结果表明，结核丰度采样间距为２８ｋｍ×２８ｋｍ，结核资源估计误差:光滑型结核区为２９.４５%的资源估计误差下降到１４.５９%，粗糙型结核区为３６.０７%；采样间距缩小到１３ｋｍ×１３ｋｍ，光滑型结核区的资源估计误差下降到１４.５９%，而粗造型结核区资源估计误差仍有２３.０１%。     

南海东部晚更新世以来的火山沉积特征

对取自南海东部的5个沉积岩芯进行矿物学和地球化学研究。结果表明火山碎屑沉积层可分为2种类型：1种具高SiO2低FeO，TiO，MgO和无色玻璃一普通角闪石组合特征，火山玻璃富含微量元素Cu，Sc，Zr，为酸性火山沉积成因；另1种以火山玻璃相对低含SiO2，高MgO，FeO，TiO2为特征，并与褐色玻璃一普通辉石一磁铁矿组合和高V，Ni的沉积层伴生，属中性火山碎屑沉积。晚更新世以来以深海盆为中心曾发生2～5次火山沉积，其性质、强度、频率和分布随区域性的变化而不同，在晚更新世中期(24．1～73．9ka)达到鼎盛。南部海盆属中性火山沉积，北部海盆为中酸性-酸性火山沉积。北部陆坡区和南沙礁台区基本上未受到影响。火山碎屑沉积物主要来自海底喷发，部分源自菲律宾岛弧。     

南海东北部表层沉积中钙质和硅质微体化石与沉积环境

通过对南海东北部表层沉积中微体化石的丰度和各类比值以及碳酸钙含量的分析，发现易溶类微体化石丰度和比值以及碳酸盐含量随水深的增大而迅速减小，抗溶类微体化石丰度和比值则随水深的增大而迅速增加．各类微体化石丰度和比值以及碳酸钙含量都显示了在3500m附近存在着明显的分界线，应与深海碳酸盐溶解作用有关。浮游有孔虫Q型因子分析结果表明，其优势属种的分布主要受表层水温所控制，但黑潮暖流的南海分支和吕宋岛北端上升流的存在对调查区北部浮游有孔虫的属种分布所起的作用不应忽视。     

东太平洋CC区板块构造和多金属结核资源效应探讨

利用东太平洋CC区多波束海底地形测量、结核覆盖率深拖系统探测、结核丰度地质采样和地球物理地震勘探资料,运用板块构造和沉积动力学理论,并与丰度趋势面和神经网络分析结果对比,对东太平洋CC区构造与多金属结核资源效应关系进行了探讨,并认为:(1)富集在研究区约200亿t结核的最主要控制因素是东太平洋海隆、莱恩山脉、克拉里昂-克利伯顿大断裂(Clarion-Clipperton Fracture Zone),东、西、南、北的四个构造单元为结核大量富集起到了框架性的关键作用;(2)本区经历了和遵循着海底扩张的基本过程,这个过程对结核物质来源、成矿作用、结核分布有重大影响,结核丰度、覆盖率与地形变化非常一致,重大相变距离为10～15km,基底自形成以来一直影响着地表结核;(3)地球深部地质作用过程对结核成矿作用也有一定影响,影响因素可能涉及基底岩浆房及其大小等.     

南海东部海域沉积物粒度分布特征

对南海东部海域 179个站表层沉积物作了粒度分析、粒度参数计算和多元统计分析 ,结合有关资料探讨了南海东部沉积物粒度分布特征、沉积物运移方式和沉积环境。南海东部表层沉积物主要粒级是 4 .0～ 10 .0(粗粉砂—粗粘土 ) ,核心粒级是 6 .0～ 8.0(细粉砂 ) ,火山灰沉积物平均粒径 4 .4 6～ 6 .4 0 ,平均 5 .6 9。粒度R型聚类分析得出三群 :第一群由 1.5～ 3.0、9.5～ 14 .0粒级组成 ,也就是粗、细两端粒级。第二群由 3.5～ 5 .0粒级组成。第三群由5 .5～ 9.0粒级组成。各粒级归类良好 ,图形清晰。R型因子分析结果表明前 4种因子累计特征值比例达 94 .5 0 % ,因子 1和因子 2是主导因子。因子 1主要由负载荷粗粉砂级和正载荷粘土级物质构成。因子 2主要由负载荷极细砂级和正载荷细粉砂级物质组成。因子 3和因子 4分别由悬浮质 (0 .0 6～ 0 .12 μm)和中砂 (2 5 0～ 35 4 μm)组成。沉积物因子作用分区与物质来源、海流、地形和沉积作用密切相关。南海东部沉积物中粉砂和粘土含量总体上由北向南呈线性逐渐增加 ,平均粒径和峰态也有同样的变化趋势 ,分选系数和偏态则明显地反映出在约 17°N呈急剧下跌和上升 ,这些现象表明 17°N是南部、北部沉积物类型分界线位置。沉积物粒度、物质组成和