长江与黄河黏土粒级沉积物地球化学特征及其物源指示意义

本文对长江与黄河口黏土粒级沉积物主微量元素的地球化学特征进行了研究。结果表明:长江相对富集Al、K、Fe、Ti等常量元素以及Cr、V、Li、Zn、Ni和Rb等微量元素,黄河以高Ca、Sr和Ba为特征;长江沉积物中稀土元素含量高于黄河沉积物,长江与黄河黏土粒级沉积物中稀土元素的分馏程度相同,均具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾的球粒陨石标准化配分模式,上陆壳标准化配分模式为中稀土元素富集,黄河沉积物的Ce负异常和Eu正异常程度较长江沉积物偏弱。长江沉积物中元素含量变化较大,而黄河沉积物中元素含量较为稳定。黏土粒级沉积物的稀土元素更接近其物源区,2μm的黏土粒级沉积物中的REE可以作为判识长江与黄河沉积物的地球化学指标。ΣREE、δCe可以作为长江、黄河入海沉积物的判别指标。长江与黄河黏土粒级沉积物的地球化学特征受源区岩石类型、化学风化、水动力分选等因素的控制。化学风化引起河流沉积物相对其源岩发生地球化学分异,水动力分选使矿物在不同粒级沉积物中富集,从而引起地球化学组成在不同粒级沉积物中的分异。     

北黄海BS24岩芯稀土元素地球化学与重矿物组成对北黄海晚全新世沉积演化过程的指示意义

北黄海泥质区具有地理位置独特、陆源物质供应丰富、沉积环境复杂等特点，为了更好地理解全球变化背景下对北黄海“源-汇”过程的影响，对北黄海泥质区边缘BS24岩芯沉积物进行了AMS¹⁴C测年、粒度、黏土粒级稀土元素和重矿物组成特征分析，以判识沉积物的来源、沉积环境特征，并进一步探讨北黄海的沉积演化过程。研究表明，BS24岩芯轻重稀土元素具有明显分异，稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线右倾，轻稀土元素富集，重稀土元素亏损，上陆壳标准化的δEu和δCe无明显异常。稀土元素的变化趋势较为一致，以170 cm为界，上段波动幅度较大，下段含量相对稳定。岩芯中共鉴定出30种重矿物，以黑云母(37.46%)和自生黄铁矿(22.39%)最为常见，辉石和氧化铁矿物及不稳定矿物含量低。黏土粒级及极细砂组分特征指示，BS24岩芯晚全新世以来主要接受黄河物质的沉积。BS24岩芯自生黄铁矿含量的变化可能指示了北黄海冷水团强度的变化。650 cal. a BP以来，北黄海冷水团强度增强，自生黄铁矿含量降低；650～1 560 cal. a BP期间，研究区处于还原环境，北黄海冷水团强度减弱，营造的缺...     

南黄海北部B03孔黏土矿物和稀土元素地球化学特征及物源分析

本文通过对南黄海北部B03孔沉积物黏土矿物组成、黏土粒级沉积物元素地球化学分析以及沉积速率研究,探讨其物质来源及其环境变化记录。研究认为,B03孔沉积物中黏土矿物组分以伊利石为主,同时含有较多蒙脱石,伊利石-蒙脱石-(高岭石+绿泥石)判别图解表明该岩芯源区主要来自黄河沉积物;B03孔黏土粒级沉积物稀土元素分布模式显示,90cm以上的黏土粒级沉积物稀土元素球粒陨石标准化分布模式与黄河沉积物的较为接近,表明其与黄河沉积物的亲缘性较大。结合B03孔的210Pb测年结果和稀土元素地球化学特征,推测1855年黄河改道对山东半岛东部陆架海的物源影响是造成该岩芯以90cm为界分为上下两段沉积的主要原因。     

黄海YA01孔沉积物稀土元素组成与源区示踪

黄海YA01孔沉积物稀土元素总量（∑REE）变化范围较大，接近于全球沉积物平均稀土元素含量的下限，略高于黄海、东海、明显低于渤海，南海表层沉积物的平均含量，∑REE和δEu、δCe值的变化受岩性和沉积环境变化的控制，各类沉积物的稀土元素配分模式非常一致，表明这些沉积物具有相同的物源区，Ce/La、Sm/Nd比值的DF值判别结果表明，钻孔沉积物与现代黄河沉积物更为接近。     

南黄海中部MIS6期以来沉积物稀土元素组成及其物源指示意义

对南黄海中部SYSC-1孔0～30 m段岩芯稀土元素(REE)和粒度进行分析,结合年代测定,研究了沉积物REE组成特征及其影响因素,并对其物质来源变化进行了探讨。结果表明,∑REE含量为111.66～231.12μg/g,垂向分布变化较大,均值与中国黄土∑REE均值比较接近。∑REE与粒度变化有一定的相关性,但(La/Yb)_N、(Gd/Yb)_N和(δEu)_N等参数受粒级影响较小。稀土元素分异参数有效示踪了物质来源,与周边河流对比发现,SYSC-1孔沉积物(La/Yb)_N和(δEu)_N散点图分布位置与黄河和长江较为一致,而与朝鲜半岛河流有明显不同。REE判别函数(DF)的物源区分结果表明,钻孔MIS6期经历了一次大的物源转换,沉积物由长江源(27.98～30 m)转为黄河源(24.24～27.98 m)。MIS5.5—MIS5.1期间(24.24～16.98 m)发育了浅水陆架冷水团沉积,主要是长江源细颗粒沉积物被古黄海暖流由南往北携带而来,并在冷涡区附近沉积下来。MIS5.1—...     

山东半岛南部近岸海域表层沉积物稀土元素的物源指示

通过对山东半岛南部海域147个表层沉积物样品和周边入海河流46个表层沉积物样品粒度与稀土元素(REE)测试分析,系统地研究了该区稀土元素分布、δEu和δCe异常以及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。结果表明,研究区沉积物REE呈现轻稀土元素(LREE)富集、重稀土元素(HREE)平坦以及中等程度的Eu异常等特征。对代表站位与长江、黄河及周边中小入海河流沉积物的稀土元素分析对比,利用以Ce/La和Sm/Nd作为对比元素的FD判别函数分析,以及对一些在地球化学环境中比较稳定元素的比值进行了验证比较,初步判别研究海区的表层沉积物物质来源以现代黄河沉积物质为主,周边中小河流也对其物源产生一定的影响。     

渤海中部BZ01与B62孔岩芯粘土矿物组成和稀土元素地球化学特征对物源的指示意义

本文以渤海中部BZ01与B62两根柱状样沉积物为研究对象,通过沉积物的粘土矿物组成和黏土粒级(﹤2μ)元素地球化学特征,探讨了柱状样中沉积记录的变化规律,揭示了渤海中部沉积物的主要物质来源。通过对沉积物的研究发现,BZ01与B62柱状样中的粘土矿物组合为伊利石-绿泥石-高岭石-蒙脱石,蒙脱石含量与蒙脱石-伊利石-(高岭石+绿泥石)三角端元图解表明沉积物与黄河沉积物有较大的亲缘性;BZ01与B62柱状样沉积物的稀土元素分异明显,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,两根柱状样沉积物的δEu和δCe值近似,均表现出明显的Eu异常和不明显的Ce异常的特点;物源判别结果表明渤海中部BZ01柱状样的0~155cm段与B62柱状样0~140cm段沉积物与黄河沉积物相接近。根据沉积物的地球化学特征和前人的研究结果,推测1855年的黄河改道是造成BZ01与B62柱状样沉积记录在155和140cm处发生变化的主要原因。     

90 kaBP以来阿拉伯海中部海域沉积物来源及沉积过程

通过对阿拉伯海中部AS06-13岩芯的地球化学特征、黏土矿物组成特征分析,结合有孔虫壳体AMS¹⁴C年龄和氧同位素数据建立的年代框架,探讨了阿拉伯海中部海域沉积物的来源及沉积过程。结果显示：AS06-13岩芯涵盖了阿拉伯海90 kaBP以来的沉积序列,平均沉积速率为2.34 cm/ka;稀土元素含量为64～194μg/g,平均值为114μg/g,δEu(平均值为0.71)负异常显著;黏土矿物主要由伊利石(平均含量为56%)、坡缕石(平均含量为18%)、绿泥石(平均含量为15%)、高岭石(平均含量为8%)和蒙脱石(平均含量为2%)组成。球粒陨石标准化的稀土元素配分曲线表现为轻稀土元素富集,重稀土元素亏损的右倾模式,表明研究区沉积物以陆源碎屑为主,通过δEu UCC-(La/Yb)UCC判别图进一步将90 kaBP以来阿拉伯海中部海域沉积物来源变化划分为3个阶段：S1阶段(90～73 kaBP)研究区主要接受印度河入海物质和阿拉伯半岛风尘物质的输入;S2阶段(73～11 kaBP)仍然以印度河和阿拉伯半岛风尘的物质输入为主,但逐渐受到印度半岛的片麻岩区物质的影响;S3...     

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。     

闽江钻孔沉积物微量元素地球化学研究

河流沉积物微量元素特征对指示沉积演化历史、沉积环境及沉积物的物质来源具有十分重要的示踪作用。闽江福州段540cm的沉积物微量元素比值(Rb/Sr和Sr/Ba)和稀土元素地球化学特征,敏锐地指示了沉积环境从河流快速转变为沼泽的突变点,同时,也清楚地指示了不同沉积环境下的物源变化。受控于闽江流域丰富的岩浆岩和稀土资源以及呈酸性的福建土壤和闽江水体,闽江钻孔沉积物REE明显高于上地壳、长江和黄河,与福建土壤最为接近。经过球状陨石和北美页岩标准化之后,闽江钻孔沉积物稀土元素分配模式呈右倾型,与长江和黄河沉积相比具有更好的轻稀土富集。δEu负异常和δCe正异常非常显著,并且与∑REE密切相关,表明它们均受到源区环境变化和搬运作用的控制。     

马里亚纳海沟柱状沉积物稀土地球化学特征及其指示意义

对我国载人潜器"蛟龙号"首次在马里亚纳海沟南部获取的沉积物柱状样(JL7KGC01A)进行了涂片观察、粒度、黏土矿物和稀土元素组成分析。结果表明:沉积物为典型深海黏土沉积。根据沉积物的粒度、黏土组分和稀土元素含量变化以及不同程度的δCe和δEu异常将该沉积物柱状剖面分为明显的上下两个沉积层段,即:1.8~2.41m段与0.03~1.8m两个层段。下部层段(1.8~2.41m)相比上部层段(0.03~1.8m),沉积物平均粒径较粗,蒙脱石/伊利石比值较高,稀土元素含量低且具有弱的Ce负异常和Eu正异常,表明该段沉积物受到较多的火山物质的影响。结合年代学分析认为研究区沉积物在2.2 Ma发生明显转变,2.2 Ma之前沉积物物源以附近火山物质为主,2.2 Ma之后物源仍以火山物质为主,但陆源物质供应逐渐增加。物源的转变暗示着本区在2.2 Ma之前火山活动较为频繁。     

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。     

东海内陆架泥质区表层沉积物稀土元素的分布特征

通过对东海内陆架泥质区30个表层沉积物样品中的稀土元素、主微量元素、TOC、CaCO3、沉积物粒度进行了分析,讨论了影响稀土元素分布的原因。结果显示东海内陆架中ΣREEs为182.8～221μg/g,均值为206.5μg/g,明显高于黄土、黄河及雅鲁藏布江中稀土元素的含量,与长江、瓯江中稀土元素含量接近。稀土元素的球粒陨石标准化配分模式及(La/Yb)N比值显示,轻稀土显著富集,存在显著的δEu异常。稀土元素上地壳标准化配分模式显示稀土元素与上地壳之间不存在显著的分馏,稀土元素存在显著的"四分性"。稀土元素与粒径、有机质、CaCO3之间不存在相关性,表明研究区中稀土元素含量不受上述3个因素的控制。元素比值及稀土元素上地壳标准化配分模式显示研究区稀土元素主要源于长江。     

稀土元素配分曲线的相似性度量算法及其在黄海沉积物物源判别中的应用

稀土元素配分曲线常被用于判别沉积物物源，相同物源沉积物的稀土元素配分曲线往往具有相似的形态特征。然而，当前稀土元素配分曲线相似性判别仍然采用人眼目视判别，主观性较强且无法实现定量判别，因此需要一种统一的度量手段实现稀土元素配分曲线的定量相似度计算，进而在此基础上开展聚类、分类等统计分析操作，充分挖掘稀土元素数据中的物源信息。本研究提出一种稀土元素配分曲线相似性度量算法，该算法不受稀土元素绝对丰度的影响，能够有效甄别稀土元素配分曲线之间形态上的差异。该算法的聚类结果显示，黄河和长江是南黄海中部泥质区的主要物质来源，黄河黏土粒级物质可以由沿岸流输运至黄海33°N处，长江黏土粒级物质被黄海暖流携带北上最远至黄海36°N附近，西朝鲜海洋锋面将朝鲜半岛河流的影响范围限制在了其东侧；东南黄海泥质区除了接收朝鲜半岛河流的供给外，其南部还接收了中国河流的细粒物质供应。     

冲绳海槽中部热液活动区岩芯沉积物稀土元素地球化学特征

针对冲绳海槽中部热液活动区附近的沉积物岩芯(H9),利用碱熔法和等离子体发射光谱法对其稀土元素组成进行了分析。结果表明,在岩芯中稀土元素含量在75—80cm段发生转折,75cm以上岩芯段沉积物中稀土元素总量相对较高,而且稀土元素总量,尤其是轻稀土元素总量,与(Fe+Mn)/Al相关性较好。该段沉积物中稀土元素页岩标准化配分模式呈右倾或近似水平,突出特征表现为轻稀土间的明显分异和Eu的相对富集,与热液源稀土元素组成极为相似。与热液流体和热液硫化物相比,分异程度和Eu正异常程度都较低,同时,具有明显的负Ce异常,与海水的稀土配分模式相类似。由此可见,热液活动对该岩芯上段沉积物中稀土元素组成具有重要影响,一方面表现为热液源物质的直接输入,另一方面表现为热液颗粒物质沉积过程中对海水中稀土元素的清扫。     

冲绳海槽表层沉积物元素地球化学及其对物源和热液活动的指示

对采自冲绳海槽北部和南部唐印、第四与那国热液区附近的表层沉积物进行了主、微量和稀土元素分析。结果表明冲绳海槽北部和南部表层沉积物元素组成具有很大差异。北部沉积物中Ca、Sr、Na元素含量较高,大部分微量和总稀土元素含量较南部沉积物低。北部沉积物中有钙质生物组分及火山物质的加入,由于这些物质稀土含量较低,对沉积物中的稀土元素造成了稀释作用。北美页岩标准化稀土元素配分模式整体较平坦,轻稀土略富集,重稀土相对亏损,弱Ce和Eu异常,表明冲绳海槽北部表层沉积物陆源物质主要来自黄河和台湾河流输入的部分物质。冲绳海槽南部表层沉积物Si、Fe、Ba、Cu、Pb、Zn和稀土元素含量较高,轻重稀土分馏减弱,重稀土含量升高。由于受热液活动影响,一定量的黄铁矿、磁黄铁矿、重晶石及热液Fe-Mn氧化物的加入,使得南部沉积物的Fe以及部分微量元素含量升高,并表现出类似热液流体正Eu异常的稀土特征。这些Fe-Mn氧化物不仅从热液流体中清扫稀土元素,而且可以从海水中清扫稀土元素,使得沉积物负Ce异常减弱,总稀土含量升高。此外,样品中有一定量的过剩Si,来自热液活动。稀土元素配分模式及(La/Sm)N-(Gd/Yb)N比值表明冲绳海槽南部沉积物主要陆源物质来自台湾。     

东海陆架HY126EA1孔沉积物稀土元素地球化学

HY126EA1孔沉积物稀土元素总量(∑REE)变化范围不大,分布范围为123.45～187.12μg/g,平均值为164.07μg/g,接近于全球沉积物平均稀土元素含量(150～300μg/g)的下限,高于黄海、东海表层沉积物的平均含量,低于渤海、南海表层沉积物的平均含量.各类沉积物以及不同时期同类沉积物的稀土元素标准化曲线的变化趋势非常一致,表明这些沉积物具有相同的物源区.∑REE,δEu和δCe在垂向上具有明显变化,反映了沉积物源区气候环境的阶段性变化.     

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。     

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。     

孟加拉湾中部表层沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

通过对孟加拉湾中部110个表层沉积物进行稀土元素(REE)测试分析,揭示了研究区稀土元素含量和分布特征,并讨论了其物质来源。结果表明,研究区稀土元素含量介于93.90×10-6~220.80×10-6之间,平均含量为138.25×10-6,接近上陆壳含量。REE整体表现出轻稀土富集、重稀土含量相对均一的特征,Eu呈明显负异常,无明显Ce异常。应用富集系数、判别函数及∑REE-(La/Yb)N等方法判别其物质来源,结果证实研究区沉积物主要为喜马拉雅山和青藏高原来源,还有一部分物质来自中印度半岛,而伊洛瓦底江物质对研究区沉积物组成影响不明显。G-B(恒河-布拉马普特拉河)沉积物标准化后的稀土参数聚类分析表明,印度源区的主要影响范围位于研究区西侧,其控制因素主要是物质供应方式及孟加拉湾表层环流,尤其是东印度沿岸流(EICC)对印度源区物质的输运。