中全新世以来琼东南陆架粘土矿物特征及物质来源

以往针对南海北部陆架沉积物物质来源的诸多研究, 在一定程度上忽略了海南岛物质的影响.基于柱状沉积物样品的岩性、粒度、粘土矿物和AMS14C年代分析, 探讨了琼东南陆架沉积区X2站沉积物的物质来源.结果表明, X2站沉积物可划分为上、下两段, 下段(Ⅰ, 240~120 cm)主要为粘土质粉砂, 上段(Ⅱ, 120~0 cm)主要为粉砂质砂.粘土矿物主要由伊利石和高岭石组成, 含有少量绿泥石和蒙脱石.对比分析显示, 伊利石和绿泥石可能主要来自于珠江和台湾岛; 高岭石可能主要来源于海南岛和珠江, 蒙脱石主要来自于近源的雷琼地区, 即海南岛物源对南海北部陆架西段具有一定的影响.近4 ka以来, X2站沉积物的明显变粗和高岭石含量逐渐增高, 说明海南物质的输入增强, 这可能是由于近4 ka以来的气候变化或者人类活动增强所致.      

南海第四纪东亚季风演化的粘土矿物指标

南海作为西太平洋最大的边缘海,记录着东亚季风的演化历史。本文在过去十多年研究积累的基础上,综述粘土矿物是记录南海东亚季风演化历史的良好指标。大量表层样品和多个沉积岩芯的研究显示,南海第四纪以来的蒙脱石主要是形成于周边岛屿火山岩的快速化学风化作用,记录了同时期的东亚夏季风气候条件;伊利石和绿泥石形成于周边大陆和岛屿的机械侵蚀作用,与强烈降雨引发的侵蚀能力或东亚冬季风相对寒冷的气候条件有关;而高岭石形成于周边陆地表面的强烈化学风化作用,指示地质历史时期累积的或第四纪同时期的温暖潮湿气候条件,但由于强烈的差异沉降作用,高岭石在南海主要沉积在近海陆架区域,在深海记录中多指示海平面变化的古环境特征。因此,我们提出蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值是南海第四纪东亚夏季风演化的良好指标,比值高代表夏季风温暖潮湿气候条件下增强的化学风化作用,比值低指示冬季风相对寒冷气候条件下减弱的化学风化作用,或是强烈降雨气候条件下增强的机械侵蚀作用。南海东亚夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制,第四纪以来的长期演化显示南海在1200~400ka期间盛行夏季风,可能是受到赤道太平洋厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）的影响。

     

青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪风化剥蚀与东亚季风演化在南海中的记录

通过南海西南部湄公河口MD01—2393孔和MD97—2150孔的高分辨率粘土矿物和粒度分析,及铷、锶、钕同位素分析,揭示出青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪190ka以来的风化剥蚀和东亚季风演化历史。铷、锶、钕同位素研究证实这两个孔的陆源碎屑物质主要来源于湄公河流域的直接输入。蒙脱石／(伊利石 绿泥石)值和蒙脱石／高岭石值指示了化学风化历史,而陆源碎屑颗粒的粒径比值2．5～6．5μm／15～55μm则指示了湄公河沉积物的供给能力。相对高的比值发生在间冰期,表明强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流;相对低的比值对应于冰期,表明强盛的冬季风和减弱的夏季风,揭示出东亚季风气候驱动的风化剥蚀演化历史。东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制。     

南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系。根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响。     

北部湾东北部2000年以来高分辨率粘土矿物记录及古环境意义

北部湾东北部 GC19-28 孔260BC~1480A.D. 粘土矿物学的高分辨率（平均分辨率为15年）分析表明,该孔的粘土矿物主要由蒙脱石（50%~61%）组成,含中等含量的伊利石（13%~18%）、高岭石（13%~18%）和绿泥石（11%~16%）,在该时间序列上蒙脱石与其他3种粘土矿物变化趋势基本相反。物源区分析显示,GC19-28 孔粘土矿物中的蒙脱石主要由红河提供,伊利石、高岭石和绿泥石主要来源于珠江。该孔高岭石/蒙脱石比值可以反映华南珠江流域季风降雨变化,比值增加表明珠江流域降雨增强;反之亦然。研究结果发现,GC19-28 孔的4种粘土矿物整体表现2个阶段性变化：1）260BC~1200A.D.,4种粘土矿物的相对含量基本保持不变,高岭石/蒙脱石比值同样保持不变;2）从 1200~1480A.D.,蒙脱石相对含量逐渐降低,伊利石、高岭石和绿泥石相对含量逐渐增加,高岭石/蒙脱石比值开始增加。结合贵州董哥洞石笋、广东湖光岩、西沙东岛湖泊沉积物和西太平洋暖池区海表古温度等高分辨率地质记录,推断华南珠江流域由中世纪暖期向小冰期转换过程中,降雨逐渐增加。     

南海南部巽他陆架氧同位素3期粘土矿物记录及其古环境意义

南海南部低海平面时期巽他陆架陆源碎屑的物源区变化,对于研究海陆变迁过程古环境演化具有重要意义.选择巽他陆架外缘对海平面变化影响非常敏感的氧同位素3期岩心记录(18282-2孔),开展高分辨率陆源碎屑粘土矿物分析,以期获得海平面变化影响下的物源区演化历史.研究结果显示,在氧同位素3期44.5～36.0 cal ka BP期间,巽他陆架外缘含有较高的蒙脱石(29%～44%)与中等含量的高岭石(21%～27%)、伊利石(19%～27%)和绿泥石(14%～20%).物源区分析表明,这个时期的蒙脱石主要由苏门答腊岛和泰国中部河流提供,高岭石主要由马来半岛、苏门答腊岛和婆罗洲西部河流提供,而伊利石和绿泥石主要由湄公河提供.在此期间,海平面长时间位于-80 m以下,巽他出露陆架上发育的大型古河流(北巽他河、古昭披耶河及古湄公河)可将来自周边物源区的陆源碎屑物质直接输送到陆架外缘.研究岩心的蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比值与海平面变化具有良好的对应关系:当海平面下降时,蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比值增大;反之亦然.这一现象表明海平面变化是影响巽他陆架外缘氧同位素3期沉积环境演化的最重要因素,即海平面升降...     

苏北闵桥含油玄武岩中粘土矿物的组合特征及其应用

苏北闵桥地区含油玄武岩的主要次生蚀变粘土矿物为:皂石、绿泥石、蒙脱石、伊利石、伊利石/蒙脱石混层、高岭石、方沸石等.不同类型的玄武岩中粘土矿物组合不同,最具特征的组合为:致密玄武岩-皂石(为主)+其它矿物;淬碎玄武岩-蒙脱石(为主)+伊利石+伊利石/蒙脱石混层+高岭石;碎裂玄武岩-皂石(为主)+绿泥石+方沸石.蚀变玄武岩中,随着蚀变作用由弱到强,这些粘土矿物可以分成四个带:皂石带-绿泥石带-蒙脱石带-高岭石带.这种分带性与夏威夷玄武岩中热液成因的粘土矿物的分带性具有可比性.在一个玄武岩岩流单元不同部位,特征粘土矿物为:底部位-蒙脱石;中部位-皂石;顶部位-伊利石+伊利石/蒙脱石混层.风化带特征粘土矿物为蒙脱石,少量高岭石.本文还对利用粘土矿物组合特征在玄武岩含油性、古地理及古环境等方面的应用进行了探讨.     

西昆仑山前陆盆地粘土矿物特征及其地质意义

为重建西昆仑山地区晚新生代的地质构造及环境演变过程,本文利用X射线衍射（XRD）及扫描电子显微分析（SEM）方法,对西昆仑山前陆盆地（叶城盆地）该时期沉积的一套磨拉石建造中的粘土矿物进行了研究。结果表明,在整个晚中新世到早更新世的沉积物地层中,粘土矿物的种类始终以伊利石和蒙脱石为主,含少量的绿泥石和高岭石。但伊利石、蒙脱石、高岭石的相对含量,以及伊利石结晶度值等均显示出明显的变化。在8~3.5 Ma B.P.期间,伊利石相对含量值和结晶度值均比较高,而蒙脱石相对含量低,并有少量的高岭石产出;在3.5~3.3 Ma B.P.期间,伊利石相对含量值和伊利石结晶度值均急剧降低,而相反,蒙脱石相对含量值急剧升高,高岭石基本消失;3.3~2.8 Ma B.P.期间沉积物的粘土矿物参数与8~3.5 Ma B.P.时期的粘土矿物参数非常接近;而2.8~1.8 Ma B.P.期间沉积物的粘土矿物参数则与3.5~3.3 Ma B.P.期间的粘土矿物参数相类似。根据沉积物中的粘土矿物特征变化规律可以推断,物源区母岩成分的变化是粘土矿物特征变化的主要原因,古气候古环境变化则是次要影响因素。粘土矿物特征的变化规律显示西昆仑山体在晚新生代具有不均匀的阶段性隆升的特点,在3.5 Ma B.P.、3.3 Ma B.P.、2.8 Ma B.P.左右分别发生了三次明显的构造隆升事件,而且总伴随着风化母岩成分的变化。物源区在早更新世中期（12.5 Ma B.P.)很可能处于干旱的古气候古环境中。     

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.      

高强度悬式瓷绝缘子原材料中几种粘土矿物的K值测定

采用X射线衍射K值法测定高强度悬式瓷绝缘子原材料中几种粘土矿物的K值,其目的是能较准确定量原材料中粘土矿物如蒙脱石、绿泥石、伊利石和高岭石等.     

Characteristics of Clay Minerals in the Northern South China Sea and Its Implications for Evolution of East Asian Monsoon since Miocene

Clay mineral assemblages, crystallinity, chemistry, and micromorphology of clay particles in sediments from ODP Site 1146 in the northern South China Sea (SCS) were analyzed, and used to trace sediment sources and obtain proxy records of the past changes in the East Asian monsoon climate since the Miocene, based on a multi-approach, including X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS). Clay minerals consist mainly of illite and smectite, with associated chlorite and kaolinite. The illite at ODP Site 1146 has very well-to-well crystallinity, and smectite has moderate-to-poor crystallinity. In SEM the smectite particles at ODP Site 1146 often appear cauliflower-like, a typical micromorphology of volcanic smecites. The smectite at ODP Site 1146 is relatively rich in Si element, but poor in Fe, very similar to the smectite from the West Philippine Sea. In contrast, the chemical composition of illite at ODP Site 1146 has no obvious differences from those of the Loess plateau, Yellow River, Yangtze River, and Pearl River. A further study on sediment source indicates that smectite originates mainly from Luzon, kaolinite from the Pearl River, and illite and chlorite from the Pearl River, Taiwan and/or the Yangtze River. The clay mineral assemblages at ODP Site 1146 were not only controlled by continental eathering regimes surrounding the SCS, but also by the changing strength of the transport processes. The ratios of (illite+chlorite)/smectite at ODP Site 1146 were adopted as proxies for the East Asian monsoon evolution. Relatively higher ratios reflect strongly intensified winter monsoon relative to summer monsoon, in contrast, lower ratios indicate a strengthened summer monsoon relative to winter monsoon. The consistent variation of this clay proxy from those of Loess plateau, eolian deposition in the North Pacific, planktonic, benthic foraminifera, and black carbon in the SCS since 20 Ma shows that three profound shifts of the East Asian winter monsoon intensity, and aridity in the Asian inland and the intensity of winter monsoon relative to summer monsoon, occurred at about 15 Ma, 8 Ma, and the younger at about 3 Ma. The phased uplift of the Himalaya-Tibetan plateau may have played a significant role in strengthening the Asian monsoon at 15 Ma, 8 Ma, and 3 Ma.     

上新世以来伊豆-小笠原海脊黏土矿物的来源与古气候意义

对伊豆-小笠原海脊(ODP 782A孔)上新世以来沉积物中黏土矿物的组成、含量及矿物学特征进行了分析,结果表明:黏土矿物以伊利石(42%)和蒙皂石(42%)为主,绿泥石的平均含量为14%,高岭石的含量最低,平均仅为2%。伊利石的结晶度较好,平均为0.25°Δ2θ;化学指数较低,平均为0.31;表明伊利石主要形成于干冷的气候环境。通过将ODP 782A孔黏土矿物组合特征和含量与周边可能源区对比,并结合伊利石和蒙皂石的矿物学参数特征,我们认为蒙皂石主要来源于伊豆-小笠原海脊周边岛弧火山物质;伊利石、绿泥石和高岭石主要来自亚洲大陆风尘。上新世以来(伊利石+绿泥石)/蒙皂石比值总体上呈增加的趋势,并且在5.3~3.6、3.6~1.6、1.6~0 Ma的三个阶段表现出不同的变化特征,该比值与全球深海δ¹⁸O值所记录的全球变冷、北太平洋ODP 885/886孔风尘通量和灵台黄土沉积速率,以及日本海U1430站伊利石/蒙皂石比值所指示的亚洲内陆干旱变化的总体变化趋势和阶段性变化的时间点大致同步,表明该比值敏感地响应了全球变冷和亚洲内陆的干旱。上新世以来(伊利石+绿泥石)/高岭石比值表现为高/低交替变化,分别与中国灵台黄土磁化率高/低变化相对应,由于黄土磁化率记录了亚洲内陆干/湿变化,因此该黏土矿物比值敏感地响应了亚洲内陆的古气候变化,因而可以作为可靠的亚洲大陆干/湿变化示踪指标。     

风成三趾马红土与第四纪黄土的粘土矿物组成异同及其环境意义

文章基于X射线衍射、热分析和理化分析, 对西峰三趾马红土的粘土矿物组成进行较系统研究, 并与上覆第四纪黄土和古土壤样品进行对比。结果表明, 二者的粘土矿物类型相似, 以伊利石为主, 其次是绿泥石、蒙脱石和高岭石; 但伊利石结晶度明显低于第四纪黄土, 而与发育较好的第四纪古土壤(如S4和S5)相当; 三趾马红土中的粘土矿物组成主要为碎屑成因, 成壤作用只对伊利石结晶度有明显影响。根据现代土壤粘土矿物地带性分布规律, 三趾马红土的粘土矿物组合指示了大约6Ma以来, 我国北方黄土高原地区一直处于温带半湿润-半干润的环境条件下, 以后的气候主要在此范围内波动。但伊利石结晶度的变化指示了晚中新世-上新世总体比第四纪较高的风化成壤强度, 体现了较强的夏季风效应。     

MIS2期南海北部粘土矿物记录的东亚夏季风快速变化

运用伊利石结晶度线性剥离法,定量计算了华南、台湾和吕宋这3个主要物源区对南海北部陆坡MD12-3432和MD12-3434两个岩芯（分别为50.80 m和8.33 m）MIS 2期粘土相对贡献量的时间序列变化。结果显示,台湾对两个岩芯的贡献最大（36%~62%）,吕宋的贡献次之（28%~50%）,二者之和一般大于90%,而来自华南的贡献最小（3%~17%）。台湾和吕宋的贡献量呈现显著反向的千年时间尺度快速波动,二者贡献量随东亚夏季风增强或减弱而显著变化,因此,吕宋/台湾贡献量比值可以用于指示东亚夏季风的快速演化。吕宋/台湾粘土贡献量比值在Bølling-Allerød和Dansgaard-Oeschger 2事件期间的增加,反映了同时期东亚夏季风的快速增强;而在Heinrich 1和Heinrich 2事件期间的减小,则指示了东亚夏季风的减弱。吕宋/台湾贡献量比值对东亚夏季风快速变化的指示,在一定程度上要明显优于蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值。南海北部MIS 2期粘土矿物对东亚夏季风快速变化的响应具有明显的空间差异性,受洋流搬运扰动和物源控制作用影响,陆坡相对浅水区粘土矿物记录的东亚夏季风快速变化信息相对有限,而深水稳定的沉积环境则更有利于保存东亚夏季风快速变化信息。

     

Chemical weathering in Luzon, Philippines from clay mineralogy and major-element geochemistry of river sediments

Clay mineralogy and major-element geochemistry of 35 surface sediment samples collected in 21 major to moderate rivers of Luzon, Philippines are used to evaluate the present chemical weathering process. The clay mineral assemblage consists mainly of smectite (average 86%) with minor kaolinite (9%) and chlorite (5%) and very scarce illite (1%), and does not show strong island-wide differences. The major element results of both bulk and clay-fraction sediments indicate that the formation of clay minerals is accompanied by leaching of Ca and Na first and of Fe and Mn thereafter during the chemical weathering process. A low-moderate chemical weathering degree of bulk sediments and a moderate-intensive degree of clay-fraction sediments are obtained in Luzon rivers based on proxies of chemical index of alteration (CIA) and smectite crystallinity. It is suggested that the majority of andesitic–basaltic volcanic and sedimentary rocks along with the tectonically active geological setting and sub-tropical East Asian monsoon climate are responsible for the predominance of smectite in the clay mineral assemblage.     

台湾海峡表层沉积物中黏土矿物特征及物质来源

利用X射线衍射仪,对比分析台湾海峡及周边表层沉积物的黏土矿物特征,讨论长江、福建和台湾河流对海峡黏土矿物的贡献程度。福建河流（闽江）的黏土矿物以高岭石为主（>40％）,其次是伊利石（30％）和绿泥石,不含蒙脱石;长江和浙闽泥质区的黏土矿物特征是伊利石含量最高（61％～66％）,其次是绿泥石（16％～17％）和高岭石（10％～13％）,少量蒙脱石（6％～9％）。台湾河流（浊水溪）黏土矿物组合为伊利石（>70％）和绿泥石,不含高岭石和蒙脱石为特征。台湾海峡高岭石含量由西向东明显减少,说明高岭石主要来自福建的河流。〖JP2〗台湾海峡50 m等深线以东区域的黏土矿物具有高的伊利石和绿泥石含量,低的蒙脱石和高岭石含量,且伊利石的化学指数和结晶度值都明显低于长江和福建的河流,反映台湾河流的物质来源。在台湾暖流作用下,台湾河流为台湾海峡中北部提供了大量的伊利石和绿泥石。福建近海的黏土矿物主要是由福建河流提供的,但在平潭岛周边海域的黏土矿物可能有长江物质的混合。〖JP〗     

Provenance of Clay Minerals in the Amami Sankaku Basin and Their Paleoclimate Implications Since Late Pleistocene

We analyzed the clay mineral assemblages, content and mineralogical characteristics of Hole U1438A sediment recovered from Amami Sankaku Basin during International Ocean Discovery Program (IODP) expedition 351. The results show that the clay minerals are mainly composed of illite (average 57%), smectite (average 26%), chlorite (average 14%) and minor kaolinite(average 3%). The crystallinity of illite in all samples are good (<0.4 Δ° 2θ), and the chemical indexes of illite in all samples are low (<0.4). Both indicate that illite in Hole U1438A formed in cold and dry climate. By comparing clay mineral assemblages of hole U1438A and the potential sediment sources, we suggest that smectite be mainly derived from the volcanic materials around Amami Sankaku Basin. Illite, chlorite and kaolinite are mainly derived from the Asian dust. The ratios of (illite+chlorite)/smectite show a phased increase over the last 350 ka, which is consistent with the cold and drying trend of the Asian continent since late Pleistocene. The high ratios of (illite+chlorite)/smectite and (illite+chlorite)/kaolinite during glacial period indicate that much more Asian dust was input into the Amami Sankaku Basin, which are responded to the aridity of Asian continent and strengthened east Asian Monsoon during glacial period.     

沉积物颜色和粘土矿物对库车坳陷第三纪气候变化的指示

库车坳陷第三纪连续的碎屑沉积,记录了丰富的古环境与古气候变化的信息。在详细的磁性地层年代学基础上,对库车坳陷北部第三系沉积剖面进行了系统的沉积物颜色测定和粘土矿物分析。结果表明,库车坳陷第三纪沉积物颜色变化与全球第三纪温度的变化有一致的趋势,随着全球气温的降低,沉积物的颜色的红色指数降低。粘土矿物的组合和含量变化在13 M a出现了一个转折,在此之前,库车坳陷泥岩样品中的粘土矿物组合为伊利石和绿泥石,指示干旱的气候环境。在13 M a之后,库车坳陷的粘土矿物组合变为蒙脱石、高岭石、绿泥石和伊利石,指示干冷与温湿交替的气候环境,与亚洲内陆季风气候加强相对应。由此,可以认为库车坳陷第三纪13M a的气候变化与青藏高原的隆升密切相关。