山东半岛泥质区沉积物敏感粒级分析及其环境意义

基于山东半岛泥质区附近四根岩芯沉积物样品的高分辨率取样(1cm)粒度测试分析资料,分析了粒度频率曲线、粒度参数及其粒度组成特点,采用粒级-标准偏差法提取了沉积物的敏感性粒级,并探讨了研究区沉积物的搬运机制及对东亚冬季风强度的响应。结果表明:山东半岛泥质区沉积物以粉砂为主,砂和粘土的含量变化差异较大,粉砂含量变化较小,主要以跃移加悬浮组分为主。发育了大致相同的三个粒级组分,分别是粒组1(1.24μm)、粒组2(1.24~20.45μm)和粒组3(28.84~136.47μm),同时提取出粒组3(28.84~136.47μm)为研究区岩芯的敏感粒级,可以作为山东半岛泥质区的环境替代指标。测年数据和环境代用指标分析表明,敏感粒级平均粒径波动的程度可以反映东亚季风强弱变化,同时百年尺度中,北太平洋涛动和东亚冬季风与研究区沉积环境存在着紧密的联系,东亚冬季风较强时,岩心敏感粒级平均粒径呈现粗化趋势,同时与NPO指数呈现相反趋势,应用敏感粒级粒径波动来指示气候变化具有极其重要的意义。     

近60年来南黄海沉积物高分辨率敏感粒级对东亚冬季风的响应

对南黄海中部泥质区F306柱状样的沉积物进行分析,运用粒径—标准偏差法,得出该孔敏感粒级组分为23.10~65.30μm(5.44Φ~3.94Φ),其粒级的含量15.6%~22.3%,平均粒径38.5~41.4μm(4.70Φ~4.59Φ),证明敏感粒级可以作为东亚冬季风的高分辨率替代指标,进一步阐明了敏感粒级作为东亚冬季风替代指标在更高分辨率上的可行性。根据敏感粒级沉积记录,在1950—1986年期间,将东亚冬季风分为强—弱—强3个阶段,指示了该阶段东亚冬季风存在近10年的周期。1986/1987为近60多年来东亚冬季风由强变弱的转折点,与东亚气候变化具有较好的对应关系,首次在中国东部海域中记录了此逆转事件,认为1986年后沉积物敏感粒级的变粗可能与长江物源变粗、东亚冬季风的减弱以及夏季风增强有关。     

晚第四纪普里兹湾北部陆坡岩心沉积学记录及古海洋学意义

通过对普里兹湾北部陆坡P1-03岩心沉积物敏感粒级组分的提取和年代学分析,发现:大于63μm的砂砾级组分可作为冰筏碎屑的指示粒级,过去52万年以来该地区共发生了8次较大的冰筏碎屑事件,出现在冰期及间冰期中相对较冷的阶段。分选级粉砂和黏土组分的含量可指示底流强弱,其旋回变化显示冰期底流较弱,有利于黏土沉降;间冰期南极绕极流主轴南移,陆架-陆坡水体交换加强,底流增大,对沉积物的搬运和簸选加强。     

东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

运用粒级-标准偏差方法对FJ04孔146 cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱.获得了东海北部泥质区3 kaBP以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段:①3～1.15 kaBP为东亚冬季风较弱,中等程度波动阶段,期间也存在几次冬季风加强期;②1.15 kaBP到现代为东亚冬季风强盛、高频率波动阶段.1.15 kaBP是一个明显的转折点,此外,3 kaBP来敏感粒度组分平均粒级的变化还记录了11次冬季风增强事件,与全球其他地区的气候记录具有极好的对应关系,但在不同的地区的响应程度不同,说明气候变化存在全球一致性和区域响应的特殊性.     

东海内陆架沉积物敏感粒级构成及其地质意义

沉积物粒级包含了大量的沉积环境信息,在古环境恢复和重建中被广泛应用。基于采自东海内陆架的三根沉积物岩芯,作者利用激光粒度分析方法研究了沉积物的粒度组成,确定了敏感性粒级,探讨了搬运机制及其环境意义。研究表明:东海内陆架现代沉积物含有大致相同的三个敏感性粒级,分别是粒级1(12μm)、粒级2(12—225μm)和粒级3(225μm)。从北到南敏感粒级具有逐渐细化的趋势,该趋势与长江入海沉积物向南搬运过程中发生的沉积分异作用有关。粒级1和粒级2分别由均匀悬浮次总体和递变悬浮次总体构成,而粒级3则由生物过程产生。结合该区的海洋动力特征,作者认为,粒级2可较好地用来指示冬季海洋动力强度,并具有揭示东亚冬季风强度的潜在意义。     

中国东海北部泥质区敏感粒度组分对东亚季风演变的响应

本文运用粒级一标准偏差方法对FJ04孔146cm以上部分进行敏感粒度组分分析与提取,证明选取的敏感粒度组分是本区重要的环境替代性指标,其平均粒径的变化可以用来指示东亚季风的强弱。获得了东海北部泥质区3ka以来东亚冬季风强度的演化过程,结果表明东亚季风经历了两个主要的演变阶段：①3．1．15kaB．P．为东亚冬季风较弱,...     

临汾盆地黄土粒度分布的端元模型研究

为了解黄土高原东南缘临汾盆地黄土沉积物粒度分布特征及其气候意义,运用参数化端元分析模型对临汾盆地黄土沉积物粒度数据进行分析,提取对气候变化反映敏感的粒级组分。通过对临汾盆地黄土-古土壤序列运用谢帕德三角分类法,发现黄土主要由粉砂和黏土质粉砂组成,分布较为集中;对临汾盆地黄土粒度进行Gen.Weibull函数分布的参数化端元模型反演得出了3个端元,EM1可能是黄土在夏季风作用下的风化和成壤过程中形成的,EM2可能代表的是高空西风搬运的远源沉积物,EM3可能代表的是较强的冬季风所搬运的近源沉积物以及冬季短时间尘暴所带来的物质。结合OSL测年结果,临汾盆地黄土粒度端元组分、磁化率与深海氧同位素对比分析,发现临汾盆地与深海氧同位素一致,说明临汾盆地气候演化受全球冰量控制,但在每个阶段的内部波动上又表现出一定的区域特征。     

南黄海中西部表层沉积物粒度特征分析

对南黄海中西部海域316个表层沉积物进行了粒度分析、粒度参数计算和多元统计分析,探讨了沉积物的粒度分布特征、搬运方式和沉积环境。结果表明,粉砂是南黄海中西部海域表层沉积物的优势粒级,含量高达47%,主要粒级范围是1.14~10.13Ф,核心粒级范围是3.92~7.44Ф,底质类型主要是砂质粉砂、粉砂质砂、砂质泥和粉砂。粒度R型聚类分析得出4类,第1类由5.5~10.5Ф粒级组成,第2类由-0.84~-3.2Ф粒级组成,即粗、细两端元粒级组分,第3类是3.5~4.5Ф,第4类为1.5~2.5Ф,分别对应于粉砂质砂(或泥质砂)和砂;Q型聚类分析根据不同的阈值可分为4类、6类或8类,各类归类良好,图形清晰。典型站位的分析表明,研究区的主控因素是黄海沿岸流、潮流沙脊区往复流及苏北沿岸流,各粒级组分的分布、粒度参数特征、搬运方式与海流的强弱和方向有着密切的相关性。     

赣中玉华山泥炭地沉积来源的粒度端元法分析与2000 aBP以来气候环境重建

利用江西玉华山沼泽泥炭地YSH-2钻孔的沉积物进行测年,建立年代框架,结合该孔粒度参数、粒级组分、粒级-标准偏差、端元分析法分析,探寻响应气候变化的粒级组分,重建2 000 a BP以来气候环境。结果表明,玉华山泥炭地沉积物粒度组成以细粉砂(4～16μm)为主,中粗粉砂(16～64μm)次之;运用端元分析法得出3个端元,其中端元组分EM1代表水动力搬运来的较细组分,指示气候的干湿状况,EM2是反映土壤的成壤改造作用的组分,EM3是突发性的气候变化带来的组分。通过偏差法得出的敏感组分10.473～16.535μm,结合上述3个端元的变化规律,得出近2 000 a的干湿变化:(1)0—300 AD阶段,降水逐渐增多,气候由干转湿;(2)300—500 AD气候由湿润转入干旱,但整体较干;(3)500—650AD气候波动与突发性洪涝灾害都较少,是稳定且持续的湿润期;(4)650—900 AD,气候波动较大,变化频繁,总体偏干;(5)900—1400 AD是较为湿润的时期,其中有100年的频繁波动期;(6)1400—1800 AD为小冰期,此区域的气候变化分为湿-干-湿的3个阶段。     

南海北部陆坡区DLW3101孔沉积物特征及古环境意义

利用氧同位素地层学方法确定DLW3101孔底部年龄约为306 ka BP,对沉积物进行粒度和地球化学元素分析,结果显示:22.1~63 μm粗粒级组分的高值可用来指示海平面下降和东亚冬季风的强盛,0.35~1.16 μm和2.32~13.14 μm细粒级组分的高值可用来指示海平面上升和东亚夏季风的增强;Al/Ti和K/Ti比值反映的沉积物源区化学风化强度变化可用来指示东亚夏季风的强弱。     

中全新世以来南黄海岩心记录的沉积环境演变对东亚季风的响应

对南黄海中部泥质沉积区中心位置的Z1钻孔进行了AMS14 C年龄、粒度和TOC/TN分析,综合指标结果揭示了中晚全新世以来南黄海区域的沉积环境演化。自6 094aBP以来,沉积速率、平均粒径和TOC/TN整体趋势的减少指示,研究区陆源物质输入的减少与东亚冬/夏季风的减弱有关。根据粒度参数和TOC/TN变化将研究区沉积环境演化分成3个阶段:16.1~5.4ka BP时沉积物粒度最粗,TOC/TN值较高,这与该阶段东亚冬季风的强盛且稳定和黄海暖流的形成初期较弱有关;25.4~3.9ka BP时沉积物粒度减小但波动幅度较大,TOC/TN值呈减小趋势,此阶段东亚冬季风减弱但波动剧烈;33.9~0ka BP时沉积物粒度较细且相对稳定,TOC/TN增加直至趋于稳定,该阶段冬季风减至最弱且趋于稳定。另外岩心记录的6.0、5.3、4.6、4.0和3.4ka BP沉积物粒度明显较粗、TOC/TN值较大与东亚冬季风增强、海区温度较低有关;6.1~5.7ka BP的高速沉积与冬季风强盛有关;2.8~1.9ka BP的高速沉积则与黄海沿岸流和黄海暖流共同作用形成的南黄海中部气旋式冷涡的加强稳固有关。     

8 ka来东海内陆架泥质区高分辨率沉积记录对东亚冬季风的响应

依据东海内陆架泥质区D03钻孔岩芯沉积物高分辨率粒度分析结果，筛选了对东亚冬季风有良好显示的敏感粒级，结合高精度年代框架，揭示了近8 ka以来东亚冬季风波动在泥质区的沉积记录，包括11个千年尺度的气候波动事件和5.4～4.9、1.8 kaBP以来的百年尺度的快速气候波动。与石笋、冰芯和泥炭的氧同位素曲线对比发现，东亚冬季风增强与世界范围的“8.2 ka”、“4.9 ka”、“3.8 ka”、“1.4 ka”和小冰期事件均有良好的对应关系，建立了全新世东亚冬季风增强与气候变冷事件的内在联系。8 ka以来东亚冬季风的演化大致可以分为3个阶段，即8.2～4.8 kaBP中高频波动期、4.8～1.8 kaBP波动较弱稳定期和1.8 kaBP以来的高频波动期。     

近3000a来东亚冬季风变化在南海北部陆架泥质区的记录

通过对位于南海北部陆架泥质区ZJ2孔进行AMS14C测试和粒度分析,从中提取出了对沉积环境敏感的粒度组分进行了研究,结果表明:该敏感组分的粒级含量和平均粒径变化主要受东亚冬季风的强弱变化制约。根据该粒度指标,发现近3 000a以来东亚冬季风存在8次增强的记录,与格陵兰冰芯的记录有着较好的一致性,且在其他不同区域亦能找到相对应的气候变化证据,揭示了全球气候变化的区域性响应。     

胶州湾表层沉积物粒度特征及其沉积环境

通过对胶州湾44个表层沉积物样品粒度组分进行分析,探讨了该区表层沉积物粒度特征和沉积物类型;并以沉积物组分分布和粒度特征为依据对沉积物进行聚类分析,结合其周边河流以及海底地貌分布,对其沉积环境进行了划分。结果表明,研究区沉积物类型主要有砂质粉砂、粉砂、粉砂质砂和泥;沉积物主要粒级为1.1Φ~7.1Φ,优势粒级为5Φ~7Φ,平均值为5.7Φ,粉砂的平均含量达到58.6%,砂、黏土的平均含量为23.6%和17.3%。将研究区沉积环境划为4类:湾顶及东部近岸浅水区域(I),大沽河—洋河水下三角洲区域(Ⅱ),湾西南部及中部深水区域(Ⅲ)和沧口砂脊周边及湾口区域(Ⅳ)。     

安达曼海沉积物粒度记录的全新世印度洋夏季风演化

对位于安达曼海区的柱状样ADM-C1进行了沉积物粒度分析,根据标准偏差变化对粒度组分进行了划分。发现2个主要敏感粒级组分1.5~11.9μm、11.9~74μm有明显的波动变化,研究认为它们主要受控于与印度洋夏季风密切相关的海域环流动力变化。通过敏感粒级组分相关指标变化重建了安达曼海区全新世以来印度洋夏季风演化历史,结果表明全新世印度洋夏季风变化总体可以分为3个演化阶段:1)10.4~8.8ka BP,印度洋夏季风强度为3个阶段最弱时期;2)8.8~4.7ka BP,敏感粒级组分占全样的百分含量和平均粒径均明显增加,表明印度洋夏季风强度处于全新世最强盛时期;3)4.7~0ka BP,敏感粒级组分占全样的百分含量和平均粒径明显降低,指示了该时期印度洋夏季风的强度较前一阶段明显减弱。粒度重建的印度洋夏季风变化与其他重建结果在全新世有较好的一致性,表明敏感粒级组分在安达曼海可以作为研究印度洋夏季风变化的可靠替代指标。     

长江河口近底层悬沙和沉积物的交换过程研究

大河河口的动力沉积过程一直是陆海相互作用研究的核心内容,其中水体泥沙的垂向交换是河口动力-沉积机制分析中的关键环节。基于2011年12月对长江河口及其邻近海湾采集的大范围、高密度的近底层悬沙、海床表层1~2cm(表层沉积物)和垂向向下约2~10cm的沉积物(次表层沉积物)同步3组303个样品,利用经验正交函数方法,对河口地区的悬沙和沉积物交换过程进行研究。结果表明:近底层水体悬沙的空间分布模式主要以粉砂粒级为主,空间分布差异性不大;表层及次表层沉积物的空间分布模式相似,但较近底层水体悬沙的分布复杂,存在明显的区域性特征,其中南汇边滩水域中部辐散区的沉积物表现为粗粉砂-细砂模式,其他区域由粉砂组分模式组成。近底层水体悬沙、表层和次表层沉积物的第一模态主要反映了粒径较细的泥沙运动,第二模态主要反映了粒径较粗的泥沙运动。在近底层水体悬沙与表层沉积物的垂向交换中,主要交换粒级为粉砂组分粒级。在表层沉积物与次表层沉积物的垂向交换中,南汇边滩中部辐散区的主要交换粒级为粗粉砂-细砂组分粒级,其他区域主要为粉砂组分粒级。     

西北冰洋楚科奇海台晚第四纪以来陆源沉积物搬运机制及其古环境意义

通过对西北冰洋楚科奇海台的ARC7-P12岩心的沉积物颜色旋回、XRF-Ca和Mn元素相对含量,有孔虫丰度,粗组分含量,粒度组成及其端元的综合分析,并与该地区其他沉积物岩心对比,将ARC7-P12岩心划分为深海氧同位素(Marine Isotope Stages,MIS)5期以来的沉积序列。该岩心的粒度端元分析结果显示,该岩心峰态中值2和9μm组分的端元分别代表由雾状层和底流搬运的沉积物;峰态中值为30以及110μm组分的端元代表海冰以及冰山搬运的沉积物。MIS 5以来的冰消期和间冰期,由于海冰和冰山融化以及海域开阔,沉积物主要由海冰以及冰山搬运,粗组分含量显著升高。冰期由于海冰覆盖,冰盖的生长和阻挡,以及表层洋流减弱,底流和雾状层搬运相对增强,细颗粒沉积物增加。     

晚新生代红粘土的粒度分布及其指示的冬季风演变

晚新生代黄土高原红粘土的粒度分布具有明显的三峰分布 ,分别在 2～ 2 0、2 0～ 10 0和 0 .0 4～ 1μm出现峰值 ,每个峰值对应于不同的形成过程 ,与晚第四纪黄土一致。方式 C粒子 (0 .0 4～ 1μm)可能代表本底气溶胶粒子的沉积物 ,方式 A粒子 (2 0～ 10 0μm)代表冬季风尘暴搬运的大气粉尘 ,方式 B粒子 (2～ 2 0μm)代表冬季风正常搬运的大气粉尘。红粘土的粒度分布表明 ,东亚冬季风环流而非北半球西风环流控制着红粘土物质的堆积过程。红粘土中 >19μm的粗粒子组分指示了东亚冬季风演化历史 :6 .5 Ma BP冬季风开始发育 ,5 .2～ 4.5 Ma BP冬季风减弱并达到最低值 ,4.5～ 3.6 Ma BP冬季风由弱变强 ,3.6～ 2 .6 Ma BP冬季风快速增强并达到最大值。     

闽粤交界处大埕湾海域表层沉积物分布运移特征及沉积动力环境分区

大埕湾位于闽粤交界处,是典型的岬角弧形开放型海湾,本文基于实测的海流、表层沉积物数据,分析了大埕湾海域表层沉积物的分布特征,计算了再悬浮通量与输运通量,结合粒径趋势分析方法探讨了表层沉积物运移趋势,利用Flemming三角图示法对沉积动力环境进行分区并分析了泥沙输运的主要控制因素。结果表明,研究区表层沉积物有砂质粉砂、粉砂、含砾泥和泥4种类型,沉积物颗粒较细,整体以粉砂和泥为主,砂质粉砂和含砾泥呈圆斑状零星分布;粒级组分含量和粒度参数平面分布分区明显,黏土组分、分选系数和偏态值呈现“东北小西南大”的特点,粉砂组分和峰态值则表现出相反趋势。观测期间表层沉积物日再悬浮量为41.86kg/m2,日净输运通量40.36kg/m,逐时再悬浮通量值和单宽输沙率大小与潮流流速变化相关性较好,且涨潮段大于落潮段,净输沙指向涨潮方向,由西南向东北方向输沙。研究区沉积动力环境可划分为DⅡ、EⅡ和EⅢ3个分区,沉积物搬运以悬移为主,潮流和波浪是研究区泥沙起动及输运的主要动力,泥沙来源主要有近岸侵蚀供沙、东西两侧海域输沙以及少量短源季节性陆源碎屑补给3方面。     

渤海沉积记录的末次冰期千年尺度古环境与古气候变化

末次冰期千年尺度古气候变化事件在全球大部分载体中均有不同程度的记录,但在海岸带-陆架区的沉积记录中该事件还未见有报道。对取自渤海的BH08孔上部26m的岩芯进行了高分辨率粒度测试与分析,结合AMS 14C测年结果和微体古生物特征,探讨了研究区末次冰期以来古环境和古气候变化。运用粒级-标准偏差法对粒度数据进行研究,发现BH08孔敏感组分(88.4~148.7μm)的变化记录了末次冰期D-O(Dansgarrd-Oeschger)旋回冷暖事件:在暖期时敏感粒级粗组分(88.4~148.7μm)的含量低,而在冷期时含量高,且可以与反映东亚夏季风的指标对应。在暖期时,强盛的夏季风带来丰富的降水,增加的径流可以将粗粒沉积物搬运至更远的下游区,且暖湿气候有利于植被的发育,使得流域内粗粒沉积物减少;而在冷期呈现相反的变化趋势。我们推测,在末次冰期低海面的背景下,格陵兰和北大西洋等高纬地区气候变化导致大气环流和/或洋流系统发生改变,从而对东亚夏季风降水的调控造成河流输入物质的变化可能是造成BH08岩芯敏感组分变化的主要原因。