西南印度洋中脊表层沉积物中存在热液组分的地球化学证据

Hydrothermal materials in deep-sea sediments provide a robust tracer to the localized hydrothermal activity at mid-ocean ridges. Major, trace and rare earth element(REE) data for surface sediments collected from the ultraslow spreading Southwest Indian Ridge are presented to examine the existence of hydrothermal component.Biogenic carbonate oozes dominate all the sediment samples, with CaO content varying from 85.5% to 89.9% on a volatile-free basis. The leaching residue of bulk sediments by ~5% HCl is compositionally comparable to the Upper Continental Crust(UCC) in SiO_2, Al_2O_3, CaO, MgO, alkali elements(Rb, Cs) and high field strength elements(Nb, Ta, Zr, Hf, Ti). These detritus-hosted elements are inferred to be prominently derived from the Australian continent by means of eolian dust, while the contribution of local volcaniclastics is insignificant. In addition, the residual fraction shows a clear enrichment in Fe, Mn, and Ba compared with the UCC. Combining the positive Eu anomaly of residual fraction which is opposed to the UCC but the characteristic of hydrothermal fluids and associated precipitates occurred at mid-ocean ridges, the incorporation of localized hydrothermal component can be constrained. REE mixing calculations indicate that more than half REE within the residual fraction(~55%–60%) are derived from a hydrothermal component, which is inferred to be resulted from a diffuse fluid mineralization. The low-temperature diffuse flow may be widely distributed along the slow-ultraslow spreading ridges where crustal faults and fissures abound, and probably have a great mineralization potential.     

辽东湾表层沉积物粒度分布特征及其地质意义

对辽东湾140个表层沉积物进行了粒度分析,探讨了辽东湾表层沉积物的粒度分布特征和沉积物类型的分布格局,结合该区沉积物物源和沉积动力环境,探讨了两者对辽东湾海域沉积过程的控制作用。结果表明,研究区表层沉积物类型以砂质粉砂、砂质泥和泥质砂为主。研究区表层沉积物平均粒径变化范围较大(-0.06~7.42 Φ),大多数站位集中在4~6 Φ,平均粒径有两侧向中部逐渐变细的趋势。整体上,辽东湾东侧表层沉积物粒度比西侧粗,砂含量明显增加。研究区沉积物主要来源于沿岸河流携带的入海泥沙,而潮流和沿岸流对沉积物的分布起到控制作用。根据沉积物底质类型、物源及区域水动力强弱,将研究区划分为湾顶泥质、西岸砂质、渤海泥质、辽东浅滩砂质以及残留过渡沉积等5个沉积区。     

西南印度洋中脊扩张轴部(34.9°S)西翼沉积物地球化学分析及物源探讨

西南印度洋中脊沉积物来源广泛,是区域海洋环境演化的记录器,对其沉积物特征及物源研究是区域古海洋研究的基础。对采自西南印度洋中脊扩张轴部(34.9°S)西翼的重力柱沉积物样品进行总碳、总有机碳、生物硅、主量元素、微量及稀土元素测试, 测试结果显示,样品中生物成因组分为沉积物的主要组成,主要包括碳酸盐和二氧化硅;主微量元素除了Ca、Sr与LOI外,其余元素的分布趋势基本一致,且相关系数基本大于0.8。结合不同生物组分特点进行分析计算,获得了沉积物中各生物组分的含量。去除生物成因组分重新计算了非生物成因元素含量,通过潜在物源及相应地球化学指标对比分析,发现非生物成因组分主要由非洲南部风成陆源物质组成,含少量洋中脊硫化物与结壳物质。     

东海西南陆架表层沉积物粒度分布特征

利用东海西南陆架65个表层沉积物样品的粒度分析资料,进行了粒度参数的计算与Q型聚类分析,进而探讨研究区表层沉积物的粒度分布特征。研究区表层沉积物的主要粒级是4~10 Φ(粗粉砂-粗黏土),由岸向海粒度变粗;沉积物总体上分选差,但由岸向海分选变好。Q型聚类分析表明,研究区的沉积物分为内陆架细粒沉积物和外陆架粗粒沉积物两类,平行于海岸线分布,123°E左右是两类沉积物的分界线。对比不同站位的沉积物粒度累积曲线,判断两类沉积物属于不同的成因类型,内陆架的细粒沉积物是现代近岸沉积,外陆架的粗粒沉积物与现今的沉积环境不符,属于残留沉积。     

西南印度洋中脊热液产物稀土元素组成变化及其来源

对西南印度洋中脊热液区不同热液产物稀土元素(REE)进行了分析,探讨了热液产物形成过程中稀土元素组成变化及其来源。研究结果表明:不同热液产物稀土元素总量变化范围从3.47×10-7到4.80×10-5,轻重稀土比值(LREE/HREE)从2.06到6.16,表明轻重稀土有较大程度分异,δEu异常(δEu=0.86~3.88)和δCe异常(δCe=0.40~0.86)显示热液产物中REE呈Eu富集和Ce亏损特征。稀土元素球粒陨石标准化模式呈现两种类型:(1)呈轻微富集LREE的平坦模式,REE大于2×10-5;(2)呈显著富集LREE和正Eu异常模式,REE小于5×10-7。模式1类似于洋壳火山岩REE配分模式,而模式2与西南印度洋中脊黑烟囱REE模式相似,也与典型洋中脊热液喷口流体和硫化物LREE富集和正Eu异常模式类似。热液产物中稀土元素含量变化和模式特征以及Mg与LREE极强正相关关系可能反映了西南印度洋中脊硫化物形成在热液流体与海水混合沉淀的初始阶段,后期经历了广泛的热液流体再循环和海水蚀变过程。     

西南印度洋中脊玄武岩地球化学特征及其对岩浆过程的指示意义

对采自西南印度洋中脊（SWIR）50°E附近5个站位的玄武岩样品进行了岩石学和元素地球化学研究。样品主量元素、TAS分类图解和AFM图解显示,SWIR研究区样品类型主要为低钾拉斑玄武岩。相对原始地幔SWIR区玄武岩具有Ba、Nb、Sr负异常,K表现为正异常。稀土元素分配模式均为左倾型,具有轻微的Eu、Ce正异常;SWIR区玄武岩都起源于上地幔,SWIR玄武岩则明显向EMⅡ端元偏移。SWIR玄武岩地幔源区相对最为富集,可能为DM和EMⅡ的混合源区,存在少量的陆壳成分。研究区玄武质岩浆起源深度为尖晶石橄榄岩区域处于中度还原环境下,经历了明显的橄榄石+单斜辉石+斜长石的分离结晶。     

西南印度洋中脊表层生源沉积物粒度组成及其影响因素

本文基于采自西南印度洋中脊的表层生源沉积物样品,利用激光粒度分析方法测定了其粒级组成,分析了粒级分布特征及其原因。研究表明:西南印度洋表层生源沉积物平均粒径在3φ~8φ之间,分选差,其频率曲线发育单峰、双峰及多峰分布形式,它们与颗石、有孔虫壳体的粒径区间相对应;该区生源沉积物除了经历悬浮搬运和沉积外,还经受到来自南极底层流的推移方式搬运和改造作用。不同生物壳体的混合以及底层流的改造是制约该区沉积物粒级组成以及空间分布差异的主要原因。     

使用激光粒度仪测定海洋沉积物碳酸盐含量和粒度分布的尝试

目前对于海洋沉积物中碳酸盐粒度分布的测试方法还较少,而传统的光学鉴定与统计的方法较费时、费力.根据激光粒度仪测量原理,使用Malvern 2000型激光粒度仪对采自硫球海沟的柱状沉积物中的碳酸盐含量和粒度分布进行了测定.结果表明,对于碳酸盐含量较高的(＞15%)海洋沉积物样品,通过对去碳酸盐前后沉积物样品的测定,能较好地获得沉积物碳酸盐含量和粒度分布的相关资料和数据,与传统的测量方法相比,其可信度较高.研究证明,此种测试方法我们提供了一种快速、有效地测试深海沉积物碳酸盐含量和粒度分布的手段.     

中国东部陆架表层沉积物粒度特征及其沉积环境浅析

对取自中国东部陆架海的209个表层沉积物样品进行了粒度分析及沉积物类型划分,探讨细颗粒沉积区分布格局与物源和环流体系的关系。结果表明,研究区底质类型主要有砂、粉砂质砂、泥质砂、砂质粉砂、砂质泥、粉砂和泥,个别站位含砾石。表层沉积物以粗颗粒砂质沉积为主,其主要分布在东海中北部、苏北浅滩、北黄海北部,其粒度特征主要为:平均粒径2～4Φ,分选差(分选系数>2),偏态极正偏(2～2.80),峰态很宽至宽(1.60～3.50);细颗粒泥质沉积主要分布在浙江沿岸至长江口外、苏北老黄河口外、南黄海中部、北黄海西南部及黄河口外的渤海海域,其粒度特征主要为:平均粒径6～7Φ,分选差至较差(分选系数1～2.5),偏态负偏(-1.50～-0.33)至近于对称(-0.33～+0.33),峰态很宽(>2.75)。从环流的流向与路径及邻近的河流物源角度,初步探讨了河流输入物质及环流体系对细颗粒沉积物沉积分布格局的影响,并初步推断了细颗粒沉积物的物源及基本输移路径。     

桑沟湾海域表层沉积物粒度特征及其环境意义

根据桑沟湾和邻近海域201个表层沉积物样品粒度测试结果,分析了砾、砂、粉砂和黏土等各粒级组分含量分布特征,划分了沉积物类型,探讨了沉积环境。结果表明,沉积物组分中以粉砂粒级组分为主,砾和砂分布相对集中。海域表层沉积物类型共有12类,含砾沉积物类型7类,不含砾沉积物类型5类,其中砂质粉砂与粉砂分布最广。桑沟湾及邻近海域沉积物分布主要受控于泥沙来源、地形地貌及潮流、波浪、沿岸流等沉积动力条件的共同作用。桑沟湾西部近岸海域的泥沙为近源沉积,颗粒较粗,向海扩散有限;桑沟湾外沉积物颗粒由东向西变细,与黄海西部沿岸流携带的黄河源泥沙向西扩散有关;桑沟湾内沉积物颗粒较细,水动力较弱;桑沟湾东北部和东南部海底的脊状凸起区域,含砾沉积物为当地近源碎屑沉积,受海流冲刷的影响,细颗粒碎屑难以沉积。     

2013年夏季西南印度洋表层浮游动物群落分布格局

本研究基于2013年夏季“大洋一号”船大洋第30航次西南印度洋海区科学考察走航线路,对西南印度洋21°S到38°S海域表层浮游动物群落进行连续采样调查,研究了该海域表层中型浮游动物群落结构和物种多样性及空间分布格局。结果显示,研究海域表层中型浮游动物群落组成包括:桡足类、磷虾类、端足类、十足类、介形类、毛颚动物、被囊类、异足类、翼足类、刺胞动物及多毛类等11大类,总计50属69种;优势类群为桡足类(69%)和磷虾类(27%)。多样性指数随经度和纬度的变化特征:H′、D多样性指数及J均匀度指数随纬度的升高均呈下降趋势;在经度梯度上,几种多样性指数也大致呈现出东高西低的趋势。聚类分析表明,研究区可大致以36°S附近为界划分为南部和北部两大类群,分别以北部桡足类(平均粒径小),南部磷虾类(平均粒径大)Euphausia属为优势群落。群落相似性结果反映出,南部类群与南极克罗克海峡和南极长城湾水域群落,北部类群与西北印度洋海域群落的联通性不高。     

Component characteristics of organic matter in hydrothermal barnacle shells from Southwest Indian Ridge

In 2008-2009, hydrothermal barnacle and sediment samples were collected from the Southwest Indian Ridge during a survey of the China Ocean Mineral Resources R＆D Association （COMRA）. Samples were ana- lyzed by gas chromatography-mass spectrometer （GC-MS）, revealing the main organic constituents of hy- drothermal barnacle and sediment to be fatty acids and alkylbenzenes. N-alkanes which possessed obvious even carbon advantage were also detected in hydrothermal sediment. The high concentrations of aromatic compounds might be the result of macromolecular thermal alteration. Microorganism in the submarine hydrothermal ecosystem, especially those related to sulfur metabolism, might be the source of the high con- centrations of fatty acids detected in these samples. In high temperature and high pressure hydrothermal environments, n-alkanes which possessed obvious even carbon advantage might originate from thermal alteration of carboxylic acids and other lipid compounds.     

厦门吴冠海岸潮间带沉积物粒度特征及其沉积动力学涵义

潮滩沉积物的粒度参数可以用来反映沉积物沉积的水动力、沉积物来源和沉积物搬运趋势等环境信息。对厦门吴冠潮间带35个表层样的粒度资料进行分析的结果表明,研究区沉积物类型以黏土质粉砂和粉砂质砂为主;沉积物主要来源于海岸侵蚀物质的输入,随着沉积物向海方向搬运,沉积物粒度参数表现出有规律的变化趋势,即由岸向海粒径具有细化趋势,分选程度变好。与开敞海岸淤泥质潮滩粒度特征相比,研究区的粒度参数组合特征具有明显差异,这可能是由于水动力条件的差异引起的。     

金州湾表层沉积物粒度特征及沉积环境

通过对金州湾海域72个表层沉积物样品进行粒度分析,探讨了金州湾表层沉积物物质组成和粒度参数的分布特征,根据粒度参数特征,利用Q型聚类分析将研究区划分为3组沉积区,结合粒度频率分布曲线、粒度概率累积曲线和C-M图阐述沉积物的粒径组成、沉积动力条件和沉积物的搬运沉积条件。结果表明：研究区沉积物类型为粘土质粉砂、粉砂质砂、砂质粉砂、砂和砂 粉砂 粘土。研究区可划分为3种沉积环境,Ⅰ组沉积环境：沉积物类型以砂质粉砂和粘土质粉砂为主,粒径较小,含部分粗组分颗粒物,分选差,粒度频率分布曲线呈双峰,形成较为封闭静稳的海湾环境;Ⅱ组沉积环境：沉积物类型以粘土质粉砂为主,粒径小、分选较差 差,沉积环境较为复杂,为受潮流和沿岸流作用的沉积环境;Ⅲ组沉积环境：沉积物类型以粉砂质砂和砂为主,粒径较大、分选较差,为受潮流和海流影响的沉积环境。整体上由东向西,沉积物呈现出细 较粗 粗的变化趋势。其原因在于机场人工岛的建设阻挡了潮流和海流的作用,导致东部的I、Ⅱ组沉积环境形成较为封闭的环境;Ⅲ组沉积环境为离岸较远的海洋环境,水动力较强,海洋性特征明显。因此机场人工岛的建设对金州湾海域沉积物的分布产生了显著影响。     

大连湾附近海域表层沉积物粒度特征及水动力环境指示

对大连湾、大窑湾外及其附近海域表层沉积物进行了粒度分析,揭示了该区域大致的沉积特征。结合相关的地质水文资料,探讨了其控制因素,同时对沉积环境进行了初步分析。研究区沉积物粒度组分以砂(平均含量34%)和粉砂(平均含量52%)为主,粘土含量比较少(平均含量14%),且主要分布在研究区中部水下台地之上,各组分相对含量呈东西向条带状分布,与地形分布趋势较为一致。北部近岸水下岸坡区,水深较浅,距离物源区较近且水动力条件复杂,沉积物粒度较粗;向南随水深增加水动力减弱,东部为一水下台地,沉积物粒径偏细。分选较好,粉砂和粘土组分在该区域最为富集,沉积物可能来自于通过东部海域自西向东进入研究区的远源物质;研究区南部水深增加,又出现一水下岸坡,其下地形趋于平坦,该区域在黄海环流体系的作用下,接受了较多来自包括山东半岛水下三角洲的粗颗粒物质。     

安达曼海东南部海域表层沉积物粒度特征及净输运趋势

海底沉积物粒度是反映水动力格局最直接的指标,可以有效指示不同时间尺度陆源碎屑物质输运过程。利用激光粒度仪对取自安达曼海东南部海域的98个表层沉积物样品进行粒度分析,结果表明,研究区表层沉积物以粉砂、砂质粉砂及粉砂质砂为主,且粒度组成空间分区明显：北部陆架为粗粒级且分选差的残留砂质沉积区;南部内陆架为混合沉积区,以砂质粉砂、粉砂质砂和粉砂沉积为主;丹老阶地和陆坡为细粒级且分选较好的粉砂和泥质沉积区。在此基础上选用Gao-Collins“粒径趋势”方法分析了该区域表层沉积物的净输运趋势,结果显示,当特征距离<0.8°时,普吉岛东南部海域存在沉积中心,研究区沉积物有向该区域汇聚的明显趋势,沉积物分布特征和输运趋势主要受陆源物质供给、季节性变化的西南季风流以及潮流的综合影响。     

印度洋Carlsberg洋脊玄武岩岩石地球化学特征及其地质意义

本文对采自印度洋Carlsberg脊14个站位的新鲜玄武岩样品进行了常量和微量元素组成分析,旨在研究岩浆源区地幔的性质以及岩浆作用过程。研究结果表明:该区玄武岩为典型的源于亏损型地幔的大洋中脊玄武岩,不同样品经历了不同程度的结晶分异作用,演化过程主要受控于橄榄石的结晶分异作用,部分样品中有单斜辉石结晶分异作用的影响,斜长石的结晶分异作用不显著;玄武岩岩浆来源于亏损型尖晶石二辉橄榄岩地幔的熔融,主微量元素组成中尚未见到富集型组分混入的证据;源区地幔不同比例的熔融作用及其后岩浆演化过程的差异是造成不同样品间地球化学性质差异的主要原因,彼此独立的局部岩浆作用过程是岩浆作用差异的主控制因素。Carlsberg脊玄武岩整体与全球标准大洋中脊玄武岩(N-MORB)平均组分相近,不同脊段间岩浆源区地幔的组成、熔融程度(比例)和熔融深度等无明显差异,这种特征向南直到CIR的北段。     

西南印度洋中脊岩石地球化学特征及其岩浆作用研究

作为超慢速扩张脊的代表,西南印度洋中脊(SWIR)因其独一无二的地形地貌特征、洋壳结构、洋壳增生机制、岩浆和热液活动以及深部动力学过程,近30年来成为国内外研究的热点区域。基于近年来对SWIR玄武岩、辉长岩及橄榄岩的岩石学和地球化学研究成果总结,重点探讨了沿SWIR轴向（大尺度）以及单个洋脊分段（小尺度）的岩石地球化学变化特征及其影响因素,阐述了SWIR的岩浆供应及洋壳增生模式。其中,在9°～16°E斜向扩张脊,以构造作用为主的洋脊扩张模式导致了更宽的洋壳增生带和显著的地球化学异常;而在50°～51°E脊段,发育了强烈的火山活动,其成因机制包括克洛泽热点与洋中脊相互作用、微热点、古老熔融事件的残留地幔再熔融等几种观点。此外,西南印度洋中脊龙旂热液区（～49.7°E）的最新研究表明,其热液循环路径与拆离断层的发育密不可分,热液流体循环最深可达莫霍面以下6 km。因此,在今后的一段时间,应进一步加强SWIR不同空间尺度地幔源区性质、洋中脊构造与岩浆作用过程、热点-洋中脊相互作用和岩浆-热液活动与成矿等主要科学问题的研究。     

基于地形的海底热液区沉积物分布趋势预测方法研究以西南印度洋中脊龙角区为例

热液区沉积物接受了大量热液物质的输入,其矿物组成及地球化学空间分布特征是多金属硫化物勘探的有效指标。由于重力作用,洋中脊区域沉积物主要分布于低洼和平坦地形区。为了探索地形因素对热液区沉积物分布的影响规律,本文通过ArcGIS提出了一种基于地形数据的海底热液区沉积物分布趋势预测方法,并对西南印度洋中脊龙角区地形数据进行了分析,包括沉积物重力搬运方向提取、沉积物汇集量估算、海底沟谷提取和沉积物源区划分。通过与研究区底质解译结果进行对比验证发现,预测结果与研究区内沉积物的实际分布范围较为吻合,表明本方法在一定程度上可以有效地指示地形影响下海底热液区沉积物的分布情况。本方法对海底硫化物矿产勘探工作具有一定指导意义,可为海底沉积物取样站位设置与海底硫化物成矿远景区圈定提供参考依据。