东太平洋海隆(EPR) 13°N 附近含金属沉积物孔隙率研究

研究了采自东太平洋海隆13°N(EPR 13°N)的一个热液成因含金属箱式沉积物岩心E272的孔隙率变化特征。样品孔隙率在70.0%-85.2%之间,顶部层位比底部层位高14%左右。孔隙率随深度增加而指数式单调递减,平均递减梯度约为-0.31%/cm。该岩心上部层位呈红棕色,下部层位呈黄绿色,表明该岩心经历了显著的早期化学成岩作用。前人关于该岩心的元素地球化学,粒度和年代学数据,共同证明该岩心孔隙率随深度变化特征受稳态压缩过程控制。其孔隙率随深度的变化关系符合稳态压缩模型的经验拟合公式。E272顶部沉积物-水界面处溶解物质与海水的交换以离子扩散机制为主,而岩芯内部溶解物质的迁移则可能主要受自下而上的孔隙水流动机制控制,这与岩芯中活动元素含量上部高,下部低的分布模式一致。该研究对将来进一步讨论E272岩心在早期成岩作用中的化学过程具有指导意义。     

东太平洋海隆13°N附近沉积物岩心地球化学特征

对东太平洋海隆(EPR)13°N西侧2个沉积物岩心进行了碳酸盐、常量和微量元素测定。沉积物中Fe和Mn的含量较高,其中,E271站位沉积物岩心中Fe含量8.5%~13.8%,Mn含量1.7%~3.17%;E272站Fe含量6%~13%,Mn含量0.12%~3.31%,显示在EPR 13°N热液活动区西侧25~45 km处热液柱对沉积作用的影响明显。E271和E272站位CaCO3含量分别为5.9%~27.57%和6.67%~38.20%。热液柱的沉积作用,使Cu、Pb和Zn在沉积物中富集,Cu/Fe、Pb/Fe和Zn/Fe比值低于热液喷口处的颗粒物中值,Pb表现出在海水中运移距离较短或者只有少量Pb随热液柱扩散运移。热液柱在E271和E272站位的沉积作用使得Li、Mo和Ni在沉积物中富集,此外,V因为铁氧化物颗粒吸从海水中吸附并沉降到沉积物中。沉积物中Ti和Al有非常好的相关性,其Ti/Al比值为0.05左右,与太平洋深海沉积相比具有更高的铁含量,而U在岩心中的含量与深海沉积相似。     

冲绳海槽南段沉积物的元素赋存状态及其热液活动记录

为了解冲绳海槽南部沉积物的元素赋存状态以及热液活动对沉积物中元素组成的影响,对冲绳海槽南部沉积物岩芯HOBAB4-S2进行了全岩样及顺序提取分析,探讨了该沉积物岩芯中Al、Ti、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Co、Ni及稀土元素的赋存状态,结果表明残留相与碳酸盐相是岩芯沉积物中元素的重要赋存形式,典型的碎屑组分Al、K、Ti在残留相中比例极高。铁锰氧化物相和有机结合相中各元素含量均相对较低,但在铁锰氧化物相中,与热液活动相关的金属元素在岩芯的萃取比例及含量上随着深度变化具有一致性,同时在4个层位出现了异常高值,表明在该层位对应的时期出现了热液活动对元素组成的显著影响,稀土元素总量变化上也可看出明显相同的变化趋势。沉积物的球粒陨石标准化稀土元素配分模式整体显示了轻稀土元素相对重稀土元素更富集的特征,具有极其轻微的Ce正异常和明显的Eu负异常,与南大西洋受热液活动影响较小的沉积物中铁锰氧化物相的配分模式类似,表明其受到热液流体的影响,是铁锰颗粒吸附海水与热液流体中稀土元素的结果。     

冲绳海槽北部CSH1孔岩石磁学特征及其早期成岩作用的影响

以2~4 cm为间隔,对冲绳海槽北部的CSH1孔岩心(17.36 m)进行了岩石磁学研究.根据岩心上部的两个特征火山灰层和浮游有孔虫组合分析建立了钻孔的时间框架,沉积物底部年龄可能为50 ka.除了在三个火山灰层和近表层向下的快速降低外,整个钻孔磁学参数的变化甚小,未能反映出50 ka来的气候变化.与大多数沉积物不同,该钻孔大多数层位的S值(S=-IRM-0.3T/SIRM,它代表了低矫顽力磁性矿物的含量)小于0.9,指示钻孔沉积物中存在相当比例的高矫顽力磁性矿物.代表性沉积物样品的磁化率-温度(K-T)曲线除了存在580℃磁铁矿的居里温度之外,还显示200~350℃的居里温度,指示样品中存在铁硫化物(胶黄铁矿-磁黄铁矿).这与加热过程中有刺鼻的臭味、加热后的沉积物变黑对铁硫化物的指示相吻合.自生成因的铁硫化物的存在以及表层磁性参数的快速降低,都明确表明沉积物遭受了早期成岩作用.除了三个火山灰层以外钻孔的其他层位无特征磁学变化,表明沉积物后来受到的改造作用强烈,磁学参数所蕴含的原始气候信号被破坏.在这一系列氧化-还原过程中消耗了沉积物中的有机质和水溶液中的硫酸盐,造成了沉积物中铁、锰元素的重新溶解和沉淀等.     

冲绳海槽北部CS1孔岩石磁学特征及其早期成岩作用的影响

以2～4cm为间隔，对冲绳海槽北部的CSH1孔岩心（17．36m）进行了岩石磁学研究．根据岩心上部的两个特征火山灰层和浮游有孔虫组合分析建立了钻孔的时间框架，沉积物底部年龄可能为50ka．除了在三个火山灰层和近表层向下的快速降低外，整个钻孔磁学参数的变化甚小，未能反映出50ka来的气候变化．与大多数沉积物不同，该钻孔大多数层位的S值（S=-IRM-0.3T/SIRM，它代表了低矫顽力磁性矿物的含量）小于0.9，指示钻孔沉积物中存在相当比例的高矫顽力磁性矿物．代表性沉积物样品的磁化率-温度（K-T）曲线除了存在580℃磁铁矿的居里温度之外，还显示200-350℃的居里温度，指示样品中存在铁硫化物（胶黄铁矿-磁黄铁矿）．这与加热过程中有刺鼻的臭味、加热后的沉积物变黑对铁硫化物的指示相吻合．自生成因的铁硫化物的存在以及表层磁性参数的快速降低，都明确表明沉积物遭受了早期成岩作用．除了三个火山灰层以外钻孔的其他层位无特征磁学变化，表明沉积物后来受到的改造作用强烈，磁学参数所蕴含的原始气候信号被破坏．在这一系列氧化-还原过程中消耗了沉积物中的有机质和水溶液中的硫酸盐，造成了沉积物中铁、锰元素的重新溶解和沉淀等．     

冲绳海槽岩心沉积物稀土元素特征及物源指示

通过对比研究了冲绳海槽南部、中部、北部岩心沉积物的稀土元素(REEs)组成和分异特征,揭示了冲绳海槽不同区域的物源差异。由于火山物质和周围河流携带的陆源物质贡献程度不同,各岩心沉积物REE组成存在显著差异。∑REE、∑LREE具由南至北递减的趋势,北部具相对更高的∑HREE,南部次之。LREEs与HREEs间的分馏程度,LREEs、HREEs内部分馏程度均由南至北依次减小。从粒度、微量元素和稀土特征参数的垂向变化来看,岩心S3物源相对单一,沉积环境随时间变化较小,主要受长江和台湾河流沉积物控制。岩心S10、S9沉积物来源更为复杂多样(特别是S9),沉积环境在时间尺度上发生了较大的变迁。岩心S10层位1主要受黄河和长江沉积物控制,层位2具黄河沉积物和火山物质混合的特征,岩心S9层位1是黄河沉积物和火山物质混合的结果,层位2主要受黄河沉积物控制。     

新疆博斯腾湖湖滨沉积物的磁学特征及其环境意义

湖滨岩心沉积相及磁学特性能够记录水动力、沉积环境和古气候等信息。选取博斯腾湖湖滨岩心沉积物为研究对象,应用环境磁学方法,并结合X衍射、粒度及有机质含量分析沉积环境变化过程。结果显示,湖滨沉积物以低矫顽力的亚铁磁性矿物为主导,颗粒较粗,磁铁矿是主要载磁矿物。在不同沉积相中,磁化率表现出不同,上部磁化率值较高,中部深色粉砂质泥层呈高值,富含有机质的泥炭土层磁性较弱,下部磁化率值降低,最下部沉积物颜色加深,磁化率值有所增加。X衍射显示沉积物以石英、长石等外源碎屑矿物为主,粒度以粉砂、砂为主,上部粗而下部细,中间波动变化。有机质含量在中部呈高值且波动明显,表明沉积环境的交替变化。通过不同深度岩性样品的磁性差异,以及粒度、有机质、岩心颜色对沉积动力的响应,指示湖滨岩心经历了滨浅湖相—湖沼浅水相—浅湖相的水文交替过程。     

南海东沙海域冷泉渗漏区沉积物稀土元素地球化学特征

东沙海域是我国典型的冷泉活动区,该区域表层沉积物的稀土元素地球化学特征不仅受其源区控制,同时也可能会受到冷泉渗漏活动的影响。本文选取位于南海北部陆坡973-4站位的柱状样为研究对象,该站位位于21°54.3247’N、118°49.0818’E,水深为1 666m,柱状样总长1 375cm,采用电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)等分析测试方法,测得样品的稀土元素以及部分微量和主量元素数据,并结合总碳(TC)、总有机碳(TOC)以及有孔虫质量分数等数据,探讨了冷泉泄漏对周围成岩环境及沉积物稀土元素地球化学特征的影响。结果发现,973-4站位柱状样在海底以下459~619cm深度范围内稀土元素含量整体异常减少,但所有样品稀土元素分布模式及相关稀土元素参数均十分一致。结合冷泉活动研究,表明该区域沉积物元素地球化学特征的异常与物源无关,是受自生碳酸盐岩的增加所影响。此外,通过分析δCe值随深度的变化以及自生碳酸盐岩和硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)的分布情况发现三者相关度很高,表明自生碳酸盐岩的增加很可能是该区域发生的冷泉渗漏导致的甲烷厌氧氧化作用(AOM)所产生的。     

珠江三角洲全新世沉积物磁性特征及早期成岩作用分析

磁性矿物的早期成岩作用是沉积物埋藏后的重要过程,辨别早期成岩作用,才能更好地解释地层的矿物磁性变化。本研究对珠江三角洲顺德平原全新世钻孔MZ孔进行沉积相和室温磁性分析,并辅以热磁分析鉴定磁性矿物,以探讨钻孔不同深度和沉积相的早期成岩作用阶段。结果表明,MZ孔全新世地层自下而上包括感潮河道、河口湾和三角洲相。室温磁性特征与沉积相缺乏明显关联,表现出强烈的早期成岩作用。此外,全新世晚期岩芯磁性特征还受人类活动影响。该孔早期成岩作用以磁性矿物溶解和形成自生黄铁矿为主。在三角洲前缘相的上部和河口湾相底部保存了硫复铁矿。根据矿物组合推测以4.51～4.56 m和30.4～30.5 m两个深度为代表的硫复铁矿形成机制不同,即三角洲前缘相中硫复铁矿可能形成于早期成岩作用的硫酸盐还原阶段,而河口湾相的硫复铁矿形成于甲烷厌氧氧化阶段,后者的含量随着深度增加逐渐增多。上述现象说明,沉积环境可以通过影响有机质和硫酸根离子的供应量,决定磁性矿物所达到的早期成岩作用阶段。     

南黄海西部中陆架区近50年来沉积物重金属元素地球化学特征

以南黄海西部中陆架区SYS-0701钻孔顶部102.5 cm岩心为研究对象,通过对岩心沉积物的210Pb、137Cs同位素测年和重金属元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Hg、As、Cd)含量分析,研究了该孔0～102.5 cm岩心的沉积速率及其重金属元素地球化学特征.结果表明,岩心沉积物的平均沉积速率为2.16 cm/a;重金属含量在1961-1970年含量较低,1970-2004年呈上升趋势,随后开始减少,这与人类活动密切相关.SYS-0701孔顶部102.5 cm岩心未明显受重金属污染,且与黄渤海其他海域相比重金属含量偏低,其原因可解释为该钻孔岩心沉积物主要为老黄河沉积物(1128-1855年)在1855年之后被海流侵蚀并搬运而来,来自苏北岸外的现代沉积含量较低.     

用细化的铁形态分析及量化的铁氧化物活性表征海洋沉积物中铁的成岩作用：以胶州湾为例

以富营养化的胶州湾一个柱状沉积物为例,用细化的铁形态分析及量化的铁氧化物还原活性相结合的方法研究了沉积物中铁的成岩作用过程。结果表明,这两种方法相结合的结果能更详细示踪铁的转化并能从多视角提供铁成岩作用的细微差别。这一方法有望应用于其它研究中更好地揭示复杂的铁和硫的生物地球化学循环。铁微生物还原在上部沉积物铁的还原中起重要作用,但12 cm深度以下铁被硫化物的化学还原为主要过程。最具生物活性的无定形铁氧化物是铁微生物还原的主要参与者,然后依次为弱晶态铁氧化物和磁铁矿,晶态铁氧化物几乎不参与铁的成岩循环。沉积物上部铁微生物还原的重要作用主要是活性铁含量高而活性有机质含量低共同作用的结果,且后者也是沉积物中硫酸盐还原速率以及硫化物积累的最终制约因素。对比研究表明,通过还原性溶解动力学方法表征的微生物可还原的铁氧化物主要由无定形和弱晶态铁氧化物组成,其总体活性常数相当于老化的水铁矿,且随深度增加而减低。     

东太平洋海隆13°N附近沉积物中类脂化合物的分布特征及其对热液活动的指示

深海热液区的热液物质喷发扩散会对周围海底的沉积物产生影响,研究沉积物中类脂物有助于进一步了解热液活动对其产生的影响.对东太平洋海隆西翼13°N附近E271和E272站位沉积物中的正构烷烃和脂肪酸进行了气相色谱-质谱(GC-MS)分析.在两个站位的沉积物中检测到链长C11—C 35的正构烷烃,其以双峰型分布为主,其中短链...     

长江口崇明东滩沉积物中生源硅的地球化学分布特征

对采集自长江口崇明东滩潮间带的沉积物柱状样进行了生源硅含量(BSi)测定。BSi的测定采用了7h的碱液连续提取法以校正样品中粘土矿物非生源硅的溶出对测定结果的影响。结果表明,与渤海和黄海沉积物类似,研究区域沉积物BSi含量也处在较低水平(<0.5Si%),沉积物中所含有的陆源粘土矿物也使SiO32?在间隙水中的浓度(<250μmol/L)远远低于纯BSi的溶解度。沉积物中含氮量以及N/BSi摩尔比等指标随深度呈现出降低的趋势,这反映了沉积物中的有机物在早期成岩过程中的降解,并且N比BSi降解得快。沉积物中δ15N值与含氮量、N/BSi摩尔比等指标都具有一定的正相关关系,显示在早期成岩过程中,与14N相比,15N更容易从有机物中释放出来。此外,在沉积物10—15cm深度处,发现含氮量、N/BSi比值等指标异常的变化,可能反映了修坝、台风等偶然事件对沉积过程的影响。     

用南黄海沉积岩心中氮同位素重建海水营养盐利用率的历史变化

基于2006年黄东海航次获得的表层沉积物和2009年航次南黄海3个柱状沉积物岩心,分析了表层沉积物总氮（TN）、C/N比值和氮稳定同位素比值（δ15N）的分布特征及南黄海柱状沉积物中这些参数的长期变化规律。结果表明,黄海、东海表层沉积物TN含量、C/N比值和δ15N的变化范围分别为0.023%~0.33%、1.4~50.3和4.0‰~16.0‰。其中,TN与C/N比值存在较显著的负相关性,而TN与δ15N以及C/N比值与δ15N之间无明显的相关性,这反映出黄海和东海陆架边缘海中氮循环的复杂性。对南黄海柱状沉积物的分析结果表明:3个柱状岩心中的TN、C/N比值和δ15N随年代的波动均呈现一定的周期性变化趋势。3个岩心中TN随年代的变化趋势基本一致,100 a来总体呈波动上升趋势,且3个岩心中C/N比值也呈较为类似的变化趋势。柱状沉积物中δ15N的平均变化周期约为24 a左右。由此,重建200 a来南黄海海水中营养盐利用率的历史变化,并初步探讨了其对气候变化的响应。     

东海外陆架厚层砂质沉积岩石磁学特征

对位于东海外陆架潮流沙脊分布区的DH03孔(进尺101.6 m,水深96 m)上部0～48 m层位的砂质沉积样品进行了岩石磁学测试分析。研究结果表明:砂质沉积物中的主要磁性组分为陆源碎屑型磁铁矿(Fe_3O_4),并含有少量赤铁矿(Fe_2O_3);不同层位沉积物中的磁性矿物的粒径差别非常显著,几乎涵盖从单畴(SD)、准单畴(PSD)乃至多畴(MD)的各种磁畴状态,不利于相对古强度(RPI)的应用,这与研究区复杂多变的水动力过程和物质来源密切相关;同时,部分层位沉积物中原生的铁氧化物特别是磁铁矿已经发生了一定程度的成岩改造,形成了少量的自生胶黄铁矿(Fe_3S_4),指示了较高的有机碳供应和沉积速率;此外,磁性矿物含量随深度变化也较为明显。揭示了东海外陆架砂质沉积物中磁性矿物的复杂性。     

北印度洋障碍层厚度气候态和季节变化特征及其成因初步分析

基于2004—2018年Argo (Array for Real-Time Geostrophic Oceanography)浮标观测的温度、盐度数据, 利用经验正交函数(EOF)分析和小波分析等方法对北印度洋(40°—105°E, 5°S—25°N)障碍层时空分布特征进行分析。结果显示: 北印度洋的东部常年存在障碍层, 而西部障碍层出现的概率相对较低; 较厚的障碍层出现在阿拉伯海东南部(67°—75°E, 3°—12°N)、孟加拉湾(82°—93°E, 11°—20°N)和赤道东印度洋(81°—102°E, 4°S—3°N)。阿拉伯海东南部和孟加拉湾障碍层厚度以年变化为主, 且呈同位相变化, 均为冬季最大, 夏季最小。赤道东印度洋区域则主要呈现半年周期变化, 在夏季和冬季各出现一次峰值。进一步分析表明, 孟加拉湾和赤道东印度洋障碍层厚度主要受等温层深度变化影响, 混合层深度变化对障碍层厚度变化的影响相对较小; 阿拉伯海障碍层厚度同时受等温层深度变化和混合层深度变化影响, 其中等温层深度变化对其影响更大。     

太平洋西部3个岩芯沉积物的粒度组成及其天然湿容重和含水量的变化

本文讨论了太平洋西部3个岩芯孔的粒度组成、天然湿容重和含水量的变化。沉积物组成以粉砂和粘土细粒为主,砂粒含量很少,而且多为有孔虫介壳。容重与沉积物粒度呈正相关,含水量则呈负相关。当粒度组成不变时,容重随岩芯埋藏深度的增加而增大,而含水量则减少。     

菲律宾海钱洲深海峡谷沉积物中元素的地球化学特征

作者研究了钱洲深海峡谷柱状沉积物中常量元素和微量元素的垂直分布及它们的相关关系。研究表明,大多数化学元素随岩芯深度的垂直分布变化不大,且元素明显的分为两组：Ca,Sr组和Al,Fe,Ti,Mg,Ni,V,Co,Li,Rb组,该区的物质来源为多源的,即生物来源、陆源和火山源。     

冲绳海槽中段末次冰消期以来的元素地层

在对冲绳海槽中段180号岩心进行高分辨率取样的基础上,测定了沉积物中的23个地球化学指标,通过对各元素与Al₂O₃含量的比值在岩心中的垂向变化规律的分析,结合氧同位素、黏土矿物、粒度、AMS14C测年和R型因子分析方法,可将岩心从上至下划分为5层:第1,3,5层具有相似的元素组合特征,第2,4层为明显的异常变化层位,将元素的地球化学行为、元素组合与物质来源联系起来,并与碎屑矿物、古生物资料对比,探讨岩心中元素组合垂向变化的制约因素,据此讨论了冲绳海槽中段末次冰消期以来陆源、火山源及生物源物质的分布规律。结果表明,冲绳海槽中段末次冰消期以来的沉积物来源以陆源物质为主,但在局部层位可因生源组分和火山源组分的强烈影响而发生实质性的变化。     

南海典型断面表层沉积物中氧化还原敏感元素的分布特征及其控制因素

氧化还原敏感元素在环境研究中发挥着日益重要的作用,然而对于海底表层沉积物中氧化还原敏感元素的分布规律与特征的研究鲜有涉及。本文以采集自南海4条典型断面(18°N、10°N、6°N、113°E)的75个表层沉积物样品为研究对象,通过主量元素和微量元素(含氧化还原敏感元素Mo、V、U)分析,并结合沉积物粒度、元素富集系数等数据,探讨了表层沉积物中氧化还原敏感元素的分布特征及其控制因素。结果表明,研究区每个断面中的V、U含量变化趋势十分相似,Mo含量变化与V、U的总体变化趋势相近,但Mo在断面上的变化波动比V、U更强烈。4条断面中Mo平均含量表现出明显富集,除了V在断面Ⅰ中表现为轻度富集外,V和U平均含量都表现为亏损。影响沉积物中Mo、V、U含量分布的因素主要包括陆源碎屑含量、生物碳酸盐含量、细粒沉积物的吸附作用和氧化还原环境等。所有断面中V和U的含量分布主要受控于陆源碎屑组分,同时也受到生物碳酸盐含量和细粒沉积物的吸附作用的影响,氧化还原环境对其含量影响较小,受环境影响的自生组分含量较低。Mo的含量分布主要受控于海底氧化还原环境,陆源碎屑组分的贡献和细粒沉积物吸附作用的影响较小,受环境影响的自生组分含量较高。西南次海盆的Mo含量及其富集系数都较低,可能是由于西南次海盆的底流活动使其海底存在氧化环境所致。