南海中南部表层沉积物类型、分布与水动力条件

本文利用南海中南部8°-12-N,108°40’-114°E区域内获取的222个测站的海底沉积物样品的测试数据,并依据福克一沃德确定的沉积物分类方案,将该区沉积物划分为陆源碎屑沉积、生物碎屑．陆源碎屑沉积和生物碎屑沉积三大类,在此基础上研究了沉积物类型特征和分布范围,以及水动力条件等特征。南海中南部沉积物组分以陆源成分和生物成分为主,其分布具有一定的规律性。从陆架到陆坡直至深海盆,沉积物由粗变细,物质组成则由陆源碎屑沉积渐变为生物碎屑一陆源碎屑沉积、生物碎屑沉积。沉积物核心粒级为生物泥和生物粘土,其次为细砂、砂质泥等,其他粒级成分所占比例较小。水动力条件与水深和地形变化等因素相关,水动力强度具有不明显的自西而东逐渐减弱的趋势。     

南海沉积物中过剩铝问题的探讨

本分析了南海两个沉积物柱样的全、酸溶解残余物质和酸溶解组分的Al2O3、TiO2含量和Al/Ti值,结果显示其存在明显的非碎屑A1组分(占沉积物总A1含量的20％—70％)。因此通常使用沉积物的Al含量来估算陆源碎屑的比例可能会导致过高的结果。而TI则不存在自生富集现象,是估算陆源碎屑比例的最佳代用指标。     

南海东北部沉积环境和沉积演化模式的初步研究

作者研究了南海东北部表层沉积物的特征、分布及其演变等,根据海底沉积环境大陆架、大陆坡和南海北部海盆(本区深海盆)中的地貌特征、沉积类型、矿物组合、地球化学     

南海西北与西南次海盆沉积通量及其控制因素

作为西太平洋陆源沉积"源-汇"过程的重要场所,南海海盆半封闭的构造环境使得其与开放大洋的物质交换十分有限,沉积物保存基本完整,可以建立起南海沉积过程与区域重大构造事件、气候变化、海平面变化等之间的系统联系.选取南海西南与西北两个次海盆为对比研究区,基于穿越海盆的高分辨率多道地震测线和国际大洋发现计划(Internati...     

南海表层沉积物的稀土和微量元素的丰度及其空间变化

对南海表层沉积物中稀土元素、微量元素丰度和分布特征的研究结果表明,在空间分布上,∑REE与Nb、,Th、Ta、Rb、Ti、Zr、Hf、Cs、Ga、Li等相似,呈显著正相关,反映出这些元素在风化、搬运和沉积过程中地球化学行为非常相似;元素Sr几乎与所有元素都呈负相关,指示其来源或存在形式不同于其他元素,主要来源于生物作用,而在粗粒级的钙质生物贝壳和碎屑中富集.∑REE与Nb、Th、Ta、Rb、Ti、Zr、Hf、Cs、Ga、Li在陆架区具有沿陆分带特点,北部陆架区、中南半岛中东部和加里曼丹岛西北部沿大陆区域富集,与该区陆源河流物质输入及海流的分选作用,造成某些富含稀土和微量元素的重砂矿的富集有关;西南部巽他陆架和东南部岛礁区以及中、西沙附近区域含量较低,与该区域的生源碳酸盐的稀释作用,使粘土矿物相对减少和火山物质对其产生的“稀释“作用有关.南海各海区沉积物和全海区表层沉积物平均值的球粒陨石标准化稀土元素分布模式,总体上与中国大陆沉积物和浅海沉积物相似,而与大洋玄武岩完全不同,反映了南海沉积物与中国浅海沉积物及中国大陆沉积物的物源大致相同,主要来自陆源.南海各海区沉积物稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线仍表现出了一定差异,陆架区轻稀土比重稀土明显富集,存在比较明显的Eu负异常,与陆架区相比较,陆坡区和海盆区则轻稀土含量相对降低,重稀土含量有所上升,LREE/HREE从陆架区、陆坡区到海盆区逐渐降低,显示陆架区主要为陆源,而陆坡和海盆沉积物中则有幔源物质加入.稀土元素的大陆壳标准化配分模式大部分较为平坦,少数样品呈轻稀土弱富集型或重稀土弱富集型.说明南海海表层沉积物主要来源于周边大陆.从各海区沉积物稀土元素的大陆壳标准化配分曲线对比来看,陆架区表现为轻稀土富集、重稀土亏损,具一定的铕负异常,深部海盆区则出现明显的中稀土和重稀土的富集,铕异常变弱,与深部海盆区有基性火山物质的加入的地质事实相吻合.南海表层沉积物稀土元素和微量元素总体上呈现出以陆源沉积为主的特征.其元素平均丰度和各参数值都比较接近陆源河流和中国浅海沉积物,而与深海沉积物和大洋玄武岩差别显著,显示南海沉积物虽然受到火山沉积和生物沉积的混合作用的影响,但其物质源仍然主要来自于周缘大陆.     

南海海盆区深部结构的不对称性及控制因素

南海海盆区具有复杂的构造演化史,但目前对其深部结构的不对称性的研究和控制因素的探讨还存在不足.利用南海最新的重力数据和从27条地震剖面上获取的海盆范围沉积物精确数据计算了全海盆的剩余地幔布格重力异常(residual mantle Bouguer anomaly,RMBA),并反演了海盆的地壳厚度,运用Crust1.0...     

碱提取法分析海洋沉积物生物硅方法中碎屑组分污染的评估及校正

利用电感耦合等离子体质谱 (ICP- MS)和电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP- AES)方法分析了常规碱液提取海洋沉积物中的生物硅所获取的溶液中的 Si、 Al和 Ti含量.分析结果显示 , 碱液提取法获取的溶液中 Si和 Al明显地由两种来源混合而成,其中, Si有较大比例的陆源碎屑成分的贡献,并不能直接代表沉积物中的生物硅含量,而需要对其中的陆源碎屑贡献进行扣除.通常使用 Al来代表陆源碎屑进行扣除的方法无法给出正确结果,因为碱提取液中 Al存在明显的非碎屑组分.对数个土壤及水系沉积物标准样品物质的试验发现,碱提取可以优先溶解其中的 Si和 Al,而提取液中的 SiO2/TiO2比值相对于土壤和沉积物全样的 SiO2/TiO2比值有一个比较固定的富集系数 (约 14左右 ).对南海沉积物而言,根据这个富集系数和区域的碎屑物质的化学组成算得碱提取液中碎屑组分 SiO2/TiO2比值约为 748,这与根据二端员混合估计的比值相当.这样,根据提取液中的 Ti含量可以较好地扣除出碎屑组分对生物硅的污染,对于更准确测定海洋沉积物中低含量的生物硅具有重要意义.     

南海东部次海盆U1431站位中中新世以来的沉积物来源特征

南海东部次海盆的沉积记录蕴含着区域内中中新世以来沉积物的风化过程和演化历史信息.本文分析了国际大洋发现计划IODP 349航次南海东部次海盆U1431站位沉积物的主、微量元素和Sr-Nd同位素特征.研究显示,样品中化学风化蚀变指数为49～74,表明源区的化学风化强度为低到中等强度.沉积物在风化过程中以斜长石风化为主.含...     

南海表层沉积物铅的环境质量状况及其来源的铅同位素示踪

表层沉积物中的铅除主要在河流的入海口的浅海陆架区富集外,在深海的中央海盆区由于粒度效应亦有一定的富集,火山物质的加入不是富集的主要原因。南海表层沉积物铅的背景值计算表明,陆坡区铅背景值（2118×10-6±1264×10-6）与陆坡区柱样铅含量实测值接近,深海盆区背景值（2787×10-6±782×10-6)低于深海盆区柱样铅含量实测值。陆架区铅背景值（1957×10-6±1995×10-6）,低于中国海岸带铅背景值,全区铅背景值（2287×10-6±1454×10-6)与全球页岩铅的平均值接近,深海盆区的铅背景值（2 787×10-6±782×10-6)远低于现代深海粘土铅含量。南海沉积物铅的分布特征和背景值计算表明,南海沉积物铅含量变化总体处于自然变动范围内,除河流入海口出现异常外,大部分站位的铅含量均在正常范围内。地质累积指数法和富集因子计算结果表明,南海表层沉积物总体无铅污染,只是在近岸的珠江口区和台湾岛西南部浅海区沉积物受到了轻度的污染。南海表层沉积物的铅同位素在陆架区、陆坡区和深海盆变化趋势基本相同,指示南海不同海区沉积物中铅具有相似的主体来源。南海表层沉积物铅同位素继承了扬子块体的铅同位素组成特征,其铅同位素处于在红河和湄公河河流沉积物钾长石铅同位素值范围之内,指示红河、湄公河和珠江等河流将扬子块体的陆源铅输入到了南海沉积物中。     

海南高隆湾海滩生物碎屑分布及其对沉积物粒度特征的影响

在热带砂质海岸,生物碎屑是海滩沉积物的重要组成部分,其分布和变化影响海滩沉积物的粒度特征。采用添加过量盐酸和双氧水的方法对海南高隆湾海滩表层沉积物进行了去生物碎屑前后粒径分布的对比,并结合海滩高程测量分析,结果表明:（1）海滩剖面上沉积物中生物碎屑的含量主要受到海水动力的影响,且生物碎屑颗粒较粗、重量较大,在高潮时由波浪流推上海滩并滞留。（2）海滩沉积物中生物碎屑的分布主要受三方面影响:一是地形及常涌浪向;二是区域中养殖业产生的生物碎屑;三是岸外发育的珊瑚礁坪。（3）海滩沉积物中生物碎屑的含量随季节变化,冬季至春季由海水供给的生物碎屑减少、进一步分解,使得北部海滩生物碎屑含量减少;而珊瑚碎屑的稳定供给和春季较强的波浪动力条件又使研究区南部断面的生物碎屑含量增加。（4）海滩沉积物中粗颗粒所含生物碎屑多于细颗粒中的生物碎屑,生物碎屑粒径主要为-1~2,即粗砂至细砾。沉积物中生物碎屑含量愈大,对粒径参数的影响也愈大。     

太平洋中部宇宙尘的研究

研究区位于太平洋中部海盆,范围为7—12°N,176E—178°W,定为CP区;CC区位于太平洋东部海盆克拉里昂—克里帕顿断裂之间7—14°N,139—153°W。在CP区、CC区采回大量沉积物样品,对其中30个表层样和6个钻孔柱状样(柱状样取样间距5cm,取836个样     

南海不同水深表层沉积物脂肪酸分布特征及其生物源的空间变化

为探究边缘海区域由陆架到深海盆脂类的分布模式及其指示的生物源的空间变化特征,对采集于南海4个不同水深断面的表层沉积物脂肪酸进行了系统研究.从表层沉积物中检出丰富的脂肪酸,包括直链饱和脂肪酸、直链不饱和脂肪酸和支链脂肪酸等.其中,高碳数直链脂肪酸（≥C₂₀）主要来源于陆源高等植物的输入,低碳数直链脂肪酸主要来源于藻类的贡献,低碳数支链（包括异构和反异构）脂肪酸主要来源于细菌贡献.高碳数脂肪酸指示的高等植物输入,在南海沿岸区的高值与河流的输入有关,而在深海盆的高值可能与洋流、风尘输入等有关.低碳数支链脂肪酸指示的细菌分布在南海北部沿岸表现出高值,在深海盆表现出较低的分布模式.低碳数直链脂肪酸表征的浮游植物的贡献在南海北部表现出高值,在深海盆局部区域也表现出高值分布.细菌和浮游植物在南海北部表现出的高值,可能与丰富的营养盐条件有关.而浮游植物在深海盆的分布模式,可能受到洋流以及其他输入的影响.      

中太平洋(CP)区全新世沉积环境探讨

笔者利用在中太平洋（CP）区采取的CP9和CP25钻孔柱状样及19个站位的表层沉积物样品,通过对沉积物的成分、类型、古生物化石、常微量元素含量等鉴定测试,从地球化学特征对该区全新世以来沉积物中元素在垂向变化特点及相互之间的亲疏关系进行了详细分析和研究。通过R型因子分析与物源的研究,认为该区沉积物主要受陆源碎屑及生物碎屑沉积的影响较大,晚期火山物质供应比早期要充足,全新世的沉积环境趋于比较稳定。     

南海西北次海盆及其邻区的地热流特征与研究

西北次海盆是南海海盆的一个重要构造单元,揭示西北次海盆的地热流特征对于整体认识南海海盆热状态和热结构至关重要.沿着OBS2006-1地震剖面采集的一批实测地热流数据显示,该热流探测剖面横穿南海北部陆坡、西北次海盆、中沙隆起、东部次海盆4个构造单元,结合地震解释剖面等资料对西北次海盆进行地热流特征分析及研究.结果表明:西北次海盆的平均热流密度值为104.5±9.9 mW/m2,与中沙隆起相邻的东部次海盆北部的平均热流密度值为97±2.5 mW/m2,热流密度值的空间变化与地幔埋深起伏相对应,并受地幔热源所控制;通过研究热流异常点,发现水深相近的相邻站位之间的海底表层沉积物温度差异是判别测站受海底地下水热循环影响程度和类型的依据之一;用最新海洋地热流探测成果,结合区域地质与地球物理资料,推测西北次海盆形成演化时代与西南次海盆相近,只是它的生命史比较短暂.      

南海北部甲烷渗漏的沉积地球化学指标(Sr/Ca和Mg/Ca)识别

自生碳酸盐矿物是揭示甲烷渗漏过程及其周期性变化的重要指标。为了方便、快速地识别出自生碳酸盐矿物,在探讨了前人建立的端元组分模型(文石、高镁方解石、生物成因方解石和碎屑)在我国南海北部适用性的基础上,利用沉积物全样中Sr/Ca和Mg/Ca值计算了南海北部神狐海域两支沉积物柱状样中自生碳酸盐矿物的质量分数,计算结果表明,在不同沉积深度均有含量不等的自生碳酸盐矿物。这一结果被X射线衍射结果和沉积物中存在晶形完好的自生高镁方解石和文石矿物所验证,表明利用前人建立的端元组分模型计算的结果具有可靠性。自生碳酸盐矿物的出现显示该海域深受甲烷渗漏作用影响。利用地球化学指标(Sr/Ca和Mg/Ca)获得的自生碳酸盐矿物含量垂向变化显示该区域甲烷渗漏具有强弱交替的周期变化。运用端元组分模型来获取沉积物柱状样中自生碳酸盐矿物的高分辨率剖面,从而识别甲烷渗漏信息非常方便,在大范围寻找甲烷渗漏和天然气水合物方面具有较大潜力。     

南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征

分析南海西南海域表层沉积物中微量元素Ba的地球化学特征,并探讨生物成因Ba的分布及其与表层海水生产力的关系。南海西南海域表层沉积物Ba总量的变化范围为398~1 270 μg/g,平均值为851 μg/g,从上陆坡到下陆坡,沉积物中的Ba含量逐渐增加;微量元素Ba主要赋存于陆源碎屑相和生物成因相中,且明显受到沉积环境水深和陆源物质输入的影响。生物成因Ba含量的变化范围为30.6~938 μg/g,陆坡区和深海区平均值分别为495 μg/g、349 μg/g,占沉积物Ba总量的54％和51％,总体上,与沉积物Ba总量具有相对一致的分布特征。尽管研究区表层沉积物中Al、Ti成分为典型的陆源碎屑组分,但是,利用大陆上地壳Ba/Al比值和陆坡区沉积物回归分析获得的Ba/Al比值进行生物成因Ba的计算,过高地估算了沉积物中陆源Ba的含量;而采用页岩Ba/Ti比值来估算陆坡区表层沉积物中的生物成因Ba含量显得相对可靠。在深海区,利用经验的Ba/Al或Ba/Ti比值均不能获得有效的生物成因Ba值。因此,在获取沉积物中生物成因钡含量时,需结合各海区的特点选取合适的参数来扣除陆源Ba的含量。     

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

南海北部深海盆地上中新统浊积砂体物源分析*

IODP367/368航次在南海北部深海盆地多个站位发现上中新统厚达数百米的大规模深海浊积岩。采用碎屑锆石U-Pb年龄谱系分析方法对U1500站上中新统浊积砂体进行源汇对比分析。研究结果表明U1500站上中新统浊积岩碎屑锆石年龄谱系与其西侧琼东南盆地和北侧珠江口盆地中新世沉积物特征类似。多维排列分析(MDS)结果也显示,该站位样品与珠江口盆地、琼东南盆地沉积物关系密切,表明南海北部深海盆地内厚达数百米的上中新统浊积砂体为南海北部物源和南海西部物源混合堆积形成。南海西部陆源输入物质以浊流搬运的方式,沿中央峡谷从西到东搬运至南海东部深海盆地;南海北部珠江物源以重力流的形式,经南海北部陆坡峡谷搬运至深海盆地中,两种来源的沉积物在深海盆地发生混合沉积,形成U1500站厚达数百米的浊积砂体。南海北部深海盆地厚层浊积砂体物质来源的准确识别,对深刻理解南海新生代盆地的构造演化、沉积物充填过程、物源演变以及古地理特征均具有重要意义。     

南海颗粒物质的通量、组成及其与沉积物积累率的关系初探

通过大孔径时间系列沉积物捕获器的多年测量及对样品的多学科综合分析表明:南海北部与中部深海区1000m左右水深颗粒通量大约为90mg·m-2·d-1,在多数情况下,季风期间的颗粒通量有比较明显的增高。颗粒物主要组成为钙质生物来源的CaCO₃、生物硅、岩源物质及海洋生物来源的有机质。颗粒通量与组成在水柱中的垂向变化表明,生源组分中CaCO₃及有机质随深度具有较为明显的减少。颗粒物侧向运动可能是造成某些时段南海中部深层颗粒通量增加的主要原因。颗粒物质在进入深海沉积物之前,CaCO₃、生物硅均在深层水与沉积物界面之间发生大量的溶解作用。有机质在沉降过程中的减少,一方面是由于硅质与钙质壳体的溶解而使结合在壳体内部的有机质随之溶解造成;另一方面可能与生物及生物地球化学作用有关。岩源物质除水柱沉降之外,还可以通过浊流等底层搬运机制进入南海北部及中部海盆,其中在南海北部这种搬运作用更为明显。     

南海西北次海盆构造演化的沉积响应

通过对南海西北次海盆新获得的地震资料进行综合解释和层序地层分析,揭示了海盆中的沉积对构造演化阶段的响应。始新世-早渐新世陆缘裂陷期,盆地以对称裂谷形式,发育地堑裂谷层序,沉积以近物源为特征,相变大,发育了冲积扇-扇三角洲-湖相沉积,沉积体系的配置受同沉积断裂控制明显,快速沉降和充分的物源供给决定了沉积体系的构成特征。晚渐新世海底扩张期,岩石圈破裂,陆缘进一步拉开并开始海底扩张,出现海相沉积,来自陆坡的陆架边缘三角洲越过陆坡进入海盆,在海盆内沉积了一套向海盆中部逐渐减薄的楔状地层,并伴有大量的火山碎屑沉积物。早-中新世以来热沉降期,随着构造沉降增大,相对海平面总体不断上升,进入深水盆地,形成陆架陆坡体系,大量的碎屑物质以重力流、深水底流等深水作用方式进入海盆;沉降晚期陆架-陆坡物源供应减弱,琼东南中央峡谷成为其主要的物质供应来源通道,在此期间二次海平面下降、回升的综合作用下,海盆内发育了多期以下切水道为特征的低水位域沉积体系。