基于重矿物地球化学手段的南海东北部陆架沉积物物源研究

物源是研究大陆架沉积物搬运过程、重建陆架古环境以及海洋砂矿资源勘查的重要信息。然而,陆架砂质沉积物普遍经历过多次搬运、分选和混合,这给物源识别带来极大的困难。南海东北部陆架砂质沉积物分布广泛,本文首次采用单矿物化学方法对其物源进行了新的解析。研究区表层砂质沉积物中电气石与角闪石为优势重矿物,两者含量呈现此消彼长的关系。电气石和石榴子石的电子探针数据显示：珠江、韩江沉积物影响海域,火成岩成因的电气石占60%左右,其主要来源为区内广泛发育的燕山期花岗岩的风化产物;莲花山断裂带和长乐−南澳断裂带附近的南海东北部沿岸小河沉积物中变质岩成因的电气石含量显著增高,最高可达70%,其来源为区内与断裂带伴生的变质岩风化物;矽卡岩成因的钙铝榴石在南澳岛以东的陆架沉积物中发现最多,这与华南陆域矽卡岩的分布区吻合。综合分析认为,重矿物的矿物化学方法可以减少分选效应的影响,利用多种矿物的矿物化学分异可以获得多维的信息,为陆架沉积物的物源判定提供便利。     

东北沙地重矿物组成及其对物源的指示

了解中国东北沙地的重矿物组成并探讨其在亚洲风尘系统研究中的作用具有重要意义。目前较少甚至缺乏的重矿物数据,这影响了对该地区风尘系统的深入理解。为分析东北沙地的重矿物组成并探究其在东北风尘系统研究中的作用,分别从浑善达克沙地（OD）、科尔沁沙地（HQ）、呼伦贝尔沙地（HL）和松嫩沙地（SN）采集了34个风成沙和河流沙样品并进行了分粒级处理（＜63 μm及63～125 μm）。同时,从哈尔滨荒山黄土剖面采集了4个末次冰期黄土样品（＜63 μm）,利用Frequentist模型对哈尔滨黄土物源进行了定量重建。通过范围检验、非参数Kruskal-Wallis H检验和逐步判别函数分析（DFA）,选择了7种重矿物及特征指数（蓝晶石、锐钛矿、石榴子石、辉石、钛铁矿（磁性）、稳定系数W 、GZi指数）作为最佳复合指标进行定量重建。结果表明,钛铁矿（磁性）为浑善达克沙地的特征矿物,磁铁矿为科尔沁沙地的特征矿物,氧化铁矿物（赤铁矿、褐铁矿）为呼伦贝尔沙地的特征矿物,氧化铁矿物（磁性）、绿帘石、角闪石和石榴子石为松嫩沙地的优势矿物;不同粒度组分的重矿物含量存在明显差异,极稳定矿物优先富集于细颗粒。哈尔滨黄土与松嫩和呼伦贝尔沙地（＜63 μm组分）具有相近的重矿物组成,而与浑善达克和科尔沁沙地有一定程度的差异。根据Frequentist模型,哈尔滨黄土的来源贡献依次为：松嫩沙地（44%～86%）、呼伦贝尔沙地（10%～39%）、科尔沁沙地（3%～16%）和浑善达克沙地（0～7%）。本研究突出了细颗粒沉积物的重矿物组成结合定量模型在风尘物源示踪研究中具有很好的应用前景。     

黄河物源碎屑沉积物的重矿物特征

对取自黄河口附近的黄河干道和分流河道、河口潮间带及水下三角洲不同地貌沉积环境的149个表层样品进行了碎屑矿物学研究。结果表明，近代黄河物源碎屑沉积物与长江物源相比，具有云母-普通角闪石-绿帘石组合，富含云母类矿物，但不同环境的矿物组成由于沉积动力条件的不同而有较大变化，以黑云母／白云母和磁铁矿／钛铁矿比值高以及绿帘石／榍石和闪石类／辉石类比值低为特征。     

闽江河口表层沉积物重矿物特征与物源示踪

对闽江河口近岸海域的230个表层沉积物样品和闽江20个表层沉积物样品进行重矿物分析,系统地研究了重矿物的分布特征及其物源指示。研究区共鉴定出重矿物27种,主要以普通角闪石、绿帘石、磁铁矿和黑云母为主。根据重矿物组合分布特征,将研究区分为两个矿物组合区,并划分为3个矿物组合亚区。闽江口近岸沉积区(Ⅰ-1区)矿物组合为普通角闪石-磁铁矿-绿帘石,受闽江物质影响很大;近岸混合沉积区(Ⅰ-2区)矿物组合为普通角闪石-磁铁矿-黑云母-绿帘石,受浙闽沿岸流携带物质和闽江物质共同影响沉积形成,闽江物质影响明显减弱;残留沉积区(Ⅱ区)矿物组合为普通角闪石-绿帘石-磁铁矿,主要为受后期改造的晚更新世海侵边界层。     

渤海海峡西南部海底沉积物重矿物组成与物源

渤海海峡是黄渤海交接地带,周边岛屿散布,地形条件复杂,沉积物类型丰富,是研究海洋动力系统的热点地区之一。通过对32个表层沉积物的重矿物分析,研究了渤海海峡西南部海域的重矿物组成、分布和物质来源。结果表明,研究区矿物组合为普通角闪石-绿帘石-黑云母-褐帘石,可将其划分成3个矿物分区。庙岛群岛矿物区(Ⅰ区)为普通角闪石-绿帘石-钛铁矿-石榴子石矿物组合,物质主要来自庙岛群岛岛屿冲刷物;中部矿物区(Ⅱ区)为普通角闪石-绿帘石-黑云母矿物组合,主要来源于黄河物质;西部矿物区(Ⅲ区)为普通角闪石-绿帘石-黑云母-褐帘石矿物组合,是黄河物质、山东半岛及庙岛群岛岛屿冲刷物的混合物。不同来源的物质在海洋动力综合作用下进行搬运、沉积,最终导致了矿物组合分区之间的物质差异。     

南黄海北部B03孔沉积物的重矿物特征及物源指示意义

本文对取自南黄海北部的B03孔岩芯(330cm)沉积物进行了粒度和重矿物特征分析,并运用电子探针技术,分析了其典型层位角闪石的矿物化学特征。研究表明,B03孔柱状样为均一连续的粉砂质沉积,重矿物含量较低(平均仅0.65%),主要为云母类和闪石类矿物,岩芯以85cm处为界分为上、下2个沉积层,其重矿物组合分别为普通角闪石-云母类矿物-绿帘石和云母类矿物-普通角闪石-绿帘石。角闪石的EPMA分析显示其种属主要为镁角闪石,其次为镁钙闪石、铁镁钙闪石及阳起石,成因以中酸性侵入岩与中高级变质岩为主,上下沉积层角闪石特征元素Mg/Fe2+比值分别为2.03、1.90。综合分析认为,岩芯的主要物源为黄河源物质及山东半岛陆架基岩剥蚀产物的混源,上下沉积层的矿物特征差异暗示了沉积物源发生了变化,其分界线可能代表了黄河1855年改道事件在山东半岛东部陆架的区域响应。     

威海南部近岸泥质区晚更新世以来的重矿物组合特征及对物源的指示

对威海南部近岸泥质区WHZK01孔（孔深25.1 m）岩心开展重矿物分析,结果表明,WHZK01孔主要以普通角闪石（22.1%）、磁铁矿（20.0%）和绿帘石（17.7%）为主,晚更新世以来自下而上可分为3个矿物组合带。氧同位素3期晚期河流相沉积（DU3）主要矿物组合为普通角闪石-绿帘石。末次冰后期河漫滩-河口湾相沉积（DU2）主要矿物组合为普通角闪石-绿帘石-钛铁矿-褐铁矿。全新世滨-浅海相沉积（DU1）主要矿物组合为磁铁矿-绿帘石-片状矿物-自生黄铁矿。重矿物物源判别表明,DU3和DU2层沉积物主要来自山东半岛南部沿岸河流输入。DU1层沉积物主要来自沿岸流输运的大量黄河细粒物质,沿岸河流物质和岛屿侵蚀物也有少量贡献。     

东海中南部海域表层沉积物碎屑重矿物组合分区及其物源分析

对东海中南部海域表层沉积物进行了重矿物鉴定,探讨了其物质来源,并对沉积环境及其主控因素进行了分析。研究区碎屑重矿物共有40余种,还有少量岩屑和风化碎屑。暗色重矿物含量高值出现在100 m以深的东海外陆架,浙闽近海一带暗色重矿物含量低。稳定重矿物含量与离岸距离有一定的相关性,从内陆架到外陆架,含量有逐步增加的趋势。云母类矿物高值集中于浙闽近海内陆架一带;自生黄铁矿也集中浙闽近海水深50 m以浅的内陆架,说明该区水动力偏弱, 主要为还原环境。聚类分析表明,研究区划为2个分区。Ⅰ区包括浙闽近海海域和台湾海峡中西部海域,水深在60 m以浅,主要是长江物质在沿岸流作用下向南搬运沉积。Ⅱ区包括东海中外陆架、陆坡以及冲绳海槽的部分海域,水深多在80 m以深,其物源来自东亚大陆,形成于晚更新世低海平面时期。     

琼东南盆地物源和沉积环境变化的重矿物证据

基于11口钻井岩心样品的重矿物数据,结合古生物学、元素地球化学和地震资料,对琼东南盆地的物源及沉积环境演变进行了分析.结果表明,盆地基底沉积以陆相沉积为主,自渐新世起,盆地逐渐接受海侵,大致经历了海陆过渡→滨浅海→浅海→半深海的沉积环境演变过程,水深总体呈逐渐增大的趋势且在同一时期南部区域水深整体上大于北部.随着沉积环境的变化,各地层(崖城组至莺歌海组)物源呈现出多源性特征,经历了原地→近源→远源的演变过程.在渐新世早期,物源以近源玄武质火山碎屑和邻区陆源碎屑为主,之后演变为远源的陆壳碎屑,物源区包括北部海南岛、南部永乐隆起、东北部神狐隆起、西部红河、西南部中南半岛乃至更广的区域.海南岛物源自早渐新世便开始发育,至中中新世成为盆地最主要的物源,并持续至现今;永乐隆起和神狐隆起物源在晚渐新世至早中新世期间最为发育,于中中新世逐渐消退;红河物源于晚中新世大规模加入,为中央峡谷的主要沉积物源,影响至上新世结束;中南半岛莺西物源自上新世发育,影响至更新世时期.此外,自生组分对盆地(尤其是南部区域)的沉积贡献也不容忽视.     

渤海湾唐山港海域表层沉积物粒度和黏土矿物分布特征及其物源指示

通过对取自渤海湾唐山港海域的161个站位的表层沉积物进行粒度和黏土矿物组成及分布特征分析,探讨不同区域沉积物物质来源及其控制因素。研究结果表明,唐山港海域表层沉积物平均粒径（Mz）为1.4～7.7 Φ,主要由粉砂质砂、砂质粉砂以及少量的砂和黏土组成。根据粒度参数特征和端元模型分析,研究区沉积物可以分为3个区和EM1—EM4四个端元：东北部以EM3端元砂和粉砂质砂为主,分选较差、正偏态,沉积环境动力强;中部曹妃甸深槽区以EM4端元砂质粉砂和粉砂质砂为主,分选差、正偏态,沉积环境动力强;南部和北部唐山港附近区域以EM1和EM2端元粉砂为主,分选中等—较差,沉积动力环境较弱。黏土矿物组成主要是伊利石（72%）和蒙脱石（12%）,其次是绿泥石（8%）和高岭石（8%）。物源分析表明,渤海湾唐山港海域表层沉积物中细颗粒组分来源主要是黄河-海河混合来源的陆源碎屑物质,研究区东北部和曹妃甸深槽区可能有部分古滦河三角洲粗颗粒物质的加入。渤海环流和潮余流控制着本区细颗粒沉积物主要向南部和唐山港附近运移,粗颗粒物质向东北部和中部曹妃甸区搬运沉积。     

黄河、辽河和鸭绿江沉积角闪石矿物化学特征对比及物源识别

通过提取黄河、辽河和鸭绿江表层沉积物中的碎屑矿物角闪石,对单矿物采用电子探针,对群体角闪石采用ICP-MS和ICP-AES分析其常量元素及微量元素组成。结果表明:角闪石单矿物主成分在一定范围内有较大变化,都具有高Si、Ca、Mg和低Na、K的特征;3条河流的角闪石晶体化学都归属钙角闪石组,半数以上矿物种为镁角闪石;角闪石群体矿物化学显示黄河角闪石的稀土元素浓度明显高于黄土和黄河全岩沉积物,而且重稀土比轻稀土更富集,说明角闪石是黄河和黄土沉积物稀土元素的主要载体之一,角闪石含量变化会对全岩样品稀土元素含量造成重要影响。微量元素特征显示新旧黄河样品间差别很小,与其同一来源物质的事实相符。虽然黄河、辽河和鸭绿江河流样品角闪石主成分相近,但微量元素方面(元素含量、元素含量对比值及特征值)显示较明显不同,样品间多种数值指标相对偏差在20%以上,可作为物源识别的判别标志,如微量元素Ba、Li、Rb、Cs、Ta、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd等含量的差异,元素对比值c(La)/c(Y)、c(Sr)/c(Rb)、c(Zn)/c(Cu)、c(Gd)/c(Cd)、c(Li)/c(Be)、c(Rb)/c(Cs)、c(Sr)/c(Ba)、c(Hf)/c(Ta)、c(Pb)/c(Bi)等的差异;特征值∑c(REE)、Σc(LREE)、∑c(HREE)、∑c(LREE)/∑c(HREE)、[c(La)/c(Lu)]N、[c(La)/c(Yb)]N、[c(La)/c(Sm)]N等的差异。     

黄海表层沉积物的矿物组成特征及其物源分析

以黄海66个表层沉积物为研究对象,通过粒度、黏土矿物和碎屑矿物分析,研究了黄海表层沉积物的粒度分布与矿物组成特征,探讨了研究区沉积物的矿物组成特征对其物源、沉积环境的指示意义。黄海表层沉积物平均粒径为5.2Φ,分选较差;黏土矿物组合类型为伊利石-高岭石-蒙脱石-绿泥石,其中伊利石的含量最高,蒙脱石的含量最低;碎屑矿物（粒径为0.063～0.125 mm）平均含量为8.07%,标准偏差为4.03,分布趋势与平均粒径分布基本一致,轻矿物以石英和长石为主;重矿物以角闪石和绿帘石为主,其次是不透明矿物和片状矿物,重矿物主要集中分布于黄海南部。物源识别结果表明：黄海的东北部海域接受鸭绿江沉积物的供应;黄海北部主要为黄河源沉积物;南黄海西部沉积物主要为黄海沿岸流南下带来的现代黄河物质和再悬浮的老黄河沉积物;南黄海中部沉积物来源复杂以黄河沉积物为主,长江沉积物的供应较少。     

东海内陆架EC2005孔重矿物组合特征及其物源指示意义

为探讨东海内陆架17.3ka BP以来的重矿物含量变化及其物源指示意义,对东海内陆架南部泥质沉积中心EC2005孔的沉积重矿物进行了鉴定和分析。结果表明:(1)在0.063—0.25mm粒级沉积物中,重矿物含量平均值为27.3%,变化范围为3.7%—89.6%,重矿物含量较高的部分均出现在自生黄铁矿富集的层位;(2)片状矿物、含铁氧化物、角闪石族矿物、绿帘石族矿物、白云石、辉石族矿物、变质矿物、蚀变矿物和自生黄铁矿占重矿物颗粒总数的96.0%以上,但其含量变化很大;(3)以重矿物分布特征为依据将岩心划分为Ⅰ—Ⅴ五个沉积层段,各层段对应的特征矿物分别为片状矿物、白云石、片状矿物、自生黄铁矿和榍石。结合粒度、AMS14C年代及西太平洋海平面变化等数据对物源进行分析,结果表明:自17.3ka BP以来,EC2005孔沉积物源主要是长江,其次还可能受到瓯江等浙江沿岸河流所输运物质的一定影响。     

一种物源示踪研究的新方法:重矿物颗粒表面结构分析

前人利用重矿物的岩石学特征来确定沉积物母岩区而进行物源研究已取得许多成果,如早期的Krynine(1946)、Feo-Codecido(1956)以及近期的Morton(1985,1999)等.其中许多研究表明由于沉积物沉积过程中发生的搬运作用、风化作用以及溶蚀作用影响,单纯的重矿物组合并不能精确的解释沉积物的物源区分布.     

山东半岛南部近岸海域碎屑矿物对中小河流的物源响应

对山东半岛南部近岸海域的106个表层沉积物样品及大沽河、五龙河和乳山河的94个表层沉积物样品进行碎屑矿物分析,系统地研究了碎屑矿物的分布特征及物源指示。研究区共鉴定出40种重矿物和13种轻矿物,重矿物以普通角闪石、绿帘石、黑云母和自生黄铁矿为主,轻矿物以石英、斜长石、钾长石和风化云母为主。根据碎屑矿物组合特征,将研究区分为4个矿物区:Ⅰ区为胶州湾口至崂山头的附近海域;Ⅱ1亚区为丁字湾和鳌山湾附近水深约15 m以浅的海域,Ⅱ2亚区为研究区东南部水深＞20 m的远岸区;Ⅲ区处于Ⅱ区和Ⅳ区的过渡带;Ⅳ区为乳山口西南部近岸海域。Ⅰ区和Ⅱ区的矿物组合均为普通角闪石-绿帘石-石英-长石,Ⅰ区和Ⅱ1亚区受大沽河、五龙河和乳山河输入的物质及沿岸基岩、岛屿风化碎屑的影响较大,Ⅱ2亚区主要为晚更新世低海平面时形成的陆架残留沉积。Ⅲ区矿物组合为普通角闪石-石英-长石-片状矿物,Ⅳ区矿物组合为云母类-自生黄铁矿-普通角闪石-石英,Ⅲ区、Ⅳ区物源多样,黄河物质对两区贡献显著。     

北黄海BS24岩芯稀土元素地球化学与重矿物组成对北黄海晚全新世沉积演化过程的指示意义

北黄海泥质区具有地理位置独特、陆源物质供应丰富、沉积环境复杂等特点,为了更好地理解全球变化背景下对北黄海“源-汇”过程的影响,对北黄海泥质区边缘BS24岩芯沉积物进行了AMS14C测年、粒度、黏土粒级稀土元素和重矿物组成特征分析,以判识沉积物的来源、沉积环境特征,并进一步探讨北黄海的沉积演化过程。研究表明,BS24岩芯轻重稀土元素具有明显分异,稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线右倾,轻稀土元素富集,重稀土元素亏损,上陆壳标准化的δEu和δCe无明显异常。稀土元素的变化趋势较为一致,以170 cm为界,上段波动幅度较大,下段含量相对稳定。岩芯中共鉴定出30种重矿物,以黑云母(37.46%)和自生黄铁矿(22.39%)最为常见,辉石和氧化铁矿物及不稳定矿物含量低。黏土粒级及极细砂组分特征指示,BS24岩芯晚全新世以来主要接受黄河物质的沉积。BS24岩芯自生黄铁矿含量的变化可能指示了北黄海冷水团强度的变化。650 cal. a BP以来,北黄海冷水团强度增强,自生黄铁矿含量降低;650～1 560 cal. a BP期间,研究区处于还原环境,北黄海冷水团强度减弱,营造的缺乏对流性环境为自生黄铁矿的富集提供了有利条件。     

文登近岸海域重矿物组合分布及对沉积动力环境的指示

对文登近岸海域97个表层沉积物样品进行了重矿物分离与鉴定,应用相关性分析、Q型聚类分析等数理统计分析手段,研究了重矿物的组合及分布特征,并进行了重矿物分区,辅以沉积物粒度特征对研究区沉积物来源及沉积动力环境进行了分析,进一步探讨了五垒岛湾消退的原因。结果表明,研究区碎屑重矿物以角闪石、绿帘石为主,重矿物组合主要有黑云母-白云母-风化云母-绿泥石组合、钛铁矿-磁铁矿-褐铁矿-锆石-石榴石组合、普通辉石-紫苏辉石-透辉石-电气石组合以及普通角闪石-绿帘石组合共4种。研究区可划分为5个矿物组合区,各矿物区物源及沉积动力环境差异较大。充足的物源供应和适宜的沉积环境导致了五垒岛湾的淤积,五垒岛湾将会进一步萎缩。     

辽东湾表层沉积物碎屑矿物组合分布及其对物源和沉积物扩散的指示意义

对取自渤海辽东湾的128个表层沉积物样品进行了碎屑矿物鉴定,对矿物成分含量应用log-ratio法处理后进行统计分析。结果表明,研究区重矿物质量百分含量平均值为6.3%,高值区位于六股河口和湾西北近岸。共鉴定出7种轻矿物,38种重矿物,轻矿物以石英、斜长石和钾长石为主,重矿物以普通角闪石、绿帘石、磁铁矿、石榴子石、钛铁矿为主。根据碎屑矿物的组合分布特征,可将研究区划分为两个矿物组合区,其中又可细分为6个矿物亚区。六股河和湾西北近岸矿物亚区的碎屑矿物主要来源于六股河、湾西北入海小溪和海岸侵蚀物质,湾东北部矿物亚区沉积物主要来源于双台子河和大辽河,湾中部矿物亚区为多源混合区,湾南部矿物亚区受邻近海域和复州河沉积物影响大,湾东南部的辽东浅滩矿物亚区为潮流作用的产物。与河流入海沉积物相比,该区表层沉积物的石英/长石比值和ZTR指数明显增大。研究认为,物源是控制研究区碎屑矿物的组合与分布的主要因素,同时也受到海洋水动力和矿物性质等因素影响。     

北极东西伯利亚陆架沉积物物源:来自黏土矿物和化学元素的证据

本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定,阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征.利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区,并探讨了各区沉积物的主要来源.结果表明,研究区可以划分为4个沉积区:(1)东西伯利亚海近岸河口区(Ⅰ区),沉积物以粉砂和砂质粉砂为主,TiO2、Zr、SiO2含...