珠江口及琼东北海区元素地球化学特征及物质来源

为了更好的了解南海北部近陆表层沉积物特征及分布,通过对珠江口至海南岛东北海区进行表层沉积物取样测试,共获取了约3 500个样品粒度数据,700余个样品元素地球化学数据。该区域沉积物粒度以粉砂及细砂为主,分选性为较差及差,沉积物常量元素组合以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、MgO及Na2O为主,这7种氧化物占沉积物总量的90％以上（平均值）。对沉积物常量元素百分含量值进行了相关性分析,最终将调查海域沉积物划分为3个不同的区域,分别为珠江口及粤西区域（Ⅰ）、琼州海峡东分布区（Ⅱ）及琼东分布区（Ⅲ）,同时综合分析得出了各区域沉积物运移的路径趋势。     

中全新世以来琼东南陆架粘土矿物特征及物质来源

以往针对南海北部陆架沉积物物质来源的诸多研究, 在一定程度上忽略了海南岛物质的影响.基于柱状沉积物样品的岩性、粒度、粘土矿物和AMS14C年代分析, 探讨了琼东南陆架沉积区X2站沉积物的物质来源.结果表明, X2站沉积物可划分为上、下两段, 下段(Ⅰ, 240~120 cm)主要为粘土质粉砂, 上段(Ⅱ, 120~0 cm)主要为粉砂质砂.粘土矿物主要由伊利石和高岭石组成, 含有少量绿泥石和蒙脱石.对比分析显示, 伊利石和绿泥石可能主要来自于珠江和台湾岛; 高岭石可能主要来源于海南岛和珠江, 蒙脱石主要来自于近源的雷琼地区, 即海南岛物源对南海北部陆架西段具有一定的影响.近4 ka以来, X2站沉积物的明显变粗和高岭石含量逐渐增高, 说明海南物质的输入增强, 这可能是由于近4 ka以来的气候变化或者人类活动增强所致.      

16 ka以来冲绳海槽中南部沉积物物源演化及其对古气候的响应

基于有孔虫AMS14C年龄年代框架,通过冲绳海槽中南部的OKT12孔沉积物黏土矿物的分析,探讨了16 ka以来冲绳海槽细颗粒沉积物的物源变化及其对源区气候的响应。研究结果显示,10 ka时黏土矿物组成发生明显变化,伊利石、绿泥石含量增加,高岭石、蒙皂石含量减少,指示物源由之前的长江和东海陆架源转变为台湾源。受到海平面上升影响,长江河口和冲绳海槽距离增加,夏季风增强,黑潮增强,既搬运台湾来源物质,又阻碍长江物质跨陆架输运,在这些因素综合作用下,长江物质减少、台湾物质增加。高岭石/（伊利石+绿泥石）和绿泥石/（伊利石+蒙皂石）比值在4 ka以来增加指示全新世晚期台湾源区侵蚀强度发生变化。4 ka前后物源判别显示,OKT12孔沉积物来源由台湾东北部河流变为台湾东南部河流,反映了该时期季风降雨导致源区台湾不同区域的侵蚀差异,可能与ITCZ南移、ENSO活动增强有关。     

近4400年来南海北部陆架沉积地球化学记录及其地质意义

对位于海南岛南部陆架的S20孔沉积物进行了沉积学、AMS14C年代、粒度和常微量元素分析,初步探讨了该区物质来源及蕴含的亚洲季风演化信息。近4 400 a以来,S20孔岩性较均一,其沉积作用受相对单一而稳定的水动力条件控制。S20孔沉积物源区物质硅酸盐矿物经历了明显的风化,A—CN—K图示和较低的CIA值（小于66）指示了源区较低的化学风化程度。海南岛东部河流和珠江物质是最为可能影响S20孔区域的两个来源,由于对海南岛河流物质的研究相当匮乏,本研究尚无法定量估算该两个可能物质来源的各自贡献。S20孔沉积物CIA、Al2O3/Na2O、CaO*/TiO2、Na2O/TiO2等变化主要反映的是源区物质风化程度变化,该孔沉积物源区化学风化程度自4 400~1 600 a BP逐渐减弱以及1 600 a BP以来的逐渐增强,与中国南部Dongge洞石笋氧同位素曲线记录的亚洲夏季风变化趋势对应良好,说明该区沉积物中蕴含了丰富的亚洲季风变化信息。S20孔沉积物揭示出的化学风化程度强弱可能主要受控于轨道时间尺度上北半球夏季太阳辐射量变化。南海陆架区沉积物中物源与季风演化等信息的提取,亟待更多更高精度研究工作的展开。     

泾河下游古洪水滞流沉积物地球化学特征研究

通过沿泾河河谷广泛的野外考察,在高陵县杨官寨段发现典型的全新世黄土-土壤剖面。经过详细观测、系统采样和化学元素、粒度成分和磁化率等多指标测定,从剖面鉴别出两组古洪水滞流沉积层（SWD）,分别记录了发生在4 200 ~ 4 000 a B.P.和3200 ~ 2800 a B.P.期间的特大洪水事件。该研究着重对古洪水滞流沉积层与黄土层和古土壤层的元素地球化学特征进行对比研究。结果表明:（1）在风成沉积物中,Fe2O3、Al2O3、K2O、MgO等元素含量在古土壤层高于黄土层,而CaO和Na2O元素含量则表现出相反的变化。表明风化成壤过程中,这些元素的迁移变化受到全新世以来气候变化和成壤作用的影响。而Zr、Hf、Ti、Cr、Y、Th等微量元素含量与地壳平均丰度相当,且变化甚微。这是由于这些微量元素主要包含在粗颗粒和重矿物之中,其化学性质比较稳定,具有强抗风化性,很少受到风化成壤作用的影响。（2）单个古洪水滞流沉积层,是洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境中沉积形成的,分选性很好,故其底部多粗颗粒和重矿物沉积,Zr、Hf、Ti、Cr、Y、Th等微量元素含量呈现突出的尖峰;自下向上随着颗粒逐渐变细,粘粒成分增加,Fe2O3、Al2O3、K2O、MgO等元素含量出现高峰。这两类元素由下向上的相互消长关系,与沙级颗粒含量和磁化率值变化规律对应,反映出古洪水滞流沉积层的基本理化特性。这个研究成果对于完善古洪水沉积学和水文学的方法和理论具有重要的科学价值。     

台湾峡谷HD133和HD77柱状样的沉积构成和发育背景

分别对南海东北部台湾峡谷内水深3 280 m的HD133和峡谷外水深3 378 m的HD77重力活塞柱状样进行了沉积物粒度、古生物和碳酸钙含量分析,利用AMS14C同位素测年和沉积速率初步认定是属于MIS3a以来的沉积。按沉积物粒度和碳酸钙含量可将两支柱状样划分为3套沉积层段:上部层段1和下部层段3均以粉砂质黏土为主,夹薄层粉砂,深水底栖有孔虫含量高,碳酸钙低于10%,代表受重力流作用较弱的正常深海沉积;中部层段2发育一套以中-细粒为主的厚砂层,含大量浅水底栖有孔虫,碳酸钙含量可高达60%,AMS14C测年出现倒置现象,表明主要为浅水重力流沉积。柱状样的沉积构成响应同期海平面变化,特别表现在深水砂层沉积的两大控制因素:在时间上,低海平面时期大量浅水和陆源碎屑物质直接输送到陆坡之下的深水区,形成富砂的层段2;在空间上,峡谷水道是重力流的物质输送通道,地形优势使得重力流携带物优先在水道中发生沉积,造成HD133柱的含砂量明显高于HD77柱状样。     

南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系。根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响。     

南海北部陆架海域表层沉积物地球化学特征及地质意义

依据南海北部陆架海域225个站位表层沉积物粒度和常量元素的地球化学分析,探讨了常量元素的空间分布规律及地质意义。该区域沉积物主要为粉砂、细砂等细粒沉积,平均粒径5.38。沉积物常量元素组合以SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO、Na2O、K2O为主,约占沉积物总量的87.96%,其空间分布特征与沉积物类型密切相关。Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、Org.C等分布趋势相似,具有较好的相关性,倾向于富集在细粒沉积物中;SiO2、CaO、CaCO3与大多数元素呈负相关,倾向于富集在粗颗粒沉积物中,反映了“元素的粒度控制律”。元素总体分布规律显示沉积物的常量元素含量受细粒黏土矿物吸附作用、石英矿物和碳酸钙稀释作用的共同影响。元素统计结果表明,表层沉积物的常量元素大体可分为2类：第1类包括Al2O3、Fe2O3、MgO、TiO2、P2O5、MnO等,代表陆源较细粒碎屑沉积,是控制研究区沉积物化学成分的最主要因素;第2类主要包括CaO、CaCO3,代表海洋生物沉积。同时可将研究区分为3个沉积区域：I沉积区为粤西近岸及北部湾北部区域,具有明显陆源碎屑沉积特征;Ⅱ沉积区位于粤西陆架水深＞60 m海域,受海源生物作用明显;Ⅲ沉积区位于珠江口西南部水深40～60 m海域,为斑块状砾质粗粒沉积。     

杭州湾北岸芦潮港潮滩沉积物磁性特征的年际变化及其粒度控制

对杭州湾北岸芦潮港潮滩2007-2010年固定点沉积物进行了逐月的磁性测量和粒度分析,探讨了磁性特征的月际、年际变化及其与粒度的关系。结果显示,2007-2009年,芦潮港潮滩沉积物的磁性特征呈现出相似的季节性变化特征,磁性参数χ、χARM、SIRM以及比值χARM/SIRM总体上在12月次年7至月表现为高值,8-11月为低值,S-300变化趋势与之相反。粒度分析显示,每年12月至次年7月沉积物粒度总体较细,8-11月较粗,这说明潮滩较细沉积物中含有较多的亚铁磁性矿物,与已报道的2004-2005年研究结果相似。相比前三年,2010年1-7月及12月沉积物磁性矿物含量相对下降,8-11月份磁性矿物含量相对上升,导致2010年磁性参数月际变化幅度减小。同时,2010年沉积物粒度月际变化特征也发生了改变,即1-7月及12月沉积物粒度变粗,8-11月沉积物变细。相关分析表明,磁性参数与粒度之间的关系在2007-2010年中没有发生明显的变化,说明2010年沉积物粒度月际变化模式的改变是磁性特征月际变化改变的主导因素。尽管如此,长江流域来沙下降对河口潮滩沉积物物源的可能影响,仍需予以长期关注。     

若尔盖高原湖沼沉积剖面饱和烃组分特征及地球化学意义

利用GC-MS技术对若尔盖高原一湖沼沉积剖面（深346 cm）沉积有机质的饱和烃馏分进行了分析,结合已有的AMS 14C年代、剖面岩性和TOC资料,探讨了该剖面分子化石分布特征及其相关参数对有机物来源、微生物活动和气候变化等环境信息的指示意义。分析表明,中高碳数占绝对优势的正构烷烃反映了有机物主要来源于高等植物,且草本高等植物输入丰富;岩相、TOC和Pr/Ph比值很好地指示了该剖面沉积物从早全新世（约11.4~7.3 cal ka BP,深度346~203 cm）强还原深湖条件到中全新世（约7.3~4.5 cal ka BP,>203 cm）弱还原沼泽条件的演化过程,正构烷烃参数奇偶优势（OEP1和OEP2）、C25/C31和轻烃/重烃比值（∑C21-/∑C22+）详细反映了这种水文演变过程中生物源的变化,尤其剖面120 cm以上很可能有泥炭藓(Sphagnum)的重要输入,而且敏感地指示了剖面120 cm以上有机物遭受了明显的微生物改造作用,从而引起正构烷烃组分的改变。另外,在约9.8~8.6 cal ka BP（深度286~240 cm）期间剖面岩性及其以上各项代用指标发生明显快速变化,说明早全新世若尔盖高原气候相对暖湿阶段具有不稳定性。     

南海北部中新世以来粘土矿物特征及东亚古季风记录

应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM) 和X射线能谱(EDS) 分析技术对南海北部ODP1146站中新世以来(~20 Ma) 粘土矿物的组成、结晶学特征、微形貌和化学成分进行了研究, 分析了粘土矿物的物质来源及其记录的东亚季风演化历史.1146站粘土矿物组合的总体特点是以伊利石和蒙脱石为主, 高岭石和绿泥石含量较低.物源分析表明, 1146站蒙脱石主要来自于吕宋岛, 伊利石和绿泥石来自于珠江和台湾(长江), 而高岭石则主要来自于珠江.1146站的粘土矿物不仅被南海周围物源的同时代气候所控制, 而且为相互消长的不同传输作用(表层洋流) 的强度所影响.1146站(伊利石+绿泥石) /蒙脱石比值可以用来作为东亚季风演化的矿物学标志.指标变化显示出东亚冬季风强度和冬季风相对夏季风的强度在15 Ma、8 Ma和3 Ma左右发生了3次显著加强, 结果可以与黄土、北太平洋风尘沉积、南海微体古生物记录等很好对比.青藏高原的阶段性隆升可能促进了东亚季风的这3次加强.      

Characteristics of Clay Minerals in the Northern South China Sea and Its Implications for Evolution of East Asian Monsoon since Miocene

Clay mineral assemblages, crystallinity, chemistry, and micromorphology of clay particles in sediments from ODP Site 1146 in the northern South China Sea (SCS) were analyzed, and used to trace sediment sources and obtain proxy records of the past changes in the East Asian monsoon climate since the Miocene, based on a multi-approach, including X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS). Clay minerals consist mainly of illite and smectite, with associated chlorite and kaolinite. The illite at ODP Site 1146 has very well-to-well crystallinity, and smectite has moderate-to-poor crystallinity. In SEM the smectite particles at ODP Site 1146 often appear cauliflower-like, a typical micromorphology of volcanic smecites. The smectite at ODP Site 1146 is relatively rich in Si element, but poor in Fe, very similar to the smectite from the West Philippine Sea. In contrast, the chemical composition of illite at ODP Site 1146 has no obvious differences from those of the Loess plateau, Yellow River, Yangtze River, and Pearl River. A further study on sediment source indicates that smectite originates mainly from Luzon, kaolinite from the Pearl River, and illite and chlorite from the Pearl River, Taiwan and/or the Yangtze River. The clay mineral assemblages at ODP Site 1146 were not only controlled by continental eathering regimes surrounding the SCS, but also by the changing strength of the transport processes. The ratios of (illite+chlorite)/smectite at ODP Site 1146 were adopted as proxies for the East Asian monsoon evolution. Relatively higher ratios reflect strongly intensified winter monsoon relative to summer monsoon, in contrast, lower ratios indicate a strengthened summer monsoon relative to winter monsoon. The consistent variation of this clay proxy from those of Loess plateau, eolian deposition in the North Pacific, planktonic, benthic foraminifera, and black carbon in the SCS since 20 Ma shows that three profound shifts of the East Asian winter monsoon intensity, and aridity in the Asian inland and the intensity of winter monsoon relative to summer monsoon, occurred at about 15 Ma, 8 Ma, and the younger at about 3 Ma. The phased uplift of the Himalaya-Tibetan plateau may have played a significant role in strengthening the Asian monsoon at 15 Ma, 8 Ma, and 3 Ma.     

南海北部陆坡高速堆积体的构造成因

南海北部陆坡是南海海域沉积活动最为活跃的地区之一,发育着迄今为止所发现的南海最高沉积速率堆积体。构成该堆积体的沉积物究竟来自何方,仍是南海沉积学研究中未解决的问题之一。通过对南海北部多道地震剖面的解释和海底底流观测资料的分析,指出南海北部中新统披覆层是南海北部断陷阶段结束后开始沉积的一套地层,直到上新世开始前,该地层在很大一个区域内是保持水平的;上新世后,由于构造抬升,中新统披覆层随之隆起,并在东沙隆起的部位遭受很大程度的剥蚀,其剥蚀量和南海北部珠江、韩江以及台湾西南部高屏溪和曾文溪向南海的输沙量相当,为南海北部一个非常重要的沉积物来源。研究分析指出,如果珠江和韩江所携带的沉积物全部沉积到南海北部陆坡区,则可获得的沉积速率为12 cm/ka,这一数值远低于该高速堆积体上的沉积速率值。从南海北部现今的沉积动力条件和地形上看,来自珠江和韩江的沉积物几乎不可能经过平坦的陆架区,再绕过东沙岛,优先沉积到该高速堆积体上。本研究中的高速堆积体的沉积物也不可能主要来自台湾西南的高屏溪和曾文溪,因为台西南河流所携带的沉积物被特殊的洋流体系圈闭于台湾周边一个较小的范围内沉积下来。观测数据表明,南海北部东沙隆起区有足够强的水动力环境能够剥蚀海底隆起的沉积地层,并将剥蚀下来的沉积物向南经陆架输运到陆坡区;该高速堆积体紧邻东沙隆起剥蚀区,其沉积物来源应该主要来自东沙隆起剥蚀区。     

珠江口外海域与珠江三角洲晚更新世以来的地层层序对比

本文综合运用珠江三角洲外南海北部陆架的地震测线和三角洲地区的钻孔资料进行联合解译,获得由浅海至陆地的层序地层剖面,辨识出三角洲地区4套地层层序和南海北部陆架6套地层层序及体系域,前者仅记录了2个沉积旋回和相应的2次海面变化,而后者记录了更多沉积旋回及相应的海平面波动.在海、陆层序对接和对比的基础上,文章重点把南海北部陆架6套地层层序与深海氧同位素阶段MIS6~MIS1进行了对比分析,认为珠江三角洲下旋回与南海北部陆架层序D相当,珠江三角洲下旋回对应着南海北部陆架MIS6~MIS5(距今15万年~8万年)时代的层序地层,MIS4~MIS2末次冰期低海面时期的三角洲沉积位于现今南海北部陆架之上,并未向北延伸到现代珠江三角洲地区.珠江三角洲和南海北部陆架的下沉都是南海陆缘扩张的表现.     

南海南部巽他陆架氧同位素3期粘土矿物记录及其古环境意义

南海南部低海平面时期巽他陆架陆源碎屑的物源区变化,对于研究海陆变迁过程古环境演化具有重要意义.选择巽他陆架外缘对海平面变化影响非常敏感的氧同位素3期岩心记录（18282-2孔）,开展高分辨率陆源碎屑粘土矿物分析,以期获得海平面变化影响下的物源区演化历史.研究结果显示,在氧同位素3期44.5~36.0 cal ka BP期间,巽他陆架外缘含有较高的蒙脱石（29%~44%）与中等含量的高岭石（21%~27%）、伊利石（19%~27%）和绿泥石（14%~20%）.物源区分析表明,这个时期的蒙脱石主要由苏门答腊岛和泰国中部河流提供,高岭石主要由马来半岛、苏门答腊岛和婆罗洲西部河流提供,而伊利石和绿泥石主要由湄公河提供.在此期间,海平面长时间位于-80 m以下,巽他出露陆架上发育的大型古河流（北巽他河、古昭披耶河及古湄公河）可将来自周边物源区的陆源碎屑物质直接输送到陆架外缘.研究岩心的蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值与海平面变化具有良好的对应关系:当海平面下降时,蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值增大;反之亦然.这一现象表明海平面变化是影响巽他陆架外缘氧同位素3期沉积环境演化的最重要因素,即海平面升降引起的海陆格局变化,特别是古岸线的迁移可显著影响古河流与研究站位间的搬运距离,从而导致周边物源区对陆架外缘的陆源碎屑物质相对贡献量发生变化.      

晚更新世以来南黄海北部泥质区沉积物元素的分布及来源分析

为研究南黄海北部泥质区元素地球化学特征对于地层划分与物质来源的指示意义,对南黄海北部DLC70-3孔(孔深71.20 m)沉积物作了元素地球化学分析和物源判别。根据元素含量及比值的变化,可将DLC70-3孔岩心划分为5层,它们分别反映了末次间冰期(暖期)晚期以来黄海海面波动以及沉积物物源的变化。运用判别函数、MgO/Na₂O与CIA的散点图等方法分析了DLC70-3孔沉积物的物质来源,结果显示该孔沉积物主要来源于黄河,长江物质对该孔中上部及下部沉积物有较明显影响。DLC70-3孔物源指数反映0~4.50 m和27.80~38.80 m沉积物以黄河源为主,4.50~27.80 m、38.80~55.00 m和55.00~71.20 m沉积物以长江源为主;可见黄河从晚更新世中期到现代对南黄海北部沉积起着重要作用,而长江物质在晚更新世早期开始对南黄海北部沉积就有明显影响。     

南海深水碳酸盐沉积作用

本文根据南海中部121个深水表层沉积物(水深280-4420m)的碳酸盐生物组分特征,划分了四个碳酸生物组合区,讨论了深水碳酸盐的沉积作用特征.认为在南海存在着三个重要深度界面:即位于水深约2000m的碳酸盐饱和深度、约2900m的碳酸盐溶跃面深度和约3500m的碳酸盐补偿深度.这三个深度界面控制了南海深水碳酸盐的溶解和保存模式,它们的深度特征反映了边缘海海域高生产力的性质.文中最后还讨论了晚更新以来的沉积物碳酸盐溶解旋回.     

现代珠江三角洲地区QZK4孔第四纪沉积年代

在地质环境变迁迅速的现代珠江三角洲地区,对于第四纪沉积的年代存在多种认识。结合南中国海的海平面变化记录,通过AMS14C和光释光测年发现,珠江三角洲腹地QZK4孔第四纪岩心底部最老年龄约为43.71ka BP。岩心记录的第四纪环境对南中国海海平面变化有着良好的响应:岩心下部陆相河流沉积和暴露风化层发育于末次冰期至早全新世的低海平面时期,上部滨海—河口湾沉积发育于早中全新世以来的高海平面时期。根据钻孔岩心的环境分析,推测现代珠江三角洲地区第四纪的底界可能较本钻孔记录的更老。