Benthic foraminiferal distribution in surface sediments along continental slope of the southern Okinawa Trough: dependance on water masses and food supply

Benthic foraminiferal analysis of 29 samples in surface sediments from the southern Okinawa Trough is carried out.The results indicate that benthic foraminiferal abundance decreases rapidly with increasing water depth.Percentage frequencies of agglutinated foraminifera further confirm the modern shallow carbonate lysocline in the southern Okinawa Trough.From continental shelf edge to the bottom of Okinawa Trough,benthic foraminiferal fauna in the surface sediments can be divided into 5 assemblages:(1) Continental shelf break assemblage,dominated by Cibicides pseudoungerianus,corresponds to subsurface water mass of the Kuroshio Current;(2) upper continental slope assemblage,dominated by Cassidulina carinata,Globocassidulina subglobosa,corresponds to intermediate water mass of the Kuroshio Current;(3) intermediate continental slope assemblage,dominated by Uvigerina hispida,corresponds to the Okinawa Trough deep water mass above the carbonate lysocline.     

冲绳海槽南部表层沉积中底栖有孔虫分布:水团和食物供应的共同制约

底栖有孔虫是海洋古环境记录的一项重要指标。研究现代海底沉积物中底栖有孔虫分布与现代海洋环境之间的关系,对于我们研究和认识过去的古海洋环境变迁有着重要的意义。     

冲绳海槽南部表层沉积中的浮游有孔虫及其地质意义

对冲绳海槽南部53个表层沉积样品中大于0.154mm的浮游有孔虫进行系统鉴定和定量统计,并采用Q型因子分析,求得浮游有孔虫各属种和组合的分布特征:N.Dutertei－p.Obliquiloculata组合主要分布在离大陆和台湾岛较近的地方,而G.Glutinata－G.Ruber组合则主要分布在冲绳海槽的中央及靠琉球岛的一侧,且发现浮游有孔虫丰度、属种组合和碎壳率等的分布和变化主要受控于水深、碳酸盐溶跃层、温跃层以及水团等各类环境因子.     

冲绳海槽中部表层沉积物的地球化学特征和物原判识

研究样品由“向阳红16”号于1992年6～7月间取自冲绳海槽中部.对表层沉积物的地球化学数据的因子分析和典型化学组分的相关分析结果表明,冲绳海槽中部表层沉积物主要包括陆架来源、生物源和火山热液源组分,且以陆源组分为主;运用修正的富集团子(EF)分析结果表明,沉积物中陆源、生物源、火山热液源组分在不同区域的相对分布是显着不同的.     

冲绳海槽南段基底组成探讨

本文根据反射地震、折射地震、磁力等资料,结合周边地质,探讨冲绳海槽南段基底组成。在海槽周边的东海陆架盆地、台湾褶皱带和琉球岛弧褶皱带,均出露不同程度变质的晚古生代、中生代和早第三纪地层。多道反射地震表明,海槽南段沉积盖层由上第三系和第四系组成,声学基底由下第三系及更老地层构成。邻近海槽的折射地震揭示,除第四系-中新统速度层之外,还存在纵波速度分别为4．7～5．3km／s和6．3km／s的下第三系和中生界速度层。磁异常分析和正反演拟合计算结果表明,海槽磁性基底主要由变质岩系构成,次为燕山期中酸性岩浆岩和喜山期中基性岩浆岩,磁性基底大部分相当声学基底。综合分析表明,海槽南段基底主要由不同程度变质的下第三系、中生界和上古生界构成;在海槽某些构造部位,已有喜山期基性岩浆岩形成。     

中全新世以来冲绳海槽氧化还原环境重建及其气候效应

通过对位于冲绳海槽黑潮主轴流经区的GHN056-09柱状沉积物进行粒度、常微量元素、AMS 14C分析,获得了中全新世以来粒度和常微量元素随时间变化的高分辨率曲线。结果表明,6235aBP以来研究区沉积环境稳定,沉积物中MnO/Al2O3、U/Th和V/Cr等3个地球化学指标在近6235aBP以来均发生了数次不同程度的波动,大致可以划分为3个阶段：阶段1(1830aBP至今)的生产力和氧化还原程度强烈波动期、阶段2(4000~1830aBP)的低生产力和弱还原期、阶段3(6235~4000aBP)的高生产力和相对较强还原期。中全新世以来地球化学指标可共同识别出的6次极值揭示了同期的相对高生产力和较强还原状态,分别发生在R1(260aBP)、R2(1200aBP)、R3(2125aBP)、R4(2700aBP)、R5(4250aBP)和R6(5700aBP),且与海水温度和黑潮强度关系密切,揭示了中全新世以来冲绳海槽区海气相互作用的区域性响应特征。     

Mineralogy,geochemistry, and sulfur isotope characteristics of sediment-hosted hydrothermal sulfide minerals from the southern Okinawa Trough

Studies of the mineralogy and sulfur isotope composition of sediment-hosted hydrothermal sulfide minerals in cores are important for understanding the seafloor mineralization environment and material source and reconstructing the hydrothermal history. However, the source of ore-forming materials and the history of hydrothermal activity in the southern Okinawa Trough (SOT) remain unclear. Here, the mineralogy and sulfur isotope characteristics of sulfides from gravity core HOBAB4-S2, collected between the Yonaguni Knoll IV hydrothermal field (HF) and the Tangyin HF, was investigated. Enrichments in Zn (up to 321×10?6), Cu (up to 73.7×10?6), and Pb (up to 160×10?6) and the presence of pyrite, galena, pyrrhotite and minor sphalerite and chalcopyrite provide evidence for the input of hydrothermal materials into the sediments. The pyrite morphologies include disseminated cubic, pentagonal dodecahedron, and framboidal forms. Except for minor framboidal pyrite, euhedral pyrite from core HOBAB4-S2 is mainly of hydrothermal origin with Co/Ni ratios >1 and S/Fe atomic ratios <2 in the Cu-Zn-Pb-rich layers. The occurrences of hexagonal pyrrhotite, high-Co (up to 0.17%) pyrite and high-Fe sphalerite indicate that the hydrothermal precipitates formed at medium-high temperatures and low-sulfur fugacity (fS₂) environments. The δ34S values of sulfides (0.21‰–3.45‰) with low- fS₂ mineral assemblages (e.g., pyrrhotite ± high-Fe sphalerite) in the core are significantly lower than those of magmatic rocks and seawater, indicating possible incorporation of previously formed biogenic sulfur in the sediment. Combined with the age model of the core, it is suggested that hydrothermal activity likely began in the Tangyin HF before AD 1445–1483 and that at least three active episodes may have occurred since then.     

700年以来冲绳海槽南部黏土矿物来源及其对沉积环境的响应

本文对冲绳海槽南部HOBAB4-S2站700年以来的黏土矿物组成及结晶学特征进行了研究和分析,并对该区的物质来源以及黏土矿物所记录的东亚季风的演化历史进行了探讨。研究发现冲绳海槽南部HOBAB4-S2站黏土矿物组合总体是以伊利石（59%~77%,平均含量69%）和绿泥石（11%~17%,平均含量14%）为主,蒙脱石（5%~23%,平均含量12%）和高岭石含量（2%~6%,平均含量4%）则相对较低。通过黏土矿物研究对物源进行分析,发现冲绳海槽南部研究站位的黏土矿物中,伊利石、绿泥石以及高岭石主要来自于台湾岛上的河流,尤其是兰阳溪,蒙脱石则主要是来自于长江和东海大陆架的悬浮再沉积。蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值可以用来大致反映长江和东海大陆架与台湾岛对研究区物质输入的相对贡献。其相对贡献量的变化很好地记录了小冰期（1405 A.D.—1850 A.D.）东亚夏季风的减弱和台湾岛东北部-冲绳海槽南部地区相对湿润的气候特征。而该比值所指示的现代暖期（1960 A.D.）夏季风强度的减弱则可能主要是受到人类活动的影响。     

冲绳海槽中南部不同环境表层沉积物质来源

对冲绳海槽中南部3种不同沉积环境(东海外陆架、东海陆坡和冲绳海槽)表层沉积物进行了稀土等元素地球化学分析,结果显示,冲绳海槽和陆坡表层沉积物具有与台湾物质来源类似的稀土元素配分模式,La/Sm-Gd/Yb散点图也显示海槽和陆坡沉积物主要分布在台湾物源端元区,表明冲绳海槽中南部海槽和陆坡表层沉积物主要来源于台湾,而外陆架...     

Elemental geochemical records of seafloor hydrothermal activities in the sediments from the Okinawa Trough

The major and minor element contents in the sediment core H9 from the hydrothermal fields of the Okinawa Trough show a sharp change at the depth of 80 cm. The elements enriched in the upper 80 cm core are those enriched in the hydrothermal deposits and in the surface sediments recovered from the hydrothermal fields in the trough, which indicates the input of hydrothermal materials. Comparing with other hydrothermal sediments from Mid-ocean Ridges or the Lau Basin, the degree of the enrichment of elements iron, copper,cobalt, and nickel is relatively low. However, the enrichment of elements manganese, lead, arsenic, antimony and mercury is remarkable. The average contents of these elements in the upper 80 cm core sediments are three to six times those in the lower section, and 3~12 times those in the surface sediments which are not influenced by hydrothermal activities. Hydrothermal activities have contributed significant manganese, lead, arsenic, antimony and mercury to the sediments, and these elements are distinct indicators for the hydrothermal activity in the Okinawa Trough. The significant enrichment of these elements in Core H9 upward from the depth 80 cm indicates the start or the significant enhancing of the hydrothermal activity in this area at about 5 740 aB.P. The average accumulation rate of manganese during this period is about 40 461 μg/(cm2·ka), which is similar to the hydrothermal sediments in the Lau Basin or the East Pacific Rise.     

冲绳海槽中段沉积物物源识别及其热液活动指示

冲绳海槽中段热液活动区表层沉积物的主、微量和稀土元素分析结果表明:区内沉积物主要由陆源物质与热液源物质组分组成,Hg、Au、Sb、Cu、Pb、Zn、Ba、As、Fe和Co等微量元素富集;沉积物的化学风化程度中等,A-CN-K图解表明其暂未受到钾交代影响,且其母岩成分接近花岗闪长岩;北美页岩标准化稀土配分模式曲线整体较为...     

冲绳海槽中部现代海底热液活动在沉积物中的元素地球化学记录

对采自冲绳海槽中部现代海底热液活动区的H9岩心沉积物进行了常量、微量元素分析,结果表明大部分元素含量在岩心75~80 cm处有一个明显的突变,上段中明显富集多种微量元素,这些元素正好对应于海槽中非热液活动区沉积物中相对亏损的元素,是热液活动区沉积物中的富集特征元素.75~80 cm处岩心沉积物中元素含量突变标志着冲绳海槽中部现代海底热液活动的开始或显著加强.除锰外,在其他热液活动区(如洋中脊等)显著富集的铁、铜、钴、镍在该区富集程度不高,但铅、鉮、锑、汞在上段岩心沉积物中的平均含量较下段高3~6倍,较非热液活动区沉积物中含量高3~12倍.这些富集元素与冲绳海槽热液活动成因硫化物中富集元素非常一致,表明该区热液活动对沉积物中锰、铅、鉮、锑、汞具有重要贡献,锰、铅、鉮、锑、汞是海槽中部现代海底热液活动的特征性示踪元素组合.岩心沉积物中很好地记录了热液活动的发展演化,该区海底热液活动从距今5740a开始发生或显著增强,并且一直持续到现在,只是其间活动程度经历了强弱变化,岩心上段锰的平均堆积速率约为40.461μg/(cm2·ka),与其他热液活动区的相当.     

南冲绳海槽地质与地球物理调查的气象和水文条件

为保障南冲绳海槽地质与地球物理调查工作的顺利进行,对该海区气象和水文条件进行了分析。结果表明,影响南冲绳海槽海洋地质与地球物理调查的气象和水温要素主要包括海面风、热带气旋、波浪、黑潮等;根据气象和波浪特征的分析认为,该地区海上调查的最佳时间为每年3-6月,其次为10月至次年2月;调查过程中应采取适当方法应对较强的黑潮表层流和底流对仪器设备的冲击。     

88ka以来冲绳海槽北部古环境演化:来自元素地球化学的证据

对CSH1岩心全样沉积物样品进行元素地球化学分析,揭示了过去88ka冲绳海槽北部沉积物成分、水动力条件及陆源碎屑物质源区风化历史。冲绳海槽北部碎屑沉积物母岩主要以长英质为主,在MIS 1期沉积物存在大量火山源物质。过去88ka,沉积物源区风化程度较弱,但是自冰消期以来有逐渐增强的趋势。沉积物Zr/Nb比值表明在MIS 1期和MIS 5.1期水动力较为强烈,这与黑潮增强的时间一致,可能是指示黑潮强度的一个指标。冲绳海槽北部陆坡沉积物陆源碎屑贡献在低海平面时期显著增加,而在MIS 1和MIS 5.1期生源贡献显著增加。冲绳海槽北部沉积物成分变化明显受到黑潮和入海径流的调节,实际上受海平面和东亚季风的制约。     

700年以来冲绳海槽西南部粘土矿物来源及其对沉积环境的响应

利用X射线衍射（XRD）技术对冲绳海槽南部HOBAB4-S2站700年以来的黏土矿物组成以及结晶学特征进行了研究和分析,并对该区的沉积特征、物质来源以及黏土矿物所记录的东亚季风的演化历史进行了探讨。研究发现冲绳海槽南部HOBAB4-S2站黏土矿物组合总体是以伊利石（59–77 %,平均含量69 %）和绿泥石（11–17 %,平均含量14 %）为主,而蒙脱石（5–23 %,平均含量12 %）和高岭石含量（2–6 %,平均含量4 %）则相对较低。通过黏土矿物研究对物源进行分析,发现冲绳海槽南部研究站位的黏土矿物中,蒙脱石主要是来自于长江或者东海大陆架的再沉积。伊利石,绿泥石以及高岭石主要来自于台湾河流,尤其是兰阳溪。蒙脱石/（伊利石+绿泥石）比值的大小可以用来指示东亚夏季风的强弱变化。1320 AD以来的黏土矿物组合的变化较好地记录了部分中世纪暖期后期、小冰期以及现代暖期3个时期在百年时间尺度上的气候波动。该指标显示,相对于中世纪暖期后期,东亚季风强度在小冰期（1405–1850 AD）和在现代暖期（1955 AD）均存在明显的减弱,指示该时期台湾东北部-冲绳海槽南部地区处于相对湿润强降雨的气候环境。     

冲绳海槽南部热液区附近柱状沉积物中微生物的垂直分布多样性及其对环境因子的响应

近年来,海底热液环境中的微生物及其环境适应机制已经成为海洋科学研究的热点。目前,相关的研究主要集中在表层沉积物及微生物的水平分布多样性方面,而对柱状沉积物中微生物垂直分布多样性研究却很少。本文基于西太平洋冲绳海槽南部热液区附近S2站位的柱状沉积物样品,通过对其不同层位的样品进行分离培养和16S rRNA基因高通量测序,揭示了样品中可培养微生物和总体微生物的垂直群落分布特征,同时结合对样品主量元素、微量元素、碳氮含量等指标的评估和冗余分析等统计学方法,讨论了微生物群落结构及其对环境因子的响应。研究发现该位点的柱状沉积物有机质含量较为贫乏,存在两个富含Cu-Zn-Pb的层;各个层位的沉积物中微生物类群均以变形菌为主要类群,同时表层沉积物表现出更高的微生物多样性。此外研究还表明柱状沉积物中有机碳含量与其微生物的群落组成有着更为密切的关系。总之, 本研究的结果和获得的菌种资源为进一步深入研究海底热液环境中微生物参与元素地球化学循环的过程提供了一定的基础。     

Precipitation of authigenic uranium in suboxic continental margin sediments from the Okinawa Trough

Concentrations of U and Th isotopes in Okinawa Trough and East China Sea sediment cores were determined by isotope dilution inductively coupled plasma-mass spectrometry (ID-ICP-MS) to investigate the behavior of redox sensitive uranium in suboxic hemipelagic sediments and determine their significance in oceanic uranium balance. ²³⁸U concentrations and ²³⁸U/²³²Th activity ratios in the East China Sea sediments showed no remarkable variation with depth. However, ²³⁸U and ²³⁸U/²³²Th ratios in the Okinawa Trough sediments were low in the surface oxidizing layer but increased where the suboxic condition was encountered. The distribution profiles of ²³⁰Th and ²³²Th concentrations were relatively constant with depth in both the Okinawa Trough and East China Sea sediment cores. These results suggested that there has been post-depositional precipitation of authigenic uranium within the suboxic Okinawa Trough sediment column. The post-depositional precipitation rates of authigenic uranium were estimated to be 47 ± 5 to >62 ± 8 ng cm⁻² yr⁻¹; these rates were comparable to those previously reported for several anoxic sediments. A mechanism controlling precipitation of uranium may be the downward diffusion of uranium U(VI), reduction to U(IV) and finally precipitation onto the solid phase. The accumulation rate of uranium for the Okinawa Trough sediments was approximately eight times higher than the world average rate reported for suboxic sediments. This removal of uranium in the oceanic budget increases the importance of the suboxic sediment sink.     

冲绳海槽南部沉积物碎屑锆石U-Pb年代学特征及物源示踪意义

冲绳海槽南部作为冲绳海槽全新世以来沉积速率最快的区域,其沉积物记录了物源区、黑潮及东亚季风演化等多方面的信息。通过碎屑锆石年代学,对冲绳海槽南部H4-S2孔沉积物开展了物源示踪研究。结合核密度估计图解（Kernel Density Estimation,KDE）、累积年龄分布（Cumulative Age Distribution,CAD）及其相关性分析,进行了研究层位和潜在物源区的可视化分析与相似性检验,揭示了研究样品中2个层位碎屑锆石的年代学特征及物质来源。物源分析结果显示,近200 a来冲绳海槽南部沉积物中的碎屑锆石记录了东海陆架、长江以及兰阳河来源的物质,指示了除兰阳河外,东海陆架及长江在晚全新世对冲绳海槽南部的沉积物质来源具有重要贡献。     

南冲绳海槽深海沉积物中度嗜盐菌系统进化及多样性分析

从南冲绳海槽MD05-2907站位的深海沉积物中分离到40株属于盐单胞菌科(Halomonadaceae)的中度嗜盐菌.耐盐度实验表明有12株最适生长盐度为30,19株为60,9株为100,多数菌在盐度高于150时生长速度迅速下降.有8株菌能产至少一种胞外蛋白酶.     

冲绳海槽南部海底热液活动区地形地貌特征及成因分析

为了进一步理解构造地质过程对弧后盆地热液活动及成矿作用的影响和控制,以实测和收集的多波束资料为基础,对冲绳海槽南部多个海底热液活动区的地形地貌特征进行了精细刻画。结合前人研究成果,从构造地质学的角度分析了热液区地形地貌的成因机制。结果表明,冲绳海槽南部热液区均为海底火山成因地貌,不同热液区的海底地貌分属于不同类型岩浆作用的产物：D海丘受岛弧和弧后盆地岩浆作用的双重影响,A海丘群由岛弧为主的多源岩浆作用产生,C海丘和B海丘群属于琉球火山岛弧,雨花海丘形成于造山期后地壳伸展导致的岩浆上涌。冲绳海槽中央地堑与琉球火山岛弧的交汇处有利于形成大规模岩浆和地热活动。琉球火山岛弧的岩浆活动存在时空迁移,与海槽构造演化过程中由分散式裂陷向中心式裂陷的转换有关。唐印热液区的存在表明台湾北火山带在槽底北缘及陆坡区仍具有较强的岩浆和地热活动性,是未来冲绳海槽南部海底热液调查的重要靶区之一。