渤海表层沉积物中粘土矿物研究

一、概述从1983年起,我所对渤海底质进行了更为深入和全面的调查研究。本文主要从粘土矿物入手,对渤海沉积物进行一些研究。这次研究的特点是:样品采集范围广,包括了整个渤海全域及周边河流;样品数量多,共采样品近300个,重点分析了150个;样品处理和分析运用了几种设备和方法反复     

渤海表层沉积物中粘土矿物的研究

粘土矿物广泛分布于各种沉积物中。集聚在现代海洋沉积物中的粘土矿物是多种地质因素综合作用的自然产物,也是地质作用、自然地理条件和地球化学过程的具体反映。因此,研究粘土矿物组分是解决沉积条件的主要线索。     

楚科奇海-加拿大海盆表层沉积物中的粘土矿物

楚科奇海-加拿大海盆表层沉积物中主要存在3种粘土矿物组合:1)伊利石-高岭石-绿泥石-蒙皂石,仅见于加拿大海盆北部;2)伊利石-绿泥石-蒙皂石-高岭石,主要见于楚科奇海中部;3)伊利石-绿泥石-高岭石-蒙皂石,普遍见于研究区内除上述两海区以外的广大区域.就各粘土矿物的区域变化而言,总体上由楚科奇海向加拿大海盆,伊利石和高岭石呈含量增加趋势,绿泥石和蒙皂石含量呈减少趋势.根据粘土矿物的质量分数和粘土矿物间比值的区域变化,可大体以(74°30′N,175°W)和(71°30′N,150°W)两点连线为界,将研究区分为南、北两个明显不同的粘土矿物分区:南区以绿泥石和蒙皂石含量较高为主要特征,其中S/I和S/K普遍较高、而K/I和K/CH则普遍较低;北区则以伊利石和高岭石含量较高为主要特征,其中S/I和S/K普遍较低,而K/I和K/CH则普遍较高.粘土矿物的这种分布格局和区域变化表明,在北冰洋的楚科奇海-加拿大海盆海域,不论是粘土矿物的来源还是其分布变化的控制因素,都存在着明显的南、北之别:在该海域的南部,粘土矿物主要来源于阿拉斯加的岩石风化产物、育空河的入海物质以及东西伯利亚海沿岸主要河流的入海物质,其分布主要受来自太平洋的水流结构和西伯利亚沿岸流所控制;而在该海域的北部,粘土矿物则主要来源于加拿大马更些河的入海物质和由北冰洋欧亚海盆扩散而来的细粒物质,其分布主要受北冰洋的跨极漂流、来自大西洋的水流结构以及波弗特涡流等所控制.     

渤海表层沉积物中的生物硅

采用0.1 mol/L HCl和1%Na2CO3两步连续提取法,对103个渤海表层沉积物样品的生物硅含量进行了分析,结果表明,渤海表层沉积物中生物硅含量范围为7.3~54.7 g/kg,均值31.5 g/kg,高于其他相关调查,原因可能是由于采用0.1 mol/L HCl提取过程中,破坏了生物硅表面的金属氧化膜。对沉积物生物硅含量的空间分布表征显示,莱州湾是沉积物生物硅的低值区、而渤海湾与辽东湾之间的河北沿岸海域是相对高值区,初步认为是陆源营养物质的输入与黄河泥沙长期不断输入干扰沉积环境的稳定性,造成了该海域表层沉积物生物硅分布差异。主成分分析显示,生物硅含量与沉积物黏粒含量、细粉砂、有机氮、有机碳的含量均呈极显著正相关(P0.01),进一步证实沉积物粒度特征和营养环境对生物硅积累的影响。     

喀拉海西南部表层沉积物中粘土矿物的分布

喀拉海西南部表层沉积物中粘土矿物的分布Ｅ．Ｃ．ＩＩＩｅЛｅｘоＢａ等喀拉海表层沉积物中的粘土矿物研究得很差。仅报道过粘土矿物的分布，及查明了喀拉海西北部圣·阿纳海沟深海沉积物中粘土矿物的含量（Ａｎｄｒｅｗ等，１９７４）。本文的目的是查明喀拉海西南部表...     

长江水下三角洲表层沉积物粘土矿物分布及其影响因素

采用X射线衍射(XRD)分析技术分析了长江水下三角洲地区65个表层沉积物样品的粘土矿物。结果表明,长江水下三角洲粘土矿物主要由伊利石、绿泥石、高岭石和蒙皂石构成;长江水下三角洲亚环境粘土矿物组成则不同,三角洲前缘亚环境中高岭石和绿泥石的平均含量高于前三角洲的含量,而前三角洲亚环境中伊利石和蒙皂石的平均含量高于三角洲前缘的含量。研究区粘土矿物主要来自长江流域,属于长江源,其分布主要受沉积动力环境和粘土本身性质的制约。     

渤海表层沉积物地球化学分析

对渤海77个表层沉积物的8种化学成分进行了分析,指出其含量与黄海和东海接近,属正常陆架海范畴,化学成分含量受沉积物粒度控制。根据R型因子分析,判断出控制化学成分分布的三个主要因素,并据此将渤海划分成三个地球化学区。     

南极长城湾沉积物中的粘土矿物

南投长城湾沉积物中的粘土矿物有绿泥石、伊利石、蒙脱石和高岭石等,其含量与我国近海粘土矿物的含量相差较大。文章还讨论了该区粘土矿物的形成条件及来源。     

北冰洋西部表层沉积物粘土矿物分布及环境指示意义

楚科奇海及邻近的北冰洋深水区表层沉积物中粘土矿物的分布受源区母岩和海区环流结构所制约。来自加拿大马更些河的物质富含高岭石和伊利石,对研究区东北部和北部沉积物的影响较大;来自阿拉斯加西北部的河流和海岸带物质富含绿泥石,高岭石含量变化较大,对阿拉斯加西北部近海沉积物的影响明显;来自西伯利亚的物质富含绿泥石,对研究区西部沉积物的影响较为明显。自白令海峡进入的太平洋水携带富含蒙皂石的育空河物质横穿楚科奇海陆架向北扩散,导致楚科奇海中部沉积物中的蒙皂石含量高;同时,粘土矿物自身的粒度分异在某种程度上也促使蒙脱石在离岸距离较远的中部海区富集。     

南通近海表层沉积物粘土矿物含量分布特征及物质来源

应用X射线衍射(XRD)方法对南通近海137个表层沉积物0.002 mm的粘土组分进行分析,研究了南通近海表层沉积物中粘土矿物的组合特征、分布规律以及物质来源.结果表明,研究区粘土矿物中伊利石相对百分含量最高(70.6%~80.3%,平均值为75.0%),高岭石(9.8%~14.9%,平均值为12.4%)和绿泥石(8.1%~12.4%,平均值为10.3%)次之,蒙脱石含量最低(0~4.0%,平均值为2.3%);粘土矿物组合类型以伊利石-高岭石-绿泥石-蒙脱石型为主,伊利石-高岭石-绿泥石型次之.南通近海表层沉积物中粘土矿物主要为陆源成因,春夏季(5~9月)东北向扩展的长江冲淡水为研究区提供物源.     

渤海表层沉积物重金属污染评价

依据第二次全国海洋污染基线调查数据,采用地积累指数和潜在生态风险因子两种方法对渤海表层沉积物中As,Cd,Hg,Pb进行污染分区评价。结果表明,渤海全区内Cd,Hg和Pb存在较强的正相关关系。各海区重金属污染特征明显不同：(1)北部辽东湾Hg和Cd污染最为严重;(2)秦皇岛近岸Hg污染较为突出;(3)南部莱州湾仅有轻微Hg污染,而西部渤海湾没有出现上述金属污染;(4)辽东半岛近岸和外海海区呈现偏中度Hg污染。     

北极王湾表层沉积物中的粘土矿物及其对物源与古环境变化的指示意义

Kongsfjorden is a typical fjord on the edge of the ice cap of the Arctic Svalbard-Barents Sea. Its inner bay is connected with a modern glacier front along the direction of the fjord axis with a significant gradient change in the parameters of hydrology, sedimentation, and biology. In summer, ice and snow melt-water and floating ice collapse continuously and thus transport the weathering products on the surrounding land into the sea. Thus Kongsfjorden is regards as a natural laboratory for the study of unique sedimentation in polar fjords under modern glacial-sea water conditions. In this study, fifty-two surface sediments were collected in Kongsfjorden for clay mineral analysis to study the sediment source and sediment-transport process. Our results indicate that clay minerals in the surface sediments from Kongsfjorden are mainly composed of illite, chlorite, and kaolinite, and no smectite is found. Rocks from different periods exposed extensively in the surrounding areas of Kongsfjorden provide an important material basis for clay minerals in the Kongsfjorden. Kaolinite may be mainly derived from the fluvial deposits, weathered from reddish sandstones and conglomerates during the Carboniferous Period.Illite is mainly derived from Proterozoic low-grade and medium-grade metamorphic phyllite, mica schist, and gneiss. While chlorite is mainly from Proterozoic low-grade metamorphic phyllite and mica schist. In the direction from the fluvio-glacial estuary to the sea of the glacier front of Kongsfjorden, illite increase gradually,and the content of kaolinite declines gradually. However, the change pattern of chlorite is insignificant, which may be related to the provenance. Kongsfjorden detritus is mainly transported by the fluvio-glacial streams and icebergs into the sea and deposited in the inner bay. Coarse sediments are rapidly deposited in the glacier front,estuary, and near-shore areas. Clay fraction begins to deposit significantly by 200–400 m after flowing into the sea,which due to the crystal behavior of clay minerals, hydrodynamic condition and flocculation. Kaolinite and chlorite on the south of the bay near the Blomstrandhalv?ya Island is mainly affected by ice-rafted detritus and thus can reveal the trajectory of transportation by the floating ice while entering the sea.     

渤海海域表层沉积物中的多环芳烃综述

为保障渤海海域的污染物控制和生态环境保护,文章基于已有监测数据,分析渤海海域表层沉积物中多环芳烃(PAHs、LPAHs、HPAHs和CPAHs)的分布、来源及其与沿岸陆地的相关性。研究结果表明:PAHs、LPAHs、HPAHs和CPAHs含量最高的海湾分别为莱州湾、渤海湾、辽东湾和渤海湾,3个海湾均以LPAHs为主;PAHs及其各类组成的来源主要包括入海河流携带的陆源污染物,海流输送并沉积的泄漏原油以及港口、城市和工业基地的排放污水;PAHs的分布受沿岸土地开发利用以及工业和城镇建设等人类活动影响较大,且沿岸土壤中的PAHs对海洋环境造成破坏。     

渤海湾表层沉积物磷形态分析

用JEN SEN等(1998)六步分离法对2003年11月和2004年5月渤海湾采集的沉积物样品进行P形态分析,结果表明:沉积物营养盐水平与地理环境有关。总的趋势是沉积物越细,粘土含量越高,营养盐水平就越高。渤海湾表层沉积物磷呈现从潮间带向渤海湾大面站增大的局势,污染近岸高,远岸低。渤海湾表层沉积物中的P主要以FAP和R ef磷为主,FAP占整个P形态的43%以上,R ef占24%以上,其次是L ea-P,此种形态的P平均约占5%左右,最后依次是F e-P、CFAP和L sor-P,这三种形态含量都小于10%以下。这表明渤海湾沉积物中的P的主要来源是陆源输入和污水排入。渤海湾表层沉积物中有一半以上的磷不能被生物利用。     

闽江下游及河口区表层沉积物粘土矿物含量分布特征及其环境意义

为探究闽江下游及河口区粘土矿物的含量分布特征,于2009年在该区域采集表层沉积物样品25个,利用X射线衍射进行了粘土矿物的含量测定.结果表明粘土矿物的相对百分含量范围分别为：高岭石（33%-47%,平均值为42%）,伊利石（27%-43%,平均值为34%）,绿泥石（20%-29%,平均值为24%）,蒙脱石（0%-3%,平均值为1%）.在显著水平为0.01时,伊利石与高岭石、绿泥石的含量呈显著负相关关系,伊利石与高岭石的相关系数为-0.825,伊利石与绿泥石的相关系数为-0.611.通过对闽江下游及河口区粘土矿物含量分布的分析及与中国近海的粘土矿物含量分布对比,闽江下游及河口区粘土矿物的含量分布受物质来源、地形条件、介质环境、粘土矿物自身颗粒大小形态和人类活动的影响.相对于黄河和长江,闽江表层沉积物中具有较高的高岭石含量,较低的伊利石含量,与珠江的粘土矿物组合特征类似,这反映出气候效应的影响.     

江苏沿海PY-19孔沉积物中的粘土矿物

本文以东台PY-19孔为例,对江苏沿海第四纪沉积物中的粘土矿物作了分析鉴定和估算,发现所有的样品皆含伊利石,大部分样品含蒙脱石、绿泥石和高岭石。据该孔粘土矿物X射线衍射谱线的形态、强度等特征,将粘土矿物组合分为五类,它们较好地反映了沉积物的特性及沉积环境。     

帕里西维拉海盆西北部表层沉积物中粘土矿物的分布特征及物源分析

提要应用X射线衍射(XRD)方法对菲律宾海帕里西维拉海盆西北部的257个表层沉积物样品<2μm粘土组分进行了分析。结果表明,本研究区粘土矿物的组合特点是伊利石含量最高(平均含量47%),蒙皂石含量次之(平均含量35%),高岭石和绿泥石含量均很低(平均含量小于10%)。根据该区表层粘土矿物中伊利石、蒙皂石相对含量的分布,可以大体上分为两种含量组合类型,据此也可以划分出两个组合分区:Ⅰ.富伊利石分区,主要位于帕劳海脊和帕里西维拉海沟之间的大部分区域的地形平坦处;Ⅱ.富蒙皂石分区,主要位于研究区东部帕里西维拉海沟附近和南部零星区域。根据粘土矿物的平面分布特征,结合个别样品的扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析,认为伊利石主要来源于研究区以西陆地及周边岛屿。伊利石的化学指数和结晶度指数表明,伊利石形成于物理风化较强的气候环境并可能与中国内陆黄土有关系,区内大部分蒙皂石具有富铁并含少量镁的特征,基性火山物质的蚀变是其主要成因,高岭石和绿泥石以陆源为主;风力的吹扬是研究区伊利石物质来源的主要输送方式,洋流作用对粘土矿物,尤其是蒙皂石矿物的分布具有一定影响。     

中国近海表层沉积物中粘土矿物的组成、分布及其地质意义

本文使用X射线衍射方法分析了渤海、北黄海、南黄海、东海陆架、冲绳海槽、南海北部陆架及北部湾7个海域中的表层沉积物样品300余个.完成了中国近海粘土矿物分布图,给出了粘土矿物在各个海区中的平均值.从粘土矿物的组成分布规律来看,中国近海粘土矿物的分布格局不仅证明了它与前人所述的成因环境及物质来源等因素密切相关;而且还发现残留沉积区域内,粘土矿组物合往往以绿泥石、伊利石含量较高而高岭石、蒙皂石含量较低为其显著特征.这意味着,海洋沉积物中的粘土矿物组合与分布特征不仅能反映其陆上成因环境及其入海后的搬运途径,而且还能指示残留沉积形成时期的古气候和古环境特征.