冲绳海槽沉积物地球化学的基本特征

冲绳海槽是介于东海大陆架和西北太平洋之间的一个现代沉积凹地,其特殊的地理位置吸引着众多的中外学者争相研究。近年来我们曾对冲绳海槽进行了一系列的海洋地质调查研究工作,本文即为该海槽沉积物地球化学特征的初步总结(调查站位见图1)。     

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.     

冲绳海槽沉积物的特征

冲绳海槽为半深海沉积环境。根据粒度、钙质生物壳体和浮岩玻屑的含量进行综合分类,共有24种沉积物类型。调查区西南部具有较多的陆源沉积物,东北部具有较多的玻屑和钙质生物壳体,因而构成了各综合类型。 海槽西北坡角闪石、绿帘石、锆石、磷灰石含量高,东南坡紫苏辉石含量高;调查区西南部Na₂O/K₂O<1,Fe₂O₃/FeO>1,可能与浊积物有关,东北坡正好与之相反,是偏酸性浮岩玻屑含量较高的体现。 沉积物的来源主要为陆源,次为火山喷发的浮岩玻屑和浮游有孔虫壳体。以海槽两侧而言,海槽西北坡沉积物中陆源物占优势,东南坡的岛源和海底火山物比较明显。     

冲绳海槽沉积物的粒度

在总体上,冲绳海槽沉积物的粒度由西侧大陆坡边缘的砂粒组向东逐渐变细,但在琉球群岛附近,砂的含量略有增加。冲绳海槽中部到东北部的浮岩玻屑以粉砂粒组为主,中部到西南部浊积物的粒度,由下向上变细的规律明显。     

冲绳海槽表层沉积物元素地球化学及其对物源和热液活动的指示

对采自冲绳海槽北部和南部唐印、第四与那国热液区附近的表层沉积物进行了主、微量和稀土元素分析。结果表明冲绳海槽北部和南部表层沉积物元素组成具有很大差异。北部沉积物中Ca、Sr、Na元素含量较高,大部分微量和总稀土元素含量较南部沉积物低。北部沉积物中有钙质生物组分及火山物质的加入,由于这些物质稀土含量较低,对沉积物中的稀土元素造成了稀释作用。北美页岩标准化稀土元素配分模式整体较平坦,轻稀土略富集,重稀土相对亏损,弱Ce和Eu异常,表明冲绳海槽北部表层沉积物陆源物质主要来自黄河和台湾河流输入的部分物质。冲绳海槽南部表层沉积物Si、Fe、Ba、Cu、Pb、Zn和稀土元素含量较高,轻重稀土分馏减弱,重稀土含量升高。由于受热液活动影响,一定量的黄铁矿、磁黄铁矿、重晶石及热液Fe-Mn氧化物的加入,使得南部沉积物的Fe以及部分微量元素含量升高,并表现出类似热液流体正Eu异常的稀土特征。这些Fe-Mn氧化物不仅从热液流体中清扫稀土元素,而且可以从海水中清扫稀土元素,使得沉积物负Ce异常减弱,总稀土含量升高。此外,样品中有一定量的过剩Si,来自热液活动。稀土元素配分模式及(La/Sm)N-(Gd/Yb)N比值表明冲绳海槽南部沉积物主要陆源物质来自台湾。     

冲绳海槽沉积物混合作用的研究

介绍了利用方向性同位素＾２１０Ｐａ活度在岩芯中的垂直分布，根据沉积作用的数学模式，结合有关资料对冲绳海槽海水－海底界面沉积物的混合作用强度进行了了探讨。＾２１０Ｐｂ资料表明冲绳海槽表层沉积物中，＾２１０Ｐｂ放射性活度存在空间差异，介于２６．２６－９２．４０ｄｐｍ／ｇ，沉积物混合系数个于０．５１－６．８８ｃｍ＾２．ａ，这反映了研究海区不同的混合作用强度和沉积环境。     

冲绳海槽沉积物及其沉积作用的研究

冲绳海槽位于中国东海大陆架钓鱼岛隆褶带和琉球岛弧之间,呈弧形向东南方向凸出,主体水深大于1000米,是西太平洋沟、弧、槽体系中的一个扩张型半深海盆地.因此,研究冲绳海槽的沉积物及其沉积作用对阐明岛弧体系的形成和发展具有重大的意义.从六十年代开始,国内外一些研究单位先后对冲绳海槽开展了地质学、海洋学和地球物理学等方面的调查,陆续发表了一些调查报告和文章,这些成果为以后的研究打下了基础.为了较系统地了解海槽地形地貌及沉积物的分布规律,地质矿产部海洋地质综合研究大队和地质矿产部海洋地质研究所于1980、1981年两次对冲绳海槽进行了地形地貌、沉积物及岩石等方面的调查.范围南起与那国岛东侧,北至宝岛以北一带.测线横穿海槽,其中两条测线穿越宫古岛与久米岛之间的海区,直到琉球岛弧东坡水深1800—2000米一带,调查面积约15平方公里(图1).调查由“东方红”号考察船完成,取样设备有0.25(米)~2曙光型表层采泥器、重力取样管、重力活塞取样管、开口面积为960×360(厘米)~2的铁架底质拖网,测深仪为日产W—33CR—421C鱼探仪(标定精度为<1%),定位仪为日本无线电株式会社SNA—10自动航法装置,定位误差为200米.     

黄河下游及黄河口表层沉积物中39种元素的中子活化分析及地球化学研究 Ⅰ.分析方法、元素含量及分布

用堆中子活化技术测定了黄河下游(济南以下)和黄河表层沉积物中的39种元素含量。所用中子通量为1×10~(13)n·cm~(-2)·s~(-1),数据的获取和处理是通过S40多道分析器和PDP11/34A程控γ谱仪完成的。本文除概述了样品的采集处理,标准制备,照射测定和数据处理等方法外,同时根据元素地球化学特点和化学性质将其分组,并依照所得数据讨论了元素的分布。     

冲绳海槽北段表层沉积物中底栖有孔虫分布的研究

对1992年5月取自冲绳海槽北段（水深113-1156m，东经126°58.71'-129°9.06’，北纬28°41.75'-31°40.56'）92个表层沉积物中的底栖有孔虫数据进行R型因子分析。分析表明，黑潮流系有4个不同垂直水团的底栖有孔虫群落组合。其中Pseudorotaliaindopacifica,Bolovinarobusta,Cibicidesmargaritiferus,Textulariasaggitula,Cibicideslobatulus和Quinqueloculinaspp.代表黑潮流系的表层水;Hyalineabalthica，Caribeanelladepressa,Cibicidespraecinctus，Planulinawuellerstorfi和Melonisaffinis代表黑潮流系的次表层水;Globobuliminapacifica,Globocassidulinasubglobosa和Trifarinaspp.代表黑潮流系的中层水;Oridorsalistener,Martionottiellaokinawaensis,Pulleniaquinqueloba和Uvigerinadirupta代表黑潮流系的深层水。     

冲绳海槽北部稀土元素沉积地球化学研究

本文对冲绳海槽北部海底表层沉积物和４个柱将苦芯沉积物样品的稀土元素沉积地球化学特征进行了系统的分析。研究结果表明：调查区表层沉积物ＲＥＥ的分布主要与沉积物的物质组成有关，特别是海洋生物沉积物组份的比例不仅影响ＲＥＥ总量的分布，而且影响标准化ＲＥＥ分布模式的形态。     

冲绳海槽北端表层沉积物过渡元素地球化学特征

利用原子吸收和等离子发射光谱等方法,对冲绳海槽北端184个表层沉积物中的Al和过渡元素(Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Zr)进行了化学分析。结果表明,由于受生源碎屑稀释作用的影响,过渡元素在陆架砂质区含量较低,其分布呈北西-南东向舌状延伸;由于细粒组分的增加,在陆架细粒沉积区和海槽区过渡元素含量较高。Mn主要在海槽区富集,在陆架和陆坡区变化不大。除了Mn之外,Al和其他过渡元素均呈明显正相关。Al/Ti比值与陆壳平均值接近,说明二者主要来源于陆源碎屑。Mn/Fe比值与邻近海区沉积物类似,但在陆架区CaO含量大于20%的沉积物和海槽区沉积物中相对较高,这分别是生物富集作用和自生沉积的结果。过渡元素富集因子分析结果表明,研究区过渡元素部分来自于黄河、部分来自于长江物质。     

冲绳海槽海底沉积物中矿物组合及其分布特征的研究

冲绳海槽北起日本列岛以南,南至台湾东北海域,东邻琉球群岛,西接我国东海大陆架.海槽是一个呈北东-南西向延伸,并向东南突出的弧形深水槽,主体水深大于1000米.1980年、1981年我们对冲绳海槽北纬24°26′至30°53′,东经123°03′至129°07′范围分别进行了两个航次调查(图1),编写了航次调查报告和研究报告.在此基础上,对冲绳海槽沉积物中283个表层和柱状样作了轻、重矿物研究.研究所用粒级为0.25—0.063毫米,采用双目镜和偏光镜鉴定,重部分用颗粒法定量,轻部分用目估体积法定量.研究     

冲绳海槽DGKS9603孔细粒沉积物元素组合特征及其意义

通过对冲绳海槽DGKS9603孔柱样高密度取样,提取样品中小于2μm的黏土粒级组分,利用ICP-AES进行常、微量元素含量分析后,再经多种方法处理数据,发现该孔沉积物物源时段分明:距今45～43ka以生物源作用为主,距今43～41ka以火山作用为主,距今41.0～11.2ka以陆源作用为主,距今11.2～0.0ka以生物源作用为主.元素和氧化物含量的垂向变化主要受古气候、古环境变化的影响.DGKS9603孔沉积物元素地球化学特征清晰地记录了E3,YD,H1,LGM,H2,H3,H5七次变冷事件,并表明该孔很可能受到了A,B,C三次火山事件的影响.     

冲绳海槽中部表层沉积物的重矿物分布和来源

根据冲绳海槽表层沉积物的重矿物含量变化、物源、成因、地貌和沉积特征划分出东海陆坡、琉球岛坡和海槽槽底三个矿物组合区以及六个矿物组合亚区，并对其物质来源和影响范围作了讨论。     

冲绳海槽北部表层沉积物中放射虫的分布与环境

对冲绳海槽北部80个表层沉积样品中放射虫进行的定量研究表明，其丰度和分异度西北部低，东南部高，由西北向东南递增；从西北陆架到东南海槽放射虫分布可分为陆架低值区，海槽边缘中值区和中央高值区，放射虫的组成以泡沫虫目占绝对优势，总体面貌为热带大洋暖水动物群，沉积物中放射虫的分布与现代表层海水温度，盐度的分布和变化趋势一致，但与营养盐和实级生产力的分布呈负相关关系；同时，放射虫的分布又与研究区的海流和水团有密切关系，其中黑潮对其有控制性影响，沉积物类型极大地影响着放射虫的分布，放射虫的丰度和分异度明显地随粒度的增大和陆源物质含量的增加而减小，此外，放射虫的分岂有此理也显示了与沉积物中火山物质含量的密切相关性。     

冲绳海槽中部表层沉积物的成因矿物学研究

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。对表层沉积物中>63μm粒级的石榴石和磁铁矿进行显微镜、扫描电镜能谱分析以及人工神经网络(B-P网络)的应用。研究表明,陆架边缘和槽坡的石榴石、磁铁矿主要来源于东海大陆架;槽底的石榴石部分来源于槽坡,部分属于海底火山或海底热液成因;槽底中北部的磁铁矿主要来源于火山活动,槽底南部的磁铁矿则可能主要来自于岛坡。     

冲绳海槽表层沉积物沉积特征的初步研究

海槽表层沉积物沉积特征的研究结果表明,冲绳海槽沉积物具有大陆和大洋之间的过渡性质,大陆及大陆架物质在近期地质历史中,始终是海槽沉积物的主要物质来源;海槽区粗粒沉积物是陆架粗粒沉积物的延续,其性质与陆架区的相似,属于再沉积形成的沉积物;沉积物中的火山物质是区分陆架和海槽沉积物的主要标志之一。     

冲绳海槽南段沉积物的元素赋存状态及其热液活动记录

为了解冲绳海槽南部沉积物的元素赋存状态以及热液活动对沉积物中元素组成的影响,对冲绳海槽南部沉积物岩芯HOBAB4-S2进行了全岩样及顺序提取分析,探讨了该沉积物岩芯中Al、Ti、K、Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Co、Ni及稀土元素的赋存状态,结果表明残留相与碳酸盐相是岩芯沉积物中元素的重要赋存形式,典型的碎屑组分Al、K、Ti在残留相中比例极高。铁锰氧化物相和有机结合相中各元素含量均相对较低,但在铁锰氧化物相中,与热液活动相关的金属元素在岩芯的萃取比例及含量上随着深度变化具有一致性,同时在4个层位出现了异常高值,表明在该层位对应的时期出现了热液活动对元素组成的显著影响,稀土元素总量变化上也可看出明显相同的变化趋势。沉积物的球粒陨石标准化稀土元素配分模式整体显示了轻稀土元素相对重稀土元素更富集的特征,具有极其轻微的Ce正异常和明显的Eu负异常,与南大西洋受热液活动影响较小的沉积物中铁锰氧化物相的配分模式类似,表明其受到热液流体的影响,是铁锰颗粒吸附海水与热液流体中稀土元素的结果。     

冲绳海槽西北侧表层沉积物中微型腹足类的分布及其研究意义

冲绳海槽西北侧大陆架向大陆坡转折处表层沉积物中微型腹足类动物群具有混合的生态特征,这与现代海洋沉积环境并不一致。腹足类动物群中除少数种类为陆坡深海分子,多数种类属内陆架区或近岸浅水分子。因此,动物群主要反映了晚更新世末次冰期低海平面的海洋环境,而少数深海种类的混入应与黑潮暖流在冲绳北端所形成的上升流有关。根据本区腹足类在其他海区的时空分布规律,本文认为在更新世末次冰期,黑潮暖流仍对本区有重要影响，并控制着腹足类的分布。本区腹足类这种混合的生态特征是晚更新世末次冰期以来各种海洋动力环境叠加影响的结果。