末次盛冰期以来冲绳海槽中部沉积物有机碳和磷的地球化学研究

利用元素及同位素地球化学方法研究了冲绳海槽中部沉积物岩芯中有机碳及磷的地球化学特征及影响因素。结果表明,冲绳海槽沉积速率(16.5～32.5 cm/ka)变化小,不是沉积物中有机碳埋藏的重要影响因素。相对于全新世氧化性底水环境,末次盛冰期/冰消期冲绳海槽缺氧底水环境提高了沉积物对有机碳的埋藏效率。冲绳海槽沉积物中各形态磷的相对含量与其他边缘海沉积物中的相似。交换态磷(Ex-P)含量低、变化小。末次盛冰期/冰消期缺氧底水环境下铁氧化物的还原溶解导致铁结合磷(Fe-P)释放以及自生磷矿物(Au-P)的形成。全新世氧化性底水条件有利于铁氧化物的有效再生及对磷的再吸附,但不利于Au-P的保存。总有机碳(TOC)和有机磷(Org-P)之间良好的相关性表明TOC埋藏对Org-P含量的重要控制作用。冲绳海槽沉积物中碎屑磷(De-P)含量低于长江口及东海陆架沉积物中的含量,这与陆源碎屑向外海传输减弱有关。在约9.3kaBP(岩芯200cm深度),TOC、Fe-P、Org-P、De-P以及FeHR均出现的极小值可能由物质坡移造成。     

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。     

冲绳海槽末次冰期、全新世沉积物化学元素分布特征

根据测定冲绳海槽０８０、０８２两岩芯中放射性同位素和化学元素的垂种布，基于＾２３０Ｔｈ／＾２３２Ｔｈ放射性活度比值，确定了末次冰期和全新世之间确切地层年代。测得资料表明，在全新世和晚更新世期间沉积物中元素丰度有很大的变化，反映了冲绳海槽在不同历史时期沉积环境的变迁和物质来源的差异。     

长江与黄河黏土粒级沉积物地球化学特征及其物源指示意义

本文对长江与黄河口黏土粒级沉积物主微量元素的地球化学特征进行了研究。结果表明:长江相对富集Al、K、Fe、Ti等常量元素以及Cr、V、Li、Zn、Ni和Rb等微量元素,黄河以高Ca、Sr和Ba为特征;长江沉积物中稀土元素含量高于黄河沉积物,长江与黄河黏土粒级沉积物中稀土元素的分馏程度相同,均具有轻稀土元素富集、重稀土元素亏损的右倾的球粒陨石标准化配分模式,上陆壳标准化配分模式为中稀土元素富集,黄河沉积物的Ce负异常和Eu正异常程度较长江沉积物偏弱。长江沉积物中元素含量变化较大,而黄河沉积物中元素含量较为稳定。黏土粒级沉积物的稀土元素更接近其物源区,<2μm的黏土粒级沉积物中的REE可以作为判识长江与黄河沉积物的地球化学指标。ΣREE、δCe可以作为长江、黄河入海沉积物的判别指标。长江与黄河黏土粒级沉积物的地球化学特征受源区岩石类型、化学风化、水动力分选等因素的控制。化学风化引起河流沉积物相对其源岩发生地球化学分异,水动力分选使矿物在不同粒级沉积物中富集,从而引起地球化学组成在不同粒级沉积物中的分异。     

冲绳海槽分级沉积物的地球化学特征

通过对冲绳海槽中段表层沉积物样品的分级测试,总结出不同粒级沉积物中元素的含量和赋存形式特征。粗粒级（＞63μm）中以陆源碎屑矿物和碎屑矿物晶格中类质同象元素赋存,细粒级（＜63μm）中粘土矿物及其吸附作用对常量、微量和稀土元素的富集有重要影响。     

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.     

冲绳海槽末次冰期以来千年尺度古海洋演化的沉积记录

格陵兰冰芯的δ18O记录表明，末次冰期的气候发生了一系列快速的冷暖交替过程，即所谓的Dansgaard-Oeschgerk旋回(Dansgaard et al.,1995；Stuiver et al.,1995；Grootes et al.,1997)。在北大西洋区域，海洋的沉积记录也清楚地再现了在总的冰期背景下代表强烈冰川漂移事件的6次变冷事件,即所谓的Heinrich事件(Bond et al.,1992，1993；Rasmussen et al.,1997；Andrews,1998)。通过对比发现Dansgaand-Oeschger旋回和Heinrich事件并非两个孤立的气候演变过程,Heinrich事件(H)发生在Dansgaard Oeshger旋回的最冷期，几次大的Heinrich事件使格陵兰的大气温度在冰期的气候条件下又降低3-6℃(Mayewski et al.，1997)。随后，越来越多的研究成果表明，这些气候事件的发生，尤其冷事件并不仅限于格陵兰和北大西洋等北半球的高纬度地区，几乎在全球各大区域均找到了它们的印记。 冲绳海槽作为西太平洋的一个弧后盆地，其较高的沉积速率和对全球气候变化的“放大效应”，为我们识别过去地质历史时期气候演化事件并进行全球对比提供了可靠的保证。本文作者对取自冲绳海槽北部的CSH1孔的孢粉组合和中部DGKS9603孔的浮游有孔虫动物群进行了分析，以期获得有关北半球高纬度地区记录的末次冰期气候突变事件具有全球意义的新证据。     

冲绳海槽中段末次冰消期以来的元素地层

在对冲绳海槽中段180号岩心进行高分辨率取样的基础上,测定了沉积物中的23个地球化学指标,通过对各元素与Al₂O₃含量的比值在岩心中的垂向变化规律的分析,结合氧同位素、黏土矿物、粒度、AMS14C测年和R型因子分析方法,可将岩心从上至下划分为5层:第1,3,5层具有相似的元素组合特征,第2,4层为明显的异常变化层位,将元素的地球化学行为、元素组合与物质来源联系起来,并与碎屑矿物、古生物资料对比,探讨岩心中元素组合垂向变化的制约因素,据此讨论了冲绳海槽中段末次冰消期以来陆源、火山源及生物源物质的分布规律。结果表明,冲绳海槽中段末次冰消期以来的沉积物来源以陆源物质为主,但在局部层位可因生源组分和火山源组分的强烈影响而发生实质性的变化。     

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...     

冲绳海槽南部流纹岩中角闪石的化学特征及其对岩石成因的指示

为了揭示冲绳海槽西南端流纹岩成因,利用电子探针和LA-ICP-MS对该流纹岩中角闪石进行了主量和微量元素测定。所有角闪石主量元素成分变化范围小,晶体化学特征主要表现为:Ca_B>1.60,Ca_A=0,（Na+K）_A<0.33,Na_B介于0.23~0.39之间,均为钙质镁闪石。微量元素以富集Sc、V、Cr、Co、Ni和REE,亏损Rb、Sr、Ba、Zr、Th、U和Pb为特征,这些元素的富集与亏损与复杂的类质同象作用有关。由角闪石温压计得出其结晶时的温度范围为775~839℃,压力为0.12 GPa,大致相当于4 km的深度。角闪石的成因矿物学研究显示该流纹岩中角闪石为壳-幔混合成因,进一步表明冲绳海槽南部流纹岩由幔源玄武质岩浆与壳源长英质岩浆混合形成的中基性岩浆在浅层岩浆房中结晶分异而形成,且壳幔混合源很可能是冲绳海槽西南端火山岩岩浆的主要来源。     

冲绳海槽中部沉积物物质来源和沉积环境分析

本文基于AMS14C高精度测年,通过对柱状沉积物HOBAB2-S2的粒度、微量元素和稀土元素的分析,对冲绳海槽中部区5 300 a以来的物质来源和沉积环境进行了研究。通过对该孔的稀土元素与微量元素的研究发现研究区沉积物质具有陆源属性,并且通过不同物源区沉积物的稀土元素散点图表明5 300 a以来沉积物主要来自于台湾。文中将粒度特征作为研究区域沉积环境,尤其是水动力（黑潮）强弱的指示参数,根据粒度变化曲线,可将沉积过程分为4个阶段:第一阶段（5.30~3.81 ka BP）,粒径由粗变细,黑潮强度逐渐减小;第二阶段（3.81~2.70 ka BP）,粒径波动较大,无明显增大或减小趋势,表明沉积环境处于相对波动状态,水动力强弱不稳定;第三阶段（2.70~0.97 ka BP）,粒径变化较小,表明沉积环境处于相对稳定状态,研究区的水动力条件较稳定;第四阶段（从0.97 ka BP至今）,粒径逐渐变粗,水动力条件增强。     

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...     

冲绳海槽中、南部热液活动区金属硫化物的地球化学特征

对新近(2014年)采自冲绳海槽南部Yonaguni Knoll IV热液活动区和中部伊平屋热液活动区的金属硫化物样品分别进行了X射线荧光光谱(XRF)和等离子体质谱(ICP-MS)分析,旨在通过对比分析两个热液活动区金属硫化物的元素地球化学特征,探讨两个不同热液活动区成矿元素的富集规律、热液成矿的作用过程及其区域差异。研究结果表明:在冲绳海槽中部和南部热液区分布有两种金属硫化物,分别为富Fe-Zn型硫化物和Ba-Zn-Pb型硫化物(+硫酸盐);相较于大洋中脊和其它弧后盆地的热液硫化物,研究区硫化物中Pb的含量明显较高,而Cu和Fe的含量相对较低,这与冲绳海槽存在较厚的沉积盖层有关;无论是常量元素、微量元素、还是稀土元素(REE),其含量和相关的特征值都变化较大,表明研究区热液硫化物形成于不同的热液成矿阶段;富Fe-Zn型硫化物是在高温热液活动阶段形成的,而Ba-Zn-Pb型硫化物(+硫酸盐)则形成于热液喷出海底与海水混合的过程中,成矿温度较低;即使在同一热液活动区,成矿环境也有较大变化,主要表现在成矿温度的波动上;研究区热液硫化物中REE的配分模式特征表明硫化物中REE的物源相同,但经历的过程(REE的迁移和富集)有所不同,反映了热液硫化物形成于不同的热液成矿阶段;热液成矿作用存在区域性差异,海槽南部的成矿温度较中部低,成矿物质来源方面,南部热液区硫化物的Pb含量较中部高,表明其成矿物质可能部分来源于沉积物。     

冲绳海槽中部岩心沉积物中浮岩的物理性质和地球化学特征差异及其对岩浆活动的指示

为进一步了解冲绳海槽浮岩的物理性质和地球化学特征差异,对冲绳海槽中部岩心沉积物S9中的浮岩进行了微观结构和地球化学组成分析。结果显示,冲绳海槽中部存在白色、灰白色及棕色3种浮岩,其中灰白色浮岩又可以根据构造特征分为气孔构造和流动构造浮岩两个亚类。浮岩的地球化学组成表明白色、灰白色及棕色浮岩都是由玄武质岩浆经过充分的分离结晶作用形成的流纹质或流纹英安质火山岩。玄武质岩浆在演化的过程中发生了斜长石、角闪石、辉石、Fe-Ti氧化物、磷灰石等矿物的结晶分离。结合有孔虫14C年龄,认为浮岩是冲绳海槽中部距今13.1 ka左右的长英质火山活动的产物。演化程度相对较低的棕色浮岩具有比白色浮岩高的TiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO, CaO含量,且棕色浮岩具有相对低的稀土总量和轻稀土总量。根据浮岩的物理性质及地球化学组成差异推测,岩浆的黏度和压力是影响浮岩构造特征的主要因素。黏度大、连续减压的岩浆易于形成具有流动构造和密集气孔的浮岩,黏度小、阶段性减压的岩浆易于形成气孔大而疏松的浮...     

冲绳海槽玄武岩玻璃主量、微量元素地球化学特征

The Okinawa Trough(OT) is a back-arc basin at an initial spreading stage that is under the influence of subduction of the Philippine Sea Plate. In this study, we analyzed the geochemical compositions of basaltic glass in the OT and discussed the effects of different magmatic sources, evolution, and subducted components in basalts. Our results showed that the middle and southern regions of the OT exhibit characteristics consistent with an iron-rich tholeiite series. Trace element proportions conform to the typical spider diagram pattern characteristic of back-arc basin basalts, rich in large ion lithophile elements(LILEs) including Rb, Ba, Pb, U, and Th, while depleted in high field-strength elements(HFSEs) including Nb, Ta, Zr, Hf, and Ti. The distribution of rare earth elements(REEs) is also consistent with enrichment by right-leaning light rare earth elements(LREEs).The addition of enriched mantle type I(EMI) materials as well as mantle heterogeneity may have led to variable degrees of enrichment in different regions. The magma source of the middle trough has undergone crystallization towards pyroxene, while development of plagioclase was restricted partly, and the crystallization of spinel and olivine ceased altogether. At the same time, crystallization of the southern OT magma source was dominated by olivine and including the formation of plagioclase, pyroxene, and magnetite(or titanomagnetite). Finally, the results of this study showed that 90% Th, 95% Ba in the southern basalt, 50%–70% Th and 70%–90% Ba in the middle basalt originated from subducted component. Different subducted component influence may be due to different subduction zone structural feature.     

Linear magnetic anomalies and tectonic development of the middle Okinawa Trough

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＯｋｉｎａｗａＴｒｏｕｇｈ (ＯＴ) ,ｌｏｃａｔｅｄｎｏｒｔｈｗｅｓｔｏｆｔｈｅＲｙｕｋｙｕＴｒｅｎｃｈａｎｄｔｈｅＲｙｕｋｙｕｇｕｎｔｏ ,ｅａｓｔｏｆｔｈｅＥａｓｔＣｈｉｎａＳｅａｓｈｅｌｆ,ｉｓａｂａｃｋ ａｒｃｂａｓｉｎｂｕｌｇｅｄｔｏｔｈｅＲｙｕｋｙｕＴｒｅｎｃｈ .ＴｈｅＯＴｅｘｔｅｎｄｓｆｒｏｍＫｙｕｓｈｕｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔｏｆＪａｐａｎｔｏｔｈｅＩｌａｎＰｌａｉｎｉｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＴａｉｗａｎ ,Ｃｈｉｎａｉｎｔｈｅｓｏｕｔｈｗｅｓｔ…     

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。