珠江磨刀门河口表层沉积物磁性特征及其动力沉积环境意义

基于2015年3月珠江磨刀门河口表层沉积物磁学和粒度测量结果,研究磨刀门河口磁性特征空间分布规律,分析磁性参数与沉积物粒度的关系,并探讨其对沉积动力环境的响应。磁性参数磁化率（χ）和饱和等温剩磁（SIRM）均在拦门沙处出现低值区,并在10 m等深线外呈现向海递减趋势;频率磁化率（χ_fd%）、非磁滞剩磁磁化率（χ_ARM）以及比值参数χ_ARM/SIRM和χ_ARM/χ在拦门沙处出现低值区,而在拦门沙外呈现高值:表明研究区域磁性特征由亚铁磁性矿物主导,而拦门沙区域存在一定量的不完全反铁磁性矿物。粒度是影响沉积物磁性特征的重要因素,SIRM/χ等参数与粗颗粒组分（大于63 μm）呈显著正相关,χ_fd%等参数与小于16 μm粒级组分高度相关,结果显示χ_fd%、χ_ARM、χ_ARM/SIRM以及χ_ARM/χ等参数可作为本区域沉积物细颗粒组分（小于16 μm）的代用指标,而SIRM/χ则可作为粗颗粒组分（大于63 μm）的代用指标。基于沉积物类型、动力环境等综合考虑,选取SIRM、S_-300、SIRM/χ参数聚类分析,可将磨刀门河口动力沉积环境分为4个区,结果与该区域动力环境及动力地貌格局具有一致性。本研究不仅对了解新动力格局下磨刀门河口演变模式具有重要意义,还可以丰富河口沉积动力学研究方法。     

长江口表层沉积物矿物磁性分区特征及其沉积环境指示意义

本研究旨在揭示现代长江口不同沉积环境铁磁性矿物的分布差异,寻找有效识别河口-陆架沉积环境的磁学指标,以便更好地将环境磁学应用于河口古环境研究。在长江口及邻近陆架的6个沉积环境:汊道、拦门沙、三角洲前缘斜坡、前三角洲、前三角洲-陆架过渡区和残留砂区,采集表层沉积物样品,进行粒度和磁性测量。结果显示,χ和SIRM在汊道和拦门沙呈现显著高值,HIRM、χfd%、χARM、χARM/χ和χARM/SIRM在前三角洲和前缘斜坡呈现显著高值,反映了陆源物质输运距离和河口沉积动力对磁性矿物分布的控制作用。因此,参数组合HIRM、χARM、χARM/χ和χARM/SIRM可用于识别全新世地层前缘斜坡和前三角洲-陆架;参数组合χ、SIRM和S-20mT可尝试用于识别汊道和拦门沙环境。     

九龙江口潮滩表层沉积物矿物磁性分异特征及其沉积环境意义

为寻找有效判别潮滩沉积微相的磁学指标,以便将环境磁学更好地应用于河口古环境演变及海平面重建,本研究在九龙江口浒茂洲东部潮滩4个亚带：高潮滩、中潮滩、低潮滩和潮下带,采集23个次表层沉积物样品,进行粒度和磁性测量。结果显示,磁性参数χ、SIRM由陆向海增大且在低潮滩和潮下带呈现显著高值,反映潮滩亚铁磁性矿物的绝对含量由陆向海增加;参数组合χ_ARM、χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM在高、中潮滩呈现高值,低潮滩和潮下带呈现低值,反映细颗粒SP/SD亚铁磁性矿物富集于高、中潮滩,而粗颗粒PSD/MD铁磁性矿物富集于低潮滩和潮下带,揭示九龙江河口潮滩沉积动力对磁性矿物的分选作用。磁性参数组合χ_ARM/χ、χ_ARM/SIRM可作为九龙江口高潮滩和中潮滩的有效识别指标。     

中国东部海域表层沉积物磁化率空间分布特征

海洋沉积物的磁性参数是反映物质来源、沉积环境变化的重要代用指标。本文基于中国东部海域的176个沉积物样品,通过粒度、磁化率的测试分析,揭示了磁化率和粒度的空间分布特征,并探讨了磁化率和粒度之间的关系及其环境指示意义。研究表明,三大海域磁化率(χ)存在显著差异,东海磁化率最高,渤海次之,黄海最低,即χdonghaiχbohaiχhuanghai,磁化率在河口、沿岸偏高,并呈现出向外海方向缓慢递减的趋势,这反映了三大海域的物源差异以及在不同水动力条件下的物源供给、扩散和运移。磁性参数与粒度的相关性研究表明,多重因子的综合作用使得χfd%作为整个海域沉积物的粒度代用指标并不理想。磁性参数的变化与沉积动力密切相关,水动力越强、水介质扰动性越大,磁性参数越离散。     

长江口北支潮流沉积物磁性特征与沉积环境分析

通过对兴隆沙 XL1 孔沉积物磁性特征的研究,为揭示潮汐河口潮流沉积物的磁性特征和建立长江口沉积相序提供新的手段,并在拓展环境磁学的应用领域方面进行有益的探索.研究表明:该地区沉积物的磁性矿物以低矫顽力亚铁磁性矿物为主;当χ、SIRM和χfd%、χARM 同处于低值时,反映细晶粒磁铁矿优先溶解,晶粒粗化,可作为还原环境的判据,而在近地表环境下 SIRM / χ、Bcr 和 HIRM 的高值,以及 S-100mT 的低值,一般显示赤铁矿、针铁矿的含量相对较高,可以作为氧化环境的标志.可用χfd%、χARM等参数值的大小来判别长江口北支水动力强弱.按磁化率等磁参数曲线的变化特征将 XL1 孔自下而上划分出 3 个磁性层.同时,参照沉积物的粒度特征和有孔虫分析结果,探讨了兴隆沙沉积环境自下而上的演变序列为:潮流沙脊→潮汐水道→潮滩.     

东海陆架沉积物环境磁学特征及其物源指示意义

对东海陆架69个表层沉积物样品进行了环境磁学测试,并结合重矿物鉴定和粒度分析数据讨论了其磁学特征、影响因素和物源指示意义。结果表明研究区表层沉积物中磁性矿物以磁铁矿为主,同时含有少量的磁赤铁矿和赤铁矿。这一结果与碎屑矿物镜下鉴定结果一致。根据磁学参数S–300(-300m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数)、SIRM/χ(饱和等温剩磁与磁化率之比)及SIRM(饱和等温剩磁),将东海陆架表层沉积物分为三类。第一类沉积物主要分布在西部内陆架及研究区东北部的细粒沉积区,磁性矿物含量较高,亚铁磁性矿物所占比例较小,磁性矿物颗粒细;第二类分布在中外陆架,磁性矿物含量低,亚铁磁性矿物比例相对较高,磁性矿物颗粒粗;第三类沉积物分布在研究区东部部分站位,磁性矿物含量高,亚铁磁性矿物含量也高,磁性矿物颗粒粗。沉积物整体的粒度粗细控制了磁性矿物颗粒的大小,且在以现代细粒沉积物为主的第一类沉积物中,磁性矿物含量与粉砂、黏土含量成正相关关系。S–100-SIRM(-100m T磁场下饱和等温剩磁的矫顽参数-饱和等温剩磁)散点图显示,东海陆架大部分区域沉积物磁学特征与长江沉积物一致,表明物质来源于长江;研究区东北部受到黄海沿岸流搬运来的黄河物质的影响磁学性质呈现出黄河物质特征;闽浙沿岸部分站位受到人类活动及瓯江物质的影响。     

闽江河口潮滩季节性冲淤变化格局及其控制机制

潮滩是潮汐作用下形成的细颗粒沉积物堆积体，在世界范围内分布广泛，在碳汇和海岸防护中发挥着十分重要的作用。随着河流输沙的减少，河口潮滩冲淤格局发生了变化，直接影响了潮滩功能发挥，亟需开展河口潮滩短周期的冲淤变化过程研究，为评估潮滩功能提供科学依据。根据在福建闽江口琅岐岛潮滩开展的不同季节沉积动力要素（水深、流速、波浪、悬沙浓度）和现场冲淤观测及表层沉积物的粒度分析结果，琅岐岛潮滩表层沉积物在夏季主要以粉砂和黏土组成的细颗粒沉积物为主，冬季则主要以砂和粉砂组成的粗颗粒沉积物为主；潮间带上部的互花米草盐沼总体以持续淤积为主，潮间带中部和下部表现出周期性的冲淤特征，总体以夏季淤积、冬季侵蚀为总特征，并且潮间带中部的冲淤变化幅度较潮间带下部大；冬季潮流流速、波浪作用及悬沙浓度均大于夏季，冬季潮周期内近底部悬沙以净向海输运为主，而夏季则以净向岸输运为主。综上所述，闽江口潮滩冲淤变化主要受动力过程控制，冬季波浪作用导致表层沉积物发生再悬浮，并被较强的潮流净向海输运，导致滩面发生侵蚀；夏季，波浪作用较弱，水体中的悬沙易发生沉降，较弱的潮流将泥沙净向岸输运，导致潮间带发生淤积。     

长江与黄河河口沉积物环境磁学特征及其对比研究

对采自长江现行主河道和黄河入海口处的表层沉积样品进行了环境磁学参数的测量和对比研究.结果表明:长江和黄河河口沉积物的磁性载体主要是亚铁磁性物质,亚铁磁性矿物晶粒以假单畴-多畴为主,同时亦有超顺磁晶粒的存在;长江河口沉积物的磁性明显强于黄河河口沉积物,特别是质量磁化率、非磁滞剩磁及饱和等温剩磁,两者相对偏差在40%以上;在粗粒级沉积物(>0.063 mm)中,长江河口沉积物的磁化率与全样磁化率平均值差别较小,在4%左右;黄河河口沉积物差别很大,可达34%.两者的差别反映了长江和黄河沉积物中磁性矿物赋存方式的差异;长江和黄河河口沉积物磁性特征的差异与两者粒度特征对比明显.长江和黄河河口沉积物的这些磁学方面的差别是源岩特征和气候环境差异上的反映,可以作为判别两者物源的有效示踪剂.     

福建洛阳江河口湿地沉积物粒度特征及其沉积环境意义

沉积物粒度是反映湿地沉积环境的重要指标之一．利用Mastersizer2000型激光粒度仪对取自福建洛阳江河口不同类型湿地的6根短柱状沉积物样品进行了粒度分析．结果显示,该地区沉积物基本为粘土质粉砂,红树林湿地内的沉积物最细,分选程度最好;互花米草湿地圈闭了大量水流带来的粗、细颗粒物质,导致平均粒径相对较大,分选相对较差．粒度参数的相关分析结果显示,平均粒径与分选系数的显著正线性相关,揭示了该地区水动力作用弱、物质来源单一的沉积环境,显著增加了河口湿地沉积速率．     

黄河三角洲飞雁滩HF孔沉积物的磁性特征及其环境意义

对黄河三角洲飞雁滩HF孔岩芯磁性特征的研究表明,大多数沉积物的磁性特征由PSD和SD磁铁矿所主导,少数以SD和PSD磁铁矿所主导。按磁化率等磁参数的变化可将该孔划分为7个层位,参照前人研究成果,结合岩性分析以及沉积物粒度和磁性特征,推断HF孔所在飞雁滩地区大致经历了河流—海陆过渡—浅海—前三角洲—三角洲前缘的沉积过程。沉积物磁性参数与粒度之间具有良好的相关性,可将χARM、χARM/χ和χARM/S IRM视作细粒级组分含量的代用指标。     

白令海和西北冰洋表层沉积物磁化率特征初步研究

为了准确解释环境磁学参数记录的极地古气候环境变化信息,本研究对白令海和西北冰洋61个站位的表层沉积物进行了高、低频质量磁化率(χ)、非磁滞磁化率(χARM)和磁化率-温度(k-T)分析,以探明该区沉积物中磁性矿物的种类、来源与搬运路径。结果显示,样品的χ具有明显的地域分布特征。白令海的χ值整体高于楚科奇海,并在育空河口外侧和圣劳伦斯岛南侧较高,向北和向西南方向逐渐减小。楚科奇海中东部陆架上表层沉积χ值高于阿拉斯加沿岸,而西北冰洋深海平原和洋脊区的χ值最低。χARM的变化趋势与质量磁化率相似,但频率磁化率的变化趋势与质量磁化率正好相反。k-T分析结果显示阿留申海盆沉积物中的铁磁性矿物以磁赤铁矿占主导,白令海陆架育空河口外侧和圣劳伦斯岛南北两侧为磁铁矿,白令海陆架西部和楚科奇海陆架中东部为磁赤铁矿和磁铁矿,楚科奇海阿拉斯加沿岸为黄铁矿,而西北冰洋陆坡、深海平原和洋脊区为胶黄铁矿和黄铁矿,但高纬度区沉积物中的胶黄铁矿含量更高。沉积物中磁性矿物的区域性分布受沉积物来源、洋流和底质环境等因素的控制。白令海和楚科奇海陆架磁赤铁矿来源于亚洲大陆,白令海陆架东部的磁铁矿来自育空河流域,阿拉斯加沿岸沉积物中的黄铁矿,应为阿拉斯加西北部陆源侵蚀来源的或早期成岩作用形成的,西北冰洋深海盆区的胶黄铁矿,为自生成因的。     

伶仃洋钻孔岩芯的磁学记录及其对海水进退的响应

华南珠江三角洲河口地区受到珠江流域和近海海洋环境的共同影响,其沉积体系中承载的古地质记录对于揭示海陆交互作用下的地质地貌过程演化具有独特意义.本研究对珠江伶仃洋湾口的一条钻孔岩芯进行了环境磁学研究.研究发现,在晚更新世以来海水入侵的相对高海平面时期,岩芯沉积物中磁性矿物的组成或高矫顽力组分的来源更稳定,反映了沉积区环境...     

北极东西伯利亚陆架沉积物物源:来自黏土矿物和化学元素的证据

本文对北极东西伯利亚陆架表层沉积物进行了粒度、黏土矿物以及常微量元素测定,阐述了粒度、黏土矿物和常微量元素的分布特征.利用因子分析与聚类分析划分了不同的沉积区,并探讨了各区沉积物的主要来源.结果表明,研究区可以划分为4个沉积区:(1)东西伯利亚海近岸河口区(Ⅰ区),沉积物以粉砂和砂质粉砂为主,TiO2、Zr、SiO2含...     

东海内陆架泥质沉积体研究进展

陆架海现代泥质沉积研究具有重要的地质学、环境科学和气候学意义,数十年来一直受到海洋科学家的关注,尤其是近年来在我国兴起了一股研究陆架泥质沉积体的热潮,取得一大批重要成果。本文对我国最大的东海内陆架泥质沉积体的研究进展进行回顾,作为典型区域呈献给读者。东海内陆架泥质沉积区从长江口水下三角洲向南,沿闽浙近岸浅海一直延伸到台湾海峡中部,全长800km,宽约100km,面积约80000km2,相当于两个台湾岛的大小,实属我国乃至亚洲浅海规模最大(体积排第二)的楔式泥质沉积体和现代沉积区。该区中晚全新世沉积地层厚度较大,局部厚达40—80m,总体上呈近岸厚、向海方向逐渐变薄,一般在50—60m等深线、局部可达75m甚至90m等深线附近尖灭。该区泥质沉积物粒度较细,主要由黏土和粉砂组成(大于90%),砂含量很低(小于10%),黏土和粉砂含量在泥质沉积区外缘急剧降低,而砂含量突然增加。沉积物类型为粉砂质黏土和黏土质粉砂,外侧与黏土-粉砂-砂(混合沉积)或泥质砂为界。粒度分布南北有一定差异,北段(长江口外至瓯江口外)近岸较粗外侧较细,近岸为黏土质粉砂,外侧为粉砂质黏土;而南段(自瓯江口至台湾海峡北部)则相反;深入台湾海峡中部的远端泥质沉积也较粗,为黏土质粉砂。现代沉积速率从长江口水下三角洲至闽浙沿岸近海以及从近岸向外陆架方向逐渐降低,与地层厚度分布相一致。悬浮体浓度空间分布,尤其是冬季悬浮体的分布与沉积速率的分布基本一致,表明沉积物是从长江口沿闽浙近海向南和从近岸向海输运的。矿物、化学和环境磁学指标等均显示沉积物主要来自长江,老黄河对该区北部,台湾物质对南部有一定影响,闽浙沿岸河流在局部也有少量贡献。该泥质沉积体的形成与全新世中期约7.3ka BP以来持续高海面及相应的总体沉积动力过程密切相关,主要包括闽浙沿岸流将长江物质源源不断地向南输送和沉积过程、台湾暖流、上升流在其外侧的阻挡作用,以及下降流和穿刺锋的横向输运等动力控制因素。沉积物输运主要发生在冬季,冬季风导致海洋动力加强的作用功不可没,热带气旋-台风风暴对泥质体起到了一定助长与破坏的双重作用。由于该泥质沉积体的形成与季风和沿岸流的密切关系,在形成过程中打上了气候环境的烙印,是冬季风和夏季风演化记录的良好载体,近年来的研究成果很好地揭示了中晚全新世以来千年、百年、十年尺度甚至更高分辨率的气候演化历史及气候突变事件。该泥质沉积区对人类活动的响应也较敏感,自3.0ka BP以来对长江流域燃火变化以及历史上中国人口的几次大迁徙均显现在沉积记录中,特别是对近几十年,尤其是三峡水库蓄水以来,长江来沙的变化也有明显的响应。未来的研究需要进一步澄清泥质体形成发育过程不同阶段中长江、黄河、台湾、闽浙河流物质以及残留区物质的定量贡献及时空差异;深入了解人类活动的响应及环境记录研究;加强现代沉积动力过程的观测和精细的数值模拟研究,揭示泥质积区动力背景的空间差异性,这不仅是深化泥质沉积形成机制的需要,也可为古环境恢复提供科学支撑。     

珠江三角洲全新世沉积物磁性特征及早期成岩作用分析

磁性矿物的早期成岩作用是沉积物埋藏后的重要过程,辨别早期成岩作用,才能更好地解释地层的矿物磁性变化。本研究对珠江三角洲顺德平原全新世钻孔MZ孔进行沉积相和室温磁性分析,并辅以热磁分析鉴定磁性矿物,以探讨钻孔不同深度和沉积相的早期成岩作用阶段。结果表明,MZ孔全新世地层自下而上包括感潮河道、河口湾和三角洲相。室温磁性特征与沉积相缺乏明显关联,表现出强烈的早期成岩作用。此外,全新世晚期岩芯磁性特征还受人类活动影响。该孔早期成岩作用以磁性矿物溶解和形成自生黄铁矿为主。在三角洲前缘相的上部和河口湾相底部保存了硫复铁矿。根据矿物组合推测以4.51～4.56 m和30.4～30.5 m两个深度为代表的硫复铁矿形成机制不同,即三角洲前缘相中硫复铁矿可能形成于早期成岩作用的硫酸盐还原阶段,而河口湾相的硫复铁矿形成于甲烷厌氧氧化阶段,后者的含量随着深度增加逐渐增多。上述现象说明,沉积环境可以通过影响有机质和硫酸根离子的供应量,决定磁性矿物所达到的早期成岩作用阶段。     

东海外陆架残留沉积中硫复铁矿的发现及其油气指示意义

1994～1995年间在东海外陆架获取370个柱状样,每个样长约为2～4m.对其底部沉积物作了磁性测试,发现局部地区存在SIRM异常高现象.由磁参数推断导致SIRM异常的矿物为硫复铁矿.将磁性异常地区沉积物作矿物磁选,对磁选所得矿物做扫描电镜、电子探针和能谱、X衍射及穆斯堡尔谱测试,证实了次生硫复铁矿的存在.结合本区新生代油气构造圈闭和残留沉积物可溶铁Fe3+/Fe2+比值异常的分布,用油气渗漏解释了SIRM异常及硫复铁矿的成因,从而认为SIRM异常对深部油气藏具有指示意义.     

九龙江口潮滩表层沉积物有机质的分布、来源及沉积环境指示意义

本研究旨在揭示九龙江口潮滩有机质含量及其来源的时空分异规律,寻找有效识别潮滩沉积环境的有机碳指标,以便更好地将有机碳应用于河口沉积微相识别和古环境研究。在九龙江口潮滩不同地貌单元,于夏季和冬季采集41个表层沉积物,进行粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和稳定碳同位素(δ¹³C)测试。结果显示：从高潮滩至低潮滩,沉积物粒度逐渐变粗,TOC、TN和C/N变小,δ¹³C值偏正。高潮滩有机质来源以陆源和红树林贡献为主,中潮滩以海源和互花米草贡献为主,低潮滩以海源贡献为主。九龙江口潮滩有机质的分布和来源受控于河口陆海相互作用的季节变化、潮滩沉积动力分异和潮滩植被分布。高潮滩与中–低潮滩之间,TOC存在显著性差异,TN、δ¹³C存在极显著性差异,因此参数组合TOC、TN和δ¹³C可作为高潮滩与中–低潮滩的有效判别指标。     

Sedimentary geology of the Columbia River Estuary

A multiyear study of the sedimentary geology of the Columbia River Estuary has provided valuable data regarding sediment distribution, bedform distribution, and suspended sediment distribution on spatial and temporal scales that permit delineation of sedimentary environments and insight into the sedimentary processes that have shaped the estuary. In comparison to other more-intensively studied estuaries in North America, the Columbia River estuary has relatively larger tidal range (maximum semidiurnal range of 3.6m) and large riverflow (6,700m³s⁻¹). Variations in riverflow, sediment supply, and tidal flow occur over a range of time scales, making the study of modern processes, as they relate to long-term effects, particularly challenging.Analyses of more than 2000 bottom-sediment grab samples indicate that the bed material of the estuary varies in a relatively narrow range between 0 and 8 phi (1.0 and 0.0039mm) with an overall mean size of 2.5 phi (0.177mm). Sediment size decreases generally in the downstream direction. Sediments from the upriver channels are coarse (1.5–2.0phi; 0.25–0.35mm) and moderately sorted; sediments in the central estuary show wider range and variation in grain size and sorting (1.75–6.0phi; 0.016–0.3mm). Sediment from the entrance region has a mean size of 2.75phi (0.149mm) and is well sorted. Seasonal changes in sediment size distributions occur and are best delineated by those samples containing more than 10% mud (silt plus clay). Sediments containing a significant fine fraction generally occur only in the peripheral bays and in channels isolated from strong currents. Thin deposits of fine sediments are occasionally found in main channels, and the ephemeral nature of these sediments suggest that they may erode and produce the silty rip-up clasts that appear intermittently in the same regions.The distribution of bedforms of various size and shape has been mapped with side-scan sonar during three seasons and at various tidal stages. The presence of bedforms with wavelengths of 6–8m and alternating slip faces about 40cm high indicates that the deeper portion of the entrance region is dominated by tidally reversing lower flow regime sediment transport. Bedforms in the upper reaches of the estuary are much larger, with heights of up to 3m and wavelengths of up to 100m. These bedforms, and the smaller, superimposed bedforms, imply downstream transport under fluvial conditions. In the central estuary, bedforms in the deep portion of the main channels are oriented upriver while those on the shallow flanks of the channels are oriented seaward. The landward limit of upriver bedform transport varies seasonally in response to riverflow fluctuations.A complex array of sedimentary environments exists in the Columbia River estuary. Each environment is influenced by the relative importance of waves, fluvial currents, and tidal currents, as modified by the presence or absence of estuarine circulation, vegetation, or human activity. The importance of these enviroments to the ecosystem of the estuary is discussed in subsequent papers in this volume.