南海神狐表层沉积物常量元素地球化学特征及其物源分析

通过对神狐海域109个站位表层沉积物样品的常量组分化学分析,研究了该区域海底沉积物常量组分的地球化学特征、R-型因子分析和典型组分分析与物质来源的关系。分析结果表明,SiO2含量最高,并随着水深增加而增大,CaO和CaCO3含量的变化趋势与SiO2正好相反;常量组分相关分析结果表明,SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、TiO2、MnO之间存在显著至弱的正相关关系,而CaO、CaCO3和烧失量与上述组分呈明显的负相关关系。R-型N子分析和典型组分分析结果表明,神狐海域物质来源复杂,主要受陆源组分和碳酸盐型的生物碎屑组分控制,属于半深海沉积环境。     

神狐海域水合物沉积层稀土元素地球化学特征

利用ICP-MS对神狐海域天然气水合物SHW2和SHW7两钻孔柱状样品含水合物层沉积物中的稀土元素进行了分析和研究,结果表明:SHW2及SHW7两钻孔各12个样品的ΣREE丰度平均值与上陆壳的平均值接近;沉积物中轻稀土和重稀土存在显著分异,两钻孔稀土元素配分模式相近,与上陆壳和代表上地壳平均值的澳大利亚后太古代页岩(PAAS)的稀土元素分布形态相似,并继承了源区母岩性质,显示出物源主体为陆源岩。两钻孔稀土参数剖面图显示,稀土总量(ΣREE)和轻稀土总量(LREE)、重稀土总量(HREE)具有很好的正相关性,δCe与δEu基本显示负相关,推测其沉积物源具有相似性。     

南海中部表层沉积物的元素地球化学

根据1983年9月—1984年7月所调查的南海中部91个表层沉积物中Fe,Mn等18种元素分析并结合其它资料的详细研究结果表明:(1)南海中部沉积物具有在近海—深海环境下形成的半深海沉积物的地球化学特征;(2)元素含量分布规律是,Al,K,Fe,Mg,Cu,Ce,Ni,Ba,Mn,Zn,Pb,N含量从陆架外缘到陆坡直至深海递增;Ca,Sr,C_(有机)从陆架外缘到陆坡含量渐增,由陆坡向深海锐减;Si和Ti含量在陆坡低、陆架外缘和深海高;(3)因子分析得出三种元素组合,即常量元素Al,Si,K,Fe,Mg,Ti,微量元素Cu,Co,Ni,Mn,Ba和Ca,Sr,C_(有机),N组合;(4)沉积物元素组成和含量的主要控制因素是沉积物类型。     

南沙群岛海域沉积物稀土元素地球化学研究

应用电感耦合等离子质谱法测定了南沙群岛海域3个站位沉积物中的稀土元素(REE)和过渡金属元素的含量,讨论了沉积物中REE水平及深度分布的变化特征,以特征金属元素为指标对3个站位进行了沉积区划分,同时对REE与10种金属元素的相关性进行了研究。结果表明,3个站分别为近大陆架残留沉积区、大陆坡深海沉积区和碳酸盐沉积区,各站REE含量存在较大差别,但分布模式相似,均为轻稀土富集型和Eu负异常,每个站各层REE分布模式线几乎重合;3个站沉积物中REE都与Ti、Zr有很好的相关性,与其它金属元素不存在明显的相关性,表明3个站沉积物物源主要为陆源上地壳物质。结合测年资料,认为该海域3个站全新世以来沉积物物源变化很小,沉积环境稳定。     

南海北部陆坡神狐海域HS-373PC岩心表层沉积物古菌多样性

利用分子生物学技术分析南海北部神狐海域天然气水合物潜力区HS-373PC岩心表层沉积物中古菌多样性,从沉积物中提取总DNA并扩增古菌16SrRNA基因序列,对克隆文库进行系统发育分析。结果显示所有古菌序列均属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。其中泉古菌以C3为主要类群,另有少量序列属于Marine Benthic Group(MBG)-B,MBG-C,Marine Crenarchaeotic Group I(MGI),Marine Hydrothermal VentGroup(MHVG)和Novel Group of Crenarchaea(NGC);广古菌以MBG-D为主,其它序列分别属于UnclassifiedEuryarchaeotic Clusters-1/2(UEC-1/2)。     

山东半岛南部近岸海域表层沉积物稀土元素的物源指示

通过对山东半岛南部海域147个表层沉积物样品和周边入海河流46个表层沉积物样品粒度与稀土元素（REE）测试分析,系统地研究了该区稀土元素分布、δEu和δCe异常以及稀土元素的球粒陨石标准化和上陆壳标准化配分曲线特征等。结果表明,研究区沉积物REE呈现轻稀土元素（LREE）富集、重稀土元素（HREE）平坦以及中等程度的Eu异常等特征。对代表站位与长江、黄河及周边中小入海河流沉积物的稀土元素分析对比,利用以Ce/La和Sm/Nd作为对比元素的FD判别函数分析,以及对一些在地球化学环境中比较稳定元素的比值进行了验证比较,初步判别研究海区的表层沉积物物质来源以现代黄河沉积物质为主,周边中小河流也对其物源产生一定的影响。     

浙闽近岸海域表层沉积物稀土元素的物源指示

通过对浙闽泥质区近岸海域的151个表层沉积物样品和周边入海河流的71个表层沉积物样品进行粒度和稀土元素测试分析,研究了该区的稀土元素分布、Eu和Ce异常、稀土元素的球粒陨石标准化和上陆壳标准化配分曲线特征等。对研究区表层沉积物与长江、瓯江、闽江表层沉积物的稀土元素进行对比,以Ce/La和Sm/Nd作为元素对进行FD判别函数分析,结果表明研究区表层沉积物并不是单一物源形成,是长江、闽江、瓯江共同作用的结果。为了探究3条河流对浙闽近岸海域影响程度的大小,用物源指数进行判别,结果表明,3条河流对研究区内陆架、外陆架的影响程度都是长江＞瓯江＞闽江,内陆架表层沉积物中长江源占有明显优势,外陆架表层沉积物物源比内陆架更复杂,3条河流的混合作用更明显。     

南海西北部表层沉积物常量元素地球化学特征

分析了南海西北部198个表层沉积物的常量元素地球化学特征,研究了沉积物常量元素的含量分布特征、富集程度和粒度效应。结果显示,沉积物的常量元素以SiO2、Al2O3、CaO含量较高,平均值分别为45.9%、8.53%、16.7%,其中SiO2、Al2O3代表了陆源碎屑组分,CaO代表了生物碎屑组分。陆架区具有较高的SiO2含量,陆坡区具有较高的Al2O3、CaO含量,但是,Al2O3的高含量在深水下陆坡区,而CaO的高含量在上陆坡岛礁区。总体上,常量元素Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、TiO2与Al2O3具有相似的含量分布特征,指示细粒组分的吸附作用;而SiO2、CaO与Al2O3呈相反的分布特征以及负相关关系,反映了沉积物的常量元素受到石英矿物和碳酸盐矿物的稀释作用。大部分元素的富集因子介于1~2之间,富集特征不明显,表明碎屑物质主要为地壳来源,仅CaO、MnO出现较高的富集因子,指示陆坡区生物富集作用和深水陆坡区化学沉积作用的贡献。     

南黄海表层沉积物微量元素地球化学特征

分析了在南黄海采集的295个站位的表层沉积物样品的微量元素含量和500个站位的粒度参数,研究了南黄海沉积物微量元素含量、平均粒径和判别函数的分布特征及微量元素、沉积物类型和平均粒径的相关性。南黄海沉积物微量元素分布由于物质来源和与沉积物类型相关性的不同,表现出明显不同的分布规律:Sr分布与黄河、长江和生物碎屑碳酸盐的贡献有明显关系;Ba分布与黄河、锦江物质供给有关;东部Rb元素分布反映了韩国河流沉积物对南黄海东部的影响;Co分布反映了长江物质的运移方向。Ba和Cu与沉积物类型相关性不明显,不受沉积物粒度控制;Sr、Co、Rb则可以用于区分黄河、长江和韩国河流沉积物的来源。     

南海西部表层沉积中的钙质超微化石

分析研究了南海西部308个表层沉积样品中的钙质超微化石，发现除一个样品外，所有样品均含有钙质超微化石，但相对丰度相差悬殊，在0－1725个范围内变化。钙质超微化石在平面上的分布具有较明显的分区性，可划分为3个区。超微化石组合与南海其它地区超微化石组合面貌相似，由15属23种组成，以Gephyrocapsa oceanica，G.spp.（small）,Emiliania huxleyi和Florisphaera profunda为优势种，占90％以上，其中Florisphaera profunda为绝对优势种。本调查区超微化石的分布受多种因素的综合影响，重点讨论了水深、陆源物质的稀释作用、碳酸盐的溶解作用以及重力流的沉积作用等因素对超微化石分布的影响，并根据超微化石的分布推断碳酸盐临界补偿深度（CCrD）约为3100m，碳酸盐补偿深度（CCD）大于4300m。     

南海北部陆坡神狐海域晚中新世以来沉积物中生物组分变化及意义

对南海北部陆坡神狐海域4口钻孔(BY1、BY2、BY3、BY4)岩心沉积物中微体古生物的研究表明晚中新世以来该区沉积物中硅质和钙质生物组分丰度具有较大时间和空间变化。从时间上看,硅质生物在晚中新世-上新世几乎缺失,中更新世以来约40万年(0~24 m)才较多出现,18万年以后繁盛,大于0.15 mm粗粒级有孔虫在晚中新世期间丰度很低,而在更新世-上新世丰度很高;空间上的差异表现在不同的钻井岩心中生物丰度变化范围较大。根据硅质生物丰度变化可推测晚中新世-上新世-早更新世时海水表层古生产力极低,而中更新世以来古生产力相对较高。南海北部钙质生物丰度的变化主要受控于陆源物质的输入量,在钻探区可识别2个可能具有不同物质来源的小区块,如BY1、BY2孔晚中新世-上新世陆源物质的输入量高于更新世,BY3和BY4孔更新世陆源物质的输入量高于上新世。2007年本区钻探结果揭示的一个令人惊奇和十分独特的现象,水合物以高达20%~49%饱和度状态分散在细粒沉积物(黏土粉砂)孔隙中,本研究发现这些矿层富含钙质生物组分(钙质超微化石和有孔虫),而硅质组分贫乏。由此初步推测,大量钙质生物组分的存在可能增加了黏土粉砂沉积物的孔隙空间,从而为大量水合物的赋存提供了有利的沉积孔隙空间。     

南海深海表层沉积硅藻的分布

定量分析了南海36个深海现代表层沉积样品中的硅藻，发现主要的种有Thalassionema nitzschilides、Chaetoceros messanensis、Coscinodiscus modulifer、Thalassionthrix longissima、Nitzschia marina和Cyclotella spp.。根据硅藻优势种含量、丰度等特征以及Q型聚类分析，大致划分为5个组合带，它们主要受温度、上升流等环境因素的影响。     

南海北部神狐海域天然气水合物差异性分布的控制因素

南海北部陆坡区具备天然气水合物形成聚集的地质条件,神狐海域的海底沉积层温度和压力条件符合水合物成藏的要求;源岩生烃潜力巨大且烃类运移条件良好,可以为水合物成藏提供充足的气源和通畅的运移通道。然而,钻探结果揭示了神狐海域天然气水合物在相似地质背景地区聚集分布的差异性,其机理及控制因素并不清楚。基于研究区8口钻探井的成藏地质条件,综合对比分析了成功获取及未获取水合物站位处的地震、测井、钻井、地球化学等数据,并以此探究南海北部神狐地区天然气水合物分布不均匀性的控制和影响因素。     

南海北部神狐海域海底滑坡在地震剖面上的识别及形成机制

海底滑坡广泛发育于海底陆坡,是沉积物往深海盆地搬运的重要方式。大规模的突发性海底滑坡事件不但可以改变海底地形地貌,还可能触发海啸,给沿海地区居民的生命和财产带来巨大损失。对海底滑坡地震响应特征进行研究,可以推断其物质来源、形成机制以及演化模式,为人类的防灾减灾提供科学依据。神狐海域地处被动大陆边缘,海底构造复杂,大陆坡较陡,具有发育海底滑坡的条件。结合最新采集的三维地震数据,在南海北部神狐海域发现了多期海底滑坡,研究表明,这些海底滑坡在地形上具有以下特征:在坡度剧烈变化处,有弧形主陡坎,沿着主要陡坎的两侧向下延伸则会出现近平行的侧壁,在海底峡谷侧壁和在较顺直的海底斜坡上存在圈椅状陡坎或陡壁。在对研究区海底滑坡的地震响应特征分析的基础上,研究了海底滑坡的地貌特征、内部结构及几何形态,探讨了南海北部陆坡神狐海域海底滑坡的形成机制,对于开展区域海洋工程,防止灾害发生具有重要意义。     

南海东北部表层沉积中钙质超微化石的分布

对南海东北部海区 (12～ 2 2°N、116～ 12 2°E) 15 5个表层样品进行了超微化石分析。结果显示 ,各站位样品超微化石总丰度相差悬殊 ,最多可达 1198枚 ,最少则样品中未发现超微化石。在总共 15 5个样品中 ,总丰度大于30 0枚的为 49个 ,占 31.6 % ,30 0～ 1枚之间的为 5 9个 ,占 38.1% ,未发现超微化石的样品有 47个 ,占 30 .3%。同时 ,超微化石在平面分布上可分成 7个区。超微化石组合主要由 15属 2 2种组成 ,在大多数样品中都是以Florisphaera profunda占绝对优势 ,这与南海其它地区超微化石组合面貌有明显差别。还讨论了影响超微化石分布的可能因素 ,包括水深、陆源物质稀释、碳酸盐溶解作用、海水透明度及营养跃层深度等等 ,并据超微化石的分布推测研究区北部碳酸盐补偿深度在 34 0 0 m左右 ,而南部可能在 35 0 0 m以上 ,同时推测该区海水营养跃层可能普遍偏深。     

南海北部神狐海域水合物钻探区沉积物地球化学特征

海底水合物形成分解/甲烷渗漏的甲烷以及相关的生物地球化学过程可能对海底的沉积环境产生影响,因此识别水合物的形成分解/甲烷渗漏对海洋沉积环境改造有助于了解水合物成藏特征及其形成分解过程。选取南海北部神狐海域2007年水合物钻探区的SH3钻孔沉积物为研究对象,对SH3钻孔岩心的碳硫数据、主微量元素,尤其是氧化还原敏感元素(U、Mo、U/Mo、V/Sr)进行分析测试,同时结合SH3钻孔孔隙水数据和前人对神狐水合物钻探区的研究成果等进行对比研究。结果表明南海北部神狐海域沉积物来源除河流沉积物以外,同时还有少量中国黄土以及大陆岛弧的长英质岩浆岩沉积物;通过对U、Mo、U/Mo以及碳硫数据分析,发现SH3钻孔在10~25 mbsf(meter below the seafloor)层位为硫酸盐驱动的甲烷厌氧氧化作用(Anaerobic oxidation of methane, AOM)造成的还原沉积环境,AOM作用导致了在这一层位发生了LREE/HREE、MREE/HREE的分馏;SH3钻孔沉积物在约180~215 mbsf的含水合物层位出现了浊流沉积的次氧化的沉积环境,同时其赋存的细粒沉积环境也导致了轻重稀土元素的分馏,与水合物饱和度存在一定的相关性。