台西南海域表层沉积物元素地球化学特征及其物源指示意义

对南海台西南海域表层沉积物的常量、微量元素含量分布变化特征、元素相关性以及元素组合特征进行了分析。结果表明,SiO2和Al2O3是研究区表层沉积物中的最主要组分,元素的含量与水深、粒度存在明显的相关性;R型因子分析识别出3个元素组合,分别代表细粒的陆源碎屑沉积组合、粗粒的生物碎屑组合和细粒的生物碎屑组合;研究区表层沉积物的物质来源主要有陆源和生物源两种,以陆源为主。     

18.5ka以来冲绳海槽中部沉积物碎屑态来源和古环境变化的常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽中部18.5ka以来柱状沉积物碎屑态的常量元素组成特征及其古环境指示意义,对KX12-3孔进行了151个样品中碎屑态的提取及其常量元素和粒度综合分析。结果表明:主要常量元素含量表现出明显的两段式垂向变化特征,底部的Z1阶段(492~96cm)形成于末次冰消期及早全新世(18.5~9.6ka),中国大陆河流(长江、黄河)物质输入是沉积物中陆源碎屑物质的主要来源;而顶部的Z2阶段(96~0cm)则形成于早全新世以来(9.6ka),沉积物中的陆源碎屑物质仍以中国大陆来源为主,台湾物质输入也有一定贡献。此外,岩心中还记录到了7.3ka时发生的K-Ah火山事件。常量元素相关性、R型因子及典型常量元素比值分析均表明主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近的陆源碎屑物质输入,热液活动和火山物质的影响较小。不同时期陆源碎屑物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,并与海平面波动及黑潮的演化具有很好的耦合关系。此外,在5~3.5ka期间,KX12-3孔的Fe_2O_3、MgO、Fe/Ti、Mg/Ti值及粒度减小,这应该是由当时黑潮的减弱或"摆动"出冲绳海槽引起的。     

莱州湾晚第四纪以来沉积物元素地球化学特征及来源

元素地球化学信息对于地层划分和物源分析具有重要的指示意义。通过分析莱州湾BH1302孔岩芯沉积物常微量元素特征发现,元素含量在地层分界处发生明显变化,可以作为晚第四纪地层划分的重要指标。结合钻孔岩性相、粒度特征和测年数据,将研究区晚第四纪以来的沉积划分为4段,分别对应于晚中更新世、MIS 5期、MIS 4—3期和MIS 1期。钻孔岩芯沉积物常微量元素在垂向上变化存在着共生的关系,除Na₂O、Ba和Sr外,大部分常微量元素变化与粒径强相关。R型因子分析揭示陆源细颗粒碎屑沉积、陆源粗颗粒碎屑沉积和海洋自生元素供应对BH1302孔沉积物的地球化学组成具有重要作用,但不同时期影响作用有所差异,陆源细颗粒碎屑沉积占主导地位,但短时期内陆源粗颗粒碎屑沉积或海洋自生元素供应也可能成为主导因素。     

南海西南部晚更新世以来元素地球化学特征的古环境意义

对南海西南部近湄公河三角洲中陆坡上的MD01-2392站样品进行的地球化学分析表明,该站的沉积物主要为湄公河带来的陆源碎屑,并且其物源四十万年来没有发生明显变化。分别用元素TiO2、CaO估算出沉积物中陆源碎屑的含量及CaCO3的含量,结果显示CaCO3在间冰期时高,而在冰期时低,表现出“大西洋旋回”的特征。陆源碎屑含量与CaCO3含量相反,显示出南海CaCO3旋回属于稀释旋回。元素的Ti标准化值表明,该站沉积物源区在冰期时化学风化弱,而在间冰期时相对较强,说明间冰期时物源区存在相对温暖湿润的气候环境。     

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.     

88ka以来冲绳海槽北部古环境演化:来自元素地球化学的证据

对CSH1岩心全样沉积物样品进行元素地球化学分析,揭示了过去88ka冲绳海槽北部沉积物成分、水动力条件及陆源碎屑物质源区风化历史。冲绳海槽北部碎屑沉积物母岩主要以长英质为主,在MIS 1期沉积物存在大量火山源物质。过去88ka,沉积物源区风化程度较弱,但是自冰消期以来有逐渐增强的趋势。沉积物Zr/Nb比值表明在MIS 1期和MIS 5.1期水动力较为强烈,这与黑潮增强的时间一致,可能是指示黑潮强度的一个指标。冲绳海槽北部陆坡沉积物陆源碎屑贡献在低海平面时期显著增加,而在MIS 1和MIS 5.1期生源贡献显著增加。冲绳海槽北部沉积物成分变化明显受到黑潮和入海径流的调节,实际上受海平面和东亚季风的制约。     

南海北部中更新世0.78～1.0 Ma期间的陆源碎屑粒度记录

南海北部陆坡大洋钻探计划(ODP)1144站的高速堆积体为高分辨率的古环境研究提供了良好的材料。通过分析1144站陆源碎屑的粒径分布,高分辨率地(200a)研究了中更新世气候转型期(0.78～1.0Ma)东亚夏季风演变在南海北部的记录。结果显示,陆源碎屑的粒径比值(3.5～8.2μm)/(9～23μm)可以作为东亚夏季风演化的替代指标,高值代表强盛的夏季风。这个比值指示了夏季风在920ka时突然增强,表明中更新世转型以夏季风突然增强为起点,此后夏季风处于不断加强和减弱的循环状态,说明了中更新世气候转型是一个渐变的过程。东亚夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,显示东亚季风演化的天文驱动机制。频谱分析发现,夏季风演化存在3.3ka和1.2ka左右的千年尺度周期,且在转型前后千年尺度周期也发生变化,说明中更新世的气候转型不仅表现在轨道尺度的气候周期变化上,也体现在千年尺度气候波动的特征变化上。     

24ka来冲绳海槽北部沉积物来源的高分辨率常量元素记录

为进一步了解冲绳海槽北部24ka来柱状沉积物的常量元素组成特征及其物源和古环境指示意义,对PC-1孔进行了402个常量元素和粒度及344个浮游有孔虫氧同位素的综合分析,其平均样品分辨率高达百年时间尺度。结果表明:沉积物中的主要常量元素含量表现出明显的3段式垂向变化特征,并记录到了7.3和12.7cal.kaBP时的两次火山事件;物源判别图解及R型因子分析则揭示出主要氧化物含量在垂向上的变化主要受控于附近陆源物质输入,而热液活动和海洋生物沉积作用及火山物质的影响较小。特别是不同陆源物质对研究区的影响表现出明显的变化规律,与海平面波动及对马暖流形成演化间具有良好的耦合关系,但期间的典型古气候事件却并未明显改变沉积物中的陆源物质组成,从而为揭示24ka来冲绳海槽北部地区陆源物质输入演化历史,及其主要控制因素提供了新的高分辨率资料。     

西沙海槽表层沉积物地球化学特征及其地质意义

对西沙海槽区50个表层沉积物的常微量元素进行了地球化学及沉积环境特征研究。西沙海槽区表层沉积物具有SiO2、TiO2含量低和CaO含量高的特征；除了MnO外，各组分的变异系数均较小，元素的分布差异较小，元素分异不明显。常量组分对比表明研究区兼具浅海及深海沉积的特点，为由浅海向深海过渡的半深海沉积环境。富集因子分析表明，从槽坡至槽底富集因子变化不大，略呈增加趋势，Cu、Co、Ni、Pb、Zn、Ba、Mn的富集因子都大于1，表明这些元素除了陆源之外还有其他的来源。海槽区沉积物的化学组分及其来源是复杂多样的，其中包括陆源组分、生物源、火山碎屑等，但陆源碎屑和黏土组分以及碳酸盐型的生物碎屑组分是控制研究区沉积物化学成分的最主要因素。     

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。     

长江口外缺氧区沉积物中元素分布的氧化还原环境效应

对取自长江口外缺氧区及其邻近海域表层沉积物样品进行了粒度组成和元素(主要包括氧化还原敏感性元素和亲碎屑元素)丰度的分析与测试,对长江口外缺氧区缺氧环境对元素分布的影响进行了探讨,提出了长江口外缺氧区沉积物中氧化还原敏感性元素(Redox sensitive elements,简称RSE)分布的氧化还原环境效应。亲碎屑元素丰度的分布显示出明显的粒控效应,而氧化还原敏感元素的分布受粒度效应的制约很弱,主要受离岸缺氧区还原环境的制约,具有在缺氧区富集的特点。缺氧环境对RSE分布的影响超过了元素的粒控效应,从而使研究区RSE的分布呈现出典型的氧化还原环境效应。     

冲绳海槽中段近4万年来沉积物属性和来源

对冲绳海槽中段DGKS9603孔134个样品(孔深0~481cm),测试了18种常、微量元素,对该柱样的29个样品(孔深0~488cm)进行了REE测试。对采自长江三角洲的CYm柱样和黄河三角洲的S3柱样中的晚更新统的5个样品进行了常、微量元素和REE测试。分析表明,冲绳海槽中段在全新世、末次盛冰期和末次间冰期的沉积物均以陆源物质为主,生物沉积为次。末次盛冰期以陆源硅质碎屑沉积的大量增加为特征;全新世生物沉积量有较大的增加;末次间冰期介于上述两者之间,但较全新世更富陆源物质。冲绳海槽的物源演化受末次冰期的影响,具有阶段性。对比冲绳海槽与长江和黄河物源的地球化学参数,包括REE、稀有元素、惰性常、微量元素,判识出末次盛冰期冲绳海槽的陆源物质,具有长江源的物质属性,沉积物可能主要来自古长江。     

长江口外海域岩心沉积物地球化学特征及其对人类活动的响应

对长江口外海域Y16站岩心沉积物中元素含量和粒度组成进行了分析,并通过137Cs测定了年龄。结果表明,该岩心沉积物中元素含量在垂向上的变化与沉积物粒度组成的变化密切相关,根据元素含量的变化特征可将其分为3段:1966年之前、1967—1989年和1990—2006年。R型因子分析表明,影响该岩心沉积物中元素含量变化的主要因素为陆源物质供给。另外,生物沉积作用和人为污染对部分元素含量的变化有一定影响。元素含量的变化特征在前两个阶段主要与流域自然过程相联系,在后一阶段(1990—2006年)人为污染对沉积物中Pb和Zn元素含量的变化有所影响,但这种影响在长江大量输沙的背景下被明显减少。目前,由于长江输沙量的大幅下降(2006年长江输沙量仅为0.85亿t)以及人为污染影响程度的增强(煤、石油燃料消耗的持续增加以及工业的持续发展),未来长江口海域重金属元素的污染情况将面临更大的挑战。     

末次冰期以来日本海陆源沉积的地球化学记录及其对海平面和气候变化的响应

通过对日本海Ulleung盆地KCES-1岩心中的主微量元素、稀土元素及粒度的综合分析,探讨了沉积物来源及其控制因素。结合地层年代模型,恢复了研究区48ka以来的古环境记录。结果显示,日本海Ulleung盆地沉积物以陆源碎屑为主,沉积物中主微量元素(Al、K、Fe、Mg、Na、Ti、Th、Sc、Rb、Sr、Cr、Co、Hf、Zr)含量普遍低于平均页岩。稀土元素丰度(ΣREE)为80～213μg/g,与长江、黄河及中国黄土接近,高于日本上地壳。球粒陨石标准化显示,沉积物中轻稀土显著富集,有显著的Eu负异常(0.6～0.8),Ce异常不显著。元素比值(La/Th、Th/Sc)及La/Th-Hf物源性质判别分析显示,研究区沉积物主要来源于上地壳,母岩落入长英质源岩区。在11～18ka,主微量元素的分布特征与11～0ka及48～18ka有显著差异。海平面和全球气候变化是控制主微量元素时空分布的重要因素。化学蚀变指数CIA(45～61)显示沉积物源区化学风化程度较弱,18ka以前风化程度低于18ka以后风化程度,暗示气候由干冷向暖湿转移。这与全球气候变化和东亚夏季风强度变化趋势一致。     

A STUDY OF DETRITAL MINERALS IN THE SEDIMENTS FROM THE WESTERN CENTRAL PACIFIC OCEAN

No Jess than 90 species of detrital minerals have been identified from the fine and very fine sand grains in the sediments from the Western Central Pacific. It is demonstrated that the volcanic minerals were originated from the eruption of oceanic tholeiitic magma since the Early Pleistocene according to the mineralogical indications and the rare-earth element distribution pattern. The mineral assemblage indicates that the detrital minerals are principally of pelagic origin. But the Melanesia Basin has more terrigenous constituents of minerals, of which, the quartz content increased generally during the interglacial periods. The area of Wallis Islands, especially of the Northern Fiji Basin has relatively typical pelagic substances and less terrigenous components. The genesis of the authigenic manganese nodules is closely related to the brown clay and can also be found in the calcium carbonate sediments in form of fine grain, but not in the relatively loose calciferous volcanic ash bed in the Northern Fi     

Spatial and vertical distributions of elements in sediments of the Colorado River delta and Upper Gulf of California

The abundance of major components (Fe, Ca, K, and organic carbon) and trace elements was analyzed in surface sediments and core samples from the Colorado River delta (CRD) and the Upper Gulf of California (UGC) using instrumental neutron activation analysis.The spatial distribution patterns of the elements studied are consistent with the model of sedimentary dynamics proposed for this area [Mar. Geol. 158 (1999) 125]: intense tidal resuspension of sediments in the delta with subsequent transport of suspended particulate matter in a southerly direction, followed by sedimentation of fine-grained material in a depocenter near the southwestern margin of the UGC. Concentrations of most of the elements are higher in the surface sediments of this depocenter. The gradual mixing of terrigenous and marine biogenic materials, normally expected for the estuarine sediments, was not detected in the CRD–UGC system because of homogenization of the sediments by tides and wind.Vertical profiles of element contents in samples of the sediment core collected in the depocenter area revealed (i) almost no anthropogenic contamination of the area by environmentally important trace elements such as Cr, Co, Sb, and As; (ii) a twofold decrease of Fe, Sc, Cr, and Co in upper core sediments; and (iii) the enrichment of the sediments at 60–62 cm depth in the core, in calcium carbonate, Ca, Sr, and the Eu_n/Sm_n shale-normalized ratio along with a depletion in this layer of Fe, Sc, Cr, Co, light rare-earth elements (REEs), and some other elements of terrigenous origin, presumably caused by the dilution of fluvial terrigenous material by biogenic carbonates, which were probably introduced at this level in the sediments by the action of a strong episodic winter storm, followed by the advective transport of shell fragments from the coastal clam banks or as a result of strong planktonic bloom.     

西菲律宾海沉积物铁族元素地球化学

本文对取自西菲律宾海区的三个柱状沉积物岩芯的铁族元素地球化学行为进行了系统的研究。从元素的含量及剖面变化、元素的相关性及组合特征,铁族元素与主元素的关系以及元素的赋存状态等方面探讨了物质来源、沉积作用和古气候,并据此进行了地层划分。沉积物有4种来源:海底火山源、生物源、自生源和陆源。海底火山物质提供了较多的铁族元素,相形之下,自生沉积作用较弱。元素地层学研究表明,在全新世温暖期和晚更新世寒冷期铁族元素表现出不同的地球化学行为,尤以Mn和亲生物(Ca)元素对气候的反映灵敏。WP_2孔和WP_(40)孔铁族元素特征相似,与WP_1孔差别较大。     

晚第四纪南海北部陆坡沉积物常量元素比值对气候变冷事件的指示意义

南海北部陆坡柱状沉积物的常量元素统计分析表明, 沉积物中的Ti、Al、Fe、K、Mn、Mg代表了陆源元素组合;而消除粒度效应的陆源元素比值Al/Ti、Fe/Ti和K/Ti等的变化曲线与浮游有孔虫氧同位素曲线对比表明, 在气候变冷事件(Heinrich事件、Younger Dryas事件、PME斜室普林虫低值等事件)期间, 陆源常量元素比值明显降低。这一对应特征, 一方面体现了气候变冷事件的发生对陆源区化学风化强度的制约, 另一方面也说明与指示长时间尺度气候相似, 陆源元素比值对短时间尺度的气候变化也具有明显的指示作用。