黄河三角洲海岸岸线和潮水沟体系发育及其分维研究 ——黄河三角洲潮滩海岸时空谱系研究Ⅲ

千年来，黄河三角洲地区尾闾入海河道在大口河－淄脉沟之间频繁摆动，各时期行水河口形成的河口滩均有宽大的潮间地带，但从地貌－沉积发生学上并不具备潮滩的性质；当行水河道摆走后，原河口滩摆脱了河口径流水沙的直接作用而被“废弃”。在海洋动力的作用下向潮成海滩的方向发育，“废弃”的时间越长，潮滩发育得越成熟。黄河三角洲洲边大多数海岸，属于处在不同发育阶段的潮滩型海岸；三角洲的东北角海岸地处区域M2分潮无潮点附近，被“废弃”的河口滩逐渐被励行强风浪作用剥平形成浪蚀型海滩。因此，黄河三角洲洲边并存三元谱系海滩，即河口滩、潮成海滩（潮滩）和浪蚀海滩，它们各具有自身的特点。本文将三角洲岸线和潮水沟体系分维D作为指标，对三角洲海岸发育时空谱系作进一步探讨。计算分析表明，区域内岸线分维与潮滩发育的时间成正相关，特大高潮岸线尤为明显，如古代黄河三角洲岩段岸线的分维值D为1．2356－1．1625，而近代黄河三角洲平均变化在1．091－1．18范围内。平均高潮岸线分维值D为有相应的一定程度的变化；对三角洲边不同发育年代（10^0-10^3a）的23个潮水沟体系进行m级分辨率分维值D测计结果显示，在行水河口滩区岸和发育时间短、潮差小的区段（如浪蚀海滩）沟系（含潮水沟和径流水道）的分维值D较小，平均变化在1．3854－1．4911范围内；废弃河口滩向潮滩演化时间较长的区段以及嘴间海湾和烂泥湾区段潮水沟体系的分维值D较大，它们平均变化在1．6246－1．8435之间，此为潮滩型海岸，基个发育了不同规模密集多级分枝的潮水沟。黄河三角洲各段海岸岸线和滩体上的沟槽系统的分维值可以作为岸滩在河－潮－浪和底质地形边界条件综合作用下，在时间维的进程中所形成的时空谱系的一项主要定位性指标。     

长江与黄河沉积物中粘土矿物及地化成分的组成

采用X射线衍射物相分析、ICP－AES成分分析等方法对长江与黄河沉积物中粘土矿物、地化成分组成进行了研究，结果表明：在粘土矿物组成上，长江、黄河沉积物都为伊利石＋绿泥石＋高岭石＋蒙皂石组合，但长江沉积物以伊利石含量高（约70％）、蒙皂石含量低（约5％－7％）、伊利石／蒙皂石比值大于8为特征；黄河型沉积物则以伊利石含量低（约60％）、蒙皂石含量高（约15％）、伊利石／蒙皂石比值小于6为特征。在小于0.016mm粒级内残渣态地化成分组成上，TiO2、CaO、Na2O、MgO、Fe2O3、Sr、Ba、Li、Co和V在长江、黄河两类沉积物中差别明显。黄河沉积物中碳酸盐的含量通常都为长江的2倍以上，而在小于0.005mm（7.5φ）粒级中黄河沉积物碳酸盐的含量约为长江的9倍。     

渤海中部沉积物铅来源的同位素示踪

本研究对渤海中部表层和柱状沉积物中Pb的含量和同位素进行了分析,研究了其时空分布规律,并探讨了其物质来源。结果表明,表层沉积物中Pb的含量为14.54×10-6~59.42×10-6,其含量在渤海湾近岸、黄河口附近、研究区的东北部较高,而在研究区的中部和渤海湾北部含量较低;Pb同位素207Pb/206Pb的值为0.8341~0.8489,208Pb/206Pb的值为2.0828~2.0980。岩心沉积物中Pb含量、同位素组成与表层沉积物相似,整体上较为稳定,但在1990s以来呈现增大的趋势。渤海中部沉积物中Pb以自然来源为主,黄河沉积物是其主要物质来源,但渤海湾北端则与滦河源物质或沿岸侵蚀相关;人类活动影响主要出现在1990s以后,与中国含Pb矿石的燃烧等工业活动相关,但影响微弱,仅在黄河口西北近岸海域、渤海湾等个别站位得到体现。     

三峡大坝启用后长江口及邻近海域秋季悬浮体、叶绿素分布特征及影响因素

基于2010年10月在长江口海域海洋综合调查,利用多参数CTD现场调查数据、悬浮体浓度测定数据,对该区悬浮体和叶绿素的空间分布及影响因素进行系统的研究,探讨三峡工程蓄水7a以来长江口的悬浮体和叶绿素的分布特征及变化.结果表明:浊度值与悬浮体浓度存在良好的线性关系,盐度对该线性关系没有明显的影响;长江口及其邻近海域悬浮体主要分布在123°E以西的海域,表现为近岸高、离岸低,表层低、底层高,其分布主要受到水团、长江输入、上升流等的影响;叶绿素在123°E往东的海域含量较高,近岸低,在123°E～124°E之间叶绿素含量最高,其分布主要受到水团、浮游植物种类和季节变化及营养盐的共同影响.与三峡工程蓄水前对比,悬浮体高值区的界限往西移动了近半个经度,同季节的叶绿素含量的平均值降低.     

7.8 kaBP以来海南岛东南陆架陆源碎屑来源及其环境响应

对取自海南岛东南部的X2站柱状样品进行了粒度、全岩稀土元素和重矿物分析,探讨了7.8 kaBP以来海南岛东南陆架陆源碎屑来源及其环境响应。粒度端元模拟识别出了两个端元,EM1端元对应的是海洋流系搬运的近源与远源细粒物质的混合沉积,EM2对应的主要是近源海南岛河流输入的粗粒物质,两个端元代表着两个不同的输运机制。物源分析结果表明,7.8 kaBP以来X2站陆源碎屑来源较为稳定,主要来源于海南岛。4 kaBP以来,X2站粒度、稀土元素和重矿物特征参数发生了显著改变,与El Nino-Southern Oscillation (ENSO)事件开始增强有很好的对应关系,推测频繁的ENSO事件导致降雨量增加是研究区风化程度增强的主要原因。与全岩稀土元素特征指标相比,X2站重矿物组合受源区风化剥蚀的影响更为显著,后期在环境演化研究中,应适当关注重矿物这一指标。     

基于计算机断层扫描技术重构三维生物扰动构造——以长江口现代沉积为例

生物扰动作用能够加速水层与底质的物质交换,对水层和底质的耦合作用有着重要的影响。受限于观测手段和观测方法,当前对于生物扰动构造的研究多停留在定性-半定量化的阶段。本文选取长江口现代沉积区的4个沉积物柱状样,利用计算机断层扫描技术对生物扰动构造进行三维重构,运用数字图像处理实现生物扰动强度的定量表征,对研究区域生物扰动构造发育的影响因素进行初步分析。结果表明：CT（computed tomography）值与沉积物粒级构成和含水率具有一定关系,能够较好地指示沉积物密度变化;该区出现挖掘构造、觅食虫孔构造、逃逸虫孔构造、生物遗迹构造等显性扰动构造类型,生物扰动强度介于0%-10%,扰动强度极大值出现在长江水下三角洲前三角洲和陆架过渡区,垂向上以及不同站位生物扰动构造差异显著;底质沉积物类型、上覆水团性质以及沉积速率是影响该区生物扰动构造发育的主要因素。     

印度洋钙质软泥和硅质软泥稀土元素组成和富集机制

本文针对采自印度洋深海中最常见的两类生物成因沉积物——钙质软泥和硅质软泥,开展了全岩样和不同粒级组分中常微量元素、稀土元素和Y（REY）含量的系统分析,探讨了两类沉积物中REY的组成特征、物质来源和富集机制。研究表明,钙质软泥以富含CaO和Sr为主要特征,硅质软泥则富集SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等。钙质软泥中∑REY平均含量为40.56×10-6,轻稀土元素（LREE）略有富集,REY有向细粒沉积物中富集的特征,PAAS标准化后全岩样和不同粒级组分均表现为Ce负异常、Eu和Y正异常;REY以自生来源为主,继承了海水的组成特征,同时也受到了热液流体物质和洋底玄武岩风化产物的影响。硅质软泥中∑REY的含量为248.54×10-6,LREE相对富集,REY在4φ以细的沉积物中富集;研究站位沉积物中∑REY含量处于边界品位附近,但在细粒级沉积物中重稀土元素（HREY）含量则达到了工业品位;该类沉积物细粒组分中REY主要来自陆源或火山碎屑组分中黏土矿物和铁锰氧化物吸附作用,粗粒组分中REY来源则主要与生物作用相关;硅质软泥中REY的富集与沉积物中磷灰石等矿物相关,部分不同来源的REY可能是在沉积之后的成岩过程中再次分配向磷灰石、钙十字沸石等矿物中富集。     

西太平洋边缘海表层悬浮体自生铁氧化物研究

为深入了解西太平洋边缘海水体中的Fe元素存在和分布特征,以2016-06采集的西太平洋边缘海表层悬浮体为研究对象,运用扫描电子显微镜和能谱仪相结合的方法,对自生铁氧化物集合体进行系统观察及统计分析,发现该类集合体在研究区表层水体中普遍存在,且不同海域组成有所差异。依据其结晶程度可以分成非晶质铁氧化物集合体和晶质铁氧化物集合体两类。前者按其集合体形划分为非晶质复合铁氧化物集合体、非晶质胶状集合体和非晶质球粒状铁氧化物集合体三个亚类,主要矿物成分都为水铁矿;后者按其微晶晶形特征分为纤维状微晶集合体、粒状微晶集合体及鳞片状微晶集合体,主要矿物成分包括针铁矿、赤铁矿和纤铁矿。水铁矿及纤铁矿为水体中Fe~(3+)的直接沉淀形成,针铁矿和赤铁矿为亚稳定的水铁矿或其他铁氧化物的转化形成。自生铁氧化物形成和分布受河流输入、沿岸冲淡水和生物活动等多种因素的影响。     

南黄海底栖有孔虫组合对1855年黄河改道的响应

黄河改道是中国东部陆架沉积物源汇过程的特有现象,对包括南黄海在内的东部海域的沉积环境具有重要的影响。本研究通过南黄海YSL04柱的底栖有孔虫的分析,结合岩心粒度数据和放射性核素210Pb的年代标定,揭示了1855年黄河改道事件在南黄海中部泥质区西南边缘的沉积记录,探讨了有孔虫对黄河改道事件的响应。研究表明:改道之前,研究区形成了相对细颗粒沉积,有孔虫的丰度、分异度均较低,以广盐的近岸浅水冷水属种为主,研究区受河流作用和黄河入海淡水的影响,水体盐度较低;改道之后,废黄河三角洲发生快速侵蚀,岸线后退,沉积颗粒变粗,有孔虫丰度、分异度均相对较高,有孔虫组合中喜冷、窄盐的陆架浅水种含量增加,研究区波浪作用增强,失去黄河淡水注入,但是受黄海沿岸流的影响,表现为研究区水体盐度升高而水体温度降低。该研究显示1855年黄河北归渤海对南黄海沉积环境具有显著的影响。     

南海西沙永乐龙洞浮游动物的群落组成及昼夜垂直分布特征

南海西沙群岛的永乐龙洞(16°31′30″N,111°46′05″E)目前是世界上最深的海洋蓝洞,深达300.89m,具有特殊的水文、地质、化学等生态环境特征,存在大厚度无氧层等特殊现象。为了解这一特殊生境浮游动物的组成和分布特征,于2017年3月在永乐龙洞及其邻近水域开展了多学科综合调查。浮游动物采样使用浅水II型浮游生物网在洞内垂直分层拖网(昼夜各1次),并在潟湖(昼夜各1次)和毗邻外礁坡进行底表垂直拖网,分析浮游动物种类组成、丰度、优势种、生物多样性和垂直分布特征。结果显示,龙洞内共记录浮游动物41种(含未定种)和14类浮游幼虫;澙湖内有15种(含未定种)浮游动物和7类浮游幼虫;外礁坡有124种(含未定种)浮游动物和20类浮游幼虫。龙洞与澙湖浮游动物种类组成相似,但香农-威纳指数、均匀度和丰富度差别较大;外礁坡物种组成与龙洞内差异明显。细长腹剑水蚤(Oithona attenuata)在昼夜都是龙洞内占据绝对优势的物种,坚长腹剑水蚤(O.rigida)和长刺小厚壳水蚤(Scolecithricella longispinosa)也有较高丰度。洞内浮游动物表现出明显的昼夜垂直移动现象,日间丰度最大层在60—90m,夜间上移至20—40m。龙洞内更高的空间异质性,可能是其浮游动物生物多样性和丰度相较潟湖更高的原因。浮游动物的昼夜垂直移动主要表现在90m以浅的水层中,80—90m的强烈跃层可能是浮游动物上下跨越的障碍。90—150m的无氧水环境中尚有丰度较高的桡足类生存。