冲绳海槽中部Jade热液活动区中海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

测定了冲绳海槽中部Jade热液活动区中18个热液沉积物样品的硫同位素组式,其中10个硫化物样品的δ34S值为5.2×10-3～7.2×10-3,7个硫酸盐样品的34S值为16.3×10-3～22.3×10-3,1个自然硫样品的δ34S值为8.2×10-3热液沉积物的硫主要来自中、酸性火山岩和海水,并且在流体与沉积物相互作用过程中海底沉积物也可能为热液沉积物的形成提供部分的硫.导致本区热液沉积物中硫化物与其他热液活动区的硫同位素组成不同的原因,主要是各热液活动区的硫源以及有关岩浆活动和构造演变的不同.海底热液体系中硫的演化是一个复杂的过程,涉及被加热海水的上升、流体与火山岩的相互作用、海水硫酸盐和中、酸性火山岩中流的混合作用以及流体与沉积物相互作周等一系列海底热液活动,其中海水和中、酸性火山岩的相互作用是本区硫演化的一个重要机制.     

Formation of the modern current system in the East China Sea since the early Holocene and its relationship with sea level and the monsoon system

The Okinawa Trough is a natural laboratory for the study of air-sea interaction and paleoenvironmental change. It has been demonstrated that present offshore export of particles in the bottom nepheloid layer occur primarily with downwelling from the northeast winter monsoon, which is inhibited by a transverse circulation pattern in summer. This current system was very different during the Last Glacial Maximum owing to low sea level(-120 m) and exposure of a large shelf area. We collected sediment core Oki01 from the middle Okinawa Trough during 2012 using R/V K exue No. 1 to elucidate the timing and cause of the current system transition in the East China Sea. Clay mineral, dry density, and elemental(Ti, Ca) composition of core Oki01 was analyzed. The results indicate that clay minerals derived mainly from the Huanghe(Yellow) and the Changjiang(Yangtze) Rivers during 16.0–11.6 ka, and the modern current system in the East China Sea formed beginning in the early Holocene. Therefore, mixing of East China Sea continental shelf, Changjiang River and partially Taiwan Island sediment are the major contributors. The decrease of log(Ti/Ca) and alternating provenance since the early Holocene indicate less sediment from the East China in summer because of resistance of the modern current system, i.e., a "water barrier" and upwelling. Conversely, sediment delivery persists in winter and log(Ti/Ca) indicates the winter monsoon signal since the early Holocene. Our evidence also suggests that sediment from Taiwan Island could be transported by the Kuroshio Current to the middle Okinawa Trough, where it mingles with winter monsooninduced export of sediment from the Changjiang River and East China Sea continental shelf. Although the present research advances understanding of the evolutionary history of paleoenvironmental change in the Okinawa Trough, more sediment cores should be retrieved over wide areas to construct a larger scenario.     

冲绳海槽浮岩的高温高压纵波速度

对采自冲绳海槽中部海底的浮岩样品和邻近陆地樱岛火山的安山岩样品进行了温度 (常温 - 15 0 0℃ )与压力 (常压 - 2 .4 GPa)实验 ,测得在较低温度 -压力条件下 (<1GPa,<80 0℃ )浮岩样品的纵波速度小于安山岩样品的纵波速度 ,在较高温度 -压力条件下 (>1GPa,>80 0℃ )二者的纵波速度接近一致 (5 .9km /s)。 1GPa/80 0℃是浮岩样品和安山岩样品的热动力相变点 ,推测该点的深度大于 18km。     

菲律宾海沉积物中石英的来源及其搬运方式

为了识别菲律宾海沉积物中风尘信号和源区,以及沉积物的搬运方式,取菲律宾海沉积物中的石英,系统研究了石英的粒度组成、形貌特征、氧同位素特征和结晶度指数。菲律宾海中远离岛弧和海脊的石英粒度较细,西菲律宾海中石英主要由EM1(众数粒径平均为2.9μm)、EM2(众数粒径平均8.17μm)和EM3(众数粒径平均为21.67μm)三个端元组成,东菲律宾海中主要由EM1和EM2两个端元组成。靠近岛弧和海脊的石英粒度较粗,吕宋岛附近的石英具有众数粒径平均为103μm的EM4端元。EM1端元石英表面有明显的碰撞凹坑, EM2端元石英有溶蚀孔洞, EM3端元石英呈棱角状,表面相对光滑。包含EM1端元的石英的δ18O值和结晶度指数与塔克拉玛干沙漠中相同粒级石英的特征相近,不包含EM1端元的石英的δ18O值和结晶度指数与火山岛弧来源的石英特征相近。综合分析表明,EM1端元的石英为主要来自于塔克拉玛干沙漠的风尘石英,经由盛行西风搬运至太平洋,并由南向或西南向的风搬运,最终在菲律宾海沉积。EM2和EM3端元石英主要来源于太平洋火山岛弧,其中, EM2端元的石英经历了强烈的化学风化,经河流或洋流输送到研究区; EM3端元的石英没有经历长距离运输,可能是附近岩石风化的产物。     

东菲律宾海晚中新世末期以来古海洋环境演化的新型铁锰结壳记录

通过对东菲律宾海新型深水铁锰结壳典型样品显微结构构造、地球化学、铀系和铍同位素年代学的系统研究, 恢复了该海区晚中新世末期以来的古海洋环境演化. 该区结壳的垂直剖面结构构造和化学组成的变化相一致, 指示了结壳的3个主要生长阶段及其对应的古海洋环境演化.晚中新世末期(5.6 Ma)底部壳层开始生长, 壳层结构疏松且具有较高的碎屑含量和生长速率; 成矿元素含量、生长速率和铈正异常程度在4.6 Ma处的降低表明了此时气候的转暖, 开始不利于壳层生长, 并最终在中上新世末期(2.8~2.7 Ma)形成壳层生长间断. 晚上新世时(2.7 Ma)南极底流活动性的再次增强, 有利于向高纯顶部致密壳层的快速转型. 此后, 随着火山物源的进一步远离和陆源风尘物质的继续增加(1.0 Ma), 尽管周边环境依然有利, 壳层成矿元素含量却表现出明显的降低趋势. 该结壳为研究区晚中新世末期以来不甚明了的古海洋学研究提供了新的载体和资料.     

近2Ma来东菲律宾海地球磁场相对强度变化的沉积记录

为了解东菲律宾海沉积物记录的地球磁场相对强度变化,并为研究区的地层定年提供新的手段,对东菲律宾海帕里西维拉海盆西侧F090102孔柱样沉积物进行了系统的古地磁和岩石磁学分析。根据功率谱分析,选择非磁滞剩磁作为归一化的参数,得到约2Ma以来的地球磁场相对强度变化曲线。该曲线与SINT-2000曲线可详细对比,呈比较典型的锯齿状特征,布容期内的记录与800ka以来的SINT-800曲线相符。布容/松山极性转换期呈单强度降低的特征,在极性转换期和极性漂移期,相对强度曲线表现为显著低值。     

稀土元素作为示踪标记在海洋沉积动力学中应用前景的初步探讨

根据对长江等5条河流和东海陆架区总计146个沉积物样品的稀土元素和粒度分析结果,借助统计学方法,讨论了河流和东海近岸沉积物稀土元素分布格局的形成因素及其对沉积动力作用的响应,结果表明,各河流沉积物在稀土元素总量和轻重稀土分异等参数上有差异;在长江口沉积物中稀土元素在小于2和2~31μm粒级中较富集,全岩稀土元素含量受物质组成占优的粒级控制;在东海陆架研究区稀土元素含量由岸向海有减小的趋势,在河口附近相对较高,轻重稀土分异自28°N向南有增大的趋势。     

Progress in Research on Metallogenic Environment of Ferromanganese Crusts

大洋铁锰结壳是继大洋多金属结核之后出现的又一极具潜在经济价值的水下固体矿产(王毅民，1992)，富含Mn、Fe、Cu、Co、Ni和Pt多种金属元素及非金属元素P，Co含量最高可达2.5%，是大陆含Co矿床的数倍到数十倍，铂的平均含量也是上地壳的80倍。据众多科学家的初步估计，仅太平洋西部火山构造隆起带上，铁锰结壳矿床的潜在资源量就达10亿t，其中Co金属含量可达600万～700万t，经济总价值超过1000亿美元(Klinkhammer et al.，1980；Halbach et al.，1984；DeCarlo et al.，1987；何高文等，2001)。这与全球陆地已探明Co资源总量仅为1 500万t相比，数量极为可观，并且结壳的产出水深多小于3000 m， 易于进行系统的、大量的样品采集，开采风险及开采时对环境的影响也较小。因此，近年来，随着世界经济的蓬勃发展和高新技术的开发， 对Mn、Cu、Co、Ni等元素的需求日益增大及由此所导致的陆地上这些资源的迅速枯竭，使人们纷纷将目光转向深海底矿产，加大了对海底铁锰结壳资源的研究力度和深度，其资源的经济地位也相应进一步提高。据专家预测，大洋铁锰结壳很可能会比大洋的金属结核率先实现商业性开采，并成为21世纪新兴的海洋矿产产业(Hein et al.，1998；潘家华等，1995)。 此外，结壳还有净化空气中SO2与NO2的氧化催化剂等用途，并且铁锰结壳成矿环境的研究，还具有较高的科学价值，可使科学家进一步深入了解和认识地内深部物源、海底水-岩反应、金属成矿富集过程及其中的微生物成矿作用乃至古海洋环境演变等问题，而这些问题迄今仍未得到完善解决，是当前地学和海洋学领域的研究热点。这就使铁锰结壳成矿环境的研究显得尤为重要。     

生物硅对南海南部表层沉积物粒度分析结果的影响北大核心CSCD

通过采用两种不同的粒度预处理方案,对南海南部表层沉积物进行了粒度分析,探讨了生物硅对南海南部表层沉积物粒度结果的影响。结果表明,生物硅无论是对粒度组分、粒度参数,还是对沉积物类型都有显著的影响。同时,结合显微镜镜下涂片鉴定的硅质生物碎屑含量,认为要获取有效的南沙陆坡区的陆源沉积物的粒度分布特征需去除掉生物硅。通过对比发现南海南部表层沉积物生物硅的主要粒级分布范围为8~90μm。     

东菲律宾海新型铁锰结壳中元素的赋存状态

为了解东菲律宾海新型铁锰结壳中元素的赋存状态, 采用化学提取方法对3个结壳样品进行了物相分析.不同类型结壳中成矿和稀土元素的赋存状态总体一致, 表明它们形成于相近的地质和海洋环境中.成矿元素中的Fe和Cu绝大部分赋存在残渣态中, Mn、Co和Ni则主要赋存在锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态中, 并且埋藏型结壳样品锰氧化物结合态中赋存了相对更高比例的成矿元素.三价稀土元素主要集中在锰氧化物结合态中.两个沉积物表层结壳样品中的Ce主要集中在残渣态中.而埋藏型结壳样品中的Ce则主要赋存在锰氧化物结合态中, 这可能与该样品此相态中赋存了相对较多的Mn有关.呈碳酸盐结合态和有机结合态的稀土元素含量仅各占稀土总量的1%左右, 表明两者对结壳中稀土元素的富集作用很小.