晚新生代日本海古生产力演化——研究进展评述

【意义】海洋表层初级生产力及其生物泵过程是海洋碳循环的关键环节。日本海作为西北太平洋一个主要的边缘海,其晚新生代古生产力演化与区域构造/火山活动、东亚季风/西风、洋流演变、全球气候和海平面变化等密切相关,是探寻地球系统科学的极佳窗口。【进展和结论】得益于一系列国际大洋钻探计划（DSDP 31、ODP 127/128和IODP 346）等航次的相关研究,有关日本海古海洋演化,尤其是古生产力演化重建方面取得了许多重要认识。日本海古生产力的常用代用指标包括沉积物的微量元素组成、生物标志物、生源组分含量及同位素组成、微体古生物化石种属特征等。在地质时间尺度,日本海表层初级生产力主要取决于浮游生物必需的主要营养盐（氮、磷和硅）和微量营养盐（铁、锰、钴、锌、铜等）,而日本海的营养盐主要通过风尘输入、火山活动、表层和深层洋流携带过来。在构造时间尺度,日本海古生产力的长期演化及其驱动机制（如风尘、火山铁肥和洋流贡献）尚不清楚,区域构造演化与海道开合、全球气候和海平面变化、火山活动及亚洲风尘输入演化等可能是关键驱动因素。在轨道—千年尺度,日本海沉积了深—浅色的韵律层,表层生产力大体表现出冰期降低而间冰期...     

中晚全新世以来闽江口水下三角洲物质来源及古环境演变

通过对闽江口南侧柱状样沉积物开展高分辨率的粒度、粘土矿物分析及AMS¹⁴C测年,揭示了中晚全新世以来闽江口水下三角洲物质来源及古环境演变。中全新世(7 ka BP—4 ka BP)高海平面时期,梅花水道可能是闽江口南侧陆源物质输运的主要通道,沉积了以砂为主[(58.6±8.7)%]的沉积物,平均粒径为(3.76±0.49)φ,为较高能的沉积环境。期间,增强的浙闽沿岸流携带更多的长江物质沉积到闽江口,导致沉积物中蒙脱石含量增多。然而,到晚全新世(3 ka BP)海平面略有下降,梅花水道衰退,闽江口南侧的水动力条件减弱,形成以粉砂为主[(58.1±4.4)%]的沉积物,平均粒径为(6.30±0.32)φ。晚全新世浙闽沿岸流有所减弱,闽江口沉积物中的蒙脱石含量明显减少,而来自闽江的高岭石含量增加。     

索马里海盆多金属结核中关键金属富集机制及古环境记录

多金属结核富含Mn、Fe、Ni、Cu等元素以及Co和REY(稀土元素和钇)等关键金属, 是重要的大洋矿产资源。为了探究西北印度洋索马里海盆结核中关键金属的富集机制及古环境记录, 本文使用X射线衍射仪(XRD)分析了一个结核的矿物成分, 并通过激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(LA-ICPMS)和电子探针(EPMA)原位分析了该结核的微区元素组成。结果表明, 研究区结核内层为柱状结构, 中间为掌状, 外层又变为柱状。结核主要由水成型富铁层构成, 但外层中还存在薄的(100~200μm)成岩-混合型富锰层。富铁层MnO平均含量为25.1%, FeO为30.4%, Co为0.26%, Ni为0.24%, Cu为0.09%, ΣREY为1981×10^-6。富锰层MnO平均含量为52.0%, FeO为7.40%, Co为0.09%, Ni为2.45%, Cu为0.53%, ΣREY为719×10^-6。富铁层主要由含铁水羟锰矿构成, 而富锰层主要由Ⅰ型布赛尔矿构成。Ni和Cu主要赋存于Ⅰ型布赛尔矿, Co和REY则主要赋存于含铁水羟锰矿中, 并且Co存在一个“拐点”。富锰矿物(Ⅰ型布赛尔矿)相对更富集HREE, 而含铁水羟锰矿中更富集LREE。从内到外, 结核中ΣREY呈下降趋势, REY的变化主要受Ce影响。结核Mn/Fe比值与δCe不相关, 但生长速率与δCe显著负相关, 表明生长速率可能是控制Ce异常的主要因素, 仅凭Ce异常不能区分结核微区的成因及氧化还原环境。根据Co经验公式估算, 索马里海盆结核形成年龄为~1.46Ma。柱状结构的开始形成可能与早更新世晚期的古海洋环境转型有关。而掌状结构开始生长于~0.6Ma, 中更新世气候转型之后风尘增加使得结核中Si和Al增加, 并稀释了其他成矿元素。结核富锰层可能生长于末次间冰期的亚氧化底层水环境, 且具有一定对称性和渐变性, 指示了氧化还原环境的逐渐改变和恢复。

     

东菲律宾海多金属结核微区元素赋存特征及成因意义

多金属结核富含Mn、Fe、Co、Ni、Cu和REY(稀土元素和钇)等元素,具有巨大的潜在经济价值。东菲律宾海结核由包壳和核部岩屑(或泥团)构成,其Mn、Fe、Co、Ni和Cu含量介于南海结核和大洋结核之间,但该区域结核的微区特征尚不清楚。本文基于微区元素分析,探究了东菲律宾海结核的元素赋存特征及其成因意义。结果表明,东菲律宾海结核总体为水成成因,主要形成于氧化环境。结核包壳主要由含δ-MnO₂的水成型富铁层(FeO平均为28.7%, MnO平均为21.9%,Mn/Fe值平均为0.93)构成,但边部存在薄层(<100μm)的成岩型富锰层(FeO平均3.41%,MnO平均52.6%,Mn/Fe值平均为17.5),富锰层具有高NiO(2.71%)和CuO(1.45%)含量。根据Co经验公式估算,富锰层可能形成于末次盛冰期(LGM)以来。本研究还发现,结核核部气孔状岩屑中存在成岩成因的富锰矿物,其MnO含量为22.5%～64.7%, FeO含量为0.46%～7.05%,Mn/Fe值为3.96～126。相比包壳中富锰层,核部富锰矿物NiO(1.25%)和CuO(0.5...