南海深水区晚更新世以来沉积速率、沉积通量与物质组成

通过调查所获得柱样沉积物氧碳同位素测年资料及多学科综合分析表明 ,晚更新世以来南海沉积速率和沉积通量具有以下几个特征 :(1)总体上为间冰期沉积速率低、冰期沉积速率高 ,冰期沉积速率是间冰期沉积速率的 1.3～ 1.6倍 ;(2 )南海沉积速率趋势面分析表明 ,氧同位素 1期东北陆坡和西南陆坡沉积速率高 ,氧同位素 2、3期沉积速率分布特征相似 ,与 1期有所不同 ,东北陆坡沉积速率高于西南陆坡 ,表明氧同位素 2期之后 ,南海的沉积环境发生明显的改变 ,造成上述沉积速率分布的主要控制因素是南海周围的河流分布、季风、海流等 ;(3)南海东部沉积通量与物质组成分析表明 ,末次冰期以来沉积总通量北部陆坡区明显高于深海区 ,前者是后者 2～ 3倍 ,并有自北向南逐渐降低的趋势 ;(4)硅质生物沉积通量冰期明显高于间冰期 ,末次冰期以来东北部陆坡区的硅质生物沉积通量最高 ,末次冰期之前恰好相反 ,深海盆高于陆坡区 ;(5 )末次冰期以来 ,陆源沉积约占南海东部海域沉积的 4 4

中西太平洋海山形态类型与钴结壳资源分布关系

通过对中西太平洋海山形态剖面的山体高度、山顶直径、基底直径、山顶直径与基底直径之比、山体坡度、山体高度与基底直径比值六个参数多元统计分析,发现可以根据山体高度与基底直径的比值对海山形态类型进行分类:比值小于0.10的为平顶海山(Ⅰ类),大于0.10的为尖顶海山(Ⅱ类),对于等于0.10的海山需参考平坦度和山体坡度,平坦度大和山体坡度缓的为Ⅰ类,反之为Ⅱ类。西太平洋的麦哲伦海山区、马绍尔群岛基本以平顶海山为主,介于中西太平洋之间的威克—马尔库斯海山区和中太平洋海山区、莱恩群岛平顶海山与尖顶海山共同发育。对各种类型海山上钴结壳分布研究发现,无论是在尖顶海山还是在平顶海山,板状结壳均比较发育,但砾状结壳在平顶海山比在尖顶海山的发育。中太平洋尖顶海山的结壳比平顶海山的发育,但由于山顶面积小,钴结壳资源量不大。仅从平顶海山看,在麦哲伦海山区、威克—马尔库斯海山区板状结壳比中太平洋海山区、马绍尔群岛、莱恩群岛的板状结壳发育,前者的板状结壳平均厚度大于3 cm,后者的板状结壳平均厚度小于3 cm,总体上是西太平洋平顶海山钴结壳比中太平洋平顶海山的发育。两种类型海山各方向上的资源分布明显不同,在平顶海山的西部山坡的资源比东部山坡的丰富,尖顶海山的则刚好相反。

楚科奇海盆M04柱晚更新世以来沉积古环境记录

对"中国第五次北极科考"采自楚科奇海盆的M04柱进行粒度、冰筏碎屑、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海盆晚更新世MIS4期以来的沉积地层框架。MIS4期以来,楚科奇海盆M04柱沉积物粒度和黏土矿物组成具有明显的冰期/间冰期变化特征,冰期沉积物粒度分布以双峰态为主,由洋流搬运和海冰搬运沉积组分组成,伊利石含量高、高岭石含量低;间冰期沉积物具有三峰态粒度分布特征,由海冰搬运、洋流搬运和冰山搬运沉积组分组成,伊利石含量低、高岭石含量高。通过M04柱黏土矿物组合类型与北冰洋边缘海盆的表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,晚更新世以来楚科奇海盆沉积环境发生显著变化:温暖的间冰期受波弗特涡流驱动,波弗特海为研究区的物源输入提供了主要贡献;寒冷的冰期表层环流呈反向输运,细颗粒物源碎屑以东西伯利亚海的输入为主。

太平洋海山地形与钴结壳资源分布的分形研究

通过海山地形与钴结壳资源量的分形研究表明,海山地形与钴结壳资源量间呈多重分形分布。海山坡度与资源量分形呈三段式,引起海山坡度与资源量分段分形的原因是不同类型结壳分布叠加的结果。水深—资源量分形呈三到四段式,引起水深—资源量复杂分形的原因可能与海山基底洋壳有关,海山基底洋壳年龄老于165 M a的海山呈四段式分布,而小于165 M a的海山呈三段式分布。同一区域或不同区域内海山地形与资源分布各不相同。

大洋多金属结核矿床的二维地质统计学模型

采用二维地质统计学方法对太平洋ＣＣ区内不同类型金属结核矿区的地质特征进行了定量分析．通过对地质采样数据分析、计算，多角度的实验变差函数对比，建立了丰度、Ｍｎ、 Ｃｕ、 Ｃｏ、 Ｎｉ ５个变量的理想理论变差函数；通过点交叉验证，确定最佳估计参数，建立矿床数学模型：运用克立格方差对其估计结果、精度进行了分析。

南海东部69柱粒度分维指标与气候代用指标的分形比较及其意义

南海69柱粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0.2～11μm的标度范围内具有分形特征,粒度分维值Ds为1.72～2.02,平均1.84;不同时期粒度分维值明显不同,氧同位素1期(冰后期)为1. 88,氧同位素2期(冰期)为1.81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值Ds对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义.运用R/S分析法,对69柱沉积物的粒度分维值Ds、UK37法估算的表层海水古温度、浮游有孔虫的δ18O、δ13C及其转换函数计算的冬季表层海水古温度、夏季表层海水古温度、季节性温差、沉积物Si02、CaC03含量9项指标进行尺度重整分析计算,得到其时间序列分维值DH分别为1.2855、1.1712、1.2659、1.4244、1.2719、1.2214、1.2979、1.1366、1.1609.虽然这些气候指标是用不同物理单位测量的,但运用分形分析可以对它们进行数学比较,粒度分维值Ds与季节性温差二者的时间序列分维值DH最接近,从分形理论方面进一步证实粒度分维值Ds的变化主要反映气候的冷暖变化.综合粒度分维值Ds及其他气候代用指标分析,识别出南海东部全新世以来的4次突发事件.

西太平洋海域海山地形分形特征研究

对太平洋麦哲伦海山区、威克—马尔库斯海山区、马绍尔群岛、中太平洋海山区及莱恩群岛5个海山区的平顶海山与尖顶海山地形进行分形研究,结果表明两种类型海山地形具有不同的分形特征。海山形态投影覆盖法揭示平顶海山具有单分形的大尺度构造分形,尖顶海山具有大尺度构造分形和小尺度结构分形的双分形结构。海山等高线尺度法分形结果显示,同一海山区平顶海山分维值小于尖顶海山的;同一海山不同高程段等高线分维值基本保持稳定,垂向上具有明显的分段性,可以参考并使用它进行地貌垂向分带。

南海东部海域柱样沉积物浊流沉积探讨

利用1998年南海东部陆坡69号柱样、深海盆149号柱样、南部岛礁323号柱样沉积物的粒度、化学、古生物、矿物等鉴定分析测试资料,分析了南海东部海域发生浊流沉积的地质背景、产生浊流沉积的条件和诱发因素,进而发现南海东部浊流沉积发育,在南北陆坡及中部深海盆地均有浊流沉积层。从其出现层位看,为氧同位素2—4期,即晚更新世中晚期。从浊流沉积出现层数分析,具有自北向南浊流发生频次减弱的趋势。从浊流沉积物成分看,南海东部浊流沉积物具有多样性,北部陆坡以陆源为主,中部深海盆以陆源及火山源为主,南部岛礁以生物源为主。

大洋钴结壳资源评价的基本方法

大洋钴结壳资源是一种生长在海山上的海底矿产资源,随着陆地矿产资源的日趋枯竭和人类对海洋认识的日益深化,分布在海山上的钴结壳已成为世界各国瞩目的21世纪具有商业开发前景的战略资源。海洋矿产资源和陆地矿产资源在资源评价理念、评价方法等方面有许多相似之处。但是,在选择计算方法和建立理论模型时必须针对大洋钴结壳资源这一特殊矿床特别对待。根据大量实践研究工作,系统扼要地介绍了大洋钴结壳资源评价的基本方法,论述了多元统计分析(聚类分析、因子分析)、地质统计学(克里格法)、神经元网络分析、分形方法以及进行钴结壳资源评价的资源量计算方法等的原理,并对实现双边界指标(边界品位、边界厚度)条件下的钴结壳品位-厚度-吨位分析的《大平洋钴结壳资源动态评价系统》软件开发做了简要介绍。

近百年来楚科奇海域沉积环境变化的有机碳、氮记录

对"中国第五次北极科考"和"中国第六次北极科考"采集的楚科奇海陆架、海台及海盆区的5个多管样品进行210 Pb、粒度、有机碳(OC)和总氮(TN)含量及有机碳同位素(δ13 C)、总氮同位素组成(δ15 N)分析,初步获得5个多管样品近百年来的沉积速率,陆架区沉积速率为0.19~0.41cm/a,海台和海盆区沉积速率为0.03~0.04cm/a;近百年来陆架有机碳、总氮含量分别为1.21%~1.62%、0.17%~0.21%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.30‰^-22.25‰PDB、7.24‰~8.12‰;海台与海盆区有机碳、总氮含量分别为0.80%~1.26%、0.13%~0.16%,有机碳、总氮同位素组成分别为-22.52‰^-22.07‰PDB、7.38‰~7.81‰。陆架与海台和海盆相比,具有沉积速率高、沉积物颗粒粗、有机碳和总氮含量高的特点。近百年来楚科奇海域陆架、海台和海盆区有机碳以海洋生源输入为主,反映了北极气候变暖,水体初级生产力增加。

楚科奇海陆坡ARC5-M06柱样晚更新世以来黏土矿物组成变化的古环境意义

对中国第5次北极科学考察采自楚科奇海陆坡的ARC5-M06柱样进行粒度、冰筏碎屑、碎屑矿物、黏土矿物、岩心XRF扫描、沉积物颜色分析,初步建立了楚科奇海陆坡晚更新世MIS3期以来的沉积地层框架。ARC5-M06柱黏土矿物组合类型为伊利石(66%)-绿泥石(22%)-高岭石(9%)-蒙皂石(3%)组合,与北冰洋边缘海表层沉积物黏土矿物组合类型对比表明,MIS3期以来楚科奇海陆坡除MIS3期晚期黏土矿物陆源主要来自北美大陆的加拿大马更些河入海物质及少量太平洋水团携入的北美育空河入海物质外,其他时期均主要来自于东西伯利亚海的输入;自MIS2末次盛冰期以来,陆坡与海盆的黏土矿物源区发生了改变,陆坡主要来自于东西伯利亚海的输入,海盆主要来自于北美大陆物源输入,受波弗特海的输入影响较大。

深海柱样粒度分维特征及其古海洋学意义

对南海69柱样粒度数据分析表明,晚更新世以来,粒度在0.2～11μm的标度范围内具有分形特征,粒度分维值为1.72～2.02,平均1.84.与同期亚北极B2-9柱地层对比,69柱粒度分维值明显比B2-9柱的高,B2-9柱的粒度在0.2～16um标度范围内具有分形特征,粒度分维值为1.74～1.79,平均1.77.同一柱样不同时期粒度分维值明显不同,南海69柱氧同位素1期(冰后期)为1.88,氧同位素2期(冰期)为1.81,温暖的冰后期粒度分维值高且变化幅度大,寒冷的冰期粒度分维值低且变化幅度小,表明粒度分维值对沉积物的形成环境演化具有良好的指示意义.

中太平洋SA海山钴结壳勘查网度分析

资源勘查过程是一个不断获取新的资源信息过程,选择最优勘查网度是降低勘查成本、加快勘查速度的关键之一,地质统计学方法在勘查网度研究方面有很大的优越性。本文选取中太平洋SA海山作为研究对象,利用地质统计学法,建立SA海山结壳厚度的理论变差函数模型。根据估计方差是勘探网度和网型的函数这一原理方法,分析认为当前的勘查网度无法控制该海山钴结壳的分布,还需加密调查取样,并模拟得出了最优勘查网度,为大洋矿产勘查航次设计提供参考。

东太平洋多金属结核分布的二维趋势面分析

对规则网的 469个测站的多金属结核丰度和 93个测站的 Mn、 Cu、 Co、 Ni元素进行趋势面分析 ,经 F检验 ,各变量的变异性显著 ,拟合度较低 ,表明多金属结核丰度及 Mn、Cu、Co、Ni金属元素的控制因素比较复杂。趋势面分析结果与相关分析结果一致 ,Mn、Cu、Ni元素有极相似的趋势特征 ,有两个轴向分布 ,一个为东西向轴 ,高值区在东部 ,另一个为北西向轴 ,高值区在北西部 ;结核丰度与 Co也有极相似的趋势特征 ,高值区在西部。应用逐次趋势面分析的结果将结核丰度的地质特征分解成各种简单控制因素的叠加 ,使对多金属结核的控矿因素。

冲绳海槽中部和南部玄武岩的区域性差异及其成因研究

本文从岩石学和岩石化学角度出发 ,对冲绳海槽中部和南部玄武岩样品进行了对比研究。结果表明中部和南部玄武岩均系亚碱性玄武岩 ,其中前者兼具钙碱性系列和拉斑玄武岩系列两种性质 ,后者则主要属拉斑玄武岩系列。根据岩石化学特征命名 ,中部样品主体为石英拉斑玄武岩 ,南部样品则为橄榄拉斑玄武岩。两区海槽玄武岩岩浆均由下伏地幔岩部分熔融而成 ,但源区地幔性质不均一 ,岩浆演化程度各异。中部样品源区地幔性质为过渡型 ,结晶分异程度较高 ;南部样品源于近亏损或富集型的地幔 ,结晶分异程度较弱 ;另外两区玄武岩样品均受到了不同程度的陆壳物质混染。中、南部海槽玄武岩在岩石学、岩石化学方面的差异与源区地幔性质不均一和岩浆演化程度各异有直接关系。海槽玄武岩构造环境属于过渡洋中脊玄武岩 (张性 )与岛弧玄武岩 (压性 )之间 ,代表的仍是海槽早期的岩浆活动。

全球三大洋海山钴结壳资源量估算

钴结壳具有 Co、Ni、Cu 和 Mn 及其他金属的潜在矿产资源和储存在结壳层中古环境信息的双重意义。与深海多金属结核和热液硫化物矿床相比，具有较高 Co、Ni 和 Pt 含量的海山钴结壳有可能成为商业勘探的潜在目标。为合理地估算出全球三大洋海山钴结壳资源量，基于我国西太平洋海山钴结壳拖网采样调查资料和对太平洋海山钴结壳资源分布规律和钴结壳矿区圈定参数指标的深入研究，按海山不同高度、不同洋壳年龄赋予不同结壳厚度，进而计算出全球三大洋海山钴结壳分布面积为3039452．14 km2和干结壳资源量为（1081．1661～2162．3322）×108 t。太平洋海山钴结壳分布面积为2123087．12 km2和干结壳资源量为（513．244～1026．488）×108 t，大西洋海山钴结壳分布面积为512509．74 km2和干结壳资源量为（116．5032～233．0064）×108 t，印度洋海山钴结壳分布面积为403855．28 km2和干结壳资源量为（81．4849～162．9698）×108 t。三大洋海山钴结壳的 Mn、Co、Ni 和 Cu 金属量分别为（138．8480～277．6960）×108 t，（3．9676～7．9352）×108 t、（2．7936～5．5872）×108 t 和（0．8251～1．6502）×108 t。根据钴结壳的 Co 含量、Co 通量和厚度相关分析，所赋予的钴结壳厚度占理论推测厚度的6．10％～12．20％，这与 Ku 等得出“钴结壳生长时间约占其整个生命史4％”的认识非常相近。三大洋海山钴结壳实测厚度与赋值厚度对比分析表明，太平洋海山钴结壳赋值厚度平均值为1．87 cm，实测厚度平均值为1．77 cm，相对误差为5．35％，大西洋和印度洋相对误差分别为18．18％和23．23％。研究数据表明按海山高度和洋壳年龄所赋的钴结壳厚度基本合理，估算出的钴结壳资源量基本可靠。本文首次估算出三大洋海山钴结壳资源量，为整个海盆和三大洋海山钴结壳资源量估算提供了新方法。

南海东部海域表层沉积物类型的研究

南海东部海域表层沉积物可被分为11种类型:含岩块砾石黏土质粉砂、贝壳珊瑚砂、黏土质粉砂、钙质黏土、钙质软泥、有孔虫砂、深海黏土、含铁锰微粒粉砂质黏土、硅质黏土、含火山灰硅质黏土、含火山灰粉砂质黏土.这些类型按物源和成因可被分为陆源碎屑、钙质碎屑和硅质碎屑、火山碎屑3大类型,其中陆源碎屑分布面积约占50%,钙质碎屑占20%,硅质碎屑和火山碎屑各占15%.在物质来源、海底地形、火山作用、生物作用、水动力条件等因素影响和控制下,由于沉积环境的差异,故区内褐色类沉积物最多(60 68%),灰色类沉积物次之(38 20%),黄色类沉积物最少(1 12%).台湾省以南到17°N以北海区沉积物以陆源沉积物分布为主;巴士海峡以西海区沉积物较粗,常含砂岩块和砾石;东沙群岛以东海区钙质生物碎屑沉积丰富;中、西部海区以含铁锰微粒沉积物为主;中、南部海区水深大,主要分布硅质沉积物;南部海区、礼乐滩北缘沉积物受礼乐滩珊瑚碎屑影响大,沉积物类型为钙质软泥.

东太平洋CC区多金属结核物质来源和分布规律

对东太平洋CC区(Clarion-Clipperton Zone)多金属结核丰度、品位、多波束地形测量、深拖光学覆盖率探测、地震勘探等一系列调查资料综合研究表明:①东区和西区结核在其化学成分和形态上有差异,但是聚类分析结果表明不能按区域断然分开;②因子分析得出东、西两区结核4种主因子是Mn组元素Mn、Cu、Ni、Zn,Fe组元素Fe、Co、Ti、Sr,岩源组元素Si、Al、K,生物元素Ca、P;③西区结核成矿物质主要来源于上覆海水中金属元素的化学沉淀,火山成矿作用使结核富集和丰度增加,趋势面和人工神经网络分析表明结核主要分布在海底坡度≤5°地区,该地区的结核量占总结核量的89.62％,坡度>5°地区结核量占10.38％;④东区结核丰度、覆盖率、地形三者变化一致,重大相变距离为10～15km,来自地幔成矿物质通过玄武质洋壳裂隙和断层,为多金属结核的形成和生长提供了丰富的物质来源,地球深部地质作用过程如基底岩浆房活动可能对结核分布产生重要影响;⑤东太平洋CC区多金属结核矿带的形成应归于海底板块扩张活动的一种资源效应和经后期表生地质作用改造的结果。

稀土元素在长江口及邻近陆架表层沉积物中的分布及物源示踪研究

长江口邻近陆架表层沉积物中稀土元素含量及组成表明其主要来源为中国大陆陆源物质。轻重稀土元素比值对于区分长江和黄河流域来源物质具有一定的示踪意义,古黄河三角洲以较低的轻重稀土元素比值为特征,而长江来源物质以相对较高的轻重稀土比值为特征,沉积物粒度和Cl含量不是控制沉积区内稀土元素分馏的主要因素。通过聚类分析将研究区域划分为长江口近岸区和东海北部陆架区两个分区,黄海沿岸流、长江冲淡水以及台湾暖流是造成分区的关键水动力因素。分区内常量和微量元素以及同位素组成皆表现为不同程度差异,长江口近岸区化学组成和长江流域物质基本一致,东海北部陆架区与黄河流域物质比较接近。

深海沉积物分类与命名

详细分析了国内外深海沉积物分类与命名现状,迄今为止深海沉积物分类与命名问题没有很好解决。在调查研究南海、太平洋深海沉积物分类与命名基础上,提出了分类简便、科学合理、量化的深海沉积物分类与命名新方法,应用该方法得出南海东部海域深海沉积物有深海粘土、硅质粘土、钙质粘土、硅钙质粘土、钙质软泥、粘土质钙质软泥、粘土质-硅质钙质软泥、粘土-硅质-钙质混合软泥、粘土质硅质-钙质混合软泥、钙质硅质-粘土混合软泥。这10种沉积物基本上客观地反映了南海东部海域深海沉积物分布的实际情况,分类效果良好。