220 ka以来西菲律宾海黏土矿物输入变化及其控制因素

为揭示晚更新世以来西太平洋暖池黏土矿物输入变化的控制因素,对采自西菲律宾海本哈姆隆起上的Ph05-5孔沉积物中的黏土矿物组成、来源和堆积速率进行了分析。结果表明,220 ka以来,该孔沉积物中的黏土矿物主要以伊利石(13%)和蒙皂石(8%)为主,其次为绿泥石(6%)和高岭石(2%)。伊利石和绿泥石主要来源于亚洲大陆,蒙皂石主要源于菲律宾海周围岛屿的火山物质在海底遭受海水侵蚀后形成的自生Fe-蒙皂石和西菲律宾海周围岛屿上的物质风化后形成的他生Al-蒙皂石。220 ka以来,伊利石和绿泥石的堆积速率表现出明显的冰期高-间冰期低的旋回变化,与该孔总的风尘堆积速率、亚洲风尘和北太平洋风尘堆积速率一致。冰期/间冰期太阳辐射降低/增强、亚洲内陆干旱程度加强/减弱,是导致伊利石等源于亚洲内陆的黏土矿物向菲律宾海输入增加/减少的主控因素。Ph05-5孔蒙皂石的堆积速率同样表现出明显的冰期高-间冰期低的特征,与该孔总的火山物质堆积速率一致。蒙皂石在轨道尺度的变化,主要受到海平面变化和热带类ENSO过程影响的降雨过程控制。冰期低海平面,菲律宾岛和海水的混合作用加强,使得蒙皂石的输入增加。此外,冰期在热带太平洋类拉尼娜较强,降雨量增加,导致向菲律宾海输入的火山物质(蒙皂石)增加,间冰期则相反,由于类厄尔尼诺增强,菲律宾岛区域干旱,火山物质(蒙皂石)向菲律宾海的输入减少。

西太平洋暖池区沉积物源示踪研究进展

从沉积物中提取示踪指标是研究西太平洋暖池区古环境和古气候演化的有效途径之一,而准确识别沉积物的源区是其中的关键。目前已通过不同的物源示踪指标,如黏土矿物、石英单矿物、常量元素、稀土元素以及碎屑组分的放射性成因Sr-Nd同位素等,对西太平洋暖池北部和西部第四纪以来的沉积物来源进行了研究,结果表明暖池区沉积物主要来源于亚洲大陆和火山岛弧,部分来源于澳大利亚和/或新几内亚。本文系统归纳和总结了上述示踪指标在西太平洋暖池区的物源研究进展和成果,以及研究中存在的问题,并对西太平洋暖池沉积物源研究提出了几点建议。

冲绳海槽北部15ka B.P.以来沉积物源及控制因素——稀土元素的证据

用等离子体质谱法(ICP-MS)对冲绳海槽北部Y127孔16个沉积物样品的稀土元素(REE)进行了分析。根据AMS14C测年结果,Y127孔记录了冲绳海槽约15kaB.P.以来的沉积历史。约11.1kaB.P.以来,沉积物的稀土元素总量(ΣREE)由表层102.4μg/g向下增加到136.1μg/g,平均为123.3μg/g。15—11.1ka,ΣREE在149.1—169.2μg/g之间,平均为158.6μg/g,总体趋势由上向下逐渐增加。轻、重稀土元素比值(ΣLREE/ΣHREE)在上述两个时间段中分别为8.16和9.42,其变化趋势与∑REE的完全相同。La/Sm在两个时段分别为6.70和7.15。球粒陨石标准化的结果表明,15kaB.P.以来冲绳海槽北部沉积物具有相同的配分模式,表现为LREE富集,HREE弱亏损。δEu的值在0.69—0.76之间,中等程度的负Eu异常;δCe在0.85—0.95之间,为弱的负Ce异常。经页岩标准化(NASC)后,REE配分模式曲线平坦,弱的正Eu异常和弱的负Ce异常。通过Y127孔沉积物REE特征与长江、黄河沉积物的对比研究,在15—11.1kaB.P.沉积物的REE组成基本反映了源区的物质组成特征,沉积物主要以长江物质为主,影响沉积物REE特征的主要因素是海平面变化和源区的物质特征。11.1kaB.P.以来,由于海平面上升,可能仅有少量黄河来源物质进入冲绳海槽北部,源区沉积环境和沉积物的组织,加上火山物质和生源组分的共同作用,形成了这一时期沉积物的REE特征。

冲绳海槽南部柱状沉积物地球化学特征及其古环境意义

对冲绳海槽南部 E0 17柱状沉积物进行了地球化学分析 ,结果表明 ,该柱状沉积物主要的化学组成为Si O2 、Al2 O3、Ca O和 TFe2 O3(全铁 ) ,K2 O、Na2 O、Mg O和 Mn O次之 ,具有明显的东海陆架沉积特征 ,但微量元素明显富集。 R型因子分析可将该柱状沉积物的化学组成划分为 5种组合类型 :(1) Si O2 、Na2 O、Zr、Al2 O3、K2 O、TFe2 O3、Mg O、Co和 Cr;(2 ) Ca O和 Sr;(3) Si O2 、Na2 O和 Zr;(4) Cu、Pb、Zn和 Ni;(5 ) Mn O和 Ba。根据元素在垂向上的协同变化关系 ,前 3个元素组合分别对应于陆源碎屑沉积、生源沉积和火山沉积 ,后两个元素组合主要与早期成岩过程中元素的再分配和自生沉积作用有关。氧同位素和 AMS1 4C的测年结果表明 ,该柱状沉积物属于末次冰消期 (约 15 ka BP)以来的沉积 ,全新世和末次冰消期的界线在 175 cm左右。与全新世相比 ,末次冰消期沉积速率较高 ,沉积物的粒度相对较粗 ,陆源碎屑组分 Si O2 、Al2 O3、K2 O等相对较高 ,生源组分 Ca O和

冲绳海槽南部表层沉积物地球化学特征及其物源和环境指示意义

对冲绳海槽南部陆架、陆坡和海槽 33个表层沉积物进行了元素地球化学分析 ,结果表明研究区沉积物的主要化学组成为SiO2 、Al2 O3 和CaO ,这三种组分占沉积物总量的 6 8%左右。多数元素在陆架和陆坡的变化范围较大 ,在海槽区相对稳定。向海槽方向随沉积物粒径变细 ,SiO2 和CaO减少、Al2 O3 和其它多数元素含量增加。常量元素和Al2 O3 的比值分布特征表明 ,本区沉积物由物源区经由陆架向海槽输送 ,沉积物主要由陆源碎屑沉积组成 ,此外还有生物碎屑沉积和自生沉积。陆架区部分微量元素富集因子 (EF)与长江和黄河沉积物的富集因子对比结果表明 ,本区的沉积物与长江沉积物的关系更为密切。陆坡区Cu、Pb、Zn、Co、Ni和Cr的富集因子较高是由于生物的富集作用造成的 ,Mn的富集主要是自生沉积的结果。用R型因子分析方法对沉积物的化学组成进行了分析 ,结合元素的分布特征 ,给出了四个主因子所对应的沉积环境和特征元素组合 ,分别为 1)陆架型的元素组合 :SiO2 、TiO2 、Zr、CaO和Sr,2 )陆坡型的元素组合Fe2 O3 、MgO和P2 O5,3)海槽型的元素组合 :Al2 O3 、K2 O、Cu、Zn、Co、Ni、Cr和Ba ,4 )反映沉积环境氧化—还原属性的元素组合 :MnO和FeO。

冲绳海槽北端表层沉积物过渡元素地球化学特征

利用原子吸收和等离子发射光谱等方法,对冲绳海槽北端184个表层沉积物中的Al和过渡元素(Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Zr)进行了化学分析。结果表明,由于受生源碎屑稀释作用的影响,过渡元素在陆架砂质区含量较低,其分布呈北西-南东向舌状延伸;由于细粒组分的增加,在陆架细粒沉积区和海槽区过渡元素含量较高。Mn主要在海槽区富集,在陆架和陆坡区变化不大。除了Mn之外,Al和其他过渡元素均呈明显正相关。Al/Ti比值与陆壳平均值接近,说明二者主要来源于陆源碎屑。Mn/Fe比值与邻近海区沉积物类似,但在陆架区CaO含量大于20%的沉积物和海槽区沉积物中相对较高,这分别是生物富集作用和自生沉积的结果。过渡元素富集因子分析结果表明,研究区过渡元素部分来自于黄河、部分来自于长江物质。

冲绳海槽中部Jade热液区热液沉积物中Ag的富集成矿作用

冲绳海槽Jade热液活动区热液沉积物主要以块状硫化物和硫酸盐矿物为主。与其它热液活动区相比,本区的热液沉积物以富含Pb和Ag等元素为特征。电子探针和中子活化的分析结果表明,在块状硫化物矿石中,Ag主要以分散态富集在粗粒硫化物和细粒硫化物集合体中,在热液活动的早期和晚期均有Ag的富集。在以硬石膏为主的块状矿石中,Ag主要在细粒硫化物集合体中富集,其富集成矿的时间为热液活动的中后期,富集成矿温度在150℃以上。在重晶石为主的块状矿石中,Ag主要以颗粒状自然银的形式在热液活动后期富集成矿,其成矿温度低于160℃。

近8ka东亚冬季风变化的东海内陆架泥质沉积记录

尝试从陆架上寻找全新世高分辨率的东亚季风替代性指标和记录.通过对位于东海内陆架闽浙沿岸泥中部的PC-6孔进行AMS14C年龄测试和粒度分析,综合沉积构造、沉积层序与海平面变化讨论该孔的沉积环境,其下、中、上段分别对应于前滨、近滨和与现今环境基本一致的浅海沉积环境.因上段的沉积作用主要受控于东海冬季沿岸流,通过粒级-标准偏差分析,提取了相对应的粒度组分或粒度子体,该组分的平均粒径被用来作为研究东亚冬季风演化的替代性指标.分析表明,由此方法建立的PC-6孔上段粒径时间序列,较完整地反映了近8 ka来东亚古季风的演化.东亚冬季风的变化呈现出3个各具特点的阶段:7.6～5.1 kaB P.为中等强度的高频率波动;5.1～1.7 kaB P.以多期、较频繁的强盛活动为特点;1.7～0 kaB P.为稳定而较弱的时期.由PC-6孔指示的东亚冬季风活动的强盛期,均在不同区域和材料的记录中找到了相对应降温的证据,说明气候变化的区域性以至全球性联系.

冲绳海槽中部Jade热液活动区中块状硫化物的稀土元素地球化学特征

用ICP-MS对冲绳海槽Jade热液活动区中6个块状硫化物样品进行了稀土元素分析。除一个样品表现出极微弱的正Eu异常外(δEu=1.09),其他样品均表现出负Eu异常(δEu=0.58～0.71)和LREE相对富集((La/Yb)_N=1.29～47.87)的球粒陨石标准化配分模式。块状硫化物样品之间稀土元素组成的变化是由于热液流体-岩石的相互作用以及海水和热液流体不同程度混合的结果。与深海沉积物,火山岩和海水稀土元素配分模式对比,表明块状硫化物的REE部分来自沉积物和火山岩,海水的混合作用对块状硫化物的REE配分模式具有一定的影响。海底热液硫化物稀土元素组成的变化可以一定程度的反映出热液流体的演化特征。

现代海底热液沉积物的硫同位素组成及其地质意义

共收集到现代海底热液沉积物的 1 2 6 4个硫同位素数据 ,结合我们对冲绳海槽Jade热液区和大西洋中脊TAG热液区中表层热液沉积物的硫同位素研究成果 ,对比分析了不同地质 -构造环境中海底热液沉积物的硫同位素组成特征及其硫源问题 .结果表明 :(1 )现代海底热液沉积物中硫化物的硫同位素组成集中分布在 1‰～9‰之间 ,均值为 4 5‰ (n =1 0 42 ) ,而硫酸盐矿物的硫同位素组成主要分布在 1 9‰～ 2 4‰之间 ,均值为 2 1 3‰ (n =2 1 7) ;(2 )无论在洋中脊还是在弧后盆地扩张中心 ,无沉积物覆盖热液活动区中热液沉积物与有沉积物覆盖热液活动区相比 ,其硫同位素组成的分布范围相对狭窄 ;(3)各热液活动区中硫化物硫同位素组成的不同 ,反映出各自硫源的差异性 .无沉积物覆盖洋中脊中热液成因硫化物的硫主要来自玄武岩 ,部分来自海水 ,是玄武岩和海水硫酸盐中硫不同比例混合的结果 ,而在弧后盆地和有沉积物覆盖的洋中脊 ,除了火山岩以外 ,沉积物和有机质均可能为热液硫化物的形成提供硫 ;(4)现代海底热液沉积物硫同位素组成的变化和硫源的不同可能归因于海底热液体系中流体物理化学性质的变化、岩浆演化和构造 -地质背景的不同 .

南海南部表层沉积物粒度分布特征及其影响因素

对取自南海南部的153个表层沉积物样品,进行了粒度、粒度参数计算和Q型聚类分析,探讨了表层沉积物的粒度分布特征、沉积类型及影响因素。结果表明,研究区沉积物主要粒级组分为黏土和粉砂,底质类型主要为泥,还有粉砂质砂、砂质粉砂和粉砂,平行于等深线基本呈带状分布;结合Q型聚类分析结果,研究区沉积物可分为外陆架及陆架坡折区粗粒沉积物(砂和粉砂)和陆坡区细粒沉积物(泥)两类,500m等深线是两类沉积物的分界线;对比粒度分析结果,判定两类沉积物属于不同成因类型,外陆架及陆架坡折区是现代沉积和残留沉积的混合沉积,陆坡区是现代沉积;影响南海南部表层沉积物粒度分布的主要因素是物源、水动力条件、水深与地形及洋流。

近2ka来东海内陆架泥质沉积物地球化学特征

对位于东海内陆架闽浙沿岸泥质区北部的DD2孔进行了粒度分析、AMS14C年龄测试和主元素、微量元素分析,讨论了各元素含量与粒度间的关系,采用R型因子分析探讨了它们间的组合关系。研究表明,近2ka来DD2孔绝大多数主元素和微量元素含量稳定;随粒径变细大部分元素的含量呈现增加的趋势,而Sr和SiO2的含量则呈现减少的趋势;CaO、Na2O、Hf、Zr和Ti等的含量与粒径相关性很差。因子分析的结果表明,DD2孔泥的化学组成可划分为4种组合类型:分别反映沉积物中元素分布的主要特点,样品未经洗盐前处理引起主元素和微量元素组合的变化,Zr、Hf和Nb元素富集于特定粒度组分(粉砂),及钙质生物组分的加入和早期成岩过程中元素的再分配性质等。初步分析表明,Rb、Cu、Ni、V、P、Sc、Fe2O3、Cr、K2O、Nb、Co、Th、Ti和Al2O3为DD2孔中相对不活动的元素,可以将它们与现代长江、黄河沉积物作对比,进行物源分析。Ti/Zr和Cr/Th比值指示该孔沉积物主要来自于花岗质物源区。

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。

冲绳海槽Jade热浪活动区块状硫化物的铅同位素组成及其地质意义

新测得Ｊａｄｅ热液活动区中５件块状硫化物样品的铅同位素组成，具有较小的变化范围，表现出较均一的铅同位素组成特征。在Ｐｂ－Ｐｂ图解上，块状硫化物的铅同位素数据构成线形排列，与该区沉积物和蚀交火山岩的铅同位素组成一致，而与该区新鲜火山岩相比具较高的放射成因铅，证实了该区海底块状硫化物中的铅是由沉积物与长英质火山岩来源铅共同构成的混合铅。不同热液活动区铅同位素组成对比研究表明，地质构造环境的不同是导致各热液活动区中热液沉积物铅同位素组成变化的主要原因。

近2ka闽浙沿岸泥质沉积物物源分析

对近2ka以来闽浙沿岸泥质沉积物进行了粘土矿物和元素测试,粘土矿物对比分析表明,所研究的泥质沉积物来源为长江沉积物。金属元素聚类分析以及使用判别函数,均得到了与上述一致的结果。沉积物物源的定量计算表明,近2ka以来闽浙沿岸泥质沉积物中长江的贡献基本稳定在83%～85%,可以排除有黄河沉积物输入的可能,且历史上黄河的改道与北徙并没有对本区的沉积环境和沉积物来源产生明显的影响。

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．

吕宋岛东部海域黏土矿物组合特征及物源分析

应用X射线岩石(XRD)方法对吕宋岛附近东部海域的两个重力柱状样ph03孔和ph04孔的201个沉积物样品<2μm黏土组分进行了分析。结果表明,本研究区的黏土矿物组合特征是蒙皂石含量最高(平均50%),高岭石+绿泥石次之(平均45%),伊利石含量最低(平均5%)。根据黏土矿物的矿物学特征,并结合扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱(EDS)分析,认为蒙皂石主要来源于吕宋岛弧基性火山物质的蚀变;高岭石大多结晶程度不好,主要来自吕宋岛屿;大部分的绿泥石来自附近吕宋岛的变质岩;伊利石可能主要以风尘形式从中国大陆搬运而来。

东菲律宾海深水区新型铁锰结壳的特征和成因

对取自东菲律宾海深水区致密—半固结沉积物表层的新型铁锰结壳典型样品进行了X射线衍射、X射线荧光、电感耦合等离子体原子发射光谱及加速器质谱研究。结壳的组成矿物主要有δMnO2、铁的氧化物/氢氧化物、石英、长石和黏土矿物等。与海山结壳相比,其Mn、Co、Ni、Zn、Pb含量均较低,而Fe、Cu、Al含量则相对较高。Mn/Fe值平均仅为0.24,也低于海山结壳Mn/Fe的平均值。相关性分析、元素分配系数分析及稀土元素北美页岩标准化配分模式等结果均表明,研究区结壳为一新型边缘海深水水成结壳,与海山水成结壳间存在一定差异。结壳的物质组分主要来自于同期海水,同时碎屑物质对其形成也有一定贡献;并且它们自形成以来没有遭受明显的成岩后期改造和元素再迁移,具有较高的古海洋学应用价值。

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.