南海东北部表层沉积中生源和矿物碎屑组分分析及其古环境意义

通过对南海东北部 12 8个表层沉积样品的定量研究 ,揭示了生源和矿物碎屑各组分的分布 ,也显示了组分分析作为一种简单、快速的研究方法在海洋古环境研究中的潜力。研究区生源碎屑的分布明显受与水深相关的深海溶解作用所控制 ,水深 35 0 0～ 40 0 0 m的现代南海 CCD以下 ,钙质生物的含量急剧减少 ,而硅质生物的含量急剧增加。研究区表层沉积中的碎屑矿物主要来源于亚洲大陆 ,吕宋岛的风化产物只起次要作用 。

泉州湾海域表层沉积物矿物碎屑分布特征及其环境意义

对泉州湾 1 3个表层沉积物样品进行了矿物碎屑定量分析。通过矿物分析 ,发现泉州湾不同站位的轻、重矿物组分、含量和表征存在差异。根据矿物的分布和组合特征 ,将泉州湾划分为 4个组合区 ,不同组合区所处沉积环境是不同的。分析表明 ,研究区表层沉积物的碎屑矿物具有明显的亲陆性 ,物质来源主要为河流输砂和沿湾海岸侵蚀来砂 ,且其分布受物源。

雅浦海沟南缘海底表层矿物碎屑粒度特征及其物源指示

对取自雅浦海沟南缘海域的112个表层沉积物样品,进行了矿物碎屑粒度特征和粒度组分分离分析,探讨了矿物碎屑的来源。结果表明,研究区海底表层沉积物的矿物碎屑主要粒级是粉砂和黏土。使用粒度组分分离方法,由细到粗共分离出四个组分:M1、M2、M3和M4,其中M1和M2为风尘物质,遍布整个研究区;M3和M4为火山碎屑和硅质生物碎屑,主要分布在雅浦海沟和西加洛林海槽附近。雅浦海沟和西加洛林海槽内矿物碎屑偏粗,峰态值偏小,分选差,反映物源复杂;西加洛林海盆内矿物碎屑偏细,峰态值偏小,分选较差,物源多样;西加洛林海脊处矿物碎屑最细,峰态值普遍较大,分选好,优势粒级明显,物源相对单一。从海脊、海盆到海槽与海沟,矿物碎屑粒径变粗,分选变差,物源逐渐变得复杂,表明矿物碎屑分布与构造环境密切相关。

短源河流碎屑矿物在河道、河口和海滩的组分变化及其控制因素——以山东半岛辛安河为例

山东半岛诸多小河沉积物大多来源明确,矿物沉积分异相对较小,对其研究能为大河入海物源分析提供区域相似性,也可为黄、渤海陆架沉积提供山东半岛物质来源特征。本文以山东半岛东北部短源小河辛安河为例,对取自河床、河口、海滩的表层沉积样品的碎屑矿物分布规律进行了多粒级分析。研究表明,辛安河流域和海滩沉积物多为中砂和细砂,全样重矿物含量中等,在1.47%~8.19%之间。出现重矿物27种,轻矿物8种,主要重矿物为普通角闪石(41.7%)、绿帘石(16.7%)、阳起石(10.6%)和褐铁矿(6.7%),主要轻矿物为石英(49.0%)、斜长石(26.5%)和钾长石(20.7%),这些矿物的含量在河床、河口和海滩远高于其他碎屑矿物,且矿物组合保持不变,相对含量变幅不大;非主要矿物种类与碎屑粒径存在显著的非线性相关关系。辛安河矿物种类和含量受控于区域岩性物源,即酸性、中酸性侵入岩和区域变质岩。闪石族矿物在辛安河不同地貌中的相对稳定输出是其同宗同源属性所在,矿物组成变化主要受水动力控制下的粒度分选影响。山东半岛短源河流虽碎屑矿物种类和含量不尽相同,但它们来源于相似的地质地貌和岩石类型,矿物组成变化的主要控制因素为区域物源和粒度分选,其次为沉积环境差异。相比而言,黄河闪石族矿物的低含量、云母族和碳酸盐类矿物在特定粒级的高含量有别于半岛南北两侧的河源物质。

长江水系沉积物碎屑矿物组成及其示踪意义

长江碎屑矿物组成研究表明,轻矿物以石英、长石和岩屑为主,不同支流轻矿物组成特征不同,成熟度指数平均是2.0,一般干流高于支流,成熟度随沉积物搬运距离增加而增大。QFL及QtFL三角图解显示长江沉积物主要来自再旋回造山带物源区,流域风化剥蚀速度较快,不同支流物质汇入干流,使得干流轻矿物组成复杂多变而难以和支流区别。重矿物含量从长江上游至下游呈递减趋势,其主要组合是磁铁矿—普通角闪石—普通辉石—石榴子石—绿帘石—褐铁矿—钛铁矿。红柱石和磷灰石是金沙江沉积物的特征矿物组合;蓝晶石是岷江流域的特征矿物;涪江的特征矿物是榍石;汉江的特征矿物组合是磷灰石、紫苏辉石和硅镁石;锆石是湘江的特征矿物。不同流域的特征矿物指示其源岩性质。上游的雅砻江、大渡河以及岷江等支流沉积物对中、下游干流沉积物的贡献较弱。涪陵以上长江流域风化作用强烈,母岩主要是沉积岩类(碎屑岩、泥岩);其下流域沉积物中近源弱风化物质明显增加,其源岩类型体现为岩浆岩和变质岩类;而金沙江攀枝花地区及湘江、沅江沉积物则更多来自流域内广泛分布的大片变质岩类。

黄河水系沉积物碎屑矿物组成及沉积动力环境约束

黄河水系河漫滩沉积物的碎屑矿物组成研究表明,主要支流和干流沉积物中碎屑矿物组合基本相似,不同支流和干流不同河段的矿物含量不同,具有一定的区域分布规律。重矿物主要组合为不透明矿物-石榴子石-绿帘石-碳酸盐矿物和蚀变矿物。轻矿物的物源区指数难以可靠地反映黄河主要支流和干流不同河段碎屑矿物的物源差异;轻矿物成熟度指数在不同水系间的变化较复杂,中游沉积物低于上游与下游平原沉积物,它既体现沉积物物源的控制,又反映河流泥沙输运及沉积过程中的分选性差异。石榴石、不透明矿物及角闪石的含量变化主要反映悬浮泥沙的沉积分异程度以及不同水系的水动力强度。重矿物ZTR指数的区域分布特征一定程度上反映出不同沉积物的物源区分布。重矿物分异指数F清晰地揭示出由于区域水动力强弱变化导致特征碎屑矿物组成的沉积分异,因而,可作为研究单物源河流沉积动力环境和碎屑矿物沉积分异程度的指标。总体上,黄河碎屑矿物的含量变化并不完全受物源控制,而更主要地反映季节性的河流水动力强度与沉积环境差异,以及由此引起的碎屑矿物的重力分选作用,因此,在边缘海区运用碎屑矿物组成识别黄河入海物质的贡献时需谨慎。

南海西部表层沉积物碎屑矿物分布特征及其物源

南海西部海域的物源研究程度相对较低,尤其对中段的物源有较大的争议。通常认为中部没有大河注入,其物源主要来自其南北的湄公河和红河。笔者通过对该区表层沉积物的系统取样及碎屑矿物分析鉴定认为,碎屑矿物主要分布于南部陆架区和中部陆坡区域。根据因子分析,南海西部碎屑矿物可以明显分为南部、中部、北部三区。南区陆架碎屑矿物主要由重矿物金红石、锐钛矿、白钛矿、锆石、透闪石、十字石及轻矿物石英、长石等组成,原岩应以岩浆岩类为主,包括部分变质岩;中区陆坡以十字石、透闪石、电气石、褐铁矿及黑云母、白云母为主,原岩可能主要为变质岩类;北区陆坡碎屑矿物少,组合特征不明显。各区不仅组合特征明显不同,且各区分界明显,表明其物质来源明显不同,南区物源主要来自红河和加里曼丹岛;中部海域的碎屑矿物组合与中南半岛大量出露的变质岩基本吻合,表明其物源主要来自中南半岛,而不是来自其南北的湄公河和红河。

南黄海表层沉积物的碎屑矿物、地球化学特征及物源分析

以南黄海中、西部表层沉积物的测试数据为基础,分析了表层沉积物的碎屑矿物组合特征、分布规律和能灵敏指示物源的CaCO3、TiO2、Cu、Sr和Ba的含量特征、分布规律,将这些特征分别与黄河和长江沉积物、黄土进行对比,探讨了南黄海中、西部的物质来源。南黄海西北部主要来源于现代黄河物质和山东半岛及邻近海域的侵蚀基岩;苏北黄河三角洲沉积物主要来源于全新世海侵期海水对古黄河沉积物的改造,其次为海水对基岩的侵蚀,现代黄河物质的影响较小;中部表现出多源性,沉积物部分来源于海侵期海水对海底基岩的侵蚀、改造、再沉积,部分来源于长江物质、黑潮物质及古黄河物质,长江物质影响大于古黄河物质;南部主要来源于长江物质。研究结果表明,现代黄河物质影响的范围小于长江物质;古黄河曾于晚更新世在苏北入海。

辽东湾周边河流沉积物碎屑矿物组成及其物源意义

对辽东湾周边七条河流下游段河漫滩沉积物的碎屑矿物进行了鉴定,分析了轻重矿物组分的差异、流域基岩类型和沉积物粒度对碎屑矿物组成的影响。轻矿物组成以石英和长石占绝对优势。由于辽东湾西侧河流(六股河、小凌河和大凌河)和东侧河流(双台子河、大辽河、复州河)位于两个构造块体之上,不同的基岩类型导致重矿物组合差别很大。湾西河流普通角闪石含量低、金属矿物含量高,湾东河流则相反,这两种组分能有效区分辽东湾东西两侧的河流,同时也可将滦河与上述河流区分开。石榴子石和普通辉石含量特征可区分湾西三条河流,特征为大凌河前者含量高,小凌河后者含量高,六股河两者含量都很低。绿帘石和阳起石的含量在湾东河流沉积物中差别较大,特征为双台子河前者含量高,大辽河后者含量高,复州河两者含量都很低。七条河流片状矿物和碳酸盐矿物含量低的特征有别于黄河沉积物。

杭州湾表层沉积物碎屑矿物分布及物质来源

对2008年采自杭州湾内的232个表层沉积物进行了碎屑矿物研究。结果表明,杭州湾沉积物中重矿物质量分数较低,平均为3.39%,重矿物以普通角闪石、绿帘石为主,富含云母类片状矿物,稳定矿物如钛铁矿、石榴子石、锆石、榍石等质量分数较低。轻矿物以石英、长石为主,绢云母为特征矿物,物源指示意义大。重矿物中优势矿物(普通角闪石,绿帘石)、赤铁矿和褐铁矿以及特征片状矿物可以作为沉积物输送和扩散的指标,碎屑矿物分布特征表明杭州湾表层沉积物以长江输入为主,湾内南部沉积物中混有钱塘江及周边河流的输入物质,岛屿侵蚀产物对沉积物碎屑矿物组成影响有限。

东海表层沉积物碎屑矿物组合分布特征及其物源环境指示

为进一步明确东海陆架区的沉积物物源及水动力环境,对研究区表层沉积物的碎屑矿物进行了鉴定分析。研究区共鉴定出49种重矿物、8种轻矿物。根据碎屑矿物的组合分布结合矿物形态特征,将东海陆架区划分为三个矿物区,内陆架矿物区、外陆架矿物区及虎皮礁矿物区。内陆架矿物区,动力分选是影响碎屑矿物分布的主要因素,物质来源相对单一,碎屑矿物主要来源于现代长江物质,闽浙沿岸近岸河流的输入,人类活动也对该区的矿物组成产生一定的影响;外陆架矿物区,重矿物分布的主控因素是长期的分选作用,主要是长江物质经后期改造形成,现代长江物质可从内陆架中北部扩散至124.5°E左右,此外外陆架东南部地形的变化也对碎屑矿物的分布起到一定控制作用;虎皮礁矿物区,有来自黄河、长江、火山物质的多重影响,且水动力环境相对复杂。

辽东湾中部晚第四纪沉积物物源与沉积环境：来自碎屑矿物和自生黄铁矿的证据

对渤海辽东湾LDD7岩心的沉积物样品进行了碎屑矿物鉴定,分析了岩心轻重矿物组合、粗颗粒沉积物物质来源、碎屑矿物特征指数及氧同位素3期渤海相对海平面位置。结果表明,轻矿物是以石英和长石为主的组合,片状矿物和碳酸盐矿物次之;重矿物是以角闪石类、绿帘石类、云母类和自生黄铁矿为主的组合,其次为金属矿物、石榴子石和榍石等。岩心为多源沉积,物质主要来源于辽河、滦河和黄河等中大型河流的入海沉积物。碳酸盐矿物作为黄河的特征矿物,指示黄河对岩心低海平面时期的沉积层影响较大。石英/长石比值、极稳定矿物ZTR指数和磷灰石ATi指数之间具有一定的对应性,能够大致反映流域的风化程度,但在利用这些指数指示风化作用时不能忽视物源对它们的影响。与还原环境密切相关的自生黄铁矿在水动力较弱且富含有机质的河漫滩、湖泊相和潮滩相中含量高。渤海岩心中氧同位素3期沉积物的年代和距现代海平面深度投点整体位于全球海平面上方,考虑到沉积环境水深、构造沉降和沉积物压实等因素,渤海相对海平面位置高于全球平均海平面。

长江水下三角洲沉积物碎屑矿物研究

研究了长江水下三角洲表层沉积物中0.063～0.125 mm粒级的碎屑矿物组成、组合类型及其分布特征,并对研究区碎屑矿物成熟度、物质来源、沉积环境以及组合分区进行了探讨。结果表明,该区轻矿物占主体,质量分数平均达95.09%,以石英、长石为主;重矿物共37种,以普通角闪石、绿帘石、绢云母、普通辉石、白云母、赤铁矿、透闪石和褐铁矿为主。依据碎屑矿物含量及分布特征,将研究划分为3个矿物组合区,各区重矿物组合类型不仅与物质来源有关,而且受水动力条件和沉积环境制约。

南堡凹陷油田古近系碎屑重矿物的物源和构造意义

利用石油钻井岩心,在南堡凹陷古近纪地层中采集了52件砂砾岩样品并进行了重矿物定量分析。重矿物组合的垂向变化指示出了3个碎屑重矿物组合段,它充分展现了物源区多阶段隆升-剥蚀的历史:始新世的沙三至沙二组合段为凹陷基底岩石层圈(以花岗片麻岩为主)的隆升—剥蚀过程;始新世沙一至渐新世的东二组合段为更深层变质岩层圈的隆升-剥蚀过程;渐新世末的东一段为稳定和老化的变质层圈的隆升—剥蚀及物源区调整过程。在石油勘探井较密且分布较广的东一段,系统进行了各类碎屑扩散体系的重矿物分析,区分出了4个碎屑重矿物扩散体系,分别来自两种构造类型的物源区:①扇三角洲和辫状河三角洲前浊积扇体系物源区为燕辽古造山带,重矿物分布模式表现为主峰左偏、重矿物组分较少、稳定重矿物显示度偏低的特点;②两个河控三角洲体系物源区为华北古克拉通,重矿物分布模式表现为对称的主峰、重矿物组分较多、稳定组分显示度偏高的特点。

南海北部表层沉积物中黏土和碎屑矿物组成及其地质意义

以X-射线衍射仪和偏光显微镜为主要手段,对南海调查区表层底质沉积物中黏土和碎屑矿物组分进行分析和研究,结果表明黏土矿物主要有伊利石、蒙皂石、高岭石和绿泥石,其组合特征在不同区域表现出明显的差异。碎屑成分主要由生物壳(钙质和硅质)、轻矿物(石英、长石为主)和含量低但种类多的重矿物组成。一般认为物质来源是调查区沿岸风化岩石遭受进一步剥蚀后细小组分通过水动力搬运沉积而成的。钙质和硅质生物壳分布受南海碳酸盐补偿深度(CCD)的控制。

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组砂岩物源特征：来自重矿物铬尖晶石和碎屑锆石的限定

上扬子会泽地区早三叠世飞仙关组主要为河流相的紫红色砂岩,物源主要来自于西部和西北部。碎屑重矿物组合表明物源主要来自于岩浆岩,且重矿物中发现大量碎屑铬尖晶石和锆石。本文运用电子探针微区成分分析和碎屑锆石U-Pb测年方法,对上扬子早三叠世飞仙关组砂岩中铬尖晶石和碎屑锆石进行分析。铬尖晶石电子探针化学成分分析显示,其具有高铬、低Fe^(3+)和高TiO_2含量的特征,源岩分析指示这些铬尖晶石来源于与洋岛/板内、岛弧以及大火成岩省相关的火成岩。同时,碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄测定表明,飞仙关组的物源主要来自于248~272Ma和715~997Ma的岩浆岩。铬尖晶石和碎屑锆石综合分析表明,248~272Ma的物源岩石具有大火成岩省玄武岩特征,主要为峨眉山玄武岩及同期基性侵入岩;715~997M的物源为洋岛/板内玄武岩类,主要为研究区周缘与新元古代苏雄组及其同期的岩浆岩;铬尖晶石指示的岛弧性质物源则可能源自1000~1100Ma的岩浆岩。同时,碎屑锆石还指示古元古代和早寒武世发育岩浆作用,且存在古老的新太古代结晶基底。这些资料为上扬子地区构造演化提供了沉积学的证据。

辽河三角洲地区ZK2孔晚更新世晚期以来的碎屑矿物及其物源

对辽河三角洲地区ZK2孔（孔深0~32m）的92个沉积物样品中碎屑矿物进行鉴定和统计分析,结果显示：所有样品中轻矿物质量百分含量均超过95%,以石英和长石为主;重矿物质量百分平均含量仅为0.82%,以普通角闪石、绿帘石、阳起石、石榴子石、赤-褐铁矿和自生黄铁矿等为主。轻矿物组合和含量在地层中变化相对稳定,而重矿物组合和含量则在地层中变化显著。以所有重矿物各自百分含量为变量,利用Tilia软件进行有序聚类,自下而上可以划分出4个不同的重矿物组合带,这些组合带分别大致对应河道、湖沼、潮坪-浅海、三角洲4个沉积相环境。研究表明：不同组合带中各重矿物百分含量的变化与沉积环境紧密相关,其中沉积环境中水动力条件和离河口的远近,是控制重矿物中稳定矿物特别是金属矿物变化的主导因素。ZK2孔自晚更新世晚期以来沉积物源没有发生明显的变化,其主要物源来自辽河,其次为大辽河。

南黄海西部表层沉积物中碎屑矿物的分布

着重研究了南黄海表层沉积物中0 063～0 25mm粒级的碎屑矿物组成。结果表明,矿物种类达50多种,轻矿物主要为长石、石英、云母等,重矿物主要为角闪石、绿帘石、云母、自生黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、石榴石、锆石等,重矿物主要分布于粉砂质泥和泥质粉砂沉积物中。依据主要矿物的含量和分布特征,将研究区划分为5个矿物组合区。各区矿物的组合类型与其所处的水动力条件、沉积环境密切相关,而碎屑矿物的种类又指示了沉积区的碎屑物质主要来源于江、河流域,基岩风化及改造沉积等。

南沙海槽南部及邻近海区表层沉积物中的碎屑矿物特征

南沙海槽南部海区73个表层沉积物中的碎屑矿物主要有石英、长石、自然铅、褐铁矿、锐钛矿、金红石等，其分布受地形、地貌的控制，可分为西北大陆坡碎屑矿物组合、槽底碎屑矿物组合、东南大陆架碎屑矿物组合3种类型。不同组合类型具有不同的物质来源。

渤海湾碎屑矿物特征及其物源和沉积动力环境指示意义

对渤海湾307个表层沉积物样品的碎屑矿物进行分析,研究了矿物组合及含量分布特征,并探讨其对物源和沉积动力环境的指示。渤海湾可划分为4个碎屑矿物物源分区:I黄河矿物区,受黄河碎屑控制,以高含量的黑云母、白云母、赤褐铁矿为主要特征,石英/长石成熟度最高;Ⅱ海河矿物区,受海河碎屑控制,以高含量的普通角闪石为主要特征,石英/长石成熟度中等;Ⅲ滦河矿物区,受滦河碎屑控制,以高含量的钛铁矿、石榴石为主要特征,石英/长石成熟度最低;Ⅳ渤海湾中部矿物区,为多物源供应。黄河碎屑物质的影响力最强,控制着渤海湾的整个南半部;滦河虽然输沙量远低于黄河,但滦河碎屑的影响力并不弱,控制着渤海湾的北部和东北部;海河碎屑物质的影响力较弱,仅局限在渤海湾西北部的海河口附近。水文动力环境影响了矿物组合含量的分布。Ⅰ-1区和Ⅲ-1区为波浪长期作用下的高能扰动环境;Ⅰ-2区和Ⅲ-2区为高速潮流环境;Ⅰ-3区和Ⅲ-3区为潮流减弱区易起动组分富集下的扰动环境;Ⅳ区为弱潮流影响下的平静环境。