沉积矿床中重要(变价)金属元素与古海洋环境关系综述--以新元古代-早古生代扬子板块周缘为例

对氧化—还原敏感元素和生命必需元素地球化学性质和相关沉积矿产形成机制及其时空分布特征的分析、总结和归纳,有助于对古海洋环境演化与相关沉积矿产形成关系的深入认识,这对沉积矿床学理论的发展具有重要意义。新元古代南华纪—早古生代早志留世,扬子板块周缘黑色岩系中依次沉积了举世瞩目的南华纪锰矿、震旦纪—早寒武世沉积磷块岩、早寒武世重晶石矿、镍—钼—钴多金属矿、钒矿和早志留世铀矿的完整沉积矿床系列,不同时代地层、同一时代不同沉积环境地层赋存不同类型的沉积矿产,有必要对其成矿机理进行系统研究、总结和归纳。笔者等在对氧化—还原敏感金属元素、生命必需元素和海底热液元素等元素地球化学性质综述的基础上,兼论了它们在结合黄铁矿矿物学对氧化—还原环境、生物生产力和盆地限制性分析方面具体作用;进一步结合新元古代—早古生代扬子板块古环境演化特征,对扬子板块周缘特定时代中特定沉积矿产的分布、成因机理进行分析、总结和归纳;最终得出扬子板块周缘相关沉积矿产,是在全球氧化事件、冰期—间冰期、Rodina大陆裂解大背景下,海洋中成矿金属元素得到长期积累,在特定时代区域性海水—海底热液—生物作用(根据不同矿种各有侧重)影响下,在相关重要元素地球化学性质的控制下、局部区域特殊氧化—还原环境的控制下形成的特定矿产的初步认识。最后,结合相关沉积矿床研究中存在的问题,提出下一步解决方案与展望。

长江口外缺氧区柱样沉积物元素的分布及其百年沉积环境效应

在210Pb定年的基础上,对取自长江口外缺氧区内外的柱样沉积物开展了10种常量元素、13种微量元素和粒度的测定分析,研究了其物源及分布特征。结果表明,缺氧区外柱样沉积物主要来源于老黄河口海岸泥沙,大部分元素具有"粒度控制"规律。缺氧区内沉积物主要来源于夏季长江陆源的输入和海洋自生生物死亡后的沉降,部分氧化还原敏感元素(RSE)和亲生物元素不受控于"粒控效应",其中Mo、Cd、As等氧化还原敏感元素自20世纪70年代以来明显富集,分别增加了83%、73%和50%,而Mn出现贫化,指示了缺氧区水体富营养化加剧和底层水体季节性缺氧,引起底层水-沉积物界面氧化还原环境变化;亲生物元素Ca、Sr、P含量自20世纪70年代起分别增加了129%、65%和38%,反映了受化肥使用等人类活动影响,近40年来长江口外水体生产力提高和生物量增加。

长江口外缺氧区沉积物中元素分布的氧化还原环境效应

对取自长江口外缺氧区及其邻近海域表层沉积物样品进行了粒度组成和元素(主要包括氧化还原敏感性元素和亲碎屑元素)丰度的分析与测试,对长江口外缺氧区缺氧环境对元素分布的影响进行了探讨,提出了长江口外缺氧区沉积物中氧化还原敏感性元素(Redox sensitive elements,简称RSE)分布的氧化还原环境效应。亲碎屑元素丰度的分布显示出明显的粒控效应,而氧化还原敏感元素的分布受粒度效应的制约很弱,主要受离岸缺氧区还原环境的制约,具有在缺氧区富集的特点。缺氧环境对RSE分布的影响超过了元素的粒控效应,从而使研究区RSE的分布呈现出典型的氧化还原环境效应。

云南昆阳磷矿黑色页岩微量元素特征及其地质意义

昆阳磷矿是我国下寒武统黑色页岩中赋存的最大的磷块岩矿床。为了探讨磷块岩及上覆黑色页岩的源区性质及古海洋的氧化还原环境,本文对梅树村组中谊村段的磷块岩、石岩头段的黑色页岩以及筇竹寺组玉案山段的砂质黑色页岩的地层剖面进行了岩石地球化学研究。发现昆阳剖面磷矿区的下寒武统黑色页岩Th-Zr和Th-Y/Ho比值以及Y-Y/Ho比值与陆源碎屑物质更为接近,石岩头段黑色页岩样品的稀土元素总量平均为174×10-6,与大陆壳稀土总量的平均丰度基本一致。稀土配分模式也十分类似,说明陆源碎屑物质来源比海水自生来源占的比重更大。受陆源碎屑物质的影响,Ni/Co,V/Cr和V/(V+Ni)等氧化还原敏感元素比值并不能很好的指示古海洋的沉积环境。但石岩头段黑色页岩的氧化还原敏感元素相对大陆壳具有一定程度的富集,并且富集程度不强烈,Ce具有轻微的负异常,反映了黑色页岩可能形成于次氧化环境。

长江口外缺氧区沉积物中氧化还原敏感性元素的“粒控效应”

对长江口外缺氧区及其邻近海域表层沉积物和沉积物岩芯样品的粒度和元素(主要包括氧化还原敏感性元素简称RSE,和典型陆源碎屑元素)进行了分析,并对元素的“粒控效应”进行了深入研究。结果表明,在近岸底层水溶解氧浓度正常海区沉积物中,元素(包括典型陆源碎屑元素和RSE)的分布显示出明显的“粒控效应”,在缺氧区沉积物中,RSE与粒度之间的相关性较差,其分布不受“粒控效应”的制约,而主要受氧化还原环境的影响。另外缺氧区缺氧程度的不同会导致不同的RSE的富集。

长江口及其邻近海域表层沉积物中氧化还原敏感性微量元素的环境指示意义

对长江口及其邻近海域表层沉积物和底层悬浮体中氧化还原敏感元素分布规律和富集特征进行了分析与研究。结果表明氧化还原敏感元素在研究区具有明显的"离岸富集"特征,去除粒度效应、陆源碎屑来源组分和有机质的吸附作用等因素的影响之后,氧化还原敏感元素仍显示出在缺氧区的富集。通过同一站位底层悬浮体和沉积物中氧化还原敏感元素含量的分析比较,发现底层水缺氧是导致氧化还原敏感元素Mo、Cd、V等在沉积物中富集的主要原因。Mo、Cd、V等元素的不同富集程度可用来反映缺氧区的缺氧程度。因此,Mo,Cd,V等RSE在长江口外缺氧区及其邻近海域具有氧化还原环境指示意义,可以指示长江口外缺氧区的存在与大体范围,并可在一定程度上用来衡量缺氧区的缺氧程度。U理论上虽然也对环境的氧化还原条件敏感,但由于受陆源碎屑来源组分的影响较大,在长江口外缺氧区的富集并不明显,因此U在研究区不具有氧化还原环境指示意义。

48ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境变化的地球化学记录

通过对日本海Ulleung盆地KCES-1孔元素地球化学分析,探讨了过去48 ka以来日本海古生产力和古氧化还原环境的变化规律和影响因素。多种替代指标质量累积速率（总有机碳、CaCO3,磷、过剩钡、镉含量）显示日本海古生产力自48 ka以来发生了显著的变化。在48~18 ka低海平面和有限的水体交换导致表层水古生产力相对较低。在18~11 ka随着海平面的上升,富营养盐水团（亲潮和东海沿岸流水团）的流入导致古生产力逐渐增大,在12.6~11.5 ka古生产力达到最大值。在全新世对马暖流成为影响古生产力变化的重要因素,并且自5 ka以来古生产力保持相对稳定。古氧化还原替代指标（总有机碳、钼、铀、锰、碳与硫含量之比、自生铀、自生钼含量）显示在12~9 ka日本海底层水可能为无氧环境。古生产力高和底层水体有限的交换是诱发底层水缺氧的主要因素,而这又与全球气候变化和海平面变化有关。

华北中元古代陆表海氧化还原条件

文石海底沉淀是地球早期大气高CO2浓度、海洋贫氧条件下,CaCO3过饱和而直接沉淀于海底所形成的自生碳酸盐,可反映古海洋贫氧状态。对华北中元古界雾迷山组(ca1.50～1.45Ga)碳酸盐岩的研究发现:潮下带下部黑色纹层石由针状文石假晶等厚层与微生物席层交互堆叠而成;潮下带中部凝块石白云岩(A单元)主要由针状文石假晶形成的环带或扇状集合体包裹有机质团块所组成,少见碳酸盐微粒。潮下带上部—潮间带下部纹层白云岩(B单元)以自然沉淀的碳酸盐微粒为主,含少量等厚层和扇状、葡萄状文石假晶集合体,以及以孔洞充填形式产出的针状文石假晶。而潮坪成因的泥晶白云岩(C单元)则完全由含有石盐假晶和微生物席裂痕的泥晶质微晶白云岩组成,不含针状文石沉淀。对构成雾迷山组典型副层序基本单元的氧化还原敏感元素比值分析显示:由C单元至A单元,V/Th、Mo/Th、U/Th值逐渐增大,在A单元可能达贫氧富集程度。研究表明,在雾迷山组沉积期,华北陆表海潮下带中部及其以下可能长期处于贫氧状态,而潮下带上部则处于氧化状态,氧化—还原界面接近于正常浪基面底。这个认识对进一步了解中元古代海洋条件、生物与环境相互作用过程及烃源岩勘查具有重要意义。

秦岭大巴山地区紫阳毒重石矿床成因:矿石组构、氧化还原敏感元素和碳-氧同位素证据

秦岭大巴山地区钡矿资源极为丰富,以蕴含世界罕见的层状毒重石矿床为特色。本研究在紫阳毒重石矿床中发现了玫花瓣状结构,经显微镜观察和电子探针分析表明,玫花瓣体由板柱状重晶石呈放射状排列而成,与前人报道的矿物组成明显不同。紫阳灰黑色毒重石矿石有较高的V、Ni、Cr、U、Mo含量,较低的Th/U比值(<0.04),较高的V/(V+Cr)比值(>0.8)和V/(V+Ni)比值(>0.9),指示寒武纪紫阳毒重石矿床的沉积环境为较还原的环境。紫阳毒重石矿石的C同位素分布在-10.9‰～-16.0‰,O同位素分布在18.1‰～22.3‰之间,表明毒重石中CO32-是有机质通过氧化作用或脱羧基(生物有机质降解)作用提供的低13C的碳与同期海水提供的高13C的水溶性HCO3-或CO32-的混合来源。综合研究表明,该区毒重石矿床的形成可能与寒武纪早期的海底热液成矿作用有关。

Mo稳定同位素研究进展

随着表面热离子质谱(TIMS)和多接收器电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的广泛应用以及同位素分析方法的改进,近10年来非传统稳定同位素(Cu、Zn、Fe、Se、Mo、Cr、Hg等)的研究得到迅速发展。其中,由于Mo同位素的分馏明显受氧化还原条件的控制,使其在指示古环境及古气候的变化方面有独特的地球化学指示意义。同时,Mo同位素在指示成矿物质来源和海洋Mo循环等方面也取得较大成果。因此,Mo同位素地球化学研究已成为国际地学领域的一个前沿和热点。本文综合前人的研究成果,结合近期自己的工作,论述了Mo同位素地球化学研究领域的一些重要进展,详细介绍了Mo同位素的化学分离、提纯和质谱分析技术,并对其应用前景进行了展望。

中元古代硫循环异常环境的地球微生物学过程研究

华北中元古界发现大量生物成因凝块石,超微组构与有机矿物研究表明有机矿化是微生物岩形成的普遍过程。微生物岩受微生物类群与环境条件控制,能够提供早期海洋环境与微生物群落的特征及其相互作用信息。研究发现了中元古代太阳黑子周期性活动的地质记录,证明黑子活动对微生物活性和沉积具有重要影响;为揭示早期日—地—生物相互作用机理提供了重要信息,拓展了地球生物学研究的方向。在燕山盆地中元古代发现了两个重要的生物群更替事件,分别与海洋化学变化以及火山活动导致的营养盐输入相关。发现了多种真核生物化石,包括具刺疑源类、多细胞丝体、瓶状化石、梭型化石以及具复杂纹饰类型。表明这个时期真核生物已经出现明显的多样性分化,为进一步认识早期真核生物生物进化提供了重要参考。中元古代海洋DIC库经历了逐渐减小的演变;海洋硫酸盐浓度较低,氧化还原界面较浅。在浅水环境自养微生物控制了碳的代谢过程;而深水环境中,厌氧微生物代谢对海水化学组成有很大影响。氧化还原敏感元素研究表明中元代海水以Mo亏损的缺氧水体为主,但局部层段Mo等元素富集,反映海洋在1.64 Ga^1.56 Ga有重要变化,以硫化为主。在高于庄组底和上部分别获得锆石SHRIMP U-Pb年龄(1626±21)Ma、(1564±39)Ma,为中元古代年代地层学提供了重要约束。中元古代不同层段黑页岩的活性铁组分研究表明,多数贫铁氧化物,但含黄铁矿很少;Fe HR/Fe T和Fe T/Al的比值平均值分别为0.28和0.57,表明多数层段形成于缺氧但非硫化环境,证明深海以广泛的铁化条件为主,但间夹有间歇性分布的硫化时段。华南晚埃迪卡拉纪-早寒武世的N、C同位素研究发现δ13Corg在浅水区和深水区存在显著差异,证明海洋仍具有缺氧分层的高梯度状态。N同位素在早寒武世早期有明显正异常,可能与缺乏固氮作用相关;随后趋于正常,氧化明显并伴生多细胞生物发育。硫化水体控制营养元素以及N、C、S循环,并影响生物演化。

海洋沉积物中氧化还原敏感元素对水体环境缺氧状况的指示作用

近年来由于人为污染水体富营养化加剧,缺氧区面积不断增大,利用沉积物中氧化还原敏感元素反演水体缺氧情况已经发展成为海洋化学领域的热点研究方向。本文详细阐述了氧化还原敏感元素的富集机制,并总结了利用沉积物中氧化还原敏感元素在不同氧化还原条件下的富集程度反映海水缺氧程度和底质氧化还原状况的一系列指标,如Re/Mo、Cd/U、Th/U、V/Sc、V/(V+Ni)值,U—Mo共变模型,δ^(98/95)Mo,多指标微/痕量元素模型以及氧化还原敏感元素-有机质共变模型等。沉积物中Re、Mo含量、Re/Mo值、自生Mo/U值、Th/U值对上层水体缺氧和氧化条件区分良好,可定量指征上层水体的缺氧情况。沉积物中Re含量近似于1 ng/g(地壳值),Mo含量>1μg/g(地壳值),Re/Mo值接近0.3×10^(-3),Mo—U富集系数比为(0.1～0.3)×现代海水,Th/U值>2,可指示氧化环境;Re含量在10～30 ng/g,Mo含量近似于1μg/g,Re/Mo值10×10^(-3)～30×10^(-3),Mo—U富集系数比>1×现代海水,Th/U值在0～2范围内,可指示缺氧环境;Re含量>30 ng/g,Mo富集达到20～40μg/g,Re/Mo值接近0.7×10^(-3)(海水中Re/Mo值),Mo—U富集系数比为(3～10)×现代海水,可指示极度缺氧的硫化环境。Mo_(EF)—U_(EF)交会对数坐标图、氧化还原敏感元素-有机质共变模型指标可定性分析上层水体的缺氧情况;V/(V+Ni)值对于次氧化沉积物指示效果不佳;Cd/U值在次缺氧条件下的变化机制复杂,还需进一步研究。生物扰动、成岩作用、人为污染、水体局限、高有机碳通量、Fe、Mn氧化物循环等因素通过影响氧化还原敏感元素在沉积物中的富集与迁移,从而影响氧化还原敏感元素指标的应用,应剔除有机质吸附与陆源输入等非自生部分的影响,结合各种指标互相印证,综合判别水体氧化还原状态。

东海季节性低氧海区柱状沉积物中氧化还原敏感元素对沉积环境变化的响应

氧化还原敏感元素(Redox Sensitive Elements,RSE)如V、Cr、Mo、U等,通常在氧化条件下呈溶解态,在还原沉积环境中除Fe、Mn外,RSE被还原成低价态转移至沉积物中富集积累,因此可以利用氧化还原敏感元素在沉积物中的富集情况反演沉积环境的氧化还原状况。本文通过研究东海内陆架季节性低氧海区Zb7沉积柱中氧化还原敏感元素V、Cr、Ni、Cu、Zn、Mo、U的垂直分布、富集特征和比值,探究沉积环境氧化还原状况;发现RSE/Al和富集系数自1978年以来呈增加的趋势,但自2009年开始有所降低,整体RSE富集系数均小于3,未见明显富集。RSE比值V/Cr<2、Ni/Co<5、U/Th<0.75、0.25<(Cu+Mo)/Zn<0.55,以及MoEF/UEF比值主要分布在0.08~0.3倍海水Mo/U值之间,均指示氧化的沉积环境。RSE/Al与Fe/Al、Mn/Al具有显著的相关性,表明RSE在剔除陆源碎屑输入后,主要通过与Fe、Mn氧化物结合进入沉积物,也指示氧化的沉积环境。研究结果与该区域溶解氧历史数据反映的季节性低氧结果不一致,可能与RSE在夏季季节性低氧时,沉积物中的富集信号在秋冬季溶氧水平恢复后缺失有关。尽管RSE不能有效指示东海季节性低氧环境,但Zb7沉积柱RSE在1978年后富集程度的增加以及2011年后的降低,在一定程度上反映了该区域自1978年后季节性低氧程度加重,2009年后又有所缓解的变化趋势。

氧化还原敏感性元素在沉积环境判别中的应用研究进展

部分元素对氧化还原环境非常敏感,氧化还原条件往往决定着这些元素的迁移或富集,这些元素被称为氧化还原敏感性元素(redox sensitive elements,RSE)。除Fe、Mn外大部分RSE在氧化环境条件下以溶解态离子形式存在于海洋水体而发生迁移,在还原环境条件下则容易从海洋水体中析出向沉积物中迁移并发生富集。RSE的这种特性常被用来判断现代或地质历史中的沉积环境。本文在总结RSE与沉积氧化还原环境判别的基础上,分析了影响RSE地球化学行为的因素,进而探讨了RSE应用中存在的主要问题及今后研究方向。RSE及相关指标在沉积环境判别中的应用主要包括:氧化还原状态的识别、指示海洋水体生产力变化、指示海洋水体的局限程度、指示沉积物物源等。影响或控制RSE迁移、转化、沉积和富集的主要因素有:成岩作用、陆源物质加入、粒控效应、Fe-Mn氧化物/氢氧化物的吸附、有机质含量、水体局限、人类活动等。迄今对部分RSE的迁移富集机制还不十分清楚,元素指标的应用较粗略。近期在RSE的应用中应重视样品的选取与保存、测量分析技术的提升以及多指标的互相印证,通过综合分析判断,才能得出更接近实际的结果。

南海典型断面表层沉积物中氧化还原敏感元素的分布特征及其控制因素

氧化还原敏感元素在环境研究中发挥着日益重要的作用,然而对于海底表层沉积物中氧化还原敏感元素的分布规律与特征的研究鲜有涉及。本文以采集自南海4条典型断面(18°N、10°N、6°N、113°E)的75个表层沉积物样品为研究对象,通过主量元素和微量元素(含氧化还原敏感元素Mo、V、U)分析,并结合沉积物粒度、元素富集系数等数据,探讨了表层沉积物中氧化还原敏感元素的分布特征及其控制因素。结果表明,研究区每个断面中的V、U含量变化趋势十分相似,Mo含量变化与V、U的总体变化趋势相近,但Mo在断面上的变化波动比V、U更强烈。4条断面中Mo平均含量表现出明显富集,除了V在断面Ⅰ中表现为轻度富集外,V和U平均含量都表现为亏损。影响沉积物中Mo、V、U含量分布的因素主要包括陆源碎屑含量、生物碳酸盐含量、细粒沉积物的吸附作用和氧化还原环境等。所有断面中V和U的含量分布主要受控于陆源碎屑组分,同时也受到生物碳酸盐含量和细粒沉积物的吸附作用的影响,氧化还原环境对其含量影响较小,受环境影响的自生组分含量较低。Mo的含量分布主要受控于海底氧化还原环境,陆源碎屑组分的贡献和细粒沉积物吸附作用的影响较小,受环境影响的自生组分含量较高。西南次海盆的Mo含量及其富集系数都较低,可能是由于西南次海盆的底流活动使其海底存在氧化环境所致。

南极罗斯海氧化还原敏感元素沉积地球化学特征及其古海洋意义

大洋深部氧化还原环境与深部水体流通状况以及表层水体生产力密切相关。表层生产力与深部流通性变化影响着有机碳-呼吸CO_2的转化及其在海洋-大气中的转移,最终与大气CO_2分压(pCO_2)变化密切相关。故探明大洋深部氧化还原环境的变化对于解决大气pCO_2冰期旋回机制具有重要意义。本次研究以中国第31和32次南极科考获得的南极罗斯海柱状岩心ANT31-R23及表层样为研究材料。通过元素钙、钛,以及氧化还原敏感元素(RSE)锰、钼、镍、钴、镉的测试分析,以表层样中RSE与Ti的比值作为判断ANT31-R23孔中相应RSE富集程度的背景值。结果显示,Mn在沉积期均表现出富集,表明罗斯海深部在该孔沉积期为氧化环境。根据Mn在不同层位出现的富集峰识别出4次强氧化脉冲事件,可能由南大洋底层水流通性增强和/或生产力降低导致。4次氧化脉冲事件层位中Mo、Ni、Co的明显富集,是由于锰(氢)氧化物对其捕获或吸附所致。此外,推测分析认为罗斯海对冰期大气pCO_2降低似乎没有明显贡献,但很可能对冰消期大气pCO_2迅速升高起重要作用。然而这些有关南极罗斯海深部氧化还原环境与大气pCO_2变化之间关联的推测,有待后续该孔精确年代模式的构建,方可进一步验证。

珠江口季节性低氧区柱状沉积物中氧化还原敏感元素的分布及其环境指示意义

本文基于珠江口季节性低氧区沉积物岩心(WS)中陆源碎屑指标、TOC含量和氧化还原敏感性元素等环境指标以及年代学的综合分析,重建了该河口近2000 a来水体氧化还原程度的演变历史,探讨其对气候环境变化和人类活动的响应机制。结果显示,珠江口不同类型的氧化还原敏感元素在垂向分布和富集特征上存在差异,其中V主要受有机质吸附控制,而Mo主要通过Fe、Mn氧化物结合在沉积物中富集。基于Fe-Mn-Mo的共变性作为判断古氧化还原程度的指标,珠江口水体在过去2000 a整体表现为微弱的氧化性减弱或还原性增强的趋势,而在主要暖期水体的氧化性趋强。进一步研究发现,近2000 a以来持续加强的人类活动促进了陆源营养盐输入的增加,不断提升了该区域海洋初级生产力,从而影响水体氧化还原程度的变化。因此,日益增强的人类活动和气候变化驱动的河口水动力条件的改变,共同控制着该区域水体溶解氧的长期演变。

北部湾沉积物中放射性核素的分布特征与控制因素

北部湾是我国大西南地区重要的海上通道,也是我国重要的渔场之一。本研究利用高纯锗γ谱仪系统分析北部湾表层和柱状沉积物中4种最主要的天然放射性核素(^238U、^226Ra、^228Ra、^40K)含量和分布特征。结果显示,北部湾沉积物中放射性核素含量低于我国大部分海域的结果,高于珊瑚礁区的极低放射性水平的结果。北部湾沉积物中4种核素都存在"蝴蝶"状空间分布特征,该特征主要源于沉积物粒径的非线性调控,且与沉积物总有机碳浓度存在正相关。此外,利用Mn和210Pb所指示的氧化还原状态和物理/生物扰动过程也可以对柱状沉积物中氧化还原敏感型核素(比如,^238U)分布产生一定的影响。本文从^232Th/^238U、^40K/^238U、^226Ra/^238U活度比值角度,发现北部湾沉积物具有典型的陆源沉积物特征,且显著不同于南海珊瑚礁区中生源沉积物特征。本研究有利于掌握滨海核电发展背景下的北部湾海洋环境中放射性核素水平,揭示核素的"蝴蝶"状分布特征和控制因素,探索基于放射性核素的地球化学新指标在海洋沉积过程中的应用。

九州-帕劳海脊南段及邻近海域表层沉积物元素地球化学特征及其地质意义

菲律宾海地理位置特殊,蕴含着丰富的前沿地球科学问题,是研究地球多圈层相互作用的天然实验室。近年来,菲律宾海中部九州-帕劳海脊南段已成为研究热点,但对其表层沉积物物质来源和沉积环境了解尚存在不足。本文通过对采集于九州-帕劳海脊南段水深为3 900~6 100 m的69个站位样品开展沉积地球化学研究,旨在判别沉积物的物质来源和沉积环境空间变化特征。结果表明:研究区底质类型为远洋黏土和硅质软泥,不同类型沉积物的碎屑组分化学风化程度均较低,受分选和再循环的影响较小,是亚洲风尘物质和岛弧火山物质的混合产物,且以亚洲风尘物质为主;研究区不同类型站位的沉积环境基本一致,整体处于氧化沉积环境,底层水体氧化还原条件不是研究区沉积物中过渡金属(如Mo)元素富集的控制因素,铁锰(氢)氧化物是连接水体-沉积物中过渡金属元素源-汇过程的重要纽带。此外,底部氧化还原条件可能不是该海域硅藻席沉积保存的必要条件。

近三百年来长江口泥质区沉积环境变化及与低氧关系的初步分析

近年来全球大型河口区低氧事件频发,严重威胁环境和生态系统健康。因缺少长时间序列的观测资料,人们对历史时期河口陆架区域生态环境演化,尤其是低氧事件发生的历史认识不足。本文基于210Pb、137Cs和光释光测年技术,以长江水下三角洲现代低氧区沉积物柱状样为研究对象,通过分析沉积物的粒度参数、氧化还原敏感元素、TOC、TN和碳氮同位素等指标,探究了该区域沉积环境的演化历史。结果显示,近三百年来长江口低氧区的演化大致可分为四个阶段:1740—1800年该区域可能存在低氧环境;1800—1850年低氧情况有所缓解;1850—1970年在人类活动影响开始加剧的背景下,低氧事件发生频率开始增加;1970年后由于入海营养物质排放通量增加,加之海温上升和入海水沙通量变化等多因素综合影响导致长江口低氧区面积和发生频率也显著增加。该结果可为了解长江口泥质区历史低氧环境的演化及现代长江口低氧环境的发育过程提供参考。