南海东北部海底沉积物波的形态、粒度特征及物源、成因分析

在南海东北部广泛发育沉积物波。通过高分辨率多波束数据、地震剖面以及重力柱状样,对沉积物波的形态特征、粒度特征、物源以及形成机制进行了分析。研究表明大致以台湾浅滩南海底峡谷为界,北侧为近北东向展布,南侧为近南北向展布。对其分布规律、地貌和形态特征及重力柱状样粒度分析表明这些沉积物波为浊流成因。沉积物波的发育与新生代晚期研究区的构造活动密切相关,自距今6.5 Ma以来台湾造山运动使台湾岛强烈抬升剥蚀,这些剥蚀物为研究区提供了大量的陆源物质,而在南海东北部陆坡区大量发育的峡谷-冲沟系统为陆缘物质向下陆坡的输送提供了良好的通道。研究区西侧的东沙隆起长期处于抬升剥蚀状态,这种抬升剥蚀也为研究区沉积物波的发育提供了部分物源。随着坡度的减缓,浊流沉积物开始堆积,在台湾浅滩南海底峡谷的北侧形成了展布方向与冲沟垂直的沉积物波,而在南侧由于台湾浅滩南海底峡谷发生转向,浊流从水道中漫溢出来,沉积物堆积下来,形成了与原先水道近于垂直的近南北向的沉积物波。

晚中新世南海珍贝-黄岩海山岩浆活动及其演化:岩石地球化学和年代学证据

南海海盆15°N附近呈东西向展布的珍贝-黄岩海山被认为是32~17 Ma前南海海盆的残留扩张中心。对采自黄岩海山的两个火山岩样品(9DG,9DG-2)进行了岩石学、地球化学和年代学研究。两个样品的SiO2含量分别为60.3%和63.6%,Al2O3含量分别为17.56%和17.55%,TiO2含量分别为0.48%和0.31%,碱度率分别为3.88和3.62。根据岩石学和岩石化学分类,样品属碱性系列的粗面岩。对稀土元素和微量元素分析表明岩石具有洋岛玄武岩(OIB)型配分型式,轻重稀土总量比(∑c(LREE)/∑c(HREE))和球粒陨石标准化镧镱比((La/Yb)N)分别高达17.22和27.23,并具有铕负异常和锶、磷、钛亏损的特点。样品9DG的锶-钕-铅同位素分析结果为锶-87的含量与锶-86的含量之比值为0.704 183,钕-143的含量与钕-144的含量之比值为0.512 827,铅-206的含量与铅-207的含量之比值为18.686 68,铅-207的含量与铅-204的含量之值为15.679 62,铅-208的含量与铅-204的含量之比值为39.002 61,表明初始岩浆来自软流圈地幔,具有与珍贝海山玄武岩相似的同位素组成。经钾-氩法测年,粗面岩的年龄为(7.77±0.49)Ma,略晚于珍贝海山玄武岩的年龄[(9.1±1.29)^(10.0±1.80)Ma],属于南海扩张期后晚中新世火山活动的产物。对比珍贝海山玄武岩的地球化学和同位素特征,认为两者有相同的岩浆源区,但是它们经历了不同程度的结晶分异过程,在晚中新世期间珍贝-黄岩海山可能有地幔柱活动。

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。

珠江口河流输沙、河口沉积与粒度信息之间的联系

河口三角洲地区泥沙供应充分,是现代沉积速率较高的区域.快速沉积的泥沙包含高分辨率的环境信息.采用放射性同位素测年方法研究了珠江口伶仃洋大铲湾海域6个柱样的现代沉积速率,以2 mm的间隔分析了其中2个柱样上部的粒度,并对其平均粒径和珠江流域的年输沙量进行了快速傅里叶变换,以期获取河流泥沙供应、河口沉积速率和沉积物垂向粒度变化的对应关系.结果表明,大铲湾海域的沉积速率为1～3 cm/a,受动力条件和泥沙供应条件的影响显著.2个柱样的平均粒径的最显著重现周期与珠江年输沙量的周期性有较好的对应关系,并可能反映了季节的、年的和多年的沉积速率信息.对于每年沉积厚度在厘米级的环境,以毫米级的高分辨率进行粒度分析,有可能揭示出沉积物供应的季节变化和年际变化.本研究亦可为其他河口的相关工作提供借鉴.

深海沉积物分类与命名的参数指标和主成分分析

对于南海中部（118个表层沉积物样,水深82~4 420 m）、东部（106个表层沉积物样,水深700~4 508 m）海域的表层沉积物的粒度资料按小于200 m,200~2 000 m,大于2 000 m水深段对水深、平均粒径、黏土含量进行统计分析,结果表明从陆架到陆坡再到深海,平均粒径和黏土含量随水深增加呈非常有规律的变化;把大于2 000 m水深区域再细分为大于2 500 m,大于3 000 m,大于3 500 m,结果表明平均粒径和黏土含量随水深增加几乎无变化,在南海中部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.39~3.54μm,黏土平均含量为54.91%~55.47%;在南海东部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.25~3.37μm,黏土平均含量为53.91%~54.56%。研究表明2 000 m水深具有划分深海沉积物的指示意义。南海中部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为55.19%,平均粒径为3.39μm;在南海东部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为53.91%,平均粒径为3.37μm;在南海中部、东部水深大于2 000 m海域平均粒径均小于4μm,黏土平均含量均大于50%,表明深海沉积物粒度特征是平均粒径小于4μm和黏土平均含量大于50%。黏土含量是非生物组分的代表和划分深海沉积物类型的一个独立参数,钙质生物和硅质生物组分是另外两个独立参数。南海东部海域表层沉积物中55种元素总含量为47.50%,硅、铝、钛、钠、钾、磷、钙、镁、铁、锰十种主元素含量为47.03%,其他45种元素含量为0.47%,虽然沉积物来源复杂、成因不同,但沉积物化学主成分并不复杂,主要由前10种主元素和氧元素组成。沉积物主元素铝、钙、硅分别富集于黏土、钙质沉积、硅质沉积中。通过建立沉积物生源组分与碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅的量化关系,可把碳酸钙、生物二氧化硅作为钙质生物和硅质生物的两个替代参数。

东海陆架两期沙脊的时空对比

基于高分辨率的单道地震和多波束测深数据，识别并对比了东海陆架中部同一海区相距20余万年的层U14和层U2两期沙脊群，其中层U14期沙脊属于埋藏沙脊，位于东海海底以下90m深处，推测属于距今320～200ka的海侵体系域（TST），沙脊顶界面是该期海侵的最大洪泛面（MFS）；层U2期沙脊位于东海陆架，属于衰退沙脊，系末次盛冰期（LGM）以来的TST，顶界面是LGM以来的MFS。尽管两期沙脊形成年代相距20余万年，地层层位相距近90m，但是沙脊群总体走向一致，表明距今2×10^5a以来东海陆架潮波基本格局稳定。从层U2期可识别出4个亚期沙脊，通过多波束海底地形图可识别出4组走向的沙脊，多亚期、多走向沙脊是LGM以来海平面阶梯状波动在海底地形演变过程中的响应证据。

长江口东南泥质区百年来稀土元素的组成及控制因素

在210Pb定年的基础上,分析了长江口外东南泥质区柱样沉积物稀土元素含量、特征参数分布特征及其与粒径、常量元素等的相关性,探讨了150 a以来稀土元素的来源、制约因素及对沉积环境的响应。结果表明,柱样稀土元素总量(ΣREE)变化范围不大,分布范围为158.38～197.87μg/g,平均值为183.49μg/g,总体趋势由下向上逐渐增加;轻、重稀土元素比值(ΣLREE/ΣHREE)无明显的变化趋势,平均值为7.90;各层位球粒陨石标准化REE分布模式几乎完全一致,具有负斜率、Ce弱负异常、Eu明显负异常、轻稀土元素相对重稀土元素富集的河流沉积物特征,表明百年来沉积物REE主要来源于长江流域风化产物且基本继承了源区的组成特征。REE与Ti、Al、Fe呈负相关关系,与粒度相关性不明显,重矿物对沉积物REE组成和分布模式有重要影响,生物碎屑沉积对REE含量有一定的稀释作用。δCe值在0.94～1.01之间,百年来呈递减趋势,平均值为0.96,呈微弱负异常;δEu在0.67～0.69之间,百年来基本不变且具明显的负异常,平均值为0.69。百年来δCe递减可能与沉积物所在的长江口高生产力区持续增强的缺氧现象有关。

北吕宋海槽深海滑坡沉积及其分布特征

通过浅地层剖面和多波束地形资料的精细解释,在北吕宋海槽中部发现了一个规模约500 km2,平均厚20多米的海底滑坡沉积。通过对该滑坡体的物源及其沉积环境分析,将整个滑坡体沉积分为末端区和前缘区两个部分。从滑坡体与周围地层的叠置关系及火山弧喷发的历史来看,初步认为该海底滑坡是地震造成的。该滑坡体的发现对深化深水滑坡体的认识具有重要作用。

大西洋中脊Logatchev热液区的地球物理场研究

利用"大洋一号"首次环球科考获得的地球物理资料,通过对多波束地形和地磁异常的解译,对大西洋Logatchev热液区的地球物理场特征进行了研究,研究结果表明Logatchev热液喷口位于裂谷东侧的滑塌体上,处于南北地磁正负高值异常中心之间的缓冲带上,新发现的磁异常区与热液喷口区具有相似的特征,推测为未来的热液矿区。区内南西西-北东东和北-南向断裂不仅控制了基底深度和隆坳结构,也控制了超基性岩和热源磁性层的分布,因此它的形成与交叉切割的拆离断层、超基性岩、海洋核杂岩和重力滑塌有关。