底质粒度信息的空间分异与代表性: 以杭州湾舟山岛-金山卫断面为例

对杭州湾舟山岛-金山卫断面沉积物柱状样进行了高密度采样, 并用激光粒度仪进行了粒度分析. 结果显示, 在不同站位沉积物平均粒径具有不同的垂向分布. 由于该断面所在区域海底活动性强, 短时间尺度的活动层厚度的量级远高于长时间尺度的净沉积速率的量级, 平均粒径的垂向分布特征更多地反映了同一沉积环境中形成的不同类型沉积记录, 很难代表沉积环境的长时间尺度演化. 粉沙为主和沉积物粒径的垂向平均值随着厚度的增加而呈现收敛趋势的底质粒度特征, 说明物源因素控制着研究区总体的沉积物分布规律, 而水动力因素造成了一定程度的沉积分异. 沉积物的垂向分异使表层底质粒径的断面分布不同于活动层内垂向平均底质粒径的断面分布. 对于强潮、粉沙环境的沉积物输运模拟而言, 如果涉及的时间尺度较大, 则采用活动层的平均值作为模型的粒度参数较为合适.     

边缘海陆源物质中环境敏感粒度组分的初步分析

对冲绳海槽(A7孔)和琉球海沟(A37孔)的两个重力柱状样品进行了陆源物质提取, 并做了粒度分析和粒度参数的垂向分布序列分析, 检出了对沉积环境变化较敏感的粒度组分. 发现A7和A37孔的敏感粒度组分的峰值和粒度分布范围有较大差别, 这指示了冲绳海槽和琉球海沟的沉积物来源和沉积环境的空间差异. 敏感粒度组分含量随深度变化的初步分析表明, 冲绳海槽A7孔的沉积环境较为稳定, 仅包含2层明显的浊流沉积和1层火山灰层; 而位于琉球海沟A37孔的沉积环境变率较大, 包含6个明显的沉积波动旋回.     

沉积物磁组构与其动力沉积特征对应关系研究

现代不同沉积环境下沉积物磁组构参数量值对比表明 ,风成沉积的P ,F ,L值均明显低于水成沉积的相应值 ;在磁组构参数关系图上 ,风成沉积样品数据点集中分布于坐标原点附近的有限区域 ,指示沉积动力弱而稳定 ,水成沉积的多远离坐标原点 ,指示沉积动力较强 .现代不同沉积环境沉积动力特征的分析表明 ,沉积物磁组构参数P ,F ,L ,q的量值及变化受控于沉积动力类型及动力沉积特征 .沉积物磁组构测试是判断古沉积环境的有效方法.     

沉积物磁组构与其动力沉积特征对应关系研究

现代不同沉积环境下沉积物磁组构参数量值对比表明 ,风成沉积的P ,F ,L值均明显低于水成沉积的相应值 ;在磁组构参数关系图上 ,风成沉积样品数据点集中分布于坐标原点附近的有限区域 ,指示沉积动力弱而稳定 ,水成沉积的多远离坐标原点 ,指示沉积动力较强 .现代不同沉积环境沉积动力特征的分析表明 ,沉积物磁组构参数P ,F ,L ,q的量值及变化受控于沉积动力类型及动力沉积特征 .沉积物磁组构测试是判断古沉积环境的有效方法 .     

南黄海现代沉积环境及动力沉积体系

基于南黄海600多个表层沉积物样品的研究和对前人大量沉积学资料及水文学资料的分析, 阐述了南黄海现代沉积环境和动力沉积体系特征, 对存在广泛争议的泥质沉积物形成机制进行了探讨. 南黄海陆架可分为弱动力(低能)沉积环境和强动力(高能)环境, 低能沉积环境进一步划分为气旋型和反气旋型涡旋两种环境；高能环境则分为高能沉积环境和高能侵蚀环境. 陆架低能环境发育了泥质沉积体系. 在南黄海中部, 受海域中尺度气旋型涡旋(冷涡)的控制, 发育了冷涡泥质沉积体系, 而在南黄海东南部受反气旋型涡旋(暖涡)控制则形成了反气旋型涡旋泥质沉积体系(暖涡沉积). 二者在粒度、沉积速率、沉积厚度和矿物学特征上有明显区别. 陆架高能沉积环境发育了砂质沉积, 集中分布在南黄海的西部、南部及东北部海区, 在高能侵蚀环境区分布着大量砂岩砾石. 高能沉积环境中原有的细粒物质(黏土、细粉砂等)逐渐被悬浮、搬运至低能区沉积. 还建立了气旋型涡旋和反气旋型涡旋泥质沉积作用模式, 对南黄海泥质沉积体系的成因给出了系统的解释.     

水合物降压分解过程中沉积物孔隙结构动态演化规律

选取两种不同粒径分布的天然海砂样品,在相同实验温度及压力条件下合成甲烷水合物.开展水合物降压分解X-CT微观实验,获取不同时刻的沉积物内部构成图像.对X-CT扫描图像进行阈值分割、三维重建及拓扑等效等处理,建立不同粒径含水合物沉积介质不同分解阶段的三维孔隙网络模型,研究水合物降压分解过程中沉积物孔隙结构动态演化规律及其控制机理.研究表明,甲烷水合物微观分布非均质特征显著,分解过程开始于气-水合物接触的位置,分解初期水合物具有孔隙填充、颗粒胶结等多种赋存模式,而分解后期孔隙中主要赋存颗粒胶结型水合物.随着水合物饱和度的减小,不同粒径含水合物沉积物的平均孔喉半径、孔隙度、绝对渗透率以及两相共渗区宽度均不断增大,配位数、形状因子及束缚水饱和度逐渐减小.受水合物分解动力学行为影响,分解前期沉积物平均孔隙半径缓慢降低,水合物饱和度下降至某一临界值(小于0.1)后,平均孔隙半径和绝对渗透率急剧增大.粒径分布越窄,相同水合物饱和度下沉积物平均孔隙及孔喉半径、孔隙度和绝对渗透率越高,但不同粒径沉积介质配位数和形状因子的变化存在交叉点,表明含水合物沉积物微观孔隙结构特征受粒径分布、水合物微观赋存状态及空间分布的协同影响.     

粒度揭示的青藏高原湖泊水动力现代过程:以藏南普莫雍错为例

在全球变暖的背景下,冰川融水占重要补给地位的湖泊对气温变化具有潜在的敏感性.本文以藏南普莫雍错为例,通过湖泊现代水动力过程解析,结合古湖泊学气候环境序列对比,辨析湖泊沉积物中粒度对气温变化敏感性.根据表层沉积物的粒度参数、各粒级百分含量的空间格局以及频率分布曲线特征,分析了该湖不同湖区的水动力环境.结果表明,该湖碎屑沉积可分为5种类型,其中开阔湖区除小岛周围和北岸受近岸碎屑影响外,其他中心湖区主要受悬移搬运控制;沉积动力学模型(粒径趋势方法)分析表明,该湖开阔湖区沉积物具有自西向东运移的输运趋势,表明该湖西部冰川融水补给河流加曲对湖泊的影响不仅限制在冲积扇上,而且影响到整个湖泊,从而也表明了湖泊沉积物粒度的温度指示意义;中心湖区沉积物岩芯粒度指标与气温资料时间序列的对比,验证了在短时间尺度上,粒度环境意义为区域温度的良好指示器,进而验证了水动力现代过程辨析方法的可靠性.作为案例研究,本研究表明,沉积物粒径趋势分析和沉积模式常规对比方法能够辨析青藏高原冰川融水补给湖泊的水动力过程,进而有助于理解钻孔的碎屑来源和粒度大小的控制性因素,有利于提高该类湖泊的古气候反演能力.     

日本海中部60ka以来的风尘沉积对西风环流演化的指示

对位于西风环流下风区日本海中部LV53-23岩芯沉积物的粒度特征进行了研究,重建了日本海末次冰期(~60 ka)以来的西风环流演化历史和空间变化规律.结果显示,岩芯沉积物以粉砂为主且粒度频率分布曲线多呈单峰分布,与现代日本黄沙和前人报道的邻近区域的岩芯粒度特征一致,具有典型的风尘沉积特征.众数粒组-粉砂组分的中值粒径分析表明,粉砂组分中值粒径可以用作岩芯沉积反映西风环流的替代性指标.在亚轨道及千年尺度上,粉砂组分中值粒径在MIS 3期的冰阶-间冰阶千年尺度旋回与西风环流密切相关:冰阶时,粉砂组分中值粒径增大,这与西风急流轴较长时间位于青藏高原南部,西风环流影响范围变大,风速增强,能携带更多近源的蒙古戈壁-中国东北沙地风尘至日本海有关;间冰阶时,粉砂组分中值粒径减小,这是由于西风急流轴位于青藏高原北部,携带更多远源的塔克拉玛干沙漠风尘至日本海.而在轨道尺度上,末次盛冰期时粉砂组分中值粒径的稳定低值与北半球65°N日照辐射量良好对应,表明北半球日照辐射量和中高纬温度梯度差对西风环流远距离输运粉尘起到重要作用,盛冰期时西风急流轴受北半球冰盖扩张影响显著南移导致西风环流范围也随之南移,从而对日本海40°~50°N上空西风影响减弱.     

南黄海EY02-2孔磁性地层及古环境意义

对采自南黄海中部平原的钻孔EY02-2(孔深70 m)进行了岩石磁学和磁性地层学研究. 磁化率随温度变化曲线(k-T)显示, 该钻孔沉积物磁性矿物的居里温度为580~600℃, 即主要磁性物质为磁铁矿. 磁滞回线测定结果表明, 南黄海磁性矿物的粒度随不同沉积环境变化很大, 总趋势是潮下滨岸大于陆相, 陆相大于海相, 与沉积物物源的距离远近和水动力强弱有关. 磁极性地层研究揭示出M/B极性转换界线位于该钻孔的63.29 m, 同时在布容期至少出现7次极性漂移(Nr1-7), 可以与布容期内的6次极性事件对应; 在松山期也出现3次正极性漂移, 最下部的两个正漂移可能是发生于886±3 kaBP的Kamikatsura正极性事件的反映. 磁化率和沉积物的粒度在不同的沉积相表现不同, 因此揭示了一些大的环境转换界面. 通常潮下滨岸和陆相的磁化率和粒度都要大于海相沉积物, 磁化率在10×10?5SI左右的稳定分布和平均粒径接近7Φ指示了水深较大的海相层. 但是, 磁化率和粒度不能作为气候变化指标与深海氧同位素δ 18O对比. 我们认为, 半封闭陆架海复杂的沉积物源和在冰期-间冰期沉积动力的变化是造成这种不能对比的原因.     

南海南部近20万年沉积序列与古气候变化关系

ＮＳ－９３－５柱状样取自南海南部陆坡的平缓台阶上，该处保存了晚第四纪以来正常海洋环境的稳定沉积记录．通过研究建立了南海南部海区高分辨率的近 ２００ ｋａ以来的沉积序列和氧同位素地层剖面．通过与ＧＩＳＰ２冰芯等的对比分析，初步揭示并探讨了末次间冰期以来反映短尺度气候快速变化的 Ｄ／Ｏ事件 １－２１和 Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件 Ｈ１～ Ｈ６在南海南部的沉积记录，表明近 ２００ ｋａ来南海南部与北极地区存在着古气候的遥相关和西太平洋暖池的不稳定性．研究还显示：该海区沉积层序的颜色分层与氧同位素地层具有很好的对应关系，沉积物颜色特征随气候而变化，前者一般滞后时间约１－１．５ ｋａ．认为由于气候变化引起海平面波动、通道启闭和上升流活动，造成该海区深层水的氧化还原条件随着水体的动态环境而改变，从而产生海底不同的沉积物特征．此外，在氧同位素 ４／５期界线处还发现了一个与 Ｔｏｂａ火山喷发有关的火山灰层，厚度约 １７ ｃｍ．     

湖光岩玛珥湖表层沉积物磁性粒度特征及其来源

为了确定湖光岩玛珥湖沉积物中磁性矿物的来源, 对表层沉积物及火山壁上岩石进行了激光粒度分析和磁性粒度研究. 结果显示: 表层沉积物粒度为黏土质粉砂; 磁性矿物为磁铁矿, 粒径约为0.03 μm; 火山壁上岩石磁性矿物为磁铁矿, 粒径约为0.05 μm. 沉积物中的磁性矿物种类和粒径与黄土中明显不同, 而更倾向于湖泊周边火山岩的磁性特征. 湖光岩玛珥湖沉积物中的细粒组分(<8 μm)可能有一部分来自风尘, 另一部分为湖泊周边风化产物经波浪作用变为细粒; 粗粒组分为湖四周火山岩风化产物. 磁性矿物主要来自湖四周的火山岩, 虽然不排除少量的风尘沉积, 但沉积物的磁学参数作为亚洲冬季季风强弱变化的替代指标很可能存在问题, 冬季季风与磁学参数的具体关系还有待进一步研究.     

冲绳海槽沉积物不同粒级的磁性特征及其与环境的关系

对冲绳海槽4个沉积环境的代表性样品进行粒度分离, 并测量了多个磁性参数. 对所得结果就不同粒级的颗粒对磁化率的贡献, 磁性矿物成分和粒度大小及其与环境的关系进行探讨, 指出不同沉积环境磁性矿物均以磁铁矿为主, 磁性矿物粒度以假单畴为主, 在物源上表现出有一定的联系; 不同沉积环境对磁性矿物富集的沉积物粒级不同, 从陆架外缘、西陆坡到东、西槽底平原对磁化率贡献的粒级由粗到细再到粗细粒级均有贡献的变化规律, 既符合陆源物质由东海陆架向冲绳海槽输入的趋势, 又因受其他环境因素的影响, 体现出不同的磁性特征.     

塔里木地区奥陶纪原型盆地类型及其演化

奥陶系是塔里木盆地的主要勘探目的层系．恢复奥陶纪的构造沉积环境是研究塔里木地块的构造演化历史和预测奥陶系有利储集相（区）带的重要基础．从周缘大地构造背景、岩相与沉积充填、古地理古气候古生态、构造变形和岩浆活动等出发，将盆地沉积充填和周缘造山带的演化相结合，重建了奥陶纪不同地质时期的原型盆地．在奥陶纪，塔里木地区表现出克拉通内拗陷和克拉通边缘拗陷相复合的盆地性质．中西部克拉通内拗陷主要为台地相沉积区，东部克拉通边缘拗陷主要为深水盆地相区，其间为斜坡过渡带．晚奥陶世，北昆仑洋的闭合和阿尔金地区沟-弧-盆体系的消亡导致塔里木南部地区处于挤压隆升背景，中西部的碳酸盐台地相区转变为混积陆棚，东部的盆地相区出现超补偿的巨厚复理石沉积，标志着盆地性质的急剧转变，盆地格局由奥陶纪的东西分异向志留纪的南北分异转化．     

青海湖现代沉积速率空间分布及沉积通量初步研究

考察了青海湖表层沉积物137Cs活度及通量时空分布,建立了湖泊沉积速率空间分布模式.青海湖河口/岸边区域沉积物137Cs通量高,但平均137Cs活度低;湖中心区域137Cs通量低但平均活度高.河口/岸边区域沉积速率高,沉积物陆源组分(如SiO2,Fe2O3,Ti等)的含量及通量高.湖中心区域沉积速率低,化学/生物沉积组分(如次生碳酸盐)含量高.因此,决定青海湖沉积速率空间分布的主要因素是流域陆源物质的堆积速率.根据本文获得的不同湖区沉积速率计算了青海湖平均质量堆积速率(0.0337g·cm-2·a-1),并用Ca质量平衡方法检验了该平均值的合理性.在此基础上,估算了青海湖沉积通量及流域泥沙输入和大气粉尘对湖泊沉积的贡献.     

太湖沉积物再悬浮观测

为了揭示大型浅水湖泊沉积物的再悬浮强度, 利用高精度分层同步采样技术, 进行了太湖的悬浮物垂向分布的原位观测. 结果表明, 在无风浪状态下, 用表层悬浮物浓度计算整个水柱的悬浮物总量时, 其结果常常为实际值的80% ~ 85%; 而在风浪状态, 底层水体悬浮物浓度与表层有数量级的差异, 用表层悬浮物浓度计算整个水柱的悬浮物总量时, 误差更大, 其结果多为实际值的50%. 一般条件下, 风浪扰动沉积物再悬浮的厚度较小, 为毫米量级.     

南黄海悬浮体和沉积物的物质来源和运移:来自碳稳定同位素组成的证据

利用1998年5月航次中所采集的南黄海海域7个断面、67个站位、5个层次的284个悬浮体样品和64个底质沉积物样品, 分析测定了样品的悬浮体浓度和悬浮体与底质沉积物中的有机碳稳定同位素组成, 以研究悬浮体和沉积物的物质来源和运移过程. 由悬浮体浓度和颗粒有机碳δ ¹³C值的分布特征分析得出了南黄海沉积物搬运的主要格局. 由此格局可以认定, 在陆源物质向南黄海中部深水区的输送过程中底层起着比表层更为重要的作用. 黄海环流是决定南黄海沉积物搬运格局的一个重要控制因素. 由沉积有机质的碳同位素信号证实, 山东水下三角洲高沉积速率沉积物的主要物质来源是现代黄河物质. 在南黄海深水区的陆源沉积物主要来自废黄河物质和现代黄河物质, 现代长江物质所占比例相对较少. 来自朝鲜半岛的陆源物质其数量和影响范围都是有限的. 由悬浮体和碳稳定同位素得出的结论得到了另一个独立的物源指示剂——多环芳烃的进一步证明.     

江苏大丰潮滩推移质输运与粒度趋势信息解译

2003年7月上旬在江苏大丰潮间带下部采用MIDAS-400观测系统进行了6个潮周期的高分辨率沉积动力观测, 并根据观测数据计算了浪流共同作用下的底部切应力及推移质输运率. 同时, 在100 m×200 m的试验样方内、以10 m为间距采集了大、小潮滩面干出时的表层底质样, 用粒度趋势分析方法分析底质净输运格局. 结果表明, 由于波浪的作用, 使得海底沉积物活动性得到较大增强, 推移质输沙率有较大增加; 潮周期内的单宽推移质净输运量约为30~150 kg·m?1, 均垂直海岸线向海净输运. 粒度趋势分析显示, 潮滩物质的输运格局复杂, 水动力强弱及局部地形(如潮沟)是重要的影响因素. 在靠近流速观测点的区域, 与大潮期间的结果相比, 小潮期间的粒度趋势与输沙公式计算的推移质输运方向更加接近, 小潮期间的粒度趋势平均矢量大于大潮期间的平均矢量, 表示小潮期间采样厚度所代表的时间尺度更接近于潮周期时间尺度.     

南海中更新世以来的碳酸盐溶解作用变化与深水古海洋学特征

研究发现位于南沙海区溶跃面之上的17957－2柱状样碳酸盐溶解作用的变化。在近0．8Ma以来CaCO3含量存在冰期高、间冰期低的“太平洋型”碳酸盐旋回，数次碳酸盐强溶解作用均发生在间冰期向冰期的转折期。频谱分析结果显示，南海长时间尺度的碳酸盐旋回以近500ka和近100ka等周期为主。与印度洋深海沉积物的粗组分综合指数及浮游有孔虫保存状况变化对比，南海碳酸盐旋回近500ka的周期可能反映了长时间尺度上大洋深水循环的特征。     

钱塘江河口北边滩涌潮沉积作用与特征

涌潮是地表过程非常特殊的地质营力,是一种周期性发生的、破坏力极强的高能事件且塑造了典型的沉积地貌特征.涌潮及随后的急流为一高流态(Fr>1.0)的强紊流(Re>104),流速可达每秒数米,非常类似于浊流,却明显有别于常规的潮流.钱塘江涌潮是世界上最强的漩滚涌潮,2010年5月在涌潮最强的河段北岸开展了水文观测,采取边滩沉积物短柱样进行沉积特征研究.结果表明,仅占潮周期约1/10时长的涌潮及紧随其后的急流和流速骤降的涨潮流共同控制了涌潮河段沉积物再悬浮、搬运与沉积作用.在强烈紊流与快速沉积共同作用下,涌潮沉积物一般分选较差,发育块状层理、递变层理,常见底冲刷构造,层内发育包卷层理与泄水构造等,C-M图上缺失牵引流沉积组分等.这些也是浊流沉积常见的特征,但涌潮是以浅水环境强烈变形的潮波为动力机制,在其快速回复到常规潮汐作用之后,可在中高潮滩形成和保存具典型潮汐层理的沉积层.除了差别迥异的沉积构造特征外,涌潮沉积(tidal bore deposit,TBD)与潮成砂、泥质沉积(tidal sandy or muddy deposit,TSD或TMD)的粒度特征也差异显著,可用粒度参数散点图加以区分,其中平均粒径:TBD>TSD>TMD,分选系数:TMD>TBD>TSD(值大分选差),偏态与峰度值均为TSD>TBD>TMD.上述认识对于深入研究涌潮沉积学、古代涌潮沉积相与环境及油气勘探均有重要意义.     

磁化率各向异性揭示的日本海Ulleung盆地浊流沉积和氧化-还原条件下的底流演化

日本海Ulleung海盆南部陆坡岩芯7.31m以上的磁化率椭球体长、中轴正交分布在水平投影面上,短轴近似垂直分布.7.31m以下,磁化率椭球体3个特征轴杂乱分布,此时形状因子也显示异常高值,表明下部沉积物的原始结构已经被破坏.该界线与X射线影像吻合.已有测年结果表明上部7.31m的年龄为48kaBP.48kaBP以来日本海南部沉积物磁各向异性不发育,各向异性度为1～1.08,与磁面理显著相关,与磁线理不相关,说明沉积物磁性矿物颗粒形状或排列方式以扁圆状为主,是典型的原始沉积组构.综合磁性矿物组成、粒度和含量变化特征,确定了至少5个氧化-还原层偶,还原层的磁铁矿有遭受溶解的迹象,但磁学性质保留了绝大部分原始信号.磁化率椭球体的方向和各向异性度在千年尺度气候期内发生了相应的变化.DO1-BA-YD事件发生时短轴明显向不同方向倾斜,指示此时水动力的增强和方向多变;此时正是西太平洋海面急剧上升期和全球冰融水MWP1A事件发生时;其他时段内的长轴或短轴倾斜指示底流方向为NE-SW或NW-SE,而最近4.5kaBP以来短轴向NE方向的倾斜与实测东-北东方向底流一致.磁化率各向异性对气候变化的响应说明,早期成岩作用对磁信号...