南黄海黏土矿物分布特征及其指示意义

用X射线衍射仪技术分析了南黄海88个表层沉积物样品的黏土矿物含量及组合特征, 编制了最新、最全面的黏土矿物分布图, 阐述了海区内4种黏土矿物(伊利石、绿泥石、高岭石和蒙皂石)的分布特征. 研究表明, 南黄海黏土矿物主要为陆源成因, 黄河是其主要物质供给者. 最后讨论了南黄海的泥质沉积来源: 南黄海中部的泥质沉积, 其北半部分以黄河物质为主, 其中部和南部则是“多源”混合沉积而成的; 南黄海东南部的泥质沉积, 其北半部含较多的锦江和英山江的物质, 其南半部则系多源沉积的产物.     

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.     

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.     

用深海沉积测定宇宙尘年降落量

我们已对北太平洋6—13°N,166—178°W面积达数十万平方公里的海域进行了深海宇宙尘调查研究,并根据该区平均沉积速率和数十个采样站位沉积物中宇宙尘实际含量测定了地球表面宇宙尘年降落量。结果表明,各个站位的测定值比较相近,都在每年降落百吨级至千吨级尘埃粒子的范畴(粒径大于60μm),同前人使用同种研究方法的测定结果比较一致。     

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.     

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.     

南黄海沉积物的来源及分区: 来自轻矿物的证据

利用南黄海222个沉积物样品的轻矿物鉴定资料, 对南黄海的轻矿物百分含量分布进行了详细的划分, 突出了极高值和低值含量的分布. 划分出5个轻矿物组合分区: Ⅰ-南黄海北部矿物区, 物质主要来源于黄河; Ⅱ-南黄海中部矿物区, 物质多来源于黄河, 一部分来源于长江; Ⅲ-混合矿物区, 物质来源受黄河、长江的双重影响; Ⅳ-长江口东部矿物区, 物质主要来源于长江; Ⅴ-南黄海南部矿物区, 物质来源可能受残留沉积影响, 且受现代长江的影响较大. 区分出5个轻矿物分区的优势矿物组合以及特征矿物.     

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.     

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.     

底质粒度信息的空问分异与代表性：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．     

南黄海西部及邻域重力场与深部构造

对南黄海 1 2 4°E以西部分海域和陆区的重力数据资料进行了处理 ,并分析研究了该区的重力场特征 ,提出一个重力场滤波波长与相应的解释深度的经验关系式 .参考有关地质、地震等资料探讨了南黄海西部的深部构造格局 ,着重分析南黄海西部的北部坳陷的构造特征 ,以及讨论了该地区可能的油气有利前景 .     

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.     

冲绳海槽南部表层沉积物的沟鞭藻囊孢组合

近年来北大西洋及其毗邻海的晚新生代沟鞭藻囊孢化石研究进展迅速.沟鞭藻囊孢化石的基础性研究主要有两个方面,一是查明各种囊孢的形成机理及其与活体之间的关系;二是探索沟鞭藻囊孢在现代海洋表层沉积物中的分布规律.本项研究属于后者.1 材料与方法用于本项研究的16个样品采自东经122°37＇～126°40＇,北纬24°42＇～27°45＇的冲绳海槽南部(见图1).取样地点的海水深度为445～2150m.样品岩性为泥,钙质软泥,粉砂质泥     

南黄海海底沉积物的磁化率特征

根据黄海、东海海域172个表层沉积物样品的体积磁化率测量结果, 讨论了磁化率的分布情况, 初步分析结果表明: 表层沉积物磁化率分布能够反映陆架海不同的现代沉积物组合, 指示沉积物不同的源区, 并以30 mCGS为界, 把黄海、东海海域按照磁化率值的大小分为H区(磁化率高值区)和L区(磁化率低值区). 在这两个区域中, H区为沿岸流区, 物质来自毗邻的陆地地区, 主要物源来自长江和黄河; L区主要为黄海和东海的冷涡沉积区, 该区终年为黄海冷水团所盘踞. 磁化率的分布还能够反映陆架海中的沉积动力强弱, 与研究区内的环流系统分布密切相关. 在水动力较弱的南黄海环流区和东海北部环流区磁化率表现为低值, 而在水动力较强的各沿岸流分布区磁化率为高值. 同时发现在本区中的氧化条件下, 磁化率值高, 在还原条件下, 磁化率值低. 总之, 与黄土、湖泊、表层土壤磁化率的气候替代性指标不同, 陆架海的磁化率更多地反映了不同的沉积物来源及沉积环境.     

平流层中部甲烷的赤道反对称输送

利用卤素掩星试验(HALOE)的资料研究平流层中部甲烷混合比的准两年变率. EOF分析结果表明, 准两年周期是平流层中部甲烷混合比年际变化的主要周期, 而其中关于赤道的反对称性又是平流层中部甲烷准两年变化最主要的分量, 解释了年际时间尺度变化59.3%的方差, 而对称性只解释了约30%的方差. 这种反对称在10°~20°的纬度比10°之内更显著. 对平流层中部垂直运动的异常分析表明, 年循环的异常是造成这种赤道反对称输送的主要因素; 而在南北纬10°之间, 纬向风的准两年变化依然是最重要的动力输送因子.     

红枫湖沉积物~(137)Cs垂直剖面的计年特征及侵蚀示踪

核试验散落核素~(137)Cs(半衰期30.23年)是现代湖泊沉积作用和流域侵蚀作用的重要示踪剂之一。 红枫湖位于北纬26°25′—26°34′、东经106°20′—106°26′,是黔中高原最大的人工湖。湖周岩溶发育、石灰土和黄壤广布。该湖于1960年竣工蓄水,具有确知的沉积物堆积起始时间,研究其~(137)Cs垂直剖面具典型意义。本文根据HF8801沉积物孔柱~(137)Cs垂直剖面的实测资料,揭示出利用1975年沉积物层节的~(137)Cs蓄积作为辅助时标的可能性;并同时讨论~(137)Cs对流域侵蚀的示踪。     

东海外陆架线状沙脊群

基于最新的高精度全覆盖多波束资料, 对东海外陆架线状沙脊群分布特征进行了定量统计分析. 将研究区线状沙脊群划分为东北区和西南区, 东北区沙脊走向约为N116°, 该区沙脊线性特征明显, 向内陆架延伸收敛, 西南区沙脊走向为N120°~N146°, 该区沙脊群趋向网状, 研究区中部有趋向沙席特 征. 沙脊群向陆侧发育到60 m等深线, 东北部向海发育到水深120 m左右、西南部发育到150 m左右, 在西南部洼地130~180 m水深处仍有发育不完全沙脊分布. 结合靠近研究区的典型地震剖面的沙脊体高角度斜层理声反射特征, 以及4个钻孔和12个柱状样岩性分析及测年资料, 表明在研究区内广泛分布于东海外陆架的线状沙脊群形成于全新世早中期, 并由富含碎贝壳细砂为特征的海侵砂层所组成. 沙脊的形成、发育和埋藏的决定因素在于海平面升降导致的水深变化和沉积物源供给速度. 12400 aBP期M2分潮同潮时线已与研究区线状沙脊群具有较好的正交关系, 12000~8000 aBP期间的潮波系统可能是形成广泛分布于现东海外陆架线状沙脊群的主动力.     

南极半岛西部海域沉积物的氧同位素和稀土元素地球化学

我国首次(1984.12—1985.4)南大洋科学考察中,对南极半岛西部(南纬60°至66°55′,西经55°至69°30′),包括南设得兰群岛周围和阿得雷德岛西北海域进行了多学科的综合调查研究工作。为了取得有关海底沉积作用的地球化学信息,我们选用12个站位的海底沉积物样品以及对其中7个站位的沉积物分离出石英单矿物,分别做了氧同位素分析;同时,对10个站位的沉积物样品还做了稀土元素分析。根据这些样品的氧同位素组成和稀土元素分布特征,结合沉积物组分和周边地质资料,探讨了该区海底表层沉积物的形成条件和物质来源等问题。     

冲绳海槽中部热水活动的新记录

1992年6月我们开展了东海冲绳海槽热水活动的调查,这是我国首次独自组织进行的热水活动调查,本文即这次调查研究的基本成果.调查的热水活动区位于海槽中部(126°50′～127°30′E,27°20′～27°50′N),为了对比还在海槽北部非热水区(128°20′～129°10′E,30°30′～31°40′N)采集了沉积物样品,进行了元素和同位素分析,热水区分析20个表层样和2个柱样,非热水区分析8个表层样和2个柱样,分析方法详见文献[2」.研究结果表明:(1)与非热水工相比(表1),热水区沉积物明显富集Mn,Cu,Pb,Co,Ni,V,As,Cd,Mo,W,Sb,Bi和Hg等(富集以大于1.5倍计);如与东海大陆架相比热水区富集的元素更加明显,除富集上述无素外,还富集Zn,Au和Ag等.由图1显而易见,以陆源为主的元素Ti,Rb,Zr,Th,Ce,Y 和亲生物的元素Ca,Sr等在热水区和非热水区变化不大,而Mn和亲硫性强的元素Hg,As,Sb,Bi,Cu,Pb,Co,Ni,Cd等含量显著增高,后者显然是由热水活动所贡献.     

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.