南黄海中部沉积物粒径趋势分析及搬运作用

应用沉积物粒径趋势分析方法,研究了南黄海中部细粒沉积区的沉积物输运趋势.结果表明,在南黄海中部（123.4°E,35.1°N）左右的位置可能存在沉积中心,周边沉积物具有向这个沉积中心输运的趋势.这种沉积物输运和沉积格局受黄海气旋型环流（包括黄海冷水团）和冷涡的控制.本研究表明,沉积物粒径趋势分析方法在陆架大范围细颗粒沉积区内有着广阔的应用前景.     

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.     

沉积物来源组成定量分析的磁诊断模型

系统地探讨了沉积物来源组成定量分析的磁诊断模型。以美国Ｒｈｏｄｅ河口湾和西班牙ｓａｂａｌ水库沉积物来源研究为例,提出了在样品磁参数基础上进行聚类分析,对来源物质分类;通过样品混合试验,建立磁参数混合模型;利用线性规划模型计算沉积物来源组成等方法在两个实例中,磁诊断模型实现了利用磁信息对沉积物来源组成的定量计算,其结果与相关的环境指标相吻合。     

基质结合态磷化氢: 胶州湾沉积物中新发现的一种磷化物存在形式

2001年12月份在我国胶州湾东北部沉积物中检测出磷化物的一种新的存在形式－－基质结合态磷化氢，并对其含量、分布等进行了分析和研究。发现其浓度随沉积物取样深度和站位的不同而变化，通常底层沉积物磷化氢含量高于表层沉积物，PH3最高浓度可达685ng/kg(干重），远远高于目前文献所报道的在湖泊、稻田、垃圾场等陆源中基质结合态磷化氢的浓度。相关分析表明，该磷化氢浓度与沉积物无机磷浓度没有明显的相关性，与沉积物底层有机磷浓度具有较好的线性相关性，R^2达0．83，胶州湾沉积物中的磷化氢主要来源于厌氧环境下的有机磷化合物分解，其含量与有机磷浓度和厌氧环境有关。     

海洋沉积物衰减的严格理论——分形学的应用

除了计及颗粒的散射波、粘滞波的多次相互以及颗粒分布影响以外，本还应用分形学的方法进一步研究了颗粒的非球影响，在此基础上和线台建立了海洋沉积物声衰减的严格理论，经过数值计算，与我们自己的实验结果以及与国外已发表的有关测量结果进行比较，结果表明：由于自然界的沉积物颗粒的非球形，其分维数不是整数２，而是在２．３－２．４５的范围内，由此可见，本不仅建立了一个严格理论，而且提出了一种颗粒介质分维数的声学     

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.     

一个多层的早期成岩作用模型

早期成岩作用指的是沉积物在沉积至浅埋藏过程中在沉积颗粒、孔隙水及沉积环境水介质之间发生的一系列物理、化学及生物学作用.早期成岩作用可以在沉积物中形成地球化学层序带,自上而下可依次出现氧化带(OX带)、硫化物还原带(SR带)和甲烷带(ME带)等. 对这些带的部分作用机理的认识已日趋深入,并进而出现了较为成功的早期成岩作用方面的模型.这些模型多以底层水的有机质、溶解氧和硫酸根的浓度,沉积物的孔隙率、沉积速率,以及溶质的扩散系数及有机质的反应速率(后两者可为孔隙水温度的函数)等为已知参数,计算出有机质、溶解氧和硫酸根的浓度在沉积物中随深度的分布,从而区分出氧化带和硫化物还原带.但是,现有的模型只能用来计算一次性的沉积事件,即只能用来计算一个沉积层;而对于有多次性的沉积事件发生,从而形成多个沉积层,并且这些沉积层之间相互存在影响的情形,现有的模型无法应用.而多层沉积的情况在实际中又是经常发生的.因此,本文在现有的单层早期成岩作用模型的基础上,发展出了一个多层的早期成岩作用模型,尝试解决这一问题.     

近代湖泊沉积物球状碳颗粒(SCP)定年

通过事件性沉积的发现和判断确定沉积物年代, 是对传统的放射性核素定年的补充和检验. 根据湖泊沉积物中球状碳颗粒(SCP)的分布, 确定近代湖泊沉积物年代序列是事件性沉积定年的方法之一. SCP是高温燃烧化石燃料的产物, 能扩散到距源区数百公里的范围内, 并随降水或干沉降被保存于沉积物中. 由于是高温形成, 且其主要成分为单质碳, 球状碳颗粒在沉积物中非常稳定, 不易迁移. 通过简单处理, SCP很容易被提取、鉴定和统计. 尽管中国对化石燃料利用较早, 但真正的高温燃烧是伴随着发电工业的出现而开始的. 目前中国75%左右的煤炭消耗是用于发电, SCP产出量与发电量成正比, 反映到湖泊沉积物中为SCP的浓度变化随区域发电量的增长而增长, 因此湖泊沉积物中SCP的浓度变化就具备了时标意义. 龙感湖所在的安徽省有火电发电记录始于1952年, 其后的发展过程与龙感湖沉积物中SCP的浓度变化的过程相对照, 提供了该地区SCP时标, 以此为据, 本文确定了龙感湖LH孔和LL-4孔湖泊沉积物的SCP年代序列. 这一年代序列对¹³⁷Cs和²¹⁰Pb测年结果进行了检验.     

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.     

辽河口海域短链氯化石蜡污染特征及生物富集

短链氯化石蜡(SCCPs)是《斯德哥尔摩公约》拟增列的一类新型持久性有机污染物.本文研究了辽河口海域沉积物和生物样品中SCCPs的含量水平、组成模式、污染来源及生物/沉积物富集因子.结果表明,沉积物中∑SCCPs的浓度为64.9~1683.4 ng/g dw(均值为419.7),生物体中∑SCCPs浓度为1.55~11.9?g/g dw(均值为6.14);沉积物和生物体同系物碳链长度主要以碳10和碳11为主,两者相对含量之和分别为69.5%和84.0%,氯原子数主要以Cl5,Cl6和Cl7为主,三者相对含量之和分别为84.5%和90.8%;辽河口SCCPs主要污染来源为CP-42和CP-52产品的生产及使用,而河流输入是SCCPs主要来源途径之一;∑SCCPs的BSAF平均值为2.34,该值大于1表明软体类动物对SCCPs具有明显的生物富集性;BSAF值与氯原子数呈显著性负相关(P0.05),表明底栖类动物与鱼类的富集行为受理化性质和摄食途径影响差异较大.     

太湖沉积物悬浮的动力机制及内源释放的概念性模式

在野外调查观测与实验室试验分析的基础上, 发现了太湖水土界面处物质交换主要发生在沉积物表层5~10 cm范围内. 沉积物的物理化学特征在空间分布较为均匀. 湖流及波浪的观测结果表明, 作用于水土界面上的动力来源在小风速条件下, 波浪与湖流产生的切应力大致相当, 但是当风速较大时, 波浪作用占主导. 导致沉积物悬浮所需的临界切应力约为0.03~0.04 N/m², 相当于野外风速达4 m/s以上的情况. 如果动力强度远大于此临界值, 如风速达6.5 m/s, 沉积物将发生大规模悬浮. 调查发现沉积物中空隙水中的营养盐浓度远较上覆水高, 从而为沉积物营养盐释放提供了客观条件. 通过沉积物表层5~10 cm中空隙水营养盐浓度的分析, 估算了太湖一次大的动力过程所可能造成的内源释放的最大数量, 即总氮浓度将增加0.12 mg/L, 总磷浓度将增加0.005 mg/L. 最后, 提出了大型浅水湖泊内源释放的一般性模式, 即在无风情况下, 沉积物中营养盐的释放主要靠浓度梯度释放, 当有风浪作用的情况下, 将导致沉积物大量悬浮, 沉积物中的营养盐得以释放. 但是, 由于风浪作用的复氧, 将部分抵消由于扰动导致的营养盐从沉积物释放进入上覆水中. 而当风浪过程过后, 悬浮物质沉降并将部分释放的营养盐通过吸附作用带入沉积物中去, 有机颗粒物在沉积环境中降解析出进入空隙水中, 等待下一次风浪过程.     

南黄海H-106岩柱中自生黄铁矿的硫同位素研究

黄铁矿是现代海洋沉积物中分布较广、含量较高的自生矿物之一,是自然界硫循环过程中的中间产物。它与海洋沉积环境中特定条件下的硫行为有密切关系。因此,黄铁矿硫同位素研究对于了解黄铁矿的形成环境、成因及其有关的早期成岩作用和成矿作用都具有重要意义。但是,由于现代海洋沉积物中的自生黄铁矿结构疏松、单矿物提纯比较困难和方法及工作条件等方面的原因,目前这方面的报道尚少。     

阿哈湖沉积物-水界面Fe,Mn的季节性释放特征

已经归宿于沉积物的各种有毒、有害元素经由孔隙水向上覆湖水的再次释放,是影响和制约湖泊水质的地球化学过程之一,研究和认识这一过程的基本特征及其发生机制,对淡水湖泊的水质保护和污染治理具有重要的理论和现实意义。Fe,Mn均是地表水环境中典型的氧化还原敏感性元素,因在其他微量元素及核素表生循环过程中所起的关键作用而引人瞩目。本文以阿哈湖为例,根据湖水和沉积物孔隙水Fe,Mn及其相关组分高分辨浓度-深度剖面的季节性动态分析,揭示含氧条件下沉积物-水界面Fe,Mn的季节性释放特征,并初步探讨有关的影响和控制因素。     

台湾河流沉积物的黏土矿物组成特征与物质来源

台湾岛位于欧亚板块与菲律宾板块的碰撞地带,活跃的构造活动和丰富的降雨量以及其独特的地理位置造就了它在大陆边缘和"源到汇"研究中的重要地位,每年通过河流注入到周边海域的沉积物多达数亿吨,成为周边海域重要的物质来源,也成为沉积物"源到汇"系统研究的天然实验室.对台湾东部、西部12条代表性河流沉积物的黏土矿物分析结果显示,台湾西北部淡水河黏土矿物组成以伊利石(73%)和绿泥石(24%)为主,含有少量高岭石(3%),不含蒙脱石;台湾西部浊水溪沉积物中黏土矿物由伊利石(75%)和绿泥石(25%)组成;台湾西南部高屏溪黏土矿物主要由伊利石(75%)和绿泥石(23%)组成,含有少量高岭石(2%),不含蒙脱石.台湾东部河流沉积物与西部河流相比具有不同的黏土矿物组成,其中花莲溪沉积物中绿泥石平均含量高达48%,是台湾所有河流中绿泥石含量最高值.与大陆河流对比,台湾河流具有明显不同的黏土矿物组合特征.台湾河流中几乎不含蒙脱石,高岭石含量也较低.台湾河流沉积物中的黏土矿物组成特征主要与流域内岩石类型和物理、化学风化强度有关,广泛出露的第三纪沉积岩,尤其是砂岩、页岩、板岩等在经过强烈的物理风化作用后形成丰富的伊利石与绿泥石.由于台湾雨量充沛,地形陡峻,使得这些黏土矿物被河流快速搬运至出海口,并进一步随海流和波浪作用向其他海区扩散.     

甲烷厌氧氧化作用:来自珠江口淇澳岛海岸带沉积物间隙水的地球化学证据

对珠江口淇澳岛海岸带沉积物间隙水中甲烷、硫酸盐、CH4-δ ¹³C和SCO2-δ ¹³C的地球化学参数垂直剖面特征的研究结果显示: 甲烷浓度梯度在硫酸盐还原带底部急剧增大, 而间隙水硫酸盐浓度随深度呈线性降低; 在硫酸盐-甲烷转换带(SMT)中, 甲烷碳同位素逐渐变重, 并引起间隙水SCO₂-δ ¹³C值变为极负.间隙水地球化学参数的变化特征提供了该区域沉积物中存在AOM作用的证据.根据数学模型计算出的三个站位甲烷厌氧氧化速率和硫酸盐还原速率, 可知AOM消耗的硫酸盐占总硫酸盐损耗的比例分别为9.0%, 84%和45.5%, 对应的AOM产生的ΣCO₂占总CO₂的比例分别为4.7%, 72.4%和29.45%.有机质的输入量的大小影响沉积物底部甲烷浓度、扩散通量及SMT分布.较高的有机质输入量一方面有利于加速间隙水硫酸盐通过有机质矿化分解作用损耗, 另一方面引起进入SMT的甲烷扩散通量增大, 使得AOM过程硫酸盐的消耗量相应增大, 结果造成SMT向沉积物表层上移.     

沼泽沉积物中单体正构烷烃碳同位素研究

80年代末,国外研制出GC-C-IRMS碳同位素分析新技术,使碳同位素研究进入了分子水平,出现了生物标志化合物稳定碳同位素地球化学研究新领域.生物标志化合物碳同位素组成与生物先质及成岩演化的关系,是该研究领域的关键问题之一.国外已从生物体、现代沉积物和热模拟实验研究着手,对这一问题进行了一些研究.研究结果表明,沉积物中生物标志化合物碳同位素组成与生物先质碳同位素组成和成岩演化关系密切.例如,Rieley等研究了Ellesmere湖泊现代沉积物和湖周围C_3植物叶中单体正构烷烃碳同位素组成,发现两者具有成因联系.本文对我国甘南(甘肃省南部)现代沼泽沉积物泥炭和准噶尔盆地古代沼泽沉积物长焰煤样品中单体正构烷烃碳同位素进行了分析,研究了它们碳同位素组成与有机质输入源和成岩演化的关系.     

红枫湖沉积物顶部~(210)Po_(ex)垂直剖面的变异

自1963年Goldberg倡导~(210)Pb计年方法后,该项技术已广泛应用于湖泊、海湾近代沉积物计年。然而,由于Rn的丢失,可能使~(210)Pb_(ex)方法的沉积物堆积速率偏低15—20％。近年对Greifen湖等的研究发现,在湖底界面处激烈的Fe、Mn循环条件下可能存在~(210)Pb的沉积后扩散迁移,导致~(210)Pb_(ex)方法的沉积物堆积速率显著偏低。     

我国盐湖卤水及其沉积物中稀土元素的初步研究

80年代以来,我国学者曾利用中子活化分析测定了海水及其沉积物中的稀土元素.日本学者曾利用中子活化分析方法测定了日本温泉水和火山口湖湖水中的稀土元素和铀钍元素.然而对高盐度的盐湖卤水及其沉积物的研究仍系首次.这对于了解高盐度水体中稀土元素的分布及其在盐湖资源的综合利用方面均有重要意义.     

海洋沉积物声衰减的严格理论——分形学的应用

除了计及颗粒的散射波、粘滞波的多次相互作用以及颗粒分布影响以外,本文还应用分形学的方法进一步研究了颗粒的非球形影响,在此基础上,建立了海洋沉积物声衰减的严格理论,经过数值计算,与我们自己的实验结果以及与国外已发表的有关测量结果进行比较,结果表明:由于自然界的沉积物颗粒的非球形,其分维数不是整数2,而是在2.3~2.45的范围内,由此可见,本文不仅建立了一个严格理论,而且提出了一种颗粒介质分维数的声学测量方法。