东海内陆架沉积物敏感粒级构成及其地质意义

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东海内陆架沉积物敏感粒级构成及其地质意义

2024-06-26 23:22| 来源: 网络整理| 查看: 265

粒度是沉积物的基本属性,它是沉积物分类和命名的依据,如海洋沉积物Shepard分类方法和Folk的分类方法,它们都是依据沉积物粒级组成进行了分类(Shepard,1954; Folk et al,1970)。粒度也是进行沉积环境恢复和重建的重要指标,其中粒级参数、粒级分布和统计学图表在沉积相和古环境研究中被广泛应用(Krumbein,1934; Folk et al,1957; Passega,1957; Visher,1969; Clark,1976; Syvitski,1991; Prins et al,2000; Davis et al,2002)。近年来出现了敏感粒级的概念,它特指在岩芯中变化强烈的粒级组分,并借助粒度-标准偏差法、主成分因子分析法、拟合函数法和端元粒度模型提取敏感性粒级(孙东怀等,2001; 陈国成等,2007; 张存勇等,2009; Weltje,1997; Boulay et al,2003)。学者们试图利用敏感性粒级组成作为特定地质作用的指标(肖尚斌等,2005a; Liu et al,2010b; Fan et al,2011; Huang et al,2011; Hu et al,2012),如肖尚斌等(2005a)通过敏感粒度组分并反演了8ka来的东亚季风变化,向荣等(2006)依据岩芯中敏感性粒级组分重建了末次冰期以来东亚冬季风的变化; 然而,李云海等(2010)对闽浙沿岸泥质区南部沉积中心的沉积物冬、夏季表层样的分析,认为冬季和夏季敏感粒级相同,且该区域的表层样敏感粒级和柱状样敏感粒级相似。迄今为止,不同学者对敏感性粒级的构成以及替代性作用的认识不一致,缺乏对敏感性粒级组分成因机制的了解。

东海内陆架泥质区高海平面以来沉积环境稳定,是在东亚季风、长江输入、海洋动力环境等因素共同影响下沉积作用的结果; 该区沉积体厚度大、连续性好,成为研究古环境信息的重要载体。前人利用沉积物岩芯沉积学记录开展了较多的冰后期以来古环境、古气候方面的研究,取得了重要的成果(肖尚斌等,2005b; 向荣等,2006; 刘升发等,2010; Wang et al,2005; Liu et al,2010a; Liu et al,2010b),其中个别学者涉及到敏感性粒级的古气候恢复研究(向荣等,2006)。前人的研究多集中在单个岩芯的敏感粒级提取与解析,对内陆架不同区域的对比研究较少见,对东海内陆架泥质区从北到南不同沉积位置的敏感粒级组成的差异不清楚,对敏感性粒级的形成机制未进行深入分析。为此,本文通过对东海内陆架泥质区3根岩芯(图 1)敏感性粒级的对比研究,阐明该区的敏感性粒级构成,探讨敏感性粒级的形成机制,为更好地利用敏感性粒级进行古环境和古气候研究提供依据。

图 1 研究区及采样站位分布图。底图据Su等(1987)和Liu等(2006)重绘 Fig. 1 Map of sampling sites. The base map was modified from Su(1987)and Liu et al(2006) 图选项 1 研究区概况

东海西靠中国大陆,东临琉球群岛,北接黄海,南以台湾海峡与南海相连,面积约70×104km2,平均水深为130m。东海大陆架是世界上最为宽广的陆架之一,平均坡度仅为4′17″,平均水深78m。50—60m等深线将其分为内陆架和外陆架两部分,内陆架海底地形底质相对复杂,外陆架相对平缓。

沿着东海内陆架发育著名的泥质沉积带,它发育在水深50m左右的近海海域,紧靠浙江、福建海岸(秦蕴珊等,1982; 郭志刚等,2003; Saito et al,1995)(图 1)。泥质区向外则是相对粗颗粒的被改造残留沉积物(Liu et al,2007)。长江输入东海的巨量沉积物以及该区的海洋动力环境共同塑造了东海内陆架现代沉积作用。由河流带来的巨量泥沙输送入海并沉积于河口以及内陆架等海域,形成厚度不一的陆源碎屑沉积层(秦蕴珊,1987; 李家彪,2008)。内陆架区域沉积动力环境主要受控闽浙沿岸流和台湾暖流(郭志刚等,2000)。其中闽浙沿岸流随季节变化,夏季因东南季风盛行流向北,冬季由于偏北季风盛行而向南运移(秦蕴珊,1987); 而台湾暖流在东海中内陆架终年存在,沿50—100m等深线向北流动(Su et al,1987)。冬季闽浙沿岸流将再悬浮的长江口门及附近的沉积物向南输运,又由于台湾暖流的“顶托”作用阻挡了其携带的物质向东海中外陆架输送,使得沉积物沉积在123°E以西的闽浙沿岸,形成东海内陆架泥质沉积区(杨作升等,1992; 郭志刚等,1999),是东海现代陆架的沉积中心,是长江入海物质的“汇”(Yang et al,1994; Saito et al,1995)。

2 采样与研究方法 2.1 研究站位和样品采集

沉积物岩芯D1、D2、D3由“东方红2号”科学考察船分别在2006年、2009年、2011年的三个航次中利用重力取样器取得。其中,岩芯D1(122.6167°E,31.0167°N)位于长江口泥质区,水深20.4m,岩芯长度为226cm。岩芯D2(122.4529°E,29.2088°N)、D3(121.8690°E,27.7997°N)位于闽浙沿岸泥质沉积区,水深分别为40m、53.8m,岩芯长度均为180cm。岩芯站位见图 1。所采集的沉积物岩芯于室内进行分样,从中间剖分,按照0.25cm的间隔分样,并把样品装入塑料样品袋中,室温保存。

2.2 粒度分析方法

采用激光粒度分析仪进行沉积物的粒度分析。实验步骤如下: 取0.5—1g左右的样品放入100mL的干净烧杯中,加入5mL浓度为30%的H2O2,静置24h以去除有机质; 加入3mL分散剂(0.5mol/L六偏磷酸钠)超声30min确保足够分散并待上机测试。实验仪器为英国Malvern公司的Mastersizer 2000 型激光粒度分析仪,该仪器测量范围为0.02—2000μm,粒级分辨率为0.01Φ,重复测量的相对误差



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