南黃海泥質(zhì)區(qū)西北緣B01孔黏土粒級沉積物地球化學特征及其物質(zhì)來源的識別?

韓宗珠， 艾麗娜， 陳筱林， 王　傳， 劉　涵， 孫宇菲

(1.中國海洋大學海底科學與探測技術(shù)教育部重點實驗室,山東 青島 266100；2.中國海洋大學海洋地球科學學院,山東 青島 266100)

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南黃海泥質(zhì)區(qū)西北緣B01孔黏土粒級沉積物地球化學特征及其物質(zhì)來源的識別?

韓宗珠1，2， 艾麗娜2， 陳筱林2， 王傳2， 劉涵2， 孫宇菲2

(1.中國海洋大學海底科學與探測技術(shù)教育部重點實驗室,山東 青島 266100；2.中國海洋大學海洋地球科學學院,山東 青島 266100)

通過對南黃海泥質(zhì)區(qū)西北緣B01孔黏土粒級沉積物的主量、微量和稀土元素的地球化學特征分析，探討其物質(zhì)來源及其影響因素。B01孔巖芯黏土粒級沉積物主量、微量和稀土元素在垂向上具有明顯變化，以150 cm為界，上段元素含量波動強烈，下段相對穩(wěn)定，B01巖芯黏土粒級沉積物輕重稀土分餾明顯，輕稀土元素含量較高，經(jīng)球粒隕石標準化的δEu明顯負異常，δCe無明顯異常，呈現(xiàn)負斜率右傾的稀土元素配分模式；經(jīng)上陸殼(UCC)標準化的δEu和δCe均無明顯異常，表明B01巖芯沉積物為陸源物質(zhì)。(La/Yb)UCC—(Gd/Yb)UCC判別圖、La/Sc、Th/Sc和判別函數(shù)結(jié)果表明B01巖芯具有黃河和長江混合物源特征，在這個物源體系中，黃河與長江物質(zhì)交替出現(xiàn)，可能是受黃河改道和陸架沉積動力因素的影響，冷水團的形成與演化、黃海暖流的路徑及強度變化和受季風驅(qū)動的黃海沿岸流都對B01巖芯的物源起到重要作用。

南黃海； 黏土粒級沉積物； 主量元素； 微量元素； 稀土元素

引用格式：韓宗珠， 艾麗娜， 陳筱林， 等. 南黃海泥質(zhì)區(qū)西北緣B01孔黏土粒級沉積物地球化學特征及其物質(zhì)來源的識別[J]. 中國海洋大學學報(自然科學版), 2016, 46(10): 82-91.

HAN Zong-Zhu， Ai Li-Na， Chen Xiao-Lin， et al. Geochemical characteristics of sediments and provenance of B01 core in northwest margin of South Yellow Sea mud area[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(10): 82-91.

黃海作為中國典型的半封閉陸架海，從北向南依次發(fā)育了北黃海泥質(zhì)區(qū)、山東半島泥質(zhì)楔、南黃海中部泥質(zhì)區(qū)和南黃海東部泥質(zhì)區(qū)等[1-3]。這些泥質(zhì)體盡管沉積厚度不同，但卻完整保留了末次冰消期以來的海洋環(huán)境演化、氣候變化和源匯效應等方面的重要信息，是陸源物質(zhì)從源到匯和陸海相互作用研究的天然實驗室。黃海陸架沉積物受黃河影響巨大，同時還受到沿岸流、黃海暖流等影響，沉積環(huán)境復雜，物源多樣[4]。

現(xiàn)在已經(jīng)基本厘定了黃海泥質(zhì)體的物源，但不同的泥質(zhì)體物源存在差異。北黃海泥質(zhì)體主要以黃河源為主，同時還有鴨綠江、朝鮮半島、南黃海長江源物質(zhì)的加入[5-8]。山東半島泥質(zhì)楔的物質(zhì)來源比較復雜，主要以黃河源為主，其次還有山東半島沿岸短源河流和黃河三角洲及濱岸帶侵蝕再懸浮物質(zhì)[9]。南黃海中部泥的物質(zhì)主要來源仍以現(xiàn)代黃河和老黃河物質(zhì)為主，同時，長江物質(zhì)、朝鮮半島物質(zhì)、山東半島沿岸物質(zhì)和外海再懸浮物質(zhì)也有一定的貢獻[10]。南黃海東部泥質(zhì)體主要來自錦江等朝鮮半島河流物質(zhì)，也有部分長江和黃河物質(zhì)貢獻以及末次冰消期海侵對黃海陸架冰期沉積物的改造[11-13]。

黏土礦物在海洋沉積物中廣泛分布，是陸源碎屑的重要組成部分，它通常由母巖在特定的古氣候條件下由風化作用形成，因此黏土礦物元素地球化學特征可以示蹤源區(qū)物質(zhì)組成、物質(zhì)運移路徑的信息，并應用于古氣候與古環(huán)境的重建[14-15]。目前運用黏土礦物含量與黏土礦物組合及元素地球化學特征在判別黃河、長江等河流黏土礦物組成差異，示蹤泥質(zhì)體物質(zhì)來源與氣候環(huán)境等方面也取得了重要進展[16]。由于REE, Sc, Zr, Nb, Hf, Ta, Th, Y, Co, V 等元素，在風化作用過程中性質(zhì)不夠活潑，通常被固體物質(zhì)結(jié)合或吸附，隨顆粒物一起搬運和沉積，可繼承碎屑源區(qū)的地球化學特征[17]。常量元素中Al 和Ti 都是難溶元素，幾乎都來自大陸巖石中，可反映陸源物質(zhì)含量[18]。此外，微量元素與稀土元素之間的比值La/Sc、La/Co、Th/Sc、Th/Co、Zr/Sc、Ti/Nb、Cr/Th和Ti/Zr等都可以反映陸源物質(zhì)的變化特征。在黃海周邊河流和泥質(zhì)區(qū)的研究中取得了良好的成果。

本文以元素地球化學為主要手段，研究南黃海西北緣(B01孔)黏土粒級沉積物的主量、微量和稀土元素地球化學特征，探討其物質(zhì)來源、及其影響因素。

1　樣品及研究方法

1.1 樣品描述

本文所用的B01孔柱狀巖芯由中國海洋大學“東方紅2號”海洋調(diào)查船于2012年春季航次獲得。B01孔巖芯位于南黃海北部的山東半島泥楔內(nèi)(36°26′N，123°23′E)，該處泥質(zhì)體厚度不足5 m，水深71 m，巖芯共長278 cm。巖芯在現(xiàn)場經(jīng)密封后低溫保存，在中國海洋大學海洋地球科學學院進行巖芯描述和分樣工作。

B01孔巖芯巖性特征較為均一(見圖1)，以粉砂和黏土為主，總體上呈現(xiàn)上細下粗的特點，沉積記錄連續(xù)無間斷：0～100 cm 深灰色黏土質(zhì)粉砂，水平層理，可見零星貝殼碎屑，由上至下暗色有機質(zhì)團塊增加，砂含量較低，黏土和粉砂含量較高，平均粒徑較小。100～160 cm 褐灰色黏土質(zhì)粉砂，水平層理，暗色有機質(zhì)團塊豐富，局部可見貝殼碎屑，砂含量增高，黏土含量較上段降低，粉砂含量較高，平均粒徑增大。160～278 cm 灰褐色粉砂，水平層理，透鏡層理，砂質(zhì)團粒較多，可見零星貝殼碎屑，可見銹染斑塊，本段砂含量最高，黏土含量最低，粉砂含量較高。

粒度分析結(jié)果顯示B01巖芯的砂含量變化范圍較大，為0%～32.79%，自上而下逐漸增高。粉砂含量為43.71%～73.18%，絕大部分在50%～70%之間，均值為 59.9%，分布比較均一。黏土含量13.64%～50.81%，均值為24.42%，呈從上到下逐漸減少的趨勢。該孔沉積物的平均粒徑在5.25～8.04Φ之間，平均值為6.80Φ，以粉砂組為主；分選系數(shù)在 1.12～2.95之間，平均值為1.88，分選較差；偏態(tài)的波動范圍，為-0.4～0.38，基本上為正偏，接近正態(tài)分布。峰度為 0.77～1.79，平均0.97，各粒級含量比較分散。

1.2 研究方法

B01孔按照1 cm間隔分樣，按照5 cm間隔取樣，共取得測試樣品56件，提取黏土粒級沉積物，進行ICP-AES和ICP-MS測試。在巖芯0～50 cm段內(nèi)挑選合適的層位進行210Pb測年。

將沉積物樣品在110 ℃溫度條件下烘干后，研磨至 100 目粉末備用。樣品測量中采用了α譜儀和γ譜儀兩種測量分析方法進行了210Pb 測量，測量儀器分別為Canberra公司生產(chǎn)的7200-08型α譜儀和高純鍺探測器BE3830型的能譜儀，測試由國土資源部海洋地質(zhì)實驗檢測中心完成。

圖1　B01孔巖芯巖性柱狀圖Fig.1　Lithological column of B01 core

黏土粒級沉積物的提取在中國海洋大學海底科學與探測技術(shù)教育部重點實驗室完成。主要實驗流程如下：樣品先用蒸餾水洗去鹽分，再加適量雙氧水去除有機質(zhì)，置于1 L的量筒中，加蒸餾水定容至1 L，浸泡5～10 min后將其攪拌成懸浮液，靜置，依據(jù)Stoke沉降定律，重復提取<2 μm的顆粒，離心濃縮，50 ℃烘干收集。

黏土粒級沉積物的ICP-AES和ICP-MS元素分析在中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所測試中心完成。主要實驗步驟如下：(1)稱取0.05 g干樣；(2)在坩堝中加少量二次水，加3 mL HF，1.1 mL HNO3，上蓋擰緊，于180 ℃電熱板上烘48 h；(3)取下坩堝，冷卻至常溫，彈掉蓋子上的酸，用二次水沖蓋(少量)，加入0.5 mL HClO4，(先加BBK)，調(diào)電熱板溫度至150 ℃，等不冒煙后調(diào)至200 ℃，蒸干，(注：通風開大，進5出13)；(4)冷至常溫后，稍加點二次水，加入5 mL HNO3(1+1)(加點水+2.5 mL HNO3)×1 mL內(nèi)標，擰緊蓋，于120 ℃烘12 h，至溶液清亮；(5)取下，冷至常溫，擰開蓋，二次水沖洗坩堝及蓋，移至瓶內(nèi)定容50 mL，作為待測溶液；(6)上機測試，將待測溶液分別采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)和電感耦合等離子體光譜儀(ICP-AES)進行測試。

測試精度由海洋沉積物標樣(HK-1和HK-2)和空白樣進行監(jiān)控和校正。分析測試結(jié)果顯示，主量元素的誤差<1%，微量元素的誤差<5%，重復樣品的標準差為±2%。

2　研究結(jié)果

2.1 B01孔年代序列和沉積速率

210Pb的放射性活度從表層開始隨巖芯深度向下，呈明顯的衰減趨勢，為210Pb的衰變段，至一定深度再向下，210Pb基本穩(wěn)定，無明顯的變化趨勢，為210Pb的平衡段。B01孔的210Pb活度在巖芯0～30 cm段呈衰減趨勢，30～50 cm段基本穩(wěn)定，因此將0～30 cm段的210Pb放射性活度進行投圖，經(jīng)線性擬合后得出，B01巖芯的沉積速率為0.3 cm/a(見圖2)。

圖2　210Pb放射性活度在B01巖芯中的垂直分布模式Fig.2　Vertical distribution pattern of 210Pb radioactivity in B01 core hole

2.2 B01孔黏土粒級沉積物主量元素特征

由表1可見，Al2O3含量為18.44%～21.50%，平均含量為20.31%；TFe2O3平均含量為9.48%，最小值為8.02%，最大值為10.58%；K2O、MgO、CaO、P2O5和TiO2的平均含量依次為3.80%、3.62%、1.17%、1.16%和0.79%。Na2O、TiO2和MnO的含量在樣品中含量較小，不足1%， MnO含量極低，僅為0.01%。大部分常量元素豐度變化相對較小，變異系數(shù)平均值為17.39%。其中P2O5和CaO的變異系數(shù)較大，分別為62.81%和41.36%，其含量在巖芯中變化最為明顯。

表1　B01孔巖芯黏土粒級沉積物主量元素統(tǒng)計表Table 1　Statistical table of elemental compositions of clay sediments in B01 core

B01孔黏土粒級沉積物主量元素組成的垂向變化表明：黏土粒級沉積物的主量元素在垂向上變動較大(見圖3)。Al2O3：以150 cm為界，下段基本保持穩(wěn)定，上段含量波動明顯，在150 cm處出現(xiàn)低值，總體呈由下而上逐漸減少的趨勢，K2O、TiO2的分布規(guī)律與Al2O3相同。Fe2O3：0～10 cm層位含量較高，其它層位變化不大，含量相對穩(wěn)定，45 cm處出現(xiàn)最低值。MnO的含量較低且變化不大，基本維持在0.06%，在170 cm處出現(xiàn)高值。CaO：與Al2O3的垂向變化規(guī)律相反，下段含量基本穩(wěn)定在較低值，上段CaO含量自下而上波動增加，P2O5的變化趨勢與CaO較為一致。Na2O：波動幅度相對較大，0～150 cm段內(nèi)其含量較下段波動幅度較大。MgO：下段含量相對穩(wěn)定且高于上段，為3.7%，上段100 cm處出現(xiàn)低值。

圖3　B01孔巖芯黏土粒級沉積物主量元素含量垂向變化圖Fig.3　Vertical distributions of elemental compositions of the clay sediments in B01 core

2.3 B01孔黏土粒級沉積物微量元素特征

表2所示，B01孔黏土粒級沉積物中微量元素Ba含量最高，平均含量為462.16 μg/g，其次是Zn和Rb，平均含量分別為180.37和223.87μg/g；V、Sr、Cr的平均含量較高，分別為142.67、130.44和119.67 μg/g；Li、Ni、Cu的平均含量介于50～100 μg/g，Sc、Co、Pb、Th的平均含量為15～40 μg/g。微量元素的變異系數(shù)為3.4%～26.57%，Sr的變異系數(shù)最大，其它微量元素變化幅度較小。

表2　B01孔巖芯黏土粒級沉積物微量元素含量統(tǒng)計表Table 2　Statistical table of trace elements compositions of clay sediments in B01 core

圖4　B01孔巖芯黏土粒級沉積物微量元素垂向分布圖Fig.4　Vertical distributions of trace elements compositions of the clay sediments in B01 core

從圖4中可以看出，多數(shù)微量元素在0～150 cm層位中波動變化較大，150～280 cm層位中波動幅度較小，部分元素含量保持穩(wěn)定。元素Li、V、Ni、Rb、Pb、Sc的含量總體上波動變化幅度較小，基本穩(wěn)定，在150 cm都出現(xiàn)低值，Pb在90 cm處出現(xiàn)最高值。Cu、Zn、Th元素的垂向分布形式相似，下段元素含量基本穩(wěn)定，上段元素含量波動較大，Th元素含量波動最大：自上而下Cu、Th元素含量先減后增；Zn元素含量先增后減。Ba、Sr元素由下而上呈現(xiàn)先減后增的趨勢，Sr元素在0～100 cm層位中其波動幅度較大，Ba元素在200～280 cm層位中其含量較高且元素含量相對均一，0～200 cm層位中含量波動明顯且自下而上呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。Cr、Co元素的垂向分布趨勢相近，自上而下元素含量較穩(wěn)定，但在150 cm處出現(xiàn)最低值；0～150 cm層位中元素含量波動較150～275 cm層位大。

2.4 B01孔巖芯黏土粒級沉積物稀土元素特征

B01孔巖芯黏土粒級沉積物的稀土元素含量及特征值統(tǒng)計見表3，輕稀土含量(LREE)明顯高于重稀土元素含量(HREE)，La和Ce的含量最高，平均含量為40.97和87.01 μg/g。稀土元素總量(∑REE)為150.36～262.11 μg/g，平均含量197.45 μg/g。各稀土元素含量標準差和變異系數(shù)相對較小，元素含量變化幅度小。上陸殼標準化的La/Yb比值為1.03～1.36，平均值為1.20，LREE/HREE比值為9.25～11.37，平均值為10.56，輕稀土元素富集。

表3　B01孔巖芯黏土粒級沉積物稀土元素含量及特征值統(tǒng)計表Table 3　Statistical table of compositions of REE of clay sediments in B01 core

經(jīng)球粒隕石標準化的δEu范圍介于0.65～0.71之間，平均值為0.68，顯示明顯負異常，樣品與球粒隕石的分異程度明顯，δCe范圍介于0.95～1.13之間，平均值為1.02，無明顯異常。經(jīng)上陸殼(UCC)標準化的δEu范圍介于0.99～1.08之間，平均值為1.03，δCe范圍介于0.93～1.10之間，平均值為0.99，樣品分異程度接近于上陸殼，無明顯異常。

圖5中顯示稀土元素特征值垂向分布：輕、重稀土和La/Yb、Gd/Yb、δEu、δCe分布特征相近，以150 cm為界，分上下兩部分，0～150 cm層位中波動變化明顯；150～275 cm層位中其含量值較為穩(wěn)定。上下兩段物源和沉積環(huán)境可能發(fā)生了改變。

先秦兩漢直至魏晉南北朝時期，人們的“斥巧”態(tài)度，極大地影響到隋唐五代及北宋中期人們的觀念。隋唐時期，凡是“巧”與政治、道德、人性等相聯(lián)系，則人們的態(tài)度一定是“斥巧”。如李世民云：“朕歷觀前代，讒佞之徒，皆國蝥賊，巧令朋比。”[26](P122)姚班亦云：“至于工巧造作，寮史直司，實為末事，無足勞慮?！盵26](P1733)岑文本也說：“去智絕巧，圣人之至德?！盵26](P1526)上述文獻皆說明：政治之“巧”，是敗壞政體根基的禍害，因此務須“斥巧”。

圖5　稀土元素主要特征值垂向變化Fig.5　Vertical distributions of REE parameter of the clay sediments in the B01 core

3　討論

3.1 B01孔巖芯黏土粒級沉積物稀土元素配分曲線

沉積物中的稀土元素化學性質(zhì)穩(wěn)定、不易遷移、分餾程度小，主要受母巖控制，反映沉積環(huán)境和沉積物的源巖信息，揭示海洋沉積物的物質(zhì)來源[19]。經(jīng)球粒隕石標準化后，B01巖芯黏土粒級沉積物稀土元素配分模式極為相似，僅在個別層位存在差異，配分曲線為右傾，輕重稀土分餾明顯，輕稀土元素明顯高于重稀土元素(見圖6)，輕稀土元素的富集通常是陸源碎屑的標志，反映了B01孔巖芯沉積物的陸源特征。樣品B01-105(深度105 cm)、B01-115(深度115 cm)和B01-130(深度130 cm)配分曲線一致，稀土元素的豐度明顯低于其它樣品，表明該段物源可能存在差異。

圖6　B01孔巖芯黏土粒級沉積物稀土 元素球粒隕石標準化配分曲線Fig.6　Chondrite-normalized REE distribution patterns map of clay sediments in B01core

圖7　B01巖芯黏土粒級沉積物稀土元素上陸殼標準化配分曲線Fig.7　UCC-normalized REE distribution patterns map of clay sediments in B01core

經(jīng)上陸殼標準化后，B01孔巖芯不同層位的黏土粒級沉積物的稀土元素配分模式差異明顯，但整體上仍呈現(xiàn)輕稀土元素富集，重稀土元素虧損的分布模式(見圖7)。樣品B01-5(深度5 cm)、B01-40(深度40 cm)、B01-90(深度90 cm)和B01-180(深度180 cm)的配分曲線形式相近，均顯示為微弱的Ce正異常，其它樣品則顯示為微弱的Ce負異常，這說明B01巖芯的沉積環(huán)境存在差異。B01孔巖芯不同層位的稀土元素豐度的分異表明可能存在物源的差別。

3.2 B01孔巖芯沉積物源區(qū)識別

在黃海沉積物物源判別中主量元素CaO或碳酸鹽可作為一個示蹤指標來區(qū)分不同河流沉積物的相對貢獻，黃河沉積物以富碳酸鹽、CaO、Na為特征，Na2O的分布能夠反映黃河物質(zhì)在海區(qū)的擴散和運移，TiO2則是識別長江物質(zhì)的可靠標志之一[20]。B01巖芯黏土粒級沉積物的Al2O3、MgO、CaO、P2O5等主量元素在巖芯上段(0～150 cm)波動變化較大，在下段(150～278 cm)相對穩(wěn)定；K2O、Na2O在整個巖芯中波動劇烈；這說明B01巖芯沉積物來源具有多樣性。MnO和TiO2在整個巖芯中較為穩(wěn)定，MnO含量極低且變化不大，因此無法根據(jù)其分布特征對沉積環(huán)境進行判斷；TiO2的波動相對穩(wěn)定但是其豐度卻十分接近長江沉積中TiO2豐度。

圖8　B01巖芯La/Sc、Th/Sc值縱向分布圖Fig.8　Value of La/Sc、Th/Sc in vertical distribution of core sediments

稀土元素在表生環(huán)境中非常穩(wěn)定，沉積物中REE組成及分布模式主要取決于源巖，而受風化、剝蝕、搬運、水動力、沉積、成巖及變質(zhì)作用等因素的影響小，因而REE常用作沉積物的物源示蹤劑，此外利用沉積物的REE特征參數(shù)進行物源識別取得了非常好的效果[24-26]。因此將樣品與黃河、長江黏土粒級沉積物的(La/Yb)UCC、(Gd/Yb)UCC參數(shù)值進行對比，結(jié)果顯示：B01巖芯樣品在圖上的散點落在長江、黃河之間，與朝鮮半島物質(zhì)相距較遠，說明B01巖芯沉積物的物質(zhì)以長江、黃河物質(zhì)為主(見圖9)。楊守業(yè)等指出經(jīng)上陸殼標準化后的稀土元素分異參數(shù)(La/Yb)UCC、(Gd/Yb)UCC，以及La/Sc、Th/Sc比值之間的差異是識別中韓河流沉積物的可靠指標，但在區(qū)分長江、黃河物源時可能不夠敏感[23]，因此采用判別函數(shù)DF(DF計算方法：DF=|(E1/E2)樣品/(E1/E2)長江或黃河-1|)來判別長江、黃河沉積物與研究樣品的接近程度，DF值越接近0，表示兩種沉積物越接近，本文選用Sm/Nd計算樣品與長江源區(qū)物質(zhì)的接近程度(DFcj)、與黃河源區(qū)物質(zhì)的接近程度(DFhh)[27]。物源判別結(jié)果(見圖10)顯示：DFcj、DFhh均小于0.1，說明研究區(qū)沉積物物源與長江、黃河沉積物均較為接近，以90 cm為界，巖芯上段長江、黃河物質(zhì)交替出現(xiàn)，并不穩(wěn)定，下段以黃河物質(zhì)為主，說明B01巖芯為黃河、長江混合源沉積物。

圖9　(La/Yb)UCC—(Gd/Yb)UCC判別圖[26]Fig.9　Discrimination diagrams of (La/Yb)UCC—(Gd/Yb)UCC

3.3 B01巖芯沉積物物源的影響因素

南黃海中部泥質(zhì)區(qū)沉積物主要為長江源和黃河源物質(zhì)，陸架動力因素—黃海沿岸流、波浪、潮流、黃海暖流以及冷渦等，是其沉積物來源的重要控制因素[28]。B01巖芯位于南黃海中部冷渦沉積區(qū)的北緣，沉積過程受到黃海冷水團、黃海暖流以及黃海沿岸流的共同控制，任一沉積動力的變化都會對B01的物源產(chǎn)生影響。黃海中部的冷水團的形成和演變過程中向黃海槽中心區(qū)方向推移，冷中心位置的變更對沉積物的運移產(chǎn)生影響[29-30]。黃海暖流路徑存在著一定的季節(jié)和年際變化。大多數(shù)年份暖流路徑偏于黃海槽的西側(cè), 但也有少數(shù)年份暖流路徑沿槽北上,黃海暖流作為一支補償流, 其路徑及其強度的變化與北向季風的強弱有密切關(guān)系[31-34]，高海平面時期和溫暖氣候條件下，南黃海陸源物質(zhì)的來源長江的貢獻大于黃河；而低海平面時期和干燥寒冷的氣候期，黃河的貢獻大于長江[35]。在南黃海地區(qū)，冬季風驅(qū)動的黃海沿岸流攜帶的懸浮物質(zhì)沉積形成南黃海中部泥質(zhì)區(qū)，冬季風增強則加劇沉積物的再懸浮，使得懸浮體濃度增加、粒度變粗，同時也會導致黃海沿岸流的增強，使得黃海沿岸流搬運懸浮體的能力增強，有更多的黃河物質(zhì)擴散到研究區(qū)[36-39]。雖然B01巖芯物源的判別結(jié)果顯示在巖芯0～90 cm段黃河與長江物質(zhì)交替出現(xiàn)，但在0～45 cm的層位中長江物質(zhì)更占優(yōu)勢，45～90 cm顯示了長江黃河物質(zhì)混合，根據(jù)B01巖芯0.3 cm/a的沉積速率推斷巖芯45 cm處對應為1855年的黃河改道事件。因此黃河改道導致入海泥沙量和搬運路徑發(fā)生改變，對B01巖芯的物源產(chǎn)生影響[40]。

圖10　B01巖芯判別函數(shù)縱向分布圖Fig.10　Discrimination Function in vertical distribution of B01 core sediments

4　結(jié)論

(1)南黃海B01孔的沉積速率為0.3 cm/a。黏土粒級沉積物主量、微量和稀土元素在垂向上具有明顯變化，以150 cm為界，上段元素含量波動強烈，下段相對穩(wěn)定。對黏土粒級沉積物的地球化學特征分析結(jié)果表明元素的主要控制因素是陸源物質(zhì)，其次受到沉積環(huán)境的制約，B01巖芯沉積物的沉積地球化學特征均在150 cm處發(fā)生明顯變化，該變化表明巖芯上下兩段的物源及沉積環(huán)境存在差異。

(2)B01巖芯黏土粒級沉積物輕重稀土分餾明顯，輕稀土元素含量較高，經(jīng)球粒隕石標準化的δEu明顯負異常，δCe無明顯異常，呈現(xiàn)負斜率右傾的稀土元素配分模式；經(jīng)上陸殼(UCC)標準化的δEu和δCe均無明顯異常，表明B01巖芯沉積物為陸源物質(zhì)。(La/Yb)UCC—(Gd/Yb)UCC判別圖、La/Sc、Th/Sc和判別函數(shù)結(jié)果表明B01巖芯具有黃河和長江混合物源特征。

(3)通過對B01孔巖芯黏土粒級沉積物的沉積地球化學分析顯示，在這個物源體系中，黃河與長江物質(zhì)交替出現(xiàn)，受到黃河改道的影響明顯，此外還可能是受到陸架沉積動力因素的影響，冷水團的形成與演化、黃海暖流的路徑及強度變化和受到季風驅(qū)動的黃海沿岸流都對B01巖芯的物源起到重要作用。

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責任編輯徐環(huán)

Geochemical Characteristics of Sediments and Provenance of B01 Core in Northwest Margin of South Yellow Sea Mud Area

HAN Zong-Zhu1,2, AI Li-Na2, CHEN Xiao-Lin2, WANG Chuan2, LIU Han2, SUN Yu-Fei2

(1.The Key Lab of Sea Floor Resource and Exploration Technique, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China； 2.College of Marine Geoscience, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The south yellow sea B01 hole clay-grains sediment were studied to the geochemical characteristics of major trace and rare earth elements. The authors discussed the material source, sedimentary environment evolution and shelf in the south yellow sea since the holocene sediments from the source to the transfer process. The results show that clay size fractions elements reflect the effect of land-control substance. According to the clay tablets level elements factor analysis, the main controlling factor is terrigenous elements, followed by restricted depositional environment, changing in redox conditions in the form of a direct impact on the occurrence of elements and content level. Besides that, it also affected by the extent of sediment chemical weathering effects. Clay grain size chondrite and upper continental crust distribution patterns show that LREE is significantly higher than HREE. δEu has obvious negative anomaly and δCe shows no obvious abnormalities after chondrite normalized. By the upper continental crust (UCC) standardized, δEu and δCe shows no obvious abnormalities. (La/Yb)UCC—(Gd/Yb)UCCdiscrimination show a mixed sediments resourse. The Yangtze River, Yellow River both have contributions to B01 core. Geochemical characteristics of B01 core clay sediments show response to Yellow River diverted and the sedimentary dynamic.

South Yellow Sea; clay-grain sediments; major element; trace element; REE

國家自然科學基金項目(41376053)資助

2015-07-10；

2016-04-22

韓宗珠(1964-)，男，教授，主要從事海底巖石學和海洋地球化學研究。E-mail:hanzongzhu@ouc.edu.cn

P736.4

A

1672-5174(2016)10-082-10

10.16441/j.cnki.hdxb.20150250

Supported by of the National Natural Science Foundaction of China (41376053)