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㊀I S S N０２５６Ｇ１４９２C N３７Ｇ１１１７/P海洋地质与第四纪地质MA R I N EG E O L O G Y &Q U A T E R N A R Y G E O L O G Y第３８卷第１期V o l ．３８,N o ．１D O I :１０．１６５６２/j．c n k i ．０２５６Ｇ１４９２．２０１８．０１．０１４中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征郭玉龙１,杨守业１,２,苏妮１,印萍３,王中波３１．同济大学海洋地质国家重点实验室,上海２０００９２２．青岛海洋科学与技术国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室,青岛２６６０６１３．中国地质调查局青岛海洋地质研究所,青岛２６６０７１摘要:系统采集了浙闽三条中小河流的代表性表层沉积物和悬浮物样品,用１N 盐酸淋滤样品,研究稀土元素(R E E )在酸溶及酸不溶相态中的组成特征.浙闽河流沉积物酸溶组分中的R E E 在总R E E 中的占比可达３２％~８２％,其中F e ＧM n 氧化物和黏土矿物吸附态是细粒沉积物酸溶组分R E E 的主要赋存形式.浙闽河流沉积物酸溶组分的R E E 组成反映其遭受化学风化的信息;酸不溶组分主要由硅酸盐造岩矿物和稳定副矿物组成,尤其是锆石对R E E 组成有重要贡献.酸不溶相R E E 组成揭示,当地流域风化物质与潮流作用带入的长江源细颗粒是浙闽河口沉积物的主要来源.R E E 在风化及水动力分选过程中会发生分异,使得沉积物全岩组成不直接继承其源岩的R E E 组成特征,运用于物源判别时候需要慎重.中国东南河流沉积物显示G d 异常,这不是人类活动引起的G d 输入所致,而只反映中国东部物质的组成特征.关键词:小河流;稀土元素;沉积物;物源示踪中图分类号:P ５９５㊀㊀㊀文献标识码:AR a r e e a r t h e l e m e n t g e o c h e m i s t r y o f t h e s e d i m e n t s f r o ms m a l l r i v e r s d r a i n i n g so u t h e a s t C h i n a G U O Y u l o n g １,Y A N GS h o u y e １,２,S U N i １,Y I NP i n g ３,WA N G Z h o n gb o ３１．S t a t eK e y L a b o r a t o r y o f M a r i n eG e o l o g y ,S h a n gh a i ２０００９２,C h i n a ２．L a b o r a t o r y f o rM a r i n eG e o l o g y a n dE n v i r o m e n t ,Q i n g d a oN a t i o n a l L a b o r a t o r y f o rM a r i n e S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,Q i n g d a o ２６６０６１,C h i n a ３．Q i n g d a o I n s t i t u t e o f M a r i n eG e o l o g y ,C G S ,Q i n gd a o ２６６０７１,C h i n a A b s t r a c t :Re p r e s e n t a t i v e s u s p e n d e da n df l o o d p l a i n s e d i m e n t s a m p l e sw e r e s y s t e m a t i c a l l y co l l e c t e df r o mt h r e e s m a l l r i v e r s i n Z h e j i a n g a n dF u j i a n p r o v i n c e s ．T w oc h e m i c a l p h a s e s (l e a c h a t e sa n dr e s i d u e s )w e r es e p a r a t e db y １N H C l l e a c h i n g an dt h e l e a c h a t e s a c c o u n t f o r ３２％~８２％o f t h e t o t a l R E Ec o n c e n t r a t i o n ．T h e a b s o r p t i o no nM n ＧF e (h y d r o )o x i d e s a n d c l a y m i n e r a l s a r e t h em a i nh o s t s o f a c i d Ｇl e a c h a b l eR E E s ．T h eR E Ec o m p o s i t i o n s o f t h e l e a c h a t e s c a n p o t e n t i a l l y i n d i c a t e t h ew h o l ew e a t h e Ｇr i n g h i s t o r y o f t h e s e d i m e n t s t o s o m e e x t e n t ．S i l i c a t em i n e r a l s a n d s t a b l e h e a v y m i n e r a l s l i k e z i r c o n a r e i m po r t a n t h o s t s o f r e Ｇs i d u a lR E E s ,a n d t h e r e s i d u a l f r a c t i o n s a r er e l i a b l ef o r t h e i n d i c a t i o no f s e d i m e n t p r o v e n a n c e ．T h ew e a t h e r i n gp r o d u c t so f r i v e r b a s i n s a n dC h a n g j i a n g Ｇd e r i v e d s e d i m e n t s p u m p e db y s t r o n g ti d e i n t ot h ee s t u a r i e s a r e t h em a i ns o u r c e so f t h e s er i v e r s s e d i m e n t s ．R E Ef r a c t i o n a t i o n i s d e m o n s t r a t e dd u r i n g e x t r e m e c h e m i c a lw e a t h e r i n g a n dh y d r o d y n a m i c s o r t i n gpr o c e s s e s ,a n d t h u s i t s h o u l db ec a u t i o u s t ou s et h eb u l k R E Ec o m p o s i t i o n so f t h e s er i v e r s e d i m e n t s t oi n d i c a t et h es e d i m e n t p r o v e n a n c e ．S l i g h t p o s i t i v eG da n o m a l i e s o c c u r b o t h i nt h e l e a c h a t e s a n dr e s i d u e s ,w h i c hd on o t i n d i c a t e t h e p r e s e n c eo fa n t h r o p o g e n i c G d ,b u t r e f l e c t t h e g e o c h e m i c a l c o m po s i t i o n s o f t h em a t e r i a l s i nE a s t e r nC h i n a ．K e y w o r d s :s m a l l r i v e r s ;r a r e e a r t he l e m e n t s ;s e d i m e n t ;p r o v e n a n c e s t u d y 资助项目:国家自然科学基金 河流与海洋沉积地球化学:末次冰盛期以来东海沉积中长江源物质的源汇过程与环境意义 (４１２２５０２０);科技部 典型中小入海河流河口动力沉积地貌与环境本底数据调查 项目(２０１３F Y １１２２００);上海市优秀学科带头人计划(１４X D １４０３６００)作者简介:郭玉龙(１９８８ ),男,博士研究生,海洋科学专业,E Ｇm a i l :y l g u o ＠t o n g j i ．e d u ．c n 通讯作者:杨守业,教授,主要从事东亚河流和边缘海沉积地球化学研究,E Ｇm a i l :s y y a n g ＠t o n g ji ．e d u ．c n 收稿日期:２０１７Ｇ０５Ｇ３１;改回日期:２０１７Ｇ１２Ｇ２１．㊀周立君编辑㊀㊀沉积物稀土元素(R E E s)组成基本继承和反映了流域源岩的平均组成,因此被广泛运用于河流入海沉积物的物源判别[１Ｇ５].几十年来,我国学者已对长江㊁黄河㊁珠江等大河沉积物的R E E 组成进行了较为系统的研究,基本查明了这些河流入海物质的R E E 组成特征及主要控制因素[４,６Ｇ８].如系列研究揭示,长江下游近河口细粒沉积物的酸不溶组分中R E E 组成可以代表源区上陆壳的平均混合,而复杂海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀的源岩类型和水动力分选引起的河流沉积物地球化学组成的时空不均一性也应引起重视[４,９].比较而言,学界对一些中小河流仅有零星的关注[１０,１１].最近一些研究表明,沉积物粒度和矿物组成㊁化学风化和成土作用以及人类活动等因素也可能对沉积物R E E组成起控制作用[６,１２Ｇ１５].过去几十年的系列研究揭示了R E E在表生过程中的分异特征.如N e s b i t t等[１６]的开创性工作表明,花岗岩风化过程中R E E是活动性元素,轻稀土(L R E E)比重稀土(H R E E)优先淋滤.风化壳R E E分布规律的研究揭示,风化过程中R E E的重新分布导致剖面内R E E的垂直分层现象,富R E E的副矿物的含量和稳定性,以及剖面的风化程度是控制剖面不同层位R E E富集程度和分布规律的主要因素[１０,１７,１８]. N e s b i t t等[１５]对亚马逊河口深海扇的研究认为,流域强烈化学风化和沉积物搬运过程中的水动力分选可导致沉积物R E E发生分异,使得L R E E在细粒级沉积物中富集.G a r z a n t i等[１２]认为水动力分选引起沉积物矿物组成发生分异,导致沉积物不同粒级组分中R E E组成发生显著差异.对福建山溪性小河流木兰溪最新研究也揭示,从流域风化剖面到河流悬浮和河漫滩沉积物的物质输运过程中,化学风化和水动力分选可导致沉积物R E E发生明显的分异[１０].为进一步验证R E E的物源示踪意义及其在表生过程中的分异特征,本文选择我国东南沿海的中小河流包括浙江的椒江㊁瓯江以及福建的木兰溪,系统采集代表性河漫滩沉积物与悬浮物样品.用１N H C l淋洗沉积物,系统总结酸溶相与酸不溶相R E E 的组成特征㊁配分模式及控制因素.１㊀地质背景我国东南的地形以平原和丘陵为主,缺少孕育大江大河的条件.河流多短小急促,以中小河流为主,长度均不超过６００k m,流域面积多在６万k m２以下.浙江㊁福建两省受东南季风和台风的影响,年平均气温为１７~２１ʎC,年平均降水达１５００~２０００mm.降水大部分形成地表径流,径流深度超过８００mm.浙闽中小河流上游一般坡度陡㊁水流急,流量年际丰枯变幅较大,洪季时洪峰持续时间短,水位常有暴涨暴落,具有明显的山溪性[１９,２０].下游则一般河道开阔,坡度较缓,潮流作用很强,具有明显的潮控特征[２１].椒江㊁瓯江和木兰溪的基本水文参数见表１.表１㊀中国东南入海河流基本参数T a b l e１㊀B a s i c p a r a m e t e r s o f t h e s t u d i e d r i v e r s 河流流域面积/１０３k m２长度/k m年均径流深/mm年均径流量/k m３年均输沙量/M t 长江[１９]１８００６３００５００９００４７０椒江[２０]６．８１９７．７１０００５．９８．４瓯江[１９]１８３９０１０５６２０．２２．７木兰溪１．７１６８９２１１０．４７注:木兰溪参数来自福建水利信息网,h t t p://w w w．f j w a t e r．g o v．c n 这些小河流的流域处于华南褶皱区,受到华里西期㊁印支期,特别是燕山期岩浆活动的强烈影响[２２].区内地层发育齐全,自元古宙到第四纪地层多有出露,尤以中生代火成岩为特色.闽东大面积分布晚侏罗世 早白垩世岩浆岩,是研究我国东南沿海中生代陆相火山岩地层的重要区域之一.浙江省的上侏罗统广泛分布巨厚火山岩系.白垩系为河湖相杂色碎屑岩和红色碎屑岩夹火山岩沉积.古近系隐伏于平原地区,以湖相碎屑岩为主,局部夹基性火山岩.新近系为基性㊁超基性火山熔岩夹河流相碎屑岩沉积.第四系为冲积㊁洪积和海陆交互相碎屑岩沉积[２３,２４].２㊀样品采集和方法椒江㊁瓯江及木兰溪河口潮差均大于４m,属于强潮型河口[１９Ｇ２１].前人对该区域河流沉积物的地球化学组成仅有零星研究,样品多采集于河口区,缺少无潮流影响的中上游样品,研究样品多为表层沉积物,对更能反映入海物质组成的悬浮物关注比较少.２０１１年４月至２０１２年１１月期间,在多次中国东南小河流野外地质考察基础上,系统采集了椒江㊁瓯江以及木兰溪等３条浙闽中小河流的悬浮物及河漫滩沉积物样品.本研究综合采集了这些中小河流上㊁中㊁下游的沉积物,特别是对这些河流潮流界之上河段进行了细致的样品采集(图１).悬浮物的采样位置为河道中心,用酸洗后的水桶采集深度为１m左右的河水.采集河漫滩沉积物时用干净的T e f l o n 小铲采集表层１~２c m的表土.所有样品均冷藏保存,之后在室内低温(４０ʎC)烘干,研磨供后续实验.悬浮物利用预先处理的０ ４５μm醋酸纤维滤膜现场过滤水样获得,过滤水样体积为２５~５０L.为便于对比,本文还收集了长江下游干流季节性悬浮物.这些悬浮物于２００８年４月至２００９年４月采集自南通狼山附近的长江主航道上,每周乘船在固定０４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征图１㊀中国东南入海河流沉积物采样位置示意图F i g ．１㊀T h e s t u d y a r e a s h o w i n g t h e d r a i n a g eb a s i n s ,r i v e r s y s t e m s a n d s a m p l i n gl o c a l i t i e s 位置采集,共５１个.取干样０ １５g 用于粒度分析.沉积物粒度分析前,用３０％H ２O ２与１N 盐酸去除样品中的有机质和碳酸盐.样品经超声分散后在同济大学海洋地质国家重点实验室利用美国B e c k m a nC o u l t e rL S ２３０型全自动激光粒度仪进行粒度测试,仪器的测量范围为０ ０４~２０００μm ,重复测量的相对误差小于１％.为了可靠地识别沉积物中的硅酸盐碎屑与其他组分,许多学者提出了沉积物的化学相态提取法,其中１N H C l 淋滤是较为常见的方案,在河流沉积物㊁海洋沉积物以及黄土沉积物等的研究中应用较广[４,１０,２５,２６].沉积物经１N H C l 淋滤后的酸不溶组分代表相对较稳定的硅酸盐为主的碎屑组分,可以较好地指示物源.本文采用浓度１N 的高纯盐酸对０ ５g 样品进行淋洗,得到酸溶相与酸不溶残渣相,并分别进行元素测试.酸溶的上层清液离心提取后稀释１０倍,待测.酸不溶残渣样品烘干研磨,在马弗炉中６００ʎC 下灼烧２h ,去除有机质.称取３０m g 左右样品用H N O ３ＧH F 混合酸消解,之后稀释至适当浓度,待测.在同济大学海洋地质国家重点实验室分别运用电感耦合等离子体发射光谱仪(I R I S A d v a n t a ge I C P ＧA E S )与电感耦合等离子体质谱仪(P Q ３,T h e r Ｇm oE l e m e n t a l I C P ＧM S )测试常量元素(A l ,C a ,M g ,N a ,P 及F e )与微量元素(R E E ,Z r ,S c ,C r 及T h 等)含量.国家标样(G S R Ｇ５,G S R Ｇ６,G S D Ｇ９)监测数据表明,本研究常量元素的分析误差在５％以内,微量元素的分析误差在１０％以内.在测得清液及残渣组分元素含量后,根据实验称重数据及质量平衡原理计算不同组分在沉积物全样中的占比.具体计算方法如下:清液元素含量(校正)＝清液元素含量ˑ清液重/原始样品重;残渣元素含量(校正)＝残渣元素含量ˑ消解样品重ˑ(１－L o i ％)/原始样品重.其中,L o i ％为样品的烧失率.沉积物全样元素含量为校正后的清液与残渣元素含量之和:全样元素含量＝清液元素含量(校正)＋残渣元素含量(校正)５个G S D Ｇ９标样的监测结果表明,本研究主微量元素的回收率在９５％~１０２％之间.１４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀３㊀结果３．１㊀R E E 在不同相态中的分布浙闽中小河流河漫滩和悬浮物以粉砂与细粉砂为主,平均粒径分别为６ ６Φ和７ ６Φ;长江大通季节性悬浮物主要是细粉砂,平均粒径为７ ４Φ.R E E在浙闽细粒沉积物中的平均含量为８６μg /g ,在大通悬浮物中的平均含量为９７μg /g .酸淋滤实验表明,浙闽河流沉积物R E E 淋出率(酸溶组分R E E 占全样R E E 的百分比)为３２％~８２％;椒江沉积物R E E 淋出率最低,平均为４８％;瓯江沉积物R E E 淋出率平均为５４％;木兰溪沉积物R E E 淋出率最高,平均为６０％.长江南通悬浮物R E E 淋出率低于浙闽河流沉积物,平均为４６％.杨守业和王中波[４]同样使用１N H C l 淋滤长江主要支流和干流河漫滩沉积物,但酸溶相总R E E 仅占全样的７％~５３％,远低于本文分析的浙闽河流沉积物及长江南通悬浮物的数据(图２).不同稀土元素在酸溶相中的相对比例也不同.对于浙闽沉积物,轻稀土(L R E E ʒL a ＧS m )与中稀土(M R E E ʒE u ＧD y )较易淋出,平均为５５％;重稀土(H R E E :H o ＧL u )淋出率略低,平均为４１％.对于长江南通悬浮物,M R E E 较易淋出,在酸溶相中的含量平均占全样的５４％;L R E E 淋出率平均为４８％;H R E E 淋出率最低,为３９％.而长江主要支流和干流河漫滩沉积物的M R E E 较易被淋出,E u 和G d 平均在酸溶相中可占总量的３６％~３９％,L R E E 与H R E E 淋出率仅为２２％左右.值得注意的是,对于所有样品,从H o 到L u 淋出率依次降低,即H R E E 越来越富集于酸不溶相态中(图２).３．２㊀沉积物不同相态中R E E 的分异特征浙闽河流沉积物与长江南通悬浮物全样的上陆壳(U C C )[２７]标准化模式很相似,均为L R E E 与M R E E 略微富集的平坦型,均呈现微弱的E u 负异常,及明显的G d 异常.木兰溪沉积物R E E 含量明显高于椒江㊁瓯江沉积物及长江大通悬浮物,呈现弱的C e 负异常,而椒江㊁瓯江沉积物及长江大通悬浮物均呈现弱的C e 正异常(图３a).椒江与瓯江沉积物酸溶组分R E E 配分模式相似,L R E E 与MR E E 略微富集,并显示出轻微的C e正异常,表明有部分F e ＧM n 氧化物组分被淋出[６].值得注意的是,所有组分均显示较为显著的G d 正异常.长江南通悬浮物酸溶组分R E E 含量与椒江㊁瓯江沉积物相当,但L R E E 富集程度有所不及,且不显示C e 异常.木兰溪沉积物酸溶组分R E E 含量最高,L R E E 与M R E E 富集,H R E E 略微亏损.浙闽河流沉积物与长江南通悬浮物酸溶组分均显示弱的E u 负异常(图３b).浙闽河流沉积物与长江大通悬浮物酸不溶相组分R E E 含量差别不大,均表现为 W 形分配,即富集G d 与H R E E ,具有明显的G d 正异常.椒江和瓯江沉积物酸不溶组分R E E 配分模式相似,与之相比,木兰溪与长江南通悬浮物更富集L R E E 及亏损H R E E (图３c).４㊀讨论４．１㊀酸溶组分中R E E 的赋存状态沉积物１N H C l 淋滤的酸溶组分主要为碳酸盐与磷酸盐矿物㊁F e ＧM n氧化物以及有机质与部分黏图２㊀沉积物的R E E 淋出率(长江河漫滩数据来自文献[４])F i g ．２㊀R e l a t i v e p e r c e n t a g e s o f t h e l e a c h e dR E Ef r a c t i o n s i n t h eb u l kc o m po s i t i o n s o f r i v e r s e d i m e n t s ２４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征图３㊀中国东南入海河流沉积物不同相态R E E 的U C C 标准化配分模式F i g ．３㊀T h eU C C Ｇn o r m a l i z e dR E E p a t t e r n s i n t h eb u l ks a m pl e s (a ),l e a c h e d f r a c t i o n s (b )a n d r e s i d u a l f r a c t i o n s (c )土矿物吸附物质[４,６].其中,碳酸盐矿物R E E 含量很低,加之浙闽河流沉积物碳酸盐矿物含量也比较少,因此不是R E E 的重要载体[６,１０,２８].长江主要干㊁支流河漫滩沉积物的研究表明,酸溶相L R E E 主要以黏土矿物吸附态形式富集于细粒级组分,M R E E 主要来自磷灰石等磷酸盐矿物以及F e ＧM n 氧化物的溶解贡献[４].为揭示中国东南小河流沉积物酸溶组分R E E 的赋存状态和控制因素,我们比较了R E E 淋出率与沉积物平均粒径(M z )㊁F e ２O ３含量㊁P 含量以及化学蚀变指数(C I A )[２９]之间的相关性(图４).R E E 淋出率与沉积物平均粒径呈弱相关.整体上,粒径较细的悬浮物R E E 淋出率较高,粒径较粗的表层沉积物R E E 淋出率较低.两者相关性较差说明粒度对沉积物R E E 的淋出没有明显的控制作用,或粒度对R E E 淋出率的影响很复杂,难以用简单的线性相关解释.F e ＧM n 氧化物一般富M R E E ,也被认为是沉积物酸溶组分R E E 的重要来源.F e ＧM n 氧化物R E E 组成的另一个重要特征是明显的C e 正异常[３０].R E E 淋出率与F e ２O ３含量也呈弱相关,表明F e ＧM n 氧化物对浙闽河流沉积物酸溶组分R E E 有一定贡献,但不是其主要的赋存形式.椒江和瓯江沉积物酸溶组分R E E 显示轻微的C e 正异常,这也显示出F e ＧM n 氧化物的贡献[１０].磷灰石等磷酸盐矿物R E E 含量很高,富M R E E ,很容易被盐酸溶解,也是酸溶组分M R E E 的来源之一[６].浙闽河流沉积物R E E 淋出率和P含量呈较明显的正相关,但这并不能表明酸溶组分R E E 主要赋存在磷灰石中.由于水动力分选的影响,河流表层沉积物会比悬浮物更富磷灰石[１２].而在本研究中,浙闽河流悬浮物比表层沉积物有更高３４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀的P含量,这表明磷灰石应该不是P的主要赋存形式,推测P主要以有机态㊁吸附态或结合态等形式存在.沉积物的有机质结合态R E E含量和U C C 相当[３１].根据烧失量(L O I)估算,浙闽河流沉积物平均含有机质６％左右,因此有机吸附态也不是酸溶组分R E E的主要载体.C I A由N e s b i t t和Y o u n g[２９]首次提出,用于计算长石类矿物风化成黏土矿物的程度.其计算式为:C I A＝A l２O３/(A l２O３＋C a O∗＋N a２O＋K２O)ˑ１００式中所有氧化物含量都以摩尔百分数表示, C a O∗是指硅酸盐里的C a含量,不包括碳酸盐和磷酸盐等矿物中结合的C a.C I A值越高显示硅酸盐矿物中的N a㊁K和C a从母岩中淋失越多,风化作用越强.一般认为未风化的新鲜岩石C I A为５０,完全风化产物C I A为１００,沉积物C I A值越大,表明硅酸盐岩化学风化程度越强烈,黏土矿物含量越高[３２].R E E淋出率与沉积物化学蚀变指数(C I A)呈现较好的正相关,表明黏土矿物吸附态是细粒沉积物酸溶组分R E E的重要赋存形式.浙江㊁福建受季风气候影响强烈,气候温暖湿润,风化作用很强[２８].强烈化学风化下,易风化的副矿物发生分解,R E E产生淋失,而后释放的R E E 随风化溶液迁移并被黏土矿物等吸附.这部分被黏土矿物吸附的R E E易被１N H C l淋滤,其配分模式受控于风化溶液的R E E组成[１８].对福建山溪小河流木兰溪的最新研究也揭示,沉积物酸溶组分R E E 组成可以反映流域化学风化过程[１０].受控于流域季风气候,从北到南浙闽河流流域化学风化强度依次增强[２８].木兰溪流域化学风化最强,因此酸溶组分R E E占总R E E比重也最大.瓯江㊁椒江流域化学风化强度弱于木兰溪,因此R E E淋出率也较低(图２).４．２㊀酸不溶组分中R E E的赋存状态沉积物的酸不溶组分主要由难溶硅酸盐物质及稳定重矿物组成[６,１０].浙闽河流沉积物酸不溶组分R E E含量与平均粒径不存在显著的相关性,表明酸不溶组分R E E组成基本不受粒度的控制(图５a).图４㊀椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物R E E淋出率与平均粒径(M z)㊁F e２O３及P含量㊁化学蚀变指数(C I A)之间的相关性F i g．４㊀C o r r e l a t i o n s o f t h e l e a c h i n gp r o p o r t i o n s o fR E E(％)w i t hm e a n s i z e(M z),F e２O３,Pa n dC I A４４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征酸不溶组分R E E含量与沉积物C I A呈现弱负相关,表明酸不溶相R E E主要富集于沉积物的非黏土部分(图５b).元素T h一般富集于褐帘石㊁独居石以及磷灰石等矿物中,这些矿物也富含R E E[６,３３].酸不溶组分R E E含量与T h含量之间无明显相关性,表明这些矿物不是酸不溶相R E E的主要载体(图５c).元素Z r主要赋存在锆石矿物中,酸不溶相R E E含量与Z r含量呈正相关,表明锆石对浙闽河流沉积物酸不溶相R E E组成有明显的控制作用(图５d).锆石等重矿物特别富集H R E E,且作为稳定重矿物不溶解于稀盐酸,这使得沉积物酸不溶组分相对富集H R E E(图３c).H R E E从G d到L u愈来愈富集在酸不溶相中,也说明锆石等稳定重矿物是酸不溶相H R E E的重要载体(图２).虽然重矿物只占沉积物的极小部分,但由于其R E E含量很高,因此被看做是R E E的重要载体[６,１２].最近,S u等[１０]对木兰溪沉积物的研究表明,黏土矿物和M n氧化物可能是酸不溶组分L R E E的主要载体.其他研究表明,沉积物中的E u主要来自长石,M R E E主要来自磷酸盐或F eＧM n氧化物[６,１２].因此,沉积物酸不溶相中不同的稀土元素赋存形式也不同.４．３㊀酸不溶组分的物源示踪意义深海沉积物㊁长江河漫滩沉积物㊁黄土沉积物等的１N H C l淋滤实验,都表明酸不溶组分是沉积物中的难溶硅酸盐和稳定重矿物部分,因此可以代表流域风化上陆壳的平均组成,可以指示陆源物源[４,２５,２６].浙闽河流流域面积较小,源岩类型和河流流系都比较简单,将有助于进一步验证这一结论. S c㊁N b㊁T a㊁T h㊁C r与V等元素几乎全部来自碎屑物质,这些元素在风化过程中性质稳定,在自生物质中富集程度很低,因而多用于指示物源[３]. T h/C rＧT h/S c二元图可以比较可靠地指示沉积物的基性㊁酸性火成岩来源[３,２８].图６a中,玄武岩与基性岩[３４]具有较低的T h/C r及T h/S c比值,而在酸性岩里T h/C r与T h/S c比值较高.U C C及世界河流悬浮物[３５]的组成介于基性岩与酸性岩之间,为图５㊀椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物酸不溶组分R E E含量与沉积物平均粒径(M z)㊁C I A㊁T h及Z r含量之间的相关图F i g．５㊀C o r r e l a t i o n s o fR E E i n t h e r e s i d u a l f r a c t i o n sw i t hm e a n s i z e(M z),C I A,T h,a n dZ r i n t h e r e s i d u a l f r a c t i o n s５４１海洋地质与第四纪地质㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年２月㊀这两种端元的混合.中国东部土壤[３４]投点与中国东部U C C接近,投点比U C C更接近于酸性岩,这与酸性岩在中国东部广泛出露有关[２２].长江南通悬浮物组成接近于中国东部U C C及中国东部土壤平均值.长江流域广大,流域岩石类型复杂,长江下游干流悬浮物代表了整个长江流域风化上陆壳的平均混合[９].浙闽河流沉积物物质来源变化大,椒江与瓯江沉积物大部分样品和木兰溪沉积物的部分样品投点接近于长江悬浮物,而木兰溪沉积物的另外一部分样品及瓯江沉积物的个别样品投点接近于酸性岩端元.浙闽河流流域源岩以中生代酸性火成岩为特征[２３,２４].另一方面,这些河流的河口潮汐作用很强,潮流携带大量沉积物进入河口和感潮河段,因此海区长江源物质也是浙闽河流河口沉积物的一个重要来源,T h/C rＧT h/S c二元图中浙闽河流沉积物大都投点在U C C与酸性岩端元之间.木兰溪河口处于浙闽泥质区的南缘,海区长江源物质贡献相对较小,其沉积物组成更近于酸性岩浆岩端元.玄武岩与基性岩具有较低的(L a/Y b)U C C及(L a/S m)U C C比值,而在酸性岩里(L a/Y b)U C C及(L a /S m)U C C比值较高(图６b).U C C组成近于酸性岩,中国东部U C C的组成介于基性岩与酸性岩之间.中国东部土壤与中国东部U C C有不同的组成特征,显示出L a的相对富集,可能是由于其黏土矿物含量较高所致.世界河流悬浮物比U C C有更高的(L a/Y b)U C C比值,也反映水动力分选使得悬浮物中富L R E E的黏土矿物含量较高,而富H R E E的重矿物含量较低.椒江与瓯江沉积物大部分样品和木兰溪沉积物的部分样品投点接近于长江悬浮物,而木兰溪沉积物的另外一部分样品及瓯江沉积物的个别样品具有较高的(L a/Y b)U C C及(L a/S m)U C C比值,显示为L a的相对富集.值得注意的是,这些河流沉积物残渣态R E E组成与U C C㊁中国东部U C C及各岩石端元差别都较大.和花岗岩相比,浙闽河流沉积物酸不溶组分显示L R E E的亏损及H R E E的富集,这是风化过程中的R E E淋滤迁移及沉积物输运过程中水动力分选导致R E E再分配引起的[１０],酸淋滤的实验方案也可能是导致这种区别的原因之一.４．４㊀河流沉积物的G d异常中国东南小河流沉积物R E E组成的另一个特点是U C C标准化下的G d异常(图３a,b,c),这个特征在长江㊁黄河等沉积物中也有体现[４,６],之前的研究中对沉积物的G d异常缺乏深入讨论.一般而图６㊀中国东南入海河流沉积物酸不溶组分微量元素(a)及R E E组成(b)物源判别图(U C C数据来自文献[２７],世界河流悬浮物数据来自文献[３５],酸性岩㊁中国玄武岩㊁中国基性岩以及中国东部土壤数据来自文献[３４])F i g．６㊀P r o v e n a n c e d i s c r i m i n a t i o nd i a g r a m s f o rt r a c e e l e m e n t s a n dR E E i n t h e r e s i d u a lf r a c t i o n s o f r i v e r s e d i m e n t s言,G d异常用页岩标准化计算,计算式为δG d N A S C ＝G d N A S C/(S m N A S C０ ３３ˑT b N A S C０ ６７)[１３,３６,３７].B a u和D u l s k i[３６]首先利用G d异常来追踪人类活动对水体R E E的影响,水体中 过剩G d 主要来自医疗行业核磁共振设备的造影剂.与天然水体中的G d不同,人类活动排放的G d主要由胶体或配合物形式存在,地球化学性质更加保守,在水体中的滞留时间也更长[１３].为探究中国东南入海小河流沉积物的G d异常及控制因素,我们尝试用U C C㊁北美页岩(N A S C)㊁世界河流悬浮物平均组成(WR S)㊁中国东部上陆壳(E CＧU C C)㊁长江南通悬浮物(C J N T)㊁花岗岩等成６４１㊀第３８卷第１期㊀㊀㊀㊀㊀郭玉龙,等:中国东南入海河流沉积物的稀土元素地球化学特征分标准化,计算浙闽河流沉积物不同化学相态的G d 异常(图７).U C C 标准化后,浙闽河流沉积物不同化学相态均呈现较强的G d 异常.经过N A S C ㊁WR S 及E C ＧU C C 标准化后,浙闽河流沉积物显示中等的G d 异常.长江南通悬浮物标准化后,浙闽河流沉积物不显示G d 异常.花岗岩标准化后,浙闽河流沉积物显示出G d 负异常,表现为G d 亏损.综上,浙闽河流沉积物的G d 异常可能只反映其流域源岩相对于U C C 的组成特征,而不是工业污染引起的G d 输入所致.S u 等[１０]的数据也表明,U C C 标准化下木兰溪源岩样品及流域风化剖面样品呈现G d 正异常,这也证实中国东部河流沉积物的G d 异常与人类活动无关.浙闽河流沉积物酸溶组分G d 异常强于酸不溶相G d 异常,这是因为G d 有着半满的４f 电子层,所以G d 容易进入溶液,在溶液中及络合物中的稳定性比相邻的S m ㊁E u 与T b 更强[３６].因此,天然海水㊁地下水等常具有较强的G d 异常,而风化产物则往往表现为G d 的相对亏损[３７].在表生风化和沉积物搬运过程中,虽然G d 可能更容易从基岩释放进入溶液,但次生形成的F e ＧM n 氧化物等成分可能吸附溶解态的G d,导致沉积物酸溶及全样组分相对于酸不溶组分,具有更显著的G d 富集.这也是经过花岗岩标准化后,浙闽河流沉积物显示G d 负异常的原因(图７).图７㊀不同成分标准化下椒江㊁瓯江与木兰溪沉积物的G d 异常(N A S C ,北美页岩,数据来自h t t p s ://e a r t h r e f ．o r g/G E R M R D /;WR S ,世界河流悬浮物平均值,数据来自文献[３５];E C ＧU C C ,中国东部上陆壳,数据来自文献[３４];C J N T ,长江南通悬浮物,本文花岗岩数据来自文献[１０])F i g．７㊀G a d o l i n i u ma n o m a l i e s i n r i v e r s e d i m e n t s ５㊀结论(１)浙闽河流沉积物全岩R E E 组成控制因素复杂,受沉积物矿物组成直接影响.R E E 在风化过程及水动力分选过程中会重新分配,这使得沉积物不直接继承其源岩的R E E 组成特征,而成为源区风化物质平均R E E 组成的代表.本文推荐对样品进行酸淋处理,利用酸不溶相组分的地化组成来进行物源示踪研究.(２)浙闽河流沉积物酸溶组分R E E 主要以黏土矿物㊁有机物以及吸附态的形式存在,F e ＧM n 氧化物也可能是酸溶组分R E E 的一个来源,酸不溶组分主要由硅酸盐造岩矿物和稳定副矿物组成,锆石等重矿物是酸不溶组分H R E E 的重要载体.(３)中国东南河流沉积物的G d 异常不是人类活动引起的G d 输入所致,而只反映中国东部物质相对于U C C 及N A S C 等的组成特征,以及G d 与相邻元素之间的性质差异.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]㊀B a y o n G ,T o u c a n n eS ,S k o n i e c z n y C ,e ta l ．R a r ee a r t he l e Ｇm e n t s a n d n e o d y m i u mi s o t o pe s i nw o r l d r i v e r s e d i m e n t s r e v i s i Ｇt e d [J ]．G e o c h i m i c a e tC o s m o c h i m i c aA c t a ,２０１５,１７０:１７Ｇ３８．[２]㊀S i n g hP ．M a j o r ,t r a c ea n d R E E g e o c h e m i s t r y o ft h e G a n ga R i v e rs e d i m e n t s :I n f l u e n c e o f p r o v e n a n c e a n d s e d i m e n t a r y p r o c e s s e s [J ]．C h e m i c a lG e o l o g y,２００９,２６６(３Ｇ４):２４２Ｇ２５５．[３]㊀T a yl o r SR ,M c L e n n a nSM．T h eC o n t i n e n t a l C r u s t :I t sC o m Ｇpo s i t i o na n d E v o l u t i o n ＧA n E x a m i n a t i o n o ft h e G e o c h e m i c a l R e c o r dP r e s e r v e di nS e d i m e n t a r y Ro c k s [M ]．B l a c k w e l lO x Ｇ７４１。
南黄海中部沉积物岩芯常量元素组成与古环境王中波;杨守业;李从先【期刊名称】《地球化学》【年(卷),期】2004(033)005【摘要】南黄海中部三个晚第四纪沉积物岩芯的粒度和常量元素组成研究表明,岩芯YS1和YS2沉积物组成接近,而与YS3沉积物明显不同.根据元素地球化学参数推测沉积物的来源不同,YS1和YS2沉积物主要来自中国大陆,以长江沉积物为主;而YS3沉积物则主要来自朝鲜半岛,长江和黄河的细粒沉积物可能通过黄海暖流输运而影响该岩芯沉积.南黄海中部沉积物受黄海暖流的影响显著,暖流形成前后的沉积物物源及沉积环境并不相同.黄海暖流靠近中国大陆一侧沉积区域的沉积环境由于气旋型涡旋的影响,水动力环境较弱,粒径较细,沉积速率缓慢;而靠近朝鲜半岛一侧的粗粒沉积物则由于靠近南黄海东北部的潮成砂体区,水动力环境相对较强,沉积物颗粒较粗,沉积物的形成过程与中部明显不同.【总页数】8页(P483-490)【作者】王中波;杨守业;李从先【作者单位】同济大学,海洋地质教育部重点实验室,上海,200092;同济大学,海洋地质教育部重点实验室,上海,200092;同济大学,海洋地质教育部重点实验室,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】P595【相关文献】1.兰州盆地第三纪沉积物常量元素变化及其古环境意义 [J], 王扬;刘星星;李再军;孙东怀;孙有斌2.南黄海沉积物常量元素组成及物源分析 [J], 蓝先洪;王红霞;李日辉;林振宏;张志珣3.冲绳海槽中部17000 a以来沉积物中微量元素的组成特征及其对古环境的指示[J], 彭娜娜;曾志刚4.南黄海中部沉积物微量元素的环境记录研究 [J], 杜俊民;朱赖民;张远辉5.南黄海中部沉积岩芯的微体古生物组合特征及古环境演化 [J], 蓝先洪;申顺喜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
同济大学精品课程
申报表
所属院（系）海洋与地球科学学院课程名称海洋地质学
课程层次（本/专）本科
所属一级学科名称海洋科学
所属二级学科名称海洋地质学
课程负责人刘传联
申报日期2005年12月28日课程网站地址
同济大学教务处
二○○五年十月
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一、以word文档格式如实填写各项。
二、表格文本中外文名词第一次出现时，要写清全称和缩写，
再次出现时可以使用缩写。
三、涉密内容不填写，有可能涉密和不宜大范围公开的内容，
请在说明栏中注明。
四、除课程负责人外，根据课程实际情况，填写1～4名主讲
教师的详细信息。
五、本表栏目未涵盖的内容，需要说明的，请在说明栏中注明。
1．课程负责人情况
课程类别：公共课、基础课、专业基础课、专业课; 课程负责人：主持本门课程的主讲教师。
课程类别：公共课、基础课、专业基础课、专业课
课程类别：公共课、基础课、专业基础课、专业课
课程类别：公共课、基础课、专业基础课、专业课
3. 教学队伍情况
学缘结构：即学缘构成，这里指本教学队伍中，从不同学校或科研单位取得相同（或相近）学历（或学位）的人的比例。
5．自我评价
6．课程建设规划
7. 院（系）的政策措施
8. 说明栏。
杨晋东，于振锋，郭旭，等. 鄂尔多斯盆地东缘晚古生代泥岩地球化学特征及有机质富集机理[J ]. 岩矿测试，2023，42（6）：1104−1119. doi: 10.15898/j.ykcs.202306060075.YANG Jindong ，YU Zhenfeng ，GUO Xu ，et al. Geochemical Characteristics and Organic Matter Enrichment Mechanism in Late Paleozoic Mudstone, Eastern Margin of Ordos Basin [J ]. Rock and Mineral Analysis ，2023，42（6）：1104−1119. doi: 10.15898/j.ykcs.202306060075.鄂尔多斯盆地东缘晚古生代泥岩地球化学特征及有机质富集机理杨晋东，于振锋，郭旭，赵瑞熙（山西蓝焰煤层气工程研究有限责任公司，山西 晋城 048000）摘要： 鄂尔多斯盆地东缘煤层气、致密砂岩气资源丰富且含气层位较多，为探究煤系地层泥质烃源岩有机碳含量及其影响因素，指导该区煤系气资源高效开发，本文采集了石西地区石盒子组、山西组和太原组共计26块泥质岩样品，利用ICP-MS 、SEM 、XRF 和同位素质谱仪开展有机碳含量、干酪根碳同位素、主微量元素和黏土矿物组成等分析测试工作。
基于实验结果，对石炭—二叠系沉积环境(包括氧化还原条件、古气候及陆源碎屑)进行了分析，并进一步探究其对有机质富集的控制作用。
结果表明，研究区山西组和太原组泥岩样品有机碳含量介于0.31%～5.97%(均值2.87%)，而石盒子组为0.09%～2.75%(均值0.72%)。
太原组至石盒子组样品Sr/Cu 和Mg/Ca 值偏低，Fe/Mn 值较高，指示该沉积时期整体属于温暖潮湿气候，氧化还原敏感元素(RSEs)指标V/(V+Ni)和Ce/La 均值分别为0.75、1.93，呈现缺氧环境特征。
准噶尔盆地南缘下侏罗统三工河组地球化学、沉积环境及源区特征分析作者：朱钘刘云华高晓峰夏明哲查显峰罗居德来源：《新疆地质》2024年第01期摘要：准噶尔盆地南缘是重要的油气勘探地区，也是研究盆地构造属性、沉积环境演化的重要区域。
南缘下侏罗统三工河组由上部主体浅青灰色-灰绿色长石岩屑砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和下部土黄色长石岩屑砂岩、含砾粗砂岩、砾岩组成，对上部样品进行岩石学、岩相学和地球化学研究显示：样品化学蚀变指数（CIA）为77.57，反映物源区经历中等风化作用；碎屑物质磨圆和分选较差，表明沉积物搬运距离短，成分成熟度低；Cu/Zn、V/Cr、V/（V+Ni）、Ni/Co及U/Th值指示古沉积环境为富氧的氧化环境-贫氧过渡环境；Sr/Cu、Al2O3/MgO值指示温暖湿润的气候特征；Li，Sr，Sr/Ba，Th/U值指示淡水环境；综合岩相学特征认为，其上部主体为浅湖亚相沉积，下部为辫状河三角洲平原亚相沉积。
样品中含流纹岩岩屑，La/Th-Hf、La/Sc-Co/Th和Ni-TiO2判别图指示三工河组源岩主要来自于上地壳长英质火山岩；出现少量安山岩岩屑和Th/Co、Th/Cr比值显示源岩有少量中-基性岩。
通过样品与不同构造背景杂砂岩成分对比、Th-Co-Zr/10、La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10判别图显示物源区应为大陆岛弧构造背景。
关键词：准噶尔盆地南缘；三工河组；地球化学；沉积环境；构造背景准噶尔盆地南缘下侏罗统分为八道湾组和三工河组，属同一沉积旋回。
八道湾组为南缘主要烃源岩层位之一[1-3]，三工河组同样具有油气成藏条件[4，5]，具较好的油气藏勘探前景。
三工河组广泛分布于准噶尔盆地大部分区域。
前人研究结果表明，不同区域沉积特征存在一定差异[4-13]。
前人对南缘和临近中央凹陷三工河组的研究主要围绕着沉积特征[6-8]、砂体结构和水动力条件[9-13]，认为区域内沉积水体水动力条件自早期辫状河三角洲相到晚期湖泊相逐渐减弱[14-15]，早期发育有河道强、弱冲刷叠置砂体组合等多种砂体组合样式[10]。
沉积环境的地球化学示踪地球化学示踪是地球科学领域中的一种重要技术，可用于研究地球内部的物质循环和演化历史。
在沉积环境中，地球化学示踪技术的应用显得尤为重要。
本文将探讨沉积环境的地球化学示踪及其在科学领域的重要性和应用价值。
沉积环境是地球表面岩石圈、水圈和大气圈之间相互作用形成的自然环境。
沉积环境的特点包括岩石和土壤的沉积、风化和侵蚀等自然过程。
这些过程不仅影响着地球表面的形态和结构，还对地球化学示踪技术的应用提出了挑战。
地球化学示踪是通过追踪元素或化合物在不同地质环境中的分布和变化，来揭示地质历史和自然过程的信息。
常见的地球化学示踪方法包括同位素示踪、元素示踪和化合物示踪等。
同位素示踪是利用同位素在不同环境中的变化来追踪物质来源和演变过程。
例如，通过测量岩石中某种元素的放射性同位素比值，可以确定该岩石的形成年龄和地质环境。
元素示踪是通过测量岩石或土壤中元素的含量和分布，来推断沉积环境的特点和演变历史。
例如，测量岩石中钠、钾、钙等元素的含量，可以了解土壤的侵蚀和沉积过程。
化合物示踪是通过测量化合物在不同环境中的分布和变化，来研究有机物的降解和迁移过程。
例如，在研究油气的形成和运移过程中，可以运用地球化学示踪技术来追踪有机物的演化历程。
地球化学示踪技术在沉积环境的研究中具有广泛的应用价值。
在油气勘探方面，地球化学示踪可以用于判断烃类的来源、运移和聚集规律，从而提高油气勘探的成功率。
在环境污染监测方面，地球化学示踪可以用来追踪污染物的来源和扩散路径，为环境保护提供科学依据。
例如，在某地区的环境污染监测中，研究人员可以通过测量大气中不同高度上颗粒物的元素组成和同位素比值，来了解颗粒物的来源和扩散路径。
同时，结合其他地质信息和气象数据，可以进一步推断出该地区的空气质量状况和未来趋势。
又如在某油田的油气勘探中，通过测量地层中有机物的同位素比值和化合物组成，可以判断油气的生成时间和源岩类型。
这些信息对于油气的开发和生产具有重要意义，有助于提高石油采收率和降低开发成本。
