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南海北部中新世以来粘土矿物特征及东亚古季风记录
南海北部是一个受东亚季风影响的海域，其沉积物中含有丰富的粘土矿物。
中新世以来，南海北部的粘土矿物在种类和含量上有着很大的变化，且与古季风的活动息息相关。
在南海北部中新世早期，主要的粘土矿物是伊利石和蒙脱石。
这时期的古季风活动较弱，海水的营养物质含量较低，因此伊利石和蒙脱石含量较低。
随着古季风的加强，南海北部的粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，但含量增加。
这是因为季风带来的大量淡水和营养物质，加速了沉积物的形成，并提供了足够的条件使伊利石和蒙脱石大量生长。
到了晚中新世，随着气候变暖与季风活动的增强，南海北部的粘土矿物出现了明显的变化。
随着低钾伊利石数量的增加、方解石及其他矿物的出现，标志着这时期古季风强盛，海水营养物质含量充足，可能与气候相对暖湿有关。
中新世晚期（约1500-900万年前），伴随着季风活动的减弱和海面降温，南海北部的伊利石和蒙脱石含量大幅下降，同时方解石含量增加，标志着该时期古季风活动的减弱以及海水营养物质含量的逐渐减少。
总之，南海北部中新世以来的粘土矿物特征与古季风活动密切相关，了解这些粘土矿物特征有助于更好地理解古季风对于区域环境和气候的影响。
南海沉积物中黏土矿物及其在古气候中的应用研究进展
赵德博;万世明
【期刊名称】《海洋地质与第四纪地质》
【年(卷),期】2014(34)4
【摘要】黏土矿物作为海洋细粒陆源碎屑沉积物中最重要的组成部分,近年来在南海沉积物物源示踪和古气候研究方面取得了重要进展。
系统总结了前人对南海沉积物中黏土矿物研究的成果,主要包括南海表层沉积物中黏土矿物物源、分布及其影响因素,及其在古气候研究方面的应用,阐述了地质时间尺度黏土矿物组合的变化,对同时期物源区气候变化和物源区供给或洋流变化的指示意义。
指出了该领域存在的一些问题,并展望了其未来的发展趋势。
【总页数】9页(P163-171)
【关键词】南海;黏土矿物;物源;古气候
【作者】赵德博;万世明
【作者单位】中国科学院海洋研究所中国科学院海洋地质与环境重点实验室;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】P736.22
【相关文献】
1.西藏吉隆盆地沉积物中黏土矿物组合及其古气候意义 [J], 薛惠娟;侯一俊;强泰;张晓玲
2.南海沉积物中的黏土矿物:指示东亚季风演化历史? [J], 刘志飞
3.南海北部表层沉积物中黏土和碎屑矿物组成及其地质意义 [J], 高水土;张德玉;陈荣华;赵庆英
4.成都盆地红土沉积物中黏土矿物的特征及其古气候指示意义 [J], 赵璐璐;洪汉烈;殷科;程峰
5.循化盆地晚渐新世-早中新世沉积物中黏土矿物特征及其古气候指示意义 [J], 殷科;洪汉烈;李荣彪;徐耀明;杜鹃;季军良;张克信
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南海北部深水区沉积物稀土元素特征及其物源指示意义吴梦霜;邵磊;庞雄;乔培军;向绪洪;赵梦【摘要】对南海北部白云深水区沉积物稀土元素的研究表明,渐新世至中新世的物源发生较大变化。
渐新世时期,白云深水区不同区域稀土元素的分布特征差异明显,表明沉积物物源不同。
深水区北部沉积物主要来自古珠江物源区,深水区东、西部沉积物中含有较多中基性火山物质,南部则主要包含基性火山物质,说明当时南海北部地区构造活动较强,存在较多火山活动,火山活动由北向南基性成分增多。
渐新世末的白云运动使南海北部深水区产生强烈持续沉降,造成陆架坡折带北移,白云深水区从渐新世浅海陆架环境演化为中新世陆坡深水环境,中新世期间沉积物主要来自深水区北部的珠江三角洲物源,深水区东部存在东沙隆起源区,而深水区南部沉积物在中新世仍受到基性火山活动的影响。
%The Rare Earth Element study of sediments in the Baiyun deepwater area of the northern South China Sea shows three chondrite-normalized REE distribution characteristics in different parts of the deepwater area from Oligocene toMiocene,indicating that different provenances may dominate the deepwater area.From the Oligocene to the Miocene,the sediments of the northern Baiyun deepwater area came from the paleo-Pearl River,featuring relative LREE（light rare earth element） enrichment,even content of HREE （heavy rare earth element） and negative Eu-anomalies,just like the chondrite-normalized REE pattern of PAAS（post-Archean average Australian shale）.This REE characteristic suggested a parent rock type of sedimentary rocks or acid rocks or both.The sediments of the southern part of Baiyun deepwater area showed reduced divergence between LREEand HREE with obvious positive Eu-anomalies,suggesting a supply of basic materials.Well B6 located on a volcanic island in the central part of the Baiyun deepwater area.The Oligocene sediments of Well B6 contained a large amount of intermediate to basic volcanic materials,featuring positive Eu-anomalies.But the chrondrite-normalized REE distribution pattern of the sediments of Well B6 became similar to the REE distribution pattern of the sediments in the north in early Miocene.The sediments of the eastern part of the deepwater area featured no Eu-anomalies or positive Eu-anomalies,indicating that this area was influenced by the volcanic activities on the Dongsha Rise.Negative Eu-anomalies didn＇t occur around this area until 18.5 Ma.The sediments from the northern deepwater area to the location area of W3 was dominated by the paleo-Pearl River from the Oligocene to Miocene.The southern part of the deepwater area was influenced by the basic volcanic materials continuously,and the volcanic activities still happened in the mid-Miocene,much less frequently though.The sediments in the eastern deepwater area mainly came from the Dongsha Rise from the Oligocene to the early Miocene（32~18.5 Ma）and contained plenty of intermediate to basic volcanic materials,with no Eu-anomaly or positive Eu-anomalies.The volcanic activities on the Dongsha Rise stopped after 18.5 Ma.Bio-carbonatite and carbonatite terrains began to occur while the supply of terrigenous debris to the eastern part of Baiyun deepwater area was cut off.Ever since the mid-Miocene（16.5-10.5Ma）,as the tectonic activities in the northern South China Sea weakened,the provenance was simplified and the deepwaterarea was totally controlled by the Pearl River and its delta.The Baiyun movement at the end of the Oligocene and the beginning of the Neogene,greatly influenced the sediment composition in the Baiyun deepwater area.Abrupt composition changes of the sediments occurred at this boundary,indicating that the paleo-Pearl River experienced headwater erosion and drainage expansion,causing the changes of parent rock types.The REE content of the sediments of the Pearl River dominating area also showed abrupt changes.Moreover,this suggested that from the late Oligocene to the early Miocene,volcanic activities increased in the eastern,western,and southern parts of the deepwater area in the northern South China Sea.The fierce tectonic activities there lead to an obviously increased content of intermediate and basic volcanic materials in the sediments.Well W3,W4 and W9 located in the southern deepwater area and were near each other,however,the composition of their sediments had great differences.The source of Well W3 stayed stable from the late Oligocene to the Miocene,and this area was dominated by the paleo-Pearl River delta.During the period of the Baiyun movement at 23.8Ma,Well W3 accepted an instant influence of basic volcanic activities.The basic source of Well W4 and Well W9 played an important role from the Oligocene to the early Miocene,indicating a great influence of the basic volcanic rocks on the South Rise,which did not start weakening until the mid-Miocene.【期刊名称】《沉积学报》【年(卷),期】2012(030)004【总页数】7页(P672-678)【关键词】稀土元素;物源;南海北部;白云凹陷;沉积学【作者】吴梦霜;邵磊;庞雄;乔培军;向绪洪;赵梦【作者单位】同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092 中国海洋石油中国有限公司深圳分公司研究院,广州510240;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;中国海洋石油中国有限公司深圳分公司研究院,广州510240;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】P593南海是西太平洋边缘海构造活动最为活跃的地区,各种地质作用十分复杂。
海洋沉积物中粘土矿物对环境的指示意义辨析作者：卢伟来源：《中国科技博览》2017年第19期[摘要]近年来的研究表明通过分析粘土矿物的成分、组合、含量以及结晶度的变化粘土矿物组合，可以反映源区气候冷、暖周期性变化，记录沉积区域古环境演化的重要信息，为古环境重塑提供了有力证据，因此利用粘土矿物重建古气候环境近年来得到广泛的应用。
[关键词]海洋沉积，粘土矿物，古气候，辨析中图分类号：P744 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0130-011 前言粘土矿物广泛地存在于各种类型的沉积物中，是海洋沉积的重要组成部分，近年来的研究表明，海洋沉积物中占一定比例的粘土矿物组合变化与气候演变存在着一定的关系，并且其研究结果与古生物遗迹，氢氧同位素，孢粉等信息相吻合，这就为研究古气候古环境提供了一种新的方法，不仅如此，因为粘土矿物取样的广泛性与简易性，当孢粉以及氢氧同位素不好获得的情况下，粘土矿物组合及含量就成为主要的气候指标，因此，利用粘土矿物研究古环境古气候越来越受到重视。
然而，粘土矿物颗粒极其细小，一般2 常见粘土矿物及其与环境的关系海洋沉积中常见的粘土矿物，主要有高岭石、伊利石、蒙脱石、绿泥石，其他少量的还有混合层粘土矿物，坡缕石，海泡石等。
大量的粘土矿物是在地表风化作用中形成的，在沉积作用和埋藏过程中可发生转变。
它的形成和转化与其所处的环境关系密切。
高岭石主要是长石、似长石等经热液蚀变或风化作用分解的产物，一般认为高岭石是在潮湿气候、酸性介质中由长石、云母和辉石经强烈淋滤形成（汤艳杰，2002），因此气候温暖潮湿有利于高岭石的形成和保存。
高岭石的出现指示源区可能在热带气候条件下经历了强烈的风化作用，那里丰富的降雨量使离子输送有利并有利于土壤发育。
低盐分的水有利于高岭石沉淀，深海沉积物中少见高岭石，因此非海相的沉积物中通常富含高岭石。
海相沉积物中蒙脱石有3个主要起源，（1）火山物质的海底改造；（2）由岩屑形成的颗粒的转化；（3）从相邻的大陆源区继承的，与温暖、半干旱气候下土壤的风化有关。
南海北部中新世以来粘土矿物特征及东亚古季风记录
南海北部是一个受东亚古季风影响较大的海域，中新世以来，该区域的粘土矿物特征与东亚古季风记录存在着密切关联。
本文将从两个方面分别探讨。
一、粘土矿物特征
南海北部深海沉积物中常见的粘土矿物有伊利石、高岭石、蒙脱石和绿泥石等。
对这些粘土矿物的研究表明，它们的含量和组合类型有助于重建古环境，并显示出东亚古季风的影响。
在南海北部的深海沉积物中，蒙脱石的含量往往反映了古海洋环境的变化。
当季风强度减弱时，沉积物中的蒙脱石含量增加，反之则减少。
此外，绿泥石含量变化也可以反映古海洋环境的变化。
当季风弱时，绿泥石含量较低，而当季风强时，绿泥石含量则增加。
伊利石和高岭石的组合类型也可以反映季风变化。
在季风强度减弱时，伊利石含量与高岭石含量的比值增加，而在季风强度变强时，则减少。
二、东亚古季风记录
南海北部的深海沉积物中，不仅记录了古海洋环境的变化，也记录了东亚古季风的变化。
时域的研究表明，自中新世以来，东亚古季风的强度和频率都有明显的周期性变化。
其中，出现频率最高的为约1.2万年周期变化，而强度变化幅度最大的为
约4.8万年周期变化。
此外，南海北部地区还存在着不同程度的中尺度古季风事件。
这些事件的持续时间短暂，通常为数百年至一千年左右，但对区域气候的影响较大。
综上所述，南海北部的粘土矿物特征和东亚古季风记录具有密切关联。
通过对这些特征的研究，我们可以更好地了解该区域古环境和古气候的变化规律。
南海北部陆架海域表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析田成静;钟和贤;徐子英;李波;李顺;赵利;陈弘【摘要】应用X射线衍射(XRD)对南海北部陆架海域225个站位表层沉积物黏土组分进行分析,结果表明,研究区黏土矿物总体以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石质量分数少,绿泥石、高岭石与蒙脱石质量分数呈明显的负相关关系.根据南海北部陆架海域表层沉积物中黏土矿物空间分布特征,结合邻近河流的黏土矿物组分以及洋流搬运作用,雷州半岛东部海域伊利石主要来源于广东沿海河流和珠江,绿泥石来自台湾岛,蒙脱石主要由吕宋河流提供,高岭石则由广东沿海河流和海南岛入海河流提供;雷州半岛西部海域伊利石来源于珠江,绿泥石和高岭石由红河提供,蒙脱石可能受广西入海河流携带的沉积物影响.【期刊名称】《地质学刊》【年(卷),期】2018(042)001【总页数】6页(P131-136)【关键词】沉积物;黏土矿物;物源分析;南海北部陆架【作者】田成静;钟和贤;徐子英;李波;李顺;赵利;陈弘【作者单位】国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075;国土资源部海底矿产资源重点实验室,广东广州510760;广州海洋地质调查局,广东广州510075【正文语种】中文【中图分类】P736.21+2;P722.70 引言黏土矿物广泛分布于现代海洋环境中，是海洋沉积物的重要组成部分。
南海北部陆缘黏土矿物组合特征与地质意义吴梦霜;邵磊;庞雄;梁建设【期刊名称】《同济大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(042)004【摘要】采用沉积矿物分析方法对南海北部九口探井渐新世—中新世沉积物进行系统的黏土矿物分析.结果表明:南海北部沉积物黏土矿物组成随时间及空间呈现规律性变化,黏土矿物伊/蒙转化深度具有自北向南逐步变浅的规律,与地温梯度升高变化趋势基本一致,这种黏土矿物伊/蒙转化的变化规律反映了南海北部洋陆过渡地壳减薄,莫霍面抬升,热流值升高的趋势.通过黏土矿物组合演变特征与热流变化趋势的相关关系,可以预测区域性温度场变化规律,加深对南海北部洋陆过渡地壳厚度变化的认识.【总页数】6页(P630-635)【作者】吴梦霜;邵磊;庞雄;梁建设【作者单位】同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;中国海洋石油(中国)有限公司深圳分公司研究院,广州510240;同济大学海洋地质国家重点实验室,上海200092;中国海洋石油(中国)有限公司深圳分公司研究院,广州510240;中国海洋石油(中国)有限公司研究总院,北京100027【正文语种】中文【中图分类】P736.21【相关文献】1.内蒙古东北部上古生界黏土矿物组合特征及意义 [J], 张全;张学斌;薛晓刚;王金荣2.南海北部陆缘多金属结核的内部显微构造特征及其地质意义 [J], 王瑜;张振国3.陆缘地壳强烈拆离薄化作用下的油气地质特征——以南海北部陆缘深水区白云凹陷为例 [J], 庞雄;任建业;郑金云;刘军;于鹏;柳保军4.南海北部陆缘多金属结核的内部显微构造特征及其地质意义 [J], 王瑜;张振国5.麻坑、泥火山在南海北部与西部陆缘的分布特征和地质意义 [J], 陈江欣;关永贤;宋海斌;杨胜雄;耿明会;拜阳;刘伯然因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
海洋粘土矿物的古环境含意辨析孔为伦;李双应;万秋;杜叶龙;王松【期刊名称】《安徽大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(035)005【摘要】粘土矿物组合反映了源区气候冷、暖周期性变化,记录了沉积区域古环境演化的重要信息,为古环境重塑提供了有力证据.但沉积岩中粘土矿物组合及含量变化用于古气候的解释目前尚存在一定的局限性和复杂性,例外情况时有发生.各种非气候因素,如源区、沉积环境、成岩作用、差异输送、自生作用,影响粘土矿物的分布和含量,使粘土矿物的古气候含意变得错综复杂.可能只有当沉积盆地很小或者是陆盆,沉积物中的粘土矿物对古气候才可能是有用的指示器.比较大的沉积盆地,尤其是海盆,是从遥远的源区接受岩屑载荷的,代表了一种多样化的环境条件.重组的距离越长,扩散过程越复杂,沉积的粘土矿物组合古气候信息越不清晰.粘土微粒要经过一个长距离才能从土壤到达海洋,因此沉积学家和古气候学家应该多注意土壤和沉积粘土矿物之间关系的复杂性.目前海洋粘土组合的古气候解释,可能代表一种相当宽泛的古气候信息或提供了所有气候影响的整合记录.%Clay mineral assemblages reflect the periodic cold and warm climate changes of sources and records the important information of evolvement of sedimentary environment and thus affords vigorous evidence of reconstructing paleoenvironment. But currently climate interpretation of clay mineral assemblages and their content variation has somewhat limitation and complexity, with exceptions occur frequently. Various nonclimate factors such as source land, sedimentary environment, diagenesis processes, differential settings andauthigenesis influence the distribution and the contents of clay minerals, thus make their paleoclimate significance complicated. Perhaps clay minerals of sediments can be useful indicators of paleoclimatic conditions when the sedimentary basins are small or are marked by continental episodes. Larger sedimentary basins, and particularly marine basins, on the other hand, receive their detrital load from vast source areas, where a wide variety of environmental conditions are represented. The longer the reworking distance, the more complicated are the dispersal processes and the less clear the paleoclimatic message of the deposited clay mineral assemblages. A clay particle has a long way to go from soil to marine sediment and sedimentologists and paleoclimatologists should pay more attention to the difficulties of retrospective analysis of the relation between soil and sedimentary clay minerals. At present, the paleoclimatic interpretations of marine clay assemblages yield, at best, nothing more than rather broad paleoclimatic information or may provide integrated records of overall climatic impacts.【总页数】9页(P100-108)【作者】孔为伦;李双应;万秋;杜叶龙;王松【作者单位】合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】P426【相关文献】1.海洋沉积粘土矿物与古气候、古环境演化响应的研究进展 [J], 陈忠;颜文2.兰坪—思茅盆地古新统粘土矿物研究与成盐环境探讨 [J], 时林;高东林;张从伟;张西营;唐启亮3.韩江三角洲第四系中粘土矿物与古环境探讨 [J], 王建华;郑卓4.成都粘土与其下伏粘土粒度特征对比及古环境意义 [J], 葛璐月; 文星跃5.粘土矿物在古环境研究中的指示作用 [J], 鲁春霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
粘土矿物在地质、环境、材料科学领域中的应用随着人类对粘土矿物研究的日益深入以及粘土矿物在各领域中的应用日益加深，粘土矿物的独特性质正越来越受到人们的关注。
粘土矿物分布的广泛性、特有的物理、化学、晶体结构的性质及其形成机理的独特性，决定了它在地质、环境、材料科学领域应用中的重要意义。
1.粘土矿物的结构特征概述粘土矿物是颗粒细小（<0.1mm）的含水层状结构硅酸盐矿物，其结构单元层是由si-o四面体片与Al-o八面体片按不同的规律连结起来而构成，按其连结方式的不同把粘土矿物分为1:1和2:1两种结构类型，前者如高岭石，后者如蒙脱石、伊利石、凹凸棒石等。
粘土矿物结构单元层内部因发生离子的类质同象置换，比如四面体中Si离子被Ai离子置换，八面体中Ai离子被Fe、Mg离子置换，从而使其单元层表面具有电性。
此外，粘土矿物颗粒细小，比表面积大，因而，粘土矿物会表现吸附性、离子交换性、胶体性、分散性和催化性，这些特征在地质、环境、材料科学领域中具有十分重要的意义。
在粘土矿物中，硅、铝、氧是其中最主要的元素。
在这些粘土矿物中，硅和氧结合生成硅氧四面体，铝和氧结合生成铝氧八面体，其中硅氧四面体分布在同一个平面内，彼此以三个角顶相连，从而形成二维延展的网层即四面体片。
同样，铝氧八面体共用边角形成了八面体片。
这些铝氧四面体片和硅氧八面体片又共用氧原子，将不同的片结合在一起，形成层状结构。
粘土矿物除少数为非晶质外，大多是是由按四面体配位阳离子(Si4+、Al3+、Fe3+)和按八面体配位阳离子（Al3+、Fe3+、Fe2+、Mg2+）组成层状或链状的硅酸盐化合物。
层状硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体层或水镁石层或三水铝石八面体层。
粘土矿物可分为高岭石类、蒙脱石类和云母类等。
高岭石为1:1型结构，基本式为Si4Ai4O10（OH）8，个单元层间距小，小分子或阳离子很少有机会进入层际空隙中，故层际通常不发生离子交换，而是在粘土的表面和边、角发生。
文章编号:1001-909X (2008)01-0058-07收稿日期:2006-05-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(40476050)作者简介:邱中炎(1981-),男,广西柳州市人,硕士研究生,主要从事海洋环境记录方面的研究。
南海粘土矿物组合特征及其环境意义邱中炎1,2,沈忠悦3,韩喜球1,2,陈建芳1(1.国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012; 2.国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012; 3.浙江大学地球科学系,浙江杭州 310027)摘 要:利用X 射线衍射法(X RD )对南海12个海底表层沉积物和20个悬浮物样品中粘土矿物组成和分布特征进行了综合分析。
结果表明:(1)研究区的表层沉积物粘土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石、高岭石、伊/蒙间层矿物以及蒙皂石;悬浮物粘土矿物是以绿泥石为主,其次为高岭石、蒙皂石、伊利石以及伊/蒙间层矿物。
(2)粘土矿物的组成和分布特征主要受气候条件、物质来源、水动力条件及相互间稀释作用的制约。
伊利石的含量随离岸距离和水深的增加呈增大趋势;高岭石则在近岸区特别是河口区富集;绿泥石在西部沿岸海区的含量较低,在东部岛弧和北部台湾岛附近海区的含量较高;蒙皂石与火山作用密切相关,在东部火山岛弧附近海区含量较高。
(3)粘土沉积物的来源以河流输入为主,海洋自生和风尘搬运对该区的沉积影响不大。
(4)深海悬浮物粘土矿物的组成变化能够很好地指示短尺度气候环境的变迁,伊利石的结晶程度对气候和环境变化反映灵敏,其随所处环境的压力增大而变差。
关键词:南海;粘土矿物;结晶度;环境意义中图分类号:P736.21 文献标识码:A0 引言南海背靠亚洲大陆、外绕岛弧,是一个典型的半封闭性边缘海,其独特的地理位置和晚新生代以来的高沉积速率,引起了中外众多海洋地质学家的极大关注。
海洋粘土矿物的分布非常广泛,它的组成和分布特征可以反映源区气候以及许多非气候条件,如物质来源、沉积环境和水动力条件等。
对粘土矿物的组合、含量、粒度分布特征以及结构特点的深入研究,可为了解粘土矿物的形成、推测来源区气候环境的特征及沉积环境提供有益的信息,对解决相关的地质科学问题、改善生态环境具有重要意义。
前人对南海表层沉积物中的粘土矿物特征曾进行了大量的研究[1-6],本文在对其组合特征进行研究的同时,还对不同季节、不同水深采集到的悬浮物样品中粘土矿物组合特征进行了研究,为未来南海粘土矿物来源及在时间和空间上变化的进一步研究提供科学依据。
1 样品及实验方法本文共采集了32个样品,其中12个样品来自于南海海底表层沉积物,20个样品来自于南海N E 2站位(17.2534°N 、119.5013°E )的海洋悬浮物(图1)。
表层沉积物样品是利用箱式采集器采集的,悬浮物样品是1998年7月8日～1999年4月30日利用悬浮物采集器采集的。
采集悬浮物时,将各采集器悬挂于浅、中、深3种不同水深处,当悬浮物缓慢沉淀到采集器中后,将悬浮物取出,经低温冷冻烘干后密封保存,供实验室分析和测量使用,采集的周期为半个月至一个月不等。
实验室分析和测量步骤如下:(1)原样品经醋酸处理去除碳酸盐矿物后,用离心法分离,获得粒级小于2μm 的粘土矿物;(2)采用自然沉降法制取定向样品,并进行X 射线衍射(X RD)分析;(3)自然定向样品在60℃的乙二醇饱和蒸汽中恒温16h,第26卷 第1期2008年3月海 洋 学 研 究JOURNAL OF MARINE S CIENC ESV ol.26 N o.1M a r., 2008图1 采样站位图Fig.1 M ap of sampling sta tio ns制成乙二醇饱和样品,并进行X RD 分析;(4)乙二醇饱和样品在420℃中恒温1h,制成加热样品,并进行XRD 分析;(5)用Jade 5.0衍射数据处理软件分析衍射图谱,扣除背景值后获得各衍射峰的积分强度和峰高强度;(6)用改进的Schultz 粘土矿物半定量计算方法获得各样品的粘土矿物组成[7],并利用伊利石 1.0nm 峰半高峰处低角度一侧b 与高角度一侧a 之比计算伊利石的结晶度指数——开形指数(Ns )[8]。
所有样品均在日本理学Rigaku D /M ax-ⅢB X射线衍射仪上进行测定,并保持相同的测试条件。
测试条件为:Cu K α衍射线,波长(λ)为1.540598°A ,石墨单色器,工作电压为40kV ,工作电流为40m A ,发散狭缝为1°,防散射狭缝为1°,接收狭缝为0.30m m ,扫描速度为4(°)/min ,扫描范围为3°～30°。
2 结果分析2.1 粘土矿物的X 射线衍射谱特征根据X RD 分析的结果,研究区的样品主要含有伊利石族、绿泥石族、高岭石族和蒙皂石族4族粘土矿物以及少量的石英和长石矿物。
2.1.1 伊利石伊利石属2∶1型层状硅酸盐矿物,其层电荷接近于1,一般被钾离子所平衡。
定向样品的X 射线衍射峰图谱中出现伊利石d (001)= 1.0nm 、d (002)=0.5nm 和d (003)=0.33nm 衍射峰,经乙二醇饱和及加热处理后,其衍射峰位置基本保持不变(图2)。
伊利石多半是含有蒙皂石的混层矿物,其衍射峰不对称,向低角度分向扩展。
2.1.2 绿泥石绿泥石族矿物属2∶1∶1型层状硅酸盐矿物,类质同像置换现象十分普遍,层电荷不定。
研究区结晶好的绿泥石常具有d (001)= 1.42nm 、d (002)=0.70nm 和d (003)=0.353nm 等一系列强而清晰的00l 型底面反射。
经乙二醇饱和及加热处理后,其衍射峰位置基本保持不变(图2)。
由于绿泥石和高岭石的X 射线衍射峰位置的相似性,一般以绿泥石的d (003)(为0.353nm )与高岭石的d (002)(为0.358nm)差异来区分两者。
2.1.3 高岭石高岭石族矿物属1∶1型层状硅酸盐矿物,在高岭石矿物的晶体结构中,无阳离子类质同像的取代现象,故层电荷为0。
在定向样品的X 射线衍射峰图谱中,呈现高岭石d (001)=0.72nm 和d (002)=0.358nm 的衍射峰,经乙二醇饱和处理和加热处理后,其衍射峰位置不变(图2)。
2.1.4 蒙皂石蒙皂石族矿物属于2∶1型层状硅酸盐矿物,层电荷为0.25～0.60,具有较强的膨胀性能和离子交换能力。
定向样品的X 射线衍射峰图谱出现蒙皂石d (001)= 1.2～ 1.4nm 的衍射峰。
用乙二醇饱和处理的样品衍射峰将膨胀至1.5～ 1.7nm;而经加热处理后则使层间距离收缩至 1.0nm 左右(图2)。
图2 S 026样品的X 射线衍射峰图谱Fig .2 X -ray diff ractog ra ms o f the samplefr om the So uth China Sea·59·邱中炎等:南海粘土矿物组合特征及其环境意义2.2 海底表层沉积物中粘土矿物的分布特征X RD 分析的结果表明,南海研究区表层沉积物中的主要粘土矿物以伊利石为主,其次为绿泥石、高岭石,再次为伊/蒙间层矿物和少量的蒙皂石(表1)。
表1 海底表层沉积物中粘土矿物的含量及Ns 指数T ab.1 Clay mineral compositio ns and illite c rystallinity index (N s )of surface sediments站位水深/m 高岭石(%)绿泥石(%)蒙皂石(%)伊利石(%)伊/蒙间层矿物(%)N sS00125252413317 1.4S 013848172514711 2.0S026287323333626 2.1S 028189322331412 1.7S035215121311443 1.5S0451966172614115 1.3S0471560203213413 1.8S056265314255560 2.0S 05781218510256 2.2S066306814365405 1.7S 090315523331430 1.3S10053515393440 1.8最大值255155626 2.2最小值2240250 1.3平均值173324091.72.2.1 伊利石伊利石是研究区海底表层沉积物粘土矿物中含量最高的,其含量为25%～56%,平均值为40%,变化规律不太明显。
但除个别站位外,深水区伊利石含量均较高。
2.2.2 绿泥石绿泥石是研究区海底海洋沉积物中较为普遍的粘土矿物,含量为24%～51%,平均值为33%,变化规律不太明显。
西部沿岸海区绿泥石的含量较低,特别在珠江口附近的S001站位绿泥石出现了24%的最低值;东部岛弧和北部台湾岛附近海区绿泥石的含量较高,各站位均超过30%,在该海区内的S 057站位绿泥石出现了51%的最高值。
2.2.3 高岭石研究区高岭石的含量为2%～25%,平均含量为17%。
珠江口附近的S 001站位出现了25%的最高值,同时在印支半岛、台湾岛和吕宋岛的近岸区,高岭石含量均超过20%,但越向深海,其含量将降低。
2.2.4 蒙皂石研究区蒙皂石的含量极少,为0%～5%,平均值仅为2%。
南海西部和南部各站位蒙皂石含量均约为1%,东部火山岛弧附近海区蒙皂石出现了5%的高值。
伊利石结晶度是反映气候变化的灵敏指标,可以反映出气候环境的短期变化[9]。
研究表明,高温和大的降雨量将导致伊利石矿物的强水解,致使其结晶程度变差;而在低温和干燥的条件下,伊利石矿物的结晶程度则较高,可见伊利石结晶度可以反映源区矿物环境的水解能力[10]。
Ns 指数可以指示伊利石的结晶程度,N s 越接近1,表明结晶程度越高[8]。
研究区大多站位伊利石的N s 指数不超过2.0,最大值为2.2,最小值为1.3,平均值为1.7,说明该区伊利石的结晶程度较高;Ns 指数的分布特征明显,即Ns 值随着离岸距离和水深的增加而增大。
2.3 N E2站位悬浮物中粘土矿物的分布特征与海底表层沉积物相比,N E 2站位悬浮物中蒙皂石和高岭石的含量较高,而伊利石、伊/蒙间层矿物含量及其Ns 指数较低,两者绿泥石的含量相差不大(表2)。
表2 海底表层沉积物和NE 2站位悬浮物中的粘土矿物平均含量及Ns 指数的比较Tab .2 The av erag e compositions and illite cr ystallinity index (N s )of cla y mine rals in surface sediments a nd suspended matte rs fro m N E2station样品高岭石(%)绿泥石(%)蒙皂石(%)伊利石(%)伊/蒙间层矿物(%)N s 海底表层沉积物17332409 1.7N E 2站位悬浮物2537191711.2·60·海 洋 学 研 究26卷1期 表3为N E2站位悬浮物样品中粘土矿物的含量及N s指数。
