长江口泥质区表层沉积物元素地球化学

2010年6月海洋地质与第四纪地质V ol.30,No.3第30卷第3期M ARINE GEOLOGY&QUA TERNARY GEOLOGY June,2010

DOI:10.3724/SP.J.1140.2010.03061

长江口泥质区表层沉积物元素地球化学

张忆,石学法,王昆山

(海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,国家海洋局第一海洋研究所,青岛266061)

摘要:运用X荧光光谱法对长江口泥质区的105个表层沉积物样品的SiO2、A l2O3、T Fe2O3(全铁)、M g O、CaO、K2O、Na2O、M nO、T iO2、P2O5、Cu、P b、Ba、Sr、V、Zn、Co、Ni、Cr、Zr等20种元素进行了分析测试,给出了上述元素的平面分布趋势。将研究区划分为3个地球化学区:Ñ区位于研究区西部,主要富集SiO2、N a2O、Zr,明显亏损Cu;Ò区位于研究区中部,富集A l2O3、Fe2O3、M gO、Cu等元素;Ó区位于研究区东部,元素分布特征与Ñ区相似,不同之处是Ó区明显富集CaO、Sr两种元素。在以长江沉积物为主要物源的前提下,沉积物粒度是控制研究区内常、微量元素分布的第一因素,生源物质、物源和自生作用也是控制研究区元素分布的重要原因。

关键词:元素地球化学;数理统计方法;地球化学分区;长江口泥质区

中图分类号:P736.4文献标识码:A文章编号:0256-1492(2010)03-0061-10

东海陆架分布有两大斑状泥质区,即济州岛西

南泥质区和近岸泥质区。近岸泥质区又可分为长江口泥质区和闽浙沿岸泥质区两个亚区,中间以粉砂沉积相间隔[1]。对于东海陆架沉积物的地球化学特征,前人已做了许多工作,取得了大量成果[1-7]。赵一阳等[2]早在1990年以前就系统地研究了中国浅海沉积物地球化学特征,总结了各元素的分布规律及各海区内元素的分布特征,提出了/元素的粒度控制规律0。Yang Z S,Saito Y等[3-4]的研究表明,泥质区是东海陆架的现代沉积中心,是物质的汇。一些学者针对长江口泥质区的矿物和地球化学进行了探讨,认为东海近岸泥质区地球化学特征与长江沉积物十分相似,其主要物质来源即长江入海沉积物[5-6]。肖尚斌等[7]对位于闽浙沿岸泥质区的DD2孔进行了粒度分析、A MS14C年龄测试和主元素、微量元素分析,总结了近2ka来东海内陆架泥质沉积物地球化学特征。

以往的研究往往由于受限于取样范围和取样间隔,导致对长江口泥质区的研究缺乏系统性和等时性,本文在长江口泥质区进行大范围、高密度取样基础上,选择了105个表层沉积物样品系统研究了其常微量元素含量、分布特征,进行了地球化学分区,讨论了其控制因素和地质意义。

基金项目:我国近海海洋综合调查与评价专项课题(908-01-C J08,908-02-02-05,908-ZC-I-05)

作者简介:张忆(1985)),女,硕士生,主要从事海洋地球化学研究,E-mail:z hangyi@

收稿日期:2009-11-24;改回日期:2010-01-16.周立君编辑1材料与方法

本文所选用的105个表层样品位于长江口南支外和长江口泥质区,由国家海洋局第一海洋研究所于2006年5)9月用/金星二号0科学考察船取得,取样站位如图1所示。所有样品均由箱式取样器采取。样品先在50e环境下烘干,再于玛瑙研钵中被研磨至200目,之后采用标准压片法,将样品制成X 荧光射线光谱分析所需的样品片。样品常微量元素测试所采用的仪器是德国Siemens公司生产的SRS 303型X射线荧光光谱分析仪。测试过程中,用GDS-9和空白样品进行质量监测,同时,随机重复测量了30%的样品。元素的测量精度一般为相对误差小于3%。X荧光分析方法所得到的常量元素包括SiO2、Al2O3、TFe2O3(全铁)、M gO、CaO、K2O、Na2O、M nO、T iO2、P2O5,共计10项,以元素氧化物的质量分数(%)给出,微量元素Cu、Pb、Ba、Sr、V、Zn、Co、Ni、Cr、Zr以元素的质量分数(L g/g)给出,实验于国土资源部青岛海洋地质研究所完成。

另外,还对样品进行了粒度分析。粒度分析的样品处理如下:取适量样品置于烧杯中,加入15mL 3%的双氧水浸泡24h,去除有机质;然后加入5mL 3mo l/L的稀盐酸浸泡24h去除沉积物中的钙质胶结物及生物贝壳,其后将样品进行3次离心、洗盐使溶液至中性为止。处理后的样品经超声波振荡分散后上机测试。粒度分析所用仪器为英国Malv-ern公司生产的M aster sizer2000型激光粒度仪,测量范围为0102~2000L m,重复测量的相对误差

海洋地质与第四纪地质

2010年

小于3%,实验于国家海洋局第一海洋研究所海洋

沉积与环境地质国家海洋局重点实验室完成。图1 长江口泥质区取样站位

Fig.1 Study area and sampling statio ns in the

mud area of Y angtze Est uar y

2 结果与讨论

2.1 常微量元素地球化学基本特征

选取的105个表层沉积物样品的平均粒径为61235,按照沉积物类型对样品进行统计,其中砂质样品1个,粉砂质砂样品21个,砂质粉砂样品12

个,粉砂样品8个,黏土质粉砂63个,可见黏土质粉砂是研究区内的优势沉积物类型,研究区沉积物类型见图2,黏土质粉砂及粉砂的分布区域即是泥质

区的大致范围。

图2 长江口泥质区沉积物类型

Fig.2 Sediment t ypes in the mud ar ea of Y ang tze Estuary

研究区内表层沉积物地球化学组成以SiO 2和Al 2O 3为主,其平均值分别为58128%和14131%(见表1),两者之和占总化学成分的67104%~82144%,表明研究区内沉积物以硅酸盐和铝硅酸盐为主。CaO 的含量为2163%~7195%,平均值为4161%,总体含量较低。TFe 2O 3、Mg O 、Na 2O 、K 2O 的含量均在10%以下,T iO 2、P 2O 5、M nO 的含量则在1%以下。微量元素中Ba 、Sr 、Zr 的含量明显高于其他微量元素的含量,Ba 的平均含量为433178L g/g,Sr 、Zr 的平均含量达到150L g /g 以上;Cu 、Pb 、Co 、Ni 、Cr 的含量均为0~100L g /g,变化范围小;V 、Zn 两种元素的含量为40~150L g /g 。从表1中还可得出几种常量元素的含量分布模式:A l>Fe >Ca>K>M g>Na,与长江沉积物主要元素的含量

模式完全一致[2]

,说明了泥质区沉积物的主要物质来源是长江,与黄河的分布模式A l>Ca >Fe >Na \K>M g [2]明显不同。

研究区内常微量元素的含量与沉积物类型及沉积物平均粒径关系密切。对不同类型的沉积物进行统计分析,计算各类沉积物中元素的富集系数,即将各类型沉积物的元素含量平均值[M ean(s )]与总的沉积物平均值[Mean(t )]相比,然后依元素变化投影作图,得到图3。由于砂质沉积物样品只有一个,因此,未对砂质沉积物计算平均值、富集系数作图。与总体平均值相比,图中富集系数大于1的部分表示相对总体该元素在此类沉积物中富集,反之则是亏损。从图3可知,粉砂质砂和黏土质粉砂中各元素的变化范围较大,而砂质粉砂和粉砂中的变化则相对小。粉砂质砂中富集SiO 2、CaO 、Na 2O 、Sr 、Zr,亏损A l 2O 3、TFe 2O 3、Mg O 、K 2O 、TiO 2、M nO 、Cu 、Pb 、V 、Zn 、Co 、Ni 、Cr;黏土质粉砂中各元素的富集规律则与之相反。砂质粉砂中,特别富集CaO 、Sr 、Zr,亏损P 2O 5,其他元素与总平均值接近。粉砂中明显富集Cu 、V 、Zr,亏损P 2O 5、Sr,其余元素变化不大。从图3中还可知,不同元素随沉积物类型的变化呈现出一定的变化趋势:Al 2O 3、TFe 2O 3、Mg O 、K 2O 、T iO 2、M nO 、Cu 、Pb 、V 、Zn 、Co 、N i 、Cr 的含量依粉砂质砂y 砂质粉砂y 粉砂y 黏土质粉砂的顺序,随粒度变细而含量逐渐增高;SiO 2、CaO 、Na 2O 、Sr 、Zr 依粒度变细的顺序,含量呈降低趋势;Ba 在各类型沉积物中含量变化幅度较小,依粒度变细的顺序,含量有所上升,与Al 2O 3、TFe 2O 3、Mg O 等元素具有相似的变化规律;Zr 受沉积物粒度的影响较

小,依粒度变细的顺序含量略有下降。

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