南黃海北部B03孔黏土礦物和稀土元素地球化學(xué)特征及物源分析?

韓宗珠，孫宇菲，塔金璐，王　傳，趙　利

(中國海洋大學(xué) 1.海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； 2.海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 266100)

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南黃海北部B03孔黏土礦物和稀土元素地球化學(xué)特征及物源分析?

韓宗珠1,2，孫宇菲2，塔金璐2，王傳2，趙利2

(中國海洋大學(xué) 1.海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； 2.海洋地球科學(xué)學(xué)院, 山東 青島 266100)

摘要：本文通過對(duì)南黃海北部B03孔沉積物黏土礦物組成、黏土粒級(jí)沉積物元素地球化學(xué)分析以及沉積速率研究，探討其物質(zhì)來源及其環(huán)境變化記錄。研究認(rèn)為，B03孔沉積物中黏土礦物組分以伊利石為主，同時(shí)含有較多蒙脫石，伊利石-蒙脫石-(高嶺石+綠泥石)判別圖解表明該巖芯源區(qū)主要來自黃河沉積物；B03孔黏土粒級(jí)沉積物稀土元素分布模式顯示，90 cm以上的黏土粒級(jí)沉積物稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式與黃河沉積物的較為接近，表明其與黃河沉積物的親緣性較大。結(jié)合B03孔的210Pb測年結(jié)果和稀土元素地球化學(xué)特征，推測1855年黃河改道對(duì)山東半島東部陸架海的物源影響是造成該巖芯以90 cm為界分為上下兩段沉積的主要原因。

關(guān)鍵詞：南黃海；黏土礦物；稀土元素；物源；沉積環(huán)境

引用格式：韓宗珠， 孫宇菲， 塔金璐, 等. 南黃海北部B03孔黏土礦物和稀土元素地球化學(xué)特征及物源分析[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2016, 46(6)： 60-67.

HAN Zong-Zhu， SUN Yu-Fei， TA Jin-Lu， et al. Clay minerals and geochemical characteristic of rare earth elements and provenance analysis from B03 hole sediments in the northern part of the South Yellow Sea[J]. Periodical of Ocean University of China, 2016, 46(6): 60-67.

在海洋環(huán)境中，黏土礦物是組成沉積物的主要成分，由于具有顆粒微細(xì)、成分多變、結(jié)構(gòu)無序、類質(zhì)替換等特性[1]，對(duì)各種地質(zhì)信息進(jìn)行了詳細(xì)的記錄[2-4]，對(duì)于洋流的形成演化、物源輸入變化、沉積環(huán)境特征和變遷、全球范圍內(nèi)的氣候變化以及海平面的升降等方面的研究存在著重要的影響作用[5-7]。黃海為冰后期海侵形成的中國典型的封閉-半封閉陸架海，它受大河控制影響顯著，在接受大量黃河、長江帶來的細(xì)顆粒陸源物質(zhì)的作用下形成了多個(gè)泥質(zhì)沉積區(qū)，它們沉積速率較高、沉積記錄連續(xù)性好，保存了良好的地質(zhì)記錄，是進(jìn)行高分辨率環(huán)境記錄和物源研究的適宜區(qū)域之一[8-10]。這些泥質(zhì)沉積區(qū)由于受到不同條件海洋動(dòng)力的影響，它們的沉積作用和沉積環(huán)境各有差異[11-14]。幾十年來，很多學(xué)者對(duì)這些陸架泥質(zhì)沉積體從物質(zhì)來源、空間分布、沉積作用和古氣候、古環(huán)境等方面做了大量研究，積累了豐富的數(shù)據(jù)資料[15-16]。但大多數(shù)研究主要集中于物源多樣的南黃海中部海區(qū)，而山東半島毗鄰近海區(qū)的黏土礦物研究還較薄弱[17]。海底沉積物稀土元素的豐度、元素分布模式和參數(shù)對(duì)于探討沉積物的形成條件、物源區(qū)性質(zhì)和氣候環(huán)境具有重要意義，近十年來有關(guān)海洋沉積物稀土元素地球化學(xué)的研究已見諸各類文獻(xiàn)，這些研究闡述了海底沉積物稀土元素地球化學(xué)性質(zhì)及其地域差異，為探討區(qū)域性沉積物的物質(zhì)來源、形成環(huán)境以及沉積物的對(duì)比提供了重要信息[18]。

本文分別通過對(duì)南黃海北部B03孔的黏土礦物、黏土粒級(jí)沉積物稀土元素地球化學(xué)特征和沉積速率的分析研究，探討其物質(zhì)來源及其可能的環(huán)境變化記錄。

1樣品及研究方法

1.1 樣品描述

樣品來自中國海洋大學(xué)“東方紅2號(hào)”海洋調(diào)查船于2012年國家基金委員會(huì)春季共享航次所采集的柱樣，采樣點(diǎn)位于山東半島泥質(zhì)楔(取樣位置為122.79°E，36.65°N，取樣水深為27 m)(見圖1)西北部，巖芯全長330 cm。巖芯在采樣現(xiàn)場分別密封后低溫保存，巖芯的描述和分樣均在中國海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院完成，分樣間隔為1 cm。再以5 cm為間隔，取其中的67個(gè)樣品進(jìn)行測試分析。采用X射線衍射分析黏土礦物的組合和含量變化；利用ICP-AES和ICP-MS對(duì)黏土粒級(jí)沉積物(<2 μm)樣品進(jìn)行元素地球化學(xué)分析，得到稀土元素含量；選擇巖芯中的合適層位進(jìn)行210Pb測年。黏土礦物X射線衍射分析在中國海洋大學(xué)完成，ICP-AES、ICP-MS和210Pb測年在中國地質(zhì)調(diào)查局青島海洋地質(zhì)研究所實(shí)驗(yàn)中心完成。

(BSCC:黃海沿岸流 YSWC:黃海暖流 KCC:朝鮮半島沿岸流Tsushina Current：對(duì)馬暖流 Kuroshio Current：黑潮TWC:臺(tái)灣暖流ECSCC:浙閩沿岸流YSCC:黃海沿岸流(蘇北沿岸流)。BSCC: Yellow Sea coastal current YSWC: Yellow Sea warm current KCC: Korean Peninsula coastal current TWC: Taiwan warm current ECSCC: Zhejiang and Fujian coastal current YSCC: Yellow Sea coastal current (Northern Jiangsu coastal current).改繪自李廣雪Painted change from Li Guang-Xue)

圖1采樣位置圖

Fig.1The map of sample location

1.2 研究方法

1.2.1 黏土礦物的x射線衍射黏土礦物分析測試在中國海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。首先，黏土礦物的分離提?。焊鶕?jù)Stoke原理所規(guī)定的離心轉(zhuǎn)速及時(shí)間，采用滴片的方法制成定向薄片，自然風(fēng)干，將自然風(fēng)干的載玻片置于含乙二醇飽和蒸汽的干燥器中,待充分飽和后，加熱450℃恒溫2h,待自然冷卻至室溫，上機(jī)測試。測試儀器為日本的D/max-rB型X射線衍射儀(掃描范圍：2.5～30，采樣步寬：0.01°/0.02°，掃描速度:2(°)/min)。依據(jù)樣品的射線衍射圖譜對(duì)各種礦物進(jìn)行定性鑒定，根據(jù)Biscaye編制的計(jì)算軟件對(duì)黏土礦物進(jìn)行半定量計(jì)算。

1.2.2 稀土元素含量測試元素含量測試在中國海洋大學(xué)海洋科學(xué)與探測技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用SPECTRO XEPOS臺(tái)式偏振X射線熒光光譜儀。稱取已烘干的樣品4.0g，放入模具內(nèi)撥平后用低壓聚乙烯鑲邊墊底，在30t壓力下壓制成試樣直徑為32mm、鑲邊外徑為40mm的圓片。在X熒光光譜儀上測定元素的含量。結(jié)果表明測定值與標(biāo)準(zhǔn)值之間的相對(duì)偏差小于5%,本方法最低檢出限為2.4×10-6。

1.2.3210Pb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(jìn)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(shí)驗(yàn)檢測中心完成。

2研究結(jié)果

2.1 B03孔巖性和粒度特征

根據(jù)沉積物的巖性特征，可把B03孔大體分為如下5段：

0～17cm，灰色至灰黑色，粉砂質(zhì)黏土，流塑低密，其中0～6cm部分有較多有機(jī)質(zhì)富集團(tuán)塊，呈暗色條帶，最大團(tuán)塊的面積可達(dá)0.7×1.5cm2，水平層理；

17～48cm呈灰色，流塑中密，偶爾出現(xiàn)有機(jī)質(zhì)富集團(tuán)粒；

48～171cm，灰褐色，黏土質(zhì)粉砂，軟塑低密，有機(jī)質(zhì)團(tuán)粒明顯增多，呈透鏡體或脈狀出現(xiàn)；

171～208cm呈灰褐色，黏土質(zhì)粉砂，軟塑中密，有機(jī)質(zhì)團(tuán)塊呈不連續(xù)脈狀分布，水平層理；

208～330cm呈灰褐色，黏土質(zhì)粉砂，有機(jī)質(zhì)團(tuán)塊明顯增多，軟塑中密。

柱狀樣的垂向粒度參數(shù)顯示B03孔的巖性表現(xiàn)上下較為均一，沉積記錄連續(xù)，顆粒粒徑均為<0.25 mm的細(xì)砂、粉砂及黏土，主要為灰色、灰褐色黏土質(zhì)粉砂。樣品定名大部分為黏土質(zhì)粉砂，少部分為砂質(zhì)粉砂。巖芯的巖性及粒度參數(shù)的垂向特征如圖2。

B03孔中粉砂含量在67.18%～74.13%之間，平均值為70.12%，黏土含量在12.33%～21.55%之間，平均值為16.88%。沉積物平均粒徑為5.48～6.24φ，均值為5.82φ，中值粒徑在4.94～5.68φ之間，均值為5.32φ，小于平均粒徑。平均粒徑和中值粒徑變化一致，上段0～175cm附近粒徑由大變小，沉積物變細(xì)，下段則相反。峰態(tài)系數(shù)、偏態(tài)系數(shù)、和分選系數(shù)整體變化范圍不大，分選系數(shù)在1.83～2.14之間波動(dòng)，均值為1.98，分選較差；偏態(tài)系數(shù)在0.31～0.49間，均值為0.42；峰態(tài)系數(shù)在0.89～1.19之間，均值為1.0。分選系數(shù)與前兩者的變化趨勢剛好相反，分選較差，偏態(tài)系數(shù)與峰態(tài)系數(shù)變化一致。

綜上分析表明，沉積物自上而下粒徑較細(xì)，粒度變化較小且沉積連續(xù)，反映了巖芯處于低能且穩(wěn)定的沉積環(huán)境，水動(dòng)力條件較弱。

2.2 B03孔黏土礦物特征

B03孔沉積物中主要黏土礦物的組成特征見圖3。黏土礦物組分中伊利石含量比較高，為65.4%～70.6%，平均含量為68.5%；蒙脫石、高嶺石和綠泥石含量相對(duì)較少，分別在11.0%～15.2%、9.8%～13.2%、6.0%～9.6%之間，平均含量分別為12.6%、11.4%和7.5%。其沉積物黏土礦物組合為伊利石-蒙脫石-高嶺石-綠泥石型。蒙脫石含量的變化趨勢波動(dòng)較大；伊利石含量從下向上逐漸增大，從50cm處向上含量又逐漸減少；高嶺石和綠泥石的變化趨勢相似，從下向上含量逐漸較少，到了頂部高嶺石含量銳減，而綠泥石含量卻銳增。

沉積物中的蒙脫石含量是用來區(qū)別黃河和長江沉積物不同的一個(gè)重要指標(biāo)。如圖3中顯示，蒙脫石的含量整體變化不大，并且含量都大于10%，最大值與最小值分別出現(xiàn)在80cm處和205cm處。前人對(duì)長江、黃河沉積物礦物組合特征的研究表明，黃河沉積物中的黏土礦物具有蒙脫石含量較高的特征，一般可以達(dá)到15%左右，而長江沉積物中的蒙脫石含量只有5%～7%左右，因此B03孔沉積物中黏土礦物含量組合與黃河沉積物比較接近，而與長江沉積物相差較遠(yuǎn)。結(jié)合前人對(duì)黃河、長江等河流的黏土礦物蒙脫石、伊利石、高嶺石+綠泥石三角端元圖[19](見圖4)的研究，B03孔蒙脫石、伊利石、高嶺石+綠泥石三角端元圖(見圖5)也表明，B03孔沉積物黏土礦物大部分層位的投點(diǎn)位置與黃河沉積物最為接近，所以表明B03孔的沉積物主要為黃河型物質(zhì)。范德江等[19]對(duì)長江和黃河沉積物中黏土礦物、地球化學(xué)組成進(jìn)行研究，得出長江沉積物中的伊利石/蒙脫石比值大于8，而黃河沉積物中伊利石/蒙脫石比值小于6。B03孔中伊利石/蒙脫石比值的平均值為5.4，與黃河沉積物中的伊利石/蒙脫石比值更為接近，也證實(shí)了B03孔的物源區(qū)主要來自黃河流域。

楊作升等[20]等應(yīng)用X射線衍射分析、X光能譜微區(qū)分析、ICP-AES等手段對(duì)長江、黃河沉積物中的黏土礦物和黏土礦物的地球化學(xué)組分進(jìn)行了研究，長江流域沉積物主要來源于沿江各大小徑流提供的酸性一中酸性火成巖物質(zhì)和各種變質(zhì)巖物質(zhì)，所以長江沉積物黏土礦物以具有富鐵蒙脫石、貧鉀伊利石為特點(diǎn)；黃河沉積物由于源區(qū)單一，90%來自黃土高原，而黃土高原的氣候干燥寒冷，又處于弱的化學(xué)風(fēng)化環(huán)境，所以黃河沉積物中形成一些富鈣蒙皂石、富鉀伊利石和方解石等黏土礦物。在南黃海北部B03孔黏土粒級(jí)沉積物中以富鈣蒙皂石、富鉀伊利石為特點(diǎn)，與前人研究相符，說明此研究區(qū)的氣候也是干旱寒冷。

在海洋沉積物中，黏土礦物的含量及組合類型主要取決于三個(gè)方面，即黏土礦物的物源、沉積時(shí)的海水動(dòng)力環(huán)境及其沉積后的地質(zhì)環(huán)境。由于南黃海沉積物的沉積歷史并不太長，因此，主要決定因素是前兩者。前者決定了沉積物中黏土礦物的初始類型，并且可根據(jù)各種黏土礦物的成因特點(diǎn)反映其來源所在。而后者則決定了各種黏土礦物在沉積時(shí)所表現(xiàn)出的黏土礦物共生組合類型的變化特征[21]。許多研究表明，南黃海黏土礦物主要為陸源的。研究區(qū)B03孔沉積物中黏土礦物的類型和共生組合特點(diǎn)，說明其沉積物主要來自于周邊黃河攜帶的大量陸源物質(zhì)。但風(fēng)力以及流經(jīng)沉積區(qū)內(nèi)的黃海暖流也可帶入陸源或來自大洋的細(xì)粒物質(zhì)[22]。

2.3 B03孔稀土元素組成

B03孔沉積物黏土粒級(jí)稀土元素的垂向變化特征(見圖6)所示，REE總量的分布范圍為204.93～243.36μg/g，平均值為224.145為μg/g。高于上部地殼(ΣREE=146.37μg/g)，也大大高于大洋玄武巖(ΣREE=58.64μg/g)[23]。同時(shí)均高于中國淺海沉積物(ΣREE=159.53μg/g)[24]、中國大陸沉積物(ΣREE=172.11μg/g)[24]、中國黃土(ΣREE=155.31μg/g)。與中國內(nèi)陸河流沉積物的稀土總量(長江為167.11μg/g，黃河為137.77μg/g)[25]相比含量較高，但是低于珠江沉積物(ΣREE=279.21μg/g)[26]。其中輕稀土元素(LREE)較富集,平均值為200.57μg/g;重稀土元素(HREE)豐度較低,平均值為21.28μg/g,所以,LREE的變化總體上決定了ΣREE的變化。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化情況下計(jì)算的δEu的變化區(qū)間為0.64～0.67，變化范圍小且均顯示明顯的負(fù)Eu異常，表明相對(duì)于球粒隕石沉積物已經(jīng)產(chǎn)生明顯的分異,分異程度接近大陸地殼[18]。δCe在0.87～0.96之間變化,呈現(xiàn)弱的負(fù)異常。根據(jù)REE總量的分布特征可大致將巖芯分為兩段，上段(0～90cm)REE總量相對(duì)略低，整體變化不大；下段(90～330 cm)REE總量略高，且波動(dòng)較大。LREE/HREE、δCe、δEu、(La/Yb)UCC、(Gd/Yb)UCC、(La/Sm)UCC的垂向變化模式與ΣREE的變化模式相似，都以90cm為界分成上下兩部分，底部的值整體大于頂部，且波動(dòng)較頂部更為明顯，說明上下兩段以90cm為界沉積環(huán)境發(fā)生過變化。

以球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)B03孔沉積物黏土粒級(jí)沉積物中的稀土元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)上述各稀土元素特征值的垂向變化模式，B03孔以90cm為界分成上下兩段，0～90cm與90～330cm的黏土粒級(jí)沉積物稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式(見圖7a、7b)存在一定的相似性與差異。二者整體的分布模式均向右傾，為輕稀土元素富集、重稀土元素虧損型，分布曲線在輕稀土處具有較大的斜率,重稀土處較為平坦。并且和黃河沉積物的球粒隕石分配曲線形狀基本一致,模式具負(fù)斜率,表明其物質(zhì)來源主體是陸源的。但可以看出90cm以上的黏土粒級(jí)沉積物與黃河沉積物更為相似。楊守業(yè)[27]對(duì)黃河沉積物(<63μm粒級(jí)組分)的研究表明δEu的變化范圍為0.65～0.76，而B03孔90cm以上的黏土粒級(jí)沉積物稀土元素中δEu的變化區(qū)間為0.64～0.67，顯示Eu負(fù)異常，二者數(shù)值接近，也進(jìn)一步證實(shí)了0～90cm的黏土粒級(jí)沉積物與黃河沉積物的親緣性相對(duì)較大。

REE特征參數(shù)的縱向變化可作為判別古氣候變化的指標(biāo),ΣREE的高值段代表冷濕的氣候環(huán)境,而ΣREE和δCe的低值代表溫暖濕潤的氣候環(huán)境信息[28]。如圖6所示,B03孔巖芯90cm以上的ΣREE值相對(duì)于90cm以下的值要小，為相對(duì)低值段，反映了當(dāng)時(shí)可能處于溫暖濕潤的氣候；而90cm以上為相對(duì)高值段，代表當(dāng)時(shí)的環(huán)境可能逐漸變?yōu)榱死錆竦臍夂颦h(huán)境。

2.4 沉積物巖芯地層年代的確定

把樣品按每5cm間距取樣，烘干,測定含水量,研磨備測。采用浸取法對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)處理[29]用208Po作為示蹤劑,用α多道能譜儀測定210Pb放射性活度。選用恒定初始濃度模式法進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

方程中，如果將210Pb放射性活度的對(duì)數(shù)值與深度之間的線性系數(shù)設(shè)定為k，就有k=-λ/S，

計(jì)算過程中，將深度H設(shè)為自變量軸，將lnNH設(shè)為因變量，然后進(jìn)行投圖后得出：

得出關(guān)于210Pb放射性活度與巖芯深度的散點(diǎn)圖(見圖8)，再對(duì)它們進(jìn)行線性擬合，擬合出的直線的斜率值就是上面公式中的k值，將k值帶入公式中計(jì)算得出，南黃海北部B03孔巖芯沉積速率為0.55cm/a。210Pb的放射性活度隨巖芯深度明顯衰減，斜線段為210Pb的衰變段，這種分布多見于現(xiàn)代陸架泥沉積區(qū)。

3討論

南黃海的特殊地形和它所處的特殊地理位置,使該海域的環(huán)流復(fù)雜多變,因而導(dǎo)致了南黃海物源復(fù)雜。對(duì)南黃海黏土粒級(jí)沉積物的物源研究,應(yīng)該同時(shí)運(yùn)用黏土礦物、稀土元素等物源判別方法來進(jìn)行物源識(shí)別,而且應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)的定量研究[30]。

經(jīng)研究，B03孔沉積物中黏土礦物以伊利石為主，并含有大量蒙脫石的特征與黃河沉積物最為接近，伊利石-蒙脫石-(高嶺石+綠泥石)三角端元圖的投點(diǎn)位置也與黃河沉積物基本重合，黃河入海物質(zhì)主要來源于黃土高原，黃土中富含蒙皂石、高嶺石含量低，B03孔沉積物中以富鈣蒙皂石、富鉀伊利石為特點(diǎn)，這與黃河沉積物的特點(diǎn)也是相符的，說明該巖芯源區(qū)可能主要來自黃河沉積物，為黃河型物質(zhì)。B03孔中的黏土礦物主要來自于周邊黃河攜帶的大量陸源物質(zhì)，但風(fēng)力以及流經(jīng)沉積區(qū)內(nèi)的黑潮分支之一黃海暖流也可帶入陸源或來自大洋的細(xì)粒物質(zhì)。在B03孔黏土粒級(jí)沉積物稀土元素特征變化中，出現(xiàn)B03孔以90cm為界呈現(xiàn)上下兩段的變化，說明研究區(qū)在此處前后沉積物物源有了重大的改變。B03孔黏土粒級(jí)沉積物稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化分布模式圖與黃河沉積物的球粒隕石分配曲線形狀基本一致，尤其是90cm以上的分布模式圖與黃河沉積物的更為接近。而90cm上下的稀土元素總量都明顯高于黃河沉積物的背景值，出現(xiàn)此高背景值的原因可能與其物源的復(fù)雜性有關(guān)，結(jié)合前人對(duì)本區(qū)物源的研究，推測研究區(qū)可能接受了山東半島及其沿岸海域基巖的外源物質(zhì)，使研究區(qū)帶入了大量的黃河物質(zhì)，造成B03孔90cm以上的沉積物與黃河沉積物有較大的親緣性。

研究區(qū)環(huán)流體系主要由黃海暖流和黃海沿岸流組成。通常認(rèn)為，黃海暖流屬于黑潮的一個(gè)分支，自南向北由濟(jì)州島附近海域進(jìn)入北黃海。黃海沿岸流起源于渤海灣，沿山東半島北部東流，繞過成山頭轉(zhuǎn)向西南[31]。此外，B03孔所處的山東半島泥質(zhì)楔是由渤海的黃河入海泥沙在黃海沿岸流驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入黃海，繞山東半島沿途沉積形成的沉積體系。經(jīng)研究，B03孔沉積物主要來自黃河，為黃河型物質(zhì)，其分布主要受控于山東半島東北部的黃海沿岸流以及黃海暖流。

本文依據(jù)B03孔的210Pb測年數(shù)據(jù)，計(jì)算出B03孔的沉積速率為0.55cm/a，與前人研究結(jié)果相符[32-34]。再根據(jù)B03孔的水深和長度，計(jì)算出B03孔在163a時(shí)期可能經(jīng)歷了重大的沉積事件，使其在90cm處出現(xiàn)了上下兩段不同的變化規(guī)律。綜合210Pb測年得出的結(jié)果分析，黃河尾間長期以來不斷發(fā)生變遷改道，交替注入渤海和黃海[33-35]，黃河曾于1855年由黃海入海改道至渤海，時(shí)間上推斷該分界線和1855年黃河改道時(shí)間相符，因此推測B03孔90cm上下兩段沉積物的差異極可能是由黃河改道引起的。

在黃河未改道前，B03孔距離黃河河口較遠(yuǎn)，90cm以下的沉積物主要以接受山東半島近岸及海底基巖剝蝕的產(chǎn)物為主，因此B03孔以90cm為界下層的沉積物中鉀、鈣含量明顯比較低。而1855年發(fā)生的黃河改道這一重大事件影響著渤黃海物源的輸入，在黃河改道后山東半島沿岸流攜帶的大量黃河物質(zhì)在此處快速沉積，形成不同于90cm以下的沉積物，并且與黃河沉積物有很大的親緣性。所以綜上得出，1855年黃河改道對(duì)山東半島東部陸架海物源的改變是造成B03孔在以90cm為界分為上下兩段沉積的主要原因。

4結(jié)論

(1)B03孔沉積物中黏土礦物以伊利石為主，并含有大量蒙脫石的特征與黃河沉積物比較接近，伊利石-蒙脫石-(高嶺石+綠泥石)判別圖解也說明B03孔的黏土礦物來源與黃河密切相關(guān)，主要為黃河型物質(zhì)。

(2)ΣREE、LREE/HREE、δCe、δEu等的稀土元素特征值的垂向變化模式都比較相似，都以90cm為界分成上下兩部分，底部的值整體大于頂部，且波動(dòng)較頂部更為明顯，說明上下兩段以90cm為界沉積環(huán)境發(fā)生過變化。

(3)B03孔沉積物黏土粒級(jí)沉積物的稀土元素球粒隕石分配曲線的特點(diǎn)是整體向右傾，為輕稀土元素富集、重稀土元素虧損型，和黃河沉積物的球粒隕石分配曲線形狀基本一致，尤其是90cm以上的曲線更為接近。說明B03巖芯90cm以上的黏土粒級(jí)沉積物與黃河沉積物的親緣性相對(duì)較大。

(4)依據(jù)B03孔的稀土元素地球化學(xué)特征和210Pb測年資料綜合推斷，1855年黃河改道對(duì)山東半島東部陸架海物源的影響，使研究區(qū)帶入了山東半島及其沿岸海域基巖的外源物質(zhì)是造成巖芯以90cm為界分為上下兩段沉積的主要原因。

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責(zé)任編輯徐環(huán)

Clay Minerals and Geochemical Characteristic of Rare Earth Elements and Provenance Analysis from B03 Hole Sediments in the Northern Part of the South Yellow Sea

HAN Zong-Zhu1, 2, SUN Yu-Fei2, TA Jin-Lu2, WANG Chuan2, ZHAO Li2

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

Abstract:In the paper, we have studied the clay minerals composition, the elements geochemical analysis of clay fraction sediments and deposition rate of B03 hole sediments that obtained from the northern part of the South Yellow Sea mud area, and explored the sedirnets source and sedimentary environment variations. Studies suggest that B03 hole clay mineral assemblages show the core is mainly illite, it also contains more smectite, discrimination diagram of illite-smectite-(kaolinite+chlorite) indicates the core is mainly consist of Yellow River sediments. B03 hole clay-grain size sediments REE distribution patterns show that chondrite-normalized REE distribution patterns of 90cm above clay-grain size is close to Yellow River sediments REE distribution pattern, indicating a greater affinity with the Yellow River Sediments. B03 hole integrated210Pb dating results and rare earth elements geochemical analysis can be inferred that provenance impact in 1855 of the Yellow River in eastern Shandong Peninsula shelf seas is the main reason to the core is divided into two deposits as 90cm bounary.

Key words:Southern Yellow Sea; clay minerals; rare earth elements; provenance; sedimentary environment

基金項(xiàng)目：?國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41376053)資助

收稿日期：2015-02-05；

修訂日期：2015-05-15

作者簡介：韓宗珠(1964- )，男，教授。E-mail:hanzongzhu@ouc.edu.cn

中圖法分類號(hào)：P574.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-5174(2016)06-060-08

DOI：10.16441/j.cnki.hdxb.20150045

Supported by Projects of the National Natural Science Found action of China (41376053)