東海外陸架晚第四紀(jì)沉積物的稀土元素組成及物源示蹤

藍(lán)先洪, 張志珣, 王中波, 陳曉輝

國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室, 山東青島 266071;青島海洋地質(zhì)研究所, 山東青島 266071

東海外陸架晚第四紀(jì)沉積物的稀土元素組成及物源示蹤

藍(lán)先洪, 張志珣, 王中波, 陳曉輝

國土資源部海洋油氣資源與環(huán)境地質(zhì)重點實驗室, 山東青島 266071;青島海洋地質(zhì)研究所, 山東青島 266071

為研究東海外陸架稀土元素地球化學(xué)信息對于地層劃分與物源分析的指示意義, 利用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)對東海外陸架西湖凹陷區(qū)SFK-1孔沉積物進(jìn)行了15個稀土元素(REE)含量測定。東海外陸架SFK-1孔稀土元素含量及比值變化表現(xiàn)出一定的分層性, 垂向上自上而下可分為8層, 表明稀土元素特征對于地層劃分具有良好的指示意義。稀土元素分配模式表明SFK-1孔沉積物物源主要為長江和黃河, Eu異常與稀土元素總量關(guān)系判別圖解和物源判別指數(shù)(PI)揭示SFK-1孔上部28.00 m以上沉積物以長江源為主, 中部28.00～47.20 m沉積物以黃河源為主, 下部47.20～82.90 m沉積物以長江源為主。研究表明長江從晚更新世早期到現(xiàn)代對東海陸架起著主要作用, 而黃河物質(zhì)在晚更新世晚期已開始對東海陸架沉積作用有一定影響。

稀土元素; 晚第四紀(jì); 物源示蹤; 東海外陸架

沉積物中稀土元素的含量、配分模式和一些重要的稀土元素參數(shù)對探討沉積物的形成、物源區(qū)性質(zhì)等具有重要意義(古森昌等, 1989; 吳明清等,1991; 石學(xué)法等, 1996; Chen et al., 2003; Lim et al.,2006; 龐守吉等, 2008; Zhang et al., 2012; 藍(lán)先洪等,2006, 2013)。近幾年來, 中國近海海域稀土元素分布特征已經(jīng)得到了較為深入的研究(古森昌等, 1989;王金土, 1990; 吳明清等, 1991; 王立軍等, 1995; 石學(xué)法等, 1996; 王中良等, 2000; 莊克琳等, 2005; 李俊等, 2008; 張霄宇等, 2009; Zhang et al., 2012; 藍(lán)先洪等, 2009, 2013), 其中對東海陸架稀土元素的水環(huán)境地球化學(xué)(王立軍等, 1995)、溶解態(tài)稀土元素分布(王中良等, 2000)、表層沉積物稀土元素分布(莊克琳等, 2005; 李俊等, 2008)、巖芯沉積物稀土元素地球化學(xué)(李雙林, 2001; 趙家成等, 2007)和沉積物稀土元素分布與物源關(guān)系(張霄宇等, 2009; 徐方建等, 2009a, 2011; 藍(lán)先洪等, 2013)等研究取得了豐碩的成果。然而有關(guān)東海外陸架淺海沉積巖芯稀土元素研究尚屬一個薄弱環(huán)節(jié), 長江、黃河物質(zhì)對東海陸架晚更新世以來沉積物的影響仍然存在不同的看法(李雙林, 2001; 趙家成等, 2007; 徐方建等,2009a, 2011)。本文研究利用國土資源大調(diào)查獲得的東海外陸架 SFK-1孔沉積巖巖芯的稀土元素資料,探討晚第四紀(jì)沉積物稀土元素分布特征及其與物源變化的關(guān)系。

1 采集與測試

1.1 樣品采集

青島海洋地質(zhì)研究所在國土資源大調(diào)查項目實施過程中, 于2007年10月在東海陸架海域開展了地質(zhì)鉆探工作, 鉆孔SFK-1位于東海陸架西湖凹陷區(qū)(圖 1), 具體位置為 29°3.1519′N, 125°15.2978′E,水深 88.30 m, 鉆孔進(jìn)尺 82.90 m, 平均取芯率89.30%; 在室內(nèi)對該巖芯進(jìn)行了詳細(xì)描述和分樣, 以30～50 cm間隔取樣, 共采集200個樣品做了稀土元素分析測試。

圖1 SFK-1鉆孔位置圖Fig. 1 The location of Core SFK-1

1.2 分析測試

沉積物在潔凈實驗室中風(fēng)干至半干, 樣品分析前經(jīng) 105℃烘干, 研磨后, 過 200目尼龍網(wǎng)過篩(孔徑 0.074 mm), 然后裝入牛皮紙樣品袋內(nèi), 置于干燥器中冷卻備用。試樣(干樣)采用氧化鈉熔融后, 用水提取, 稀土元素形成氫氧化物沉淀, 加三乙醇胺掩蔽鐵、鋁, 加 EDTA絡(luò)合鈣、鋇, 過濾。稀土元素氫氧化物沉淀溶于 2 mol/dm3鹽酸, 經(jīng)強酸性陽離子交換樹脂分離富集后, 再用 5 mol/dm3鹽酸洗提, 將淋洗液蒸發(fā)、定容后采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)測定15個稀土元素含量, 包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y等元素。稀土元素的測試精度優(yōu)于5%,分析結(jié)果可靠。元素測試由國土資源部青島海洋地質(zhì)研究所測試中心完成, 實驗檢測中心樣品采用以下幾種質(zhì)量監(jiān)控方法: (1)使用國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行測試結(jié)果比對; (2)密碼樣品的雙份分析; (3)沉積物樣品全分析的百分?jǐn)?shù)加和。

粒度分析由國土資源部青島海洋地質(zhì)研究所測試中心采用英國 MALVERN公司生產(chǎn)的Mastersizer 2000型激光粒度分析儀對398個樣品進(jìn)行了測試, 分析結(jié)果粒級間隔為1/4Φ。

采用低本底的液體閃爍計數(shù)方法由青島海洋地質(zhì)研究所測試中心年代實驗室對SFK-1孔做了1個樣品的14C測定, 樣品為深灰色黏土; 另外還在北京大學(xué) AMS實驗室對 2個貝殼樣品進(jìn)行了AMS14C測試; 由青島海洋地質(zhì)研究所測試中心年代實驗室采用光釋光(OSL)測年法做了7個樣品(樣品為細(xì)砂)年代測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 稀土元素組成的垂直變化

依據(jù)SFK-1孔沉積物稀土元素含量的變化, 可將SFK-1孔自上而下分為8層。

(1)深度為0.0～5.30 m, 稀土元素含量從上而下有增高趨勢(圖 2), 稀土總量(ΣREE)介于 143～172 μg/g, 平均為 159 μg/g(圖 3)。各稀土元素在地層中的變化趨勢非常一致, 上部含量較低, 向下至中部含量增高, 然后又稍有降低。沉積物上部為深灰色粉砂質(zhì)砂, 下部為深灰色中細(xì)砂(圖3), 粒度平均粒徑φ值介于 2～4.5之間, 整體粒度趨勢向下變粗; 2.78～2.80 m和4.56～4.57 m的AMS14C年齡分別為(7255±45) a BP 和(9420±40) a BP, 形成于全新世淺海沉積(潮流沙脊沉積)。

圖2 SFK-1孔稀土元素含量分布Fig. 2 The distributions of the REE contents in Core SFK-1

(2)深度范圍為5.30～17.20 m, 稀土元素含量總體上從上而下逐漸增加, ΣREE介于 161～235 μg/g,平均為 202 μg/g; 沉積物為灰色粉砂與灰黑色細(xì)砂互層(圖 3), 粒度平均粒徑 φ 值介于 3.0～6.0之間,由上往下粒度趨勢變細(xì); 15.56～15.70 m的14C年齡為(18500±300) a BP, 屬末次盛冰期在陸架邊緣形成的潮坪沉積。

(3)深度范圍為 17.20～28.00 m, 該層稀土元素含量從上而下逐漸減少, ΣREE 介于134～246 μg/g,平均為 179 μg/g; 從上而下波動較大, 上部降至較低值后突然升高, 然后又逐漸降低再升高; 沉積物上部為灰黑色、灰褐色粉砂質(zhì)砂、黃褐色細(xì)砂-中粗砂, 下部沉積物為淺黃褐色、灰褐色粉砂質(zhì)砂, 粒度平均粒徑φ值介于 1.9～5.5之間, 平均粒徑變化較大(圖3); 19.26～19.40 m和25.56～25.70 m的OSL年齡分別為(23±2) ka BP和(32±3) ka BP, 為末次冰期中期的近岸沉積及河口灣沉積; 這期間海面的持續(xù)下降, 東海形成以三角洲及海陸交互沉積為主的強制海退體系域(田立柱, 2008)。

(4)深度范圍為 28.00～36.70 m, 沉積物為灰色粉砂和黑色粉砂質(zhì)砂, 平均粒徑為 5.5～6.5φ, 比上層段細(xì)(圖 3); 稀土元素含量從上而下波動較小,ΣREE 介于 190～214 μg/g, 平均為 199 μg/g;30.36～30.52 m的OSL年齡為(41±5) ka BP, 為末次冰期中間冰階(暖期)淺海沉積。

(5)深度范圍為 36.70～47.20 m, 該層稀土元素含量變化較小, 下部含量有所降低, ΣREE介于147～219 μg/g, 平均為 192 μg/g; 沉積物為粉砂和細(xì)砂互層, 平均粒徑為 3～6φ, 該層段總體表現(xiàn)出向下部平均粒徑逐漸變粗, 結(jié)合古生物資料, 為末次冰期早期濱海沉積。

(6)深度范圍為 47.20～64.70 m, 該層稀土元素含量變化較大, 該層比上部底部含量明顯增加, 下部含量有所降低, ΣREE介于159～235 μg/g, 平均為193 μg/g; 沉積物上部灰色粉砂-灰黑色細(xì)砂, 下部為灰色粉砂夾灰黑色細(xì)砂; 平均粒徑為 4～6φ。47.26～47.38 m和55.86～55.99 m的OSL年齡分別為(58±7) ka BP、(62±9) ka BP, 為末次冰期早期在東海陸架區(qū)的濱海沉積和河口-潮坪沉積。

(7)深度范圍為 64.70～72.30 m。該層稀土元素含量較低, 變化較小, 降至全孔巖芯的最低值;ΣREE 介于108～175 μg/g, 平均為152 μg/g; 沉積物為灰黑色中細(xì)砂, 平均粒徑為3.5～4.5φ。為末次冰期早期在東海陸架區(qū)的河口-三角洲沉積。

(8)深度范圍為 72.30～82.90 m, 該層稀土元素含量從上而下有增加趨勢, ΣREE 介于 197～217 μg/g, 平均為208 μg/g; 沉積物以灰色粉砂為主,平均粒徑為 5.0～6.8φ, φ值上部較小, 表明粒度較粗, 粒度向下逐漸變細(xì)(圖 3)。74.31～74.40 m 和81.70～81.78 m的OSL年齡分別為(69±10) ka BP、(91±10) ka BP, 對應(yīng)于溫暖且相對穩(wěn)定的氣候環(huán)境,應(yīng)該是末次間冰期(暖期)晚期在東海陸架區(qū)的淺海沉積。

2.2 稀土元素總量變化和Eu、Ce異常

圖3 東海外陸架SFK-1孔沉積物粒度、ΣREE、ΣLREE/ΣHREE、δEu和δCe垂直變化Fig. 3 Variations of sediment grain size, ΣREE, ΣLREE/ΣHREE, δEu and δCe in the sediments of Core SFK-1 from the outer shelf of the East China Sea

圖4 SFK-1孔ΣREE、ΣLREE/ΣHREE與平均粒徑φ值的相關(guān)圖Fig. 4 Correlation between ΣREE, ΣLREE/ΣHREE and average grain diameter(φ) of Core SFK-1

稀土元素總量(ΣREE)一般在細(xì)粒級的黏土和粉砂質(zhì)黏土及較粗粒級的砂和粉砂中含量較高。SFK-1孔沉積物中稀土元素含量的垂向變化研究結(jié)果表明(圖 3), 稀土元素地球化學(xué)特征與不同類型沉積物有一定關(guān)系, 有向細(xì)粒沉積物富集的趨勢,ΣREE與細(xì)粒沉積物呈正相關(guān)關(guān)系, 而與砂質(zhì)沉積物呈負(fù)相關(guān)關(guān)系, 但這種趨勢不是很明顯(圖 4A),而粒度對輕重稀土元素比值影響很小(圖 4B), 很可能是由于東海陸架沉積物在經(jīng)歷了搬運、沉積, 甚至反復(fù)再懸浮、再搬運、再沉積后, 其粒徑結(jié)構(gòu)相對于黃河、長江入海口沉積物比較單一, 這與以往一些研究結(jié)論相一致(張霄宇等, 2009)。通過對REE與Al2O3和Mn進(jìn)行相關(guān)性研究, 發(fā)現(xiàn)長江口沉積物兩者與 HREE有較為明顯的正相關(guān)關(guān)系(李俊等,2008), REE與 TiO2的線性相關(guān)較好, 相關(guān)系數(shù)為0.90, 指示稀土元素主要來自陸源碎屑物質(zhì)(藍(lán)先洪等, 2013)。

在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化(趙志根, 2000)情況下所計算的樣品δEu值在0.56～0.75之間, 變化范圍小且均顯示明顯的負(fù) Eu異常。在球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化情況下計算的樣品 δCe值在 0.85～1.02之間, 沒有明顯的Ce異常。圖3中 δEu和δCe值隨深度的變化曲線表明, δEu和δCe值隨深度的變化與ΣREE的變化基本同步, 在ΣREE含量明顯變化的層位, δEu和δCe值也發(fā)生相應(yīng)明顯變化, 但δEu值和δCe值的變化與ΣREE的變化趨勢不盡相同; 而δEu值則與ΣREE的變化大致呈鏡像關(guān)系, 變化趨勢相反。ΣLREE/ΣHREE 變化范圍在 3.39～4.74, 其變化與ΣREE、δEu和 δCe值的變化均有所不同,ΣLREE/ΣHREE比值在層 4和層 5為最低值, 反映了LREE/HREE變化可能主要與沉積環(huán)境和物質(zhì)來源變化有密切關(guān)系, ΣLREE/ΣHREE比值可以作為區(qū)分不同源區(qū)的示蹤指標(biāo)(張霄宇等, 2009)。

依據(jù)長江、黃河沉積物的分析數(shù)據(jù)(楊守業(yè)等,1999a), 采用上地殼(UCC)(藍(lán)先洪等, 2009)對稀土元素標(biāo)準(zhǔn)化(圖5)。由圖5可見長江、黃河沉積物的稀土元素具有相同分布模式, REE分異不明顯, 均呈現(xiàn)Ce弱的負(fù)異常, 長江沉積物呈Eu弱的正異常,黃河沉積物Eu正異常不明顯; 長江、黃河沉積物的UCC標(biāo)準(zhǔn)化模式與世界許多河流一樣, 均表現(xiàn)為近直線型, LREE分異相對稍弱, MREE不同程度富集;長江與黃河沉積物中HREE分異程度差別較大, 可能反映出不同流域的源巖組成對河流沉積物 REE組成的控制(楊守業(yè)等, 1999b)。長江流域沉積物輕重稀土元素分異程度大于黃河流域沉積物, 長江沉積物 LREE含量明顯地高于黃河沉積物, 這種分布特征應(yīng)該是代表了長江和黃河兩個不同流域的物質(zhì)來源(張霄宇等, 2009)。因此從SFK-1孔巖芯的稀土元素分布模式來看, 28.00～36.70 m和36.70～47.20 m更接近于黃河沉積物稀土元素分布模式, 其他巖芯更接近于長江沉積物稀土元素分布模式。

2.3 物源分析

為了進(jìn)一步研究東海陸架SFK-1孔可能存在的不同物質(zhì)來源, 利用 δEuN-ΣREEs關(guān)系圖和物源判別指數(shù)(PI)對該孔的物源進(jìn)行了初步分析。

SFK-1孔沉積物δEuN-ΣREEs(ΣREEs不含Y值)關(guān)系圖(Jiang et al., 2009)揭示了該孔沉積物物源存在明顯差異(圖 6)。0～5.30 m、5.30～17.20 m、17.20～28.00 m、47.20～64.70 m和72.30～82.90 m的樣品數(shù)值基本上落在了長江沉積區(qū), 而 28.00～36.70 m、36.70～47.20 m和64.70～72.30 m的樣品大部分?jǐn)?shù)值都落在了黃河沉積物區(qū)內(nèi)。

圖5 黃河、長江和SFK-1孔沉積物巖芯上地殼標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式Fig. 5 UCC-normalized REE distribution patterns of samples in the Yellow River, Yangtze River and Core SFK-1

圖6 SFK-1孔沉積物δEuN-ΣREEs關(guān)系圖Fig. 6 Correlation between δEuN andΣREEs for sediments in Core SFK-1

SFK-1孔中REE的含量與沉積物的粒度組成相關(guān)性不很明顯, 而粒度對輕重稀土元素比值影響很小(圖4B), 稀土元素分布模式表明SFK-1孔沉積物主要為陸源組分, 而沉積物粒度變化的層位, 沉積物的組分也發(fā)生了變化, 因此SFK-1孔沉積物REE的變化主要是由沉積物組分的變化造成的。

沉積物中一些重礦物含量對沉積物的化學(xué)成分含量有影響(徐方建等, 2009b), 一些特征重礦物(如磷灰石、鋯石、榍石、獨居石等)可能會顯著影響沉積物的 REE分異特征與配分曲線的形態(tài)(藍(lán)先洪等, 2010)。SFK-1孔沉積物中含有角閃石、磷灰石、石榴石、榍石和鋯石等重礦物, 重礦物平均含量在0.1%～11.2%; SFK-1孔大部分層段重礦物含量低于5%, 只是在孔深5.0 m以上的沉積物中重礦物含量較高(5.2%～11.2%)。SFK-1孔在該段 ΣREE并沒有明顯變化(圖 2, 3), 說明 SFK-1孔重礦物對REE含量沒有造成影響。因此可以說SFK-1孔沉積物REE的變化主要是由沉積物組分的變化造成的。

我們用物源指數(shù)(PI)來判別物源。物源指數(shù)(PI)的計算如下(謝遠(yuǎn)云等, 2006; Wang et al., 2007):

式中: i為元素或兩元素之比; Cix為待判沉積物中元素i的含量; Ci1、Ci2為端員沉積物1和端員沉積物 2中的元素 i含量, 本文指黃河沉積物與長江沉積物,PI適合于兩端員混合情況。區(qū)分端員物源應(yīng)選擇差別較大的元素, 以往研究表明, La、Sm、LREE、HREE在長江與黃河沉積物之間的含量相對偏差均大于10%(楊守業(yè)等, 1999a, 1999b), 因此本文計算物源指數(shù)的元素采用粒度影響較小的La/Sm元素對及 ΣLREE/ΣHREE 比值(張霄宇等, 2009)。物源指數(shù)(PI)反映的是沉積物之間化學(xué)成分總的接近程度,PI值介于0和1之間,PI值小于0.5, 則表明待判沉積物與端員沉積物1化學(xué)組成相近; 而PI值大于0.5, 則表明待判沉積物與端員沉積物2化學(xué)組成相近。

以上分析結(jié)果與SFK-1孔沉積物巖芯的上地殼標(biāo)準(zhǔn)化稀土元素配分模式結(jié)果基本是一致的, 東海陸架SFK-1孔沉積物物源主要為長江源, 黃河源對中部層段有一定的影響。物源判別表明(表1), SFK-1孔上部 0～28.00 m沉積物來源主要為長江沉積物,中部28.00～47.20 m沉積物來源主要為黃河沉積物,下部47.20 m以下沉積物來源以長江源為主。

東海陸架 SFK-1孔沉積物物源指數(shù)(PI)研究表明(表1), SFK-1孔底部82.90～73.20 m沉積物主要為長江源, 該段 74.31～74.40 m和 81.70～81.78 m的OSL 年齡分別為(69±10) ka BP、(91±10) ka BP(圖 2),相當(dāng)于晚更新世早期近岸淺海相沉積。源區(qū)沉積物環(huán)境和物質(zhì)特征是東海陸架沉積物組成的主要影響因素之一, 1 Ma以來長江沉積物的稀土元素特征基本沒有變化, 且受現(xiàn)代長江沉積物的物源控制(劉引迪等, 2011), 長江上游支流眾多, 流域廣泛, 各流域源巖的稀土元素特征變化不大(Joniell et al.,2008); 長江沉積物的物質(zhì)來源復(fù)雜, 在流域中上游及下游地區(qū)中酸性巖漿巖廣泛發(fā)育, 與酸性巖有關(guān)的 REE礦產(chǎn)分布較廣, 因而長江沉積物中的 REE含量較高, 形成了長江沉積物中REE含量相對黃河流域具有較高的背景值(楊守業(yè)等, 1999b)。長江流域相比黃河流域化學(xué)風(fēng)化強烈, 溫濕條件下強烈的化學(xué)風(fēng)化可以使HREE在溶液中形成重碳酸鹽和有機絡(luò)合物, 從而比 LREE形成的更易溶而優(yōu)先遷移。同時由于堿金屬和堿土金屬被大量的淋溶帶走,土壤呈酸性, 沉積物沉積環(huán)境 pH值降低使河流中膠體含量較高而吸附較多的 REE, 尤其是 LREE,導(dǎo)致長江沉積物中 REE含量高, 并且 LREE相對HREE明顯富集(張霄宇等, 2009), 因此長江沉積物的REE含量比較高, 具有較強的化學(xué)風(fēng)化作用使得沉積物輕重稀土元素分異較強(圖3, 5)。古長江碎屑物在中中新世晚期時, 首先在東海盆地西湖凹陷北部開始沉積, 在早上新世晚期時, 開始在東海盆地西湖凹陷大量沉積(林志強等, 1990)。東海陸架晚更新世以來沉積物主要來源于長江, 其沉積物化學(xué)成分可能部分受到氣候和沉積環(huán)境的影響(徐方建等,2009a)。隨著海平面下降, 沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)楹涌?三角洲沉積, 沉積物REE特征表現(xiàn)仍然為以長江源為主, ΣLREE/ΣHREE 值較高(圖 3)。47.26～47.38 m 和55.86～55.99 m的 OSL年齡分別為(58±7) ka BP、(62±9) ka BP, 為末次冰期早期濱海沉積和河口-潮坪沉積, 雖然這時沉積物REE特征表現(xiàn)仍然為以長江源為主(表1), 但ΣLREE/ΣHREE值已開始逐漸降低(圖3), 說明沉積物REE特征已有所變化, 反映物質(zhì)來源已有所改變。

表1 東海陸架SFK-1孔沉積物物源指數(shù)(PI)比較Table 1 Comparison of provenance index (PI) of sediments in Core SFK-1 from the Earth China Sea

SFK-1孔中部47.20～28.00 m沉積物來源主要為黃河沉積物(表 1), 該段為晚更新世晚期末次冰期早期濱海沉積和末次冰期中間冰階(暖期)淺海沉積(圖2)。已有研究表明現(xiàn)代黃河向東流入海的格局至少在1.165 Ma前就已出現(xiàn)(潘保田等, 2005)。海平面變化是沉積物來源和物質(zhì)供應(yīng)量的主要控制因素, 隨著海平面下降, 東海陸架沉積物的來源也發(fā)生了一定改變, 由主要來源于長江沉積物, 轉(zhuǎn)變?yōu)橛胁糠贮S河物質(zhì)影響的沉積; 晚更新世晚期海退時期的古黃河三角洲沉積物重礦物組合研究表明, 受現(xiàn)代黃河沉積物的物源控制(李凡等, 1998), 并且晚更新世晚期黃河已流入黃海陸架區(qū)(李凡等, 1998;藍(lán)先洪等, 2010), 因此這一時期黃河物質(zhì)可能對東海部分區(qū)域已有影響。黃河沉積物主要來自黃土高原, 繼承了黃河流域黃土的特征, 黃河流域以蒸發(fā)鹽和碳酸鹽類風(fēng)化為主, REE含量相對較低(楊守業(yè)等, 1999b); 此外黃河流域物理風(fēng)化占主導(dǎo)地位,REE分異作用較弱, 這就決定了沉積物的輕、重稀土元素分異程度(LREE/HREE)相對較弱(圖 5),ΣLREE/ΣHREE 值相對較低(圖 3)。

SFK-1孔上部28.00 m以上沉積物主要為長江源(表1), 19.26～19.40 m和25.56～25.70 m的OSL年齡分別為(23±2) ka BP和(32±3) ka BP, 為末次冰期中期的近岸沉積及河口灣沉積; 隨著海平面逐漸上升, 東海沉積物的物質(zhì)來源也相應(yīng)發(fā)生了變化,由以沉積黃河沉積物為主, 轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿练e長江沉積物為主, ΣLREE/ΣHREE值迅速升高(圖3)。到25 ka BP的玉木亞間冰期, 海侵在東部海區(qū)均有發(fā)現(xiàn), 在長江下游地區(qū)海水超過現(xiàn)在岸線直達(dá)溧陽,發(fā)生了太湖海侵。SFK-1孔上部15.56～15.70 m的14C年齡為(18500±300) a BP, 屬末次盛冰期的潮坪沉積。末次冰期盛冰期(18 ka BP～15 ka BP)海平面下降130～150 m(藍(lán)先洪, 1995), 東海陸架大多出露成陸地, ΣLREE/ΣHREE值有所下降(圖 3), 說明有其他物源影響, 沉積物仍然主要以長江源為主。SFK-1孔頂部5.30 m以上沉積物主要為長江源, 為全新世淺海沉積, 東海陸架全新世海侵逐步由東南向西北擴展, 該孔海相性增強, 沉積物來源變化不大, ΣLREE/ΣHREE值迅速上升后略有下降, 由于老黃河口物質(zhì)在黃海沿岸流作用下更多沉積物被搬運至黃東海陸架(藍(lán)先洪等, 2005), 在7.6～2.6 ka期間黃河對東海內(nèi)陸架泥質(zhì)沉積物物質(zhì)來源可能有一定影響(徐方建等, 2011)。

3 結(jié)論

1)東海陸架SFK-1孔稀土元素含量及比值變化表現(xiàn)出一定的分層性, 垂向上自上而下可分為8層,表明稀土元素含量特征對于地層劃分有良好的指示意義。

2)稀土元素分配模式表明SFK-1孔沉積物物源主要為長江和黃河, REE判別圖解和物源判別指數(shù)(PI)揭示SFK-1孔上部28.00 m以上沉積物以長江源為主, 中部28.00～47.20 m沉積物以黃河源為主,下部47.20～82.90 m沉積物以長江源為主。

3)通過SFK-1孔稀土元素分布模式、Eu異常與稀土元素總量關(guān)系(δEuN-ΣREEs)判別圖解和物源判別指數(shù)(PI)的綜合研究, 表明沉積物來源主要為長江沉積物, 長江從晚更新世早期到現(xiàn)代對東海陸架起著主要作用, 而黃河物質(zhì)在晚更新世晚期已開始對東海陸架沉積作用有一定影響。

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Distribution of Rare Earth Elements in Late Quaternary Sediments on the Outer Shelf of the East China Sea and Their Source Tracing

LAN Xian-hong, ZHANG Zhi-xun, WANG Zhong-bo, CHEN Xiao-hui
Key Laboratory of Marine Hydrocarbon Resource and Environmental Geology, Ministry of Land and Resources,Qingdao, Shandong266071;Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao, Shandong266071

The sediment samples collected from Core SFK-1 in the depression area of Xihu on the outer shelf of the East China Sea were measured for rare earth elements (REE) by using ICP-MS with the purpose of studying the indicator significance of REE geochemical information for the stratigraphic division and provenance analysis of the outer shelf sediments in the East China Sea. According to the variation of REE content and ratio, the sediments from Core SFK-1 can be divided into eight geochemical layers, suggesting that geochemical characteristics of REE have good indicator significance for stratigraphic division. The results show that the sediments in Core SFK-1 were mainly derived from the Yangtze River and the Yellow River. The sediments above the depth of 28.00 m in upper Core SFK-I mainly belong to the Yangtze River source; the sediments between 28.00～47.20 m in middle Core SFK-1 was mainly derived from the Yellow River, and the sediments between 47.20 and 82.90 m at the bottom of Core SFK-1 was mainly derived from the Yangtze River. It is concluded that the Yangtze River has been playing a main role in the continental shelf of East China Sea since early Late Pleistocene and the Yellow River started to influence the continental shelf sedimentation of the East China Sea at the late stage of Late Pleistocene．

rare earth elements; Late Quaternary; source tracing; outer shelf of the East China Sea

P595; P736.4

A

10.3975/cagsb.2014.03.05

本文由國家自然科學(xué)基金項目(編號: 41206053)和國土資源大調(diào)查項目(編號: 1212010611301)聯(lián)合資助。

2013-09-26; 改回日期: 2014-01-10。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

藍(lán)先洪, 男, 1958年生。研究員。主要從事沉積地球化學(xué)與海洋地質(zhì)研究。通訊地址: 266071, 山東青島市福州南路62號。電話: 0532-80778380。E-mail: lanxh@qingdaonews.com。