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渤海海峡表层沉积物常量元素分布特征及其地质意义

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虞义勇, 褚宏宪, 杨慧良, 郭建卫. 渤海海峡表层沉积物常量元素分布特征及其地质意义[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(9): 51-62. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09009
引用本文: 虞义勇, 褚宏宪, 杨慧良, 郭建卫. 渤海海峡表层沉积物常量元素分布特征及其地质意义[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(9): 51-62. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09009
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YU Yiyong, CHU Hongxian, YANG Huiliang, GUO Jianwei. DISTRIBUTION OF MAJOR ELEMENTS IN SURFACE SEDIMENTS OF BOHAI STRAIT AND ITS GEOLOGICAL SIGNIFICANCE[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(9): 51-62. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09009
Citation: YU Yiyong, CHU Hongxian, YANG Huiliang, GUO Jianwei. DISTRIBUTION OF MAJOR ELEMENTS IN SURFACE SEDIMENTS OF BOHAI STRAIT AND ITS GEOLOGICAL SIGNIFICANCE[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(9): 51-62. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09009
shu

渤海海峡表层沉积物常量元素分布特征及其地质意义

  • 1.

    中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 266071

  • 2.

    青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，青岛 266071

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目(DD20191003，DD20160144，DD20189503，DD20190208)；国家自然科学基金(41706069，41606083)
详细信息
    作者简介: 虞义勇(1982-)，男，硕士，工程师，主要从事海洋地质调查与研究工作.E-mail：yuyiyong1982@163.com
    通讯作者: 褚宏宪(1973-), 男, 硕士, 教授级高级工程师, 主要从事海洋地球物理调查与研究工作.E-mail:chx-8@163.com

  • 中图分类号: P736.4+1;P736

DISTRIBUTION OF MAJOR ELEMENTS IN SURFACE SEDIMENTS OF BOHAI STRAIT AND ITS GEOLOGICAL SIGNIFICANCE

  • 1.

    Qingdao Institute of Marine Geology, China Geological Survey, Qingdao 266071, China

  • 2.

    Laboratory for Marine Mineral Resources, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071, China

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    摘要

  • 对采自渤海海峡北部海域35个站位表层沉积物进行常量元素分析，结果表明，研究区内表层沉积物常量元素主要由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O和MgO组成，约占沉积物总量的94.85%；其中SiO2、Al2O3和CaO的含量最高，平均含量分别达到70.44%、10.03%和3.96%，表明沉积物主要来源于陆源碎屑和黏土组分，其次是生物碎屑组分。SiO2与Mz呈较强负相关关系，在空间上分布与粗粒沉积物分布区相一致；Al2O3、Fe2O3、MgO、P2O5、TiO2在空间上分布相似，与细粒沉积物分布区相一致；此外，Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、TiO2 5种常量元素之间呈明显的正相关关系，说明其分布受控因素较为相近。常量元素相关性和R型因子分析表明，研究区内常量元素可划分为3类，第1类包含了SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、MnO、P2O5、TiO2组成，代表了陆源碎屑沉积；第2类主要由CaO、Na2O组成，代表了海洋生物沉积作用；第3类K2O可能代表了海洋化学作用。

    The major elements of surface sediments in the northern Bohai Strait, according to the analyzing results of the samples collected from 35 stations, mainly consist of SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, K2O, Na2O and MgO, which account for more than 94.85% of the total. SiO2, Al2O3 and CaO dominate on average of 70.44%, 10.03% and 3.96%, respectively, suggesting the sediments of siliceous clasts and clays predominated by aluminosilicate minerals. SiO2 is strongly negatively correlated with Mz, and their spatial distribution is consistent with coarse-grained sediments. Al2O3, Fe2O3, MgO, P2O5 and TiO2 are similar in spatial distribution and consistent with that of fine-grained sediments. Moreover, there are obvious positive correlations among Al2O3, Fe2O3, MgO, Na2O and TiO2, indicating that their distribution is controlled by similar factors mentioned above. The correlation of major elements and R-factor analysis show that the major elements in the study area can be divided into three categories. The first category includes SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, MnO, P2O5, and TiO2, representing terrigenous clastic deposits; the second category mainly consists of CaO and NaO, representing marine biogenous sediments; and the third category of K2O may suggest the impact of marine authigenic sediment.

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  • 图 1  研究区地理位置与取样站位分布图

    Figure 1. 

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    图 2  渤海海峡表层沉积物平均粒径分布

    Figure 2. 

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    图 3  研究区表层沉积物常量(TiO2、P2O5、K2O、Na2O)元素百分含量

    Figure 3. 

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    图 4  研究区表层沉积物常量(SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、MnO)元素百分含量

    Figure 4. 

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    图 5  上地壳标准化不同沉积物类型的常量元素变化趋势

    Figure 5. 

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    图 6  研究区表层沉积物常量元素(TiO2、P2O5、K2O、Na2O)空间富集特征

    Figure 6. 

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    图 7  研究区表层沉积物常量元素(SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、MnO)空间富集特征

    Figure 7. 

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    表 1  研究区表层沉积物常量元素含量数据统计

    Table 1.  Contents of major elements of the surface sediments in thestud

    元素 最小值 最大值 平均值 标准偏差 变异系数 上地壳/UCC[14]
    SiO2/% 53.25 78.45 70.44 5.49 0.08 65.90
    Al2O3/% 6.02 12.09 10.03 1.26 0.13 15.19
    Fe2O3/% 2.09 8.37 3.42 1.08 0.32 5.00
    CaO/% 1.77 12.41 3.96 2.31 0.58 4.20
    MgO/% 0.64 2.23 1.29 0.42 0.32 2.21
    MnO/% 0.03 1.57 0.11 0.25 2.19 0.08
    TiO2/% 0.24 0.73 0.46 0.12 0.25 0.50
    P2O5/% 0.06 0.25 0.12 0.04 0.30 0.16
    K2O/% 2.10 3.37 2.72 0.22 0.08 3.37
    Na2O/% 1.30 2.69 2.29 0.30 0.13 3.9
    Mz/Φ -1.43 6.10 3.60 1.47 0.41
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    表 2  研究区表层沉积物常量元素富集因子

    Table 2.  Enrichment factor of major elements of the surface sediments in the study area

    序号 元素 最小值 最大值 平均值 标准方差 变异系数
    1 SiO2 1.01 2.42 1.65 0.28 0.17
    2 Fe2O3 0.68 2.10 1.03 0.25 0.24
    3 CaO 0.69 7.45 1.53 1.29 0.84
    4 MgO 0.48 1.27 0.87 0.19 0.22
    5 MnO 0.71 24.58 2.09 3.95 1.89
    6 TiO2 1.02 1.86 1.39 0.20 0.15
    7 P2O5 0.57 2.88 1.19 0.41 0.34
    8 K2O 1.02 1.57 1.24 0.15 0.12
    9 Na2O 0.62 1.04 0.89 0.08 0.09
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    表 3  表层沉积物的常量元素与平均粒径相关性分析(n＝35)

    Table 3.  Correlation analysis of major elements and mean grain-size in the surface sediments(n＝35)

    Al2O3 CaO Fe2O3 K2O MgO MnO Na2O P2O5 TiO2 SiO2 Mz
    Al2O3 1
    CaO -0.415 1
    Fe2O3 0.558 0.165 1
    K2O 0.464 -0.509 0.488 1
    MgO 0.822 0.097 0.740 0.134 1
    MnO 0.164 0.450 0.818 0.296 0.441 1
    Na2O 0.700 -0.683 -0.115 0.222 0.326 -0.272 1
    P2O5 0.242 0.510 0.690 0.147 0.566 0.632 -0.236 1
    TiO2 0.870 -0.168 0.418 0.044 0.842 0.012 0.629 0.251 1
    SiO2 -0.314 -0.694 -0.745 0.040 -0.736 -0.621 0.288 -0.791 -0.392 1
    Mz 0.239 0.111 0.340 -0.038 0.404 0.073 -0.153 0.193 0.262 -0.342 1
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    表 4  研究区表层沉积物常量元素因子分析

    Table 4.  R-factor analysis of major elements in the surface sediments of the study area

    元素 F1 F2 F3
    SiO2 -0.836 0.467 0.193
    Al2O3 0.727 0.675 -0.037
    CaO 0.206 -0.875 -0.338
    Fe2O3 0.913 -0.124 0.298
    K2O 0.331 0.365 0.808
    MgO 0.922 0.208 -0.277
    MnO 0.681 -0.337 0.550
    Na2O 0.105 0.922 -0.139
    P2O5 0.753 -0.421 0.063
    TiO2 0.665 0.548 -0.453
    Mz 0.406 -0.082 -0.326
    方差贡献/% 42.846 27.990 14.625
    累计贡献/% 42.846 70.836 85.460
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出版历程
收稿日期:  2019-05-31
刊出日期:  2019-09-28

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