导读：
边缘海沉积物对于研究气候变化、古海洋演化和大陆的剥蚀与抬升等方面具有非常重要的指示意义。本研究通过对珠江口盆地深水区Z8站位沉积重力柱的粒度、稀土元素和Sr-Nd同位素的分析，发现研究区沉积粒度较不稳定，平均粒径在19.70 μm左右变化，沉积物成分主要是粉砂，其次是黏土，砂的含量最少。根据沉积粒径可将沉积分为三个阶段：表层的沉积较不稳定阶段、中层的沉积稳定阶段与底层的沉积环境动荡阶段；稀土元素REE平均值为141.50 μg/g，呈现出Eu负异常，轻稀土占总稀土绝大部分比例(均超过75%)；87Sr/86Sr平均值为0.723722，143Nd/144Nd平均值为0.512023，随深度的增加，87Sr/86Sr和εNd均呈现出先增大再减小最后保持稳定的趋势。与不同潜在物源区的稀土元素特征和Sr-Nd同位素的对比分析表明，近万年来，台湾岛为珠江口盆地深水区最大物源，黑潮和深海环流对台湾岛的沉积物运移起到了至关重要的作用；此外，红河、海南岛和湄公河也对研究区的物源有着一定贡献，这主要是依靠东亚季风驱动的表层环流和沿岸流对沉积物进行运移的。值得注意的是，由于珠江是距离Z8站位最近的大陆水系，因此也不能忽略珠江的物源贡献。
01
基本信息：
珠江口盆地深水区物源与运移机制分析：基于稀土元素和Sr-Nd同位素的研究
The Provenance and Transport Mechanism of Sediments in the Deep-Water Area of the Pearl River Mouth Basin: Based on the Rare Earth Elements and Sr-Nd Isotopes
作者：
王子雯*, 韩宗珠, 黄仕锐#：中国海洋大学海洋地球科学学院，山东 青岛；吴学万, 李培鹏：中山大学海洋科学学院，广东 珠海；汪贵锋：海南省海洋地质资源与环境重点实验室，海南 海口
关键词:
物源；运移机制；珠江口盆地；稀土元素；Sr-Nd同位素
项目基金：
国家自然科学基金面上项目“琼东南盆地冷泉差异发育的流体动力学特征及其深部控制机理”(项目编号：42000-41030152)
海南省科技专项资助项目“琼东南盆地天然气水合物资源评价与目标优选”(项目编号：ZDYF2023GXJS008)
原文链接：
https://doi.org/10.12677/ag.2024.143030
02
内容简介：
在汉斯出版社《地球科学前沿》期刊上，有论文采集珠江口盆地深水区的沉积重力柱样品，进行粒度、稀土元素和 Sr-Nd 同位素分析，并与不同潜在物源对比，旨在进一步探明珠江口盆地深水区沉积物来源及运移途径。
Z8 站位样品依托于国家自然科学基金“2021 年南海中部共享航行计划科学考察实验研究”，搭乘厦门大学的“嘉庚号”从珠江口盆地获得的。Z8 (19˚48'21.60"N, 115˚55'17.04"E，全长 563 cm)沉积物岩心采集于白云凹陷东洼区域。岩芯中的沉积物主要由深灰色松散的粉砂组成。抽取孔隙水后，取样间隔为5 cm，装入塑料袋后冷冻保藏。
首先对 Z8 站位的沉积重力柱样品进行了粒度测试，每隔 5 cm 进行取样，一共得到了 113 样品。测试的前处理如下：取 0.2 g 新鲜沉积物于 50 mL 离心管中，加入 20 mL 的 H2O2，充分混合并静止 5 分钟以去除有机物后加入 10 mL HCl 充分混匀，在 40℃恒温水浴中静止 24 小时去除自生碳酸盐岩成分。加入纳米纯水，待水清澈，轻轻除去透明的上覆水。加入 5 mL (NaPO3)6，超声振摇 15 min。前处理结束以后使用马尔文公司生产的 Mastersizer3000 激光粒度仪进行测试，测试结束以后，使用 Folk 公式计算平均粒径、中值粒径等参数。
每隔 20 cm 取一个沉积物样品，加入硼酸锂(LiBO2/Li2B4O7)熔剂，混合均匀后在熔炉中于 1025℃熔融。待熔融液冷却后，用硝酸、盐酸和氢氟酸消解并定容，然后用 Aglient7900 等离子体质谱仪进行稀土元素的测试分析，一共有 28 个样品进行了稀土元素的分析；每隔60 cm取样进行Sr-Nd同位素的分析，在超净化学实验室完成样品前处理工作，使用马弗炉在600℃去除有机质，然后称取~100 mg 左右的粉末样品，放置于 Teflon 消解罐中，依次加入硝酸和氢氟酸，在 190℃的高温条件下的烘箱中放置 48 h 后放置于电热板上蒸干，加入硝酸赶氢氟酸后，将样品转移成硝酸介质，在 120℃温度条件下反应 12 小时，溶解好的样品转移成相应介质，离心待分离；Sr 同位素使用 Sr spec 树脂进行分离纯化，Nd 同位素使用 LN 树脂进行分离纯化。
粒度结果显示，随深度增加，中值粒径和平均粒径整体上都呈现出逐渐增加的趋势，在纵向上变化较大(图 1)。
总稀土元素(从 La 到 Lu)含量，轻稀土元素(从 La 到 Eu)含量，重稀土元素(从 Gd 到 Lu)含量的变化在纵向上具有相似性，都呈现出随深度的增加数值逐渐增加的现象，且数值的变化范围都较大。轻稀土占了总稀土含量的绝大部分比例。为了进一步研究稀土元素的分馏特征，对沉积物的球粒陨石归一化稀土元素进行了分析，其中 Ce 和 Eu 的异常(δCe 和 δEu)是通过比较 Ce 和 Eu 的浓度及其相邻元素的浓度得出的：
其中 N 是球粒陨石的归一化。计算得到的 δCe 从 0.97 到 1.06 变化，平均值为 1.01；δEu 从 0.64 到 0.73变化，平均值为 0.68。δCe 和 δEu 整体上在纵向变化较小，都呈现出较为稳定的趋势。
Sr-Nd 同位素结果如图 1 所示。
本文利用 MD05-2905 站位相同深度的年龄约束 Z8 站位沉积物的年龄，通过对其年龄进行拟合后计算得到 Z8 站位 563 cm 处的年龄大约为 12,000 aB.P.，计算得出 Z8 站位的平均沉降速度约为 47 cm/ka。
不同来源的沉积物的稀土元素特征的差异性有助于进行物源示踪。Z8 站位沉积物样品的ΣREE、ΣLREE 和ΣHREE 随深度的变化都呈现出类似的变化趋势(图 1)，且ΣLREE 占了ΣREE的绝大部分比例。本文收集了台湾岛、吕宋、珠江、海南岛、红河与湄公河所携带沉积物的稀土元素数据，并结合 Z8 站位沉积物进行对比分析。首先对不同沉积物的稀土元素使用大洋玄武岩进行标准化，然后对球粒陨石归一化分布曲线进行分析(图 2)。
Z8 站位沉积物有着 LREE 高 HREE 低的特征，轻、重稀土具较强的分异作用，并且有着一定程度的 Eu 负异常，从 La 到 Lu 除了 Eu 外整体呈现出逐渐减小的趋势。结合 δEu 和 δCe 对潜在的不同物源区进行对比分析(图 2)，发现 Z8 站位的数据分布在区域 I (台湾岛)、区域 II (珠江)、区域 III (湄公河)和区域 IV (红河)的重叠位置，表明了研究区沉积物为混合来源，台湾岛、珠江、湄公河和红河的沉积物输入均对 Z8 站位的沉积物供给有着较大的贡献。此外，台湾岛的数据与样品的数据基本完全重合，表明台湾岛物源为最大物源，而珠江、湄公河与红河均与研究区样品有着不同程度的重叠。
结论
1) 珠江口盆地深水区沉积物主要为陆源供给，且属于混合来源。
2) 台湾岛为研究区最大的物源贡献者，红河、湄公河和海南岛对研究区沉积物有着较少的物源供给。
3) 深水环流和黑潮将大部分的台湾岛沉积物向西南方向运移到达 Z8 站位，季风驱动的表层环流和沿岸流将一定量的红河、湄公河和海南岛向东北方向运移到达沉积区。
03
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