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珠江口及近海沉积有机质的分布、来源及其早期成岩作用研究

张凌  
【摘要】: 本文通过对珠江口及近海沉积柱C、N元素含量、OC/N比值、稳定C、N同位素组成的分析,研究了从珠江口到近海不同来源沉积有机质的分布及其时空变化,探讨了其变化原因和生态环境意义,估算了近海有机质的沉积通量,并且与珠江口的沉积通量进行了对比。在此基础上,本文首次分析了该海域浮游生物、悬浮颗粒物以及沉积物中不同类型有机化合物(THAA、TCHO、lipid和酸不溶有机物)的含量和稳定C同位素组成,对早期成岩过程中有机质的化学和同位素分馏效应以及机理进行了研究和探讨。研究结果表明: (1)沉积物TOC、TN含量随着离开河流出海口距离的增加呈现逐渐降低的趋势。珠江口沉积柱下部TOC含量较稳定,往上部则含量及其变化幅度均显著增大,这很可能反映了人类活动的影响。 (2)近海站位沉积有机质的δ~(13)C_(org)变化范围很小,表明δ~(13)C_(org)对该海域沉积有机质的来源具有很好的指示作用。沉积有机质OC/N可以作为其来源的辅助证据;而δ~(15)N则对该海域沉积有机质的来源没有指示意义。 (3)从河流出海口往近海方向,陆源有机质所占沉积有机质的比例呈下降趋势;在珠江口内,陆源有机碳所占比例略大于海洋生物成因有机碳,而近海有机质以当地水生藻类为主要来源(87~98%)。 (4)根据沉积物TOC含量及其来源的二元混合模拟计算结果,珠江口沉积物中陆源有机质的含量大大高于近海,而水生沉积有机碳的含量与近海差异不明显,即河口地区沉积有机碳的高含量主要来自陆源有机质的贡献。 (5)近海站位C5和E4水生生物成因有机碳的沉积通量为1.26~1.63mg/cm~2.a,大大低于珠江口水生有机碳的沉积通量(6.1~13.5mg/cm~2.a),表明珠江口的初级生产力大大高于近海,这很可能与珠江径流带来的大量营养盐输入有关。 (6)THAA、TCHO和lipid在有机质中的相对含量从浮游生物→颗粒有机质→表层沉积物→沉积柱下部依次降低,而酸不溶有机物的相对含量则不断升高,这反映了有机质的化学组成在早期成岩过程中的变化趋势。 (7)不同类型有机化合物的分解速率差异以及细菌有机质的形成和分解不仅导致有机质的成分不断变化和演化,也是造成沉积有机质同位素组成发生改变的主要原因。 (8)贫~(13)C与富~(13)C的有机化合物同位素分馏效应因相互抵消而减小,细菌成因有机质δ~(13)C_(org)也可以部分抵消因有机化合物的选择性分解所造成的同位素分馏效应,因此该海域沉积有机质δ~(13)C_(org)相对稳定。细菌成因有机氮的加入导致沉积有机质的δ~(15)N明显低于浮游生物,并且导致沉积物的δ~(15)N变化范围增大。


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