海南岛周边海域环境变化的粘土矿物学研究

【摘要】： 粘土矿物在现代海洋环境中分布十分广泛,是海洋沉积物的重要组成部分。海洋沉积物作为一个巨大的信息库,储存着丰富的有关地球历史、环境演化的信息。粘土矿物由于其结构和物理、化学性质的特点,在形成及演变过程中携带着丰富的气候变化信息,分布广泛又容易取样,早已成为古气候研究的有效辅助研究对象之一。 本次研究首先采用X射线衍射分析(XRD)方法厘定了海南岛近海沉积物中粘土矿物的种类和相对含量。357个样品的XRD分析结果显示,该研究区的粘土矿物主要由伊-蒙混层矿物、伊利石、高岭石和绿泥石等组成,其中182个表层样品中上述4种矿物的平均含量分别为34. 2%、27.3%、21.1%和17.4%。在南海沉积物中发现高含量(1/3)的伊-蒙混层矿物存在尚属首次,为此就其成因做了专门的探讨。采用人工判别分区和Q型聚类分析分区相结合的方法,划分出了3个表层粘土矿物组合区。结合海南岛本土的地质背景和相关水动力特征,进一步探讨了粘土矿物的成因、来源和受控因素。参照前人关于伊-蒙混层矿物、伊利石和高岭石的气候标识研究结果,依据表层沉积物(0～20cm)AMS14C定年的结果,认为1500a以来海南岛及周边区域一直处于比较温湿气候环境的结论。其次对7个沉积柱(175个样品)中的粘土矿物进行了含量、分布特征及其指示意义的分析,探讨了各柱的沉积环境和物质来源,并根据沉积扰动事件推断海南岛近海区域,约在3500～6000Cal.aBP期间,水动力作用强烈,气候比较动荡。 最后依据B106沉积柱AMS14C定年数据和其粘土矿物的定量结果,参照对比前人采用其它研究方法和研究对象获得的古气候环境事件结论,提出用(伊-蒙混层矿物+伊利石)/高岭石含量比值的矿物学指标来指示古气候环境事件。研究结果显示,B106柱的粘土矿物学指标指示出16725 Cal.aBP以来的7次古气候变化事件,分别是13100±45 aBP的“博林暖期升温事件”、10393±45 aBP的“新仙女木降温事件”、8000 Cal.aBP对应的“全新世最大降温事件”、4624±35 aBP的“中国南方降温事件”、3370±40 aBP的降温事件、922BC的干旱降温事件和514 AD的“南北朝降温事件”。这说明在一定条件下利用海洋沉积柱粘土矿物组合、含量的变化特点,也可以揭示千年尺度的古气候环境变化事件。