南黄海表层沉积物中粘土矿物分布及物源分析_宋召军

南黄海表层沉积物中粘土矿物分布及物源分析宋召军1,张志珣2,余继峰1,刘新波2(1.山东科技大学地质科学与工程学院,山东青岛266510;2.青岛海洋地质研究所,山东青岛266071)摘　要:以南黄海表层沉积物中粘土矿物的测试数据为基础,分析了研究区内4种粘土矿物(伊利石、高岭石、蒙皂石、绿泥石)的分布特征。

研究表明:本区伊利石含量最高,蒙皂石或高岭石次之,绿泥石含量最低;粘土矿物的组合类型以伊利石-蒙皂石-高岭石-绿泥石型为主,伊利石-高岭石-蒙皂石-绿泥石型次之;南黄海粘土矿物主要是陆源成因,物质主要来源于黄河和长江的供给。

关键词:粘土矿物;南黄海;分布特征;物质来源中图分类号:P736.21 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2008)03-0001-04Study on Distribution and Material Sources of Clay Minerals inS urface Sediments of the Southern Yellow S eaSONG Zhao-jun1,ZHANG Zhi-x un2,YU Ji-feng1,LIU Xin-bo2(1.College o f G eo-science&Eng.,SU ST,Qing dao,Shandong266510,China;2.Institute o f M arine G eolo gy,Q ing dao,Shandong266071,China)A bstract:Based on the previously av ailable data o f clay minerals in the surface sediments o f the Southe rn YellowSea,this paper mainly deals with the distribution of4types o f the clay minerals(illite,kao linite,smectite and chlo-rite).T he r esear ch results show that the content of the illite in this a rea is the highest,the smectite o r kao linite a re the second and chlo rite is the low est;the illite-smec tite-kao linete-chlo rite-ty pe rock is the main ty pe of the clay min-er als assemblage in the area,and the second one is illite-kao linete-smec tite-chlorite-ty pe;the material source of clay mine ral is mainly f rom the Y ellow Rive r and theYang tze River.Key words:clay miner al;the Southern Y ellow Sea;distributio n characteristic;material so urce 粘土矿物是海洋沉积物的重要组成部分,广泛分布于各种类型的沉积物中。

由于粘土矿物具有独特的物理化学性质,它对地质作用和地质环境的变化反映敏感,因而粘土矿物的组分、组合、形态、结构等特征可用于阐明海洋沉积作用、物质来源、沉积环境、古气候以及进行地层划分[1-3]。

南黄海是半封闭的陆架海,现代泥质沉积广泛发育,粘土矿物构成了区内沉积物的重要组分,其类型多样,分布广泛,是各种地质作用信息的重要载体。

近年来许多学者对南黄海海区的粘土矿物进行了较为深入的研究,取得了许多重要成果[4-6]。

本文在前人研究的基础上,利用国土资源部青岛海洋地质研究所2001年所取得的62个表层沉积物样品(取样站点主要分布于32°～36°N;121°～124°E)和分析数据,对南黄海表层沉积物中粘土矿物的分布特征及物质来源进行了分析。

1　样品的处理与分析粘土矿物的处理方法是参照国家标准(GB/T13909—1992)《海洋调查规范—海洋地质地球物理调查》的方法,将约40～70g的柱状和表层沉积物样品,根据其中泥质组分的多寡,放入2000mL的烧杯中,加入收稿日期:2007-08-27基金项目:国家自然科学基金项目(40706027,40176021)作者简介:宋召军(1976—),男,黑龙江木兰人,副教授,博士,主要从事海洋地质学、沉积学方面的研究.蒸馏水充分洗涤搅拌成悬浮液。

对于含有机质较多的样品,则先用适量的双氧水除去有机质并搅拌成悬浮液;然后按斯托克斯沉降定理,提取<2μm 的粘土组分,将提取到的粘土组分分别制成甘油饱和定向片及自然定向片。

保留剩余的粘土组分,以备进行其他测试和验证用。

本样品含铁、钙质不高,仅用双氧水处理后样品即可充分分散,为尽量保持样品中粘土矿物的原始特征,故未进行去铁、钙处理。

粘土矿物的X 衍射分析采用日本理学D /Max -RA 型高功率转靶X 射线衍射仪。

粘土矿物的定性鉴定主要是根据经甘油饱和处理后的定向片的X 衍射图谱进行的。

衍射图谱出来后对粘土矿物进行半定量分析,粘土矿物相对含量的半定量计算据Biscaye 方法[7]。

2　粘土矿物组合类型研究区的粘土矿物类型主要为伊利石、蒙皂石、高岭石和绿泥石,混层粘土矿物在个别样品中的X 衍射图谱中有显示。

蒙皂石普遍结晶不良,在其X 衍射图谱中表现为在甘油处理后的X 衍射图谱中其衍射峰弥散、宽化,而其他三种粘土矿物的衍射峰则相对较尖锐,说明它们结晶良好。

在研究区的沉积物中,粘土矿物的含量普遍以伊利石为主,其次分别为蒙皂石或高岭石,再次则为绿泥石。

研究区内粘土矿物的组合类型根据样品中各粘土矿物的相对含量,特别是蒙皂石的相对含量,可分为四种组合类型:伊利石-蒙皂石-高岭石-绿泥石型(Ⅰ型)、伊利石-高岭石-蒙皂石-绿泥石型(Ⅱ型)、伊利石-高岭石-绿泥石-蒙皂石型(Ⅲ型)、伊利石-高岭石-绿泥石型(Ⅳ型)。

在表层沉积物中,粘土矿物的组合类型以Ⅰ型为主,其次为Ⅱ型,然后分别为Ⅲ型、Ⅳ型。

Ⅲ型和Ⅳ型在本区表层沉积物中所占的比重不大(表1)。

表1　粘土矿物的组合类型表T ab .1　T y pes of clay mineral assemblag e 各组合类型的频数粘土矿物组合类型Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型Ⅳ型样品个数472095百分比/%58.024.711.16.23　粘土矿物的含量和分布特征3.1　伊利石由表1可知,伊利石是研究区沉积物中含量最高的粘土矿物,含量为44.5%～78.8%,平均值为61.80%。

以56%和64%为界,将伊利石分为低含量区(<56%)和高含量区(>64%)。

伊利石高值区(>64%)分布在研究区的西北部、西南部(苏北浅滩)和中部海域的小块地区;低值区(<56%)主要分布在研究区中南部和东部。

伊利石总的分布特征是,在研究区西北部、西南部和中部海域含量较高,其他地区含量较低(图1)。

3.2　蒙皂石蒙皂石是研究区沉积物中含量较低的粘土矿物,含量为0.0～40.3%,平均值为15.8%。

以12%和16%为界,将蒙皂石分为低含量区(<12%)和高含量区(>16%)。

蒙皂石的高值区主要分布在研究区的东北部、海州湾外海和中南部;蒙皂石的低值区主要分布在研究区的南部、中部和西北部。

蒙皂石总的分布特征是,研究区东北部、西部和中南部含量较高,而中部、西北部含量较低(图2),与伊利石相反。

3.3　高岭石高岭石含量为9.3%～20.9%之间,平均值为13.0%(表1)。

以12%和16%为界,将高岭石分为低含量区(<12%)和高含量区(>16%)(图3)。

高岭石的高值区主要分布在研究区南部、中北部和西部;低含量分布区主要在研究区的中部和东北部、西北部。

高岭石的总分布特征是,西部、中北部含量较高,而东南部、东部含量较低。

3.4　绿泥石绿泥石含量在5.5%～14.6%之间,平均值为9.4%(表1),是研究区沉积物中含量最低的粘土矿物。

以8%和12%为界,将绿泥石分为低含量区(<8%)和高含量区(>12%)(图4)。

绿泥石的高值区主要分布在研究区西南部和中北部。

绿泥石的低含量分布区主要在研究区的西北部和东部。

4　粘土矿物物质来源探讨已有研究表明,南黄海粘土矿物主要是陆源的。

南黄海西部有两大明显的物质来源:由沿岸流携带而来的现代黄河物质与苏北老黄河口堆积体受侵蚀再搬运而来的物质[4]和长江向东偏北方向运移进入南黄海中部的物质[8]。

本研究区位于南黄海,根据其中粘土矿物的类型和共生组合特点,说明其沉积物主要来自于周边黄河、长江水系等携带的大量陆源物质和邻近海域沉积物的再沉积作用。

但风力以及流经沉积区内的黑潮分支之一黄海暖流也可带入陆源或来自大洋的细粒物质[9]。

粘土矿物一般由风化作用而形成,其类型主要取决于母岩类型和气候条件。

如伊利石主要为长石的风化产物,而长石既是重要的造岩矿物又是各大岩类中普遍存在的矿物。

因此,作为陆源物质的伊利石在本区沉积物中占主要地位就不足为奇了。

高岭石和绿泥石也是入海陆源细粒物质的主要矿物成分。

一般认为,绿泥石的主要母岩是变质岩,主要形成于以物理风化为主的高纬度地区。

高岭石则多形成于低纬度地区的温暖潮湿环境中。

而本区蒙皂石的情况则较为特殊。

前已述及,本区蒙皂石结晶不良,表现为在其X衍射图谱中峰形弥散。

蒙皂石的这一特征,在远洋沉积物中同样如此。

陆源物质在入海后,要面临一个长途搬运,混合以及沉积后的改造作用。

因此,在本区沉积物中的粘土矿物均是多种因素共同作用后的产物,只不过某种因素起主要作用而已。

南黄海为半封闭陆架海,其粘土矿物的特征及其分布除受陆源区的母岩类型和气候环境影响外,还受搬运过程以及沉积区的沉积水动力条件控制。

本区属黄海陆架,其环流系统为包括黑潮系统及沿岸流系统的气旋式环流系统。

黑潮的分支之一黄海暖流对南黄海的影响较大。

黑潮属大洋性强流,可携带大量的远洋物质,其中包括远洋粘土矿物,特别是蒙皂石。

有研究表明[9],大洋中的蒙皂石大多是海底火山灰海解后的产物,在深海沉积物中的含量较丰富。

因此,根据本区蒙皂石的X衍射特征,以及本区的沉积水动力环境,认为本区的蒙皂石除主要来自于黄河物质外,黑潮系统有可能带来一些远洋物质。