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基于XRF岩芯扫描证据的福建木兰溪河口全新世沉积环境演化重建

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地球科学 2024年

作者：宋震李亚龙赵云高建华印萍杨守业上海交通大学海洋学院上海师范大学环境与地理科学学院同济大学海洋地质国家重点实验室南京大学地理与海洋科学学院青岛海洋地质研究所

为精确刻画和揭示强潮控山溪性河流河口全新世的沉积环境演化特征和控制因素，本研究选取福建中部潮控型山溪性河流—木兰溪河口的钻孔(MLX-S)为研究对象，在运用放射性14C和光释光建立沉积年代框架基础上，开展了沉积物粒度、XRF岩芯... 详细信息

为精确刻画和揭示强潮控山溪性河流河口全新世的沉积环境演化特征和控制因素，本研究选取福建中部潮控型山溪性河流—木兰溪河口的钻孔(MLX-S)为研究对象，在运用放射性14C和光释光建立沉积年代框架基础上，开展了沉积物粒度、XRF岩芯扫描及ICP-OES元素分析。研究发现，全新世木兰溪河口相继发育河流相、滨岸沼泽相、浅海相到潮控河口相，沉积环境演变主要受控于研究区的相对海平面变化。福建中部沿岸的相对海平面高度在9.0 ka左右约为-20 m；此后海侵不断扩大，至5.8 ka左右海平面达到最大高度，随后缓慢下降至今。岩芯高分辨率XRF扫描的元素相对强度数据校正后可指示沉积物的物源及古环境变化。钻孔的K/Ti比值表明，约8.8 ka以来，木兰溪河口沉积物主要为流域剥蚀产物和口外长江源细粒物质的混合；岩芯Fe/Ti比值在约3.6 ka、4.3 ka、5.4 ka和6.0 ka四个东亚冬季风较强时期均达到峰值且与东海内陆架泥质沉积记录一致，指示浙闽沿岸流强度的影响。本研究揭示我国东南沿海潮控型山溪性河口的河海相互作用特征，以及全新世季风-海平面变化驱动下的长江源细粒沉积物在陆架海复杂的源汇沉积过程，也拓展了XRF岩芯扫描方法在海陆相互作用强烈的大陆边缘地区应用潜力。

关键词：木兰溪全新世 XRF岩芯扫描沉积环境海平面变化东亚冬季风

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东亚河流沉积物的源汇过程及环境意义

东亚河流沉积物的源汇过程及环境意义

长江口-东海陆架黏土中高活性铁的富集效应及环境控制机制

中国矿物岩石地球化学学会第九次全国会员代表大会暨第16...

作者：杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室

＜正＞东亚大陆边缘不仅发育长江和黄河这样源自青藏高原的世界大河,也发育特色的台湾山溪性小河流,它们共同塑造了东亚的地形地貌;作为联系大陆与边缘海、大洋的纽带,河流沉积物源汇过程受构造-季风气候-海平面-海洋环流-人类活动等多...

＜正＞东亚大陆边缘不仅发育长江和黄河这样源自青藏高原的世界大河,也发育特色的台湾山溪性小河流,它们共同塑造了东亚的地形地貌;作为联系大陆与边缘海、大洋的纽带,河流沉积物源汇过程受构造-季风气候-海平面-海洋环流-人类活动等多因素控制,是研究地球圈层相互作用,包括大陆和岛屿的

关键词：

来源： cnki会议评论

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海洋地质与第四纪地质 2024年

作者：徐飘飘苏妮连尔刚王锐杨守业生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心同济大学长江水环境教育部重点实验室同济大学海洋地质国家重点实验室

铁元素的化学相态分析是深入理解沉积物的来源、环境演化以及铁参与的生物地球化学循环的关键手段，但不同粒级沉积物中铁化学相态研究薄弱，制约了表生铁循环的研究认知。本文选择长江口-东海陆架表层沉积物，通过六步提取法分析沉积... 详细信息

铁元素的化学相态分析是深入理解沉积物的来源、环境演化以及铁参与的生物地球化学循环的关键手段，但不同粒级沉积物中铁化学相态研究薄弱，制约了表生铁循环的研究认知。本文选择长江口-东海陆架表层沉积物，通过六步提取法分析沉积物全样及其黏土组分中总铁(FeT)、高活性铁(FeHR)、弱活性铁(FePR)和不活性铁(FeU)的含量，含量均遵循FeHR>FePR>FeU。全样中FeT和FeHR的含量与平均粒径、黏土、有机碳和铝含量密切相关，表明富含有机质的黏土矿物易于富集高活性铁；相较于全样，黏土组分中FeHR/FeT比值升高10%，而FePR/FeT比值则降低10%，反映黏土组分对高活性铁的富集效应。河口动力环境基本控制沉积物中Fe的相态分布，长江口最大浑浊带沉积物全样中FeT和FeHR含量较高，且受粒度的影响显著；黏土组分可以显著消除粒度效应的影响，FeT和FeHR被大量截留在最大浑浊带前缘的河口低盐度区域；而在中高盐度的口外区域，Fe的来源相对稳定，主要为富FeHR的长江源和贫FeHR的陆架源沉积物混合。本研究揭示黏土组分在流域-河口-陆架的迁移可能主导了高活性Fe在陆海界面的分布和循环过程，这对深入理解入海颗粒态Fe的源汇过程、地球化学循环及其环境效应有重要参考价值。

关键词：铁相态黏土组分富集效应长江口东海

自然环境变化与人类活动影响下的中小河流沉积物源汇过程

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海洋地质与第四纪地质 2018年第1期38卷 1-10页

作者：杨守业印萍同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 青岛海洋地质研究所青岛266071

山地小河在地球环境变迁和大陆边缘物质循环过程中具有重要作用,且受人类活动干预影响越来越明显。相比世界大河而言,中小河流多具有瞬时大通量、快速物质转换、易受极端事件和人类活动影响,且对环境变化响应敏感等特点,但学术界对它们... 详细信息

山地小河在地球环境变迁和大陆边缘物质循环过程中具有重要作用,且受人类活动干预影响越来越明显。相比世界大河而言,中小河流多具有瞬时大通量、快速物质转换、易受极端事件和人类活动影响,且对环境变化响应敏感等特点,但学术界对它们的研究很薄弱。目前迫切需要以地球系统科学的思路来重新审视中小河流在圈层相互作用中的角色,加强中小河流地学的系统研究,尤其是通过系统的野外观测与采样分析,积累较长期的实时连续现场水文泥沙等多参数观测资料;同时利用多学科交叉和多方法集成的研究手段,重点研究在全球变化与人类活动影响的双重因素驱动下,世界主要大陆和岛屿地区代表性的中小河流入海物质的通量与组成,向边缘海和全球大洋的物质输运、埋藏与循环过程,以及对不同尺度的全球气候变化和海陆物质循环的响应和影响;重点揭示不同纬度、地带性气候和人类活动影响下的中小河流代表的源汇体系特征,及与世界大河源汇体系的差异,深入理解地球表生过程和全球海陆相互作用的机制。

关键词：中小河流从源到汇沉积物自然环境人类活动

河口离子交换过程对流域化学风化通量估算的影响

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地球化学 2024年第2期53卷 234-245页

作者：刘楚青杨承帆杨守业同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制,河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法,然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO_(3))_(2)溶液提取长... 详细信息

大陆风化是构造尺度上维持地球系统气候稳定的重要机制,河水主要离子组成分析是约束流域风化类型和速率的主要方法,然而悬浮物与水体间阳离子置换对风化通量评估的重要性并未得到足够重视。本研究使用NH4Cl及Mg(NO_(3))_(2)溶液提取长江入海口悬浮物可交换态组分,探讨离子交换过程对元素循环及流域风化通量评估的影响。结果表明,悬浮物向口门外搬运过程中,可交换态Ca^(2+)含量降低了9.3×10^(-2) meq/g,约占河流端元悬浮物可交换态Ca^(2+)含量的53.8%,Na^(+)、Mg^(2+)、K^(+)含量分别增加了19.6×10^(-2) meq/g(约3266.7%),8.9×10^(-2) meq/g(约89.9%)和1.1×10^(-2)meq/g(约220.0%);离子交换量与颗粒粒径、矿物组成以及有机碳含量(TOC)等参数无明显相关性,主要受控于水体阳离子组成;根据可交换态阳离子含量变化以及长江入海泥沙通量,估算长江悬浮物入海过程中可释放Ca^(2+)通量约为7.9×10^(9)mol/a,吸附的Na^(+)、Mg^(2+)和K^(+)通量分别为26.3×10^(9)mol/a、6.0×10^(9)mol/a和1.4×10^(9) mol/a,相当于长江每年输入这些阳离子通量的2.5%、9.2%、4.4%和2.3%;大河河口离子交换过程是海陆间元素地球化学循环的重要环节,流域内海相沉积岩或沉积物吸附的Na^(+)和K^(+)再释放到河水中会导致硅酸岩风化通量的高估,初步估算现在长江流域的硅酸岩风化通量被高估15%,考虑到近几十年流域内人类活动导致入海泥沙量显著下降,地质历史时期该占比可能显著增大。因此,未来流域风化与河口元素循环研究应充分考虑水体和沉积物阳离子交换和人类活动的可能影响。

关键词：长江口悬浮物阳离子交换风化通量元素循环

冲绳海槽中部热液活动与IODP331航次初步成果

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地球科学进展 2011年第12期26卷 1282-1289页

作者：杨守业王权同济大学海洋地质国家重点实验室同济大学海洋与地球科学学院上海200092

伊平屋北部热液区(Iheya North hydrothermal field)位于冲绳海槽中部地区。综合大洋钻探计划(IODP)331航次于2010年9月1日至10月4日在该区钻探了5个站位(C0013～C0017):C0016站位位于North Big Chimney(NBC)地区活跃的热液烟囱和硫化... 详细信息

伊平屋北部热液区(Iheya North hydrothermal field)位于冲绳海槽中部地区。综合大洋钻探计划(IODP)331航次于2010年9月1日至10月4日在该区钻探了5个站位(C0013～C0017):C0016站位位于North Big Chimney(NBC)地区活跃的热液烟囱和硫化物—硫酸盐丘状体上;在C0013、C0014、C0015、C0016站位发现了异常高热流值;在热液补给区C0017站位,实现最大钻探深度达到海底下151 m。在活跃的丘状热液喷口处的C0016站位,尽管取芯率只有4.7%,但首次在现代海底获得黑矿型(Kuroko-type)、富闪锌矿的黑色矿石样品。其他4个站位岩芯主要为具有不同热液蚀变和矿化程度(沸石相到绿片岩相)的互层状半深海和火山碎屑沉积物,及火山角砾和浮岩砾屑。钻孔中不规则的地温梯度剖面变化揭示出地下流体的横向运移趋势。现场数据表明,岩芯孔隙水和气体组成在垂向和横向上变化较大。海底作用主要包括通过相态分离而形成高盐水和富气体的流体,矿物蚀变释放Ca而吸附Mg和Na,高温下K释放而低温吸收,硬石膏形成,有机质的微生物氧化和甲烷利用硫酸盐的厌氧氧化,微生物作用下甲烷形成等。船上研究未证实研究区存在活跃的深部生物圈,细胞丰度明显低于以前的ODP/IODP在陆架边缘的钻探站位。

关键词：综合大洋钻探计划IODP 深部生物圈冲绳海槽热液活动

利用铀同位素破碎年代学方法示踪流域侵蚀深度变化的原理、应用和前景

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中国科学：地球科学 2023年第7期53卷 1450-1460页

作者：徐洪敏李超段知非郭玉龙杨守业海洋地质国家重点实验室(同济大学) 上海200092 同济大学海洋与地球科学学院上海200092

流域侵蚀不但塑造了地表各种地貌形态,而且控制土壤剖面或者风化壳的岩石碎屑暴露,影响化学风化和CO_(2)吸收的速率,从而调节全球气候.因此,流域侵蚀过程的发生机制和控制因素研究可以深化地形地貌演化和气候演变的认识,是地球关键带研... 详细信息

流域侵蚀不但塑造了地表各种地貌形态,而且控制土壤剖面或者风化壳的岩石碎屑暴露,影响化学风化和CO_(2)吸收的速率,从而调节全球气候.因此,流域侵蚀过程的发生机制和控制因素研究可以深化地形地貌演化和气候演变的认识,是地球关键带研究的前沿.本文介绍了以沉积物碎屑组分铀同位素组成(^(234)U/^(238)U)示踪流域侵蚀的新方法.该方法只需少量细粒硅酸盐碎屑样品便可满足分析要求,广泛适用于各种沉积环境的地质样品.在稳定地貌区,当流域侵蚀较浅时,流域输出沉积物的碎屑组分(^(234)U/^(238)U)比值偏低;当流域侵蚀较深时,下游沉积物碎屑组分(^(234)U/^(238)U)偏高.而在构造活跃区,物质侵蚀以坡面迁移或者滑坡为主,侵蚀通常较深,流域输出沉积物多为新鲜沉积物,其碎屑组分的U同位素组成接近“久期平衡”状态,即(^(234)U/^(238)U)接近1.该方法对于示踪轨道尺度上流域侵蚀深度的变化有一定优势;同时对于快速气候变化及人类活动造成的侵蚀变化也有灵敏的响应.

关键词：流域尺度侵蚀深度铀同位素破碎年代学 (^(234)U/^(238)U)

XRF和LA-ICPMS测定硫化物熔片中的主次量元素

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光谱学与光谱分析 2016年第11期36卷 3683-3688页

作者：徐娟杨守业胡兆初罗涛黄湘通同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

采用高纯HNO_3为氧化剂代替传统的氧化剂,以GeO_2为玻璃化试剂,建立了一种简单、高效的硫化物熔融玻璃片的前处理方法。XRF和LA-ICPMS分析结果表明,相对于粉末压片法,熔片法制备的样品具有更好的均一性和可靠性。3种硫化物国家一级标准... 详细信息

采用高纯HNO_3为氧化剂代替传统的氧化剂,以GeO_2为玻璃化试剂,建立了一种简单、高效的硫化物熔融玻璃片的前处理方法。XRF和LA-ICPMS分析结果表明,相对于粉末压片法,熔片法制备的样品具有更好的均一性和可靠性。3种硫化物国家一级标准物质的XRF和LA-ICPMS主次量元素(Si,Al,Fe,Mg,K,Ca,Na,Mn,Cu,Zn)分析测试结果均与推荐值相吻合(Ti缺少推荐值),测定误差都在允许范围内,XRF三次熔片测试结果的精密度RSD<5.6%;LA-ICPMS 15次测试结果精密度RSD<3%。表明建立的硫化物熔融玻璃片的前处理方法可较好的应用于XRF和LA-ICPMS分析硫化物中的主次量元素。

关键词：硫化物 X射线荧光光谱仪激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪氧化剂二氧化锗

长江沉积物中赤铁矿和针铁矿的漫反射光谱分析

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地球科学（中国地质大学学报） 2012年第S1期37卷 11-19页

作者：李超杨守业同济大学海洋与地球科学学院上海200092 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092

赤铁矿和针铁矿是自然界常见的风化产物,对气候环境具有灵敏的指示作用.本文利用漫反射光谱技术,分析了长江干流及其主要支流悬浮颗粒物及河漫滩沉积物中赤铁矿和针铁矿的分布特征.结果表明,长江沉积物中可见光漫反射光谱一阶导数赤铁... 详细信息

赤铁矿和针铁矿是自然界常见的风化产物,对气候环境具有灵敏的指示作用.本文利用漫反射光谱技术,分析了长江干流及其主要支流悬浮颗粒物及河漫滩沉积物中赤铁矿和针铁矿的分布特征.结果表明,长江沉积物中可见光漫反射光谱一阶导数赤铁矿特征峰出现在565nm处,针铁矿一阶导数主峰出现在505nm处,次峰出现在435nm处.与以往在黄土研究中的结果不同,长江沉积物中针铁矿一阶导数主峰的峰高普遍低于针铁矿次峰的一阶导数峰高.在长江流域内,干流样品赤铁矿和针铁矿含量变化不大,而上游支流赤铁矿和针铁矿含量总体较低,反映了它们的来源不同和水动力作用影响.长江与黄河沉积物、黄土及粉尘的漫反射光谱数据对比发现,不同环境下赤铁矿和针铁矿含量差别明显,具有一定的气候环境与源区指示意义.

关键词：赤铁矿针铁矿漫反射光谱长江沉积物物源示踪矿物学