东海沉积物岩芯中生物硅的测定及其地层学分析

发布时间：2020-11-08 19:49

　　 沉积物岩芯中生物硅记录着水体中DSi的历史变化,能反映了硅质生物的生产力的时间和空间变化,是古气候学研究中的一种重要的替代指标。本文测量了东海的四个沉积物岩芯中烧失量(总有机质含量)、放射性核素和生物硅含量;采用~(210)Pb过剩方法计算沉积速率并建立岩芯的年代序列;综合比较和分析沉积物的含水量、烧失量、放射性核素和生物硅含量等指标,反演沉积环境变化揭示其地层学和海洋学意义。 采用HPGe-γ谱方法测定了东海四个沉积物岩芯的放射性核素~(238)U、~(226)Ra、~(210)Pb、~(228)Th、~(228)Ra、~(40)K和~(137)Cs的含量,利用~(210)Pb_(ex)方法估算质量累积速率,推断沉积物岩芯的年代。S0508-1、S0703-2、S0801-1和S1004-1四个岩芯的沉积物质量累积速率分别为0.375、1.708、2.320和0.677gcm~(-2)a-1,涵盖的时间尺度分别为422、103、94和315a。除~(226)Ra和~(210)Pb之外,岩芯中的放射性核素分布受到离岸距离、或海水深浅等因素的影响,近海陆架(S0801-1和S0703-2)的含量大于外大陆架(S1004-1和S0508-1),与东海沉积物中“元素的沿陆分带分布”现象一致。四个岩芯中~(226)Ra含量基本一致。 本研究采用连续提取法测定不同岩芯或同一岩芯的不同层位的沉积物样品在不同浓度(0.5、1.0和2.0 mol/L)的碳酸钠溶液条件下的生物硅含量,比较连续提取法和单点提取法的测量结果差异,探讨了影响化学提取法准确性的因素,建立了一个适合东海沉积物中生物硅的测量方法——85℃的1.0 mol/l Na_2CO_3(5h)的单点提取法。S0508-1,S0801-1,S0703-2和S1004-1四个岩芯的生物硅含量(SiO2%)分别为1.01～1.84、1.04～2.01、1.12～2.48和1.11～1.69,平均值为1.39、1.53、1.81和1.40;表层(0-5cm)的生物硅含量分别为1.56～1.83、1.67～1.86、1.62～2.06和1.33～1.42,平均值为1.69、1.78、1.79和1.36。 从水平分布上来看,东海沉积物岩芯的生物硅含量比较接近,但是也存在细微的差异:近岸生物硅含量相对较高;总体上,东海沉积物岩芯及其表层中生物硅含量、沉积物中硅藻数量(金翔龙,1992)和海水中的硅酸盐的空间分布(郑元甲等,2003)都表现出“近岸高,远海低,北部高、南部低”的分布特征,可能与长江径流输入有关密切的关系。岩芯的平均烧失量呈现距岸越近含量越高的趋势,表层沉积物中烧失量呈现北高南低的趋势。 S0508-1站位位于东海东北部,整个岩芯上部烧失量和生物硅含量最高,可能与上世纪80年代以后受到人类活动影响有关。46～50gcm~(-2)层段中烧失量、生物硅和沉积物类型变化可能与1855年古黄河改道有一定的关系。75gcm~(-2)以下层段可能是晚更新世和全新世早期的低海平面的滨海“残留沉积”,而不是现代的近海沉积物。S0703-2站位位于强烈的上升流区,营养盐丰富,生物量大,硅藻繁殖茂盛。岩芯中的烧失量和生物硅含量随时间有递增趋势,这可能与人类活动,工业发展和环境污染有关;比较发现生物硅和烧失量的峰值与厄尔尼诺现象爆发的年份存在一定的一致性,说明厄尔尼诺现象对海洋水体中生物的生长有一定影响。S0801-1站位位于浙江沿海南部的洞头列岛东南海域。该区域江浙沿岸流和瓯江等河流径流及远岸区盐度锋辐聚,咸淡水相交,容易造成N、P、Si积累,引起富营养化;另外工业和生活污水的排放入海也容易导致赤潮发生。岩芯的生物硅和烧失量的峰值与台风或风暴潮的年份基部上存在有一致性,说明台风和风暴潮可能会造成沉积物和营养盐的波动。S1004-1中的烧失量和生物硅含量基本上变化不大,与其它岩芯相比其含量明显偏低。该站点终年存在一个具有高盐特性的外海海水(暖流),初级生产力水平较低,进入沉积物中的烧失量和生物硅含量较低。岩芯中约14 gcm~(-2)处放射性核素、含水量、烧失量和生物硅呈明显的“分层”现象,可能与台湾1986年的三次大地震有关。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：P736.41
【部分图文】：

能选择较低浓度的碱性提取液以降低非生源硅的污染。假如条件允许，还要尽可能的结合沉积物类型以及矿物学特征等因素来选择更适合的碱度条件。图1-1 不同粘土矿物在不同碱性提取液中的硅随时间的溶解状况（Kamatani and Oku，2000）Fig.1-1 Time course of extractable silica from various clay minerals in different alkaline solutions

对于不同地区或同一地区不同来源的沉积物中的生物硅来说，采用Al的斜率校正来测定生物硅很难得到一个令人信服的结果。图1-2 碱性提取液从粘土矿物析出的Al2O3-SiO2的关系（Kamatani and Oku，2000）Fig.1-2 Extracted SiO2plotted against extracted Al2O3from clay minerals during alkaline digestion图1-3 Al校正外推法测定沉积物中生物硅的原理(Kamatani and Oku，2000)Fig.1-3 The principle of determining BSi contentin sediments by Al extrapolation—correction method注：A）沉积物不同碱度条件下中SiO2的析出量随时间的变化曲线；B）沉积物不同碱度条件下中Al2O3的析出量随时间的变化曲线；C）Al校正外推法测定沉积物中生物硅含量。（3）(Ge/Si)比校正。海洋中的无机锗Ge的地球化学行为与硅Si相似，锗时常也被海洋中硅质生物体吸收进入生物体，因此海洋沉积物的（Ge/Si）比可作为化学提取法提

11图1-3 Al校正外推法测定沉积物中生物硅的原理(Kamatani and Oku，2000)Fig.1-3 The principle of determining BSi contentin sediments by Al extrapolation—correction method注：A）沉积物不同碱度条件下中SiO2的析出量随时间的变化曲线；B）沉积物不同碱度条件下中Al2O3的析出量随时间的变化曲线；C）Al校正外推法测定沉积物中生物硅含量。（3）(Ge/Si)比校正。海洋中的无机锗Ge的地球化学行为与硅Si相似，锗时常也被海洋中硅质生物体吸收进入生物体，因此海洋沉积物的（Ge/Si）比可作为化学提取法提
【引证文献】

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本文编号：2875253