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海湾是大陆海岸线凹向陆地所形成的海域,通常是地表径流的入海口,是海陆交互作用的典型地带。广东省位于华南大陆东部沿岸,岸线曲折,分布众多大小海湾,为人类活动提供了良好的生存环境和各种资源。因此,探明海湾沉积物的地球化学物质组成和来源及沉积环境和类型等特点,全面更新和充实海湾沉积物的基础数据资料和图件,对于了解海湾的自然环境属性、深化对海洋沉积环境及其影响因素和变化规律的认识,开发利用近岸海洋资源和发展国民经济建设具有重要的科学意义。
本文选取广东沿岸从东到西6个典型海湾(柘林湾、汕头港、大亚湾、海陵湾、湛江港和雷州湾)为研究对象,对其表层沉积物和柱样沉积物进行了较为系统的粒度和元素地球化学分析,并运用多种数理统计分析方法,探讨了各海湾沉积物的元素地球化学以及沉积环境和物质来源等特征。主要研究内容包括:(1)表层沉积物的粒度组成、沉积物类型及分布特征;(2)柱样沉积物的粒度变化特征;(3)表层沉积物的元素地球化学组成和分布特征;(4)柱样沉积物的特征元素/参数变化规律;(5)沉积物地球化学元素之间以及元素组成与粒度和沉积物类型之间的相关性分析;(6)各海湾的沉积环境和沉积物物质来源及其对比分析。通过上述研究获得了以下主要结果和认识:
1、获得了各海湾表层沉积物的粒度组成和沉积物类型分布特征,粤东3个海湾(柘林湾、汕头港和大亚湾)的沉积物以粉砂为主;粤西海陵湾沉积物以粉砂和粘土为主,湛江港和雷州湾沉积物以砂为主。分析指出沉积物底质类型的分布与物质输运方式和来源具有相关性,径流输送的陆源物质颗粒偏粗,优先沉积在入海口附近海域,而海流输送的沉积物(如大亚湾)颗粒偏细,且粒径较为均一,沉积物以粘土质粉砂为主。
2、获得了柱样沉积物的粒度和地球化学元素/参数的历史变化特征和规律,发现柘林湾、大亚湾和雷州湾的Si/Al比值与沉积物的粒径变化表现出良好的镜像对称关系,即平均粒径值Φ越大(颗粒越细),Si/Al比值越小;稀土元素总量(ΣREE)与沉积物的粒径变化则表现出良好的同步变化,即平均粒径值Φ越大(颗粒越细),ΣREE越高。而汕头港、海陵湾和湛江港的变化规律不明显。分析认为在沉积历史演变过程中,前者的沉积环境和物质来源相对较稳定,而后者可能其沉积环境曾受到过干扰或沉积物质来源曾发生过改变。
3、对表层沉积物中常、微量元素与沉积物粒度和沉积类型的相关性进行了统计分析,结果显示Si主要富集在粗粒沉积物类型(砂和粉砂质砂)中;Ca和Sr主要富集在中细粒沉积物类型(砂质粉砂)中;Al、Fe、Mn、P、Ti、V、Co、Ni、Zr、Nb、Hf、Ta等主要富集在细粒沉积物类型(粘土质粉砂和砂-粉砂-粘土)中;Ba、K、Na、Mg在不同沉积物类型中的含量差异无明显规律,但相对富集在细粒和中细粒沉积物类型中。沉积物的REE含量与砂含量表现出弱的负相关,与粉砂和粘土含量及平均粒径均表现出弱的正相关;Ca、Sr、Ba、Hf、Zr与沉积物粒径的相关性较差。上述结果表明,所研究海湾沉积物的元素含量基本符合“粒度控制规律”。
4、表层沉积物元素之间的相关性和稀土元素特征表明,沉积物的物源组成是控制沉积物元素化学特征的主导因素。海湾周边的源岩特征是影响各个海湾的沉积物组成的重要因素,粤西汕头港、雷州湾海区因受到雷州半岛及周边广泛出露的玄武岩影响,其沉积物的REE含量、轻重稀土的分馏程度等特征均与源自粤东花岗岩出露区的柘林湾、汕头港海区沉积物明显不同。