海域粘土论文：海域粘土特点与来源探析

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本文作者：张晓飞陈坚徐勇航赖志坤作者单位：国家海洋局第三海洋研究所

A区粘土矿物特征

A区粘土矿物组合以高的绿泥石和高岭石，低的伊利石和蒙脱石为特征(图4)．伊利石含量为47%～60%，平均含量为53%(图5)．在由陆向海方向，伊利石含量明显增加．绿泥石含量为13%～20%，平均含量为18%，比B、C区的含量高．高岭石含量由陆向海递减趋势明显，变化范围为14%～26%，平均含量为19%，在3个区块中含量最高．A区的蒙脱石含量在3个区块中最低，平均含量只有10%，变化范围为6%～14%．

B区粘土矿物特征

B区粘土矿物组合与A区明显不同，蒙脱石含量明显增加，变化范围为6%～33%，平均含量为16%，为3个区块中最高．高岭石平均含量下降至13%，变化范围为7%～27%．伊利石平均含量上升至56%，变化范围为44%～64%．绿泥石平均含量下降至15%，为3个区块中最低，其变化范围为5%～22%．

C区粘土矿物特征

C区粘土矿物组合特征为高伊利石、低高岭石．伊利石平均含量为59%，为3个区块中最高，变化范围为48%～69%．高岭石平均含量为3个区块中最低，为12%，变化范围为9%～19%．蒙脱石平均含量比B区稍低，为14%，变化范围为7%～26%．绿泥石平均含量与B区很接近，为16%．变化范围为10%～23%．

南海周围主要河流粘土矿物特征

南海周围主要河流有珠江、台湾河流、吕宋河流、红河、湄公河和越南中部河流．珠江是中国第三大河流，珠江流域盆地粘土矿物组合由高岭石(平均值46%)、绿泥石(平均值25%)和伊利石(平均值26%)组成，蒙脱石基本上不存在(表1)［12］．虽然台湾地区的山区性河流流域面积很小，但是受季风或台风降雨的影响，其流量和沉积物入海通量非常可观，其河流表层沉积物的粘土矿物组分主要为绿泥石(平均值41%)和伊利石(平均值56%)，高岭石和蒙脱石含量极少(表1)［21］．吕宋岛河流的流域面积很小，吕宋岛上火山活动非常发育，季风带来的降雨对吕宋岛河流影响很大，其表层沉积物的粘土矿物组分主要为蒙脱石(平均值为86%)，含有少量高岭石(平均值为9%)和绿泥石(平均值为5%)，伊利石几乎不存在［15］(表1)．南海西接中南半岛，中南半岛上发育了多条河流，其中，湄公河和红河沉积物的粘土矿物组成相近，以伊利石(湄公河为35%，红河为43%)含量最多，其次为高岭石和绿泥石(平均都在24%～28%)，蒙脱石(湄公河为11%，红河为7%)含量较少(表1)［13］．

粘土矿物的来源分析

研究区的粘土矿物的物源区可以根据研究区表层粘土矿物分布特征和周围河流供给的主要粘土成分以及洋流搬运作用来确定［16，32］．

1)A区粘土矿物的来源分析

在珠江口外陆架区，高岭石含量由陆向海方向递减的趋势很明显，由26%降到14%(图4)，这表明珠江为A区提供高岭石．伊利石含量由陆向海方向递增的趋势明显，由47%增到60%，并且伊利石含量在A区有自东向西减小的趋势．这说明伊利石主要来自A区的东面，即台湾的河流．绿泥石含量在A区北部含量较高，往南含量降低，另外A区东部绿泥石含量也较高(图4)．这表明珠江和台湾的河流一起为A区提供绿泥石．结合表1中珠江和台湾的河流的伊利石和绿泥石数据以及图4中伊利石和绿泥石的含量及分布特征，可以推断台湾的河流为A区伊利石的主要物源区，珠江为其次要物源区;珠江和台湾的河流对A区的绿泥石贡献作用差不多．A区北部蒙脱石含量很低，为6%～14%．从表1可以发现，珠江和台湾的河流的蒙脱石含量极低．珠江和台湾的河流都不能为南海北部提供蒙脱石，事实上只有吕宋岛的河流能够为南海北部提供蒙脱石［12，14-15，19］，因此A区的蒙脱石来自吕宋岛的河流．以上结论与前人的研究成果比较吻合［12，16］珠江提供的高岭石在进入A区后，广东沿岸流和华南近岸流将其向西搬运，决定了其在A区的分布特点．台湾的河流提供的伊利石和绿泥石一小部分由广东沿岸流在北部陆架向西搬运［16］，珠江提供的伊利石和绿泥石受到广东沿岸流的搬运作用，这些因素决定了A区伊利石与绿泥石的分布特征．吕宋岛上的河流提供的蒙脱石由黑潮侵入后形成的黑潮南海分支表层洋流向西搬运至A区［16］．

2)B区粘土矿物的来源分析

高岭石含量在B区由陆向海方向下降很明显，由27%下降到7%(图4)．这表明B区高岭石主要由海南岛的河流提供．万泉河水系作为海南岛三大水系之一，其入海口在海南岛的东面，即出海口面对B区．另外，万泉河水系的物源不经西沙海槽，经珠江口盆地直接入南海洋盆［33］．所以，主要是万泉河为B区提供高岭石．在B区西部伊利石和绿泥石含量都有自陆向海上升的趋势．这表明海南岛的河流不是B区西部伊利石与绿泥石的主要物源区．此外，B区西部有一伊利石与绿泥石高值区呈舌状向东北延伸;与此同时，B区东部有一伊利石与绿泥石高值区呈舌状向东南延伸．两者之间，即B区中部有一伊利石与绿泥石低值区．这表明B区西部的伊利石与绿泥石来自B区的西南方向，B区东部的伊利石和绿泥石来自B区的东北方向．B区西南方向的潜在物源区为湄公河、红河、越南中部河流(表1)．越南岸外陆坡区－深海区粘土矿物主要来自中南半岛，而不是湄公河［34］．所以湄公河更不能为本研究区提供物源．因此，红河、越南中部河流为B区西部伊利石与绿泥石的主要物源区．红河、越南中部河流携带的伊利石与绿泥石可能是在西南向季风流的作用下搬运到B区西部的．B区东部的伊利石和绿泥石主要来自台湾的河流．一方面，台湾的河流提供的伊利石和绿泥石一小部分由广东沿岸流在上陆坡向西搬运［16］，另一方面，台湾的河流携带的伊利石与绿泥石进入A区后在东北向季风流的作用下继续向南搬运，这两方面的原因决定了B区东部伊利石与绿泥石的分布特征．B区的蒙脱石含量在3个区中最高，可达到33%．在B区的陆坡区域有蒙脱石含量高值区．在此陆坡区有古火山口，是否是这个原因决定这高值区呢?上新世至早第四纪海底火山物质一般都被很厚的沉积层覆盖，很难影响到海底表层的粘土矿物组成［19］．所以可能由于来自吕宋岛的颗粒太小(＜1μm)的蒙脱石由黑潮侵入南海后形成的黑潮南海分支表层洋流向西搬运至B区的陆坡(海底地形阻挡处)形成集中沉降所致．

3)C区粘土矿物的来源分析

C区高岭石含量不高，但在西沙群岛西部、南部和东部海域，高岭石含量增大，最高可达到19%．高岭石主要通过中酸性岩(如花岗岩)的化学风化作用形成，经过河流搬运至海洋后，在河口入海遇到碱性的海水时极易发生絮凝作用而沉降［20］，从而造成多数海洋环境下的高岭石含量偏低．所以，即使红河、越南河流表层沉积物的高岭石含量较高，其对C区的高岭石含量影响也不大．因此，C区西沙群岛周边较高的高岭石，其物源可能来自西沙群岛．C区东部伊利石含量有自东向西明显减小的趋势，由69%减小到48%．这表明与B区东部的伊利石一样，C区东部的伊利石主要来自台湾岛的河流．C区西部伊利石含量降低，但也有一高值区．从表1可知，红河和越南中部河流表层沉积物的伊利石(红河为43%，越南中部河流为26%)和绿泥石(红河为24%，越南中部河流为20%)含量较多．另外，红河和昌化江水系的物源可以经过莺歌海从西沙海槽的西北进入西沙海槽［33］．因此，C区西部伊利石的特点可能是来自红河与越南中部河流的伊利石与来自台湾河流的伊利石混合的结果．C区西部绿泥石总体上比东部含量高，这可能是来自红河与越南中部河流的绿泥石影响的结果．此外，在西沙群岛周围绿泥石含量较高，其物源可能来自西沙群岛．琼东南陆架的粘土矿物组合与琼东南陆架外缘及海盆的粘土矿物组合明显不同，海南岛的物源主要滞留在陆架上［34］，这表明海南岛的物源对C区的影响不是很大．C区蒙脱石的含量有自西向东减小的趋势．红河和越南中部河流表层沉积物的蒙脱石含量分别为7%、15%(表1)．所以，C区的蒙脱石可能主要来自越南中部河流和红河．