福州盆地第四纪钻孔XRF连续扫描的元素特征及沉积相指示意义
【类型】期刊
【作者】章桂芳,郑卓,乐远福,Barry Rollet,黄康有,朱光骐(中山大学地球科学与地质工程学院;国土资源部海底矿产资源重点实验室;广州海洋地质调查局;广东省地质工程与矿产资源探查重点实验室;Department of Anthropology,University of Hawaii)
【作者单位】中山大学地球科学与地质工程学院;国土资源部海底矿产资源重点实验室;广州海洋地质调查局;广东省地质工程与矿产资源探查重点实验室;Department of Anthropology,University of Hawaii
【刊名】光谱学与光谱分析
【关键词】 XRF;岩芯扫描;沉积相;元素特征;第四纪
【资助项】国家自然科学基金项目(41230101,41072128,41402297);广东省自然科学基金项目(2014a030313116);国土资源部海底矿产资源重点实验室开放基金项目(klmmr...
【ISSN号】1000-0593
【页码】P2971-2977
【年份】2019
【期号】第9期
【期刊卷】1;|3;|6;|7;|8;|12
【摘要】对福州盆地河口地区一个39m钻孔岩芯进行X-Ray Fluorescence(XRF)扫描,通过XRF元素连续扫描结果探讨福州盆地海陆交互地层在不同沉积单元中各元素的变化特征及其沉积相指示意义。钻孔岩芯从晚更新世晚期至全新世共经历了5个沉积阶段:湖泊相—河流冲积相—淤泥质滨海潮滩相—河口潮滩相—河流冲积相。XRF扫描结果表明:元素Co,Fe,Ti,Si及其与Rb的比值受到沉积物粒度影响较大,对陆相(河流相)和海相(潮滩相)中粒度特征相近的层位进行了元素均值统计显示,近岸河口湾海相沉积物中的Ca,Ti,Mn,Fe,Co等元素是陆相地层中的3~10倍,Si元素则在陆相层中相对富集。说明除了粒度因素,海-陆沉积环境的变化对元素的富集也起到了重要作用。Ca,Ti,Mn,Fe,Co等元素是较好的海相沉积指示元素,而Si则是较好的陆相沉积指示元素,K,Rb,Sr对陆相沉积具有一定的指示意义。研究结果表明XRF元素连续扫描可以识别沉积物的元素变化细节,并根据元素的强度变化进一步判断沉积相,可以作为沉积相划分的重要辅助手段。该研究为XRF连续扫描方法在海陆交互带的应用提供了实例。
【全文】 文献传递
福州盆地第四纪钻孔XRF连续扫描的元素特征及沉积相指示意义
摘 要:对福州盆地河口地区一个39 m钻孔岩芯进行X-Ray Fluorescence(XRF)扫描,通过XRF元素连续扫描结果探讨福州盆地海陆交互地层在不同沉积单元中各元素的变化特征及其沉积相指示意义。钻孔岩芯从晚更新世晚期至全新世共经历了5个沉积阶段:湖泊相—河流冲积相—淤泥质滨海潮滩相—河口潮滩相—河流冲积相。XRF扫描结果表明:元素Co, Fe, Ti, Si及其与Rb的比值受到沉积物粒度影响较大,对陆相(河流相)和海相(潮滩相)中粒度特征相近的层位进行了元素均值统计显示,近岸河口湾海相沉积物中的Ca, Ti, Mn, Fe, Co等元素是陆相地层中的3~10倍,Si元素则在陆相层中相对富集。说明除了粒度因素,海-陆沉积环境的变化对元素的富集也起到了重要作用。Ca,Ti,Mn,Fe,Co等元素是较好的海相沉积指示元素,而Si则是较好的陆相沉积指示元素,K,Rb,Sr对陆相沉积具有一定的指示意义。研究结果表明XRF元素连续扫描可以识别沉积物的元素变化细节,并根据元素的强度变化进一步判断沉积相,可以作为沉积相划分的重要辅助手段。该研究为XRF连续扫描方法在海陆交互带的应用提供了实例。
关键词:XRF;岩芯扫描;沉积相;元素特征;第四纪
引 言
XRF岩芯扫描利用X射线激发岩芯表面沉积物中各种元素(Al~U)的X荧光信号并进行探测分析,以单位测试时间内某种元素的X荧光信号计数作为该元素的测量值。根据XRF岩芯扫描获得的连续的元素反射强度及比值变化,不仅可以用于推断环境变化、成岩过程、污染物质的输入等,而且可以帮助解释沉积的相互性和研究沉积过程[1],研究地球化学特征及环境的变化情况,重建古环境或古气候状态,具有分辨率高、连续性好以及人为误差引入较少等优势[14]。
相对于XRF岩芯扫描分析方法在湖泊和海洋沉积上的广泛应用[3,10-11,13],其在海陆交互带的研究却非常有限。相比湖泊或者海洋的较为稳定的沉积环境,海陆交互带受到海平面升降的影响,物质来源变化多样,沉积环境转变迅速,造成其沉积作用异常复杂。本研究首先对福州盆地闽江河口深度约40 m的FZ4钻孔进行加速器质谱(accelerater mass spectrometry, AMS) 14C测年、粒度分析和硅藻分析等,在较精确的年代框架下对其沉积相进行划分,然后通过XRF岩芯扫描获得各个元素的含量变化,讨论各元素在不同的沉积环境中的变化情况,试图在河口区海陆交互地区找出元素在不同的沉积环境中的富集规律。
1 实验部分
1.1 研究区域与钻孔位置
福州盆地位于福建省福州市,是发育于第四纪中晚期的沉积断陷盆地,周围由海拔80~450 m的低山丘陵所环抱,闽江从盆地中部穿切而过,注入东海,它是在闽江注入东海的过程中形成的海陆过渡区域。盆地基底由燕山晚期花岗岩和侏罗系花岗岩组成,中更新世时期长期稳定,并发育红色风化层,晚更新世中晚期持续沉降并开始接受沉积,整个沉积体系包括海相、陆相和海陆交互相,其沉积结构复杂,厚度由于基底地形的变化从几米到几十米不等,最厚达70多米[7]。福州盆地在全新世海进时期,逐渐成为古海湾,并接受海相沉积,晚全新世该区从海湾环境演变为河流冲积和陆上泛滥平原沉积环境。福州盆地的沉积受到海平面变化、区域沉降以及人类活动等多重影响,是研究沉积特征对环境响应及其模式的理想区域。
本研究的钻孔FZ4位于福州市区鳌峰洲光明港东段南岸,向南与闽江相距约1.2 km,光明港南段通过九门闸与闽江联通(图1),FZ4钻孔地理位置为东经119°21′25.7″,北纬26°03′28.3″,标高为11 m。采集时间为2007年6月,采集工具为150型钻机和PVC套管取芯器,样品总长度为38.95 m。
图1 FZ4钻孔位置示意图
(a): 福州市位置示意图;(b):钻孔位置示意图
Fig.1 Location of study area
(a):The location of Fuzhou; (b):The location of core FZ4
图2 FZ4钻孔沉积阶段划分
Fig.2 Deposit division of core FZ4
1.2 钻孔岩性与沉积相
FZ4钻孔绝大部分沉积物以粉砂-细砂为主,较粗粒的中粗砂和极细的粘土含量相对较少,结合沉积物粒度组成、岩性特征和海洋硅藻组成,可将钻孔分为5个阶段(图2)。
(1)39.1~36.9 m:岩性为粗砂夹灰白色粘土,37.61和38.03 m处的平均粒径φ值最大,分别为5.9和5.0,其中多个层位(37.91~38.2 m)出现砾石,为一套河流夹湖泊相沉积。
(2)36.9~33.9 m:主要沉积物以砂为主,大部分样点的砂含量在70%~80%之间,细砂次之,大部分样点含量小于10%,其中34.33 m处的平均粒径φ值达到6.4,判断为河流相沉积。
(3)33.9~17.8 m:该层沉积物主要以粘土和细砂为主,大部分含水平纹层,细砂含量为61%左右,粘土含量为18%,粒度相对稳定,平均粒径φ值5.689。其中23.0~24.4 m的主要成分为砂,含量可达57%~88%,平均74%。该层位与下伏地层相比,总体粘土和粉砂含量明显增加,粗粒成分急剧减少。因此在本层段将23.0~24.4 m命名为3-b,其之下为为3-a,其之上为3-c(图2)。根据该处沉积粒径变化幅度较小,且出现潮汐纹层,显示水动力条件稳定,在多处层位发现贝壳,并发现较多的海相硅藻(圆筛藻、小环藻、辐裥藻和三角藻属),判断该段沉积为滨海相潮滩沉积。
(4)17.8~11.8 m:该层主要沉积物为细砂和砂,含量在80%左右,部分可达95%,并且呈现此消彼长的特点,粘土含量低,且变化幅度较大,多个样点粘土含量低至5%以下,大部分样点为10%~20%之间;平均粒径φ值的变化幅度也较大,φ最高值7.7出现在该段的15.4 m处。与下伏地层相比,粘土含量降低,砂的成分略有增加,显示水动力条件增强,而砂、细砂和粘土含量在该段的起伏变化指示了水动力条件的不稳定,该层发现少量海相硅藻(圆筛藻和辐裥藻属),下部间断出现潮汐纹层和碳化植物碎屑,故判断为河口相潮滩沉积。
(5)11.8~6.8 m:该阶段绝大部分沉积物为砂和细砂,其含量总和在90%左右,砂含量可达50%~80%之间,细砂含量在20%左右;平均粒径φ值在2~4之间。与4阶段(17.8~11.8 m)相比,该段细粒物质成分降低,砂的成分明显增加,粒度变化幅度较大,多处出现砾石,未见任何海相化石,判断该层为河流冲积相沉积。
2.3 AMS 14C测年
研究中从钻孔沉积物中选取5个AMS 14C测年样,测年结果如表1所示。
表1 FZ4钻孔AMS 14C测年结果
Table 1 AMS14C ages for core FZ4
样品编号深度/cm测试编号样品材料测年结果(yrBP)校正年龄(yrBP)年龄中值(yrBP)4-1221490BETA366744小块木屑3710±303976~410340404-1051884XA07691小块木屑4355±404853~497449134-1222632BETA366745小块木屑7190±407938~805979984-1142975OS71398植物碎屑7400±508176~831482454-1123406XA7235小块木屑7979±318718~89978857
BETA: Beta Analytic Inc.; OS: NOSAMS(The National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometer Facility)at Woods Hole Oceanographic Institution;XA: 中国科学院地球环境研究所
根据前人研究,中国东南沿海的福建和台湾海峡地区的海平面在9 000 cal.yr BP左右从-20 m海拔开始迅速上升,在6 400 cal.yr BP左右到达现代平均海平面[15]。从FZ4钻孔测年和沉积相分析结果可知,在34.06 m处测年结果为8 857 cal.yr BP,而河流沉积与海相层底部沉积的分界(33.88 m)位于该测年点附近,因此FZ4孔处海面上升的时间与Zong等研究[15]基本一致。本研究将钻孔深度36.9 m处定为更新世与全新世沉积的界线,第1阶段沉积(39.1~36.9 m)为晚更新世沉积,而该阶段之后的沉积均属全新世沉积。钻孔上部海相层14.90 m的测年结果为4 040 cal.yr BP,与华南沿海的海侵上部年代吻合,FZ4钻孔在该阶段为滨海潮间带沉积,潮汐纹层、粒度和硅藻结果均支持这一结论。钻孔12 m以上为陆相洪冲积,外推年代约为2 000 calyr BP。2.4XRF岩芯扫描 所有岩芯均在美国Woods Hole Oceanographic Institution的Southampton Oceanography Centre实验室进行XRF扫描,仪器为瑞典Cox Analytical System公司与英国Southampton Oceanographic Centre(南安普敦海洋中心)合作开发的Itrax沉积物岩芯(岩心)扫描分析仪。FZ4钻孔扫描区间为4.59~38.45 m,测试前对样品的表面进行处理,尤其要对能被X射线覆盖的区域内(岩心表面区域)消除各种缝隙、孔洞、明显的凹坑,尽量使表面平整,才能保证测试结果准确。由于岩芯采集时间与扫描时间相距较长,岩芯水分挥发较多,水分对扫描结果影响较弱,所以本次扫描并未在岩芯表面覆盖薄膜 (ChemplexProlene Film)。X射线管为Mo管,扫描间距设置为5 mm。扫描将获得 Al~U共39种元素的相对含量,以记数器所测得的记数为含量单位(cps,counts per second)表达,扫描后获取的元素强度数据在Q-SPEC软件中进行校正。
2 结果与讨论
2.1 测试结果
为了尽量消除测试过程中的偶然因素影响,只选择绝大部分点位相对强度在300以上的元素进行分析,分别是K,Ca,Ti,Mn,Fe,Co,Zn,Rb,Sr,Zr和Si等11种元素,测试结果如图3所示。所有元素中,Fe元素具有最高强度,并且强度变化与沉积相的划分具有较好的对应关系;Co和Ti元素与Fe元素的深度曲线具有较好的相似性,也能较好地反映沉积相的变化;Si元素也能较明显地反映沉积相的变化,强度变化与Fe,Co和Ti元素刚好相反;Zn元素受到5 m处的一些极大值的影响导致其他段的元素变化受到抑制;K,Rb,Sr三个元素的曲线较为相似,但与沉积环境的关系并不十分明显。
2.2 元素之间的相关性
计算K,Ca,Ti,Mn,Fe,Co,Zn,Rb,Sr,Zr等10种元素含量的相关系数如表2所示。
(1)K,Rb,Sr三个元素之间具有较高的正相关,其中K-Rb的R值为0.796,Sr-Rb为0.807,K-Sr为0.747。除了K-Si和Sr-Zr具有较高的正相关外(R分别为0.602,0.514),它们与其他元素的相关性均较低。
(2)Ti,Co,Fe,Zn,Mn,Ca六个元素互相具有较好的正相关性,Co-Fe之间的相关系数最高,R达到0.987,除了Zn-Mn和Ca-Mn的相关系数低于0.4之外,其余相关系数均大于0.4,大部分大于0.5;Si元素与Ti,Co,Fe,Zn,Mn,Ca元素呈现较高的负相关(R分别为-0.744,-0.833,-0.837,-0.549,-0.563,-0.496);Zr元素较为独立,除了与Rb元素具有0.514的正相关,与其他元素值没有明显的相关性。
2.3 元素含量变化与粒度的关系
沉积物与元素地球化学之间的相关关系,有学者提出了“元素粒度控制律”[8],但是对于不同地区的沉积物研究显示,沉积物元素含量以及粒度之间的相关关系因地而异[2,6],因此本研究对于FZ4钻孔元素与粒度的相关性进行了分析,结果如表3所示。Co,Fe、Ti三个元素与粒度为较大的正相关,Co元素与粒度的相关性最高,R达到0.796,Fe和Ti元素则分别为0.784和0.687;Si元素与粒度呈现较大的负相关,R为-0.710;而Zn,Mn,Ca,K,Zr五个元素与粒度的相关性较小,其中,K元素则为负相关(R=-0.271),而Rb、Sr元素相关性置信水平低于.05。因此FZ4钻孔中受到粒度控制较大的元素依次为Co,Fe,Si,Ti,而Zn,Mn,Zr,Ca,Rb,Sr,K元素的变化则较少受到粒度控制。
表2 FZ4钻孔元素相关系数
Table 2 Correlation coefficient of elements from core FZ4
KRbSrTiCoFeZnMnCaSiZrK1Rb0.796**1Sr0.747**0.807**1Ti-0.169**0.175**-0.0151Co-0.343**-0.005-0.140**0.871**1Fe-0.34*-0.028*-0.160**0.870**0.987**1Zn-0.325**-0.149**-0.115**0.499**0.609**0.610**1Mn-0.199**-0.091**-0.117**0.468**0.521**0.565**0.324**1Ca-0.186**0.0060.0250.479**0.549**0.548**0.553**0.383**1Si0.602**0.189**0.317**-0.744**-0.833**-0.837**-0.549**-0.563**-0.496**1Zr0.224**0.514**0.368**0.457**0.270**0.239**0.060**0.0120.196**-0.160**1
**在 .01 水平(双侧)上显著相关。*在0.05 水平(双侧)上显著相关
图3 FZ4岩芯XRF扫描元素强度变化
Fig.3 XRF profiles of elements for core FZ4 (unit: cps)
表3 元素与粒度的相关系数和显著性水平
Table 3 Correlation coefficient and significance level of elements and grain size
CoFeTiZnMnCaKZrRbSrSiMz0.796**0.784**0.687**0.417**0.455**0.363**-0.271**0.255**0.056-0.009-0.710**显著性水平0.0000.0000.0000.0000.0000.0010.0960.0010.4770.9080.000
**在0.01水平(双侧)上显著相关
2.4 元素比值变化与粒度的关系
元素与Rb的比值可减弱外界因素对扫描结果的影响,研究中获取了10个元素与Rb的比值在深度上的变化情况(图4)及与平均粒径φ的相关系数(表4)。另外,对常用于粒度分级的元素比值Si/Fe[12]和Sr/Ca[9]也进行了分析。
由图4可知,Co/Rb,Ti/Rb和Fe/Rb三条比值曲线随深度变化的趋势相似,且与沉积相划分阶段较为吻合;Zn/Rb在5m左右的高值抑制了其他段的变化幅度,但是其整体变化趋势与Co/Rb,Ti/Rb和Fe/Rb接近;Si/Rb和K/Rb也具有较相似的曲线特征,但是与Co/Rb,Ti/Rb,Fe/Rb和Zn/Rb的变化趋势恰好相反;Sr/Rb与K/Rb某些层位具有较好的同步性,如3-b段,但在整体曲线上的同步性较差;Mn/Rb和Ca/Rb在上部河流相沉积中变化幅度很小,而在下部沉积中变化较大;Zr/Rb曲线的变化趋势则不是很明显。
表4 元素比值与粒度的相关系数和显著性水平
Table 4 Correlation coefficient and significance level of element ratios and grain size
Co/RbTi/RbFe/RbK/RbMn/RbCa/RbZn/RbZr/RbSr/RbSi/RbSi/FeSr/CaMz0.741**0.698**0.681**-0.531**0.423**0.314**0.252**0.218**-0.064-0.702**-0.700**-0.509**显著性水平0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0010.0050.4130.0000.0000.000
**在0.01水平(双侧)上显著相关
元素比值与沉积物平均粒径φ的相关系数(表4)显示Co/Rb与平均粒径φ的相关系数较高,为0.741,其次为Fe/Rb和Ti/Rb,分别为0.698和0.681。但另一些比值与φ呈现较高的负相关关系,如Si/Rb为-0.702,Si/Fe为-0.700,而K/Rb和Sr/Ca的相关性为中等(-0.531和-0.509),因此Si/Rb和Si/Fe是两个与粒度变化具有较好负相关关系的比值。
文献[9]对XRF扫描结果应用进行总结时指出Fe/Rb可很好地指示粒度分级,本研究显示除了Fe/Rb之外,Si/Rb,Co/Rb和Ti/Rb均与粒度有较好的相关性;另外,与已有研究[12]相似,本钻孔的沉积物比值Si/Fe也具有较好的粒度指示性,而Sr/Ca的粒度相关性则较差;已有研究指出Rb相对富集于细颗粒物质中,而Zr相对富集于粗颗粒物质中,因此Zr/Rb比值可以指示沉积颗粒物的大小[1],但是对于FZ4钻孔的沉积物而言,无论是Zr,Rb以及Zr/Rb比值与粒度的相关性均不明显(分别为0.255, 0.056和0.218)。因此,钻孔元素比值Co/Rb,Fe/Rb和Ti/Rb与粒度为较高的正相关,Si/Rb,Si/Fe与粒度为较高的负相关,而K/Rb和Sr/Ca则为中等负相关。
图4 FZ4岩芯XRF扫描元素比值强度变化
Fig.4 XRF ratios profiles of elements for core FZ4 (unit: cps)
2.5 元素对沉积相的响应
根据划分的5个沉积相带将11种元素的均值进行统计(表5),可以得到如下基本特征。
(1)Ti,Fe,Co,Zn四个元素在第3阶段的河口湾滨海潮滩相淤泥-粉砂质沉积的均值显著高于其他阶段,同时在第4阶段的河口潮滩相沉积中也出现较高值,且在两段内变化幅度较小;Ca元素在潮滩带和河口潮滩带中的值最高;Mn元素虽然在整个钻孔的值域变化较大,但在海相层(潮滩带和河口潮滩带)中的值最高,且出现若干特别高含量的峰值。由此可见,Ti,Fe,Co,Zn,Ca和Mn易在海相沉积中富集。
(2)Si元素在第1、第2和第5阶段的河流相沉积中均高于第3阶段的潮滩相沉积,其在河口潮滩相(第4阶段)中的均值也高于滨海潮滩相(第3阶段),说明Si元素在陆相沉积阶段富集。
(3)从第3阶段(潮滩沉积相)至第4阶段(河口潮滩沉积相)再至第5阶段(河流冲积相)的过程中,Ti,Mn,Fe,Co,Zn元素由下至上逐个阶段递减,K,Rb,Sr,Si元素则为由下至上逐个阶段递增,体现了这些元素对持续海退过程的响应。Ca和Zr元素没有呈现持续变化的规律,但是其在陆相沉积(第1、第2和第5阶段)中的含量均低于非陆相沉积(第3和第4阶段),说明Ca和Zr元素对沉积相的变化也有一定的响应。
(4)在3-b带的砂层突变沉积物中,除了Si元素之外,其余10个元素的含量显著低于第3阶段平均含量,如Mn和Co元素的含量仅为第3阶段平均含量的1/4左右,反映了其与第3阶段沉积的相异性。但是3-b阶段的元素均值非常接近第2阶段,可能预示着该段沉积的物源主要来自于其下伏沉积,为研究该段砂层的沉积机制提供了线索。
表5 FZ4钻孔5段沉积元素XRF均值
Table 5 Average value of elements from the five deposit sections(unit: cps)
分段KCaTiMnFeCoZnRbSrZrSi527974631043609329802432922670920181939842317978137631745682754752823667341953271321218481766313578622856692226166319262113-b1654474859982325091974181316422118234822227505633107229716192308194347614153831218334211423452982318544521194591872344
表6 不同沉积相元素均值统计
Table 6 Average value of elements from difference sedimentary facies(unit: cps)
KCaTiMnFeCoZnRbSrZrSi海相层(A)21651014182931368072190370823246942061213陆相层(B)21473238022942231810238018484461560384A/B1.013.142.2810.673.628.851.681.261.561.320.55
鉴于粒度因素对某些元素的影响较大,本研究尝试选取陆相(河流相)和河口海相(潮滩相)中粒度特征相近的层位进行对比,因此选取第1阶段河流沉积中粘土相对富集的层位(陆相层:3 736~3783 cm)与第2阶段中具有相似粒度特征的层位(海相层:1 800~2 100和2 500~3 000 cm)进行均值统计对比,结果如表6所示:Ca,Ti,Mn,Fe,Sr,Co,Zn,Rb,Sr,Zr等9个元素在1 800~2 100和2 500~3 000 cm层的均值均大于3 736~3 783 cm层的均值,其中Ca,Ti,Mn,Fe,Co在海相地层中的含量明显高于陆相地层(3~10倍),Zn元素在海相层中的平均值也为陆相层中的1.68倍,说明它们易在水动力相对较弱的环境中富集;Si元素则在3 736~3 783 cm的陆相层中相对富集(A/B=0.55);K元素则在两个沉积相中较为相近。由此可见,除了粒度对元素的富集产生影响外,海-陆沉积环境变化对元素的富集也起了重要作用。
图5 5个沉积阶段的Co-Sr散点图
Fig.5 Scatter plot of Co-Sr for the five deposit section
由于某些元素在相同的沉积分段内数值较为均一(图3),而在不同的沉积分段中值域变化较大(表5),可以利用散点图来划分沉积相,例如,Co-Sr的散点图可以较好地划分滨海潮滩、河口潮滩和河流沉积,而且可以较清楚地将河流沉积分为阶段1和2、阶段5两个聚集带(图5)。
3 结 论
XRF元素扫描可以高分辨识别沉积物的元素变化细节,并根据元素的含量变化进一步判断沉积相,是对沉积相进行划分的重要辅助手段。本研究主要有以下发现。
(1)Ti,Co,Fe,Zn,Ca和Mn之间呈现较强的正相关,且六个元素在河口湾海相沉积中含量较高,但是它们与粒度也呈现较强的正相关;Si元素在陆相沉积中富集,且与粒度呈现较强的负相关。
(2)受粒度控制较大的元素依次为Co,Fe,Ti,Si,而Mn,Zr,Ca,Rb,Sr,K元素则较少受到粒度控制;同时,Co/Rb,Si/Rb,Ti/Rb,Fe/Rb和Si/Fe等元素比值与粒度变化密切有关。
(3)K,Rb,Sr三个元素之间具有显著的正相关,它们的含量在由海相转为陆相的过程中逐渐减少,且与粒度相关性较差,因此,这三个元素对沿海沉积具有一定的陆相指示意义。
(4)3-b带的砂层沉积物各元素均值与第2阶段的沉积物最为接近,意味着该砂层的物源可能主要来自于其下伏晚更新世-早全新世的砂质沉积。
(5)除了粒度对元素的富集产生影响外,海-陆沉积环境变化对元素的富集也起了重要作用,Ca,Ti,Mn,Fe,Co等元素是较好的海相沉积指示元素,而Si则是较好的陆相沉积指示元素。Co-Sr散点图可以较清晰区分滨海潮滩相、河口潮滩相和河流相。
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*Corresponding author
(Received Feb.2, 2015; accepted Jun.15, 2015)
Continuous XRF Element Characteristics and Significance of Sedimentary Facies Indication of the Quaternary Core from Fuzhou Basin
Abstract:This paper focuses on the study on continuous XRF (X-Ray Fluorescence) scanning elements of a 39 m core from Fuzhou Basin.The XRF scanning result is used to recognize the different sedimentary environment before the discussion of the element variation of different deposit in transitional zone between land and ocean.There are five sedimentary facies in the study area from the late Pleistocene: lacustrine-fluvial-estuary (mud tidal flat)-mixed tidal flat-fluvial.The XRF result from the 5 sedimentary stages shows that the high concentration of Co, Fe, Ti, Si are controlled largely by grain size.The average element intensity of layers with similar grain size indicates that Ca, Ti, Mn, Fe and Co from the marine (tidal flat) deposit is 3~10 times bigger than those from terrestrial (fluvial) deposit, with higher content of Si coinciding with terrestrial deposit.It is indicated that except grain size, the deposit environment is an important factor for element concentration.In this study, Ca, Ti, Mn, Fe and Co are relatively better indicator elements for marine sediments while Si is good and K, Rb and Sr have some indication for terrestrial sediments.The study result shows XRF continuous scanning can help to identify the subtle variation of elements, as to the determination of the sediment facies.Thus, XRF scanning is an important supplement to sediment facies identification.This study also provides an application example of XRF in a typical transitional zone between land and ocean.
Keywords:XRF; Core scanning; Sedimentary facies; Element characteristic; Quaternary
收稿日期:2015-02-02,
修订日期:2015-06-15
基金项目:国家自然科学基金项目(41230101,41072128,41402297), 广东省自然科学基金项目(2014A030313116)和国土资源部海底矿产资源重点实验室开放基金项目(KLMMR-2014-B-09)资助
中图分类号:O657.3
文献标识码:A
DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2016)09-2971-07