海域粘土論文：海域粘土特點與來源探析
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本文作者：張曉飛陳堅徐勇航賴志坤作者單位：國家海洋局第三海洋研究所
A區粘土礦物特征
A區粘土礦物組合以高的綠泥石和高嶺石，低的伊利石和蒙脫石為特征(圖4)．伊利石含量為47%～60%，平均含量為53%(圖5)．在由陸向海方向，伊利石含量明顯增加．綠泥石含量為13%～20%，平均含量為18%，比B、C區的含量高．高嶺石含量由陸向海遞減趨勢明顯，變化范圍為14%～26%，平均含量為19%，在3個區塊中含量最高．A區的蒙脫石含量在3個區塊中最低，平均含量只有10%，變化范圍為6%～14%．
B區粘土礦物特征
B區粘土礦物組合與A區明顯不同，蒙脫石含量明顯增加，變化范圍為6%～33%，平均含量為16%，為3個區塊中最高．高嶺石平均含量下降至13%，變化范圍為7%～27%．伊利石平均含量上升至56%，變化范圍為44%～64%．綠泥石平均含量下降至15%，為3個區塊中最低，其變化范圍為5%～22%．
C區粘土礦物特征
C區粘土礦物組合特征為高伊利石、低高嶺石．伊利石平均含量為59%，為3個區塊中最高，變化范圍為48%～69%．高嶺石平均含量為3個區塊中最低，為12%，變化范圍為9%～19%．蒙脫石平均含量比B區稍低，為14%，變化范圍為7%～26%．綠泥石平均含量與B區很接近，為16%．變化范圍為10%～23%．
南海周圍主要河流粘土礦物特征
南海周圍主要河流有珠江、臺灣河流、呂宋河流、紅河、湄公河和越南中部河流．珠江是中國第三大河流，珠江流域盆地粘土礦物組合由高嶺石(平均值46%)、綠泥石(平均值25%)和伊利石(平均值26%)組成，蒙脫石基本上不存在(表1)［12］．雖然臺灣地區的山區性河流流域面積很小，但是受季風或臺風降雨的影響，其流量和沉積物入海通量非常可觀，其河流表層沉積物的粘土礦物組分主要為綠泥石(平均值41%)和伊利石(平均值56%)，高嶺石和蒙脫石含量極少(表1)［21］．呂宋島河流的流域面積很小，呂宋島上火山活動非常發育，季風帶來的降雨對呂宋島河流影響很大，其表層沉積物的粘土礦物組分主要為蒙脫石(平均值為86%)，含有少量高嶺石(平均值為9%)和綠泥石(平均值為5%)，伊利石幾乎不存在［15］(表1)．南海西接中南半島，中南半島上發育了多條河流，其中，湄公河和紅河沉積物的粘土礦物組成相近，以伊利石(湄公河為35%，紅河為43%)含量最多，其次為高嶺石和綠泥石(平均都在24%～28%)，蒙脫石(湄公河為11%，紅河為7%)含量較少(表1)［13］．
粘土礦物的來源分析
研究區的粘土礦物的物源區可以根據研究區表層粘土礦物分布特征和周圍河流供給的主要粘土成分以及洋流搬運作用來確定［16，32］．
1)A區粘土礦物的來源分析
在珠江口外陸架區，高嶺石含量由陸向海方向遞減的趨勢很明顯，由26%降到14%(圖4)，這表明珠江為A區提供高嶺石．伊利石含量由陸向海方向遞增的趨勢明顯，由47%增到60%，并且伊利石含量在A區有自東向西減小的趨勢．這說明伊利石主要來自A區的東面，即臺灣的河流．綠泥石含量在A區北部含量較高，往南含量降低，另外A區東部綠泥石含量也較高(圖4)．這表明珠江和臺灣的河流一起為A區提供綠泥石．結合表1中珠江和臺灣的河流的伊利石和綠泥石數據以及圖4中伊利石和綠泥石的含量及分布特征，可以推斷臺灣的河流為A區伊利石的主要物源區，珠江為其次要物源區;珠江和臺灣的河流對A區的綠泥石貢獻作用差不多．A區北部蒙脫石含量很低，為6%～14%．從表1可以發現，珠江和臺灣的河流的蒙脫石含量極低．珠江和臺灣的河流都不能為南海北部提供蒙脫石，事實上只有呂宋島的河流能夠為南海北部提供蒙脫石［12，14-15，19］，因此A區的蒙脫石來自呂宋島的河流．以上結論與前人的研究成果比較吻合［12，16］珠江提供的高嶺石在進入A區后，廣東沿岸流和華南近岸流將其向西搬運，決定了其在A區的分布特點．臺灣的河流提供的伊利石和綠泥石一小部分由廣東沿岸流在北部陸架向西搬運［16］，珠江提供的伊利石和綠泥石受到廣東沿岸流的搬運作用，這些因素決定了A區伊利石與綠泥石的分布特征．呂宋島上的河流提供的蒙脫石由黑潮侵入后形成的黑潮南海分支表層洋流向西搬運至A區［16］．
2)B區粘土礦物的來源分析
高嶺石含量在B區由陸向海方向下降很明顯，由27%下降到7%(圖4)．這表明B區高嶺石主要由海南島的河流提供．萬泉河水系作為海南島三大水系之一，其入海口在海南島的東面，即出海口面對B區．另外，萬泉河水系的物源不經西沙海槽，經珠江口盆地直接入南海洋盆［33］．所以，主要是萬泉河為B區提供高嶺石．在B區西部伊利石和綠泥石含量都有自陸向海上升的趨勢．這表明海南島的河流不是B區西部伊利石與綠泥石的主要物源區．此外，B區西部有一伊利石與綠泥石高值區呈舌狀向東北延伸;與此同時，B區東部有一伊利石與綠泥石高值區呈舌狀向東南延伸．兩者之間，即B區中部有一伊利石與綠泥石低值區．這表明B區西部的伊利石與綠泥石來自B區的西南方向，B區東部的伊利石和綠泥石來自B區的東北方向．B區西南方向的潛在物源區為湄公河、紅河、越南中部河流(表1)．越南岸外陸坡區－深海區粘土礦物主要來自中南半島，而不是湄公河［34］．所以湄公河更不能為本研究區提供物源．因此，紅河、越南中部河流為B區西部伊利石與綠泥石的主要物源區．紅河、越南中部河流攜帶的伊利石與綠泥石可能是在西南向季風流的作用下搬運到B區西部的．B區東部的伊利石和綠泥石主要來自臺灣的河流．一方面，臺灣的河流提供的伊利石和綠泥石一小部分由廣東沿岸流在上陸坡向西搬運［16］，另一方面，臺灣的河流攜帶的伊利石與綠泥石進入A區后在東北向季風流的作用下繼續向南搬運，這兩方面的原因決定了B區東部伊利石與綠泥石的分布特征．B區的蒙脫石含量在3個區中最高，可達到33%．在B區的陸坡區域有蒙脫石含量高值區．在此陸坡區有古火山口，是否是這個原因決定這高值區呢?上新世至早第四紀海底火山物質一般都被很厚的沉積層覆蓋，很難影響到海底表層的粘土礦物組成［19］．所以可能由于來自呂宋島的顆粒太小(＜1μm)的蒙脫石由黑潮侵入南海后形成的黑潮南海分支表層洋流向西搬運至B區的陸坡(海底地形阻擋處)形成集中沉降所致．
3)C區粘土礦物的來源分析
C區高嶺石含量不高，但在西沙群島西部、南部和東部海域，高嶺石含量增大，最高可達到19%．高嶺石主要通過中酸性巖(如花崗巖)的化學風化作用形成，經過河流搬運至海洋后，在河口入海遇到堿性的海水時極易發生絮凝作用而沉降［20］，從而造成多數海洋環境下的高嶺石含量偏低．所以，即使紅河、越南河流表層沉積物的高嶺石含量較高，其對C區的高嶺石含量影響也不大．因此，C區西沙群島周邊較高的高嶺石，其物源可能來自西沙群島．C區東部伊利石含量有自東向西明顯減小的趨勢，由69%減小到48%．這表明與B區東部的伊利石一樣，C區東部的伊利石主要來自臺灣島的河流．C區西部伊利石含量降低，但也有一高值區．從表1可知，紅河和越南中部河流表層沉積物的伊利石(紅河為43%，越南中部河流為26%)和綠泥石(紅河為24%，越南中部河流為20%)含量較多．另外，紅河和昌化江水系的物源可以經過鶯歌海從西沙海槽的西北進入西沙海槽［33］．因此，C區西部伊利石的特點可能是來自紅河與越南中部河流的伊利石與來自臺灣河流的伊利石混合的結果．C區西部綠泥石總體上比東部含量高，這可能是來自紅河與越南中部河流的綠泥石影響的結果．此外，在西沙群島周圍綠泥石含量較高，其物源可能來自西沙群島．瓊東南陸架的粘土礦物組合與瓊東南陸架外緣及海盆的粘土礦物組合明顯不同，海南島的物源主要滯留在陸架上［34］，這表明海南島的物源對C區的影響不是很大．C區蒙脫石的含量有自西向東減小的趨勢．紅河和越南中部河流表層沉積物的蒙脫石含量分別為7%、15%(表1)．所以，C區的蒙脫石可能主要來自越南中部河流和紅河．
