太湖平原全新世沉积物TS/TOC和铁硫化物的分布及其沉积环境指示意义摘要
本文利用在太湖平原松江地区小昆山获得的一个全新世钻孔(SL67),进行AMS14C测年,并综合运用地层学、沉积学手段进行沉积地貌环境演变恢复。在此基础上,再进行元素地球化学和环境磁学分析,旨在揭示有机地球化学元素以及自生硫复铁矿在全新世钻孔沉积微相中的分布规律,以探讨硫元素和铁硫化物指标在全新世沉积地貌环境演变研究中的应用价值和局限性。SL67孔AMS14C年龄、岩性以及粒度特征表明钻孔所在地全新世以来沉积环境演变如下:末次盛冰期干冷气候条件下,本区发育硬土层。全新世早期,海平面快速上升,本区受到海水影响并在其控制下发育潮上带-盐沼-高、中潮滩-高潮滩-中潮滩沉积层序。自全新世中期,随着海平面上升速率的减慢和长江大量泥沙的供应,发育沉积海退序列:低潮滩-中潮滩-高潮滩-潮上带-湖沼平原。研究发现,有机地球化学元素在全新世钻孔沉积微相中的分布具有一定的规律。在元素含量方面,海退沉积体系元素含量显著低于海进体系。海进体系中,盐沼-高潮滩-中潮滩这一沉积序列,各元素含量依次降低。而海退序列中,中潮滩各元素含量最高。在有机质组成上,海进体系潮上带、盐沼TOC/TN均大于10,其有机质以陆生植被贡献为主。从高潮滩到中潮滩,TOC/TN值小于10,并呈现出下降的趋势,反映出有机质中海洋藻类贡献逐渐加强。海退层序中,除湖沼平原外,TOC/TN均较低,表明有机质以藻类贡献为主。此外,太湖平原全新世钻孔潮滩沉积物TS与TOC的比值及其相关关系与沉积微相具有一定的关系。海进层序盐沼和高潮滩TS异常高,且高潮滩TS/TOC也呈现异常高值。潮上带TS/TOC最低,盐沼次之,高潮滩达最高值后向中潮滩降低。TS-TOC一元线性回归斜率变化基本与TS/TOC一致。海退层序中低潮滩都波动出现TS及TS/TOC的较高值,高潮滩和潮上带较低。且海退层序TS与TOC相关性较差。研究还发现,本孔早期成岩作用显著,黄铁矿普遍存在于本孔潮滩沉积环境中,而自生硫复铁矿仅显著出现在海进层序盐沼相和海退层序中潮滩中上部,盐沼相还包含一定的磁黄铁矿。海进层序高中潮滩及海退层序低潮滩也出现较为微弱的自生硫复铁矿信号。这种特征与我们在长江口现代高潮滩普遍发现硫复铁矿不同,说明在沉积物埋藏后,黄铁矿化作用继续发生。海进层序中盐沼沉积的TS/TOC远低于高潮滩沉积,反映了硫酸盐的供应相对受限制,这正解释了本孔盐沼沉积中硫复铁矿和磁黄铁矿的信号远强于高潮滩沉积。海退层序中低潮滩TS/TOC的高值及硫复铁矿的出现,推测与海退层序潮上带-高潮滩沉积物发生淋滤作用以及中低潮滩下伏地层的早期成岩作用密切相关,即下伏地层早期成岩作用产生的甲烷、硫化氢气体向上运移,储存在颗粒较粗的海退中低潮滩沉积物并继续发生早期成岩作用。本研究还显示,TS/TOC指标的应用,能更好地协助沉积微相判断。
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