俯冲带是大洋板块对汇聚型板块边界俯冲而产生的负地形具有特殊海底地形所导致的“漏斗效应”,造成了沉积物质向俯冲带底部的积聚和埋藏,而巨大的深度形成的壁垒,拥有独特的沉积体。雅浦海沟是年轻的加罗林板块向菲律宾板块俯冲的产物,这一以雅浦海沟为主的俯冲系统正处于板块俯冲的初始阶段,与俯冲的中、后阶段相比,俯冲的初始阶段既有利于沉积物向海沟内输送,又有利于沉积物质在海沟内的保存,这对开展俯冲带内沉积物环境磁学和相关研究十分有利。由于高压、低温的极端环境,对于海沟特别是超过6000m的深渊海沟人们知之甚少。这限制了人们对深渊海沟沉积物来源和沉积动力机制的认识。 本文对取自雅浦海沟南段两侧的5根插管样D148-D152的沉积物进行详细的粒度、元素地球化学和环境磁学参数综合分析,探讨沉积物搬运的动力机制和形式,识别沉积物的具体来源。首先,对粒度各参数进行分析,得到粒度特征,并提取不同的粒度组分;进行系统磁学测试,分析沉积物磁性矿物特征和磁学特征;利用微量元素和稀土元素分析,提取指示沉积物来源的有效化学信息。利用AMS14C所获得的准确年代,建立柱状样沉积序列,基于沉积物粒度分析得出的沉积特征和前人对深水重力流研究成果,探讨雅浦沉积物搬运的动力机制和沉积过程。综合各项分析指标,来识别和判断沉积物的具体来源与比重。基于本区域研究,得到如下认识: 1.雅浦海沟沉积物以砂质粉砂、粉砂为主,分选差,偏态以负偏或对称、中或平坦为主,峰态则呈现中等或平坦的特点。海沟西壁沉积物随着深度增加,颗粒逐渐变细;而颗粒物波动呈现随深度增加逐渐增大的沉积异常。 2.雅浦海沟沉积物可以分出由细到粗M1~M5共5个组分,分别为粗黏土、细粉砂、粗粉砂、细砂和中粗砂。结合粒度、磁学分析,M1为风尘沉积物,M4和M5为碎屑流沉积物。 3.雅浦海沟沉积物中磁性矿物以磁赤铁矿占主导,含有少量的磁铁矿和赤铁矿;沉积物中磁性颗粒主要是较粗的多畴颗粒(30%以下)和单畴颗粒混合而成的准单畴为主。 4.测年结果说明雅浦沉积序列受到过颠覆性扰动。沉积物C-M图分析结果与沉积构造特征表明雅浦沉积物为类重力流的碎屑流沉积。火山弧弧间盆地火山岩碎屑提供了碎屑流滑塌物质来源,坡折处多断裂构造,其侵蚀作用与地震作用成为碎屑流滑塌的触发动力基础。 5.XRD数据表明,雅浦沉积物表层矿物以石英、方解石、利蛇纹石、斜利蛇纹石为主。雅浦海沟元素数据表明,微量元素与稀土元素含量受沉积作用影响较小,受源区母岩控制。雅浦海沟沉积物Th/La比值在0.12~0.21之间,说明雅浦海沟沉积物具有岛弧玄武岩和海洋沉积物特征。重稀土特征上冲绳海槽与D148接近,反映出各个站点沉积物中,D148物质来源和特征相对更接近冲绳海槽,可能受到热液活动影响。D149-D152沉积物与马里亚纳海沟CD-1孔UCC标准化稀土特征一致,表明沉积物以岛弧玄武岩碎屑物为主。 6.雅浦沉积物中xARM/xlf、xARM/xfd比值整体偏低,表明雅浦沉积物的磁性矿物来源基本为陆源碎屑物。从雅浦沉积物的k-T曲线等磁性参数表明沉积物中磁性矿物以低矫顽力磁性矿物磁赤铁矿和磁铁矿为主,并不含有黄铁矿和胶黄铁矿,SOFT与SIRM、x具有强相关性,沉积物中高矫顽力磁性矿物如针铁矿、赤铁矿很低,风尘物占沉积物比重可忽略不计。从Mrs/Ms、Hcr/Hc等指标,雅浦海沟沉积物以陆源岛弧火山岩碎屑物占绝对主导。 7.雅浦海沟和马里亚纳海沟沉积物都是以岛弧火山玄武岩碎屑占主导,不同之处在于:马里亚纳海沟沉积物风尘物含量相对较高(28%左右),雅浦沉积物中风尘物含量较低;雅浦沉积物多在CCD以下,基本为陆源物质,生物成分含量很低,而马里亚纳沉积物因其采样深度,为陆源-生物源混合源;雅浦沉积物中D148由于邻近断裂带露头,受热液活动影响相对较大,马里亚纳沉积物除热液区外无明显受热液作用影响,含有一定的细粒锰结核。