物理气相沉积主题论文

物理气相沉积主题论文

沈 阳 工 程 学 院毕业设计（论文）开题报告锐钛型纳米二氧化钛粉体制备方法系 部： 能源与动力工程系 专 业： 应用化学 学生姓名： 张雨 指导教师： 马姗姗 开题时间： 年 月 日 一、总体说明在开题报告中要求给出你对课题的理解，类似的研究在国内外的进展情况，你对系统设计的初步设想，主要需要解决的技术难题和解决思路，同时应给出课题的时间安排。二、开题报告内容1．毕业设计（论文）课题的目的、意义、国内外现状及发展趋势2．课题主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）3．完成课题的实验条件、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施4． 毕业设计（论文）实施计划(进度安排)5． 参考文献三、撰写要求1．报告字数不少于3000字2．报告内容一律用A4纸打印3. 上交时间为毕业设计第三周周末。一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势(可加附页)1.意义纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（Anatase）和金红石型（Rutile）。锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外线材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、制造工业、造纸工业、航天工业中、锂电池、光隔离器和光环行器中。纳米二氧化钛是具有屏蔽紫外线屏蔽功能和产生颜色效应的一种透明物质。由于它透明性和防紫外线功能的高度统一，似的它一经问世，便在防晒护肤、塑料薄膜制品。木器保护、透明耐用面漆、精细陶瓷等多方面获得了广泛应用。特别是在80年代末期，这种能产生诱人的“随角异色”效应的效应颜料被成功地用于豪华型高级轿车后面漆之后，引起了世界范围的普遍关注，发达国家如美、日、欧、等国对此研究工作十分活跃，相继投入了大量人力、物力，并定制了长远规划，在国际市场竞争激烈迄今，他们已取得许多令人惊异的成果，并已形成高技术纳米材料产业，生产了这种附加值极高的高功能精细无机材料，收到良好的经济效益和社会效益，纳米氧化物材料也正式为中国产业世界关注的热点。随着纳米材料研究的深入，纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构的材料体系越来越受到人们的关注，这意味着纳米材料的研究已可以按照人们的意愿设计、组装、创造新的体系，更有目的地使该体系具有人们所希望的特性，技术上的飞跃，为纳米材料的应用进一步打开市场的大门，在广泛的领域形成了一大批高技术产品。如信息与通讯方面的磁性存储器、光学存储器、液晶显示、光学方面的功能性薄膜；电子方面的原件开发，能源方面的太阳能电源，热敏绝缘体，测量与控制技术方面的传感器；陶瓷方面的结构陶瓷，功能陶瓷以及其他方面的抗老化橡胶、功能油漆、光催化降解剂、保洁抗菌材料、超高磁能衡土水磁体等。又纳米材料集成度高的特点，在光信号的发射、放大、传输、路由等方面有应用前景，具有科学研究意义和应用价值。 2.国内外现状及发展趋势由于纳米TiO2在光隔离器和光环行器等方面具有广阔的应用前景，我国在光隔离器、光环行器和光准直器等方面也有一些进展。光隔离器单级的最小隔离度为30dB最大插入损耗为; 双级的最小隔离度为45dB最大插入损耗为。光环行器的插入损耗≤隔离度≥45dB。光准直器有P级和A级两种典型插入损耗为和回波损耗分别≥65dB和≥60dB。 2. 发展趋势 随着全光通信网络技术的发展对大端口数矩阵光开关的需求会逐渐增加。这种光开关目前在国外的研究也刚刚开始主要是采用光子集成技术的微电子机械开关(MEMS)和热光式开关。这需要光子集成器件、光交换技术以及光纤与波导耦合技术等各方面大力协同努力攻关。同时，在国外技术比较成熟、形成批量生产能力时可以考虑进行技术引进。纳米TiO2是一种新型的无机功能材料，其粒径在1～100nm之间，具有比表面积大、表面活性高、分散性好等特点，表现出独特的物理化学性质［1］。纳米TiO2最初的应用是在精细陶瓷、屏蔽紫外线、半导体材料、光催化材料［2］等方面，由于具有光催化活性高、稳定性好、对人体无毒、价格低廉等优点，其应用领域至今扩展至有机废水降解、重金属离子还原、空气净化、杀菌、防雾等诸多领域［3］。因此，通过控制材料合成条件，开发先进生产工艺，制得纯度高、粒径小、力度分布窄的纳米TiO2已成为当前相关交叉学科研究中最活跃的领域之一。目前，国内外纳米TiO2的合成工艺根据其反应物系的物理形态一般分为气相法、液相法和固相法等三类［4］。本文对目前全世界研究最多、应用最广的纳米TiO2制备技术进行了详细的分析和比较，并展望了该领域今后的发展方向，以期为相关的研究工作提供参考。1气相法气相法一般是通过加热等手段先将金属钛的卤化物、金属有机钛化合物等前体气化，使其在气相条件下发生物理或化学变化，然后在冷却过程中成核、生长，最后形成纳米TiO2。主要包括化学气相沉积法、物理气相沉积法和化学气相水解法。2液相法液相法是以可溶于水或有机溶剂的金属盐类为原料，使金属盐溶解后以离子或分子状态混合均匀，再选择一种合适的沉淀剂或采用蒸发、结晶、升华、水解等过程，将金属离子均匀沉淀或结晶出来，再经过脱水或热分解制得粉体。该法是目前国际上纳米TiO2颗粒制备领域最主要、研究最多的方法，具有原料价格低、来源广、易操作、设备简单等优点，这使得其在实验室研究中被广泛采用。液相法分为溶胶－凝胶法、胶溶法、沉淀法、水热合成法和微乳液法等。3固相法固相法是依靠机械力的作用对固体材料进行研磨粉碎，通过固相到固相的变化来制备TiO2粉体，具有工艺简单，成本低，产率高，可大批量生产等优点［19］，但早期存在难制得1μm以下的超细粉体，过程易引入杂质等缺点，限制了该法的发展。近年来随着机械工艺的改进，固相法在制备纳米材料领域逐渐引起了大家的关注。纵观国外纳米TiO2的生产，存在着以下特点：生产原料主要为四氯化钛、硫酸氧钛，生产方法主要有气相法和液相法，气相法主要有以四氯化钛为原料的氢氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化钛和硫酸氧钛为原料的化学沉淀法，且多数生产厂家为钛白粉生产厂，充分利用了原有氯化法和硫酸法生产装置的中间产物、生产技术、公用工程和生产管理方面的经验。总之，纳米TiO2因其具有的特殊的物理、化学性质及其广阔的应用前景，必将拥有巨大的市场需求。尽管在我国纳米TiO2的市场刚刚形成，但是随着纳米产品的普及以及人们消费观念的改变，以及纳米技术和对纳米TiO2产品应用的不断深入、市场的不断规范和发展，纳米TiO2必将迎来广阔的市场发展空间并带来巨大的社会和经济效益。二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）（一）预期目标1、撰写毕业论文2、得到二氧化钛试验产品（二）主要工作该设计制备过程是将四氯化钛加入到盐酸溶液中，得到四氯化钛的盐酸溶液；然后将四氯化钛的盐酸溶液加入到碱性物质的水溶液中，控制体系的PH值为7-8，生成白色的氢氧化钛沉淀，过滤，清洗，得到沉淀产物氢氧化钛；再将其转化为有机盐，之后控制煅烧温度及时间得到锐钛型型纳米二氧化钛。本设计涉及溶液的配制与浓度标定、沉淀反应合成、过滤、洗涤、煅烧、分析、表征。训练学生应用化学基本理论进行化学分析、化学合成、化学实验的能力。主要研究内容包括：TiCl4溶液的配制与标定；碱性溶液的配制；沉淀反应合成；过滤、清洗、干燥、煅烧与分析表征。具备实验场所，购买相关药品和器皿；外协分析。（三）主要实验流程：1.步骤钛源（100ml/组）→加到盐酸溶液得到四氯化钛的盐酸溶液，其中四氯化钛为溶质，盐酸为溶剂，得到溶液的浓度为：1mol/L。（原理：四氯化钛遇到水会剧烈水解，加到盐酸溶液中是为了降低反应的剧烈程度，Ticl4+H2O↔Ti(OH)4+Hcl，加入盐酸反应逆向进行，从而减少四氯化钛的水解程度。）→加入碱性物质氨水水解生成氢氧化钛。（若不加碱性物质会使生物颗粒不均一，而且得到的颗粒非常细而无法结晶和过滤，加碱性物质相当于加成核剂，其反应原理： Ticl4+H2O↔Ti(OH)4+Hcl；Ti(OH)4↔Ti4++4OH-,若使Ti4+完全沉淀需要加OH-促进反应反向进行生成沉淀。其浓度可根据氢氧化钛的离子积Ksp=[ Ti4+][ OH-]4来计算，当使氢氧化钛完全沉淀时Ti4+浓度小于或等于10-5mol/dm-3,从而计算出需要加入OH-的浓度，可以确定加入氨水的量。）→洗涤和过滤（加三遍酒精和三遍纯净水交替洗涤。原因：生成Ti(OH)4的溶液中含有大量的cl-和NH4+，结晶后的氯化铵也易在水中溶解，用水和酒精能够清洗掉。）→用硝酸银滴定滤液，检测氯离子是否清洗干。2.实验具体条件（1）溶解四氯化钛所用的盐酸溶液的摩尔浓度为3mol/L。调节pH所用的碱性物质为氨水，氨水与钛的质量比初定为。过滤时先用酒精再用清水交替清洗三遍。煅烧：在600摄氏度下煅烧两个小时得到产品锐钛型型纳米为氧化钛。（2）仪器 100mL烧杯、500mL烧杯、滴管、玻璃棒、移液管、光催化反应器、500mL 容量瓶、25mL容量瓶、研钵、瓷坩埚、马弗炉、烘箱、天平、磁力搅拌器、离心机、722型分光光度计、紫外可见分光光度计、X射线衍射仪、透射电镜。（3）药品钛源（四氯化钛）、盐酸、氨水酒精、硝酸银、有机酸。3．本实验的侧重点是对所用钛源（四氯化钛）提纯后的纯度分析。由XRD来分析样品的晶型与颗粒大小；由光催化实验来确定所制备纳米二氧化钛的催化性能，从而确定出最为合适的制备方法。最后对该制备方法进行差热分析，并对所制备的样品进行透射电镜分析，从而可以深入理解该方法最为优良的原因三、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施1.有机酸的选取及其浓度的确定是比较关键的一项，在这里我初步将其定为甲酸，而对于浓度的选取还需在试验中进一步完善2、四氯化钛被氧化。在隔绝空气的条件下将四氯化钛加到盐酸溶液中，可以采用注射器抽取四氯化钛溶液加到盐酸中。3、四氯化钛与盐酸的混合液pH控制不合理。采用不同的碱性试剂来调节。如用氢氧化钠、氨水、碳酸钠或有机碱性试剂。4、得到的氢氧化钛沉淀量较少或得不到沉淀。从新调节pH值，或改变陈化条件观察得到白色沉淀量的变化。5、得到的氢氧化钛沉淀过滤非常困难。采用不同的碱性试剂，或与碱性试剂反应时的温度或者搅拌速度。6、得到锐钛型型二氧化钛粉体不符合产品规格要求。调节控制煅烧温度，和与碱反应的温度，或者增加清洗过滤沉淀的次数。四、进度安排第一周：阅读文献确定实验思路，列出所用器皿和药品明细。第二周：撰写开题报告，翻译英文资料（不少于3000字）。第三~五周：根据实验思路分析资料，进行初步试验，对实验溶液进行配置和标定。第六~十周：制备锐钛型型纳米二氧化钛，对制备工艺和影响因素进行研究和调整。第十一周：准备论文所需要的材料，撰写毕业论文。第十二周：答辩。五、参考文献（1） 钛乙醇盐合成以其水解制备微分的研究，功能材料。, , 278-281（2） 纳米二氧化钛的制备及其表征，纳米技术与精密工程。, (2005), 19-21（3） 溶胶凝胶法合成多孔二氧化钛粉体及光催化性能的研究，化工技术和开发，, (2011), 13-15（4） 液相水解法制备纳米二氧化钛粉体及其工艺研究，应用化工，, (2007), 1-3（5） 相转移法制备二氧化钛粉体的工艺研究，沈阳工程学院院报，, (2012), 362-364（6）张立德,牟季美. 纳米材料和纳米结构[M] . 北京:科学出版社,2001六、指导教师意见指导教师签名：年 月 日

1、物理气相沉积技术在建筑装饰材料中的应用2、建筑装饰工程施工管理过程质量控制3、建筑装修材料与室内空气质量4、建筑装饰工程造价管理与控制研究5、论建筑装饰装修工程施工质量控制6、高层建筑装饰中水电安装质量存在的问题7、中国建筑装饰艺术文化源流8、论建筑装饰节能减排的发展及意义9、基于工业化模式的建筑装饰装修施工项目管理体系研究10、建筑装饰企业技术管理探索11、藏传佛教建筑装饰艺术初探12、试论中国传统建筑装饰的民俗文化特征13、魏晋南北朝建筑装饰研究14、GB 50210-2001 建筑装饰装修工程质量验收规范15、当代我国建筑装饰的发展16、硅锌结晶釉在建筑装饰陶瓷上应用研究展望17、由徽州古民居建筑装饰引发的思考18、中国传统建筑装饰的形式内涵分析19、传统建筑装饰元素在现代建筑设计中的运用20、我国建筑装饰材料的发展趋势(学术堂提供更多论文知识)

编译 冯维维

Science , 23 July 2021, Vol 373, Issue 6553

《科学》 2021年7月23日，第373卷，6553期

天体物理学 Astrophysics

Peta–electron volt gamma-ray emission from the Crab Nebula

来自蟹状星云的高能光子

作者：The LHAASO Collaboration

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摘要

蟹状星云含有一颗脉冲星，它能激发周围的气体释放出高能辐射。脉冲星的年轻及其附近的位置使得该星云成为天空中最亮的伽马射线源。

作者报道了这种源在1012到1015电子伏的能量下的观察结果，扩展了这种原型物体的光谱。

他们将这些数据与较低能量下的观测数据结合起来，以模拟辐射过程的物理过程。多波长数据可以用同步辐射和逆康普顿散射的结合来解释。

Abstract

The Crab Nebula contains a pulsar that excites the surrounding gas to emit high-energy radiation. The combination of the pulsar's youth and nearby location makes the nebula the brightest gamma-ray source in the sky. Cao et al. report observations of this source at energies of tera– to peta–electron volts, extending the spectrum of this prototypical object. They combine these data with observations at lower energies to model the physics of the emission process. The multiwave-length data can be explained by a combination of synchrotron radiation and inverse Compton scattering.

Upper mantle structure of Mars from InSight seismic data

“洞察号”地震数据揭示火星上地幔结构

作者：Amir Khan, Savas Ceylan, William B. Banerdt, etc.

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摘要

两年来，“洞察号”着陆器一直在记录火星上的地震数据，这些数据对了解火星的结构和热化学状态至关重要。作者利用8个低频火星地震的直接（P和S）和地表反射（PP、PPP、SS和SSS）体波相的观测，将内部结构限制在800公里的深度。

他们发现了一种与低速带相容的结构，该低速带与热岩石圈比地球上厚得多，这可能与远震距离上的弱s波阴影带有关。通过结合地震约束和地球动力学模型，作者预测，相对于原始地幔，地壳的产热元素更丰富，是原始地幔的13 - 20倍。

这种富集比伽玛射线地表测绘所建议的要大，并且具有中等到高的地表热流。

Abstract

For 2 years, the InSight lander has been recording seismic data on Mars that are vital to constrain the structure and thermochemical state of the planet. We used observations of direct (P and S) and surface-reflected (PP, PPP, SS, and SSS) body-wave phases from eight low-frequency marsquakes to constrain the interior structure to a depth of 800 kilometers. We found a structure compatible with a low-velocity zone associated with a thermal lithosphere much thicker than on Earth that is possibly related to a weak S-wave shadow zone at teleseismic distances. By combining the seismic constraints with geodynamic models, we predict that, relative to the primitive mantle, the crust is more enriched in heat-producing elements by a factor of 13 to 20. This enrichment is greater than suggested by gamma-ray surface mapping and has a moderate-to-elevated surface heat flow.

Thickness and structure of the martian crust from InSight seismic data

“洞察号”地震数据揭示火星地壳厚度和结构

作者：Brigitte Knapmeyer-Endrun, Mark P. Panning, Felix Bissig, W. Bruce Banerdt, etc.

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摘要

行星的地壳见证了行星的形成和演化 历史 ，但对于火星来说，还没有对地壳厚度的绝对测量。作者利用火星地震记录和周围波场确定了洞察号登陆点下方地壳的结构。

通过分析在地下界面反射和转换的地震相，他们发现观测结果与模型相符，至少有两个界面，也可能有三个界面。如果第2个界面为地壳边界，厚度为20 5公里；如果第3个界面为地壳边界，厚度为39 8公里。

全球重力和地形图允许对整个星球进行这种点测量，显示火星地壳的平均厚度在24到72公里之间。独立的体积组成和地球动力学约束表明，较厚的模型与观测到的浅层地壳产热元素的丰度一致，而较薄的模型则需要在深度上更大的浓度。

Abstract

A planet’s crust bears witness to the history of planetary formation and evolution, but for Mars, no absolute measurement of crustal thickness has been available. Here, we determine the structure of the crust beneath the InSight landing site on Mars using both marsquake recordings and the ambient wavefield. By analyzing seismic phases that are reflected and converted at subsurface interfaces, we find that the observations are consistent with models with at least two and possibly three interfaces. If the second interface is the boundary of the crust, the thickness is 20 5 kilometers, whereas if the third interface is the boundary, the thickness is 39 8 kilometers. Global maps of gravity and topography allow extrapolation of this point measurement to the whole planet, showing that the average thickness of the martian crust lies between 24 and 72 kilometers. Independent bulk composition and geodynamic constraints show that the thicker model is consistent with the abundances of crustal heat-producing elements observed for the shallow surface, whereas the thinner model requires greater concentration at depth.

Seismic detection of the martian core

火核的地震探测

作者：Simon C. Stähler, Amir Khan, W. Bruce Banerdt, Suzanne E. Smrekar

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摘要

一颗行星的地质 历史 线索包含在它的内部结构中，尤其是它的核心。作者利用“洞察号”地震数据探测到来自火星核-地幔边界的地震波反射，并将其与大地测量数据进行反演，将液态金属核的半径限制在1830 40公里。

巨大的地核表明火星地幔在矿物学上类似于地球上的上地幔和过渡带，但与地球不同的是没有以桥曼石为主的下地幔。我们推断出核的平均密度为每立方厘米至克，这就需要大量的轻元素溶解在铁镍核中。

从洞察号的位置上看到的地震核心阴影覆盖了火星表面的一半，包括大多数潜在的活跃区域。这可能限制了可探测到的火星地震的数量。

Abstract

Clues to a planet’s geologic history are contained in its interior structure, particularly its core. We detected reflections of seismic waves from the core-mantle boundary of Mars using InSight seismic data and inverted these together with geodetic data to constrain the radius of the liquid metal core to 1830 40 kilometers. The large core implies a martian mantle mineralogically similar to the terrestrial upper mantle and transition zone but differing from Earth by not having a bridgmanite-dominated lower mantle. We inferred a mean core density of to grams per cubic centimeter, which requires a substantial complement of light elements dissolved in the iron-nickel core. The seismic core shadow as seen from InSight’s location covers half the surface of Mars, including the majority of potentially active regions—., Tharsis—possibly limiting the number of detectable marsquakes.

粒子物理学 Particle Physics

Coherent manipulation of an Andreev spin qubit

安德烈夫自旋量子位的相干操纵

作者：M. Hays, V. Fatemi, D. Bouman, J. Cerrillo, S. Diamond, K. Serniak, T. Connolly, P. Krogstrup, J. Nygård, A. Levy Yeyati, A. Geresdi, M. H. Devoret

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摘要

到目前为止，发展量子信息处理系统最有希望的固态方法是基于超导电路的循环超电流和操纵半导体量子点中电子的自旋特性。

作者结合了这两种方法的可取之处，超导电路的可扩展性和量子点的紧凑空间，来设计和制造超导自旋量子比特。

这个所谓的安德烈夫自旋量子位提供了开发一个新的量子信息处理平台的机会。

Abstract

To date, the most promising solid-state approaches for developing quantum information-processing systems have been based on the circulating supercurrents of superconducting circuits and manipulating the spin properties of electrons in semiconductor quantum dots. Hays et al. combined the desirable aspects of both approaches, the scalability of the superconducting circuits and the compact footprint of the quantum dots, to design and fabricate a superconducting spin qubit (see the Perspective by Wendin and Shumeiko). This so-called Andreev spin qubit provides the opportunity to develop a new quantum information processing platform.

Inhibited nonradiative decay at all exciton densities in monolayer semiconductors

在单层半导体的所有激子密度下抑制无辐射衰减

作者：Hyungjin Kim, Shiekh Zia Uddin, Naoki Higashitarumizu, Eran Rabani, Ali Javey

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摘要

由于激子发生非辐射湮灭，单层过渡金属二卤族的光致发光量子产额在高发射强度下普遍下降。作者指出，这一过程在这些材料中通过它们的联合态密度的van Hove奇点共振放大。

然而，小的机械应变（约）的应用改变了van Hove奇点，抑制了非辐射过程。在剥离的硫化钼、硫化钨和硒化钨单分子层以及化学气相沉积的厘米级硫化钨单分子层中，都可以看到高激子密度下的近统一光致发光量子产额。

Abstract

The photoluminescence quantum yield in monolayer transition metal dichalcogenides generally drops at high emission intensities because the excitons undergo nonradiative annihilation. Kim et al. show that this process is resonantly amplified in these materials by van Hove singularities in their joint density of states. However, application of small mechanical strains ( ) shifted the van Hove singularities and suppressed the nonradiative processes. Near-unity photoluminescence quantum yield at high exciton densities was seen in exfoliated monolayers of molybdenum sulfide, tungsten sulfide, and tungsten selenide, as well as centimeter-scale tungsten sulfide monolayers grown by chemical vapor deposition.

Atomically resolved single-molecule triplet quenching

原子分辨单分子三态猝灭

作者：Jinbo Peng, Sophia Sokolov, Daniel Hernangómez-Pérez, Ferdinand Evers, Leo Gross4, John M. Lupton, Jascha Repp

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摘要

分子的非平衡三重态在光催化、有机光伏和光动力治疗等方面发挥着重要作用。作者通过引入原子力显微镜中的电子泵浦探针方法，报告了直接测量单个并五苯分子在绝缘表面上的三重态寿命的原子分辨率。

如果氧分子在近距离内共吸附，可以观察到三重态寿命的强烈猝灭。通过单分子操作技术，与氧分子的不同排列被创造出来，并以原子精度表征，允许分子排列与淬灭三重态的寿命直接相关。

这种单分子长寿命三联体的电寻址，结合原子尺度的操作，为控制和研究局部自旋-自旋相互作用提供了以前未 探索 的途径。

Abstract

The nonequilibrium triplet state of molecules plays an important role in photocatalysis, organic photovoltaics, and photodynamic therapy. We report the direct measurement of the triplet lifetime of an inpidual pentacene molecule on an insulating surface with atomic resolution by introducing an electronic pump-probe method in atomic force microscopy. Strong quenching of the triplet lifetime is observed if oxygen molecules are coadsorbed in close proximity. By means of single-molecule manipulation techniques, different arrangements with oxygen molecules were created and characterized with atomic precision, allowing for the direct correlation of molecular arrangements with the lifetime of the quenched triplet. Such electrical addressing of long-lived triplets of single molecules, combined with atomic-scale manipulation, offers previously unexplored routes to control and study local spin-spin interactions.

生态学 Ecology

Innovation and geographic spread of a complex foraging culture in an urban parrot

城市鹦鹉复杂觅食文化的创新和地理传播

作者：Barbara C. Klump, John M. Martin, Sonja Wild, Jana K. Hörsch, Richard E. Major, Lucy M. Aplin

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摘要

文化创新的出现、传播和建立可以促进对人类变化的适应性反应。作者描述了一个发展适应城市环境的文化的假定案例：野生硫冠凤头鹦鹉打开家庭垃圾箱。

社区科学报告的空间网络分析揭示了通过 社会 学习，鹦鹉打开从澳大利亚郊区的3个垃圾箱到悉尼市区44个垃圾箱的地理分布。对160个直接观察结果的分析揭示了个体风格和特定地点的差异。

作者描述了从创新的传播到地理变异的出现的完整路径，证明了鹦鹉的觅食文化，并表明了鹦鹉文化复杂性的存在。垃圾箱的打开与人类提供的机会直接相关，突出了文化促进对人类变化的行为反应的潜力。

Abstract

The emergence, spread, and establishment of innovations within cultures can promote adaptive responses to anthropogenic change. We describe a putative case of the development of a cultural adaptation to urban environments: opening of household waste bins by wild sulphur-crested cockatoos. A spatial network analysis of community science reports revealed the geographic spread of bin opening from three suburbs to 44 in Sydney, Australia, by means of social learning. Analysis of 160 direct observations revealed inpidual styles and site-specific differences. We describe a full pathway from the spread of innovation to emergence of geographic variation, evidencing foraging cultures in parrots and indicating the existence of cultural complexity in parrots. Bin opening is directly linked to human-provided opportunities, highlighting the potential for culture to facilitate behavioral responses to anthropogenic change.

生命科学 Life Science

Enterically derived high-density lipoprotein restrains liver injury through the portal vein

肠内高密度脂蛋白通过门静脉抑制肝损伤

作者：Yong-Hyun Han, Emily J. Onufer, Li-Hao Huang, Robert W. Sprung, W. Sean Davidson, Rafael S. Czepielewski, Mary Wohltmann, Mary G. Sorci-Thomas, Brad W. Warner, Gwendalyn J. Randolph

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摘要

高密度脂蛋白（HDL）对胆固醇代谢很重要，可能具有抗炎和抗菌特性。虽然HDL主要由肝脏产生，但肠道也是一个来源。

作者在小鼠实验中发现，肠道高密度脂蛋白不会进入体循环。而是以HDL3的形式，通过肝门静脉直接输送到肝脏。在那里，它将细菌的脂多糖从肠道中隔离出来，这些脂多糖会引发炎症和肝脏损伤。

在各种肝损伤模型中，肠道高密度脂蛋白的丢失加重了病理。相比之下，提高肠道高密度脂蛋白的药物可改善疾病结果。HDL - 3在门静脉血液中富集，提示肠内HDL可能是治疗肝病的靶点。

Abstract

High-density lipoprotein (HDL) is important for cholesterol metabolism and may have anti-inflammatory and antimicrobial properties. Although HDL is mainly produced by the liver, the intestine is also a source. Han et al. show in mice that intestinal HDL is not routed to the systemic circulation. Rather, in the form of HDL3, it is directly transported to the liver through the hepatic portal vein. There, it sequesters bacterial lipopolysaccharide from the gut that can trigger inflammation and liver damage. In various models of liver injury, loss of enteric HDL exacerbated pathology. By contrast, drugs elevating intestinal HDL improved disease outcomes. HDL3 is enriched in human portal venous blood, suggesting that enteric HDL may be targetable for the treatment of liver disease.

Retinal waves prime visual motion detection by simulating future optic flow

视网膜波通过模拟未来光流实现视觉运动检测

作者：Xinxin Ge, Kathy Zhang, Alexandra Gribizis, Ali S. Hamodi, Aude Martinez Sabino, Michael C. Crair

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摘要

当一只老鼠在森林的地面上向前奔跑时，它所经过的风景是向后流动的。作者的研究表明，发育中的小鼠视网膜提前实践了眼睛在小鼠移动时必须处理的东西。

视网膜活动的自发波与几天后在环境中实际运动时产生的波形相同。这种自发的模式活动改善了大脑上丘细胞的反应能力，上丘接收来自视网膜的神经信号以处理方向性信息。

Abstract

As a mouse runs forward across the forest floor, the scenery that it passes flows backwards. Ge et al. show that the developing mouse retina practices in advance for what the eyes must later process as the mouse moves. Spontaneous waves of retinal activity flow in the same pattern as would be produced days later by actual movement through the environment. This patterned, spontaneous activity refines the responsiveness of cells in the brain's superior colliculus, which receives neural signals from the retina to process directional information.

编译 | 冯维维

Nature , 10 March 2022, VOL 603, ISSUE 7900

《自然》 2022年3月10日，第603卷，7900期

物理学 Physics

AGN as potential factories for eccentric black hole mergers

偏心黑洞合并的潜在“工厂”

J. Samsing, I. Bartos, D. J. D’Orazio, Z. Haiman, B. Kocsis, N. W. C. Leigh, B. Liu, M. E. Pessah & H. Tagawa

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摘要

有一些不太多的证据表明，一个叫作GW190521的黑洞合并具有非零偏心。此外，组成黑洞的质量超过了恒星演化预测的极限。

这些巨大的质量可以用连续的合并来解释，这可能在活动星系核周围的气体盘中是有效的，但很难保持一个偏心轨道一直到合并，就像基础物理学认为的圆化一样。

作者研究表明，如果单黑洞和双黑洞之间的相互作用经常发生，并且相互倾斜度不超过几度，活跃的星系核盘环境就能导致过量的偏心合并。

研究进一步说明，与其他圆形合并相比，这个偏心群具有不同的黑洞自旋矢量和合并时轨道角动量之间的倾角分布，称为自旋轨道倾角。

Abstract

There is some weak evidence that the black hole merger named GW190521 had a non-zero eccentricity. In addition, the masses of the component black holes exceeded the limit predicted by stellar evolution. The large masses can be explained by successive mergers, which may be efficient in gas disks surrounding active galactic nuclei, but it is difficult to maintain an eccentric orbit all the way to the merger, as basic physics would argue for circularization. Here we show that active galactic nuclei disk environments can lead to an excess of eccentric mergers, if the interactions between single and binary black holes are frequent5 and occur with mutual inclinations of less than a few degrees. We further illustrate that this eccentric population has a different distribution of the inclination between the spin vectors of the black holes and their orbital angular momentum at merger, referred to as the spin–orbit tilt, compared with the remaining circular mergers.

Ultra-narrow optical linewidths in rare-earth molecular crystals

稀土分子晶体中的超窄光学线宽

Diana Serrano, Senthil Kumar Kuppusamy, Benoît Heinrich, Olaf Fuhr, David Hunger, Mario Ruben & Philippe Goldner

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摘要

稀土离子（REIs）是一种很有前途的固态系统，可以在量子水平上构建光物质界面。这取决于它们可能显示出狭窄的光学和自旋均匀线宽，或者是等价的长寿命量子态。

这使得REIs可以用于光子量子技术，如光的记忆、光微波转导和计算。然而，到目前为止，很少有晶体材料表现出足够安静的环境来充分利用REI特性。

作者报道了铕分子晶体的线宽在几万赫兹范围内，比其他分子系统的数量级更窄。他们利用这一特性来演示高效的光学自旋初始化，使用原子频率梳进行光的相干存储，以及实现量子门的离子相互作用的光学控制。

这些结果说明了稀土分子晶体作为光子量子技术的新平台的用途，该技术将高相干发射体与分子材料在组成、结构和集成能力方面无与伦比的通用性结合起来。

Abstract

Rare-earth ions (REIs) are promising solid-state systems for building light–matter interfaces at the quantum level. This relies on their potential to show narrow optical and spin homogeneous linewidths, or, equivalently, long-lived quantum states. This enables the use of REIs for photonic quantum technologies such as memories for light, optical–microwave transduction and computing. However, so far, few crystalline materials have shown an environment quiet enough to fully exploit REI properties. Here we report on europium molecular crystals that exhibit linewidths in the tens of kilohertz range, orders of magnitude narrower than those of other molecular systems. We harness this property to demonstrate efficient optical spin initialization, coherent storage of light using an atomic frequency comb, and optical control of ion–ion interactions towards implementation of quantum gates. These results illustrate the utility of rare-earth molecular crystals as a new platform for photonic quantum technologies that combines highly coherent emitters with the unmatched versatility in composition, structure and integration capability of molecular materials.

Structure of the moiré exciton captured by imaging its electron and hole

电子和空穴成像捕获摩尔激子的结构

作者：Ouri Karni, Elyse Barré, , Julien Madéo, Felipe H. da Jornada, Tony F. Heinz & Keshav M. Dani, etc.

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摘要

层间激子（ILXs）——电子空穴对结合在两个原子薄层半导体上——已经成为研究激子凝聚、单光子发射和其他量子信息应用的有吸引力的平台。作者在WSe2/MoS2异质结构中，捕获了结合形成ILX的两种粒子的时间分辨和动量分辨分布的图像：电子和空穴。

他们获得了ILX直径约纳米的直接测量，以及其质量中心的定位。令人惊讶的是，这个大的ILX被发现固定在摩尔细胞内一个直径只有纳米的区域，比激子本身的大小还小。

这种ILX的高度定位得到了贝特-萨尔皮特方程计算的支持，并证明ILX可以定位在小的摩尔单元细胞内。与大型的摩尔细胞不同，这些细胞在大区域上是均匀的，这使得量子技术可以形成局部激发的扩展阵列。

Abstract

Interlayer excitons (ILXs) — electron–hole pairs bound across two atomically thin layered semiconductors — have emerged as attractive platforms to study exciton condensation, single-photon emission and other quantum information applications. Yet, despite extensive optical spectroscopic investigations, critical information about their size, valley configuration and the influence of the moiré potential remains unknown. Here, in a WSe2/MoS2 heterostructure, we captured images of the time-resolved and momentum-resolved distribution of both of the particles that bind to form the ILX: the electron and the hole. We thereby obtain a direct measurement of both the ILX diameter of around  nm, comparable with the moiré-unit-cell length of  nm, and the localization of its centre of mass. Surprisingly, this large ILX is found pinned to a region of only  nm diameter within the moiré cell, smaller than the size of the exciton itself. This high degree of localization of the ILX is backed by Bethe–Salpeter equation calculations and demonstrates that the ILX can be localized within small moiré unit cells. Unlike large moiré cells, these are uniform over large regions, allowing the formation of extended arrays of localized excitations for quantum technology.

化学 Chemistry

Vertical MoS2 transistors with sub-1-nm gate lengths

栅长小于1纳米的二硫化钼晶体管

作者：Fan Wu, He Tian, Yang Shen, Zhan Hou, Jie Ren, Guangyang Gou, Yabin Sun, Yi Yang & Tian-Ling Ren

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摘要

超大尺寸晶体管是新一代电子器件发展的热点。虽然科学家已报道了原子薄度的二硫化钼（MoS2）晶体管，但制备栅长低于1纳米的器件一直是一个挑战。作者使用石墨烯层的边缘作为栅电极，演示了具有原子薄通道和物理栅长在1纳米以下的侧壁MoS2晶体管。

该方法使用化学气相沉积法生长的大面积石墨烯和二硫化钼薄膜，在2英寸的晶圆上制造侧壁晶体管。这项研究可以促进摩尔定律，为下一代电子产品缩小晶体管的尺寸。

Abstract

Ultra-scaled transistors are of interest in the development of next-generation electronic devices. Although atomically thin molybdenum disulfide (MoS2) transistors have been reported, the fabrication of devices with gate lengths below 1 nm has been challenging. Here we demonstrate side-wall MoS2 transistors with an atomically thin channel and a physical gate length of sub-1 nm using the edge of a graphene layer as the gate electrode. This work can promote Moore’s law of the scaling down of transistors for next-generation electronics.

Electron-catalysed molecular recognition

电子催化的分子识别

作者：Yang Jiao, Yunyan Qiu, Long Zhang, Wei-Guang Liu, Haochuan Mao, Hongliang Chen, Yuanning Feng, Kang Cai, Dengke Shen, Bo Song, Xiao-Yang Chen, Xuesong Li, Xingang Zhao, Ryan M. Young, Charlotte L. Stern, Michael R. Wasielewski, R. Dean Astumian, William A. Goddard III & J. Fraser Stoddart

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摘要

分子识别和超分子组装涵盖了分子间非共价排列现象的广泛光谱。然而，与形成共价键不同，这一过程的催化作用仅限于依赖于复杂的催化剂设计的方法。作者建立了一个通过扩展电子催化来促进分子识别的简单而通用的策略，它广泛应用于合成共价化学领域，并进入了超分子非共价化学领域。

作为该原理的证明，作者证明了大环主体和哑铃形客体之间的三自由基复合物的形成（一个在环境条件下动力学禁止的分子识别过程），可以在化学电子源的催化量的加入上大大加速。

因此，电化学方法可以在时间上控制分子识别，并在底物和配合物之间产生一个几乎任意的摩尔比，其范围介于零和平衡值之间。他们表示，这种动力学稳定的超分子系统很难用其他方法精确地获得。

电子在分子识别中作为催化剂的使用将激励化学家和生物学家 探索 可以用于微调非共价事件的策略，控制不同长度尺度的组装，并最终创造复杂物质的新形式。

Abstract

Molecular recognition and supramolecular assembly cover a broad spectrum of non-covalently orchestrated phenomena between molecules. Catalysis of such processes, however, unlike that for the formation of covalent bonds, is limited to approaches that rely on sophisticated catalyst design. Here we establish a simple and versatile strategy to facilitate molecular recognition by extending electron catalysis, which is widely applied in synthetic covalent chemistry, into the realm of supramolecular non-covalent chemistry. As a proof of principle, we show that the formation of a trisradical complex between a macrocyclic host and a dumbbell-shaped guest—a molecular recognition process that is kinetically forbidden under ambient conditions—can be accelerated substantially on the addition of catalytic amounts of a chemical electron source. It is, therefore, electrochemically possible to control the molecular recognition temporally and produce a nearly arbitrary molar ratio between the substrates and complexes ranging between zero and the equilibrium value. Such kinetically stable supramolecular systems are difficult to obtain precisely by other means. The use of the electron as a catalyst in molecular recognition will inspire chemists and biologists to explore strategies that can be used to fine-tune non-covalent events, control assembly at different length scales and ultimately create new forms of complex matter.

Au–Pd separation enhances bimetallic catalysis of alcohol oxidation

金钯分离提高了醇氧化双金属催化性能

作者：Xiaoyang Huang, Ouardia Akdim, Mark Douthwaite, Kai Wang, Liang Zhao, Richard J. Lewis, Samuel Pattisson, Isaac T. Daniel, Peter J. Miedziak, Greg Shaw, David J. Morgan, Sultan M. Althahban, Thomas E. Davies, Qian He, Fei Wang, Jile Fu, Donald Bethell, Steven McIntosh, Christopher J. Kiely & Graham J. Hutchings

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摘要

在以氧为末端氧化剂的负载金属纳米颗粒催化氧化反应中，氧还原速率是一个限制因素。作者研究表明，通过分离双金属碳负载催化剂中的金和钯组分，可以使反应速率几乎是相应合金催化剂的两倍。

他们使用碳支持的单金属金和钯催化剂的物理混合物以及包含分离金和钯区域的双金属催化剂来证明这一点。

此外，他们用电化学方法证明，这种增强是由于在分离的金和钯位点上发生的单独氧化还原过程的耦合。这种催化效应（协同氧化还原增强）的发现为多组分多相催化剂的设计提供了一种方法。

Abstract

In oxidation reactions catalysed by supported metal nanoparticles with oxygen as the terminal oxidant, the rate of the oxygen reduction can be a limiting factor. Here we show that by separating the gold and palladium components in bimetallic carbon-supported catalysts, we can almost double the reaction rate compared with that achieved with the corresponding alloy catalyst. We demonstrate this using physical mixtures of carbon-supported monometallic gold and palladium catalysts and a bimetallic catalyst comprising separated gold and palladium regions. Furthermore, we demonstrate electrochemically that this enhancement is attributable to the coupling of separate redox processes occurring at isolated gold and palladium sites. The discovery of this catalytic effect—a cooperative redox enhancement—offers an approach to the design of multicomponent heterogeneous catalysts.

沉积环境与沉积相的论文题目

1.沉积环境

沉积环境就是发生沉积作用的一个地貌单元，按塞利(，1970)的定义，沉积环境是“在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面”。故环境的划分标志有三个方面:

物理标志 主要指搬运和沉积介质的动力条件，如介质的性质(水、空气或冰川)、流体的流动性质(流水、波浪、潮汐或风)、流动速度、方向和稳定性、流体的密度、黏度和能量、水深等，以及气候、雨量、湿度等。

化学标志 主要指沉积环境介质的pH、Eh、盐度等条件。

生物标志 包括动物或植物的门类、种属和生态特征等各个方面，也包括生物的生命活动留下的各种痕迹。

2.沉积相和沉积相的分类

人们很早就认识到沉积物(岩)特征与沉积环境有着密切的关系，一定的沉积环境形成一定特征的岩石类型和古生物组合。故沉积环境或相的概念，就是为了反映沉积物和沉积环境的关系而提出来的。按鲁欣(1953)的定义:“相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的、有规律的综合，因此，相是沉积物形成条件的物质表现。”也即沉积相是特定沉积环境的物质表现，或者说“相就是沉积环境的古代产物”。

沉积学者研究的是现代沉积物或古代沉积岩，沉积岩是古代沉积环境的产物或遗迹，而古代沉积环境已不能直接观察到，只能根据其沉积物或沉积岩特征间接推断。由此可知，沉积环境和沉积相的定义虽有不同，但却有因果关系和相似之处，故沉积环境和沉积相的分类基本上是一致的。

沉积相的分类主要根据自然地理条件进行的，可分为大陆相、海相及海陆过渡相，它们属于一级相，或叫相组。再根据自然地理条件的局部变化划分出二级相，或叫相，如大陆相组中可分出河流相、湖泊相等。二级相之下又可分出三级相，或叫亚相，如在湖泊相的内部可分出滨湖亚相、浅水湖泊亚相、深水湖泊亚相等。还可根据微地貌或岩性、古生物特征细分出四级相(微相)和五级相(相素)，但一般只划分到相或亚相。本教材采用的分类如表6－1所示。

表6－1 沉积环境和沉积相、亚相、微相综合划分表

3.沉积相的鉴定标志

沉积相的鉴定标志或古代沉积环境的判别标志，可归纳为以下几方面。

(1)岩石学标志

岩石的颜色和化学成分(包括微量元素) 如陆相，过渡相岩层多为黄、红等浅色，海相深水者多为灰、黑灰等深色，不同相的岩石中所含微量元素和色素元素也不相同。

矿物成分和岩石类型 岩石类型在一定程度上可指示沉积环境，如原生的自生矿物可指示沉积环境，重矿物组合和某些轻矿物特征，以及成分成熟度等不仅可指示陆源区母岩性质，同时可反映沉积盆地的构造状况和古气候条件。

岩石结构 不同沉积环境下形成的岩石结构是有差异的，如颗粒类型、大小及含量、支撑性、杂基含量和粒度分布特征等均可反映沉积环境的水动力状况和流体性质。

岩石构造 原生的层理和层面构造是最重要的沉积相标志(参看第四章)。

剖面结构 剖面结构亦可称之为剖面层序，是综合分析岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列，是沉积相分析最重要和最有效的技术方法之一。不同的沉积相类型在剖面上的沉积层序是不一样的，如向上变细的剖面结构见于河流相、潮坪相、河口湾相、浊积岩相等;而向上变粗的剖面结构见于三角洲相、湖泊相、无障壁海岸海滩相等。

沉积岩产状 沉积岩产状(如砂体形状、生物礁和滩体的形态)、接触关系等也是沉积相的重要标志。

瓦尔特相律 瓦尔特(，1894)指出:“只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间隔。”这一规律通称为相序递变规律或相序递变法则，即瓦尔特相律(图6－1)，是相序分析中应遵守的基本法则。该相律对在剖面上和平面上进行沉积相分析是很重要的准则，当然会有一些与突发性事件有关的例外现象。

图6－1 瓦尔特相律

(2)古生物和古生态标志

古生物的种类、生态和形态特征，不仅可确定海相和非海相沉积环境，而且还可指示水介质的深度、盐度、温度和浊度等，如叠层石形态的宏观特征与沉积环境和水动力条件关系(图6－2)，可直接用于沉积环境的判断。

(3)地球化学标志

应用岩石或生物介壳中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、103Br/Cl等)、同位素(O、C、S、H、Sr)及有机地球化学资料来判断沉积相。

应该指出，上述三方面的判别标志，应综合考虑，不能仅看某一点就作结论，因某些不同的相可出现一些相似的特征，相同的相在不同地区的表现会有所差异。沉积相的研究对了解各地质时代的地表古地理特征和地壳地质历史的演变有着重大的理论意义，而且对沉积矿产的普查勘探，对查明含油气和含水层的分布规律、对规划和设计工程建设等都具有重要的实际意义。

图6－2 海进和海退序列中叠层石形态与沉积环境和水动力条件的关系

华北地区以碳酸盐岩沉积为主。由于中条、吕梁等陆岛的存在，导致吕梁山以东广大地区成为古陆边缘沉积区和相关相带的空间展布；吕梁山以西，因毗连秦岭和祁连海槽，故以台地边缘和盆地沉积区为主。下古生界沉积相的划分及沉积特征见图1-3-2。

1.古陆边缘沉积区

古陆边缘沉积区和碳酸盐台地沉积区是本区沉积类型的基本特征，前者根据其沉积岩的岩石类型、层理及结构、构造特点，生物组合及其他标志，可分成潮坪相和近岸浅滩相；后者又可分为局限海、台地浅滩和开阔海等微相。

古陆边缘沉积区主要指沿古陆、古岛边缘分布的潮汐作用带。此带具有海水极浅，有时暴露，蒸发作用强，盐度高不宜于生物繁衍，间歇性水流能量弱，并常接受来自古陆剥蚀区的陆源砂、泥物质以及席状藻普遍发育等特点。常形成泥、粉晶白云岩，叠层藻白云岩，膏质白云岩，泥质或云质条带泥晶灰岩和竹叶状灰岩等，并常夹有粉砂岩、页岩。多具薄层、页状或微细纹层构造，石灰岩中不溶组分偏多。岩石颜色普遍具强氧化或氧化色，其中的颗粒（如砾屑）常有氧化边。有时伴有异地生物屑和砂屑、球粒等。化石少，组合单一，在潮汐流作用下，扁平砾石和生物屑多呈定向或叠瓦状、扇状、菊花状或涡流状排列。干裂、膏盐假晶、雨痕、岩溶角砾、鸟眼、帐篷等浅水标志及爬痕、垂直潜穴等构造较普遍发育。淡水渗流作用形成的渗流砂、重力胶结和溶蚀等成岩标志均较常见。根据沉积部位、海水盐度、水体能量及沉积物性质可进一步划分微相。

（1）潮坪相

包括潮上带、潮间带及潮上、潮间潟湖环境，有时也包括部分浅潮下带。潮上环境最靠近古陆边缘，只有风暴高潮可以淹没的地带。平缓的潮上坪在干旱炎热气候下由强蒸发引起的“毛细管浓缩作用”常形成泥、粉晶白云岩，泥晶泥质白云岩或藻席白云岩，并构成云坪亚相。当有大量陆源物质混入时，可形成泥云坪、砂云坪，甚至泥坪亚相。潮间及部分浅潮下环境除具潮坪相常见的沉积特征外，泥质或云质条带泥晶灰岩为此带典型微相，有时其中夹有潮道或潮池沉积，其微相以竹叶状灰岩为主。

总之，潮坪环境是以紧邻古陆、岛屿，时而暴露，时而被极浅水淹没，介质能量主要来自潮汐作用而具间歇性，缺乏有利生物繁衍条件，微相组合简单为基本特点，空间上随古陆边缘地貌条件而呈宽窄不一的展布。潮坪相的识别与圈定是判定古陆位置和剥蚀程度的主要依据，因此，在华北地台东部潮坪相极为发育的广大地区，其研究意义甚为重要。

早寒武世海侵初期，古陆边缘沉积区较为发育。华北东部的南部及北部、东北部主要为碎屑、粘土岩组合，靠近东部西侧的陆岛或水下隆起区则以潮上云坪、灰云坪为主。淮北的猴家山组和郑州一带的辛集组是最早出现的潮坪沉积，因为海侵刚刚开始，这些相带正处于淮阳古陆北侧，故以含磷石英砂岩、砾岩、粉砂岩和泥岩为主，但在鲁南、鲁西南则为碳酸盐潮坪沉积，并以泥质灰岩、准同生白云岩、角砾云岩、紫色页岩等为主。长治、林县、范县、枣庄一带为潮上和上潮间泥云坪亚相，总厚度33～70m以上，岩石中少见生物碎屑，具纹层、干裂、鸟眼和变形层理等指相构造。在沛县发育了膏质云坪，石膏层占10%以上。至馒头、毛庄期海侵范围加大，波及全区，潮坪亚相继而广为发育，东部各区以紫、紫红色粉砂质页岩和钙质页岩为主，夹薄层泥晶灰岩。徐庄期至凤山期在鄂尔多斯古隆起以东广大地区内，仍不时出现潮坪沉积，如东部早、中徐庄期继承了潮坪环境，从山海关往西经唐山、京西、曲阳至峰峰和聊古1井、古2井、东1井、大1井等钻孔揭露的平原区以及济南、皖北等地均以潮上及潮间带为主，局部为潮下带沉积。在鄂尔多斯古隆起东缘文水、沁源以西地区，在柳林、离石残留岛屿控制下，自馒头期至上寒武世，接受了大量陆源粗粒碎屑后发育了含砂泥云坪，其中临县泥云坪中泥云岩占60%以上。临县、离石、中阳以西亦沉积了60%以上的潮上含砂泥质泥晶白云岩。地台东部凤山组由泥质条带泥晶灰岩和钙质页岩组成的韵律性沉积也是潮间带沉积的典型产物。

图1-3-2 华北地区下古生界沉积相的划分及其主要特征示意图

潮坪环境下，沉积多由海退沉积序列组成。如平顺、峰峰一带下奥陶统冶里组-亮甲山组厚度为178～411m，主要为灰黄色细、粉晶白云岩、叠层石白云岩、角砾白云岩夹少量竹叶白云岩，堂邑地区则有石膏夹层，岩石层面上多角形干裂发育，层间角砾构造、鸟眼构造、膏盐铸模多见，化石及虫迹稀少，应属典型潮上带沉积。

曲阳、登封及鲁西等地冶里组由中、薄层云斑泥晶灰岩、含球粒泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、竹叶泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩及页岩夹层组成，岩层局部见冲刷、干裂、鸟眼、虫孔及石膏假晶等构造，生屑则以三叶虫、海百合、介形虫、腹足类及骨针等常见，但含量不高。这套微相构成了潮下至潮间带的潮坪沉积组合。亮甲山组由中、厚层含燧石的生物泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩演变为云质条带灰岩和泥晶白云岩或角砾泥晶白云岩。这一微相组合显示了潮下带至潮上带的海退沉积韵律。如偏关-岐山泥云坪由含燧石的细晶、粉晶白云岩组成，是冶里组潮坪环境持续发展而形成的继承性云坪。下马家沟组底部（旧称贾汪组）在华北地台东部许多地区都由底部含砾的褐黄色泥粉晶白云岩和浅灰色泥晶灰岩组成，岩石中微细纹层、干裂、鸟眼和石膏假晶等浅水、暴露标志极常见，生物碎屑则较罕见，应属潮上泥、云坪亚相。在离石、河津、辉县一带及昔阳-五台、韩城-蒙阴、濮阳、邯郸、阳泉、徐淮等地，均有云坪或泥云坪分布。各地准同生白云岩的陆源物质含量不一，徐州、登封等地可高达30%。中、上马家沟组在淮阳古陆北侧，在五台、鲁西古隆起周围，均有由薄层泥晶灰岩，云豹斑泥晶灰岩和泥、粉晶白云岩组成的潮坪沉积。

潮上坪和潮间坪中的一些洼地，易于在退潮后积水，涨潮时得到补给，从而形成潮上、潮间潟湖环境。在古陆边缘沉积区如有浅滩、堤坝存在，则在滩坝后侧多伴有潟湖出现。潮坪洼地规模较小，介质能量低，多为典型静水沉积。早寒武世砂、泥坪中的白云岩和泥质泥晶灰岩，以及云坪、灰云坪中的粉砂质页岩、粉砂岩可能为咸化或淡化潟湖产物。规模较大的滩后潟湖，由于滨岸滩坝的阻隔，海水循环不畅，水体能量很弱，生物稀少，水体深度与地形起伏有关，水体较深时可有潮下沉积。由于咸化海水回流渗透，可形成潟湖环境下的泥粉晶白云岩、球粒泥、粉晶白云岩和膏盐类岩石。

由于潮坪环境和台地浅滩发育，而空间上潟湖环境又依附于上述两种环境，故地台上潮坪相展布的地区以及滨岸滩坝后侧和台地浅滩间均可有此类潟湖环境沉积产物出现。台地东部馒头组紫色粉砂质页岩、夹泥晶白云岩，在广大地域内含石盐假晶，个别地区有膏盐，在一些短距离内地层厚度及岩相变化较大的地区，如山东济南，河北石门寨等地，应属潟湖沉积。奥陶纪潮坪沉积相中局部亦有石膏层，例如临清坳陷的东1井、聊古1井、堂古1井及峰峰地区均有石膏层，聊古1井亮甲山组有三层石膏分布，因此，这一带应以潮间潟湖与局限海交替沉积为主，间或有潮上环境出现。长治-邯郸冶里组泥、云坪西部的临汾膏云坪和东部聊城膏云坪的出现，说明了泥云坪高地两侧低洼潮间或潮上潟湖的存在。这两个潟湖潮坪沉积区一直延续到上马家沟时期，其沉积岩系中石膏层含量达50%以上。

总之，潮上、潮间潟湖环境产物多分布于潮坪沉积相中，其展布范围和厚度一般小于潮坪沉积产物，但其微相组合和沉积相标志远较潮坪相清晰。

（2）滨岸浅滩相

该相位于古陆边缘沉积区外侧，多居潮间作用带，局部可延伸至浅水潮下带中。滨岸浅滩环境具有潮汐流较通畅，但水体能量间歇性较弱，水浅而盐度正常，有适量异地生物碎屑沉积，分选不完全，常有暴露标志。其微相组合则以竹叶灰岩、条带泥晶灰岩或球粒泥晶灰岩为主，有时亦有少量粉砂岩或页岩。竹叶灰岩是以扁平砾屑为主并伴有三叶虫、海百合等生物碎屑和少量砂屑、球粒等组成的颗粒灰岩，由泥晶填隙，有时可有少量亮晶。扁平砾屑主要来自潮下和潮间带先期干裂的泥晶灰岩经短距离搬运、再沉积而成，遇有风暴时，常形成扁平砾屑直立，或呈放射状或菊花状排列的砾屑灰岩与代表好天气的泥晶灰岩互层的韵律性沉积，此类薄层砾屑灰岩夹层或透镜体实际上是风暴流产物。条带灰岩与泥晶灰岩中可见对称波痕、水平层理、泥裂、虫孔等构造。

早在辛集期，地台东部地区就已具有潮间低能滩的性质，如京西、唐山一带厚达40～90m的府君山组中的颗粒泥晶云质灰岩较发育，徐州大北望猴家山组中厚度大于10m的颗粒泥晶云质灰岩，两者颗粒类型均以砾屑、砂屑，三叶虫、棘皮类、腹足类等生物屑为主，含少量陆源砂，颗粒具一定磨圆分选，总含量为28%～37%，灰泥填隙。徐庄中、晚期太原、明水、东明、沛县、平顶山等地含放射鲕、云质鲕和晶粒鲕，粒间常见三叶虫碎片和陆源砂，颗粒一般含量为10%～16%，局部鲕粒夹层可达40%左右。明显而常见暴露标志，大气淡水渗透成岩的表现及包心菜状叠层石的偶尔出现和陆源泥、砂的普遍存在表明了其滨岸、浅水的潮间带环境。京西、宿县等地徐庄组岩性与之类似，但砾屑含量有所增加，颗粒总量为7%～20%不等，交错层、干裂和虫迹等标志亦较多见。

崮山组、长山组内此类沉积较发育，唐山、京西、五台以及山东境内的长山组主要由泥质灰岩、泥质条带泥晶灰岩夹大量竹叶状灰岩组成，竹叶状砾屑多具氧化圈、含量高，定向或杂乱排列。砾屑间含三叶虫等生物屑和少量鲕粒、石英砂、亮晶或泥晶填隙。泥晶灰岩中有干裂、垂直虫孔，偶见对称波痕。条带灰岩常过渡为断续条带、链状灰岩，有时可形成“准竹叶”泥晶灰岩。这种构造虽曾被解释为成岩压实破碎，但仔细观察则不难发现碎屑仍有错位和近距离移位，它们是在水动力条件不足或作用时间持续性差的间歇弱动荡水中形成的，因此，“准竹叶”状构造的普遍存在恰恰反映了近岸潮汐低能浅滩沉积环境的基本特点。在这一相带中常有柱状和半球状叠层石发育，叠层柱高一般不超过20cm，柱宽仅数厘米，柱间为同心或晶粒鲕、砂屑和三叶虫碎屑等（图1-3-3）。

图1-3-3 北京西山下苇甸崮山组中的柱状叠层石

早奥陶世的大面积海侵，导致滨岸浅滩向台地浅滩转化。怀远运动后，马家沟海侵初期，准同生白云岩较普遍地发育于全区。根据1987年华北石油局等单位以颗粒含量10%为准滩界限勾划出的几个准滩，其颗粒以藻屑、砂、砾屑及核形石为主，就其与潮汐云坪的关系而言，准滩应为潮间低能浅水沉积物。此类低颗粒量碳酸盐岩能否作为水体具一定能量的水下浅滩或滨岸潮间浅滩沉积环境的微相，还值得讨论，总的看来，由于奥陶纪是继寒武纪以来华北地台的最大海侵期，加之地台本身长期剥蚀、夷平，致使全区滨岸浅滩环境分异不明显也是可以理解的。

2.碳酸盐台地沉积区

这一沉积区是与古陆边缘沉积区紧相毗邻的广阔陆棚内侧，与浅海盆地多有台地边缘相区相隔。其沉积界面大都在低潮面和浪基面之间，个别直达氧化还原界面附近。沉积作用主要发生在潮下带，海底地形和水体深度均有较大变化。水深可由数米至数十米，但一般不超过百米。海水盐度正常，低洼处略有增高，生物较为常见，水体能量则介于较弱至中等之间，并以潮下低能为主。这一沉积区在华北地台甚为发育，据其水下地貌-海水通畅状态、水体深浅和能量大小可将其细分为局限滩间海、开阔滩间海和台地浅滩等环境。

（1）局限滩间海（局限海）

随海底地形变化，常因浅滩遮挡、相对低洼而形成局限滩间海沉积环境。其中海水虽与广海相通，但循环受阻，持续低能，盐度稍高，不利于广海生物发育，化石种类少。主要岩石为泥晶灰岩、球粒泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩及准同生后白云岩等，其基本特点为缺乏高能颗粒。岩石中常见生物碎屑则多为广盐性生物。当这一沉积区受滨岸滩坝或水下隆起封闭时，可因盐度激增形成白云岩为主的潟湖沉积。

地台东、北部府君山晚期局限海较为发育，山海关、唐山、京西至易县，府君山组厚度由150m递减为15m，其上部地层均以灰、深灰色中—厚层云斑泥晶灰岩、泥晶云质灰岩为主，北京地区常见少量球粒泥晶灰岩，岩石均具水平层理，生物稀少，陆源物含量不超过10%。莒县地区则以云斑泥晶灰岩、粉砂质页岩和白云岩为主。任丘古2井，聊古1井及峰峰地区则为薄层泥晶灰岩与页岩互层。张夏组以台地浅滩与滩间海沉积环境为主，滩间海如受多滩围阻则为局限海环境。如京西、大同等地张夏组下部，唐山和易县上部虽均属张夏组，但其岩石及普遍具有的高能颗粒含量低，生物单一，水平层理、层面罕见冲刷痕遗迹，偶含少量球粒，虫迹不发育等特点，均反映受古陆、水下隆起或台地浅滩遮挡的局限海环境。

下奥陶统，华北地台虽可据岩性划分为以准同生后白云岩为主的南区和以泥晶灰岩、生物泥晶灰岩、云斑灰岩、泥质条带灰岩和含燧石条带或结核的灰岩或粉晶白云岩为主的北区，以及本次工作区以外的西区，但大部分白云岩均为准同生后交代白云岩，其原岩岩性多为生物泥晶灰岩、球粒泥晶灰岩，故唐山、曲阳、京西及峰峰等地和聊城一带均为局限台地沉积。

中奥陶世的广泛海侵，使局限海多与广海连通，地台东部南北岩性分异为白云岩和石灰岩的局面被打破，出现了岩性组合更为复杂的浅水沉积环境。如曲阳任2井、古2井一带及鲁西地区下马家沟组沉积的泥晶灰岩夹泥灰岩、白云岩多具水平层理，并含三叶虫、海百合、头足类等化石碎屑，底部常见冲刷构造，应为局限海与陆棚海交替沉积。工作区以外的西部，马家沟早期受乌兰格尔、阿拉善、庆阳和延安古陆的阻隔，属典型局限海沉积。

（2）开阔滩间海（开阔海）

指地台中部或外侧开阔地区及台地与外海畅通的广阔浅水区。由于华北地台以发育台地浅滩为特征，所以浅滩间的开阔浅水台地可称为开阔滩间海。其沉积界面多位于低潮面与浪基面之间，盐度正常，水深一般为数米至数十米，具中等能量。以颗粒灰岩、含颗粒灰岩及泥晶泥质灰岩为主，时含页岩及粉砂岩夹层。岩石中颗粒类型较单一，偶有内碎屑、鲕粒等高能颗粒。化石较为丰富，可有介形虫、软体动物、棘皮动物、三叶虫和腕足类。其中窄盐性生物相对含量少。层理以水平层理多见，偶有斜层理。小型单柱、半球状叠层构造偶有出现，水平虫孔及生物搅动构造常见。

地台东部毛庄、徐庄期某些厚层段的泥岩夹粉砂岩、海绿石细砂岩及砂质石灰岩具弱还原色，并含较多的海相化石，可能属于开阔海非清水沉积。燕辽地区和徐淮等地，本组地层中夹藻屑泥晶灰岩、生物屑泥晶灰岩、海绿石泥晶砂质灰岩和瘤状泥晶灰岩也应是开阔海的产物。中寒武纪张夏期海侵达到高潮，水下隆起多成浅滩，滩间海环境较为发育。其特点是鲕粒含量普遍小于30%，岩石多以深灰色生物泥晶灰岩为主，浅海生物含量较丰富，粘土岩含量变化较大等特征。如曲阳、任丘及山西某些地区张夏组的某些岩段，以生物泥晶灰岩或藻屑泥晶灰岩为主，多含10%以上的粘土夹层，鲕粒小于20%，岩石中有机质含量较高。

早奥陶世，地台北部的唐山及京西地区以灰色厚层生物泥晶灰岩、条带泥晶灰岩夹不具氧化边的竹叶状砾屑或砂屑泥晶灰岩为主。岩石中常见三叶虫、头足类、腹足类、棘皮类、腕足类等化石，时见水平虫孔，为典型开阔海沉积。徐州-郑州一带开阔海沉积以夹黄绿色或灰绿色页岩为特征；平原区如任丘、港59井、古2井一带，除生物泥晶灰岩外，尚有条带泥晶灰岩、含燧石结核白云岩与其互层，颗粒石灰岩较少发育；在鲁西、莱芜一带白云岩中有腕足类、棘皮类、苔藓类等广海生物碎屑，水平层理及虫孔发育，为开阔海与水下竹叶滩沉积。下马家沟组在唐山、京西、曲阳、任丘等地均以泥晶灰岩为主，间有云质灰岩、泥灰岩等，化石以腕足类、棘皮类、头足类为常见，水平层理发育，为开阔海与局限海交替沉积。上马家沟组上部开阔海以生物泥晶灰岩、含燧石泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩为典型组合，生物以头足类为主。

峰峰组上部的泥晶灰岩含较多正常海化石，但仅残存于峰峰和鲁西等地。

总之，华北东部开阔海多受水下浅滩控制，呈滩间海展布；工作区外的地台西部，多受古陆、古隆起或台地前缘相带阻隔而分布在其后，纵向上多与浅滩、局限海交替出现，空间上多绕古隆起带呈半环状分布，东部工作区内则大致呈带状或不规则等轴状展布。

（3）台地浅滩

华北地台上有许多大小不一，形态不同的水下隆起。这些地区多处于浪基面之上，水体浅，长期遭受中等能量海水的作用，使之成为滩相沉积环境，并形成孤立于台地中的浅滩。台地浅滩主要为潮下高能带沉积，亮晶鲕粒灰岩，亮晶砂屑灰岩和亮晶生屑灰岩或亮晶核形石、藻屑灰岩较常见。粒序层理、交错层理，柱状、掌状叠层石时有发现。流水波痕、冰雹痕、鲕铸模、重力胶结等成岩现象均甚发育。

图1-3-4 地台东部寒武系沉积模式

华北东部徐庄期，在北京、曲阳、任丘、莒县等地均有厚层鲕粒灰岩分布，表明水下浅滩环境已间歇性出现。至张夏期，鲕滩分布较广，自唐山、京西、曲阳至峰峰等地，鲕粒灰岩产出部位各异，从而反映纵向上随地壳升降，浅滩间歇性发育和横向上，相带有规律展布（图1-3-4）。

此外，环吕梁陆岛的河津、洪洞、昔阳、平鲁等地，以及地台南部的徐淮、嵩山、洛阳等地，均有点状浅滩出现。在黄骅、济阳、任丘坳陷等掩盖区，经钻井揭露亦有点滩发育，如港59井、堂2井等均为岩性稳定的厚层亮晶鲕粒灰岩。

张夏期广泛发育浅水高能滩环境，滩间多局限海或开阔海环境。浅滩环境稳定，鲕灰岩单层厚度大，水体能量高，多以亮晶鲕或豆粒灰岩为主，竹叶砾屑滩或砂屑滩少见。浅水鲕滩易出露水面之上，在山东张夏、徐淮和峰峰等地均在张夏组厚层块状鲕粒灰岩内部发现暴露标志。大气淡水淋溶和淡水胶结等成岩标志也常见。

冶里期浅滩主要为竹叶状砾屑灰岩，据冯增昭所倡导的单因素定量统计综合分析方法，以组颗粒含量15%为依据，曲阳、津塘、鲁中和莒县均为浅滩。竹叶灰岩或白云岩中，砾屑含量多＞50%，填隙物以灰泥为主，亮晶不时出现。砾屑多不具氧化边，呈扁平状，磨圆好，分选中等，砾间常见砂屑、生屑。水体一般浅，盐度正常。中奥陶世第二次大规模海侵，导致沉积环境以云坪-局限台地、开阔台地为主，有时虽夹竹叶灰岩，但厚度较小，横向不稳定，已基本不具浅滩沉积特点。在工作区外的地台西部，在鄂尔多斯古隆起、秦岭祁连海槽和淮阳古陆控制下，沉积区狭窄，台地浅滩沉积不甚典型，而台地边缘斜坡相和盆地相较发育。鄂尔多斯古隆起以东的华北地台东部，台地边缘相和盆地相不典型。

沉积相研究论文

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喀斯喀特弧第四纪火山活动地表和地下特征随时间的变化

限制地形和地壳结构的数据分辨率提高，为人们提供了新的定量方法，用以评估火山区省级规模的地表-地下连通性质。研究人员结合北美西部喀斯喀特弧（Cascades arc）的第四纪火山口填图数据、表面地形数据和各种地球物理数据集，探究了火山作用与下伏地壳结构之间的关系。结合火山口填图数据库，从该区的数字高程模型（DEM）中提取已知时代的火山机构，估算得出的体积可能占第四纪总喷发量的50％左右。火山机构体积和空间上火山口密度与指示上层地壳影响的各种地球物理数据联系密切。在整个岩浆弧的第四纪火山口下，地下结构变化与火山作用一致的现象很普遍，但与年轻火山口的联系更为强烈。在喀斯喀特山脉中部和南部，地球物理识别的岩浆特征增加，那里的火山喷发量最大，火山口间距很小。火山口和相关的地壳结构，以及空间上局部喷发相对于分散喷发的程度随时间变化，定义了整个弧段横向延伸约100 km的喷发中心，表明岩浆上升随时间变化而发生空间上的聚集。

原文链接：

Geology (2020) 48 (11): 1088–1093.

DOI：

（译者：唐演@CUGB）

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波罗的大陆在苏格兰的遗迹：基底地体在格林威尔造山运动期间的迁移

苏格兰加里东群岛北高地地体（NHT）内的太古宙基底被认为与劳亚大陆的前陆的刘易斯片麻杂岩有关。新的锆石U-Pb年龄表明，NHT基底显示了2823-2687Ma和1772-1655Ma岩浆作用的证据。第一组年龄与前陆太古宙片麻岩的结晶年龄相近。然而，第二个组年龄以及覆盖基底上的岩石单元的形成时间都晚于前陆内发育新生岩浆作用和沉积作用的时间，为其最年轻的主阶段之后的100–250Ma。此外，在NHT基底内没有前陆内常见的古元古代镁铁质和长英质侵入体存在的迹象。因此研究者认为，NHT与劳亚大陆的前陆缺乏对比的可行性。由于存在1100-1000 Ma的东格雷尔榴辉岩，分离前陆和NHT基底的加里东莫因逆冲断层被认为是被改造了的格伦维尔期缝合线。根据新的同位素数据，研究者认为NHT基底是波罗的大陆的碎片，在格林威尔造山运动期间侵位到劳亚大陆，是环北大西洋造山带基底地体迁移的又一实例。

原文链接：

Geology (2020) 48(11): 1094–1098.

DOI：

（译者：好名不敌备注的哥斯达黎加的棒棒的61）

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加蓬的古元古代Francevillian序列以及Lomagundi-Jatuli事件

加蓬古元古代Francevillian序列在全球早期氧化的概念，以及碳同位素值大幅度正向漂移（即Lomagundi-Jatuli事件，LJE）的成因中占据着重要地位。研究人员对一个长139米的Francevillian岩芯进行了详细的研究，岩芯的碳酸盐δ 13 C（δ 13 C carb ）值为5‰-9‰，向上减小趋近于0‰，这一趋势被很多其他研究人员认为是LJE及其结束的标志。然而，本次研究发现δ 13 C carb 值的变化与沉积相的变化相一致：浅海相以强正值为特征，而较深的水域（风暴浪基面之下）为0‰左右。对于δ 13 C carb 与沉积相的相关性，最可靠的解释是，浅海环境记录了局部物理和生物化学过程的同位素效应，驱动周围环境的溶解无机碳（DIC）达到较大值，而较深相中较小值（ 0‰）与开阔海洋的DIC相近，其中δ 13 C在很大程度上不受浅水环境中发生的分馏的影响。此外，海侵氧化还原作用为含锰矿物和化学营养微生物群落的形成创造了条件。其中还包括甲烷循环群落，其有机δ 13 C（δ 13 C org ）值为 47‰，Δδ carb-org 值高达46‰。因此，Francevillian碳同位素剖面反映了盆地的特定条件，并不是全球碳循环扰动或LJE结束的前兆。

加蓬Lastoursville次盆LST12岩芯Franceville层序的沉积模式。浅水碳酸盐岩（单元I-III）的特点是真光层生产力提高，促使环境中的溶解无机碳的 13 C富集并沉积碳酸盐。随后发生海侵（单元IV-VI），盆地加深，以同位素正常的海相碳酸盐沉淀为标志，同时在风暴波基面以下的氧化还原层发育锰富集。持续的海侵导致盆地最深处沉积了富含有机质的含甲烷生物群落的泥岩。

原文链接：

Geology (2020) 48(11):1099–1104.

DOI：

（译者：好名不敌备注的哥斯达黎加的棒棒的61）

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砂粒跃移作用对粉砂的产生的有效性测试—对黄土解释的启示

黄土形成所需要的粉砂生成可归因于冰川系统（冰川研磨）和砂质沙漠（跃移诱发破碎）的地质过程。然而跃移作用对大量粉砂的产生的有效性还存在争议。了解沙漠中粉砂产生的潜力对于确定黄土的古气候具有至关重要的意义。为了更好评估风成磨损对粉砂的产生的重要性，该研究在一个设计用于模拟砂粒在25m/s速度的暴风中跃移的装置中进行实验性磨损。该研究与之前的工作与众不同的地方在于（1）长时间保持较高速度的测量强度，（2）清除预先存在的粉砂并设置对照组，（3）根据缩放结果来评估黄土堆积的潜力。根据一定的地质比例缩放实验获得的粉砂产生速率显示，风成磨损产生的粉砂不足以形成具有地质意义上的黄土沉积物。

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Geology(2020) 48(11): 1105–1109.

DOI：

（译者：中国地质大学（北京）地球科学与资源学院岩石学矿物学与矿床学在读硕士生徐睿）

14 太古宙和古元古代变质火山岩变质脱水作用中的金迁移

太古宙和古元古代绿岩带中的火山岩十分丰富，被认为是造山型金矿的潜在矿源。然而，金在这些岩石变质过程中的经历却鲜为人知。该研究对加拿大太古宙拉格兰德亚区和芬兰古元古代中央拉普兰绿岩带的一套变质岩石进行了金的超低检出限分析。这两个地区都有丰富的金矿资源，具有发现新的造山型金矿的巨大潜力。这些带中的变质火山岩分为拉斑玄武岩和钙碱性岩浆岩系列，其中原岩中金的含量用绿片岩相样品的金的Zr/Y幂律回归计算。在拉斑玄武岩中，金是相容元素，并随分异作用而减少；而在钙碱性岩石中，金是不相容元素，并随分异作用而增加。质量变化计算表明，在拉格朗德和中央拉普兰进行递进变质作用至形成上部角闪岩相的条件（> 550 ）期间，初始金含量损失高达77%和59%。本研究强调：第一，变质火山岩在太古宙和古元古代绿岩带变质作用中析出金，是造山型金矿床的良好潜在源岩；第二，变质火山岩的含金性受地幔源区和岩浆演化的控制；第三，变质脱挥发分模式可应用于太古宙和古元古代造山型金矿床。

原文链接：

Geology (2020) 48 (11): 1110–1114.

DOI：

（译者：王天奇，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院）

15

钙质超微化石将北冰洋沉积物的年代追溯到50万年以前

北冰洋中部更新世沉积物年龄波动较大，给重建古海洋学增加了相当大的不确定性。这个问题的根源在于北极海洋沉积物中记录的令人费解的磁极模式，以及缺乏能够提供校准的生物地层层位或连续的氧同位素地层图的微体化石。研究人员记录了在北冰洋中部的一个海洋沉积岩芯中发现的两个关键的钙质超微化石物种，为50万年以前的沉积物提供了有力的，并且可全球校准的年代界限。起关键作用的物种是颗石藻（Pseudoemiliania lacunosa），它们在万年间灭绝，而赫氏圆石藻（Emiliania huxleyi）则在万年间进化。这是第一次在北冰洋中部的沉积物中发现Pseudoemiliania lacunosa的化石。通过岩石地层对比，可以在北冰洋内450多公里的范围内找到含有这些年龄物种的沉积层。它们首次为北极这个区域的更新世沉积物年代学提供了明确的支撑，也为开发和测试其他用于测定北极海洋沉积物年代的地质年代学工具奠定了基础。

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Geology (2020) 48 (11): 1115–1119.

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（译者：黄永慧-中国地质大学（北京））

16

加拿大北部科迪勒拉山脉Tintina断层对岩石圈地幔的克拉通凿移的地震证据

位于加拿大西北部的加拿大北部科迪勒拉山脉（NCC）被划分为几个平行向右滑动的走滑断层，在晚白垩世和始新世之间累积了数百公里的位移。这些断层的深度范围，尤其是Tintina断裂（TF）对NCC岩石圈地幔的地壳构造组合和演化具有重要的影响意义，但是地球物理模型和地球化学数据仍然没有定论。该研究利用最新的三维纵波地震速度模型，解决了位于TF表层轨迹之下的最高地幔深度的一系列锐化的（~10km）纵波速度对比度（~4%）突变。代表了上地幔组构的地震各项异常数据显示在TF附近各向异性的方向和幅度大小发生了相似的变化。这些数据表明TF是岩石圈尺度的剪切带且在沿着TF恢复了430公里处的右侧位移后，纵波的速度快速异常与北美克拉通边缘轮廓一致。该研究认为，目前位于阿拉斯加东部的快速构造异常是Mackenzie克拉通的一块轮廓清晰的碎片，其在晚白垩世至始新世期间被TF凿穿并向西北位移。目前位于NCC南部的第二个克拉通碎片，可能与上地幔深度的Cassiar岩层有关。这些观察首次证明，大型岩石圈尺度的剪切带穿过难熔地幔，并且在世界范围内的科迪勒拉山脉内产生克拉通地幔物质的主要侧向位移的证据。

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Geology (2020) 48 (11): 1120–1125.

DOI：

（译者：袁梦）

17

金红石中纳米级微量元素团块的地球化学和地质年代学意义

金红石中的微量元素地球化学分析（例如：铅Pb，铀U，锆Zr）通常被用来获取地质事件的性质和时间。但是微量元素的迁移会影响温度和时间的厘定，且其迁移性的主控因素仍存在争论。鉴于此，研究人员使用电感耦合等离子体质谱法和原子探针层析成像表征了西澳大利亚Capricorn造山带中金红石的微米至纳米级微量元素分布。在大于20微米的尺度下，单个矿物颗粒中没有明显的微量元素分异，而且锆石谐和年龄1872 6 Ma（2σ）也没有同位素扰动的迹象。在纳米级尺度下，可以观察到20纳米的富微量元素（铝Al，铬Cr，铅Pb，钒V）团块。团块的 207 Pb/ 206 Pb比值为 （2σ），说明他们形成于结晶前，可能是区域变质作用的产物。作者认为这些团块是由于上部角闪岩相变质过程中瞬时形成的放射性破坏点捕获流体活动性元素形成的。这种捕获会影响团块中元素体扩散的活化能。团块较低的数量及密度指示了其形成时间，说明变质作用峰值温度持续时间较短，为小于10 百万年的事件。研究结果说明运用微量元素手段判断金红石中的体扩散将比假定其为均一介质时更为复杂。

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Geology (2020) 48 (11): 1126–1130.

DOI：

（译者：韩舒筠@CUGB/MQ）

18

次年稳定同位素记录揭示的南极洲西摩岛与白垩纪-古近纪界线附近两个灭绝期有关的气候变暖和季节性缺氧

碳酸盐双壳贝类高分辨率稳定同位素（δ 18 O和δ 13 C）增生的贝壳年轮年代学可以提供对了解灭绝期有用的次年环境记录，这种灭绝期通常是快速变化和不稳定的时期。该研究展示了在南极洲西摩岛白垩纪-古近纪界线（KPB）对Lahillia larseni双壳贝类的高分辨率连续采样结果。这些数据突出了δ 18 O和δ 13 C值不规则的两个灭绝期与形成化石的最后时期一致：一个是在KPB，另一个是在明显灭绝事件的15万年之前。由于表现为较低的δ 18 O值，该研究将这两个时期都解释为气候变暖的时期，并且有季节性缺氧，表现为低异常（ ‰至 ‰VPDB）的δ 13 C值和高的（2‰至19‰）的季节变化。低氧条件可能是较早灭绝事件的一种引发机制，并可能延长了KPB灭绝后的恢复时间。

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Geology (2020) 48(11):1131–1136.

DOI：

（译者：掉帧青年萧暮春@YU）

美编&校对：覃华清

吴能友段威武蔡秋蓉

摘要南极布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积物。本文通过43个站位表层和柱状沉积物的粒度、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，对研究区的冰海沉积物类型及其分区和沉积环境进行初步研究，并讨论间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式。冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类；不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映一定的沉积环境，研究区现代冰海沉积物类型可分为7个特征明显不同的区域；间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式具有明显不同的特征，受控于全球气候演变和岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。

关键词冰海沉积环境沉积模式布兰斯菲尔德海峡南极

1前言

南极大陆边缘沉积的最主要特征之一是受冰川影响十分强烈，冰川作用不仅直接塑造了沉积特性，而且通过海流作用对海底沉积物进行不断地改造。冰海沉积物是由冰川筏运入海的冰碛物经消融而下沉，与海洋沉积物相混合，再经同生或后生海洋营力不同程度改造后的产物。Anderson等（1980）综合不同学者意见将冰海沉积物定义为：由冰川和海洋作用叠加堆积于海底，经历冰川、冰架或有关水流搬运的沉积物，其中含有冰川、冰筏带来的未经分选、粒径大小各异的岩石物质。因此，冰海沉积物是一种混杂沉积物，在粒度、成分、结构、构造等方面兼备冰川与海洋的双重成因特征。

布兰斯菲尔德海峡位于南极南设得兰群岛与南极半岛之间，地理位置为61°30′～64°00′S、62°00′～54°30′W，属于高纬度亚南极区，临近南极大陆，是一种典型的冰海沉积环境（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），为研究构造活动盆地冰海沉积作用和冰期、间冰期沉积模式的理想场所之一。

1990～1991年南大洋夏季，中国第七次南极考察队原地质矿产部“海洋四号”船在南极布兰斯菲尔德海峡进行地质、地球物理调查，在海峡不同地貌单元——岛架、岛坡、海槽、陆坡、陆架采集了43个站位的表层和柱状沉积物样品。本文根据表层和柱状沉积物的粒度类型、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，初步研究布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物类型、沉积环境及其分区，并探讨高水位/间冰期和低水位/冰期的沉积模式。

2现代沉积学背景

布兰斯菲尔德海峡每年有6个月（6～11月，南极冬季）被冰雪覆盖，另外6个月（12月至次年5月，南极夏季）为冰雪融化季节，是沉积物搬运和沉积的活跃时期。实际上，研究区是南极半岛西北部海域中受不同水团控制、地形多样的复杂海区。

因受岛屿和地形的影响，布兰斯菲尔德海峡的夏季水团和环流分布异常复杂。海峡中除局地效应外，还有三种不同性质的水侵入，影响海峡的水文状况。它们是低温、盐度稍高的威德尔海表层水、来自别林斯高晋海的夏季表层水和靠近南极半岛的低温别林斯高晋海夏季表层水（羊天柱等，1989）。其中前两种水团是影响海峡内水文状况的主要成分。海峡内的水体流动主要以北东向为主。南极绕极深层水可部分地到达海峡的西部，进入海峡后呈变性深层暖水，温度要高、盐度稍大，但水平环流分析表明，这种文化似乎不会改变海峡内流动的总趋势，而只会改变局部区域流的大小。海峡内按海域主要可分为：海峡北部、海峡南部和海峡中央，三者的温盐特性有较大差异。海峡北部是以别林斯高晋海表层水为主要成分，呈高温、低盐特性；海峡南部以威德尔海水为主体，呈低温、高盐特性；而海峡中央的底层水，为一盐度稍高的冷水团。

布兰斯菲尔德海峡是一个狭长的大型水下槽地，总体为北北东向延伸，其东北端转为北东东向，长约400km，最大宽度（麦克斯韦尔湾至南极半岛）为100km。南侧南极半岛是南极大陆往北伸长的呈S型的半岛；北侧南设得兰群岛由史密斯岛、洛岛、斯诺岛、欺岛、利文斯顿岛、格林威治岛、罗伯特岛、纳尔逊岛、乔治王岛等北东向链状排列的岛屿组成.在海峡中形成多个天然峡湾，如利文斯顿湾、马克斯韦尔湾等。海底从东北、西南两侧向中间倾斜。北侧分布着狭窄的岛架和岛坡，南侧分布着较为宽阔的陆架和陆坡，中部为海槽。南北两侧和东西两端的海底地形相差悬殊，呈不对称状，北陡南缓，西高东低。北部1000m等深线接近岸边，岛架的宽度不足5km，南部相对较平缓，水深较浅，南极半岛陆架宽达45km。大致以60°W经线为界，研究区分为东北和西南两部分。东北段地形走向为北东东—南西西，长约360km，最大水深2784m，它是海槽的主体部分，海底从东北、西南两侧向中部呈阶梯状下降，南北两侧地形明显不对称，北陡而南缓。西北坡平均坡降为（84～192）×10-3（4°50′～10°54′）；东南坡平均坡降为（38～81）×10-3（2°10′～4°40′）。该段次级地形则呈北北西—南南东向排列，诸如两侧槽坡上各岛屿之间的小海峡及海底谷等。西南段水深较浅，绝大部分水深小于1000m，地形变化较复杂。地形走向仍以北东—南西向为主，北西—南东向次之。岛架和陆架、岛坡和陆坡，乃至底部沟槽呈网格状相交。总体来看，该区地形从浅至深呈阶梯状下降，即由宽窄不一的陆架和岛坡到较为宽阔的台地，到台地边缘地形又变陡，直到最深初又转为平缓的洼地。从地形地貌特征来看，布兰斯菲尔德海峡实际上为一海槽，并可划分为三个次海槽：北部次海槽、中部次海槽和南部次海槽。北部海槽的水最深，最深处达2784m。南部次海槽的水深最浅，小于1000m。

3冰海沉积物类型

根据表层和柱状沉积物特征研究，结合区域地质背景资料，布兰斯菲尔德海峡沉积物的陆源碎屑和火山物质绝大部分来自无地表径流的南极半岛和南设得兰群岛（王光宇等，1996）。南极半岛和南设得兰群岛基岩岩性复杂，主要由中、新生代的火山岩和变质岩组成，基岩不断遭受冰川的冻融、刻蚀和研磨，冰筏携带大量碎屑物质入海，在布兰斯菲尔德海峡形成冰海沉积物。根据表层和柱状沉积物的类型、粒度、成分、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积产物。

由于环境要素的差别，不同区域可以出现特征各异的冰海沉积物类型。Harland（1966）通过南大洋冰海沉积物的系统研究，将冰海沉积物分为正冰碛物（orthotill）和副冰碛物（paratill）。前者系搁浅冰架融化后沉积的产物，特点是缺乏分选、无层理、不含海洋生物化石以及几乎未受底流的改造；而后者则指冰架或冰山、浮冰融化后所形成的沉积物，主要特点是沉积颗粒经受过不同程度的海流改造，并含丰富的海洋生物化石。Anderson等（1977,1980）通过威德尔海和罗斯海冰海沉积物的研究，以及根据砾、砂和泥的含量变化、沉积物粒度参数、层理、有孔虫相对丰度，将副冰碛物进一步划分为以细粒泥、粉砂组分为主的混合副冰碛物（compound paratill）和以砂砾为主的残副冰碛物（residual paratill）。

根据表层沉积物和柱状沉积物特征，参考Harland（1966）、Anderson等（1977,1980）提出的标准，布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类。表1为研究区冰海沉积物的分类特征。残副冰碛物以砂砾为主，粉砂次之，泥含量很低，粗细分一般分选好，细组分分选差，主要分布于南部陆架－上陆坡、东部陆架、北部岛架－岛坡区，硅藻含量相对丰富，有孔虫和放射虫含量较低，有孔虫以硅质壳为主；混合冰碛物以粉砂和泥为主，砂砾含量很低，细组分分选好，粗组分反之，主要分布在中央海槽－南部下陆坡、南设得兰群岛海湾和海峡西南部陆架区，硅藻含量相对丰富。由表1可见，布兰斯菲尔德海峡的残副冰碛物、混合副冰碛物的粒度组成和特征与Anderson等（1980）所论述的稍有差异。根据研究区表层和柱状沉积物的粒度组成特征，残副冰碛物可进一步划分为基本缺乏粉砂、泥和含粉砂、泥两类；混合副冰碛物又可分为含砂砾与基本缺乏砂砾两种。

表1布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物分类特征

4现代冰海沉积物类型分区和沉积环境

冰海沉积物的类型分区主要受岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映特定的沉积环境。图1展示了布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型的分布情况。

图1布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物类型分布图

distribution of glacial-marine deposits in the Bransfield Strait,Antarctica

根据表层沉积物特征，将布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区、沉积物基本特征和所反映的沉积环境简述如下。

残副冰碛物沉积区（Ⅰ）

ⅠA区：位于南部陆架－上陆坡环境。沉积物以砂砾为主，含少量泥和粉砂，分选差。组分中玄武岩岩屑含量高，火山玻璃含量较低，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物以伊利石含量高于其他区域、蒙脱石含量低于其他区域为特征，表明陆源碎屑物质主要来自南极半岛西部。石英颗粒表面擦痕、撞击坑发育，部分已明显磨损圆化。硅藻和硅质壳有孔虫发育。本区临近南极半岛，搬运介质显然以冰川和冰筏为主，同时受到威德尔海冷水支流的强烈影响，水动力条件相对较强。

ⅠB区：位于海峡西北岛架－岛坡带和纳尔逊岛与罗伯特岛之间区域，北侧发育开放性海湾，为一种无或弱屏障环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，分选差。组分岩屑和火山玻璃含量高，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物蒙脱石含量高，硅藻以深水组合为主，有孔虫以硅质壳、钙质壳和胶结壳混合组合为特征，石英颗粒机械作用结构特征清晰，表明陆源碎屑物质主要来自其北侧岛屿，水动力能量较高，后期海流改造作用较强。

ⅠC区：位于海峡东部，为一种无屏障开放性海洋环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，表层沉积物薄或缺失，分选性差，岩屑含量高且成分复杂，重矿物成分复杂，除常见的不稳定矿物外，还含较多的石榴子石、金红石和锆石，说明物源复杂，海流改造作用强烈，与本区可能是南极底层水流和威德尔海水流流经处，或者是一个高密度寒冷水团有关。

混合副冰碛物沉积区（Ⅱ）

ⅡA区：位于海峡中央海槽和南部下陆坡环境。沉积物以硅藻软泥或硅质泥粉砂为主，无砾石，主要由硅藻为主的生物硅质组分、陆源石英粉砂和火山物质三种成分组成，硅藻质量分数＞30%，最高达70%，说明海流冲刷作用相对较弱，沉积环境较为稳定，少量陆源物质来自南极半岛和南设得兰群岛。

ⅡB区：位于乔治王岛—纳尔逊岛格林威治岛一线以南岛架－岛坡带，北侧发育半封闭海湾与峡湾。沉积物以泥和粉砂为主，含少量砂砾。重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，硅藻以深水组合为主，钙质壳有孔虫有一定的地位，见低等植物根茎，说明控制沉积作用的主要因素是冰川，海流为次。据Kin等（1991）研究，马克斯韦尔湾为典型的冰川U型谷，谷底中部深500m，其中全新世沉积具有季节性纹泥层，为典型的冰海沉积。

ⅡC区：位于海峡西南部陆架－陆坡区。据黄惠玉等（1989）、林澄清等（1989）研究，该区沉积物为以泥和粉砂为主的混合副冰碛物。

火山喷出物沉积区（Ⅲ）

位于海峡西侧欺岛附近，为岛架环境。沉积物以火山碎屑物质（包括砾、砂和粉砂粒级）为主，火山玻璃质量分数高达72%～80%，物源显然与1969～1971年欺岛海底火山活动有关，当然也不能排除南设得兰群岛的火山碎屑物质来源，并受到冰筏和海流的改造作用。

布兰斯菲尔德海峡残副冰碛物和混合副冰碛物的分界，在海峡南部大致相当于上、下陆坡的分界，水深为700～800m；而其北界变化较大，在无开放性海湾地带，分界线相当于海冰带的前滨至滨外区，在有开放性海湾岛架－岛坡带，分界线接近岛坡下缘。

5沉积模式探讨

高水位/间冰期的沉积模式

根据布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区和沉积环境，综合高水位/间冰期的沉积模式如表2，并阐述如下：

间冰期，海流侵蚀冲刷了水深小于约250m的陆架－上陆坡区（浅滩和台地），产生主要由冰筏粗碎屑和火山砾组成的残副冰碛物沉积作用；在水深更大区域，海流对沉积作用的影响明显减弱，主要发生源自浅滩和台地上侵蚀作用的砂、粉砂沉积作用，沉积物往往是泥质砂和砂质泥，且随着水深的增大而逐渐变细（图1，表2）。在深水区沉积物中，冰筏产生的细－中砾仍然存在，但组成比例比浅水区低得多。在较陡的陆坡、岛坡上，沉积物重力流沉积作用普遍存在，产生近源沉积相；粗碎屑颗粒再沉积重新组合为砾石和粗砂（Jeffers,1988;Jeffers等，1991）。

表2布兰斯菲尔德海峡高水位/间冰期沉积模式

在中央海槽和南部下陆坡区（通常称为布兰斯菲尔德盆地的底部），沉积物主要由三种组分构成：最主要的为硅质生物组分，通常为硅藻；陆源碎屑组分，主要为石英质粉砂.在陆坡底部最为丰富；火山碎屑组分（包括火山灰），往往来源于邻近海底和陆地火山喷发，以沉积物中的浸染层和独立的火山灰层（有时达数厘米厚）出现。典型的盆底沉积物为含火山灰的硅质泥和软泥。火山岛屿、海山和轴向火山脊（可能为弧后扩张中心）产生沉积物的次级坡向迁移作用，堆积了火山碎屑沉积物（如欺岛附近的火山喷出物沉积区Ⅲ）。盆底轴向火山脊可作为盆地内沉积物横向迁移的屏障（Jeffers等，1991），因此，来自南设得兰群岛的火山碎屑组分往往与盆底的火山碎屑、硅质碎屑组分相分隔。

南设得兰群岛的海湾和岬角及其南侧的海底峡谷向邻近盆底输送了大量南设得兰群岛上的火山碎屑沉积物，形成扇形沉积区：相反，南极半岛陆架上的沟槽似乎并没有为盆底输送大量的陆源碎屑沉积物（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），南极半岛下陆坡上同样沉积了硅质泥和软泥。柱状沉积物中出现间冰期的粗碎屑组分，可能是由陆架－陆坡上的沟槽沉积物滑塌堆积作用产生。南部陆架－上陆坡的残副冰碛物说明，南极半岛上的冰川似乎未产生大量的细颗粒沉积物或冰融水，输送细颗粒组分至其北侧的海底沉积。

低水位/冰期的沉积模式

由于柱状沉积物取样数量和测试分析资料的限制，本文无法勾绘出冰期冰海沉积物的类型分区。现根据柱状沉积物特征和地震剖面资料，综合收集到的国外文献，将低水位/冰期的沉积模式归纳如表3，并简单探讨如下：

表3布兰斯菲尔德海峡低水位/冰期的沉积模式

冰盛期，南极半岛陆架和南设得兰群岛岛架（台地）为席地冰盖所覆盖。在南设得兰群岛岛架，冰盖席地线大致位于现代海平面以下200～375m水深之间（Anderson,1989）；而推测南极半岛陆架上可能存在更厚的冰盖，席地线大致可达陆架外缘，陆架上的沟槽也许为席地冰盖所覆盖。地震记录显示，南极半岛陆架沟槽前缘存在沉积物楔状体，并可能达到750m水深，形成一个水深更大的台地。假如南极半岛的陆架一直为冰盖所覆盖，那么这些沉积体系可能将继续接受沉积。由此可见，在陆架、岛架浅水台地区，主要发生冰川侵蚀作用和砂砾等粗碎屑的沉积作用，而南设得兰群岛的海湾、岬角区遭受冰川作用的强烈侵蚀，粗碎屑沉积物向海方向迁移；在陆坡区，以陆架区侵蚀而来的沉积物前积于缺乏沟、槽的区域为特征；在中央海槽和南部下陆坡区（盆底），深海生物沉积作用明显减弱，局部存在浊积层。地震资料显示，在盆底现代深海沉积地层之下具有一套超覆层序，解释为浊积层，是一种槽谷口的前积沉积，其成因可能始于滑塌、滑坡和碎屑流。

参考文献

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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE SEDIMENTARY ENVIRONMENT AND SEDIMENTATION MODEL OF THE BRANSFIELD STRAIT,ANTARCTICA

Wu Nengyou,Duan Weiwu and Cai Qiurong

（Guangzhou Marine Geological Survey,Ministry of Land and Resources,Guangzhou 510760）

Abstract

Bransfield Strait,located in the high-latitudes of sub-Antarctica,is an actively-spreading back-arc basin and the ideal area for study of the marine-glacial sedimentation and sedimentary environments of the types of marine-glacial sediment and their distribution on Bransfiled Strait,Antarctica since Late Pleistocene were inferred based upon various data such as the lithology,composition,microbiological thanatocoenoses and surface texture of quartz gra in of 43-site samples of superficial and core sediments recovered during HY4-901 cruise,1990～ to the features above,the sedimentary environments and depositional models during the high-stand water（interglacial stage）and low-stand water（glacial stage）were preliminarily marine-glacial sediments may be divided into two types:residual paratill and compound different types of marine-glacial sediment that show the different environments are of the various medium conditions,lithology·composition and microbiological present marine-glacial sediments may be divided into 7 data h ave provided us with an opportunity to examine the marine-glacial sedimentation models for a tectonically active basin in glacial and interglacial addition to obvious tectonic and glacial influences,the sedimentation models emphasize the influence of eustatic changes on sedimentation.

Key words:marine-glacial sedimentary environment,sedimentation model,Bransfield Strait,Antarctica

注释

海洋沉积物检测论文题目

毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学的运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。如《家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质吗?》一文，是针对“家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质”的观点，进行了有理有据的驳斥和分析，以论辩的形式阐发了“家庭联产承包责任制并没有改变农村集体所有制”的观点。另外，针对几种不同意见或社会普遍流行的错误看法，以正面理由加以辩驳的论文，也属于论辩型论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。 论文格式 1、题目：题目应简洁、明确、有概括性，字数不宜超过20个字（不同院校可能要求不同）。本专科毕业论文一般无需单独的题目页，硕博士毕业论文一般需要单独的题目页，展示院校、指导教师、答辩时间等信息。英文部分一般需要使用Times NewRoman字体。2、版权声明：一般而言，硕士与博士研究生毕业论文内均需在正文前附版权声明，独立成页。个别本科毕业论文也有此项。3、摘要：要有高度的概括力，语言精练、明确，中文摘要约100—200字（不同院校可能要求不同）。4、关键词：从论文标题或正文中挑选3～5个（不同院校可能要求不同）最能表达主要内容的词作为关键词。关键词之间需要用分号或逗号分开。5、目录：写出目录，标明页码。正文各一级二级标题（根据实际情况，也可以标注更低级标题）、参考文献、附录、致谢等。6、正文：专科毕业论文正文字数一般应在3000字以上，本科文学学士毕业论文通常要求8000字以上，硕士论文可能要求在3万字以上（不同院校可能要求不同）。毕业论文正文：包括前言、本论、结论三个部分。前言（引言）是论文的开头部分，主要说明论文写作的目的、现实意义、对所研究问题的认识，并提出论文的中心论点等。前言要写得简明扼要，篇幅不要太长。本论是毕业论文的主体，包括研究内容与方法、实验材料、实验结果与分析（讨论）等。在本部分要运用各方面的研究方法和实验结果，分析问题，论证观点，尽量反映出自己的科研能力和学术水平。结论是毕业论文的收尾部分，是围绕本论所作的结束语。其基本的要点就是总结全文，加深题意。7、致谢：简述自己通过做毕业论文的体会，并应对指导教师和协助完成论文的有关人员表示谢意。8、参考文献：在毕业论文末尾要列出在论文中参考过的所有专著、论文及其他资料，所列参考文献可以按文中参考或引证的先后顺序排列，也可以按照音序排列（正文中则采用相应的哈佛式参考文献标注而不出现序号）。9、注释：在论文写作过程中，有些问题需要在正文之外加以阐述和说明。10、附录：对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入附录中。有时也常将个人简介附于文后。

石要红梁开夏真

第一作者简介：石要红，女，1966年生，在职博士研究生，教授级高工，主要从事海洋工程地质、环境地质研究。

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

摘要 对珠江口伶仃洋海底表层沉积物中重金属的分布规律进行了研究，并利用瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态危害指数法对重金属的生态危害程度进行了评价。研究结果表明，珠江口伶仃洋西岸附近的海底表层沉积物的重金属含量大于伶仃洋东岸附近的海底表层沉积物的重金属含量，重金属Zn、Cu、Cr、Cd、As和 Hg的含量总体上表现为由西北向东南逐渐减小。生态危害评价结果显示，研究区内除4个站位为生态危害中等外，其余47个站位为生态危害轻微，海底表层沉积物重金属的污染程度顺序为Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn。

关键词 生态危害评价 重金属 沉积物 伶仃洋

珠江口伶仃洋水域位于珠江三角洲地带，为喇叭状河口湾，珠江东四门的径流汇集于此并流入南海。该水域沿岸北有广州市，东有香港特别行政区和深圳特区，西有中山市、澳门特别行政区和珠海特区。优越的地理位置和丰富的自然资源，使得沿岸地区社会经济迅猛发展，沿岸富含重金属和油类的工农业废水和生活污水排放量不断增加。大量未经处理或处理过未达标准的生活污水、工业废水直接或间接排入珠江口伶仃洋，致使水质恶化，而水体中的绝大部分重金属通过多种途径迅速转移至海底沉积物，造成海底表层沉积物中的重金属含量增高，珠江口伶仃洋水域生态环境发生较大变化，污染状况日趋严重，特别是海底表层沉积物重金属污染，它具有来源广、残留时间长、蓄积性、污染后难于恢复、易于沿食物链转移转移富集等特征，生态环境受到严重影响，给水生生物和人体健康带来极大的不利（逄勇等，2003；何桂芳等，2004；林卫强等，2002）。

本文根据广州海洋地质调查局承担的“我国重点海岸带滨海环境地质调查与评价”之珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查项目2004年、2005年的综合调查成果资料，对伶仃洋水域海底表层沉积物中的重金属元素（包括非金属元素砷）的含量分布规律进行了研究，并利用瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态危害指数法对重金属的生态危害程度进行了评价。

图1 珠江口伶仃洋海底沉积物取样站位

Location of surface sediment sample in Lingdingyang of Pearl River Estuary

1 材料与方法

分别于2004年5月和2005年5月，对内伶仃洋和外伶仃洋进行环境地质调查，共布设51个沉积物取样站位（图1），沉积物样品利用无扰动重力取样器采集。所有样品采集、保存、制备和前处理均按照中华人民共和国国家标准《海洋调查规范—海洋地质地球物理调查》（GB/T13909-92）和《海洋监测规范》（GB17378-98）的要求操作。Cu、Pb、Zn、Cr、采用等离子光谱（ICP）测定，Cd 采用无火焰原子吸收分光光度法测定，Hg采用冷原子吸收法测定。

2 结果与讨论

重金属的含量分布

珠江口伶仃洋海底表层沉积物中的重金属含量见表1。通过综合分析研究区内海底表层沉积物样品的重金属元素含量的空间分布可知，珠江口伶仃洋西岸附近的海底沉积物的重金属含量大于伶仃洋东岸附近的海底表层沉积物的重金属含量；研究区内，海底表层沉积物的重金属元素含量高值区位于澳门和九澳岛以东、以南海域，其次为珠江东四口门处、珠海、深圳和香港特别行政区近岸；重金属元素Zn、Cu、Cr、Cd、As和 Hg的含量总体上表现为由西北向东南逐渐减小，重金属Pb的含量分布特点为南部海域略高于北部海域；珠江口伶仃洋海域海底表层沉积物的重金属主要受路源污染物的影响。以上分析结果与海水底层重金属含量分布特点一致（夏真等，2004；夏真等，2005）。

表1 珠江口伶仃洋表层沉积物中重金属含量（wB/10-6）Table1 Heavy metal contents（wB/10-6）in surface sediments from the Lingdingyang of the Pearl River Estuary

续表

珠江口伶仃洋沿岸城镇向伶仃洋排放大量的工业废水是沿岸海底表层沉积物中重金属含量高的主要原因，且近岸处高于远岸处；此外，伶仃洋西岸海底表层沉积物类型主要为粘土、粉砂粘土和粘土质粉砂，而东岸海底表层沉积物类型则为粘土质砂、粉砂质砂，显然西岸海底表层沉积物较东岸沉积物细，更易于吸附重金属，这也是西岸海底表层沉积物重金属含量高于东岸海底表层沉积物重金属含量的原因之一。

重金属的潜在生态危害评价

利用瑞典科学家Lars Hakanson提出的生态危害指数法对珠江口沉积环境的生态危害进行评价。沉积物中第i种重金属的潜在生态危害系数 及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数RI可分别表示为（Hakanson L.，1980）：

南海地质研究.2006

南海地质研究.2006

式中： ， ：为表层沉积物重金属浓度的实测值；

：为计算所用的参比值，本研究中采用了工业化前全球沉积物中重金属最高背景值为参比值，表2。

：潜在生态危害系数，沉积物重金属潜在生态危害划分的标准见表3。

：重金属元素i的毒性系数，它主要反映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度，有关重金属的毒性系数见表2（刘芳文等，2002；丘耀文等，1997；王增焕等，2004）。

南海地质研究.2006

表3 潜在生态危害指数法污染程度的划分Table3 Contamination degree of Hakanson potential ecological risk index

按工业化前全球沉积物中重金属最高背景值为参照值的计算结果列于表4。从表4的潜在生态危害指数分析结果可知，研究区内有4个站位150≤RI＜300，为生态危害中等，其余47个站位RI＜150，为生态危害轻微。根据潜在生态危害系数（ ）的分析结果，危害较严重的为Cd，＜ ＜182，研究区内8%站位为生态轻微危害，8%站位为生态危害中等，2%站位为生态危害强，2%站位为生态危害很强。其次为Hg，＜ ＜，90%站位为生态轻微危害，10%站位为生态危害中等。其余如下：Cu，＜ ＜，98%站位为生态轻微危害，2%站位为生态危害中等；Pb，＜ ＜，100%站位为生态轻微危害。Cr，＜ ＜，100%站位为生态轻微危害；Zn，＜ ＜，100%站位为生态轻微危害。故珠江口伶仃洋海底表层沉积物重金属的污染程度顺序为Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn。

南海地质研究.2006

续表

3 结论

1）珠江口伶仃洋西岸附近的海底表层沉积物的重金属含量大于伶仃洋东岸附近的海底表层沉积物的重金属含量；海底表层沉积物的重金属含量高值区位于澳门和九澳岛以东、以南海域，其次为珠江东四口门处、珠海、深圳和香港特别行政区近岸；重金属元素Zn、Cu、Cr、Cd、As和 Hg的含量总体上表现为由西北向东南逐渐减小，重金属Pb的含量分布特点为南部海域略高于北部海域；

2）珠江口伶仃洋海域海底表层沉积物的重金属主要受路源污染物的影响。

3）研究区内有4个站位150≤RI＜300，为生态危害中等，其余47个站位RI＜150，为生态危害轻微。故珠江口伶仃洋海底表层沉积物重金属的污染程度顺序为Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn。

参考文献

何桂芳，袁国明，李凤岐.2004.珠江口沿岸城市经济发展对珠江口水质的影响［J］.海洋环境科学，23（4）：50～52林卫强，李适宇.2002.珠江口水环境可持续发展的探讨［J］.海洋环境科学，21（4）：54～58

刘芳文，颜文，王文质，等.2002.珠江口沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价［J］.海洋环境科学，21（3）：34～38

逄勇，李学灵，龙江.2003.珠江三角洲陆源污染和香港水域排污对伶仃洋的影响［J］.水科学进展，14（5）：559～562

丘耀文，王肇鼎.大亚湾海域重金属潜在生态危害评价［J］.热带海洋，16（4）：49～53

王增焕，林钦，李纯厚，等.2004.珠江口重金属变化特征与生态评价［J］.中国水产科学［J］.11（3）：214～219

夏真，林进清，郑志昌，等.2004.珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查（内伶仃岛以北水域）成果报告

夏真，林进清，郑志昌，等.2005.珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查（内伶仃岛以南水域）成果报告

Hakanson ecological risk index for aquatic pollution control：a sedimentological approach［J］.Water res，14：975～1001

Pollution of heavy metals in the Lingdingyang of Pearl river Estuary and its assessment of potential ecological risk

Shi YaohongLiang KaiXia Zhen

（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：This paper dealt with the distribution of heavy metals in surface sediments from the Lingdingyang of the Pearl River Estuary，and the method of potential ecological risk index presented by Lars Hakanson was used to assess the heavy metal’s ecological results showed that the mental contents of surface sediments from west offshore is bigger than that from east contents of Zn，Cu，Cr，Cd，As and Hg appear gradually degressive from northwest to assessment result of the heavy metals’ecological risk revealed that except four stations，which belongs to middle potential ecological risk，the other forty seven stations belongs to slight potential ecological order of polluting degree of these heavy metals in surface sediments from the Lingdingyang of the Pearl River Estuary is Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn.

Key Words：assessment of ecological risk heavy metals sediments Lingdingyang

海洋（SEA），地理名词，是地球上最广阔的水体的总称。地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体。学术堂整理了十五个有关纪录片海洋的论文题目，供大家进行参考：1、蓝色经济区海洋优势产业布局优化研究2、海洋产业立法问题研究3、三维GIS在数字海洋中的应用4、海洋石油污染与生物修复5、陆源污染防治与海洋环境保护法律问题研究6、北海区主要海洋产业现状比较分析7、海洋资源开发的绿色评价模型研究8、我国国家海洋公园建设的背景、目的及现状研究9、浅析丹东海洋经济可持续发展战咯研究10、基于学案导学教学法的高中地理海洋权益教育研究11、格老秀斯与《海洋自由论》12、海洋生态补偿立法研究13、基于波士顿矩阵的广东省海洋产业竞争力评价研究14、蓝色国土的呼唤——当前我国维护海洋权益的必要性和意义分析15、论海洋环境保护的国际合作

付少英

作者简介：付少英，男，1973年出生，博士，高级工程师，现从事天然气水合物和海洋地质研究。e⁃mail：fushao＠

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

摘要 对东沙群岛海域HD170和HD196A两个站位，通过系统的顶空气和孔隙水离子取样测试，对柱状样沉积物和底层水中游离甲烷的含量和沉积物孔隙水的离子组成特征以及孔隙水的来源进行了分析。游离气的分析表明，多数沉积物样品中游离甲烷的含量小于20μL/kg，但在HD196A站位，随着沉积物在海底以下埋深的增加，其中的游离甲烷含量迅速增加，在754～774cm，沉积物中游离甲烷的含量达到了μL/kg，推测其下存在巨大的烃类供应源。孔隙水的86Sr/87Sr同位素测试显示，本文所研究的两个站位沉积物孔隙水来源于正常的海洋沉积过程，而δ11B的特征表明，沉积物中存在着与海水交换的吸附水，并且HD170站位的交换更多。柱状样沉积物孔隙水中，Ca2+、Mg2+与 浓度表现出随着深度增加而明显降低的趋势，其中HD196A站位的硫酸盐甲烷界面小于10mbsf，暗示了该站位深部很可能赋存天然气水合物。

关键词 东沙群岛 天然气水合物 游离甲烷 孔隙水 南海

天然气水合物是在低温、高压以及有足够气体供应条件下形成的一种天然气（主要为甲烷）与水组成的似冰状固态化合物，广泛分布于海底沉积物和大陆高纬度地区寒冷的冻土带中。由于其巨大的资源储量（估计为石油、煤、天然气等所有化石燃料矿产总储量的两倍）、潜在的地质灾害（海底天然气水合物分解可能引起大规模海底滑坡等灾害）以及对全球环境变化的影响而备受关注（Kvenvolden，1993；史斗等，1999）。

天然气水合物的地球化学勘探目前还没有太好的方法。从现有研究来看，虽然沉积物中烃类气体含量升高、孔隙水的Cl-子含量降低以及δ18O、δD同位素出现正异常等是天然气水合物存在的较好指示（Lorenson et al.，2000；Matsumoto et al.，2000；Thiery et al.，1998；Ussler et al.，1995；De Lange et al.，1998），但在上覆的浅表层沉积物中却没有明显的地球化学异常。布莱克海台天然气水合物的研究显示，沉积物孔隙水硫酸盐含量变化可以指示甲烷通量以及下伏天然气水合物的存在（Borowski et al.，1996，2000；Dickens，2001）。本研究通过分析东沙群岛海域HD170和HD196A两个柱状样的沉积物游离烃和孔隙水硫酸盐特征，对该海域的天然气水合物资源前景进行了预测。

1 地质背景及实验样品

东沙群岛海域位于南海北部大陆边缘，东邻马尼拉俯冲构造带。新生代地层共发育7个地震层序。其中层序Ⅰ⁃Ⅲ，为平行结构、不连续和中到强振幅，直接覆盖在声学基底之上，它是典型的断陷盆地沉积，是南海扩张前沉积层序。而层序Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ为南海扩张后发育的3个沉积层序，经历了较强烈的构造抬升作用、岩浆活动和沉积物剥蚀作用。区域内发育NEE⁃SWW和NW⁃SE向两组断裂，且以NEE⁃SWW向断裂最为发育。断裂大多具有多次活动，且为上新世到第四纪的活动断裂构造，断块抬升幅度大，沿断裂带发生岩浆侵入。晚新生代期间经历了二次重要的构造运动，即东沙运动（～）和流花运动（～），奠定了该区的构造格局。由于在8Ma以前台湾岛不存在，受该区中国东部大陆边缘与吕宋岛弧碰撞所产生的构造运动的影响，活动的古东海大陆边缘延伸至东沙群岛海区东北部（吴时国等，2004）。

HD⁃170和HD⁃196A柱状样均取自东沙群岛以东的海域（图1），柱状样的取样信息见表1。

图1 柱状样的站位分布

The distribution of the cores studied

表1 柱状样信息 Table1 Information of the cores studied

其中，HD⁃170柱状样沉积物岩性单一，上部（0～500cm）钙质生物含量在5%左右，为粘土质粉砂；下部（500～756cm）钙质生物含量在10%～15%之间，为含钙质粘土质粉砂。柱状样以粉砂为优势组分。而HD⁃196A柱状样上部（0～360cm）为粘土质粉砂，钙质生物含量在5%左右；下部（360～774cm）为含钙质生物粘土质粉砂，钙质生物含量一般在10%～15%之间，硅质生物及植物碎片少量，沉积物以粉砂为优势组分。

在野外现场，从顶到底，每隔80cm采集20cm样品，制作顶空气样品，通过PE⁃8700型气相色谱仪测定沉积物中游离甲烷的含量。

在野外现场同时将柱状样取样管中海水作为海底的底层水，同样通过P E⁃8700型气相色谱仪，对两个柱状样底层水中游离甲烷进行了测试。

沉积物孔隙水样品的取样是对柱状样以20cm的间隔进行系统的子样采集，样品由南京大学海洋地球化学研究中心测试，测试仪器为瑞士万通公司的790IC离子色谱。

另外，为了确定沉积物孔隙水的来源，也对部分孔隙水样品的硼（δ11B）、锶（87Sr/86Sr）进行了同位素的测定分析，测试由南京大学海洋地球化学研究中心完成。

2 沉积物顶空气特征

测试结果（表2）显示，HD170和HD196A两个柱状样的沉积物样品中都普遍含有游离态甲烷，而HD196A柱状样600～620cm段样品还检测到乙烷。同时，两个柱状样的海底底层水中也含有一定浓度的游离甲烷，并且 HD170 站位中底层水中游离甲烷的含量大于HD196A站位。从甲烷的浓度看，多数沉积物样品中游离甲烷的含量小于20μL/kg。

表2 沉积物中顶空气的气态烃组成特征 Table2 The hydrocarbons composition of headspace gases from the sediments

垂向上，在HD170站位，随着海底以下埋深的增加，沉积物中游离甲烷含量总体上呈现出逐渐降低的趋势。而在HD196A站位，随着海底以下埋深的增加，沉积物中游离甲烷含量总体上呈现出增加的趋势，特别是从500～520cm开始，甲烷的含量迅速增加，到754～774cm，沉积物中游离甲烷的含量达到了μL/kg。按此趋势推测，HD196A站位底部很可能存在一个巨大的甲烷源。

3 沉积物孔隙水的特征

天然气水合物的形成和分解，引起甲烷等烃类气体在垂向上的运移，会与沉积物中的硫酸盐离子发生氧化反应，形成的二氧化碳又会与沉积物孔隙水中Ca2+、Mg2+等阳离子发生反应，形成碳酸盐沉淀，从而造成沉积物孔隙水中Ca2+、Mg2+等阳离子的浓度降低，因此天然气水合物的存在，会在沉积剖面上造成一种特定的地球化学环境，引起沉积物孔隙水离子浓度的变化，剖面上孔隙水离子浓度的变化可以有效地指示天然气水合物的存在。因此，为了追踪天然气水合物存在的蛛丝马迹，本文对东沙群岛海域HD170站位和HD196A站位，其沉积物孔隙水离子浓度在沉积剖面上的变化特征进行了分析。

HD170 站位

沉积物孔隙水离子浓度组成剖面（图2）显示，在HD⁃170，柱状样沉积物孔隙水中，Cl-浓度在剖面上有比较强烈的波动，但总体上表现为缓慢降低的趋势； 浓度在HD⁃170站位波动较大，总体上同样表现出随着深度增加而明显降低的趋势；Ca2+浓度有比较大的波动，整体上表现为随着深度增加而明显降低；而Mg2+和B3+浓度的变化趋势接近，呈现出缓慢下降的趋势。总体上，Ca2+、Mg2+浓度的变化趋势与 浓度的变化趋势十分吻合，这表明 的氧化反应可能是引起沉积物孔隙水离子浓度变化的主要原因。

图2 HD170站位柱状样沉积物孔隙水的离子组成剖面

Pore⁃water ions compositions profile from HD170 core

为了更好地表示沉积物孔隙水中离子组成特征与天然气水合物的关系，这里进一步对HD170站位沉积物孔隙水 /Cl-和Mg2+/Ca2+的比值进行了分析（图2）。总体上， /Cl-与 的变化趋势相似，也是随着沉积物在海水以下埋深的增加而降低，但 /Cl-比的变化更接近线性。与 /Cl-比的变化完全相对应，Mg2+/Ca2+的比值随着沉积物在海水以下埋深的增加而接近线性增加。沉积物孔隙水 /Cl-和Mg2+/Ca2+的变化，显示出 的氧化反应在沉积物中占主导地位。

HD196A 站位

HD⁃196A站位沉积物孔隙水离子浓度组成剖面（图3）显示，该站位柱状样沉积物孔隙水中，在5mbsf以上，随着沉积物在海底的埋深增加，Cl-、 、Ca2+、Mg2+以及B3+的含量总体上呈现缓慢变化的趋势。在剖面上Cl-保持平缓的波动， 、Ca2+和Mg2+表现出缓慢降低，而B3+表现出波动。而在5mbsf以下，随着沉积物在海底的埋深增加，Cl-含量大幅度波动，但总体上表现为降低； 、Ca2+和Mg2+浓度迅速降低；而B3+浓度先缓慢增加，在有一大幅度增加，后有在高含量水平保持缓慢增加，总体上呈现出增加的趋势。总体上，与HD170站位的情况相似，Ca2+、Mg2+浓度与 浓度的变化趋势十分吻合，这表明 的氧化反应是引起沉积物孔隙水Ca2+、Mg2+浓度变化的主要原因。

图3 HD196A站位柱状样沉积物孔隙水的离子组成剖面

Pore⁃water ions compositions profile from HD196A core

HD196A站位沉积物孔隙水 /Cl-和Mg2+/Ca2+的比值（图2）表现出与HD170站位同样的变化特征。总体上， /Cl-与 的变化趋势相似，而Mg2+/Ca2+的变化趋势与 /Cl-相反，随着沉积物在海底的埋深增加， /Cl-先保持缓慢降低的趋势，而Mg2+/Ca2+保持缓慢增加的趋势。在以下， /Cl-迅速降低而Mg2+/Ca2+迅速增加。显示了 的氧化反应在沉积物中占主导地位。

4 孔隙水的同位素组成

HD170和HD196A 站位沉积物孔隙水的锶同位素（87Sr/86Sr）分布在 ～之间，平均值为（表3）。这与平均海水的锶同位素组成十分接近，表明本研究中所测试的样品中，其沉积物孔隙水主要是来自于海水。

从沉积物孔隙水的硼同位素（δ11B）组成（表3）看，δ11B的含量界于‰～‰之间，平均值为‰，略低于正常海水的40‰。沉积物中δ11B值的下降，一般是由于沉积物中由粘土矿物的释放出富10B的流体造成的。因此沉积物孔隙水的δ11B组成特征表明，在东沙群岛的沉积物中可能存在着与海水进行交换的吸附水。并且HD170站位中，吸附水的含量要多过HD196A，因为在HD196A站位，沉积物孔隙水的δ11B普遍都重过HD170站位，更接近海水的平均值。

表3 沉积物孔隙水的组成 Table3 The compositions of δ11B and of87Sr/86Sr from pore water

5 讨论

在海洋沉积物形成的早期阶段，底部海水中的 一起进入了沉积物的孔隙中，是孔隙水重要的组成之一。在厌氧的海洋沉积物中，硫酸盐还原菌利用孔隙水 作为氧化剂氧化沉积物中的有机质（SOM），参与对沉积有机质的生物地球化学作用：

CaSO4+CH3COOH → CaCO3+H2S↑+CO2↑+H2O。这是造成海底以下浅表层沉积物中孔隙水 含量的下降的重要原因；而在接近硫酸盐还原带的底界，即硫酸盐⁃甲烷界面，甲烷发生的缺氧氧化反应（AMO）： 同样会造成硫酸盐含量的下降。由于硫酸盐还原菌对电子的摄取能力相对较强，甲烷菌的活动受限制，只有绝大部分硫酸盐被还原之后，甲烷生成作用才开始。

因此，HD196A站位柱状样沉积物中的高丰度的游离甲烷，不可能是由于甲烷菌的二氧化碳还原反应：CO2+4H2→CH4+2H2O形成的。而在海底消化有机质碎屑的醋酸根发酵作用：CH3COOH+4H2→CH4+CO2，虽然可以形成甲烷，但对于HD196A站位柱状样沉积物中游离甲烷的高丰度，显然也是不可能的。

事实上，HD170站位和 HD196A 站位都处于天然气水合物的资源远景区内，因此，HD196A站位测得的高丰度的游离甲烷，很可能就是由于深部天然气水合物分解释放出的甲烷气体向上运移的结果。

由于本研究中涉及到的东沙群岛海域位于台西南的西南角，海水深度界于320～3400m之间，地温梯度与台西南盆地差别不大，界于℃/100m～℃/100m间，平均地温梯度为℃/100m；底辟构造、海底滑塌体以及断层和褶皱等有利于天然气水合物形成的地质构造环境发育；在海底以下200～400m，沉积物孔隙度平均为55%左右，与布莱克海台相差不大；自渐新世以来，南海北部陆坡沉积速率较高，为天然气水合物的发育提供了良好的沉积条件。因此，这一区域也是天然气水合物调查研究的重点区域。

从沉积物中游离甲烷和 的浓度变化趋势外推，HD196A站位的SMI小于10mbsf，而HD170站位的SMI稍大些，约12mbsf。研究表明（Borowski et al.，1999），在深水沉积物中，SMI通常大于50m，而在天然气水合物出现的地区，由于甲烷氧化作用的强烈影响，导致孔隙水硫酸盐含量的迅速下降，从而使得沉积物中硫酸盐⁃甲烷界面较浅。因此，HD196A和HD170站位的SMI特征也显示出这两个站位深部可能存在天然气水合物，而HD196A的天然气水合物显示更为显著。

6 结论

通过本研究，可以获得以下几点认识：

（1）HD196A站位沉积物中高丰度的游离甲烷（μl/kg），表明其下存在烃类供应源。

（2）HD196A和HD170站位的SMI较浅，表明研究区具有良好的天然气水合物资源前景。

（3）沉积物孔隙水的87Sr/86Sr接近海水，表明孔隙水来源于海水。

（4）沉积物孔隙水的δ11B组成较海水轻，显示沉积物中存在可与海水交换的吸附水。

致谢

样品的野外采集得到了广州海洋地质调查局海洋四号调查船全体工作人员的帮助，室内样品的分样工作及顶空气的测试工作由广州海洋地质调查局实验测试所的有关人员参与完成，而孔隙水的测试为南京大学的同仁完成，在此对上述人员的工作表示感谢。

在研究过程中，广州海洋地质调查局吴能友教授给予了很好的指导意见，在此致以感谢。

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The geochemical characteristics of free gases and pore water from core sediments in Dongsha Area，South China Sea

Fu Shaoying

（Guangzhou Marine Geology Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：The cores of HD170 and HD196A were collected from Dongsha Area，South China Sea，and the analysis were carried on the concentration of free methane by headspace gases and of Cl-、 、Ca2+、Mg2+and B3+from pore water and on the compositions of86Sr/87Sr andδ11B，re is a high free methane composition，about μL/kg，in 754～774cmof HD196A，which in dicates a huge hydrocarbons profiles of ，Ca2+，Mg2+and /Cl-and Mg2+/Ca2+show that there are probably gas the isotope of86Sr/87Sr and δ11B suggests that there maybe is seawater source of pore water and some absorbed the end，the author analysized the potential of gas hydrate in Dongsha Area，South China Sea.

Key words：Dongsha Area gases hydrate free methane pore water South China Sea

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1.关于沉积相的含义

沉积相研究最初源于相的研究，关于相的研究历史很长，最早由丹麦地质学家斯丹诺（S t e n o）1669年引入地质文献。他认为相是在地质时期内地表某一部分的总和。其含义也不尽相同，一种认为相是一定地质时期内地表某一部分的全貌（S t e n o，1669）沉积物的特征及其生成环境的总和。简称相或岩相。沉积相的概念是1838 年瑞士地质学家A.格雷斯利建立的。他认为相有两个要点：①地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致。②在相同的古生物组合中，要明显地含有不同于其他相中的一些生物种属。并认为沉积相反映着沉积物形成地理位置和地理环境。美国学者.莫尔1948年提出沉积相的定义为“沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面的其他部分有显著区别的部分”，强调了地层学的概念。苏联学者.鲁欣1958 年认为“把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切”。.塞利1970年主张相可用5个参数来确定，即岩体的几何形态、岩性、古生物、沉积构造和古水流形式。沉积相反映着地质时期地理环境的特征及其演变过程，因此研究它对了解各地质时代古地理环境和地壳的历史演变有着重大的理论意义，对沉积矿产的普查勘探，查明地下水、油、气的分布规律，对工程建设的设计和规划均有重要的实际意义。

2.沉积相研究简史

瑞士地质学家A.格雷斯利（Gresly，1938）第一次提出了沉积相的概念，他认为沉积相有两个要点：一是地层单元中的岩石面貌和古生物组合要一致；二是在相同的古生物组合中要明显的含有不同于其他相中的一些生物种属。认为相是沉积物变化的总和，表现为岩性的、地质的、古生物的差异，他强调的是沉积物特征的变化；美国学者.莫尔（1948）提出沉积相是沉积剖面中任何空间上独立的，与该剖面其他部分有显著区别的部分，强调了地层学的概念。19世纪末叶，陆续出现不同的派别，有的认为相是地层的概念，简单地把相看作是地层单位的横向变化；还有人认为相即是环境，也有人认为相是岩石特征和古生物特征的总和。苏联学者任竹日尼科夫（1957），将相定义为一定岩层的生成和沉积环境，这个环境是根据岩性特征、生物化石、地球化学差异和其他特征推断出来的。即把相与环境等同起来。鲁欣（1953年）将相定义为能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的有规律的综合。认为相是沉积物形成条件的物质表现。他1958年又提出：把相理解为沉积物的特征及其生成环境的总和更加确切。1976年塞利（Selly）提出，应从沉积岩体几何形态、岩石学特征、古生物特征、沉积物构造特征和古流向5个方面来限定相或沉积相。目前大多数学者将相理解为沉积环境的古代产物。塞利（1976）认为，相专指环境的物质表现。

我国沉积相研究历史较短，1985年中国学者翟淳把沉积相分为5级。即相组、相、亚相、微相和相素。先根据自然地理条件分为大陆相组、海陆过渡相组和海相组，它们属一级相；再根据自然地理条件的局部变异划分出二级相，如大陆相组分为河流相、湖泊相、沼泽相、冲积扇相、残积坡积相、沙漠相、冰川相；海陆过渡相组分为三角洲相、河口湾相；海相组分为无障壁海岸相、有障壁海岸相、浅海陆棚相、次深海相和深海相；二级相下再分出三级相，或叫亚相，如河流相再分为河床亚相、堤岸亚相、河漫滩亚相和牛轭湖亚相；再根据微地貌或岩性、古生物特征细分出第四级相，或叫微相，微相下再根据岩性分出若干相素。

油气田开发使人们对相的概念更加深入，认为相应包含沉积环境和沉积特征两方面内容；1985年刘宝君等主编的《岩相古地理基础和工作方法》一书出版后，长期得到研究和生产单位广泛应用；2003年姜在兴等在沉积岩一书中将相定义为沉积环境及在该环境中形成的沉积岩特征的总和。他将沉积相分为碎屑岩沉积相和碳酸盐沉积相，并将陆源碎屑沉积相划分为相组和相，进一步分为亚相和微相，并以自然地理条件为主要依据。存在的主要问题，是分类系统不统一，层次不清，粗细不均。

上面的划分方案主要是根据沉积时的自然地理条件，而在地质历史中，沉积相更多的是表现在垂向上的和平面上的变化，因此，除了岩相本身受到自然地理条件影响之外，更多的是受到构造运动多期性和长期性的制约，致使沉积相变化更加复杂。所以，用活动论观点研究沉积相的变化规律，成为当前的首要任务。特别是地壳的水平运动和垂直运动对沉积相影响极大，沉积环境有时相对变化较小，有时变化较大，特别是火山活动，风暴，潮汐，重力，以及构造运动形成的各种类型的构造盆地，都直接控制着沉积物的沉积。因此要恢复当时的沉积状况，必须首先恢复原型盆地特征，

3.青海地区石炭纪沉积相的研究概况

青海地区石炭纪沉积相研究历史较晚，在1∶20万区调中，仅划分为海相和陆相，海陆交互相。专门研究只限于少数论文中，比较系统研究沉积相当属于石油系统。

郭宏莉等（2002）在中国西北地区石炭纪岩相古地理一文中，将柴达木盆地早石炭世归入南天山—北祁连滨浅海相区、柴达木碳酸盐台地相区、中祁连滨浅海相区；晚石炭世归入柴达木碳酸盐台地相区、宗务隆山浅海—半深海相区、祁连滨浅海相区。

青海油田公司和中国石油大学等单位对盆地石炭纪含油地层研究时讨论过。2003年青海油田勘探开发研究院石炭系—二叠系研究组将柴达木盆地分为滨岸相区（包括滨岸浅滩亚相、滨岸潮坪亚相、滨岸沼泽亚相），碳酸盐台地相区（包括开阔台地亚相、局限台地亚相）和浅海陆棚相区。他们分别将其分为海陆交互相、海相。包括滨岸相、碳酸盐台地相、浅海陆盆相，和浅滩亚相、潮坪亚相、沼泽亚相、开阔台地亚相、局限台地亚相、内陆盆亚相。

尹成明等（2006，未刊）对柴达木盆地东部地区石炭系研究时指出，下石炭统穿山沟组城墙沟组形成于受陆源碎屑影响的混积台地环境，怀头他拉组下段形成于滨岸沉积环境；上段为碳酸盐岩开阔台地环境。上石炭统克鲁克组下段为滨岸—开阔台地环境；上段属滨岸局限台地环境；扎布萨尕秀组下段为潟湖—局限台地环境（潟湖—前三角洲—三角洲前缘），中段为早期开阔台地，晚期为潟湖滨岸沼泽环境，上段为局限台地—开阔台地环境（前三角洲—三角洲前缘—局限台地）。并具体分为：

1）滨岸相：滨岸浅滩亚相（穿山沟组），滨岸潮坪亚相（下石炭统中上部和上石炭统），滨岸沼泽亚相（上石炭统下部）；

2）碳酸盐台地相：开阔台地亚相（见于下石炭统），局限台地亚相（见于下石炭统）；

3）浅海陆盆（棚）相：内陆盆亚相（见于阿木尼克山下石炭统上部）。

此外，汤良杰等（1999～2000）引用构造古地理概念，将大地构造环境作为划分沉积相重要标志。提出柴达木盆地为弧后裂陷盆地，石炭纪表现为滨岸—台地—陆棚相碳酸盐岩和碎屑岩建造夹煤线沉积，在宗务隆山地区为裂陷槽环境下的沉积；至祁连山地区则为弧后陆缘还盆地环境沉积，发育陆棚—滨岸—河湖相的碳酸盐岩—含煤碎屑岩—碎屑岩沉积；

李燕平等（1989）根据古地磁资料，认为柴达木地块在石炭纪末期位于塔里木地块之南，华北地块以北，位于北纬26°左右，并受到阿尔金断裂带的制约。1990年王增吉在中国的石炭系中将柴达木盆地归入西北华北生物地理区；

1999年李守军等在柴达木盆地石炭纪古生物地理归属研究一文中，则将柴达木盆地归入华南生物地理区；

2002年王训练等，认为阿木尼克组为陆相冲积扇。

2006年杨平等在柴达木盆地石炭纪古生态与沉积环境一文中，认为石炭纪主要发育陆表海，以碳酸盐台型沉积为主，阿木尼克组与石拐子组底部为滨海浅滩相沉积，穿山沟组与石拐子组中部为滨岸潮坪相向浅海碳酸盐开阔台地相演化；城墙沟组和石拐子组顶部为封闭的碳酸盐台地环境，相当于台洼；怀头他拉组和大干沟组属滨岸潮坪相，中上部为碳酸盐开阔台地相，上段为正常浅海环境，大干沟组为碳酸盐台滩，上部为碳酸盐台坪。克鲁克组属滨岸潟湖相沉积；尕丘1井含煤地层相当于滨岸沼泽或潟湖有关，上部为滨岸潮坪环境。扎布萨尕秀组下部为滨岸沼泽潟湖相；缔敖苏组—四角羊沟组下段为浅海碳酸盐台地沉积环境。

根据青海石炭纪沉积特征，本书根据地壳运动特征及各时期沉积相特点，按照地域特征可分为三大类，分别称为沉积区、沉积相区、沉积相带：

沉积区与区域构造运动有关，根据区域构造特征可分为三级：沉积区（相当于地层区范围）、沉积相区（相当于地层分区）、沉积相带（相当于地层小区）。

一级沉积区：包括稳定型沉积区，活动型沉积区，过渡型沉积区。其界限受到大型构造线控制。

二级沉积相区：可根据区域岩相水平和垂直变化组合特征进行划分（多以地域命名）：其界限受到断裂的控制。

三级沉积相带：为相区次一级名称，其界限主要为大的岩相变化界限。

根据岩性特征，可分为相类、相组、相、亚相4个级别。

一级相类：主要是依据岩石类型划分。包括碎屑岩相类、碳酸盐岩相类、火山岩相类。

二级相组：依据岩石组合不同，可划分出不同相组，包括碎屑岩相组，碳酸盐岩相组，火山岩相组。

三级相：根据沉积自然环境划分，包括：陆相，海相，河流相、湖泊相，海陆交互相，浊积相。

四级亚相：为相的次一级单位，主要是自然环境的不同部位划分。

该区广泛发育了不同时期的砂砾岩扇体。一般来说，这种沉积体都伴随着大断裂，具有重力流特征，其岩性以分选差的粗碎屑为主，夹在湖相暗色泥岩中，并在地震剖面上呈现出独特的外形特征及外形结构。砂砾岩扇体一般形成于湖盆扩张期，类型较多[91～93]。根据其所处的古地理位置并结合古地形、古地貌可分为湖崖形砂砾岩扇体、阶地型砂砾岩扇体和断崖型砂砾岩扇体。砂砾岩扇体的规模与形态主要受控于沉积地形以及水量两个因素[94～96]。因此，砂体一般发育在湖盆陡坡。根据砂砾岩扇体形成过程的不同，我们将其进一步划分为近岸水下扇、扇三角洲和滑塌浊积扇三类。其中，近岸水下扇是山地河流出口后，直接进入滨浅湖区的一种水下堆积，主要形成于断陷湖盆的扩张期，扇端常见的沉积相类型包括扇根亚相、扇中亚相以及扇端亚相。扇根以厚层或块状的砂岩、砾质砂岩为主要成分；扇中主要以细砾岩和中砂岩为特征，反映了近物源快速堆积的特点；扇端则主要是以泥岩为主，夹有少量的砂岩层。通过研究区的钻井、测井和三维地震资料分析，该区的主要沉积相包括近岸水下扇、扇三角洲、深水浊积扇、块体滑塌沉积。

1.近岸水下扇

近岸水下扇由于具有堆积的沉积方式，能够形成较强的物性界面，因此在地震剖面上具有较典型的扇体地震反射特征，垂直于扇体发育方向呈丘形，平行于扇体发育方向呈楔形；内部反射结构呈现杂乱或楔状发散。如果存在较大的主供给水道，而且沉积速度小于沉降速度，那么随着水体的不断扩大，就会形成以纵向叠合为组合特征并呈现阶段后退的多期近岸水下扇的复合体；当沉积速度略大于或等于沉降速度时，则形成垂向和横向叠置特征的近岸水下扇群。

在断层的作用下，砂体沿基岩面下滑，形成滚动背斜形态，地震剖面特征呈丘状反射。由于砂体横向分布的不均匀性，在差异压实作用和后来的进一步构造运动作用下，围绕砂体富集区形成一些小断层及小幅度构造，在地震剖面上可见上覆地层微隆起。根据速度和波阻抗的关系知，泥岩与基岩之间的波阻抗大于砂岩与基岩之间的波阻抗，因此在基岩面上，砂体发育的部分反射能量相对减少。此外，由于砂砾岩体的高速效应，使基岩的反射出现上拉现象。

2.扇三角洲

当沉积速度大于沉降速度，同时又具备稳定的供给水道时，可产生向湖盆方向的侧向加积现象，形成扇三角洲。在地震剖面上具有明显的前积反射结构，表现为中振幅和中连续的S形或叠瓦状反射，向湖盆方向收敛。根据沉积相特征可分为扇三角洲平原亚相、扇三角洲前缘亚相和前扇三角洲亚相。

（1）扇三角洲平原亚相：一般为巨厚的杂色岩夹紫红色、红褐色泥岩沉积，具有明显的正韵律特征，砂岩的成分成熟度和结构成熟度均低。

（2）扇三角洲前缘亚相：一般由辫状水道和前缘席状砂组成，多表现为砂泥岩韵律互层，具有水平层理、平行层理和波状层理。

（3）前扇三角洲亚相：该相带由于受浅、深湖的影响，岩性一般为粉砂质泥岩和泥岩，常夹少量粉砂岩、钙质页岩和油页岩，具块状层理和水平层理。

3.深水浊积扇

山地洪水沿古断面直接泄入湖内，在坡度变缓处迅速将大量碎屑物质堆积下来，形成深水浊积扇。由于水流流速大，入湖后受湖水的顶托作用具有继续向前搬运和下切的能力，因此易形成规模较大的扇体。一般来说，扇体分选差，成分成熟度低，这类扇体分选差、磨圆度低，储集物性也差。

此外还有一种类型的滑塌浊积扇，在湖盆短轴一侧的斜坡上，随着水下扇体的不断发育，促使前缘坡度不断增大，当坡度超过安定角时，在重力或地震、断裂、洪水等因素的激发下，未固结的沉积物会顺坡滑动形成浊流二次搬运，于深水区沉积下来。此类扇体与深湖区泥岩、油页岩共生岩石类型主要为细砂岩、粉砂岩，成分成熟度较低，可见正韵律旋回和完整的或不完整的鲍马序列。

4.块体滑塌沉积

所谓块体滑塌沉积，是指同一沉积时期三角洲前缘砂岩体整块滑塌，然后滑塌下来的砂岩体沉积在湖相泥岩中形成块状砂岩体[97]。由于砂岩体是整块滑塌、整块沉积，所以保存了原三角洲前缘的岩性、物性、水流性质及原生构造。因此这种特征很容易被误认为三角洲前缘的延伸部分。伴随着砂体前缘裂开、块状滑塌沉积，砂岩体滑动过程中受相对水流的冲击，形成浑浊的重力流体，即浊流伴生相。在浊流中，由于有前三角洲泥和湖相泥的参与，所以在浊积物中，浊积砂和浊积泥依次沉积在块状滑塌沉积砂岩体的周围。浊积泥与湖相泥区别明显：

（1）从颜色上分析，湖相泥因处于还原环境，为暗灰色和黑色，含有较多的有机物；而浊积泥是来自半深湖前三角洲，颜色为浅灰色和灰白色，并含有植物碎片。

（2）从沉积构造上分析，湖相泥的层理清楚，是稳定环境中的沉积物，而浊积泥则比较杂乱，因含有微量的砂，其速度高于湖相泥的速度。

块状滑塌沉积砂岩体的特征：在大块砂岩体滑动时，内部有许多撕裂现象。该砂岩体的地震反射同相轴不连续，多中断点，中断点处相位无时差，且中断点可连续追踪较短距离。块状滑塌沉积砂岩体的撕裂程度进一步加大直至裂开。裂开的砂岩体进一步移动称为块体砂漂移。块状沉积砂岩体除了具有以上特征外，还具有以下特点：①无扇根、扇中、扇端之分，只是在砂岩体从原三角洲前缘断裂处及砂岩体裂开处厚度变化比较快，其中砂岩体裂开处厚度变化更快；②整块砂岩体经过多次滑塌、叠合，造成了块状滑塌砂岩体的复杂化，即砂体多、面积小和边界不规则；③在沉积物三重结构（块状滑塌沉积砂岩体、浊积砂岩体、浊积泥）中，内层的块状滑塌沉积砂岩和浊积砂岩是很好的储层，自身形成了一套很好的储盖组合关系。

根据参数分析，地震相位尖灭部分的频率高于有效砂岩（块体砂和浊积砂）的反射部分，可通过优势频率处理滤去薄层部分。由于砂质泥岩和泥质砂岩部分的波阻抗低于有效砂岩部分，因此其反射振幅低于有效砂岩的反射振幅，可给其一个振幅门限值去掉该含泥岩的部分。