章桂芳，鄭 卓，樂(lè)遠(yuǎn)福，Barry Rollet，黃康有，朱光騏

1.中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院，廣東 廣州 510275 2.Department of Anthropology, University of Hawaii, 2424 Maile Way, Honolulu, HI, 96822, USA 3.國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510275 4.廣東省地質(zhì)工程與礦產(chǎn)資源探查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510275

福州盆地第四紀(jì)鉆孔XRF連續(xù)掃描的元素特征及沉積相指示意義

章桂芳1, 3, 4，鄭 卓1*，樂(lè)遠(yuǎn)福1，Barry Rollet2，黃康有1，朱光騏1

1.中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院，廣東 廣州 510275 2.Department of Anthropology, University of Hawaii, 2424 Maile Way, Honolulu, HI, 96822, USA 3.國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東 廣州 510275 4.廣東省地質(zhì)工程與礦產(chǎn)資源探查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510275

對(duì)福州盆地河口地區(qū)一個(gè)39 m鉆孔巖芯進(jìn)行X-Ray Fluorescence(XRF)掃描，通過(guò)XRF元素連續(xù)掃描結(jié)果探討福州盆地海陸交互地層在不同沉積單元中各元素的變化特征及其沉積相指示意義。鉆孔巖芯從晚更新世晚期至全新世共經(jīng)歷了5個(gè)沉積階段：湖泊相—河流沖積相—淤泥質(zhì)濱海潮灘相—河口潮灘相—河流沖積相。XRF掃描結(jié)果表明：元素Co, Fe, Ti, Si及其與Rb的比值受到沉積物粒度影響較大，對(duì)陸相(河流相)和海相(潮灘相)中粒度特征相近的層位進(jìn)行了元素均值統(tǒng)計(jì)顯示，近岸河口灣海相沉積物中的Ca, Ti, Mn, Fe, Co等元素是陸相地層中的3～10倍，Si元素則在陸相層中相對(duì)富集。說(shuō)明除了粒度因素，海-陸沉積環(huán)境的變化對(duì)元素的富集也起到了重要作用。Ca，Ti，Mn，F(xiàn)e，Co等元素是較好的海相沉積指示元素，而Si則是較好的陸相沉積指示元素，K，Rb，Sr對(duì)陸相沉積具有一定的指示意義。研究結(jié)果表明XRF元素連續(xù)掃描可以識(shí)別沉積物的元素變化細(xì)節(jié)，并根據(jù)元素的強(qiáng)度變化進(jìn)一步判斷沉積相，可以作為沉積相劃分的重要輔助手段。該研究為XRF連續(xù)掃描方法在海陸交互帶的應(yīng)用提供了實(shí)例。

XRF；巖芯掃描；沉積相；元素特征；第四紀(jì)

引 言

XRF巖芯掃描利用X射線激發(fā)巖芯表面沉積物中各種元素(Al～U)的X熒光信號(hào)并進(jìn)行探測(cè)分析，以單位測(cè)試時(shí)間內(nèi)某種元素的X熒光信號(hào)計(jì)數(shù)作為該元素的測(cè)量值。根據(jù)XRF巖芯掃描獲得的連續(xù)的元素反射強(qiáng)度及比值變化，不僅可以用于推斷環(huán)境變化、成巖過(guò)程、污染物質(zhì)的輸入等，而且可以幫助解釋沉積的相互性和研究沉積過(guò)程[1]，研究地球化學(xué)特征及環(huán)境的變化情況，重建古環(huán)境或古氣候狀態(tài)，具有分辨率高、連續(xù)性好以及人為誤差引入較少等優(yōu)勢(shì)[14]。

相對(duì)于XRF巖芯掃描分析方法在湖泊和海洋沉積上的廣泛應(yīng)用[3，10-11，13]，其在海陸交互帶的研究卻非常有限。相比湖泊或者海洋的較為穩(wěn)定的沉積環(huán)境，海陸交互帶受到海平面升降的影響，物質(zhì)來(lái)源變化多樣，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變迅速，造成其沉積作用異常復(fù)雜。本研究首先對(duì)福州盆地閩江河口深度約40 m的FZ4鉆孔進(jìn)行加速器質(zhì)譜(accelerater mass spectrometry, AMS)14C測(cè)年、粒度分析和硅藻分析等，在較精確的年代框架下對(duì)其沉積相進(jìn)行劃分，然后通過(guò)XRF巖芯掃描獲得各個(gè)元素的含量變化，討論各元素在不同的沉積環(huán)境中的變化情況，試圖在河口區(qū)海陸交互地區(qū)找出元素在不同的沉積環(huán)境中的富集規(guī)律。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 研究區(qū)域與鉆孔位置

福州盆地位于福建省福州市，是發(fā)育于第四紀(jì)中晚期的沉積斷陷盆地，周圍由海拔80～450 m的低山丘陵所環(huán)抱，閩江從盆地中部穿切而過(guò)，注入東海，它是在閩江注入東海的過(guò)程中形成的海陸過(guò)渡區(qū)域。盆地基底由燕山晚期花崗巖和侏羅系花崗巖組成，中更新世時(shí)期長(zhǎng)期穩(wěn)定，并發(fā)育紅色風(fēng)化層，晚更新世中晚期持續(xù)沉降并開(kāi)始接受沉積，整個(gè)沉積體系包括海相、陸相和海陸交互相，其沉積結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度由于基底地形的變化從幾米到幾十米不等，最厚達(dá)70多米[7]。福州盆地在全新世海進(jìn)時(shí)期，逐漸成為古海灣，并接受海相沉積，晚全新世該區(qū)從海灣環(huán)境演變?yōu)楹恿鳑_積和陸上泛濫平原沉積環(huán)境。福州盆地的沉積受到海平面變化、區(qū)域沉降以及人類活動(dòng)等多重影響，是研究沉積特征對(duì)環(huán)境響應(yīng)及其模式的理想?yún)^(qū)域。

本研究的鉆孔FZ4位于福州市區(qū)鰲峰洲光明港東段南岸，向南與閩江相距約1.2 km，光明港南段通過(guò)九門閘與閩江聯(lián)通(圖1)，F(xiàn)Z4鉆孔地理位置為東經(jīng)119°21′25.7″，北緯26°03′28.3″，標(biāo)高為11 m。采集時(shí)間為2007年6月，采集工具為150型鉆機(jī)和PVC套管取芯器，樣品總長(zhǎng)度為38.95 m。

圖1 FZ4鉆孔位置示意圖

圖2 FZ4鉆孔沉積階段劃分

1.2 鉆孔巖性與沉積相

FZ4鉆孔絕大部分沉積物以粉砂-細(xì)砂為主，較粗粒的中粗砂和極細(xì)的粘土含量相對(duì)較少，結(jié)合沉積物粒度組成、巖性特征和海洋硅藻組成，可將鉆孔分為5個(gè)階段(圖2)。

(1)39.1～36.9 m：巖性為粗砂夾灰白色粘土，37.61和38.03 m處的平均粒徑φ值最大，分別為5.9和5.0，其中多個(gè)層位(37.91～38.2 m)出現(xiàn)礫石，為一套河流夾湖泊相沉積。

(2)36.9～33.9 m：主要沉積物以砂為主，大部分樣點(diǎn)的砂含量在70%～80%之間，細(xì)砂次之，大部分樣點(diǎn)含量小于10%，其中34.33 m處的平均粒徑φ值達(dá)到6.4，判斷為河流相沉積。

(3)33.9～17.8 m：該層沉積物主要以粘土和細(xì)砂為主，大部分含水平紋層，細(xì)砂含量為61%左右，粘土含量為18%，粒度相對(duì)穩(wěn)定，平均粒徑φ值5.689。其中23.0～24.4 m的主要成分為砂，含量可達(dá)57%～88%，平均74%。該層位與下伏地層相比，總體粘土和粉砂含量明顯增加，粗粒成分急劇減少。因此在本層段將23.0～24.4 m命名為3-b，其之下為為3-a，其之上為3-c(圖2)。根據(jù)該處沉積粒徑變化幅度較小，且出現(xiàn)潮汐紋層，顯示水動(dòng)力條件穩(wěn)定，在多處層位發(fā)現(xiàn)貝殼，并發(fā)現(xiàn)較多的海相硅藻(圓篩藻、小環(huán)藻、輻裥藻和三角藻屬)，判斷該段沉積為濱海相潮灘沉積。

(4)17.8～11.8 m：該層主要沉積物為細(xì)砂和砂，含量在80%左右，部分可達(dá)95%，并且呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的特點(diǎn)，粘土含量低，且變化幅度較大，多個(gè)樣點(diǎn)粘土含量低至5%以下，大部分樣點(diǎn)為10%～20%之間；平均粒徑φ值的變化幅度也較大，φ最高值7.7出現(xiàn)在該段的15.4 m處。與下伏地層相比，粘土含量降低，砂的成分略有增加，顯示水動(dòng)力條件增強(qiáng)，而砂、細(xì)砂和粘土含量在該段的起伏變化指示了水動(dòng)力條件的不穩(wěn)定，該層發(fā)現(xiàn)少量海相硅藻(圓篩藻和輻裥藻屬)，下部間斷出現(xiàn)潮汐紋層和碳化植物碎屑，故判斷為河口相潮灘沉積。

(5)11.8～6.8 m：該階段絕大部分沉積物為砂和細(xì)砂，其含量總和在90%左右，砂含量可達(dá)50%～80%之間，細(xì)砂含量在20%左右；平均粒徑φ值在2～4之間。與4階段(17.8～11.8 m)相比，該段細(xì)粒物質(zhì)成分降低，砂的成分明顯增加，粒度變化幅度較大，多處出現(xiàn)礫石，未見(jiàn)任何海相化石，判斷該層為河流沖積相沉積。

2.3 AMS 14C測(cè)年

研究中從鉆孔沉積物中選取5個(gè)AMS14C測(cè)年樣，測(cè)年結(jié)果如表1所示。

表1 FZ4鉆孔AMS 14C測(cè)年結(jié)果

BETA: Beta Analytic Inc.; OS: NOSAMS(The National Ocean Sciences Accelerator Mass Spectrometer Facility)at Woods Hole Oceanographic Institution;XA: 中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所

根據(jù)前人研究，中國(guó)東南沿海的福建和臺(tái)灣海峽地區(qū)的海平面在9 000 cal.yr BP左右從-20 m海拔開(kāi)始迅速上升，在6 400 cal.yr BP左右到達(dá)現(xiàn)代平均海平面[15]。從FZ4鉆孔測(cè)年和沉積相分析結(jié)果可知，在34.06 m處測(cè)年結(jié)果為8 857 cal.yr BP，而河流沉積與海相層底部沉積的分界(33.88 m)位于該測(cè)年點(diǎn)附近，因此FZ4孔處海面上升的時(shí)間與Zong等研究[15]基本一致。本研究將鉆孔深度36.9 m處定為更新世與全新世沉積的界線，第1階段沉積(39.1～36.9 m)為晚更新世沉積，而該階段之后的沉積均屬全新世沉積。鉆孔上部海相層14.90 m的測(cè)年結(jié)果為4 040 cal.yr BP，與華南沿海的海侵上部年代吻合，F(xiàn)Z4鉆孔在該階段為濱海潮間帶沉積，潮汐紋層、粒度和硅藻結(jié)果均支持這一結(jié)論。鉆孔12 m以上為陸相洪沖積，外推年代約為2 000 calyr BP。2.4XRF巖芯掃描 所有巖芯均在美國(guó)Woods Hole Oceanographic Institution的Southampton Oceanography Centre實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行XRF掃描，儀器為瑞典Cox Analytical System公司與英國(guó)Southampton Oceanographic Centre(南安普敦海洋中心)合作開(kāi)發(fā)的Itrax沉積物巖芯(巖心)掃描分析儀。FZ4鉆孔掃描區(qū)間為4.59～38.45 m，測(cè)試前對(duì)樣品的表面進(jìn)行處理，尤其要對(duì)能被X射線覆蓋的區(qū)域內(nèi)(巖心表面區(qū)域)消除各種縫隙、孔洞、明顯的凹坑，盡量使表面平整，才能保證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確。由于巖芯采集時(shí)間與掃描時(shí)間相距較長(zhǎng)，巖芯水分揮發(fā)較多，水分對(duì)掃描結(jié)果影響較弱，所以本次掃描并未在巖芯表面覆蓋薄膜 (ChemplexProlene Film)。X射線管為Mo管，掃描間距設(shè)置為5 mm。掃描將獲得 Al～U共39種元素的相對(duì)含量，以記數(shù)器所測(cè)得的記數(shù)為含量單位(cps，counts per second)表達(dá)，掃描后獲取的元素強(qiáng)度數(shù)據(jù)在Q-SPEC軟件中進(jìn)行校正。

2 結(jié)果與討論

2.1 測(cè)試結(jié)果

為了盡量消除測(cè)試過(guò)程中的偶然因素影響，只選擇絕大部分點(diǎn)位相對(duì)強(qiáng)度在300以上的元素進(jìn)行分析，分別是K，Ca，Ti，Mn，F(xiàn)e，Co，Zn，Rb，Sr，Zr和Si等11種元素，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。所有元素中，F(xiàn)e元素具有最高強(qiáng)度，并且強(qiáng)度變化與沉積相的劃分具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系；Co和Ti元素與Fe元素的深度曲線具有較好的相似性，也能較好地反映沉積相的變化；Si元素也能較明顯地反映沉積相的變化，強(qiáng)度變化與Fe，Co和Ti元素剛好相反；Zn元素受到5 m處的一些極大值的影響導(dǎo)致其他段的元素變化受到抑制；K，Rb，Sr三個(gè)元素的曲線較為相似，但與沉積環(huán)境的關(guān)系并不十分明顯。

2.2 元素之間的相關(guān)性

計(jì)算K，Ca，Ti，Mn，F(xiàn)e，Co，Zn，Rb，Sr，Zr等10種元素含量的相關(guān)系數(shù)如表2所示。

(1)K，Rb，Sr三個(gè)元素之間具有較高的正相關(guān)，其中K-Rb的R值為0.796，Sr-Rb為0.807，K-Sr為0.747。除了K-Si和Sr-Zr具有較高的正相關(guān)外(R分別為0.602，0.514)，它們與其他元素的相關(guān)性均較低。

(2)Ti，Co，F(xiàn)e，Zn，Mn，Ca六個(gè)元素互相具有較好的正相關(guān)性，Co-Fe之間的相關(guān)系數(shù)最高，R達(dá)到0.987，除了Zn-Mn和Ca-Mn的相關(guān)系數(shù)低于0.4之外，其余相關(guān)系數(shù)均大于0.4，大部分大于0.5；Si元素與Ti，Co，F(xiàn)e，Zn，Mn，Ca元素呈現(xiàn)較高的負(fù)相關(guān)(R分別為-0.744，-0.833，-0.837，-0.549，-0.563，-0.496)；Zr元素較為獨(dú)立，除了與Rb元素具有0.514的正相關(guān)，與其他元素值沒(méi)有明顯的相關(guān)性。

2.3 元素含量變化與粒度的關(guān)系

沉積物與元素地球化學(xué)之間的相關(guān)關(guān)系，有學(xué)者提出了“元素粒度控制律”[8]，但是對(duì)于不同地區(qū)的沉積物研究顯示，沉積物元素含量以及粒度之間的相關(guān)關(guān)系因地而異[2，6]，因此本研究對(duì)于FZ4鉆孔元素與粒度的相關(guān)性進(jìn)行了分析，結(jié)果如表3所示。Co，F(xiàn)e、Ti三個(gè)元素與粒度為較大的正相關(guān)，Co元素與粒度的相關(guān)性最高，R達(dá)到0.796，F(xiàn)e和Ti元素則分別為0.784和0.687；Si元素與粒度呈現(xiàn)較大的負(fù)相關(guān)，R為-0.710；而Zn，Mn，Ca，K，Zr五個(gè)元素與粒度的相關(guān)性較小，其中，K元素則為負(fù)相關(guān)(R=-0.271)，而Rb、Sr元素相關(guān)性置信水平低于.05。因此FZ4鉆孔中受到粒度控制較大的元素依次為Co，F(xiàn)e，Si，Ti，而Zn，Mn，Zr，Ca，Rb，Sr，K元素的變化則較少受到粒度控制。

表2 FZ4鉆孔元素相關(guān)系數(shù)

**在 .01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。*在0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

圖3 FZ4巖芯XRF掃描元素強(qiáng)度變化

表3 元素與粒度的相關(guān)系數(shù)和顯著性水平

**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

2.4 元素比值變化與粒度的關(guān)系

元素與Rb的比值可減弱外界因素對(duì)掃描結(jié)果的影響，研究中獲取了10個(gè)元素與Rb的比值在深度上的變化情況(圖4)及與平均粒徑φ的相關(guān)系數(shù)(表4)。另外，對(duì)常用于粒度分級(jí)的元素比值Si/Fe[12]和Sr/Ca[9]也進(jìn)行了分析。

由圖4可知，Co/Rb，Ti/Rb和Fe/Rb三條比值曲線隨深度變化的趨勢(shì)相似，且與沉積相劃分階段較為吻合；Zn/Rb在5m左右的高值抑制了其他段的變化幅度，但是其整體變化趨勢(shì)與Co/Rb，Ti/Rb和Fe/Rb接近；Si/Rb和K/Rb也具有較相似的曲線特征，但是與Co/Rb，Ti/Rb，F(xiàn)e/Rb和Zn/Rb的變化趨勢(shì)恰好相反；Sr/Rb與K/Rb某些層位具有較好的同步性，如3-b段，但在整體曲線上的同步性較差；Mn/Rb和Ca/Rb在上部河流相沉積中變化幅度很小，而在下部沉積中變化較大；Zr/Rb曲線的變化趨勢(shì)則不是很明顯。

表4 元素比值與粒度的相關(guān)系數(shù)和顯著性水平

**在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

元素比值與沉積物平均粒徑φ的相關(guān)系數(shù)(表4)顯示Co/Rb與平均粒徑φ的相關(guān)系數(shù)較高，為0.741，其次為Fe/Rb和Ti/Rb，分別為0.698和0.681。但另一些比值與φ呈現(xiàn)較高的負(fù)相關(guān)關(guān)系，如Si/Rb為-0.702，Si/Fe為-0.700，而K/Rb和Sr/Ca的相關(guān)性為中等(-0.531和-0.509)，因此Si/Rb和Si/Fe是兩個(gè)與粒度變化具有較好負(fù)相關(guān)關(guān)系的比值。

文獻(xiàn)[9]對(duì)XRF掃描結(jié)果應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)時(shí)指出Fe/Rb可很好地指示粒度分級(jí)，本研究顯示除了Fe/Rb之外，Si/Rb，Co/Rb和Ti/Rb均與粒度有較好的相關(guān)性；另外，與已有研究[12]相似，本鉆孔的沉積物比值Si/Fe也具有較好的粒度指示性，而Sr/Ca的粒度相關(guān)性則較差；已有研究指出Rb相對(duì)富集于細(xì)顆粒物質(zhì)中，而Zr相對(duì)富集于粗顆粒物質(zhì)中，因此Zr/Rb比值可以指示沉積顆粒物的大小[1]，但是對(duì)于FZ4鉆孔的沉積物而言，無(wú)論是Zr，Rb以及Zr/Rb比值與粒度的相關(guān)性均不明顯(分別為0.255, 0.056和0.218)。因此，鉆孔元素比值Co/Rb，F(xiàn)e/Rb和Ti/Rb與粒度為較高的正相關(guān)，Si/Rb，Si/Fe與粒度為較高的負(fù)相關(guān)，而K/Rb和Sr/Ca則為中等負(fù)相關(guān)。

圖4 FZ4巖芯XRF掃描元素比值強(qiáng)度變化

2.5 元素對(duì)沉積相的響應(yīng)

根據(jù)劃分的5個(gè)沉積相帶將11種元素的均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(表5)，可以得到如下基本特征。

(1)Ti，F(xiàn)e，Co，Zn四個(gè)元素在第3階段的河口灣濱海潮灘相淤泥-粉砂質(zhì)沉積的均值顯著高于其他階段，同時(shí)在第4階段的河口潮灘相沉積中也出現(xiàn)較高值，且在兩段內(nèi)變化幅度較小；Ca元素在潮灘帶和河口潮灘帶中的值最高；Mn元素雖然在整個(gè)鉆孔的值域變化較大，但在海相層(潮灘帶和河口潮灘帶)中的值最高，且出現(xiàn)若干特別高含量的峰值。由此可見(jiàn)，Ti，F(xiàn)e，Co，Zn，Ca和Mn易在海相沉積中富集。

(2)Si元素在第1、第2和第5階段的河流相沉積中均高于第3階段的潮灘相沉積，其在河口潮灘相(第4階段)中的均值也高于濱海潮灘相(第3階段)，說(shuō)明Si元素在陸相沉積階段富集。

(3)從第3階段(潮灘沉積相)至第4階段(河口潮灘沉積相)再至第5階段(河流沖積相)的過(guò)程中，Ti，Mn，F(xiàn)e，Co，Zn元素由下至上逐個(gè)階段遞減，K，Rb，Sr，Si元素則為由下至上逐個(gè)階段遞增，體現(xiàn)了這些元素對(duì)持續(xù)海退過(guò)程的響應(yīng)。Ca和Zr元素沒(méi)有呈現(xiàn)持續(xù)變化的規(guī)律，但是其在陸相沉積(第1、第2和第5階段)中的含量均低于非陸相沉積(第3和第4階段)，說(shuō)明Ca和Zr元素對(duì)沉積相的變化也有一定的響應(yīng)。

(4)在3-b帶的砂層突變沉積物中，除了Si元素之外，其余10個(gè)元素的含量顯著低于第3階段平均含量，如Mn和Co元素的含量?jī)H為第3階段平均含量的1/4左右，反映了其與第3階段沉積的相異性。但是3-b階段的元素均值非常接近第2階段，可能預(yù)示著該段沉積的物源主要來(lái)自于其下伏沉積，為研究該段砂層的沉積機(jī)制提供了線索。

表5 FZ4鉆孔5段沉積元素XRF均值

表6 不同沉積相元素均值統(tǒng)計(jì)

鑒于粒度因素對(duì)某些元素的影響較大，本研究嘗試選取陸相(河流相)和河口海相(潮灘相)中粒度特征相近的層位進(jìn)行對(duì)比，因此選取第1階段河流沉積中粘土相對(duì)富集的層位(陸相層：3 736～3783 cm)與第2階段中具有相似粒度特征的層位(海相層：1 800～2 100和2 500～3 000 cm)進(jìn)行均值統(tǒng)計(jì)對(duì)比，結(jié)果如表6所示：Ca，Ti，Mn，F(xiàn)e，Sr，Co，Zn，Rb，Sr，Zr等9個(gè)元素在1 800～2 100和2 500～3 000 cm層的均值均大于3 736～3 783 cm層的均值，其中Ca，Ti，Mn，F(xiàn)e，Co在海相地層中的含量明顯高于陸相地層(3～10倍)，Zn元素在海相層中的平均值也為陸相層中的1.68倍，說(shuō)明它們易在水動(dòng)力相對(duì)較弱的環(huán)境中富集；Si元素則在3 736～3 783 cm的陸相層中相對(duì)富集(A/B=0.55)；K元素則在兩個(gè)沉積相中較為相近。由此可見(jiàn)，除了粒度對(duì)元素的富集產(chǎn)生影響外，海-陸沉積環(huán)境變化對(duì)元素的富集也起了重要作用。

圖5 5個(gè)沉積階段的Co-Sr散點(diǎn)圖

由于某些元素在相同的沉積分段內(nèi)數(shù)值較為均一(圖3)，而在不同的沉積分段中值域變化較大(表5)，可以利用散點(diǎn)圖來(lái)劃分沉積相，例如，Co-Sr的散點(diǎn)圖可以較好地劃分濱海潮灘、河口潮灘和河流沉積，而且可以較清楚地將河流沉積分為階段1和2、階段5兩個(gè)聚集帶(圖5)。

3 結(jié) 論

XRF元素掃描可以高分辨識(shí)別沉積物的元素變化細(xì)節(jié)，并根據(jù)元素的含量變化進(jìn)一步判斷沉積相，是對(duì)沉積相進(jìn)行劃分的重要輔助手段。本研究主要有以下發(fā)現(xiàn)。

(1)Ti，Co，F(xiàn)e，Zn，Ca和Mn之間呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)，且六個(gè)元素在河口灣海相沉積中含量較高，但是它們與粒度也呈現(xiàn)較強(qiáng)的正相關(guān)；Si元素在陸相沉積中富集，且與粒度呈現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)相關(guān)。

(2)受粒度控制較大的元素依次為Co，F(xiàn)e，Ti，Si，而Mn，Zr，Ca，Rb，Sr，K元素則較少受到粒度控制；同時(shí)，Co/Rb，Si/Rb，Ti/Rb，F(xiàn)e/Rb和Si/Fe等元素比值與粒度變化密切有關(guān)。

(3)K，Rb，Sr三個(gè)元素之間具有顯著的正相關(guān)，它們的含量在由海相轉(zhuǎn)為陸相的過(guò)程中逐漸減少，且與粒度相關(guān)性較差，因此，這三個(gè)元素對(duì)沿海沉積具有一定的陸相指示意義。

(4)3-b帶的砂層沉積物各元素均值與第2階段的沉積物最為接近，意味著該砂層的物源可能主要來(lái)自于其下伏晚更新世-早全新世的砂質(zhì)沉積。

(5)除了粒度對(duì)元素的富集產(chǎn)生影響外，海-陸沉積環(huán)境變化對(duì)元素的富集也起了重要作用，Ca，Ti，Mn，F(xiàn)e，Co等元素是較好的海相沉積指示元素，而Si則是較好的陸相沉積指示元素。Co-Sr散點(diǎn)圖可以較清晰區(qū)分濱海潮灘相、河口潮灘相和河流相。

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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

ZHANG Gui-fang1, 3, 4, ZHENG Zhuo1*，YUE Yuan-fu1，Barry Rollet2，HUANG Kang-you1，ZHU Guang-qi1

1.School of Earth Science and Geological Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China 2.Department of Anthropology, University of Hawaii, 2424 Maile Way, Honolulu, HI, 96822, USA 3.Key Laboratory of Marine Mineral Resources, Guangzhou Marine Geological Survey, Ministry of Land and Resources, Guangzhou 510275, China 4.Guangdong Key Laboratory of Mineral Resources & Geological Processes, Guangzhou 510275, China

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.

XRF; Core scanning; Sedimentary facies; Element characteristic; Quaternary

2015-02-02，

2015-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41230101，41072128，41402297), 廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014A030313116)和國(guó)土資源部海底礦產(chǎn)資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目(KLMMR-2014-B-09)資助

章桂芳，女，1981年生，中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院講師 e-mail: zhgfang@mail.sysu.edu.cn *通訊聯(lián)系人 e-mail: eeszzhuo@mail.sysu.edu.cn

O657.3

A

10.3964/j.issn.1000-0593(2016)09-2971-07