河口混合过程中典型自生矿物形成机制研究—以长江河口为例

The physical processes of sedimentation were systematically studied in the terrigenous detritus dominant estuary. Meanwhile, chemical and biological processes have been ignored for a long period. In this proposal, the typical authigenic minerals which related to the bio-chemical processes in the Yangtze River estuary are selected for study. The mineral phase, particle character, element composition of the minerals will be analyzed, and their spatial distribution patterns in the estuary will be investigated by the use of cruise survey, water mixing experiment, and nano-, micro-particle analyzed methods. The formation of the authigenic minerals and its influence factors are then discussed with the comprehensive analysis of the characters of the minerals, environmental factors in the estuary and experimental results. The potential values of the minerals in paleo-environments reconstruction are explored. The results of this research are useful to better understand sedimentation processes and to support a detail paleo-environment reconstruction of the terrigenous clast dominant estuary.

在陆源碎屑控制下的河口沉积环境，物理作用占河口沉积过程的主导地位并得到众多学者持续系统地关注，然而化学作用和生物作用在河口沉积中的贡献则被长期忽视。本申请以河口区化学、生物作用的产物—自生矿物为研究对象，采用外业调查和模拟实验相结合的方法，先进的现代微区形貌和成分测定技术，揭示长江河口混合带内典型自生矿物（铁氧化物、铁硫化物、重晶石）物相、形貌和元素组成特征以及空间分布规律，分析自生矿物与河口混合带环境要素的联系，结合长江河水--标准海水的模拟混合实验，探讨自生矿物形成机制和主要影响因素，阐明自生矿物在河口沉积作用中的表现及其对沉积环境要素和生产力的指示作用。该研究拓展了陆源碎屑控制下河口过程的研究内涵，为全面认识河口沉积过程和河口古沉积环境重建提供科学依据。

围绕课题的研究内容和目标，参加了两个航次的外业调查，获取了长江河口混合带以及近海海域水体悬浮体颗粒和沉积物样品，同时测得了现场水体温度、盐度、pH、Eh等环境参数，系统开展了悬浮体颗粒的微区组构、沉积物粒度、元素、有机碳氮及其同位素组成、放射性核素等观察和分析，结合室内模拟混合实验，揭示了长江口混合带中水体絮团颗粒和典型自生矿物类型、形貌、粒级构成以及它们在混合带中的分布特征，阐明了自生矿物的形成机制，探讨了河口混合过程中悬浮颗粒的沉积过程和对有机质、重金属的富集效应。取得如下主要成果：1）阐明了长江河口和邻近海域水体悬浮体颗粒中的重晶石、铁氧化物、黄铁矿等3类典型自生矿物特征及其形成机制；2）揭示了长江河口混合带中絮团颗粒类型、形成和解散和沉积效应；3）阐明了河口混合带中有机碳、重金属富集状态和机制。研究成果进一步明晰了利用典型自生矿物对河口及近海环境的指示作用，深化了河口混合带沉积作用的认识，为河口对有机物、重金属等污染物的“过滤器”效应提供了科学依据。基于该项目，完成学术论文15篇（SCI 11篇），培养博士研究生2名、硕士研究生2名，多人次参加国内外学术交流，完成的项目研究任务。