陳康，徐繼尚,3,4，李廣雪,3,4，田舉，楊繼超，周尚，孫思婷

1.中國(guó)海洋大學(xué)海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 青島 266100

2.中國(guó)海洋大學(xué)海洋地球科學(xué)學(xué)院， 青島 266100

3.海洋油氣開(kāi)發(fā)與安全保障教育部工程研究中心 ，青島 266100

4.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ，青島 266100

5.國(guó)家深海基地管理中心， 青島 266237

深海大洋沉積物的來(lái)源主要有生物碎屑、火山碎屑以及季風(fēng)和洋流帶來(lái)的陸源碎屑等[1-3]。由于深海大洋中的陸源沉積物粒徑普遍偏細(xì)，故其粗粒沉積物主要來(lái)自于生物源、海底火山以及熱液等。長(zhǎng)期以來(lái)，人們普遍認(rèn)識(shí)到粒度特征是沉積物的主要特征之一，不但可以作為研究沉積物輸運(yùn)方式和沉積環(huán)境的指標(biāo)，還可以用來(lái)指示物源[4-9]。近年來(lái)，有關(guān)學(xué)者利用不同的函數(shù)模型和數(shù)學(xué)方法對(duì)沉積物粒度進(jìn)行分析，探討了其粒度特征、輸運(yùn)趨勢(shì)、沉積環(huán)境和物源[10-13]。王汾連等[10]對(duì)馬里亞納海溝南部的柱狀沉積物進(jìn)行了粒度分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的沉積物粒徑以4～63 μm 為主，分選系數(shù)均值為1.77，分選較差，結(jié)合黏土礦物和稀土元素特征推測(cè)其物源主要為火山和陸源風(fēng)塵物質(zhì)。付峰等[11]對(duì)東太平洋CC 區(qū)西區(qū)的12 個(gè)表層沉積物樣品進(jìn)行了分析，指出沉積物平均粒徑由南向北逐漸變粗，砂含量也逐漸增多，反映了其水動(dòng)力條件從南到北逐漸增強(qiáng)，并結(jié)合黏土礦物和地球化學(xué)數(shù)據(jù)推測(cè)研究區(qū)物源為亞洲黃土和附近的火山物質(zhì)。周宇等[12]利用Weibull 函數(shù)對(duì)帕里西維拉海盆柱狀沉積物進(jìn)行了組分分離，分離出粒徑范圍為0.5～16 μm的細(xì)粒組分和1.6～32 μm 的粗粒組分，其物源分別為亞洲大陸的風(fēng)塵和當(dāng)?shù)睾＜埂u弧的火山物質(zhì)。周燁等[13]同樣也利用此方法對(duì)菲律賓海西北部奄美三角盆地柱狀沉積物的粒度特征進(jìn)行了研究，提取出碎屑沉積物中的4 個(gè)不同組分，其中超細(xì)粒組分粒度范圍為0.04～0.9 μm，主要來(lái)源于海洋自生黏土；細(xì)粒組分粒度范圍為0.2～32 μm，其物源主要為亞洲大陸的風(fēng)塵；粗粒組分和超粗粒組分粒度范圍分別為0.3～90 μm 和3～160 μm，這兩個(gè)組分的物源均為當(dāng)?shù)睾＜购蛵u弧的火山物質(zhì)。

眾所周知，太平洋板塊在西太平洋邊緣沿海溝俯沖于亞洲大陸和島弧之下，形成了眾多的溝弧系統(tǒng)，而雅浦海溝則是其中的代表。雅浦海溝地處西北太平洋暖池核心區(qū)，最大水深超過(guò)8 000 m，沉積物來(lái)源及沉積環(huán)境復(fù)雜。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)雅浦海溝附近海域的研究多集中在構(gòu)造巖石學(xué)方面[14-17]，缺乏詳細(xì)的沉積物粒度資料。粒度分析作為海洋沉積物測(cè)試分析中一項(xiàng)最基本的指標(biāo)，不但能夠反映沉積物“源-匯”過(guò)程[5,8]，而且還蘊(yùn)藏著海平面升降、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和氣候環(huán)境變化等方面的信息[18]。

本文旨在通過(guò)對(duì)西太平洋雅浦海溝南緣西加洛林海盆北部表層沉積物樣品的礦物碎屑進(jìn)行粒度分析，并借鑒粒度組分分離方法，研究礦物碎屑粒度特征，并據(jù)此初步探討礦物碎屑來(lái)源。

1 研究區(qū)概況

本文研究區(qū)位于太平洋板塊、菲律賓板塊與加洛林板塊的交界處（圖1），為西太平洋暖池區(qū)的核心部位。處在西加洛林海盆北部，西部緊接帕勞群島，西北部與菲律賓海相連，南端為赤道新幾內(nèi)亞大陸。西加洛林海槽穿過(guò)研究區(qū)南部，北部橫跨雅浦海溝、西加洛林海脊和索羅爾海槽[17,19-20]。研究區(qū)水深范圍變化較大（2 395～7 837 m），平均水深為4 015 m（圖2）。

熱帶西太平洋是一個(gè)洋流十分復(fù)雜的海域，是許多水團(tuán)的十字路口，從圖1 中可以看出影響到研究區(qū)的流場(chǎng)主要包括赤道流與西太平洋的邊界流。影響到研究區(qū)的表層洋流包括北赤道流和棉蘭老流[21-23]，南部的新幾內(nèi)亞近岸流也會(huì)沿著西太平洋邊界北上與南下的棉蘭老流相遇，形成環(huán)流體系，影響到研究區(qū)[22]。

深層流方面，發(fā)源于呂宋島的呂宋潛流會(huì)沿著呂宋近岸向南輸運(yùn)，與北向的棉蘭老潛流相遇，匯入東向的北赤道潛流影響到研究區(qū)[22]。在新幾內(nèi)亞附近，南極中層水會(huì)有一個(gè)西北向的分支流向研究區(qū)[23]。在北緯13°附近，繞極深層水沿馬里亞納邊界由東北向西南方向運(yùn)輸，并穿過(guò)馬里亞納和雅浦海溝之間的交界處流向西馬里亞納海盆，而在轉(zhuǎn)向處還有一個(gè)向東的分支；同時(shí)，由北向南的北太平洋深層水可攜帶繞極底層水東向的分支一起流向西加洛林海盆，進(jìn)而影響到研究區(qū)[24]。

由于研究區(qū)遠(yuǎn)離大陸，海底沉積物幾乎不受河流輸運(yùn)物質(zhì)的影響，其海底沉積物主要由當(dāng)?shù)氐淖陨镔|(zhì)堆積形成，包括鈣質(zhì)和硅質(zhì)生物遺體、火山和海底熱液活動(dòng)形成的物質(zhì)，另外還有宇宙物質(zhì)以及由東亞冬季風(fēng)（EAWM）和高層西風(fēng)（EASM）帶來(lái)的亞洲風(fēng)塵等外來(lái)物[25]。亞洲風(fēng)塵粒徑普遍偏細(xì)，形成了研究區(qū)沉積物中的細(xì)粒組分，而當(dāng)?shù)氐纳镌春突鹕皆次镔|(zhì)粒徑較粗，是研究區(qū)沉積物中粗粒組分的主要來(lái)源。

2 樣品來(lái)源及分析方法

本文研究樣品是基于“全球變化與海氣相互作用”專(zhuān)項(xiàng)，于2017 年4 月至6 月使用箱式取樣器獲得，所有表層樣站位按40 km 的間隔均勻布設(shè)，少數(shù)站位的取樣位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件有所偏移，共計(jì)112 個(gè)站位，其站位分布見(jiàn)圖2。

圖1 研究區(qū)位置及地質(zhì)背景圖[26]圖中紅色箭頭代表表層與次表層流，黃色箭頭代表深層流，綠色箭頭代表南極中層水；其中，AAIW：南極中層水，KC：黑潮，LCPW：繞極深層水，LUC：呂宋潛流，MC：棉蘭老流，MUC：棉蘭老潛流，NEC：北赤道流，NECC：北赤道逆流，NEUC：北赤道潛流，NGCC：新幾內(nèi)亞近岸流，NGCUC：新幾內(nèi)亞沿岸潛流，NPDW：北太平洋深層水，EAWM：東亞冬季風(fēng)，EASM：東亞夏季風(fēng)。Fig.1 Study area and its geological background[26]Yellow arrows represent the bottom currents and undercurrents, Green arrows represent the Antarctic Intermediate Water, Red arrows represent the surface and sub-surface currents; AAIW: Antarctic Intermediate Water, KC: Kuroshio Current, LCPW: Lower Circumpolar Water,LUC: Luzon Undercurrent, MC: Mindanao Current, MUC: Mindanao Undercurrent, NEC: North Equatorial Current,NECC: North Equatorial Counter Current, NEUC: North Equatorial Undercurrent, NGCC: New Guinea Coastal Current,NGCUC: New Guinea Coastal Undercurrent, NPDW: North Pacific Deep Water, EAWM: East Asian Winter Monsoon, EASM: East Asian Summer Monsoon.

由于沉積物中發(fā)育大量鈣質(zhì)和硅質(zhì)生物碎屑，為了盡可能地提取礦物碎屑的信息，粒度的前處理流程需要去除有機(jī)質(zhì)、鈣質(zhì)和硅質(zhì)生物。使用碳酸鈉去除硅質(zhì)生物是經(jīng)過(guò)前人檢驗(yàn)的方法，前人大量研究證明碳酸鈉能去除沉積物中絕大部分的硅質(zhì)生物[27-30]。實(shí)驗(yàn)的具體流程如下：

因本研究區(qū)樣品粒徑均小于2 mm，故所有沉積物樣品一律采用激光粒度分析儀進(jìn)行粒度分析。取充分混勻的樣品0.5～0.6 g，用過(guò)量的過(guò)氧化氫（H2O2）溶液充分去除有機(jī)質(zhì)。之后加入過(guò)量10%鹽酸去除鈣質(zhì)生物。處理完的樣品離心清洗一次，再加入20 mL 1 mol/L 的Na2CO3溶液于85 ℃水浴反應(yīng)4 h，以去除硅質(zhì)生物。之后上機(jī)測(cè)試，樣品濃度（遮光度）一般控制在10%～20%之間，但最低不能低于5%，最高不能大于20%。本文使用Mastersize-2000 激光粒度儀測(cè)試，該儀器的測(cè)試粒徑范圍是0.02～2 000 μm，重復(fù)測(cè)試誤差＜5%。鑒于矩值法具有更好的代表性和準(zhǔn)確性[31-32]，本文粒度參數(shù)的計(jì)算采用矩值法[33]。

其中， f 是各粒級(jí)范圍的百分含量； MΦ是該粒級(jí)區(qū)間的粒徑中間值，單位為Φ。

圖2 取樣站位分布圖Fig.2 Location of the sampling stations

3 結(jié)果

3.1 表層沉積物礦物碎屑粒級(jí)組分分布特征

研究區(qū)礦物碎屑按粒徑大小可以分為黏土、粉砂和砂。各粒級(jí)的礦物碎屑百分含量分別為：砂0%～6.2%，平均含量為1.4%；粉砂27.1%～94.4%，平均含量為55.8%；黏土4.9%～72.9%，平均含量為42.9%。由于缺乏研究區(qū)附近沉積物相關(guān)粒度測(cè)試數(shù)據(jù)作對(duì)比，我們與明潔[34]在暖池區(qū)北部帕里西維拉海盆內(nèi)測(cè)得的沉積物粒級(jí)組分進(jìn)行了比較（處理流程與本文一致），測(cè)試結(jié)果非常接近，說(shuō)明本文測(cè)試數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確，能夠真實(shí)反映研究區(qū)礦物碎屑的粒度特征。

由圖3 可以看出，研究區(qū)砂的含量非常小，大部分站位都小于5%，反映了研究區(qū)表層礦物碎屑粒徑整體在砂粒級(jí)以下。

研究區(qū)粉砂含量較其他兩種組分的含量高，是主要的粒級(jí)組分，粉砂含量呈現(xiàn)出與構(gòu)造環(huán)境明顯相關(guān)的趨勢(shì)，主要表現(xiàn)為在西加洛林海槽、雅浦海溝和西加洛林海盆等水深較深的區(qū)域?yàn)榉凵昂康母咧祬^(qū)，粉砂平均含量在65%以上，而西加洛林海脊等水深相對(duì)較淺的區(qū)域?yàn)榉凵暗牡椭祬^(qū)，這部分區(qū)域位于碳酸鹽補(bǔ)償深度以上，主要為鈣質(zhì)沉積區(qū)，粉砂含量為27%～40%。

黏土和粉砂的分布特征有大致相反的趨勢(shì)，即黏土含量高值區(qū)和低值區(qū)分別對(duì)應(yīng)粉砂含量的低值區(qū)和高值區(qū)，黏土含量在研究區(qū)內(nèi)呈現(xiàn)出隨著水深的減小有上升的趨勢(shì)。黏土含量高值區(qū)（＞50%）主要位于西加洛林海脊處，而低值區(qū)（＜10%）主要位于海溝、海槽和海盆等水深較深的區(qū)域。

從礦物碎屑的粒級(jí)組分來(lái)看，在去除了鈣質(zhì)生物和硅質(zhì)生物之后，研究區(qū)礦物碎屑的粒級(jí)組分以粉砂和黏土為主，整體分布趨勢(shì)與研究區(qū)水深地形有很大的關(guān)系。

3.2 表層沉積物礦物碎屑粒度參數(shù)分布特征

采用?？?沃德提出的平均粒徑、分選系數(shù)、偏態(tài)和峰態(tài)4 種參數(shù)，反映沉積物來(lái)源和沉積環(huán)境。普遍認(rèn)為，沉積物平均粒徑和分選系數(shù)能反映沉積物的來(lái)源信息，偏態(tài)和峰態(tài)反映的是沉積環(huán)境對(duì)沉積物的改造作用[35]。研究區(qū)沉積物中的礦物碎屑粒度參數(shù)及分布見(jiàn)圖4。

圖3 表層沉積物中的礦物碎屑粒級(jí)組分（砂、粉砂與黏土）百分含量分布圖Fig.3 Map of grain size distribution of surface sediments

圖4 表層沉積物中的礦物碎屑粒度參數(shù)平面分布圖Fig.4 Distribution map of grain size parameters of surface sediments

平均粒徑指示了沉積物顆粒大小的總體分布趨勢(shì)。研究區(qū)內(nèi)礦物碎屑的平均粒徑的變化范圍為2.8～20.2 μm，平均為5.9 μm。在東北部水深小于3 000 m 的西加洛林海脊區(qū)域，平均粒徑整體小于4 μm；而在中部和南部水深大于4 000 m 的區(qū)域，平均粒徑幾乎都在5.5 μm 以上。整體來(lái)說(shuō)，在西北部的雅浦海溝和南部的西加洛林海槽處，礦物碎屑的粒徑普遍偏粗；而在東北部的西加洛林海脊處，礦物碎屑粒徑則偏細(xì)。

分選系數(shù)代表了沉積物的粒度分選程度，反映了顆粒大小的均勻性，能夠表現(xiàn)出沉積物粒度分布的集中態(tài)勢(shì)。若分選系數(shù)小，則說(shuō)明分選較好，有突出的主要粒級(jí)，百分含量高；反之分選系數(shù)大，則說(shuō)明粒級(jí)分布范圍廣，沒(méi)有主要粒級(jí)。其影響因素除了水動(dòng)力條件和沉積環(huán)境的自然地理?xiàng)l件外，物源也有很大的影響。從圖4 可以看出，研究區(qū)整體分選系數(shù)的變化范圍為0.9～2，平均為1.5，分選性差。研究區(qū)東北部的西加洛林海脊處分選系數(shù)較其他區(qū)域低，約為1.3，分選性較好，說(shuō)明該區(qū)域的礦物碎屑粒級(jí)比較集中。研究區(qū)水深較深的雅浦海溝、西加洛林海槽和深海平原處分選系數(shù)明顯較大，普遍在1.5 以上，說(shuō)明這些水深較深的區(qū)域礦物碎屑物質(zhì)組成復(fù)雜，優(yōu)勢(shì)粒級(jí)不明顯。綜上可以看出，研究區(qū)礦物碎屑粒度分選系數(shù)和區(qū)域構(gòu)造地形密切相關(guān)。

偏態(tài)代表頻率曲線(xiàn)的對(duì)稱(chēng)程度，是沉積物中粗顆粒和細(xì)顆粒所占比例的反映，不僅可以表示沉積物頻率曲線(xiàn)分布的對(duì)稱(chēng)程度，而且可以指示中值粒徑和平均粒徑的相對(duì)位置。偏態(tài)大于0 時(shí)，代表沉積物粒度集中在粗粒部分；反之，偏態(tài)小于0 時(shí)，則說(shuō)明沉積物中細(xì)顆粒物質(zhì)較多，粒度集中在細(xì)粒部分；偏態(tài)接近0 時(shí)，則代表沉積物中粗細(xì)顆粒物質(zhì)含量相當(dāng)。從圖中可以看出，表層礦物碎屑偏態(tài)的變化范圍為-0.9～1.7，平均為0，屬于對(duì)稱(chēng)型。從區(qū)域分布特征來(lái)看，研究區(qū)南部西加洛林海槽、西北部雅浦海溝和中部深海盆地的粗粒分布區(qū)為明顯的正偏，而東北部西加洛林海脊附近以及大部分4 300 m 以上的海域?yàn)槊黠@的負(fù)偏。

峰態(tài)值反映的是沉積物粒度曲線(xiàn)中部和尾部的展形比，是度量沉積物粒度頻率曲線(xiàn)尖銳程度的參數(shù)，能夠指示沉積物顆粒粒徑分布的集中趨勢(shì)。一般認(rèn)為峰態(tài)值可以反映環(huán)境對(duì)于沉積物粒度改造的情況，同時(shí)也可以反映沉積物來(lái)源的顆粒粒徑集中情況。研究區(qū)表層礦物碎屑峰態(tài)值的變化范圍為2.1～6.9，平均為3.5。在東北部西加洛林海脊附近礦物碎屑峰態(tài)值普遍較大，在4.6 左右，礦物碎屑來(lái)源粒徑范圍比較集中，其中單一的來(lái)源優(yōu)勢(shì)明顯。其他區(qū)域峰態(tài)則顯示出尖銳或者中等，顆粒粒徑范圍相對(duì)分散。

3.3 表層沉積物礦物碎屑粒度組分分離

本區(qū)礦物碎屑物質(zhì)來(lái)源具有多樣化特點(diǎn)，對(duì)于同一個(gè)沉積體系來(lái)講，多峰態(tài)的粒度特征一般指示不同來(lái)源的物質(zhì)混合。本文用粒度組分分離的方法為本區(qū)礦物碎屑物源研究提供粒度方面的證據(jù)。

本文采用Qin 等[36]提出的對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)識(shí)別并擬合各站位多峰分布的粒度組分。對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)的分離結(jié)果表明，研究區(qū)各站位礦物碎屑粒度可以分離出4 個(gè)組分（M1、M2、M3、M4），其中M2、M3 為兩個(gè)主要的組分（圖5）。按照粒徑從細(xì)到粗的順序依次為：M1 組分，粒度眾數(shù)約為0.7 μm，粒度分布范圍約為0.3～1.5 μm，百分含量范圍為1.3%～18.8%；M2 組分，粒度眾數(shù)為4 μm，粒度分布范圍約為1.6～15 μm，百分含量范圍為14.5%～88.3%；M3 組分，粒度眾數(shù)約為30 μm，粒度分布范圍約為16～100 μm，百分含量范圍為1.5%～84.3%；M4 組分，粒度眾數(shù)約為200 μm，粒度分布范圍為101～300 μm，百分含量范圍為0.2%～5.2%。

4 討論

4.1 物源分析

結(jié)合前人研究可知，西北太平洋深海碎屑沉積物中細(xì)粒組分的來(lái)源主要是亞洲大陸的風(fēng)塵物質(zhì)[37-38]，粗粒組分則主要來(lái)自于周?chē)＜购蛵u弧的火山物質(zhì)[2]。Jiang 等[25]對(duì)西菲律賓海的柱狀沉積物進(jìn)行了粒度和Sr-Nd 同位素分析，通過(guò)Weibull 函數(shù)擬合出了兩個(gè)組分，其粒度范圍分別為0.3～16 μm 和0.5～60 μm，物源分別為來(lái)自于中國(guó)西部和中部的黃土以及來(lái)自于呂宋島附近的火山物質(zhì)；同時(shí)指出亞洲大陸在22 萬(wàn)年以來(lái)的冰期干旱程度不斷加深，使研究區(qū)沉積物冰期的沙塵含量高于間冰期。于兆杰等[39]也對(duì)西菲律賓海的柱狀沉積物進(jìn)行了粒度分析，提取出了3 個(gè)對(duì)環(huán)境敏感的粒度組分，2.4～4.6 μm 組分主要來(lái)自于呂宋島河流輸運(yùn)的細(xì)顆粒物質(zhì)，14～22 μm 組分主要來(lái)源于亞洲的風(fēng)塵，36～50 μm 組分主要為火山物質(zhì)和呂宋島河流輸運(yùn)來(lái)的粗顆粒物質(zhì)；通過(guò)對(duì)14～22 μm 組分堆積速率、伊利石/蒙脫石和石英平均粒徑等指標(biāo)的分析，指出相比于1～0.6 Ma，亞洲內(nèi)陸干旱程度和冬季風(fēng)強(qiáng)度自0.6 Ma 以來(lái)顯著增強(qiáng)。周宇和周燁等[12-13]在菲律賓海通過(guò)組分分離出的亞洲大陸風(fēng)塵的粒級(jí)組分分別為0.5～16 μm（眾數(shù)2 μm）、0.2～32 μm（眾數(shù)3.5 μm），通過(guò)對(duì)沉積物中不同年代的風(fēng)塵組分含量進(jìn)行對(duì)比，指出近2 Ma 以來(lái)亞洲內(nèi)陸干旱化程度加大以及東亞大氣環(huán)流系統(tǒng)逐漸增強(qiáng)。

圖5 研究區(qū)代表性站位表層沉積物中的礦物碎屑粒度組分分離圖Fig.5 Grain size distribution of the surface sediments in representative stations

圖6 表層沉積物粒度M1 和M2 組分含量相關(guān)性Fig.6 Correlation diagram of components M1 and M2

本文沉積物的組分分離結(jié)果顯示，M1（0.3～1.5 μm，眾數(shù)為0.7 μm）和M2（1.6～15 μm，眾數(shù)為4 μm）兩個(gè)細(xì)粒組分符合亞洲風(fēng)塵的粒度特征，且二者表現(xiàn)出較好的相關(guān)性（圖6），表明二者很可能為同一物質(zhì)來(lái)源。對(duì)比粒徑范圍可知，M1 和M2 兩個(gè)組分可能均來(lái)自亞洲風(fēng)塵，只是二者的輸運(yùn)方式不一樣。研究區(qū)受東亞冬季風(fēng)和高層西風(fēng)的影響，東亞冬季風(fēng)搬運(yùn)的風(fēng)塵粒徑通常比高層西風(fēng)搬運(yùn)的風(fēng)塵粒徑要粗，兩者搬運(yùn)的風(fēng)塵源區(qū)均為中亞/東亞/中國(guó)北部沙漠[25,38,40-41]。據(jù)此推測(cè)M1 組分是由高層西風(fēng)搬運(yùn)到研究區(qū)，而M2 組分則是由東亞冬季風(fēng)輸運(yùn)而來(lái)。本研究中M2 組分百分含量范圍為14.5%～88.3%，平均值為65.45%，而M1 的百分含量范圍為1.3%～18.8%，平均值僅為9.42%，沉積物中M2 組分含量明顯高于M1 組分，這說(shuō)明東亞冬季風(fēng)比高層西風(fēng)對(duì)研究區(qū)的影響更明顯。

研究區(qū)附近的奄美三角盆地沉積物組分分離的結(jié)果指示0.3～90 μm（眾數(shù)10 μm）的粗粒組分和3～160 μm（眾數(shù)40 μm）的超粗粒組分主要來(lái)源于當(dāng)?shù)睾５谆鹕轿镔|(zhì)[13]，其粒度范圍與本區(qū)沉積物M3 組分（16～100 μm，眾數(shù)為30 μm）和M4 組分（101～300 μm，眾數(shù)為200 μm）接近。掃描電鏡下觀察的結(jié)果顯示，M3 和M4 粗粒組分主要為火山碎屑及殘留的硅質(zhì)生物碎屑（圖7）。

圖7 火山碎屑顆粒的SEM 照片F(xiàn)ig.7 SEM photomicrographs of the pyroclasts

田舉[26]對(duì)本研究區(qū)的表層沉積物常量元素（硅鋁比值和鐵鋁比值）、微量元素（Sc-La-Th 三角圖）和稀土元素（比較了本研究區(qū)沉積物與潛在物源區(qū)物質(zhì)的配分模式差別）進(jìn)行了分析，指出本研究區(qū)除生物源以外，當(dāng)?shù)氐幕鹕轿镔|(zhì)和亞洲風(fēng)塵是其主要物源，這與本文對(duì)物源分析的結(jié)果一致。

4.2 粒度分布特征的主要控制因素

物源和沉積環(huán)境是影響沉積物粒度分布特征的主要因素[9]。研究區(qū)的粒度分布特征主要受物源、構(gòu)造環(huán)境和水動(dòng)力條件等的影響。

粒度組分分離結(jié)果中的M1 和M2 組成了研究區(qū)的細(xì)粒組分，M3 和M4 則構(gòu)成了研究區(qū)的粗粒組分，將所有站位中M1 和M2 的百分含量之和大于或等于50% 的站位劃分為A 類(lèi)，反之則劃分為B 類(lèi)，兩類(lèi)站位的分布見(jiàn)圖8。其中，A 類(lèi)站位遍布于整個(gè)研究區(qū)，尤其是在西加洛林海脊的平坦地帶全部為此類(lèi)；B 類(lèi)站位集中在雅浦海溝、西加洛林海槽和深海盆地等水深較深的地帶，尤其是集中在西加洛林海槽周邊。

雅浦海溝和西加洛林海槽區(qū)域的礦物碎屑粒徑較粗，分選性差，偏態(tài)為正偏（圖4），反映其物質(zhì)來(lái)源復(fù)雜，包括亞洲風(fēng)塵、火山碎屑和硅質(zhì)生物碎屑等。雅浦海溝最初形成于始新世或漸新世，當(dāng)時(shí)的火山作用形成了大量的火山物質(zhì)，Ohara 等發(fā)現(xiàn)雅浦海溝的斜坡上裸露有火山巖、輝長(zhǎng)巖和變質(zhì)巖[42]。有研究表明，雅浦海溝仍處于活動(dòng)狀態(tài)，某些區(qū)域也會(huì)發(fā)生海底滑坡[43]。本文發(fā)現(xiàn)雅浦海溝和西加洛林海槽區(qū)火山碎屑含量相對(duì)較高，反映構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)強(qiáng)烈。

西加洛林海盆區(qū)的礦物碎屑粒徑較海溝和海槽處要偏細(xì)，分選較差，偏態(tài)為對(duì)稱(chēng)型，峰態(tài)為中等峰型（圖4），反映物質(zhì)來(lái)源較復(fù)雜，個(gè)別站位含有較多火山碎屑。東北部的西加洛林海脊主要粒級(jí)組分為黏土，礦物碎屑粒徑最細(xì)，分選較好，偏態(tài)值普遍小于0，為細(xì)粒沉積區(qū)，峰態(tài)為尖銳峰型，反映物質(zhì)來(lái)源相對(duì)單一，以亞洲風(fēng)塵為主。

圖8 礦物碎屑細(xì)粒和粗粒組分相對(duì)百分含量分類(lèi)圖A 類(lèi)表示細(xì)粒組分百分含量≥50%，B 類(lèi)表示細(xì)粒組分百分含量＜50%。Fig.8 Map of percentage contents of fine and coarse components of mineral debrisClass A and B indicates that the percentage content of fine-grained component is greater and less than 50%, respectively.

研究區(qū)附近流系復(fù)雜，特別是深層與底層流可導(dǎo)致沉積物在海底再分配，對(duì)沉積過(guò)程和沉積特征有重要影響。研究區(qū)深層流主要包括北赤道潛流、繞極深層水和北太平洋深層水等，其分布主要受海底地形控制[24]。在復(fù)雜的構(gòu)造背景與海底地形影響下，西太平洋底層流具有極其復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，但目前對(duì)西太平洋底層流條件知之甚少。少量的研究表明，海溝邊緣流速?gòu)?qiáng)，流向多變，沉積物可能被侵蝕和再懸浮[44-45]；海溝處“漏斗”狀地形和內(nèi)潮等因素，導(dǎo)致沉積物向海溝橫向輸運(yùn)，并在海溝軸部堆積，使海溝成為沉積物的沉降中心[45-46]。海槽接受周?chē)鷯u弧輸送的火山物質(zhì)[47-49]，從而影響沉積物類(lèi)型和沉積特征。總之，海溝、海槽、深海平原、海嶺等不同環(huán)境下的沉積物類(lèi)型和沉積特征差別明顯，這可能與底層流對(duì)沉積物的再分配有關(guān)，但目前對(duì)不同環(huán)境下的底層動(dòng)力環(huán)境及其對(duì)沉積過(guò)程的影響機(jī)制有待于加強(qiáng)調(diào)查、觀測(cè)與研究。

綜上所述，構(gòu)造環(huán)境對(duì)粒度分布特征有明顯控制作用，不同構(gòu)造環(huán)境下的底層流有很大差異，從而影響沉積物的再分配?？偟膩?lái)說(shuō)，從海脊、海盆到海槽與海溝，礦物碎屑粒徑變粗，分選變差，反映物源逐漸變得復(fù)雜。

5 結(jié)論

（1）粒度組分分離方法由細(xì)到粗共分離出4 個(gè)組分：M1（眾數(shù)為0.7 μm，粒度范圍為0.3～1.5 μm）、M2（眾數(shù)為4 μm，粒度范圍為1.6～15 μm）、M3（眾數(shù)為30 μm，粒度范圍為16～100 μm）和M4（眾數(shù)為200 μm，粒度范圍為101～300 μm），其中M1、M2 主要為風(fēng)塵物質(zhì)，分別由高層西風(fēng)和東亞冬季風(fēng)搬運(yùn)，遍布整個(gè)研究區(qū)；M3 和M4 為火山碎屑及殘留的硅質(zhì)生物碎屑，主要分布在雅浦海溝和西加洛林海槽附近。

（2）根據(jù)細(xì)粒與粗粒組分相對(duì)百分含量的多少將研究區(qū)站位劃分為A、B 兩類(lèi)，A 類(lèi)站位遍布于整個(gè)研究區(qū)，尤其是在西加洛林海脊的平坦地帶全部為此類(lèi)；B 類(lèi)站位集中在雅浦海溝、西加洛林海槽和深海盆地等水深較深的地帶，尤其是集中在西加洛林海槽周邊。

（3）研究區(qū)表層沉積物礦物碎屑的粒度分布特征主要受構(gòu)造環(huán)境的控制。西加洛林海槽和雅浦海溝表層礦物碎屑粒徑明顯偏粗，分選系數(shù)高，偏態(tài)為正偏，峰態(tài)值普遍偏小，物質(zhì)來(lái)源復(fù)雜，包括亞洲風(fēng)塵、火山碎屑和硅質(zhì)生物碎屑等；深海盆地表層礦物碎屑粒徑次之，以粉砂為主，分選系數(shù)較高，偏態(tài)值接近于0，峰態(tài)值較大，個(gè)別站位含有較多火山碎屑；西加洛林海脊表層礦物碎屑粒徑最細(xì)，以黏土為主，分選系數(shù)最低，峰態(tài)值最大，主要粒級(jí)突出，物質(zhì)來(lái)源相對(duì)單一，以亞洲風(fēng)塵為主。