南極普里茲灣沉積物中生物硅對粒度測量結果的影響

王麗艷 李廣雪

研究論文

南極普里茲灣沉積物中生物硅對粒度測量結果的影響

王麗艷 李廣雪

(中國海洋大學海洋地球科學學院, 海底科學與探測技術教育部重點實驗室, 山東 青島 266100)

為了探討生物硅對沉積物粒度測量結果的影響, 本文采用兩種不同前處理方法對普里茲灣重力柱狀樣品進行了粒度測試。結果表明, 生物硅對沉積物的平均粒徑以及黏土、粉砂、砂組分的影響較小, 而對沉積物的分選、偏態、峰態以及粒度頻率分布的影響較顯著。結合兩組粒度組分相關性分析以及各粒級含量累積減小值, 認為生物硅對沉積物中砂、粉砂、黏土級組分含量的影響逐漸減小, 這也造成未去除生物硅的沉積物粒度測量結果偏粗。另外, 通過對比發現普里茲灣沉積物中生物硅粒徑主要分布在<3Φ、5.25Φ—7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ的粒徑范圍。極地研究中, 沉積物粒度結果為重建古環境變化提供重要參考, 本文研究認為在普里茲灣海域沉積物粒度研究中去除生物硅對研究結果有積極作用。

粒度 生物硅 前處理過程 普里茲灣

0 引言

沉積物粒度受源區性質、搬運方式以及沉積過程的影響, 其分布特征可以反映沉積物顆粒搬運途徑、沉積過程的動力學信息[1-8], 并且該資料已被廣泛應用于沉積相的識別、季風演化、冰架演化等古氣候環境的重建研究[9-18]。粒度分析的對象包括全巖顆粒和純石英顆粒[19-22], 為獲取沉積物中有效的陸源物質信息, 樣品測試之前需要經過前處理去除雜質成分。前人通過對比不同前處理過程獲得的實驗結果, 探討了沉積物中有機碳、碳酸鹽以及生物硅對粒度測試結果的影響[23-28]。但以往的研究主要集中在陸架海、河口、陸地、湖泊等區域, 其結果僅適用于研究區域的沉積物特征, 不具有普適性。繁雜的前處理過程不僅增加了工作量, 而且減緩了工作進度, 因此在粒度前處理過程中需要考慮到自身研究海域的特殊性, 在前人研究的基礎上選擇合適的預處理方案。南半球高緯海區硅質生物的貢獻約占海洋初級生產力的40%[29-30], 水體中硅質生物死亡后沉積至海底, 最終在沉積物中以生物硅的形式保存下來[31-32], 因此南大洋沉積物中具有較高的生物硅含量。張晉等[28]通過南海南部表層沉積物粒度分析也提出生物硅的存在對粒度組分含量、粒度參數以及沉積物類型具有顯著影響。不同區域海洋環境中硅質生物對沉積物粒度的影響不同, 并且南極大陸周邊海域至今還沒有關于硅質生物對沉積物粒度測量結果影響的研究。對于南極周邊海域沉積物粒度分析去除生物硅的前處理過程是否必要, 生物硅是如何影響粒度結果的以及普里茲灣區域硅質生物主要的粒徑范圍, 諸如此類問題還未曾有過研究。本文選取普里茲灣海域為研究區域, 采用兩種不同的粒度前處理方法, 一種是僅對沉積物樣品進行去有機質、碳酸鹽處理, 另一種是對沉積物樣品進行去有機質、碳酸鹽和生物硅處理。本研究旨在探討生物硅在沉積物粒度測試中對粒徑結果產生的影響, 為以后普里茲灣及鄰近海域的粒度研究工作提供參考。

1 區域概況

普里茲灣位于印度洋扇區, 是南極大陸東部最大的邊緣海, 面積約為80 000 km2, 是僅次于威德爾海和羅斯海的第三大海灣[33-34](圖1)。灣頂連接埃默里冰架, 東西兩側分別為伊麗莎白公主地和麥克羅伯遜地以及達恩利角, 灣口發育四女士淺灘和弗拉姆淺灘[35](圖1)。灣內發育廣闊的埃默里海盆, 地形相對平緩, 灣內海溝向北延伸分別形成普里茲灣海峽和Svenner海峽(圖1)。普里茲灣內陸架水深在400—600 m, 大陸坡地區水深在1 000—3 000 m, 陸坡北部開闊深水大洋水深從3 000增加到4 000 m[36]。普里茲灣海域發育的環流主要包括南極繞極流、陸坡流、沿岸流以及灣內渦旋流。

研究區沿岸常年有海冰覆蓋, 具有明顯的年周期變化, 其中每年的3—9月為凍結期, 10月至次年2月為消融期, 并且冬季海冰覆蓋范圍可以延伸到58°S。受營養鹽供給以及水文條件的影響, 普里茲灣夏季葉綠素濃度以陸架坡為界, 灣內向灣外表現出明顯的遞減趨勢, 由高到低依次為灣內陸架區(1.4 mg·m?3)、陸坡區(0.44 mg·m?3)和灣外深海區(0.25 mg·m?3)[36-37]。普里茲灣海域表層沉積物中生物硅含量也表現為灣內向灣外逐漸降低, 變化范圍為0.01%—13.29%[37]。

新生代以來, 普里茲灣區域構造環境穩定, 沉積過程主要受冰川作用控制[38]。研究區主要沉積硅藻軟泥、硅藻土以及陸源碎屑物質, 其中生源物質與區域海冰的覆蓋程度密切相關, 碎屑沉積物主要由冰川和海流搬運而來。礦物和地球化學元素分析結果表明普里茲灣沉積物主要來源于南極大陸[39-40]。

圖1 研究區地理位置及區域環流發育圖.紅色方框代表研究鉆孔位置

Fig.1. Geographical location of the study area and regional current system. The red box represents the location of P7-09 core

2 材料與方法

2.1 重力樣

依托中國第29次南極科學考察(2013年)南極周邊海域海洋地質考察項目, 在南極大陸印度洋扇區的普里茲灣四女士淺灘外陸坡區獲得了ANT29/P7-09重力樣(66°31.759′S, 78°03.883′E, 柱長192 cm, 水深1 118.50 m), 文中簡化為P7-09。實驗室內將柱樣沿深度方向剖開, 進行照相和巖心描述。采用2 cm間隔取樣, 共獲得96個沉積物樣品。考慮到硅質生物在沉積物中所占的比例以及含礫石樣品實驗測試流程較復雜, 本文選取了其中83個不含礫石的樣品進行分析。

2.2 粒度分析

為對比生物硅含量對沉積物粒徑測量結果的影響, 本文對同一層位樣品進行了兩組粒度實驗(A和B), 共166個測量樣品, 研究粒徑范圍為0.49— 2 000 μm。具體步驟如下: 稱取0.1—0.2 g沉積物樣品(粉砂和細砂取0.5—1.0 g, 中粗砂取2.0—4.0 g)置于50 mL的塑料離心管中, 加入過量30%的過氧化氫溶液, 并放置于50°C水浴鍋中加熱, 直至沒有氣泡產生; 加入5 mL、0.25 mol·L?1的鹽酸溶液, 并放置于50°C水浴鍋中加熱, 直至沒有氣泡產生。加入10 mL去離子水離心清洗(三次), 去除過量的酸(轉速3 500 r·min?1, 時間6 min)。將B組所有樣品超聲分散, 加入20 mL、1 mol·L?1的Na2CO3溶液, 85°C水浴4 h, 加入去離子水離心清洗(三次), 去除過量的堿。A組和B組所有前處理完成后, 向測試樣品中加入適量0.05 mol·L?1的六偏磷酸鈉溶液超聲, 待上機測試。另外, 我們在上機前隨機抽取了B組20個樣品, 進行涂片, 待薄片自然晾干后進行鏡下觀察，目的是為了檢查硅質成分是否去除干凈。粒度測試采用英國馬爾文2000型號激光粒度儀進行分析, 測試范圍為0.02—2 000 μm, 測量誤差小于3%。其中A組樣品的粒度測試在國家海洋局第二研究所完成, B組樣品的粒度測試在國家海洋局第一海洋研究所完成。另外, 為了驗證不同測試儀器之間粒度數據對比的可靠性, 我們均勻選取了21個平行樣進行A組粒度實驗前處理并使用國家海洋局第一海洋研究所激光粒度儀進行測試。

2.3 生物硅分析

生物硅是借助化學方法測定的沉積物中的生源無定形硅含量[41]。生物硅含量測試采用Mor-tlock和Froelich[42]的測試方法, 測試過程在中國海洋大學海洋地球科學學院沉積物分析測試實驗室完成, 具體操作過程如下: 取適量樣品烘干、研磨; 稱取130—140 mg樣品放入50 mL的塑料離心管中, 目的是保證所測樣品中總生物硅含量不超過25 mg; 加入5 mL、10%的過氧化氫溶液和5 mL、1︰9的鹽酸對樣品預處理, 目的是去除有機質和碳酸鹽; 用去離子水清洗至中性, 烘干; 向干燥后的樣品加入40 mL、2 mol·L?1的碳酸鈉溶液, 混勻, 并將離心管放置于85°C的水浴鍋中加熱; 每隔1 h取出離心, 然后取0.125 mL上清液進行上機測試(分光光度法測定提取液中的硅), 連續提取8 h。最后, 基于提取液中Si含量隨時間變化曲線的反向延長線與縱坐標的交點值確定樣品中生物硅的含量。

3 結果與討論

我們對比了兩臺測試儀器測得的21個相同層位沉積物粒度數據，結果顯示, 平均粒徑、沉積物各組分(黏土、粉砂、砂)含量相關性好, 分選、峰態等參數相較于其他參數而言相關性差(圖2)。但總體指標相關性均在0.95以上, 說明兩臺儀器粒度測量得到的結果誤差對本文的研究影響不大。因此, 我們對兩組粒度實驗結果數據的對比分析是可行的。

3.1 生物硅對沉積物粒度結果的影響

3.1.1 粒度參數

劉志杰等[43]通過對比幾種不同公式計算出的粒度參數結果, 提出Collias矩法公式反映的沉積物粒度分布特征更可靠。因此, 本文采用該方法對沉積物平均粒徑、分選、偏態值、峰態值進行了計算。另外, 根據尤登-溫德華氏粒級劃分標準, 以4 μm、64 μm為界, 計算得到了黏土、粉砂、砂組分的體積分數。圖3給出了兩種不同前處理方法獲得的粒度實驗結果。

圖3a顯示B組前處理方法得到的沉積物平均粒徑整體上較A組有變細的趨勢, 其中88%的樣品均有不同程度的偏細, 剩下12%的樣品平均粒徑較未去生物硅的樣品略偏粗(表1)。平均粒徑通常被用來反映沉積物顆粒粗細變化, 主要與源區沉積物以及搬運介質動力強弱有關[44]。兩組沉積物平均粒徑總的變化趨勢一致, 說明該參數所指示的沉積環境變化規律基本相同。另外, 結果顯示兩組沉積物的分選系數變化不大(變化范圍?0.129—0.09), 去除生物硅的沉積物中有75.9%的樣品分選系數相應減小, 說明沉積物分選整體上相對變好, 但總的來看, 兩組結果均顯示沉積物分選較差。偏態值結果顯示(圖3c), A組沉積物主要表現為極正偏(29)、負偏(22)、極負偏(20), 其次為正偏(11); B組沉積物粒度偏態主要表現為極正偏(41), 其次為正偏(18)、負偏(16)、極負偏(6), 表明去除生物硅后的沉積物粒度有偏粗的趨勢。普里茲灣沉積物峰態都屬于寬平和很寬平, 去除生物硅前后有 21個沉積物樣品峰態由寬平變為很寬平。沉積物偏態和峰態主要反映沉積環境對粒度的改造結果[45], 表明B組粒度結果所揭示的沉積環境較A組更穩定。

圖2 同一前處理方法兩臺激光粒度儀沉積物粒度測量結果對比

Fig.2. Comparison of sediment grain-size measurement using two laser particle size with the same pretreatment method

Fig.3. Comparison of the grain size parameters and the volume percentage of clay, silt and sand with different pretreatment methods. a)average grain size and variations of its difference (Φ); b)sorting and variations of its difference; c)skewness and variations of its difference; d)kurtosis and variations of its difference; e)clay content and sorting variations of its difference (%); f)silt content and sorting variations of its difference (%); g)sand content and sorting variations of its difference (%)

為了更直觀地說明兩組粒度實驗結果的差異, 本文對兩組實驗獲得的數據結果進行了相關性分析(圖4)。結果顯示, 硅質生物對沉積物的平均粒徑影響較小(2=?0.9), 對分選、偏態及峰態的影響較顯著,2分布在0.47—0.64范圍內(圖4), 表明去除生物硅前后的粒度結果對沉積物的來源信息、沉積動力強弱變化信息的判別影響較小, 而對沉積環境分析結果有影響。

3.1.2 沉積物組分

沉積物組分結果顯示, B組粒度實驗結果相較于A組分別有79.5%沉積物樣品中黏土組分體積百分含量有所增加, 72.3%的樣品沉積物中粉砂組分體積百分含量也有不同程度的增加, 而約79.5%的沉積物樣品砂組分體積百分含量減少。普里茲灣區域黏土和粉砂組分(<63 μm)主要由區域海流搬運, 砂組分(>63 μm)多為海冰或冰山所攜帶[46-47]。研究區沉積物中黏土和粉砂組分主要代表了水動力強弱信息, 分別反映弱、強水動力環境, 砂組分則反映了區域海冰的發育程度。總體上, 兩種前處理方法獲得的粒度各組分含量變化趨勢相同(圖4e-f), 區別僅表現在量上。另外, 通過對兩種不同前處理方法得到的同一樣品沉積物組分相關性分析(圖4)可以看出, 沉積物中硅質生物對三組分(黏土、粉砂、砂)的影響不大,2可以達到0.9左右(圖4), 表明兩種方法獲得的沉積物粒度結果對沉積環境的判別以及其所揭示的水動力強弱變化特征影響不大。

Fig.4. Correlation of grain size results of sediments from group A and group B

3.2 生物硅對沉積物粒度揭示的環境信息的影響

沉積物粒度頻率曲線和概率累計曲線能夠直觀、準確、定量地顯示沉積物粒度組成, 并且能夠很好地反映各特征組分的分選性, 對了解研究區沉積動力條件變化具有重要意義。A組實驗得到的頻率曲線表現為單峰或雙峰分布形態, B組實驗頻率曲線表現為單峰、雙峰或多峰分布形態。極地陸架邊緣沉積物通常分選很差(圖3), 除了區域海流所攜帶的細顆粒物質之外, 最主要是冰架崩解下來的冰山所攜帶的粗細碎屑混雜沉積物。通過兩組實驗粒度頻率曲線對比我們發現(圖5), 生物硅的存在掩蓋了沉積物粒度特征所揭示的真實的物源信息。總體上, B組沉積物最大粒徑較A組明顯偏細(圖5), 累計曲線分布特征反映了B組沉積物粒度結果所揭示的沉積環境較A組復雜。

圖5 沉積物中不同生物硅含量對應的粒度頻率曲線和累計曲線分布特征. A組和B組實驗結果分別用黑線和紅線表示

Fig.5. The grain size frequency distribution and probability accumulation curves of the sample for different range of Biogenic Silica content. The experimental results of group A and group B are shown by black and red lines, respectively.

3.3 生物硅對沉積物分類和命名的影響

Shepard[46]和Folk等[47]的沉積物結構分類是目前較為常用的沉積物分類和命名方法, 其中謝帕德分類方法只是單純的描述性分類, 而福克分類方法包含了動力強度以及介質渾濁度的信息, 具有明顯的動力學意義[48]。我們分別用這兩種方法借助兩組實驗粒度結果對沉積物進行命名, 進而對比兩者之間的差異(圖6)。

兩組粒度數據分別借助福克命名方法得到沉積物類型, 結果顯示兩組沉積物均主要以粉砂質砂、砂質泥、泥為主, B組部分沉積物樣品中砂、粉砂成分所占比例明顯較A組小, 說明去除生物硅之后的沉積物粗組分有減少趨勢。謝帕德分類方法得到的沉積物類型兩組結果均表現為以粉砂質砂、黏土質粉砂以及砂-粉砂-黏土為主, 其中B組實驗結果表現出砂、粉砂成分所占比例的減少。兩種不同前處理方法獲得的沉積物分類總體上均沒有很明顯的變化, 僅少數樣品命名發生了改動或樣品中各成分所占比例有細微的變化。因此, 兩種不同前處理方法對沉積物類型的劃分以及物質來源解釋影響不大。

圖6 兩種前處理方法得到的福克分類(a)和謝帕德分類(b)結果對比

Fig.6. Folk (a) and Shepard (b) classifications with different pretreatment methods

3.4 生物硅的粒徑分布范圍

為了定量表征生物硅對普里茲灣沉積物粒度的影響, 本文計算了兩種預處理方法測得的沉積物粒度平均粒徑之間所產生的差值(圖7)。文中采用下式分別計算了去除生物硅前后沉積物各粒徑平均百分含量、黏土、粉砂以及砂組分含量的差值: X=XA?XB, 式中X為去除生物硅前后的數據差值, XA、XB分別為未去除生物硅和去除生物硅測得的粒度相關參數值。差值結果為正, 說明該組分在去除生物硅之后含量減少; 差值的絕對值越大說明去除生物硅以后的沉積物中該組分含量變化幅度越大。考慮到本文主要是探討生物硅的存在對沉積物粒度測量結果的影響, 因此我們更多地關注去除生物硅樣品相較于未去除生物硅樣品含量減少的組分分布特征。

粒度差值結果顯示, 整個柱狀樣去除生物硅沉積物平均粒徑均表現出不同程度的減小, 僅有幾個層位沉積物較未去生物硅時表現出粒度變粗的變化特征(圖3a), 平均粒徑最大變化值可達127.46 μm。普里茲灣區域沉積物不同前處理過程對后期粗組分含量的測定影響較大, 說明受到硅質生物影響未去除生物硅的測量結果會比實際礦物顆粒粒徑測量結果偏粗。同時對比了沉積物中黏土、粉砂、砂組分的變化值隨深度的變化特征, 整體上來看, 黏土、粉砂、砂組分含量隨深度變化均表現出不同程度的增加或減少, 與去除生物硅樣品結果相比, 各層位均表現為粗組分含量減小, 細組分含量增加的變化特征, 僅部分層位沉積物細組分含量減小, 粗組分含量相應增多。例如, 118—192 cm層段沉積物樣品砂組分含量減少, 對應黏土、粉砂組分含量增多; 82—115 cm層段沉積物樣品中黏土組分含量減少, 對應粉砂和砂組分含量略有增加; 0—26 cm層段樣品粉砂組分含量明顯減少, 對應黏土組分含量增多(圖7)。這一結果說明硅質生物的生長粒徑多分布在沉積物砂組分粒徑范圍, 少量分布在粉砂和黏土組分粒徑范圍, 這就說明生物硅的粒徑范圍分散。

圖7 沉積物各參數差值分布特征(A組?B組). a)去除生物硅(紅線)和未去生物硅(藍線)兩種前處理方法獲得的平均體積頻率曲線以及其差值分布柱狀圖, 藍線和紅線分別代表A組和B組沉積物粒徑平均頻率分布曲線; b)黏土、粉砂、砂百分含量差值, 差值為正代表該組分含量在去除生物硅之后減少

Fig. 7. Distribution characteristics of different values of particle-size parameter (A?B). a)Mean volume frequency curves obtained by two pre-processing methods and the difference of average percentage content of sediment particle size. Blue line and Red line represent the average frequency distribution curves of grain size for group A and B, respectively. b)Difference of clay, silt and sand content (%); positive difference means that the content of this component decreases after removing Bio-Silicon

為了進一步說明這一點, 我們統計了沉積物樣品各粒徑范圍所占的平均百分含量差值(圖7a), 結果表明黏土、粉砂、砂組分測量結果均受到生物硅不同程度的影響, 但其影響的粒徑范圍有一定規律可循。P7-09柱狀樣沉積物各粒徑百分含量減小的范圍主要分布在<3Φ、5.25Φ—7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ三個區段, 表明普里茲灣海域沉積物中生物硅的賦存對這幾個粒徑范圍測量結果影響最大。因此, 普里茲灣區域保存在沉積物中的生物硅的粒級范圍主要分布在<3Φ、5.25Φ— 7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ三個區間內。另外, 通過對比各粒徑范圍累積百分含量減小值, 發現生物硅對沉積物砂、粉砂以及黏土組分的影響程度依次遞減。

3.5 生物硅含量與兩組粒度結果差異的關系

P7-09柱狀樣中生物硅含量變化較大, 變化范圍為0.05%—9.75%, 垂向分布特征表現為從底部向頂部含量逐漸增多。其中, 62—192 cm層位生物硅含量較低, 平均含量穩定在0—2%之間; 24—62 cm層位生物硅含量相較于上一段略有增加, 平均值穩定在2%—4%之間; 0—24cm層位生物硅含量明顯增加, 并在13 cm位置處達到峰值(圖8)。為了探討不同生物硅含量與硅質生物對沉積物粒度結果造成的影響之間的關系, 我們將生物硅濃度以1%為間隔劃分為十組, 最終樣品統計量分別為50(0—1%)、18(1%—2%)、13(2%— 3%)、5(3%—4%)、0(4%—5%)、0(5%—6%)、4(6%—7%)、2(7%—8%)、3(8%—9%)、1(9%— 10%)。

本文選取了10個生物硅濃度等級得到的粒度實驗結果進行討論(圖5), 結果顯示, 兩組粒度結果之間的差異變化與生物硅濃度之間沒有明顯的規律可循, 不同濃度生物硅都對沉積物樣品顆粒有不同程度的影響。另外, 我們將生物硅濃度與各粒度參數變化差值做了相關性分析, 發現生物硅濃度與平均粒徑、分選、峰態值以及偏態值相關性均較低, 并且生物硅含量與沉積物組分之間的相關性也很差(圖9)。該結果說明生物硅含量與其對沉積物粒度結果的影響沒有規律可循, 因此我們不能提出可以劃定兩種粒度實驗預處理方法的臨界生物硅含量或范圍。根據前面分析, 普里茲灣海域生物硅生長的粒徑范圍大, 測定的生物硅含量不僅取決于硅質生物的大小, 還取決于硅質生物的數量多少以及硅質生物種類。因此, 研究區生物硅生長粒徑的非集中性, 使得生物硅含量在粒度實驗前處理過程中不具有參考價值。

圖8 P7-09柱狀樣沉積物中生物硅含量分布特征. 圖中標注的數字代表每個生物硅等級統計的樣品量

Fig. 8. Distribution characteristics of Biogenic Silica content in P7-09 core sediments. Numbers labeled to represent the statistical sample size

4 結論

本文通過設置兩組不同的粒度前處理實驗, 對南極普里茲灣P7-09重力柱狀樣沉積物進行了粒度分析, 探討了生物硅對普里茲灣沉積物粒度測量結果的影響。兩組不同前處理方法獲得的粒度參數結果及其相關性分析表明, 生物硅對沉積物的平均粒徑以及黏土、粉砂、砂組分的影響不大, 而對沉積物的分選、偏態及峰態的影響較顯著。生物硅對沉積物各粒度組分含量均產生了不同程度的影響, 其中生物硅主要影響沉積物中粗組分的含量, 從而導致未去除生物硅的沉積物粒度測量結果總體上偏粗。另外, 各粒徑范圍平均頻率累計含量的變化特征揭示了砂、粉砂、黏土組分受生物硅影響逐漸減弱。生物硅含量對沉積物分類的影響較小, 基于兩種前處理方法獲得的各粒徑平均百分含量分布特征, 普里茲灣沉積物中生物硅主要分布在<3Φ、5.25Φ—7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ三個粒徑范圍。極地沉積物粒度信息通常被用來反映搬運介質類型以及水動力強弱信息, 因此沉積物粒度測試研究中去除生物硅的前處理過程對重建普里茲灣及周邊海域環境的演化過程有積極作用。另外, 研究區鉆孔揭示的生物硅含量低(<10%), 不同范圍生物硅的含量與粒度參數以及各組分相關性差, 表明普里茲灣海域生物硅含量不能作為粒度實驗前處理流程中是否需要去除生物硅的判斷依據。

圖9 生物硅與粒度參數、各組分體積百分含量差值相關性

Fig. 9. Correlation between Biogenic Silica content and the difference in particle size parameters and volume percentages of each component

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INFLUENCE OF BIOGENIC SILICA ON MEASUREMENTS OF SEDIMENT GRAIN SIZE IN PRYDZ BAY, ANTARCTICA

Wang Liyan, Li Guangxue

(Ocean University of China, College of Marine Geosciences, Key Lab of Submarine Sciences & Prospecting Techniques, MOE, Qingdao 266100, China)

Samples obtained from a gravity core from Prydz Bay were pretreated by the removal of biogenic silica. Sediment grain size and volume percentages of particles of different sizes were measured; results between treated and untreated samples were compared. Main grain size distribution of biogenic silica in the sediments of Prydz Bay is <3Φ, 5.25—7.25Φ, and 8.75—9.75Φ. We conducted a correlation analysis on the grain size parameters and the percentage content of each component obtained from the two sets of experiments, and inferred that biogenic silica has little influence on the average particle size, sand, silt and clay fractions in the sediment, but has a clear influence on the sorting, skewness and kurtosis of grain size distribution; as a result, in untreated samples, measured particle size is larger than actual particle size. Study results indicate that removal of biogenic silica from sediments is a prerequisite for grain size studies and provenance analyses in polar regions.

Grain size, Biogenic silica, Pretreatment methods, Prydz Bay

2019年4月收到來稿, 2019年6月收到修改稿

中國地質調查局我國海域關鍵地質問題跟蹤分析與研究專題項目(DD20160147、GZH201100202)、國家自然科學基金重點項目(41030856)資助

王麗艷, 女, 1990年生。博士研究生, 主要從事海洋沉積學研究。E-mail: zywly90@163.com

李廣雪, E-mail: estuary@ouc.edu.cn

10. 13679/j.jdyj.20190017