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1、第 卷第 期极地研究 ， 年 月 收稿日期 年 月 日收到来稿， 年 月 日收到修改稿 基金项目 南北极环境综合考察与评估专项（ ， ） 资助 作者简介 刘忠诚， 男， 年生。硕士生研究， 主要从事海洋地质研究。 ： 联系作者 金秉福， ：櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑櫑毀毀毀毀 研究论文南极半岛东北部海域碎屑矿物特征与物源分析刘忠诚 陈志华 金秉福 王昆山（鲁东大学地理与规划学院， 山东 烟台 ；国家海洋局第一海洋研究所， 山东 青岛 ）提要 基于南极半岛东北部海域 个表层碎屑沉积物样品和个柱状样的碎屑矿物学分析， 对该区的沉积环境与物质来源进行了相关分析。结果显示， 该区碎屑矿物共有 种， 其中， 重
2、矿物 种， 以石榴子石、 紫苏辉石、 绿帘石、 普通角闪石为主； 轻矿物 种， 以石英、 斜长石、 火山玻璃（ 褐色、 无色） 为主。根据矿物组合分布特征， 研究区可以划分为 个碎屑物沉积区： 区为辉石 磁铁矿 火山玻璃型， 主要物质来源为南设得兰群岛及南极半岛北段火山岩与火山喷发物， 冰川为其主要搬运介质和动力来源； 区为石榴子石 绿帘石 角闪石 石英型， 南奥克尼群岛物质、 南极绕极环流搬运南极半岛及其附近岛屿的物质对该区沉积物均有贡献。关键词 碎屑矿物 物质来源 南极半岛东北海域 ： 引言南极作为世界上最独特的自然科学实验室， 越来越引起人们的关注。随着对南极研究的不断拓宽和深入， 南极
3、已成为全球气候 海洋系统的一个重要研究组分。各国对南极地区开展的地质、 地球物理调查， 业已取得了许多重要的研究成果 ， 但南极地区仍有颇多悬而未决的问题。南极半岛周围海域的碎屑沉积物蕴含有环境变化、 南极绕极环流变迁与沉积物的源汇信息 。认识现代沉积物的组成和沉积过程有助于更好地理解过去的南极冰盖动力学或底层洋流的产生模式。这不仅有助于了解古环境的变化， 而且对研究新生代长期环境变化有所启示 ； 来自南极半岛、 威德尔海南部及其附近岛屿的碎屑重矿物组合之间存在差别， 可能会提供有关西南极冰川历史的新见解。目前， 有关南极海域碎屑矿物的研究相对较少。已有研究表明： 南极长城站附近海湾的重矿物源
4、自海湾近岸区域， 尤其骏马河所搬运的物质对长城湾贡献突出 ； 学者们对南极半岛西北部海域碎屑矿物分布特征 、 麦克默多海峡柱样重矿物特征 也有相关研究； 还有的对威德尔海及其邻近区域的碎屑物质分布特征和物源进行了探讨 。黏土矿物特别是对高岭石在南极的发现引起国内外研究者广泛 关 注 ， 等 ， 等 ， 等 分别对南极诸多大陆架和陆隆黏土矿特征进行了阐述； 多数研究者认为， 这是内生原因 矿物的热液蚀变作用 ； 也有人研究南极半岛长城站附近黏土矿物的分布规律及成因后， 认为其受到某些元素的地球化学行为和地貌类型等因素影响显著 。有学者利用重矿物和黏土矿物综合分析了麦克默多海峡的沉积物来源 ， 一
5、些研究者认为斯特舍海域沉积物矿物组成特征， 是大陆冰川的扩张和绕极环流的加强， 将陆源碎屑物质带到斯特舍海域 的结果。有的研究者对德雷克海峡洋流 及其南部物质来源 与威德尔环流也有阐述 ，并且开展了氧、 氢、 锶同位素研究 。南极半岛周围海域沉积物中的火山源物质凸显， 因此， 对火山碎屑物的研究扩大了对火山作用的认识及对火山景观和环境效应的理解 。本文基于对南极半岛东北部海域（ 德雷克海峡东部与威德尔海北部及斯特舍海南部） 个表层海洋沉积物样品以及 个柱样的轻、 重矿物鉴定分析的结果， 初步探讨了南极半岛东北部海域表层样中碎屑矿物的组合与分布规律。结合矿物学分析结果、 海流系统特征、 南极半岛
6、周围地质构造和岩性概况， 追溯蚀源区、 物质迁移、 沉积规律， 讨论了碎屑矿物空间分布特征及其与海流、 火山岩分布和冰川活动之间的关联性。 研究区自然地理与地质概况南极地区包括南极洲和南大洋。南极洲指 以南的南极大陆和岛屿 ， 南大洋指从南极大陆海岸至 的环南极洋区。南极洲以横贯南极山脉为界分为东南极与西南极 。西南极包括南极半岛（ 含南设得兰群岛） 和伯德冰下盆地（ ） ， 属于中 新生代褶皱带。南极半岛主要表现为中、 新生代太平洋边缘岛弧， 东南极由古生代变质岩基底和中新生代岩浆岩两个构造层组成 。本研究区（ 图 ） 位于南极半岛东北部， 大致为 ， 之间的区域。南极半岛是一个狭长的陆壳碎
7、片， 其西部为太平洋洋壳， 东部为威德尔海。南极半岛与智利最南部安第斯科迪勒拉山脉之间存在许多相似的地质特征 。图 研究区与样品站位分布图 南极大陆大部分地区被冰雪覆盖， 海域多有浮冰， 其地质特征复杂， 只能借助有限的海岸基岩露头、 零散的角峰和分散的新生代火山与熔岩进行分析推断， 研究难度大 。东南极绝大部分由南极高原组成， 其高程由海岸向内陆迅速增大； 西南极为平均海拔 的褶皱带， 南极半岛为南极大陆主体向北延伸， 平均海拔 。海底地貌包括海底高原、 隆起与海盆 ， 水深 以上， 多为海盆， 常覆盖很厚的沉积物 。南极海域的表层水温， 冬季由南向北通常为 至 ， 夏季可升到 至 。南极海
8、域长年风速高， 罗斯海区多大于 ， 有时甚至超过 ， 高风速的风场是海冰移动的主要驱动力之一 。南大洋环流系统一般可分为沿岸流（ 极地东风流， 或称东风漂流） 和南极绕极流（ 西风漂流， （ ） ） 两部分。在环绕南极大陆的近岸水域存在东风漂流， 主要环流路径是平行极地锋和亚南极锋 。东风漂流的流速、 流极地研究第 卷幅和流量均不大， 但对南极底层的水团形成却有着重要作用。南极绕极流与盛行的西风带有密切关系 ， 海面表层东向 的流速约 ，随着向南则流速迅速递增， 到南极锋北部边缘可增至 ， 而在南极锋带中则常出现急流， 曾观测到 的高速流 ， 。南极大陆的主体是东南极地盾， 基底为早前寒武纪的
9、变质岩系， 其上零星出露晚前寒武纪及古生代的沉积盖层。它的北面是横贯南极山脉， 为古生代褶皱带， 西南极的埃尔斯沃斯地和南极半岛则是中 新生代褶皱带 。南设得兰群岛和南极半岛实际上是一条与南美洲南端火地岛相连的、 弯曲的巨大岛弧 。南极半岛和东部埃尔斯沃思地代表侏罗纪到晚第三纪安第斯造山带深层侵蚀的岩浆弧 ， 。南极半岛褶皱带上最老的岩石为三叠系， 主要是砂岩和页岩； 三叠系之上是巨厚的侏罗纪 白垩纪火山岩， 晚侏罗世钙碱性火山岩广泛分布在南极半岛的西海岸和东海岸。新生代的火山岩有明显的构造分区性， 在南极半岛的西面主要为裂隙喷发的碱性玄武岩类， 而在南极半岛东面和设得兰群岛主要为钙碱性安山岩
10、类 。这些火山岩组成玄武岩 安山岩 流纹岩套， 通常为近水平沉积。乔治王岛上的菲尔德斯半岛由玄武岩和安山岩熔岩组成， 含少量凝灰质沉积岩， 火山岩被许多岩墙和一些闪长岩大岩颈侵入 ， 。中生代的低钾钙碱性玄武岩和玄武安山岩在南设得兰群岛广布。其中位于菲尔德斯半岛的长城站附近、 包括半岛中部和南部， 几乎全部由玄武质和玄武安山质熔岩、 火山碎屑岩和火山碎屑沉积岩所组成。这套火山岩具有典型的岛弧火山岩的特征 。威德尔海域前寒武纪结晶岩和古中生代沉积岩占主导地位 。 材料与方法样品来源： 年 月至 年月， 在南极半岛周围海区开展了海洋生物、 物理、 化学、 地质与地球物理等多学科， 多项目的海洋综合考察。调查范围为 ， 之间， 表层沉积物的采样站位、 水深及岩性特征见（ 表 ） 。本研究分析的样品主要来自中国第 次南极科学考察， 采集的样品有箱式样、 多管样、 柱状样， 主要为 个表层样和 个柱状样。表 样品站位、 水深和岩性特征 ， ， 站号经度纬度深度 岩性 青灰色粉砂质砂 青灰色黏土质粉砂 灰色含砾砂质粉砂 青灰色黏黏土质粉砂 灰黑色砾 青灰色黏土质粉砂 青灰色黏土质砂 青灰色粉砂 灰色含砾黏土质粉砂 灰黄色黏土质粉砂
