韓卓塵，高抒，*，李艷平

（1.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210023；2.南京大學(xué)海岸與海島開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210023）

菲律賓海北部四國(guó)海盆全新世沉積物源分析

韓卓塵1，高抒1，2*，李艷平2

（1.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210023；2.南京大學(xué)海岸與海島開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210023）

對(duì)IO DP333航次四國(guó)海盆北部地區(qū)C0011站位表層樣品進(jìn)行粒度和Sr-Nd同位素分析，并與前人發(fā)表的鄰近海域同位素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行比較。經(jīng)分離自生碳酸鹽組分，四國(guó)海盆全新世沉積物呈現(xiàn)較好的陸源、火山源二端元組分特征。從地理位置看，四國(guó)海盆北部主要物質(zhì)來(lái)源包括伊豆-小笠原海脊火山物質(zhì)、日本列島西南部的混合型沉積物以及由西向風(fēng)或河流入海洋流輸送而來(lái)的亞洲陸地沉積物，且日本列島西南部對(duì)于該區(qū)域物質(zhì)貢獻(xiàn)最大。對(duì)四國(guó)海盆北部而言，與海盆中部沉積及日本海沉積相比，源自亞洲大陸的碎屑沉積物具有更多的貢獻(xiàn)。沉積物中87Sr/86Sr與εNd、平均粒徑的負(fù)相關(guān)關(guān)系反映了沉積物中陸源物質(zhì)的相對(duì)貢獻(xiàn)按時(shí)間順序呈現(xiàn)增加、減小、增加、減少的多周期變化趨勢(shì)。

全新世沉積；Sr-Nd同位素特征；粒度特征；物質(zhì)來(lái)源；四國(guó)海盆

韓卓塵，高抒，李艷平.菲律賓海北部四國(guó)海盆全新世沉積物源分析［J］.海洋學(xué)報(bào)，2015，37（2）：11—24，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.02.002

Han Zhuochen，Gao Shu，Li Yanping.Analysis on the H olocene sediment supply to the Shikoku Basin，northern Phi l ippine Sea［J］. Haiyang Xuebao，2015，37（2）：11—24，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.02.002

1　引言

位于菲律賓海東北部的四國(guó)海盆，是太平洋板塊向歐亞板塊俯沖而形成的弧后盆地的一部分。該海盆目前屬于菲律賓海板塊，向四國(guó)島的俯沖仍然活躍，成為本區(qū)強(qiáng)震的發(fā)源地之一。該地區(qū)深海第四紀(jì)沉積較為連續(xù)、完整，因此了解該地區(qū)沉積物物質(zhì)來(lái)源信息，對(duì)西北太平洋古海洋環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)演變等問(wèn)題的探討具有重要意義［1］。長(zhǎng)期以來(lái)，海洋沉積物粒度分析在闡明海底沉積物來(lái)源、沉積環(huán)境類型的識(shí)別和物質(zhì)輸運(yùn)方式的判定有廣泛的應(yīng)用［2—4］。在同一沉積環(huán)境中，底質(zhì)粒度分布的時(shí)間變化反映了多種動(dòng)力搬運(yùn)綜合作用的結(jié)果［5—6］。在同一沉積巖心中，沉積物粒度組成的時(shí)間變化則多與沉積古環(huán)境演化和物源變化密切相關(guān)［7—8］。而Sr、N d同位素則是示蹤細(xì)粒沉積物來(lái)源的有效示蹤物質(zhì)［9—10］。因?yàn)椴煌牡V物和巖石具有不同的87Sr/86Sr和143N d/144N d比值，所以將Sr-N d同位素聯(lián)合起來(lái)可以有效地確定沉積物來(lái)源［11-12］。顆粒物中N d同位素組成相對(duì)穩(wěn)定，在表生地球過(guò)程中基本不發(fā)生變化［13］，其組成只與源巖有關(guān)，因此是了解沉積物源區(qū)最有效的示蹤劑之一。而沉積物中Sr同位素組成不僅受控于源巖［14］，而且也與化學(xué)風(fēng)化過(guò)程和顆粒物大小有關(guān)［15］；許多研究者將Sr-N d同位素結(jié)合起來(lái)共同示蹤沉積物來(lái)源［16—18］，同時(shí)也可以獲得古環(huán)境演化信息。對(duì)于西北太平洋海域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)海洋沉積物來(lái)源問(wèn)題進(jìn)行了一系列探討［19-24］，普遍得到西太平洋物源特征為亞歐大陸陸源物質(zhì)和海底火山物質(zhì)的二端元組分。四國(guó)海盆地區(qū)作為熱點(diǎn)研究區(qū)域，成為深海大洋鉆探計(jì)劃（DSDP）、大洋鉆探計(jì)劃（O DP）和綜合大洋鉆探計(jì)劃（IO DP）的一個(gè)集中鉆探區(qū)域工作，研究者們?cè)谠摰貐^(qū)采集了較多數(shù)量的沉積物巖芯，并對(duì)四國(guó)海盆形成機(jī)制、構(gòu)造、沉積環(huán)境演化歷史、沉積物輸運(yùn)系統(tǒng)等進(jìn)行了多方面的研究［1，25］。其中IO DP 333航次主要研究陸坡、海溝底部和海山脊部的第四紀(jì)沉積過(guò)程［26］。

本文擬采用Sr-Nd同位素分析與粒度分析結(jié)合的方法，對(duì)于四國(guó)海盆地區(qū)全新世沉積物質(zhì)來(lái)源變化特征進(jìn)行探討，為了解海盆全新世時(shí)期演化歷史提供依據(jù)。

2　研究區(qū)概況

菲律賓海盆是西太平洋最大、最深的弧后盆地，大約在中新世早、中期之間開始擴(kuò)張［27］。其邊緣被活動(dòng)的島弧和深海溝環(huán)繞，菲律賓海呈N N E-SS W方向延伸的菱形。兩條近南北方向的向東凸出水下的弧形海嶺，即九州-帕勞海脊和伊豆-小笠原海脊，將菲律賓海劃分為3個(gè)盆地，西部為西菲律賓海盆，中部為四國(guó)海盆和帕里西維拉海盆，東部為小笠原-馬里亞納海溝。從西到東，盆地面積由大變小，海水深度由淺變深。四國(guó)海盆北部通過(guò)南海海槽與日本列島相連，東西兩側(cè)分別為伊豆-小笠原海脊和九州海脊，南部直接與帕里西維拉海盆相連（見圖1）。在經(jīng)向上，北部介于134°～138°E之間；南部介于136°～141°E之間；緯度介于25°～32°N之間。海盆近N N W-SSE走向，南北長(zhǎng)約1 200 k m，東西寬約500 k m，北寬南窄，北部比南部寬200 k m左右。水深約為4 600 m，海底起伏較大，總體上是東淺西深［28］。四國(guó)海盆和帕里西維拉海盆呈對(duì)稱狀分布，平行于太平洋板塊向亞歐板塊的俯沖帶［29］。對(duì)于南海海槽，由于本州島弧與伊豆島海脊的碰撞抬升以及碎屑組分的侵蝕導(dǎo)致該地區(qū)的高速堆積［30］。南海海槽東部沉積物經(jīng)南海海峽通過(guò)濁流搬運(yùn)而來(lái)［31］。海盆北部，越接近日本四國(guó)地區(qū)的海岸帶沉積物越厚，在南海海槽附近超過(guò)了1 000 m；而海盆中央位置沉積物較薄，兩邊部位厚，向南沉積物也減薄變窄，呈楔形。在27°N以南的中央?yún)^(qū)域，幾乎沒(méi)有沉積物覆蓋。

3　材料與方法

3.1樣品獲取與年代框架信息

所有樣品均來(lái)自于IO DP 333航次所得樣品。航次中利用“水力活塞鉆孔系統(tǒng)”（H ydraul ic Piston Coring System，H PCS）的鉆井方法獲得了C0011站位鉆孔樣品（相當(dāng)于第四紀(jì)時(shí)期的沉積），該站位位于Kashinosaki海山的西北前端的海溝區(qū)，具體經(jīng)緯度為32°49.7′N、126°52.9′E，采樣站位見圖1。在鉆孔柱狀樣中，用U形塑料采樣管獲取柱狀子樣，樣品包裝采用加熱法封口［26］。用于本次研究分析的樣品為表層20 cm層樣品，為全新世時(shí)期的深海沉積。

所獲樣品編號(hào)為C0011C-1 H巖心。對(duì)其進(jìn)行沉積物定性描述，并對(duì)其利用特制的切片每隔2 m m切割一次，共切出94個(gè)初步樣品。按每隔4個(gè)樣品的間隔（深度間隔為8 m m）取出其中的24個(gè)樣品分中心樣和邊樣分別裝入兩個(gè)樣品袋中，分別用于同位素地球化學(xué)分析和粒度分析。其余樣品作為保留樣，為后續(xù)研究使用。

通過(guò)IO DP 319航次在此處的L W D（Logging whi le drill ing，即隨鉆測(cè)井技術(shù)）數(shù)據(jù)［32］以及O DP 808、1173、1174和1177站位在四國(guó)海盆上部采集柱樣的類比，同時(shí)IO DP 333航次報(bào)告［33］中根據(jù)生物地層學(xué)鈣質(zhì)微體古生物化石事件得到，C0011-1 H段樣品沉積速率為1.87 cm/ka。IO DP 333航次報(bào)告中顯示，在晚第四紀(jì)時(shí)期該研究區(qū)沉積過(guò)程連續(xù)，以層理的形式存在，并無(wú)斷層、低角度斷層以及剪切帶，也沒(méi)有M T Ds（M ass transport deposits，即塊體搬運(yùn)沉積）、濁流或火山爆發(fā)的堆積層。樣品深度為2～21 cmbsf（cmbsf表示自海底以下以厘米計(jì)的深度單位），對(duì)應(yīng)樣品年代大致為距今1.1～11.2 ka，屬于全新世沉積。

3.2實(shí)驗(yàn)方法

C0011C-1 H鉆孔切割后的24個(gè)樣品進(jìn)行粒度分析和Sr-Nd同位素地球化學(xué)分析。粒度分析采用M astersizer 2000型激光衍射粒度儀，粒度參數(shù)使用矩值法計(jì)算［34］。加10 m L 15%H Cl浸泡24 h，離心后加入10 m L 10%H2O2，再浸泡24 h，上機(jī)測(cè)試前加入適量六偏磷酸鈉（［NaP O3］6），使顆粒分散后測(cè)量，測(cè)試2～3次以保證分析結(jié)果的可靠性。對(duì)沉積物Sr-Nd同位素地球化學(xué)分析采用多接收等離子體質(zhì)譜（M C-ICP-M S）［35］。樣品均經(jīng)過(guò)2 m L 1 mol/L的H Ac處理［36］，將碎屑組分和碳酸鹽組分分離。將兩組分用H N O3+H E消解［36］，經(jīng)過(guò)兩套Bio-Rad 50 W X8陽(yáng)離子交換樹脂將Rb/Sr和Sm/Nd分離分別測(cè)試碳酸鹽和碎屑組分中的Sr同位素組成及碎屑組分中的Nd同位素組成。Sr-Nd同位素樣品測(cè)量在南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。測(cè)試中標(biāo)樣溶液均用體積比為3%的H N O3溶液稀釋，濃度分別為250 ng/m L和50 ng/m L。對(duì)T U N E Nd同位素標(biāo)準(zhǔn)樣和NBS987 Sr標(biāo)樣的測(cè)試值分別為143Nd/144Nd=（0.511 725±5）和87Sr/86Sr=（0.710 25±3）。Nd同位素的組成通常表達(dá)為εNd，其計(jì)算方式如下：

式中，143Nd/144NdCHUR為球粒隕石中的比值，一般取值為0.512 638［38］。

圖1　研究區(qū)海底地貌特征，據(jù)靳寧［37］修改Eig.1 Submarine geomorphologicalfeathers of the study area，revised from Jin Ning［37］

4　分析結(jié)果

四國(guó)海盆全新世沉積物樣品粒度分析和同位素分析結(jié)果列于表1，其中粒度參數(shù)使用矩值法［35］計(jì)算。

在鉆孔樣品中，粒度成分中砂質(zhì)成分含量范圍為6.3%～43.0%，粉砂質(zhì)成分含量范圍為54.2%～86.0%，而黏土質(zhì)成分含量范圍為2.8%～7.7%（見圖2）。在砂質(zhì)成分中，又以細(xì)砂和極細(xì)砂為主，因此該段沉積物性質(zhì)主要為細(xì)砂質(zhì)粉砂或者極細(xì)砂質(zhì)粉砂。從粒度參數(shù)來(lái)看，平均粒徑M z變化范圍為4.7～6.0Φ，分選系數(shù)σ變化范圍為1.5～2.2，分選性差；偏態(tài)S K變化范圍為-0.04～0.20，正負(fù)偏都較??；峰態(tài)K g變化范圍為0.94～1.3近于常態(tài)和尖銳之間。從粒度頻率分布曲線來(lái)看（見圖3），總體呈微弱的雙峰，主峰峰值較高，各樣本不相同，均值在4～6 Φ左右，次級(jí)峰峰值很低，約10～11Φ，且主峰含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于次峰（見圖3）。

碎屑組分的87Sr/86Sr值介于0.708 108～0.711 284之間，平均值0.709 871；143Nd/144Nd變化也較小，介于0.512 266～0.512 364之間，平均值0.512 301，εNd（0）變化范圍為-5.30～-7.22之間，平均值為-6.54。根據(jù)23個(gè)樣品數(shù)據(jù)，碳酸鹽87Sr/86Sr比值在鉆孔不同深度的樣品之間變化較小，介于0.709 148～0.709 257之間，平均值0.709 184，與現(xiàn)代海水中Sr同位素組成（0.709 211±37）［39］相似。

圖2中根據(jù)灰色和白色樣帶范圍可以看出，碎屑組分87Sr/86Sr的變化趨勢(shì)與εNd（0）、平均粒徑均呈現(xiàn)較為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。按照深度由深到淺的順序，在地質(zhì)年齡最老的一段21.5～17.3 cmbsf，87Sr/86Sr值逐漸增加，εNd（0）、平均粒徑則逐漸減小；17.3～14.0 cmbsf，87Sr/86Sr值逐漸減小，εNd（0）、平均粒徑逐漸增加；14.0～8.5 cmbsf，87Sr/86Sr比值逐漸增加，εNd（0）、平均粒徑逐漸減小；8.5～2.0 cmbsf，87Sr/86Sr值逐漸減小，εNd（0）、平均粒徑逐漸增加。除變化趨勢(shì)外，可以發(fā)現(xiàn)在4.5 cmbsf、8.5 cmbsf、11.9 cmbsf及18.5 cmbsf這些87Sr/86Sr、εNd（0）的突變點(diǎn)兩者都有很好的負(fù)相關(guān)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表1　C0011C-1H鉆孔Sr-Nd同位素和粒度數(shù)據(jù)Tab.1 The data sets derived from Sr-Nd isotope and grain size analyses，for C0011-1H core samples

圖2　C0011C-1 H巖心樣品Sr-Nd同位素及粒度特征組成變化圖Eig.2 Down-corevariations of Sr-Nd isotope and grain size characteristics，for C0011C-1 H core samples

圖3　C0011-1 H站位樣品粒度頻率分布曲線Eig.3 Grain size frequency distribution curves of C0011C-1 H samples

5　討論

5.1不同物源的同位素特征比較

任何一個(gè)盆地Sr、Nd同位素的變化范圍都是物源區(qū)地質(zhì)演化的結(jié)果，因此深海細(xì)顆粒沉積物同位素特征是對(duì)盆地區(qū)分和物源判定的良好指示物。不同的地殼成分來(lái)源具有不同的同位素特征，盆地內(nèi)同位素特征則是不同來(lái)源的同位素特征混合后的平均結(jié)果。西北太平洋沉積物主要有3種來(lái)源：陸源（87Sr/86Sr值大約為0.720，M陸）、火山源（87Sr/86Sr值大約為0.704，M火）和生物源（以海洋自生生物成礦作用形成的碳酸鹽組分，87Sr/86Sr值大約為0.708，M生）［40］。即：

本文研究中使用1 mol/L H Ac處理沉積物樣品，分離了自生碳酸鹽組分，剩余用于討論的碎屑組分（M剩）主要為火山源和陸源，可以認(rèn)為是二端元混合物，即：

分離碳酸鹽組分后，剩余碎屑組分又使用H E、H N O3消解，所以下面主要討論酸溶相碎屑組分的同位素特征。當(dāng)87Sr/86Sr值較高時(shí)，代表大量陸源物質(zhì)在四國(guó)海盆沉積，包括風(fēng)成沉積、河流沉積物等物質(zhì)的輸入［41］；在87Sr/86Sr較低時(shí)，物質(zhì)貢獻(xiàn)主要由海底火山物質(zhì)（即大洋火山巖）補(bǔ)給［42］。按照地殼類型劃分，物質(zhì)范圍可以粗略的分成3部分，并可以利用Nd同位素劃定大致界限：（1）古老的硅鋁質(zhì)陸相物質(zhì)，（εNd＜-6）［14］；（2）過(guò)渡性地殼（-6＜εNd＜+5）［43］；（3）年輕的以火山物質(zhì)為主的地殼（εNd＞+5）［43］。四國(guó)海盆中同位素特征主要代表了由于不同碎屑物質(zhì)來(lái)源的物質(zhì)混合后的變化情況，同位素特征值隨年代的波動(dòng)情況反映了源區(qū)細(xì)顆粒沉積物供給的變化。

從現(xiàn)有的研究來(lái)看，εNd的變化范圍介于-15～0之間，而87Sr/86Sr的絕對(duì)范圍介于0.706 0～0.716 0之間。樣品中較高的87Sr/86Sr值（大于0.710 0）和較低的εNd值（小于-6.00）表明老的陸相物質(zhì)是影響該地區(qū)同位素特征范圍的主要因素；而樣品中較低的87Sr/86Sr值（小于0.710 0）和較高的εNd值（大于-6.00）表明過(guò)渡性地殼和以火山物質(zhì)為主的地殼物質(zhì)的比重增加，反映的陸源物質(zhì)輸入通量的減少和火山物質(zhì)的輸入通量增加。

四國(guó)海盆北部，εNd的變化范圍介于-5.3～-7.4之間，平均值-6.5；87Sr/86Sr介于0.708 108～0.711 469之間，平均值0.709 871，總體εNd的值更為負(fù)偏（見圖2）。這一負(fù)偏特征體現(xiàn)了年齡較老的陸源物質(zhì)具有較多的貢獻(xiàn)。根據(jù)圖1的C0011鉆孔空間位置，影響研究區(qū)同位素特征的近緣成分包括北側(cè)日本西南部物質(zhì)、東側(cè)伊豆-小笠原海脊火山物質(zhì)，以及西側(cè)九州-帕勞海脊火山物質(zhì)。海盆東由以火山物質(zhì)組成的伊豆-小笠原海脊火山物質(zhì)組成多年來(lái)基本沒(méi)有發(fā)生較大的變化，其εNd值介于+8～+9之間［44-45］；北側(cè)日本列島西南部形成時(shí)期較為年輕，普遍認(rèn)為發(fā)育于中國(guó)東南部造山運(yùn)動(dòng)過(guò)程［46］，具有典型陸源物質(zhì)、火山物質(zhì)共同組成的混合型沉積物特征，其εNd值介于-6～+4之間［47-50］；西側(cè)九州-帕勞海脊火山物質(zhì)的εNd值介于+7.1～+7.5之間［51］。假定我們按照三者1∶1∶1的配比粗算，εNd范圍應(yīng)該處于+3～+7之間。事實(shí)上實(shí)測(cè)的Sr-Nd同位素比值代表海水Sr、Nd和碎屑組分中Sr、Nd同位素比值的混合結(jié)果。然而相比陸源沉積物中Sr、Nd的濃度，海水中Sr、Nd同位素濃度（Sr濃度大約8×10-6）非常小，所以海水中Sr、Nd同位素組分對(duì)于整個(gè)沉積物中的同位素特征影響很?。?2］。因此，原鉆孔中εNd值應(yīng)稍低于估測(cè)值。但這與我們測(cè)量的海盆北部εNd的范圍-5～-7仍相差很大，所以推論仍有重要的遠(yuǎn)端物源組分對(duì)該區(qū)域的物質(zhì)貢獻(xiàn)。已有研究表明，由于中高緯度的氣候冷卻導(dǎo)致的大氣環(huán)流強(qiáng)度增加，自晚更新世起有大量的風(fēng)成沉積物通量進(jìn)入西太平洋海盆中［53—54］。這些風(fēng)成碎屑物的一大部分來(lái)自于中國(guó)黃土高原和沙漠地區(qū)［19，54—55］，并且可以用Nd同位素加以特征化（εNd≈-10）［55］。這些物質(zhì)通過(guò)盛行西風(fēng)及東亞季風(fēng)被輸送至西太平洋地區(qū)，由于大氣環(huán)流在30°N的變化而沉降入海，在垂直沉降過(guò)程隨著不同深度的洋流作用在水平方向被搬運(yùn)，最終沉積于四國(guó)海盆地區(qū)。位于西北側(cè)的亞洲老的陸相物質(zhì)總體來(lái)講εNd＜-15［56］，很可能是四國(guó)海盆εNd值強(qiáng)烈負(fù)偏的原因。但是僅從同位素特征來(lái)看，很難區(qū)分陸源風(fēng)成碎屑物質(zhì)和河流入海并經(jīng)洋流輸送導(dǎo)致的陸源物質(zhì)。

對(duì)于四國(guó)海盆中部的同位素特征，M ahoney［57］利用DSDP 442、443、444鉆孔（見圖1）得到εNd值變化基本介于-5.2～-9.6之間，平均值-7.3；87Sr/86Sr值介于0.709 29～0.714 98之間，平均值0.712 35。總體上講，與四國(guó)海盆北部相比εNd值更為負(fù)偏，同時(shí)87Sr/86Sr值較四國(guó)海盆北部更大。一般而言，空間越近的兩個(gè)地理空間的相似性越大［58］。四國(guó)海盆中部鉆孔位置距離海盆北側(cè)的日本列島較海盆北部鉆孔更遠(yuǎn)，顯然日本西南部以火山物質(zhì)和陸相物質(zhì)結(jié)合的混合型沉積物對(duì)海盆中部的貢獻(xiàn)率更小，相對(duì)來(lái)說(shuō)伊豆-小笠原海脊的物質(zhì)貢獻(xiàn)應(yīng)該更大。按伊豆-小笠原海脊（εNd值介于+8～+9之間）如此高的εNd正偏估算應(yīng)該是海盆中部的εNd值較北部更為正偏，但這與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)恰恰相反。這說(shuō)明海盆中部的物質(zhì)來(lái)源可能更多的來(lái)自于陸源物質(zhì)。

從四國(guó)海盆海流特征來(lái)看（見圖4），表層洋流主要是黑潮。黑潮分為兩支，一支主要沿南海海槽以北輸運(yùn)，另一支跨南海海槽，在海盆東北部轉(zhuǎn)彎經(jīng)過(guò)。黑潮在表層1 000 m水深范圍內(nèi)都對(duì)細(xì)顆粒物質(zhì)輸運(yùn)有重要作用［59］。中層主要為南極中層水呈逆時(shí)針環(huán)流運(yùn)動(dòng)。此外各日本列島西南部、伊豆本州碰撞帶及伊豆-小笠原海脊邊緣發(fā)育大量濁流和重力流［60］。另外粒度特征顯示沉積物為細(xì)顆粒物質(zhì)（見表1），遠(yuǎn)端陸源物質(zhì)可以被長(zhǎng)距離搬運(yùn)。因此，可能的陸源沉積物輸運(yùn)路徑：經(jīng)西風(fēng)和季風(fēng)搬運(yùn)的風(fēng)成碎屑沉積物以及由黑潮搬運(yùn)的亞洲地區(qū)河流入海帶來(lái)的陸源物質(zhì)，主要由海盆北部緩慢沉降。當(dāng)沉降至中層水時(shí)由于南極中層水的環(huán)流作用，導(dǎo)致陸源物質(zhì)被搬運(yùn)到海盆中部地區(qū)并最終沉降，這也是可能導(dǎo)致中部沉積物εNd值更為負(fù)偏的原因。而對(duì)于近緣的日本列島西南部混合型物質(zhì)及伊豆-小笠原海脊火山物質(zhì)而言，區(qū)域較大的坡度及較為強(qiáng)烈的碰撞運(yùn)動(dòng)形成的沉積物重力流是導(dǎo)致近緣沉積物搬運(yùn)并堆積在四國(guó)海盆的重要原因［61—62］。

圖4　四國(guó)海盆附近海流示意圖，據(jù)Underwood等［60］修改Eig.4 Schematic diagram showing the oceanic currents associated with the Shikoku Basin，modified from Underwood et al［60］

關(guān)于靠近日本列島東北部的日本海同位素特征，Mahoney［57］對(duì)O DP 794、795、797鉆孔（見圖1）進(jìn)行分析得到εNd值變化基本介于-3.4～-8.8之間，平均值-6.3；87Sr/86Sr值介于0.708 95～0.715 90之間，平均值0.711 94。與四國(guó)海盆北部相比較，εNd值基本處于相同范圍，但是87Sr/86Sr值范圍相差較大，較四國(guó)海盆北部更大。日本海東側(cè)的εNd值強(qiáng)烈負(fù)偏反映了包括來(lái)自亞洲大陸老陸殼的碎屑物貢獻(xiàn)（εNd?-15）［56］，來(lái)自大和隆升的大陸塊斷裂（εNd?-3）［49］，來(lái)自日本列島西南部的年輕的以火山灰和火山碎屑為主要成分的碎屑物（εNd值介于-6～+4之間）［47—50］，以及日本西北側(cè)的陸源-火山源混合型島弧物質(zhì)貢獻(xiàn)（εNd值介于+5～+6之間）［44］。在相同的εNd值情況下，87Sr/86Sr值較四國(guó)海盆北部大，所以陸相成分相對(duì)多于四國(guó)海盆北部。從地理位置上看，由于日本海距離亞洲大陸較近，更多的來(lái)自亞洲大陸老的陸殼的風(fēng)成碎屑和河流入海物質(zhì)經(jīng)由對(duì)馬暖流等（圖4）輸運(yùn)并在該地區(qū)沉積。但是Mahoney［57］對(duì)比四國(guó)海盆中部和日本海的同位素特征發(fā)現(xiàn)，在相同的87Sr/86Sr值情況下，四國(guó)海盆中部的εNd值略低于日本海。

通過(guò)3個(gè)地區(qū)的綜合比較可以發(fā)現(xiàn)（見圖5），日本列島西南部物質(zhì)源區(qū)對(duì)于四國(guó)海盆本身北部和中部以及日本海都有一定的影響；三地區(qū)εNd值都強(qiáng)烈負(fù)偏，表明亞洲大陸陸源物質(zhì)對(duì)于3個(gè)地區(qū)都有重要的物質(zhì)貢獻(xiàn)；伊豆-小笠原海脊對(duì)于四國(guó)海盆的物質(zhì)貢獻(xiàn)與日本列島東北部對(duì)于日本海地區(qū)的物質(zhì)貢獻(xiàn)相似。從三者數(shù)據(jù)點(diǎn)分散密集程度來(lái)看，四國(guó)海盆北部和中部的物質(zhì)來(lái)源具有一定的區(qū)別；而僅僅從同位素特征定性的來(lái)看，海盆北部和日本海的同位素特征相對(duì)更為相似。

圖5　研究區(qū)87Sr/86Sr與εNd關(guān)系Eig.5 The relationship between87Sr/86Sr andεNd，for the study area

5.2四國(guó)海盆全新世沉積物特征

二端元混合過(guò)程研究中發(fā)現(xiàn)，Sr和Nd混合過(guò)程發(fā)生的同時(shí)伴隨著同位素之間的協(xié)同變化關(guān)系［52］。Langmuir［65］給出的任意Sr-Nd同位素組成關(guān)系的雙曲線方程為：

式中，式中，X、Y分別代表混合源沉積物的87Sr/86Sr和143Nd/144Nd測(cè)定值；A、B分別代表兩個(gè)獨(dú)立的端元；SrA、SrB、NdA、NdB分別代表A、B端元的Sr、Nd元素含量。

由于X取值必為正，式（4）中Y可以表達(dá)為X的函數(shù)。將式（4）與式（1）聯(lián)立，可得：

當(dāng)我們知道兩端元組分A和B中Nd/Sr元素比，就可以得到兩同位素的協(xié)同關(guān)系，進(jìn)而半定量的判斷物質(zhì)來(lái)源。

以中國(guó)大陸硅酸鹽物質(zhì)作為陸源A，以伊豆-小笠原物質(zhì)為火山源B，進(jìn)行二端元混合估算，參數(shù)估計(jì)如下：

陸源A［20-21，56］：SrA=135×10-6，NdA=24.3× 10-6，（87Sr/86Sr）A=0.721 8，εNd（0）A=7.10；

火山源B［63］：SrB=147×10-6，NdB=52.8× 10-6，（87Sr/86Sr）B=0.719 0，εNd（0）B=-14.3.

根據(jù)上述參數(shù)估計(jì)，可以得到式（5）的數(shù)學(xué)表達(dá)式，圖5中混合曲線即為式（5）的函數(shù)圖像?？梢钥闯觯毡竞Ｅ璞辈?、中部和日本海都基本位于混合曲線的兩側(cè)，表明3個(gè)地區(qū)均是亞洲陸源碎屑物和火山物質(zhì)（火山源）二端元組成的混合物。使用混合曲線估算法［66］可得，整個(gè)四國(guó)海盆地區(qū)陸源碎屑物質(zhì)貢獻(xiàn)大致為20%～60%，僅就本次研究所測(cè)數(shù)據(jù)而言，四國(guó)海盆全新世沉積物陸源碎屑物質(zhì)貢獻(xiàn)大致為40%～60%。然而對(duì)于本次研究所測(cè)C0011站位數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)基本均位于曲線左下方，表明該地區(qū)可能除了主要的二端元組分外，仍有其他組分的貢獻(xiàn)，需要進(jìn)一步研究。

四國(guó)海盆全新世沉積物上的粒度特征反映了沉積動(dòng)力環(huán)境的波動(dòng)。C0011鉆孔全新世段從粒度數(shù)據(jù)上看可以分為4部分，總體來(lái)說(shuō)沉積物粒度比較均一（見圖2），按照沉積物粒度分類，以細(xì)砂質(zhì)粉砂沉積物為主。相對(duì)于以粉砂、黏土質(zhì)粉砂、黏土為主的典型深海平原沉積物，該區(qū)域沉積物粒度稍粗，符合陸坡沉積物特征。C0011站位于陸坡區(qū)域下端，該區(qū)域又有濁流、重力流分布（見圖4），表明沉積物的確有很大一部分來(lái)自于上部陸坡區(qū)域。可能輸入到四國(guó)海盆的細(xì)顆粒物的來(lái)源有多種，主要受島弧火山物質(zhì)、來(lái)自東亞大陸的大氣沉降物以及周邊陸源輸入和水層中生成的顆粒物沉降的影響。四國(guó)海盆地區(qū)距離亞歐大陸較近，同時(shí)由于季風(fēng)和西風(fēng)條件的支撐，很容易有遠(yuǎn)源的陸源粉塵沉降于此。所以極小的次級(jí)峰可以作為陸源風(fēng)成碎屑沉積物源的佐證。

沉積物Sr-Nd同位素特征能夠反應(yīng)沉積物物質(zhì)來(lái)源，而粒度卻能作為影響沉積物Sr同位素特征的重要因素。Douglas等［67］研究發(fā)現(xiàn)87Sr/86Sr值隨著河流沉積物粒度的減小而減?。坏茿sahara等［68］和楊杰東等［41］的研究卻表明在加酸處理后，隨著酸不溶物粒度的減小，沉積物中87Sr/86Sr值卻逐漸增大，且在黏土粒級(jí)物質(zhì)中比值最高。所以，采自于同一地點(diǎn)的四國(guó)海盆全新世沉積物的87Sr/86Sr比值不同，有可能反映了在粒度組成上的差異。該站位87Sr/86Sr和沉積物平均粒徑隨深度的變化（見圖2）具有良好的負(fù)相關(guān)關(guān)系：隨著87Sr/86Sr值的增大，沉積物平均粒徑逐漸減?。é抵抵饾u增加）；而隨著87Sr/86Sr值的減小，沉積物平均粒徑逐漸增加（Φ值逐漸減?。?。平均粒徑能夠反映沉積過(guò)程中的水動(dòng)力條件變化和物源變化。87Sr/86Sr比值增加，代表亞洲大陸老的陸源成分對(duì)于沉積物貢獻(xiàn)增加，但是平均粒徑逐漸減小，表明在87Sr/86Sr值增加時(shí)，可能是陸源風(fēng)成碎屑物質(zhì)對(duì)于沉積物組分貢獻(xiàn)逐漸增加，而相對(duì)來(lái)說(shuō)在沉積物粒徑最大時(shí)，水動(dòng)力條件的加強(qiáng)可能代表了相應(yīng)地質(zhì)事件（例如火山活動(dòng)）導(dǎo)致的火山灰、火山碎屑等年輕地殼或者轉(zhuǎn)換型地殼導(dǎo)致的快速沉積過(guò)程。另外，陸相物質(zhì)在輸運(yùn)過(guò)程中的分選作用可能會(huì)改變Sr/Nd元素的比值，進(jìn)而影響混合曲線，Eeng等［69］給出粒度結(jié)果對(duì)于亞洲風(fēng)塵的Sr/Nd元素的比值具有大約±20%的影響。所以在考慮端元模型估算比值時(shí)，如果加上粒度的影響因素，整體四國(guó)海盆北部全新世陸源碎屑物質(zhì)組分含量大致為（40%±8%）～（60% ±12%）。

從整個(gè)全新世時(shí)期Sr-Nd同位素及粒度參數(shù)的變化規(guī)律來(lái)看（見圖2），87Sr/86Sr與εNd、平均粒徑的負(fù)相關(guān)關(guān)系反映了沉積物中陸源物質(zhì)的相對(duì)貢獻(xiàn)呈現(xiàn)增加→減小→增加→減少的多周期變化趨勢(shì)。已有研究表明，粒度指標(biāo)和許多同位素指標(biāo)有對(duì)氣候變化具有一定指示意義［70—72］。因此，本次研究得到的Sr-Nd同位素和粒度指標(biāo)與古氣候指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及是否對(duì)于全新世氣候具有指示意義，可以進(jìn)一步加以研究。

5.3生物及自生礦物組分對(duì)于物源的影響

沉積物中生物源是一項(xiàng)重要的物源貢獻(xiàn)，生物在沉積物中的運(yùn)動(dòng)以及生物死亡后介殼在沉積物中的保留都會(huì)對(duì)沉積物中同位素特征造成影響［73—74］。巖心進(jìn)行X射線照相可以觀察生物的穿透深度等［74］，進(jìn)而可以了解研究區(qū)生物擾動(dòng)現(xiàn)象。IO DP 333航次報(bào)告［33］中巖芯照片顯示，表層沉積物層理保存較為完好，并沒(méi)有明顯的生物洞穴等特征。Harada和Shibamoto［75］使用210Pb方法研究表明，四國(guó)海盆地區(qū)生物擾動(dòng)作用非常微弱。此外，生物擾動(dòng)作用引起沉積物的擴(kuò)散混合和非原地混合，平滑沉積物記錄和古海洋信息。Xu等［76］研究表明，西菲律賓海地區(qū)沉積物中生物作用導(dǎo)致的沉積很少。本次研究數(shù)據(jù)表明，C0011站位表層沉積物樣品同位素和粒度特征變化顯著，并無(wú)平滑特征。因此，研究中選取的8 m m采樣間隔是能夠反應(yīng)得到較為準(zhǔn)確的沉積記錄，反應(yīng)全新世時(shí)期該區(qū)域的沉積物物質(zhì)來(lái)源的變化。

此外，沉積物樣品前處理過(guò)程對(duì)生物源物質(zhì)的分離方法也有多種。國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾經(jīng)運(yùn)用多種濃度的H Cl（0.1、0.5、1、2.5 mol/L）和H Ac（0.5、1 mol/L）處理不同沉積物樣品［21，41，64，77—78］?？紤]到沉積物Sr同位素組成容易受到自生礦物的影響，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們用1 mol/L H Ac處理樣品，用于分離碳酸鹽組分和碎屑組分。盛雪芬等［79］在利用實(shí)驗(yàn)方法分析了黃土和沉積巖中不同濃度鹽酸和醋酸對(duì)于碳酸鹽物質(zhì)的淋溶情況，表明1 mol/L的H Ac基本與1 mol/L的H Cl溶解的CaO、M gO物質(zhì)相同，同時(shí)不會(huì)破壞黏土礦物（尤其是硅酸鹽礦物）的結(jié)構(gòu)而使過(guò)多的Sr同位素釋放出來(lái)。該實(shí)驗(yàn)同時(shí)表明，1 mol/L的H Ac對(duì)于沉積物中的Ee、M n類物質(zhì)有較好的析出作用。M ao等［36］在探討長(zhǎng)江下游懸浮物Sr-Nd同位素組成時(shí)使用0.5 mol/L的醋酸分離了碳酸鹽組分。IO DP 333航次報(bào)告中礦物分析顯示，C0011C-1 H樣品中SiO2含量超過(guò)60%，而Ee2O3含量不足6%，M nO含量?jī)H為0.06%，表明該鉆孔沉積物種自生Ee、M n組分對(duì)于Sr-Nd同位素特征值影響有限［33］。本次研究中碳酸鹽組分的87Sr/86Sr值基本位于0.709 2左右，與現(xiàn)代大洋的87Sr/86Sr值基本相同，證實(shí)自生Ee、M n組分對(duì)于Sr同位素的影響非常小，該海區(qū)全新世時(shí)期沉積物中碳酸鹽巖組分代表了當(dāng)時(shí)海水自生沉積礦物的87Sr/86Sr組成。所以殘留物的Sr-Nd同位素比值可近似為硅酸鹽碎屑組分的87Sr/86Sr和143Nd/144Nd值［68］。

6　結(jié)論

（1）在分離自生碳酸鹽組分后，四國(guó)海盆全新世沉積物呈現(xiàn)較好的陸源、火山源二端元組分特征。

（2）四國(guó)海盆北部沉積物與海盆中部沉積物、日本海沉積物對(duì)比，海盆中部沉積物εNd值較其他兩者更為負(fù)偏，反應(yīng)更多的亞洲大陸陸源碎屑沉積物貢獻(xiàn)。海盆北部與日本海沉積物Nd同位素特征近似，而87Sr/86Sr范圍日本海樣品較四國(guó)海盆北部更高，反應(yīng)相對(duì)更多的亞洲大陸陸相沉積物的體現(xiàn)。

（3）87Sr/86Sr與εNd、平均粒徑的負(fù)相關(guān)關(guān)系反映了沉積物中陸源物質(zhì)的相對(duì)貢獻(xiàn)呈現(xiàn)增加、減小、增加、減少的多周期變化趨勢(shì)。

（4）從地理位置看，四國(guó)海盆北部主要物質(zhì)來(lái)源包括伊豆-小笠原海脊火山物質(zhì)、日本列島西南部的混合型沉積物以及由西向風(fēng)或河流入海洋流輸送帶來(lái)的亞洲大陸陸相沉積物。僅從同位素特征看，日本列島西南部對(duì)于該區(qū)域物質(zhì)貢獻(xiàn)最大。

致謝：IO DP 333航次全體科學(xué)家及“地球號(hào)”科學(xué)鉆探船全體船員和技術(shù)人員為樣品采集和航次報(bào)告付出了辛勤的努力；南京大學(xué)內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室濮巍工程師對(duì)Sr-Nd同位素實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程提供了幫助；周亮、馮晗、趙秧秧、王丹丹、李潤(rùn)祥、朱冬、許振在論文討論和寫作過(guò)程中給予了寶貴的意見和建議；審稿專家對(duì)本文初稿提出了建設(shè)性的修改意見。謹(jǐn)致謝忱。

［1］許淑梅，張曉東，翟世奎.四國(guó)海盆起源與沉積環(huán)境演化［J］.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2004，24（2）：119-123.

Xu Shumei，Zhang Xiaodong，Zhai Shikui.The origin and sedimentary environment evolution ofthe Shikoku Basin［J］.M arine Geology&Quaternary Geology，2004，24（2）：119-123.

［2］Russel l R D.Effects oftransportation on sedimentary particles［J］.Recent M arine Sediments.The Society of Economic Paleontologists and Mineralogists，1939：32-47.

［3］Doeglas D J.Grain-size indices，classification and environ ment［J］.Sedimentology，1968，10（2）：83-100.

［4］Visher G S.Grain size distributions and depositional processes［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1969，39（3）：1074-1106.

［5］Mclaren P.An interpretation of trends in grain size measures［J］.Journal of Sedimentary Research，1981，51（2）：611-624.

［6］Gao S，Col l ins M B.Analysis of grain size trends，for defining sediment transport pathways in marine environments［J］.Journal of Coastal Research，1994，10（1）：70-78.

［7］An Z S，Kukla G，Porter S C，et al.Late Quaternary dust flow on the Chinese loess plateau［J］.Catena，1991，18（2）：125-132.

［8］Wang L，Sarnthein M，Erlenkeuser H，et al.East Asian monsoon cl imate during the Late Pleistocene：high-resolution sediment records from the South China Sea［J］.M arine Geology，1999，156（1）：245-284.

［9］Mclennan S M，Hem ming S，Mcdaniel D K，et al.Geochemical approaches to sedimentation，provenance，and tectonics［J］.Special Papers-Geological Society of A merica，1993，284：21-40.

［10］Goldstein S L，Hem ming S R.Long-l ived isotopic tracers in oceanography，paleoceanography，and ice-sheet dynamics［J］.Treatise on Geochemistry，2003，6：453-489.

［11］Grousset E E，Biscaye P E，Zindler A，et al.Neodymiu m isotopes astracersin marine sediments and aerosols：North Atlantic［J］.Earth and Planetary Science Letters，1988，87（4）：367-378.

［12］Chen J，Li G，Yang J，et al.Nd and Srisotopic characteristics of Chinese deserts：Impl icationsfor the provenances of Asian dust［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，2007，71（15）：3904-3914.

［13］Grousset E E，Biscaye P E.Tracing dust sources and transport patterns using Sr，Nd and Pb isotopes［J］.Chemical Geology，2005，222（3/4）：149 -167.

［14］Taylor S R，Mclennan S M.The continental crust：its composition and evolution［M］.London：Blackwel l，1985.

［15］Casti l lo P R.Origin ofthe adakite-high-Nb basalt association anditsimpl icationsfor postsubduction magmatism in Baja Cal ifornia，Mexico［J］.Geological Society of A merica Bul letin，2008，120（3/4）：451-462.

［16］W alter H J，Hegner E，Diek mann B，et al.Provenance and transport ofterrigenous sedimentin the South Atlantic Ocean and their relations to glacial and interglacial cycles：Nd and Sr isotopic evidence［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，2000，64（22）：3813-3827.

［17］Kessarkar P M，Rao V P，Ah mad S M，et al.Clay minerals and Sr-Nd isotopes ofthe sediments along the western margin ofIndia and theirimpl ication for sediment provenance［J］.M arine Geology，2003，202（1）：55-69.

［18］Rao W B，Chen J，Tan H B，et al.Sr-Nd isotopic and R EE geochemical constraints on the provenance of fine-grained sands in the Ordos deserts，north-central China［J］.Geomorphology，2011，132（3）：123-138.

［19］Nakai S，Hal l iday A N，Rea D K.Provenance of dustin the Pacific Ocean［J］.Earth and Planetary Science Letters，1993，119（1/2）：143-157.

［20］Asahara Y，Tanaka T，Kamioka H，et al.Provenance ofthe north Pacific sediments and process of source materialtransport as derived from Rb-Sr isotopic systematics［J］.Chemical Geology，1999，158（3）：271-291.

［21］Asahara Y.87Sr/86Sr variation in north pacific sediments：a record of the Mi lankovitch cycle in the past 3 mi l l ion years［J］.Earth and Planetary Science Letters，1999，171（3）：453-464.

［22］孟憲偉，杜德文，吳金龍.沖繩海槽中段表層沉積物物質(zhì)來(lái)源的定量分離：Sr-Nd同位素方法［J］.海洋與湖沼，2001，32（3）：319-326.

Meng Xianwei，Du Dewen，W u Jinlong.Quantitative partition of mixed surface sedimentsfrom the middle Okinawa Trough into their end-members using Sr-Nd isotope［J］.Oceanologica et Limnologica Sinica，2001，32（3）：319-326.

［23］Li T，Masuzawa T，Kitagawa H.Seasonal variations in settl ing fluxes of major components in the ol igotrophic Shikoku Basin，the western North Pacific：coincidence of high biogenic flux with Asian dust supply in spring［J］.Marine Chemistry，2004，91（1）：187-210.

［24］A makawa H，Nozaki Y，Al ibo D S，et al.Neodymium isotopic variationsin Northwest Pacific waters［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，2004，68（4）：715-727.

［25］Shipboard Scientific Party.Leg 190 Prel iminary Report：Deformation and fluid flow processesin the Nankai Trough accretionary prism［R］.O DP Prel im.2000：190.

［26］高抒，全體船上科學(xué)家.IO DP 333航次：科學(xué)目標(biāo)，鉆探進(jìn)展與研究潛力［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，2011，26（12）：1290-1299.

Gao Shu，Shipboard Scientific Party.IO DP 333：Scientific objectives，dri l l ing progress and research potentials［J］.Advances in Earth Science，2011，26（12）：1290-1299.

［27］Karig D E.Basin genesis in the Phi l ippine Sea［R］.Initial Reports of the Deep sea Dri l l ing Project，1975，31：857-879.

［28］吳時(shí)國(guó)，喻普之.海底構(gòu)造學(xué)導(dǎo)論［M］.北京：科學(xué)出版社，2006.

Wu Shiguo，Yu Puzhi.Introduction to the Seabed Tectonics［M］.Bei j ing：Science Press，2006.

［29］Kobayashi K，NakadA M.M agnetic anomal ies and tectonic evolution of the Shikoku interact basin［J］.Journal of Physics of the Earth，1978，26：391-402.

［30］Taira A，Ni itsuma N.Turbidite sedimentation in the Nankai Trough as interpreted from magnetic fabric，grain size，and detrital modal analyses［C］.Init.Repts.DSDP，87：W ashington（U.S.Govt.Printing Office），1986：611-632.

［31］Shimamura K.Sedimentation and Tectonics of Zenisu Ridge，Eastern Nankai Trough and Suruga Trough Regions［J］.The Science Reports of the Tohoku University.Second series，Geology，1988，58（2）：107-167.

［32］Saito S，U nderwood M B，Kubo Y，et al.NanTroSEIZE Stage 2：subduction inputs［C］.Proceedings of the Integrated Ocean Dri l l ing Program，vol.322.Integrated Ocean Dri ll ing Program M anagement International，Inc.，Tokyo，2009.

［33］Henry P，Kanamatsu T，M oe K，et al.Proceedings ofthe Integrated Ocean Dri l l ing Program，volume 333 Expedition reports.NanTroSEIZE stage 2：subduction inputs 2 and heat flow.Integrated Ocean Dri l l ing Program Management International，Inc.，Tokyo，2012.

［34］Jia J J，Wang Y P，Gao S，et al.Interpreting grain-size trends associated with bedload transport on the intertidal flats at Dafeng，central Jiangsu coast［J］.Chinese Science Bulletin，2006，51（3）：341-351.

［35］蔣少涌，凌洪飛，楊競(jìng)紅，等.熱液成礦作用的同位素示蹤與定年［C］//同位素地質(zhì)新進(jìn)展：技術(shù)，方法，理論與應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會(huì)論文（摘要）集，2003.

Jiang Shaoyong，Ling H ongfei，Yang Jinghong，et al.H ydrothermal mineral ization and isotopic tracer dating［C］//Isotope Geology Progress：technology，methods，theories and appl ications Symposiu m Proceedings（abstracts），2003.

［36］M ao C P，Chen J，Yuan X Y，et al.Seasonal variationsin the Sr-Nd isotopic compositions of suspended particulate matterin thelower Changj iang River：Provenance and erosion constrains［J］.Chinese Science Bul letin，2011，56（22）：2371-2378.

［37］靳寧.帕里西維拉海盆西北部海域粘土礦物分布特征研究［D］.青島：中國(guó)科學(xué)院海洋研究所，2006.

Jin Ning.Clay mineral distribution in the sediments ofthe northwest Parece Vela Basin［D］.Qingdao：Institute of Oceanology，Chinese Academy of Sciences，2006.

［38］Depaolo D J，W asserburg G J.Nd isotopic variations and petrogenetic models［J］.Geophysical Research Letters，1976，3（5）：249-252.

［39］Palmer M R，Edmond J M.The strontiu m isotope budget of the modern ocean［J］.Earth and Planetary Science Letters，1989，92（1）：11-26.

［40］Pettke T，Hall iday A N，Hall C M，et al.Dust production and deposition in Asia and the north Pacific Ocean over the past 12 M yr［J］.Earth and Planetary Science Letters，2000，178（3）：397-413.

［41］楊杰東，陳駿，張兆峰，等.距今7 M a以來(lái)甘肅靈臺(tái)剖面Nd和Sr同位素特征［J］.地球化學(xué)，2005，34（1）：1-6.

Yang Jiedong，Chen Jun，Zhang Zhaofeng，et al.Variations in143Nd/144Nd and87Sr/86Sr of Lingtai profi le over the past 7 M a［J］.Geochimica，2005，34（1）：1-6.

［42］沈渭州.同位素地質(zhì)學(xué)教程［M］.北京：原子能出版社，1994.

Shen W eizhou.Isotope Geology Tutorial［M］.Bei j ing：Automic Energy Press，1994.

［43］Depaolo D J，Linn A M，Schubert G.The continentalcrustalage distribution：methods of determing mantle separation agesfrom Sr-Ndisotopic data and appl ication to the southwestern U nited States［J］.Journal of Geophysical Research，1991，96（B2）：2071-2088.

［44］Nohda S，W asserburg G J.Nd and Sr isotopic study of volcanic rocks from Japan［J］.Earth and Planetary Science Letters，1981，52（2）：264-276.

［45］Straub S M，Goldstein S L，Class C，et al.Slab and M antle controls on the Sr-Nd-Pb-Hfisotope evolution ofthe post 42 Ma Izu-Bonin volcanic arc［J］.Journal of Petrology，2010，51（5）：993-1026.

［46］Jahn B M.Accretionary orogen and evolution ofthe Japanese Islands：Impl icationsfrom a Sr-Nd isotopic study ofthe Phanerozoic granitoids from S W Japan［J］.A merican Journal of Science，2010，310（10）：1210-1249.

［47］M orris P A，Kagami H.Nd and Srisotope systematics of Miocene to Holocene volcanic rocks from Southwest Japan：volcanism since the opening of the Japan Sea［J］.Earth and Planetary Science Letters，1989，92（3/4）：335-346.

［48］Isozaki Y，Maruyama S，Euruoka E.Accreted oceanic materials in Japan［J］.Tectonophysics，1990，181（1/4）：179-205.

［49］Nakamura E，Mcculloch M T，Campbel lI H.Chemical geodynamicsin the back-arc region of Japan based on the trace element and Sr-Nd isotopic compositions［J］.Tectonophysics，1990，174（3）：207-233.

［50］Kagami H，Iizumi S，Tainosho Y，et al.Spatial variations of Sr and Ndisotope ratios of Cretaceous-Paleogene granitoid rocks，Southwest Japan Arc［J］.Contributions to Mineralogy and Petrology，1992，112（2/3）：165-177.

［51］Hickey-Vargas R.Basalt and tonal ite from the A mami Plateau，northern W est Phi l ippine Basin：New Early Cretaceous ages and geochemical results，and their petrologic and tectonic impl ications［J］.Island Arc，2005，14（4）：653-665.

［52］Eaure G.Principles of Isotope Geology［M］.New York：John Wi ley&Sons，1977.

［53］janecek T R，Rea D K.Eol ian deposition in the northeast Pacific Ocean：Cenozoic history of atmospheric circulation［J］.Geological Society of A-merica Bul letin，1983，94（6）：730-738.

［54］Rea D K，Leinen M，Janecek T R.Geologic approach to thelong-term history of atmospheric circulation［J］.Science，1985，227（4688）：721-725.

［55］Jones C E，Hal l iday A N，Rea D K，et al.Neodymiu m isotopic variationsin North Pacific modern si l icate sediment and theinsignificance of detrital R EE contributions to seawater［J］.Earth and Planetary Science Letters，1994，127（1/4）：55-66.

［56］Lan C Y，Lee T，Zhou X H，et al.Nd isotopic study of Precambrian basement of South Korea：Evidence for Early Archean crust？［J］.Geology，1995，23（3）：249-252.

［57］Mahoney J B.Nd and Srisotopic signatures offine-grained clastic sediments：A case study of western Pacific marginal basins［J］.Sedimentary Geology，2005，182（1/4）：183-199.

［58］Tobler W R.A computer movie simulating urban growth in the Detroit region［J］.Economic Geography，1970，46：234-240.

［59］Nagano A，Ichikawa K，Ichikawa H，et al.Volu me transports proceeding to the Kuroshio Extension region and recirculating in the Shikoku Basin［J］.Journal of Oceanography，2013，69（3）：285-293.

［60］Underwood M B，Steurer J E.Composition and sources of clay from the trench slope and shal low accretionary prism of Nankai Trough［C］//Proceedings of the Ocean Dri ll ing Program，Scientific Results，2003，190/196：1-28.

［61］Utsunomiya A，Jahn B，Okamoto K，et al.Intra-oceanicisland arc origin for Iratsu eclogites of the Sanbagawa belt，central Shikoku，southwest Japan［J］.Chemical Geology，2011，280（1/2）：97-114.

［62］Pickering K T，Underwood M，Saito S，et al.T11 A-2520：Depositionalarchitecture，provenance and tectonic setting of Miocene sub marine fansin the Shikoku Basin：Results from IO DP Expedition 322［C］//A G U Eal l Meeting Abstracts.London，U nited Kingdom.

［63］Pearce J A，Kempton P D，Nowel l G M，et al.Hf-Nd element and isotope perspective on the nature and provenance of mantle and subduction components in W estern Pacific arc-basin systems［J］.Journal of Petrology，1999，40（11）：1579-1611.

［64］孟憲偉，杜德文，陳志華，等.長(zhǎng)江、黃河流域泛濫平原細(xì)粒沉積物87Sr/86Sr空間變異的制約因素及其物源示蹤意義［J］.地球化學(xué)，2000，29（6）：562-570.

M eng Xianwei，Du Dewen，Chen Zhihua，et al.Eactors control l ing spatial variations of87Sr/86Srin the fine-grained sediments from the overbanks of the Yellow River and Yangtze River and its impl ication for provenance of marins sediments［J］.Geochimica，2000，29（6）：562-570.

［65］Langmuir C H，Vocke Jr R D，Hanson G N，et al.A general mixing equation with appl icationsto Icelandic basalts［J］.Earth and Planetary Science Letters，1978，37（3）：380-392.

［66］Jiang E，Erank M，Li T，et al.Asian dustinputin the western Phi l ippine Sea：Evidencefrom radiogenic Sr and Nd isotopes［J］.Geochemistry，Geophysics，Geosystems，2013，14（5）：1538-1551.

［67］Douglas G B，Gray C M，Hart B T，et al.A strontiu m isotopic investigation of the origin of suspended particulate matter（SP M）in the M urray-Darl ing River system，Austral ia［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1995，59（18）：3799-3815.

［68］Asahara Y，Tanaka T，Kamioka H，et al.Asian continental nature of87Sr/86Sr ratiosin north central Pacific sediments［J］.Earth and Planetary Science Letters，1995，133（1）：105-116.

［69］Eeng J L，Zhu L P，Zhen X L，et al.Grain size effect on Sr and Ndisotopic compositionsin eol ian dust：Impl icationsfortracing dust provenance and Nd model age［J］.Geochemical Journal，2009，43（2）：123-131.

［70］Grootos P M，Stulvor I V I，W hltoi J W C.Comparison of oxygen isotope records from the GISP2 and G RIP Greenland ice cores［J］.Nature，1993，366（6455）：552-554.

［71］Von Grafenstein U，Erlenkeuser H，Brauer A，et al.A mid-European decadalisotope-cl imate record from 15，500 to 5000 years BP［J］.Science，1999，284（5420）：1654-1657.

［72］Vandenberghe J，Zhisheng A，Nugteren G，et al.New absolutetime scaleforthe Quaternary cl imatein the Chineseloess region by grain-size analysis［J］.Geology，1997，25（1）：35-38.

［73］孟憲偉，杜德文，程振波.沖繩海槽有孔蟲殼體的微量元素Sr-Nd同位素地球化學(xué)［J］.海洋學(xué)報(bào)，2001，23（2）：62-68.

Meng Xianwei，Du Dewen，Cheng Zhenbo.Trace elemental and Sr-Nd isotopic geochemistry of foraminifera shel l of the Okinawa Trough［J］. Haiyang Xuebao，2001，23（2）：62-68.

［74］楊群慧，周懷陽(yáng)，季福武，等.海底生物擾動(dòng)作用及其對(duì)沉積過(guò)程和記錄的影響［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，2008，23（9）：932-941.

Yang Qunhui，Zhou H uaiyang，Ji Euwu，et al.Bioturbation in seabed sediments and its effects on marine sedimentary processes and records［J］. Advancesin Earth Science，2008，23（9）：932-941.

［75］Harada K，Shibamoto Y.Excess210Pb in the sediment and benthic biologicalactivity in the western North Pacific［C］//Proceedings ofthe Twelfth International Offshore and Polar Engineering Conference.Kitakyushu，Japan：International Society of Offshore and Polar Engineers，2002：407-412.

［76］Xu Z K，Li T G，Yu X K，et al.Sediment provenance and evolution of the East Asian winter monsoon since 700 ka recorded by major elementsin the W est Phi l ippine Sea［J］.Chinese Science Bulletin，2013，58（9）：1044-1052.

［77］Borg L E，Banner J L.Neodymiu m and strontiu m isotopic constraints on soi l sources in Barbados，W est Indies［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1996，60（21）：4193-4206.

［78］Galy A，Erance-Lanord C，Derry L A.The strontiu m isotopic budget of Himalayan riversin Nepaland Bangladesh［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1999，63（13）：1905-1925.

［79］盛雪芬，楊杰東，李春雷，等.黃土和沉積巖中分離方解石和白云石的方法實(shí)驗(yàn)［J］.巖礦測(cè)試，2000，19（4）：264-267.

Sheng Xuefen，Yang Jiedong，Li Chunlei，et al.A method for separation of calcite and dolomite on loess and sedimentary rocks［J］.Rock and Mineral Analysis，2000，19（4）：264-267.

Analysis on the Holocene sediment supply to the Shikoku Basin，northern Philippine Sea

Han Zhuochen1，Gao Shu1，2，Li Yanping2
（1.Schoolof Geographic and Oceanographic Sciences，N anjing University，N anjing210023，China；2.Ministry of Education Key Laboratory for Coast and Island Cevelop ment，N anjing University，N anjing210023，China）

Grain size and Sr-Nd isotope analyses are carried out for the core C0011 samples，the northern ShikokuBasin，obtained from the IO DP Expedition 333.The results are used for a comparative study with the isotope data obtained from adjacent areas.The H olocene sediment in the Shikoku Basin shows the characteristics of two-end member mixing processes，i.e.，the terrestrial constituent and the volcanic source.In terms of the geographicallocation，the material supply to the Shikoku Basin mainly consists of volcanic materials from the Izu-Bonin Arc，the mixing-type sediment from the northwest Japanese islands，and terrestrial sediment transported by the prevail ing westerly winds，monsoon or rivers from the Asian mainland.In general，the materials from the northwest Japanese islands representthe largest contribution.In comparison with the sedimentfrom the central Shikoku Basin and the Japan Sea，the sedimentary materials from the northern Basin display a relatively large contribution by terrestrial sources.Based upon the negative correlation between87Sr/86Sr andεNd，together with the87Sr/86Sr ratio and mean grain size，the relative contribution of terrestrial sources indicates a multi-periodic variation pattern as increase，decrease，increase，decrease，according to the chronological sequence.

H olocene deposits；Sr-Nd isotope characteristics；grain size；sediment supply；Shikoku Basin

P736.2

A

0253-4193（2015）02-0011-14

2014-04-02；

2014-05-19。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“大洋鉆探站位調(diào)查關(guān)鍵技術(shù)研究”（2008 A A093001）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41373002）。作者簡(jiǎn)介：韓卓塵（1991—），男，內(nèi)蒙古烏海市人，主要從事海洋沉積動(dòng)力學(xué)研究。E-mai l：michaelhzc@126.com

高抒（1956—），男，浙江省杭州市人，教授，主要從事海洋沉積動(dòng)力學(xué)、動(dòng)力地貌學(xué)研究。E-mai l：shugao@nju.edu.cn