盧偉

[摘 要]近年來的研究表明通過分析粘土礦物的成分、組合、含量以及結晶度的變化粘土礦物組合，可以反映源區(qū)氣候冷、暖周期性變化，記錄沉積區(qū)域古環(huán)境演化的重要信息，為古環(huán)境重塑提供了有力證據(jù)，因此利用粘土礦物重建古氣候環(huán)境近年來得到廣泛的應用。

[關鍵詞]海洋沉積，粘土礦物，古氣候，辨析

中圖分類號：P744 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）19-0130-01

1 前言

粘土礦物廣泛地存在于各種類型的沉積物中，是海洋沉積的重要組成部分，近年來的研究表明，海洋沉積物中占一定比例的粘土礦物組合變化與氣候演變存在著一定的關系，并且其研究結果與古生物遺跡，氫氧同位素，孢粉等信息相吻合，這就為研究古氣候古環(huán)境提供了一種新的方法，不僅如此，因為粘土礦物取樣的廣泛性與簡易性，當孢粉以及氫氧同位素不好獲得的情況下，粘土礦物組合及含量就成為主要的氣候指標，因此，利用粘土礦物研究古環(huán)境古氣候越來越受到重視。然而，粘土礦物顆粒極其細小，一般<2μm，對周圍環(huán)境的變化特別敏感，它不僅受母源區(qū)的物理化學變化影響，同時，沉積環(huán)境，成巖作用，運輸路徑，自生作用等都對其具有不同程度的影響導致了其分布和含量上的差異，因此粘土礦物的古環(huán)境意義錯綜復雜，研究分析時需綜合考量各方面因素。

2 常見粘土礦物及其與環(huán)境的關系

海洋沉積中常見的粘土礦物，主要有高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石，其他少量的還有混合層粘土礦物，坡縷石，海泡石等。大量的粘土礦物是在地表風化作用中形成的，在沉積作用和埋藏過程中可發(fā)生轉變。它的形成和轉化與其所處的環(huán)境關系密切。

高嶺石主要是長石、似長石等經熱液蝕變或風化作用分解的產物，一般認為高嶺石是在潮濕氣候、酸性介質中由長石、云母和輝石經強烈淋濾形成（湯艷杰，2002），因此氣候溫暖潮濕有利于高嶺石的形成和保存。高嶺石的出現(xiàn)指示源區(qū)可能在熱帶氣候條件下經歷了強烈的風化作用，那里豐富的降雨量使離子輸送有利并有利于土壤發(fā)育。低鹽分的水有利于高嶺石沉淀，深海沉積物中少見高嶺石，因此非海相的沉積物中通常富含高嶺石。

海相沉積物中蒙脫石有3個主要起源，（1）火山物質的海底改造；（2）由巖屑形成的顆粒的轉化；（3）從相鄰的大陸源區(qū)繼承的，與溫暖、半干旱氣候下土壤的風化有關。在大陸區(qū)域中蒙脫石的形成，受土壤在溫暖、半干旱和帶有季節(jié)性干濕的氣候條件下的風化作用控制。母巖在潮濕條件下陽離子的釋放和干旱條件下陽離子的濃縮，有利于蒙脫石的沉積。

伊利石形成于溫暖或寒冷少雨的氣候條件下，由長石、云母等鋁硅酸鹽礦物在風化脫K+的情況下形成。其晶格混層K+繼續(xù)淋失，則可向蒙脫石演化。如果氣候變得濕熱，化學風化徹底，堿金屬（主要是K+）被帶走，伊利石將進一步分解為高嶺石。因此，氣候干燥、淋濾作用弱對伊利石的形成和保存有利（Meunier，1980）。

綠泥石中的主要陽離子為Si4+、Al3+、Fe2+、Mg2+，形成環(huán)境為堿性。Bain（1977）發(fā)現(xiàn)綠泥石在風化剖面上部的氧化條件下不穩(wěn)定，這是由于在風化作用期間，水鎂石層內的二價鐵容易被氧化，所以綠泥石一般只能在化學風化作用受抑制的地區(qū)（像如冰川或干旱的地表）幸存下來。一般認為，綠泥石和伊利石含量增加代表逐漸變?yōu)楦珊档臍夂驐l件。

3 粘土礦物對古環(huán)境具有指示意義的依據(jù)

大量的粘土礦物是在地表風化作用中形成的，在沉積作用和埋藏過程中可發(fā)生轉變。它的形成和轉化與其所處的環(huán)境關系密切相關，粘土礦物作為一種全新的研究手段與我們一直利用的古環(huán)境指標，例如有孔蟲介形蟲，氫氧同位素，孢粉，年輪，冰芯，古地磁等都有不同程度上的相關性。

4 粘土礦物對環(huán)境示蹤的局限性

海洋沉積中的粘土礦物組合及含量變化用于氣候環(huán)境的解釋目前尚存在一定的局限性和復雜性，各種非氣候因素，如源區(qū)、沉積環(huán)境、成巖作用、差異輸送、自生作用，影響粘土礦物的分布和含量，使粘土礦物的古氣候含意變得錯綜復雜。自生和碎屑粘土礦物之間的差異及判別尚存在疑問，尤其是對蒙脫石。由于粘土礦物顆粒極為細?。ㄒ话?lt;2μm），對周圍環(huán)境的各種變化極敏感，因此，在利用粘土礦物重建古氣候環(huán)境時應該謹慎，需綜合考慮氣候及各種非氣候因素的影響。

5 結論

粘土礦物組合反映了物源區(qū)氣候冷、暖周期性變化，記錄了沉積區(qū)域古環(huán)境演化的重要信息，為古環(huán)境再造提供了有力證據(jù)，然而，粘土微粒要經過一個長距離才能從土壤到達海洋并沉積下來，又由于粘土礦物成分、結構和成因的復雜性及多變化特點，在恢復古氣候時出現(xiàn)了不確定性和多解性，因此，在利用粘土礦物研究古氣候古環(huán)境時應綜合考慮多方面因素，隨著科技的不斷發(fā)展，相信在以后粘土礦物會越來越受到重視。

參考文獻

[1] 陳濤.粘土礦物對古氣候指示作用淺析[J].巖石礦物學雜志.2003，22（4）：416-420.

[2] 孔為倫，李雙應，等.海洋粘土礦物的古環(huán)境含義辨析[J].安徽大學學報（自然科學版），2011，35（5）：100-108.

[3] 藍先洪.海洋沉積物中粘土礦物組合特征的古環(huán)境意義[J].海洋地質動態(tài)，2001，17（1）：5-7.

[4] 孫慶峰，陳發(fā)虎，等.粘土礦物在氣候環(huán)境變化研究中的應用進展[J].2011，31（1）：146-152.

[6] 何良彪，海洋沉積巖芯中粘土礦物變化與古氣候變遷的關系[J].科學通報，1982，13：809-812.

[7] 陳忠，顏文.海洋沉積粘土礦物與古氣候、古環(huán)境演化響應的研究進展[J].海洋科學.2000，24（2）：25-27.

[8] 趙松齡張宏才.晚更新世末期的地磁短期反極性事件[J].海洋地質研究，1981，12（2）：61-66.

[9] 盧龍飛，蔡進功，包于進.粘土礦物保存海洋沉積有機質研究進展及其碳循環(huán)意義[J].地質科學進展，2006，，2（9）：931-937.

[10] 李秀珠，中太平洋西部沉積物中粘土礦物的初步研究[J].東海海洋，1986，4（1）34-40.

[11] Zhifei Liu ， Alain Trentesaux . Clay mineral assemblages in the northern South China Sea：implications for East Asian monsoon evolution over the past 2 million years[J]. Marine geology，201 （2003） 133-146.

[12] Rainer Petschick ， Gerhard Kuhn， Franz Gingele. Clay mieral distribution in surface sediments of the south Atlantic： sources transport and relation to oceanography[J]. Marine geology，130（1996） 203-22.9

[13] LIU Jianguo， CHEN Muhong， CHEN Zhong， YAN Wen. Clay mineral distribution in surface sediments of the South China Sea and its significance for in sediment sources and transport*[J].，Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2010，28（2） ： 407-415.

[14] Jeungsu youn， Shouye yang， Yong Ahn park，Clay minerals and geochemistry of the bottom sediments in the northwestern East China Sea[J].，Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2007，25（ 3） ：235-246.

[15] Li Jun， Gao Jianhua， Wang Yaping， Li Yan， Bai Feng long， Cees Laban.Distribution and dispersal pattern of clay minerals in surface sediments[J]. Eastern Beibu Gulf， South China Sea，Acta Oceanol. Sin， 2012， 31（2）： 78-87.