古湖泊学的研究始于美国。19世纪末叶，对美国犹他州大盐湖前身更新世湖的研究，和对内华达州西部更新世湖的研究，开创古湖泊学研究的先河。此后经过半个世纪的沉寂，到20世纪50年代末、60年代初古湖泊学才卷土重来。其中最重要的是对美国绿河页岩的古湖泊学研究，但此后到80年代初以前，国际古湖泊学研究的主流主要是高、中纬度区冰川成因的第四纪短暂小湖。近二十年来国际古湖泊学研究的发展趋势，显然对其在陆相油气勘探中的应用十分有利。古湖泊学研究开始转向对古老构造湖尤其是裂谷湖和气候条件较差的咸水湖泊的研究。虽然世界上按湖水总量来计，咸水湖与淡水湖大致相当，而研究程度却大不相同，直到20世纪80年代末，在古湖泊国际会议上有关咸水湖的论文还不到淡水湖的1/6。而从90年代起，有关现代盐湖的地球科学论文明显增多，从1981年占全部湖泊论文的5%增加到1992年的近30%（Renaut等，1994）。继1988年国际《古湖泊学报》创刊后，1992年又有《国际盐湖研究学报》在澳大利亚问世。更大规模的国际研究计划在古老的构造湖泊进行，其中对东非裂谷湖泊系统研究最为突出。法国埃尔夫石油公司和各国研究机构从70年代晚期起便对东非裂谷湖泊进行调查。近二十年来，通过地震勘探、钻探和水下探查，对湖盆的构造控制、几何形态、水文特征、生产力和有机质聚集、保存等方面，都有了相当系统的认识。贝加尔湖的国际合作调查也在加紧进行，除地震勘探和陆上钻探外，“贝加尔钻探计划（BDP）”于1993年在水深354 m的湖底第一次取得长达100 m的岩心，揭示了大约50万年的沉积历史（BDP-93，1997）。其他如南美Titicaca湖（Dejoux等，1992）等深湖的现代湖泊学调查，也都大大增添了科学界对构造湖的认识。
与此同时，石油地质界面对中国、巴西、印度尼西亚等陆相油田占绝对优势的现实，对陆相生油湖盆的研究兴趣大增。90年代以来，纷纷进行总结和比较（如Smith，1990；Katz，1990，1995），其中有许多又和现代裂谷湖泊的研究结果进行比较。加上湖泊沉积又是古环境记录的主要来源之一，古湖泊研究成为地质科学中十分活跃的组成部分。国际地质对比计划也接连设立了两个专项研究古湖泊：IGCP219“湖泊沉积学时空比较”（1984～1990）和IGCP324“湖泊系统中的全球古环境档案”（1991～1995）（Cabrera等，1999），有力地推动了古湖泊学研究的国际进程。
与国际湖泊学和古湖泊学研究遥相呼应，我国科学工作者对我国境内的大小湖泊也进行了大量的研究工作。自50年代以来，先后对青海湖、茶卡、大柴旦等高原咸水湖、盐湖，对太湖、鄱阳湖、巢湖、洞庭湖等长江中下游淡水湖和云南抚仙湖、滇池、洱海等断陷湖进行过系统的湖泊学研究，其中均包括湖泊沉积和湖泊演化的内容在内，从湖盆成因到集水盆地气候记录，从鄱阳湖三角洲到抚仙湖浊流，都作出了许多成绩（濮培民等，1989；孙顺才等，1989）。近年来随着“全球变化”等环境研究的需要，古湖泊学研究更是如火如荼，如柴达木盆地察尔汗湖（陈克造，1985）、青海湖（王苏民等，1992；张彭熹等，1989）、内蒙古岱海（王苏民等，1990）、内蒙古呼伦湖（王苏民等，1995）、新疆巴里坤湖（韩淑缇等，1990）、云南抚仙湖（中国科学院南京地理与湖泊研究所，1990）和滇池、江苏太湖、广东田洋火山口湖（陈俊仁等，1990）的晚第四纪研究，为湖泊沉积和环境演变提供了十分宝贵的材料。
国内外现代湖泊研究资料的日积月累，使得古湖泊学研究进入了一个新阶段，即开展含油气盆地的古湖泊学研究。国际学术界纷纷以古湖泊学的角度重新审视湖相油源岩的沉积环境与成因，如Kelts（1988）根据现代湖泊与古代湖相油源岩的资料系统综述了湖相油源岩的沉积环境，并对湖泊中有机质的生产、沉积和保存作用机制进行了论述；Talbot（1988）更是从六个现代非洲热带湖泊的资料出发，论述了湖相油源岩的成因，其中特别强调了气候和湖水分层对有机质堆积的控制作用。诸如此类的工作，提出了许多湖相油源岩沉积环境模式，其中有代表性的如以下三种：①大型深水缺氧湖泊模式：以非洲坦噶尼喀湖为代表，认为富含有机质的沉积物最可能沉积在深水、长期分层、淡水—近半咸水湖泊温跃层之下的缺氧水体环境中（Demaison等，1980）；②盐湖模式：该模式源于对绿河组油页岩沉积环境的一种解释，认为油页岩沉积在大型干盐湖体系内形成的水浅但缺氧分层、半咸水-咸水的碱性湖泊中（Eugster等，1975；Surdam等，1975），后来有人注意到现代干盐湖的高生产力，由此推论这种环境是油源岩沉积的理想场所；③碱性湖泊模式：认为高pH值的湖水可以支持更高的生产量、溶解更多的磷，以东非基伍湖、土耳其Van湖等中盐度高碱性湖为代表（Kelts，1988）。
在我国，广大湖泊学工作者在研究现代湖泊的过程中更是紧密结合我国陆相生油的实际，如对青海湖有机质沉积和转化的研究（中国科学院兰州地质研究所等，1979）、云南断陷湖沉积学与油气勘探的关系研究（中国科学院南京地理与湖泊研究所等，1989）等，并把在现代湖泊中的研究经验应用到探讨含油盆地古湖泊岩相古地理问题中去（祁延年等，1982）；同时油田的石油地质工作者也已开始从现代湖泊的资料出发、以古湖泊学角度探讨生油湖泊的水体化学、水体季节性分层和水体的生物学特征等问题（如邓宏文等，1990，1993；姚益民等，1994）。孙镇城等（1997）在系统研究我国新生代和现代咸化湖沉积、生物、地球化学特征的基础上，探讨了咸化湖沉积环境、盐湖相烃源岩与油气生成的理论及其意义。汪品先等从20世纪80年代后期在详细介绍国际上现代湖泊和含油盆地古湖泊学研究成果及研究方法（汪品先等，1991，1993）的同时，系统地开展了我国东部陆上和近海含油气盆地古湖泊学研究。特别是在对渤海湾和南海北部陆架两大盆地的古湖泊学研究，不断有相关的成果报道，研究内容涉及含油气盆地古湖泊学的各个方面。邵磊等（2000，2001a，2001b，2005）运用沉积地球化学方法确定渤海海区和珠江口及北部湾盆地古湖的源区地质和沉积物源。刘传联等（1996，1998，2002a，2002b）根据壳体稳定同位素化学和微体化石群一系列证据获得了关于古东营湖的水体特征及其演化的新认识。王慧中等（1993，1996）、舒小辛等（1995）利用遗迹化石和沉积物纹层构造对古湖水体分层及湖底氧含量作了判别，从而对沉积有机质的堆积、保存条件做出评价。更具有实际意义的是，在含油气盆地古湖泊学的研究中，古生物学家和地球化学家从古湖生产力和湖底氧化-还原条件的角度出发，将浮游藻类及沉积有机质研究与烃源条件分析结合，对我国新生代盆地富烃源岩形成与分布规律及控制因素等问题进行了有益的探讨（朱伟林等，1997，2004；Zhu weilin等，1999；吴国瑄等，1998，1999；刘传联等，2000，2001a，2001b，2002c）。
一、前言
青海湖盆地处于青藏高原东北部，盆地面积7300km2。关于该盆地有记载的地质调查是，1938年我国地质学家孙键初先生提出青海湖是“因地层断陷、倒淌河倒流而形成”的科学论断。1955年起，国家科委和中国科学院组织了青海湖综合考察队，从1961年7月开始进行了两年的野外考察，并进行7个钻孔探查，针对石油地质的有关问题进行了系统的综合研究，取得了可贵成果(表10-30-1)。
表10-30-1 青海湖盆地勘探概况表
青海湖盆地油气资源评价主体工作由中国地质科学院地质力学研究所完成。
二、地质条件
(一)构造单元划分
青海湖盆地主要是新生代发育成熟的构造盆地，新构造活动较为强烈，断裂较为发育，NNW向河西系断裂活动是形成湖盆的主导构造，对盆地整体形态及发育起着重要作用，盆地东西边界主体为NNW向，其主体之东为龙保欠山—尕海东—哈里根河断裂所限，西为黑马河—黑山东—沙沱寺断裂所限，深水湖盆中心连线亦为NNW向，但其早期的祁连山NWW向断褶带对其东北和西南边界仍有明显的制约作用，尤其黑山—海心山—将军台NWW向古断裂及其晚近活动性，对青海湖盆产生了重要影响。即青海湖湖盆中部的黑山—海心山—将军台为青海南山复背斜轴部的构造残山，它的存在，形成了湖盆中部NWW向断隆带，将青海湖盆分隔为南北两个坳陷带。即南部NWW向坳陷、中部NWW向隆起带、北部断坳斜坡带，南窄北宽、南陡北缓，中部断隆带与湖盆南缘的青海南山断隆带都遭受了后期NNW向断裂带的顺时针向错移，使之节节南错断续相循(图10-30-1)。
图10-30-1 青海湖盆区主要断裂带及盆区构造单元划分图(据青海湖综合考察队资料修编)
(二)烃源岩条件
青海湖盆地是经过新近纪构造洼地—早中更新世河湖并存外泄湖泊—晚更新世成为内陆湖泊，此时为湖盆全盛时期，只是到全新世时期随着区域气候干燥湖水入不敷出水位下降，遂由淡水湖泊变为半咸水湖泊。这一演化过程对盆区内含油气有何影响，是油气资源评价中的一个重要问题。
青海湖中现代沉积物厚度仅1m左右，厚度虽小但颇具代表性。黄第藩等将其作为现代内陆湖泊典型的沉积模式之一(图10-30-2)。
图10-30-2 青海湖底各种类型沉积物分布图(据晋慧娟)
湖底现代沉积物中，有机碳含量的分布是不均匀的，它随着湖水的加深、粒度的变细，而有规律地增大，最高值达3%左右，有两个高值区。湖积物中的沥青含量为～，平均，其分布规律与有机碳相似，沥青中油质组分平均，沥青质12%，表现出初具还原性质特征(图10-30-3，表10-30-2)。
表10-30-2 青海湖不同粒级沉积物有机碳、有机氮平均百分含量表
图10-30-3 青海湖湖底沉积物有机碳含量等值线图(据青海湖综合考察报告)
从上述青海湖中颇为丰富的近代湖泊的沉积相，及其有机地球化学的资料研究中可以得知:不论是淡水、微咸水或半淡水湖泊，其沉积物中均可以发生有利于油气生成的有机物质的聚集。并且，不论是在有机质的数量，或是在烃含量上，都不亚于海相;有机物质的丰度与沉积物的颗粒密切有关。在湖盆中部的细粒沉积物中(往往相当于深水湖相)有机质最为富集。并且，其主要生源物质来自富含脂肪和蛋白质的浮游动植物和底栖生物。
(三)其他成藏条件
湖盆处于古生代北西西向的祁连山巨型隆起带与NNW向河西系中新生代坳陷带的隆坳叠加部位，它正是日月山和青海南山两个压扭性断隆带交汇部位内侧，故从构造上看盆地封闭性能良好;从其发育历史可知区内侏罗系—古近系均不发育，仅见零星的山间河流相等沉积物，到新近系由于日月山断隆带急剧隆升。新近纪和第四纪早期为河湖共存，后期逐渐成为内陆湖盆，从倒淌河谷上游及布哈河口钻孔及其他地方均可见有新近系零星出现，因第四系覆盖，其分布情况不明，但可推知湖盆底部南、北凹陷带和古河谷地带存在着一定厚度及一定范围的新近系。
青海湖原始有机质中的油质组分约10%，湖底沉积物中约为20%，而埋深100～140m时可达60%左右。相应氯仿沥青则由9%(C/H比)、增至(C/H比)左右，杂元素含量大大减少，由、降至～，这些数据都表现出青海湖区第四纪沉积物已向石油转化方向趋近的特点。
青海湖底沉积物有机碳含量为2%，而埋藏到一定深度则稳定在。
青海湖底沉积物中正烃烷的OEP值为，而埋深至135m(即第四纪中晚期)沉积物中则下降为，这证明在还原条件下随着埋藏加深，有机质逐渐向石油方向转化。
根据湖盆地区已有钻孔资料揭露，湖盆区第四纪沉积物中有四个还原层段。除全新统还原层段外，更新统有三个还原层段(表10-30-3)。
表10-30-3 青海湖盆地更新统还原层段厚度对比表
早中更新世是青海湖发育由河湖并存到闭塞时期，区内类黄土组是一种水成沉积物，属山前倾斜平原冲积物与湖相沉积交替发育的产物，其分布面积较广，且地层和三级夷平面有5°～11°倾角背山产出，这一时期生、储盖均较发育。中晚更新世二郎尖组沉积时，随着湖盆闭塞日益显著，导致水位上升，气候温暖潮湿，是青海湖发育全盛时期，湖水显著加深，沉积物变细，湖面广阔，南缘黄土冲积平原为湖水所淹没，同时湖盆中部有北西西向断片潜山，其南北两侧为两个北西西向坳陷带，从北部坳陷带的哈达湾青3孔第四纪(Q4)湖相沉积只有30m布哈河组粒度较粗，且直接伏于新近系红层之上，属于南部坳陷的东南湖湾青4孔。第四纪湖相沉积三组厚度超过178m(未见底)，沉积物较细，还原层厚达100m左右，属浅—深湖相，故南部坳陷比北部沉降的更为强烈。现在青海湖面积为4635km2，全新世时古青海湖的大致范围比目前约大三分之一，湖水水位高出现在100m，当时湖水面积约6000km2左右。估计其面积应当在4000km2左右。现在的海心山为3266m，只比湖面高出70m，故中晚更新世时海心山仍在湖面以下30m，海心山上中晚更新世时应有沉积物，现今只保留有上新世黄土沉积。由此可知中上更新统二郎尖组还原层段之上的盖层虽然不厚，但有粉砂质淤泥层泥质粉砂层和马兰黄土层存在，有可能均为有利的盖层(图10-30-4)。
图10-30-4 全新世初古青海湖与现代青海湖大小比较图
据Hubbert(1953年)研究几英寸的泥岩就可以封盖住几百米高的油柱。当然，对于有利油气区来说，至少应该有一个区域性盖层，其展布面积只有大于油气藏分布范围才能形成有效封闭，即盖层大范围内连续分布有利于油气保存。从青海湖盆第四纪沉积物分布来看:布哈河组线层天然气层具有一定封闭性，二郎尖组还原层段厚度较大在青5孔，青4孔所在的湖盆南部坳陷区的滨湖—线湖沉积区有较好的盖层存在。北部坳陷情况不明，因这时期为湖盆发育的全盛时期，故应有与南部坳陷的相应沉积。共和类黄土层上部还原层段厚度不大，在湖盆周边山前斜坡平原冲积带上已被剥蚀。(共和青海湖水16孔)而在盆内二郎尖组广泛展布区应具有较大面积的盖层和储层，对于类黄土组中下部还原层段而言，不仅厚度较大，且其上的盖层和储层都较好，具有区域性。故二郎尖组还原层段和类黄土组中下部还原层段是本区油气的希望所在。
总之，盆地内烃源岩为第四系下部所夹褐黄色、黄绿色淤泥质亚黏土夹粗砂透镜体和锰质结核，属湖相沉积，厚度仅77m。南部坳陷盆地有效烃源岩面积约1858km2，占盆地面积的。盆内第四系属河湖相、湖沼相夹风成黄土，储层平均厚约180m，储层埋深平均大于200m。盆内构造较为简单，第四系直接不整合于志留系—下中三叠统之上，第四系本身无明显间断和构造变形。盆内第四系中烃源岩厚度不大，虽有储层，但无盖层，现代沉积仅0～2m。
三、油气资源评价方法与参数
(一)油气资源评价方法的选择
由于青海湖盆地勘探程度较低，钻孔未达Q1+2下部及古近系和新近系，故未提交探明储量，不具备统计法的应用条件。因此，主要采用类比法和成因法分别计算油气资源量，然后用特尔菲法加权得到盆地油气资源量(表10-30-4)。
表10-30-4 评价单元基本情况表
(二)主要参数的获取
1.类比法主要参数
面积资源丰度是类比法的重要参数。根据油气成藏条件的相似性，青海湖盆地选择柴东作为刻度区，其油气面积丰度由柴北缘的面积丰度与该盆地的类比系数相乘得到。根据盆地和运聚单元类比法评价的评分标准，得到青海湖盆地在成藏条件方面的得分情况及相应的依据，总得分为分(表10-30-5)。
表10-30-5 青海湖盆地类比参数、评分标准和评价得分表
2.成因法主要参数
根据柴达木盆地产烃率模拟实验和运聚系数研究成果，类比得到所评价盆地的平均产烃率和油气运聚系数(表10-30-6)。青海湖盆地天然气运聚系数为。
表10-30-6 青海湖盆地成因法主要参数计算结果表
3.可采系数
根据新一轮油气资评项目办《油气资源可采系数取值标准及计算方法》的要求，确定本项目评价盆地可采系数取值的依据:
(1)按照陆上中新生代前陆盆地类型评价单元取值标准;
(2)按照储层物性低渗碎屑岩(渗透率＜50mD)取值标准;
(3)按照低勘探程度的小盆地、不区分经济可采系数和技术可采系数，取值为相应评价单元类型经济可采系数标准中的低值。
青海湖盆地油气天然气可采系数为50%(表10-30-7)。
表10-30-7 青海湖盆地油气可采系数计算表
四、油气资源评价结果
(一)油气资源评价结果
经过对各种方法得到的资源量结果进行比较和取舍，得到油气资源评价结果，其中包括远景、地质和可采三个资源系列，以及分层、深度分布、地理环境和资源品位评价结果。
表10-30-8给出了青海湖盆地不同层系石油和天然气资源类比法计算结果。类比法计算青海湖盆地石油地质资源量为0，天然气资源量为×108m3。
表10-30-8 青海湖盆地油气资源类比法计算结果表
表10-30-9为成因法生烃量和资源量计算结果。成因法计算青海湖盆地石油地质资源量为0，天然气资源量为×108m3。
表10-30-9 青海湖盆地油气资源成因法计算结果表
青海湖盆地所有的石油和天然气地质资源量和可采资源量均为待探明。
(二)油气资源分布
青海湖盆地油气资源以天然气为主(表10-30-10)，石油资源几乎为零。
青海湖盆地油气资源主要分布在新生界储集层系。
青海湖盆地的油气资源主要分布在浅层。
表10-30-10 青海湖盆地天然气资源评价结果表
青海湖盆地具有湖沼地貌特征，油气资源全部分布在湖沼环境下。
青海湖盆地的油气资源量品位估算，是分常规与低渗按资源量概率加以配置的，油气资源以常规为主。
前面仅对南部坳陷的第四系可能的生油岩系进行了初步评价。但对中部断隆带以北的北部坳陷工作程度低，资料欠缺，未资评，更重要的是对盆内Q1+2之下是否有古近系和新近系尚不清楚，从天峻、共和、刚察、晏水等地来看，盆地下部应有新古近系和新近系存在，据物探资料分析湖盆下部新近系厚度可能在300m左右。
五、勘探建议
鉴于青海湖盆地形成发展和周缘中、新生代沉积物展现，在新近系以来湖盆接受了广泛的上新世和更新世沉积，更新世上部和中部有三个还原层段，即上部旋回在青4孔和青5孔分别有80m和31m的还原层段，中下部有两个还原层段，下旋回顶部间断面以下保留有19m和11m的还原层段，共和青海湖水16孔中下部77m的还原层段，且在布哈河口全新统中已发现天然气等资料分析，该盆地第四纪沉积物中有生油气的可能，在生油条件方面，更新统上旋回层及全新统看，盖储条件略差，生油转化尚未成熟，但天然气方面应有一定前景。而下旋回中两个还原层段具较好生、储、盖条件，且向生油转化已渐趋成熟，故有油藏存在的可能性较大，而更重要的是在湖盆主要沉积区的一些钻孔均终孔于第四系中未打穿第四系更未达古近系和新近系，故湖盆区古近系和新近系的厚度、岩性及生油条件均属未知，影响对本区新近系以来油气前景评价。
总之湖盆烃源岩系厚度不大，储层条件也较差，虽有成油的可能，但无良好的盖层，故成藏条件欠佳，是否有局部天然气藏值得进一步研究。
今后应在南部靠近湖盆坳陷中心地带钻进达变质基底，以便了解中下更新统及新近系生油条件极其分布范围，在湖盆北部坳陷区则不仅要通过钻探了解新近系及第四系的生储条件，还应注意深部是否有侏罗系、白垩系及古近系，岩性厚度以及它们的生油气条件，目前仅知北部边缘有厚约200m的侏罗纪河湖相含煤岩系零星出露，且被白垩系河流相红色砂砾岩微不整合覆盖，一些沟谷中见有紫红、砖红色砂砾岩厚仅几十米，可能属古近系，对这些零星出露的岩层亦需做一些地表地质工作了解的分布和沉积条件，为分析盆内下部岩系提供一些可借鉴的依据。如能在两个坳陷的中心地带进行打钻工作效果将会更好。
六、小结
鉴于青海湖盆地较深部位及北部坳陷的研究程度较差，加之对已有资料的收集不够齐全，此次评价仅根据20世纪60年代在青海湖盆地中央隆起带南部坳陷湖边的三个钻孔资料———即综考队青4、青5孔(均终孔于Q1－2中上部)和青海省地矿局“共和县青海湖水16孔”(Q1－2中下部共242m，有约80m还原层段，无化学分析数据，Q1－2不整合于变质基底之上)对湖盆南部坳陷有效烃源岩1850km2进行了初步评价，作出了仅有少量气、无油的结论。该结论未能反映整个盆地的情况，目前评价条件尚不成熟。
青海湖盆地天然气远景资源量为×108m3，地质资源量为×108m3，可采资源量为×108m3。
1.沉积环境
沉积环境就是发生沉积作用的一个地貌单元，按塞利(，1970)的定义，沉积环境是“在物理上、化学上和生物上均有别于相邻地区的一块地球表面”。故环境的划分标志有三个方面:
物理标志 主要指搬运和沉积介质的动力条件，如介质的性质(水、空气或冰川)、流体的流动性质(流水、波浪、潮汐或风)、流动速度、方向和稳定性、流体的密度、黏度和能量、水深等，以及气候、雨量、湿度等。
化学标志 主要指沉积环境介质的pH、Eh、盐度等条件。
生物标志 包括动物或植物的门类、种属和生态特征等各个方面，也包括生物的生命活动留下的各种痕迹。
2.沉积相和沉积相的分类
人们很早就认识到沉积物(岩)特征与沉积环境有着密切的关系，一定的沉积环境形成一定特征的岩石类型和古生物组合。故沉积环境或相的概念，就是为了反映沉积物和沉积环境的关系而提出来的。按鲁欣(1953)的定义:“相就是能表明沉积条件的岩性特征和古生物特征的、有规律的综合，因此，相是沉积物形成条件的物质表现。”也即沉积相是特定沉积环境的物质表现，或者说“相就是沉积环境的古代产物”。
沉积学者研究的是现代沉积物或古代沉积岩，沉积岩是古代沉积环境的产物或遗迹，而古代沉积环境已不能直接观察到，只能根据其沉积物或沉积岩特征间接推断。由此可知，沉积环境和沉积相的定义虽有不同，但却有因果关系和相似之处，故沉积环境和沉积相的分类基本上是一致的。
沉积相的分类主要根据自然地理条件进行的，可分为大陆相、海相及海陆过渡相，它们属于一级相，或叫相组。再根据自然地理条件的局部变化划分出二级相，或叫相，如大陆相组中可分出河流相、湖泊相等。二级相之下又可分出三级相，或叫亚相，如在湖泊相的内部可分出滨湖亚相、浅水湖泊亚相、深水湖泊亚相等。还可根据微地貌或岩性、古生物特征细分出四级相(微相)和五级相(相素)，但一般只划分到相或亚相。本教材采用的分类如表6－1所示。
表6－1 沉积环境和沉积相、亚相、微相综合划分表
3.沉积相的鉴定标志
沉积相的鉴定标志或古代沉积环境的判别标志，可归纳为以下几方面。
(1)岩石学标志
岩石的颜色和化学成分(包括微量元素) 如陆相，过渡相岩层多为黄、红等浅色，海相深水者多为灰、黑灰等深色，不同相的岩石中所含微量元素和色素元素也不相同。
矿物成分和岩石类型 岩石类型在一定程度上可指示沉积环境，如原生的自生矿物可指示沉积环境，重矿物组合和某些轻矿物特征，以及成分成熟度等不仅可指示陆源区母岩性质，同时可反映沉积盆地的构造状况和古气候条件。
岩石结构 不同沉积环境下形成的岩石结构是有差异的，如颗粒类型、大小及含量、支撑性、杂基含量和粒度分布特征等均可反映沉积环境的水动力状况和流体性质。
岩石构造 原生的层理和层面构造是最重要的沉积相标志(参看第四章)。
剖面结构 剖面结构亦可称之为剖面层序，是综合分析岩性、粒度、沉积构造在剖面上的变化序列，是沉积相分析最重要和最有效的技术方法之一。不同的沉积相类型在剖面上的沉积层序是不一样的，如向上变细的剖面结构见于河流相、潮坪相、河口湾相、浊积岩相等;而向上变粗的剖面结构见于三角洲相、湖泊相、无障壁海岸海滩相等。
沉积岩产状 沉积岩产状(如砂体形状、生物礁和滩体的形态)、接触关系等也是沉积相的重要标志。
瓦尔特相律 瓦尔特(，1894)指出:“只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而没有间隔。”这一规律通称为相序递变规律或相序递变法则，即瓦尔特相律(图6－1)，是相序分析中应遵守的基本法则。该相律对在剖面上和平面上进行沉积相分析是很重要的准则，当然会有一些与突发性事件有关的例外现象。
图6－1 瓦尔特相律
(2)古生物和古生态标志
古生物的种类、生态和形态特征，不仅可确定海相和非海相沉积环境，而且还可指示水介质的深度、盐度、温度和浊度等，如叠层石形态的宏观特征与沉积环境和水动力条件关系(图6－2)，可直接用于沉积环境的判断。
(3)地球化学标志
应用岩石或生物介壳中的微量元素(如B、B/Ga、Sr/Ba、Br、103Br/Cl等)、同位素(O、C、S、H、Sr)及有机地球化学资料来判断沉积相。
应该指出，上述三方面的判别标志，应综合考虑，不能仅看某一点就作结论，因某些不同的相可出现一些相似的特征，相同的相在不同地区的表现会有所差异。沉积相的研究对了解各地质时代的地表古地理特征和地壳地质历史的演变有着重大的理论意义，而且对沉积矿产的普查勘探，对查明含油气和含水层的分布规律、对规划和设计工程建设等都具有重要的实际意义。
图6－2 海进和海退序列中叠层石形态与沉积环境和水动力条件的关系
华北地区以碳酸盐岩沉积为主。由于中条、吕梁等陆岛的存在，导致吕梁山以东广大地区成为古陆边缘沉积区和相关相带的空间展布；吕梁山以西，因毗连秦岭和祁连海槽，故以台地边缘和盆地沉积区为主。下古生界沉积相的划分及沉积特征见图1-3-2。
1.古陆边缘沉积区
古陆边缘沉积区和碳酸盐台地沉积区是本区沉积类型的基本特征，前者根据其沉积岩的岩石类型、层理及结构、构造特点，生物组合及其他标志，可分成潮坪相和近岸浅滩相；后者又可分为局限海、台地浅滩和开阔海等微相。
古陆边缘沉积区主要指沿古陆、古岛边缘分布的潮汐作用带。此带具有海水极浅，有时暴露，蒸发作用强，盐度高不宜于生物繁衍，间歇性水流能量弱，并常接受来自古陆剥蚀区的陆源砂、泥物质以及席状藻普遍发育等特点。常形成泥、粉晶白云岩，叠层藻白云岩，膏质白云岩，泥质或云质条带泥晶灰岩和竹叶状灰岩等，并常夹有粉砂岩、页岩。多具薄层、页状或微细纹层构造，石灰岩中不溶组分偏多。岩石颜色普遍具强氧化或氧化色，其中的颗粒（如砾屑）常有氧化边。有时伴有异地生物屑和砂屑、球粒等。化石少，组合单一，在潮汐流作用下，扁平砾石和生物屑多呈定向或叠瓦状、扇状、菊花状或涡流状排列。干裂、膏盐假晶、雨痕、岩溶角砾、鸟眼、帐篷等浅水标志及爬痕、垂直潜穴等构造较普遍发育。淡水渗流作用形成的渗流砂、重力胶结和溶蚀等成岩标志均较常见。根据沉积部位、海水盐度、水体能量及沉积物性质可进一步划分微相。
（1）潮坪相
包括潮上带、潮间带及潮上、潮间潟湖环境，有时也包括部分浅潮下带。潮上环境最靠近古陆边缘，只有风暴高潮可以淹没的地带。平缓的潮上坪在干旱炎热气候下由强蒸发引起的“毛细管浓缩作用”常形成泥、粉晶白云岩，泥晶泥质白云岩或藻席白云岩，并构成云坪亚相。当有大量陆源物质混入时，可形成泥云坪、砂云坪，甚至泥坪亚相。潮间及部分浅潮下环境除具潮坪相常见的沉积特征外，泥质或云质条带泥晶灰岩为此带典型微相，有时其中夹有潮道或潮池沉积，其微相以竹叶状灰岩为主。
总之，潮坪环境是以紧邻古陆、岛屿，时而暴露，时而被极浅水淹没，介质能量主要来自潮汐作用而具间歇性，缺乏有利生物繁衍条件，微相组合简单为基本特点，空间上随古陆边缘地貌条件而呈宽窄不一的展布。潮坪相的识别与圈定是判定古陆位置和剥蚀程度的主要依据，因此，在华北地台东部潮坪相极为发育的广大地区，其研究意义甚为重要。
早寒武世海侵初期，古陆边缘沉积区较为发育。华北东部的南部及北部、东北部主要为碎屑、粘土岩组合，靠近东部西侧的陆岛或水下隆起区则以潮上云坪、灰云坪为主。淮北的猴家山组和郑州一带的辛集组是最早出现的潮坪沉积，因为海侵刚刚开始，这些相带正处于淮阳古陆北侧，故以含磷石英砂岩、砾岩、粉砂岩和泥岩为主，但在鲁南、鲁西南则为碳酸盐潮坪沉积，并以泥质灰岩、准同生白云岩、角砾云岩、紫色页岩等为主。长治、林县、范县、枣庄一带为潮上和上潮间泥云坪亚相，总厚度33～70m以上，岩石中少见生物碎屑，具纹层、干裂、鸟眼和变形层理等指相构造。在沛县发育了膏质云坪，石膏层占10%以上。至馒头、毛庄期海侵范围加大，波及全区，潮坪亚相继而广为发育，东部各区以紫、紫红色粉砂质页岩和钙质页岩为主，夹薄层泥晶灰岩。徐庄期至凤山期在鄂尔多斯古隆起以东广大地区内，仍不时出现潮坪沉积，如东部早、中徐庄期继承了潮坪环境，从山海关往西经唐山、京西、曲阳至峰峰和聊古1井、古2井、东1井、大1井等钻孔揭露的平原区以及济南、皖北等地均以潮上及潮间带为主，局部为潮下带沉积。在鄂尔多斯古隆起东缘文水、沁源以西地区，在柳林、离石残留岛屿控制下，自馒头期至上寒武世，接受了大量陆源粗粒碎屑后发育了含砂泥云坪，其中临县泥云坪中泥云岩占60%以上。临县、离石、中阳以西亦沉积了60%以上的潮上含砂泥质泥晶白云岩。地台东部凤山组由泥质条带泥晶灰岩和钙质页岩组成的韵律性沉积也是潮间带沉积的典型产物。
图1-3-2 华北地区下古生界沉积相的划分及其主要特征示意图
潮坪环境下，沉积多由海退沉积序列组成。如平顺、峰峰一带下奥陶统冶里组-亮甲山组厚度为178～411m，主要为灰黄色细、粉晶白云岩、叠层石白云岩、角砾白云岩夹少量竹叶白云岩，堂邑地区则有石膏夹层，岩石层面上多角形干裂发育，层间角砾构造、鸟眼构造、膏盐铸模多见，化石及虫迹稀少，应属典型潮上带沉积。
曲阳、登封及鲁西等地冶里组由中、薄层云斑泥晶灰岩、含球粒泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩、竹叶泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩及页岩夹层组成，岩层局部见冲刷、干裂、鸟眼、虫孔及石膏假晶等构造，生屑则以三叶虫、海百合、介形虫、腹足类及骨针等常见，但含量不高。这套微相构成了潮下至潮间带的潮坪沉积组合。亮甲山组由中、厚层含燧石的生物泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩演变为云质条带灰岩和泥晶白云岩或角砾泥晶白云岩。这一微相组合显示了潮下带至潮上带的海退沉积韵律。如偏关-岐山泥云坪由含燧石的细晶、粉晶白云岩组成，是冶里组潮坪环境持续发展而形成的继承性云坪。下马家沟组底部（旧称贾汪组）在华北地台东部许多地区都由底部含砾的褐黄色泥粉晶白云岩和浅灰色泥晶灰岩组成，岩石中微细纹层、干裂、鸟眼和石膏假晶等浅水、暴露标志极常见，生物碎屑则较罕见，应属潮上泥、云坪亚相。在离石、河津、辉县一带及昔阳-五台、韩城-蒙阴、濮阳、邯郸、阳泉、徐淮等地，均有云坪或泥云坪分布。各地准同生白云岩的陆源物质含量不一，徐州、登封等地可高达30%。中、上马家沟组在淮阳古陆北侧，在五台、鲁西古隆起周围，均有由薄层泥晶灰岩，云豹斑泥晶灰岩和泥、粉晶白云岩组成的潮坪沉积。
潮上坪和潮间坪中的一些洼地，易于在退潮后积水，涨潮时得到补给，从而形成潮上、潮间潟湖环境。在古陆边缘沉积区如有浅滩、堤坝存在，则在滩坝后侧多伴有潟湖出现。潮坪洼地规模较小，介质能量低，多为典型静水沉积。早寒武世砂、泥坪中的白云岩和泥质泥晶灰岩，以及云坪、灰云坪中的粉砂质页岩、粉砂岩可能为咸化或淡化潟湖产物。规模较大的滩后潟湖，由于滨岸滩坝的阻隔，海水循环不畅，水体能量很弱，生物稀少，水体深度与地形起伏有关，水体较深时可有潮下沉积。由于咸化海水回流渗透，可形成潟湖环境下的泥粉晶白云岩、球粒泥、粉晶白云岩和膏盐类岩石。
由于潮坪环境和台地浅滩发育，而空间上潟湖环境又依附于上述两种环境，故地台上潮坪相展布的地区以及滨岸滩坝后侧和台地浅滩间均可有此类潟湖环境沉积产物出现。台地东部馒头组紫色粉砂质页岩、夹泥晶白云岩，在广大地域内含石盐假晶，个别地区有膏盐，在一些短距离内地层厚度及岩相变化较大的地区，如山东济南，河北石门寨等地，应属潟湖沉积。奥陶纪潮坪沉积相中局部亦有石膏层，例如临清坳陷的东1井、聊古1井、堂古1井及峰峰地区均有石膏层，聊古1井亮甲山组有三层石膏分布，因此，这一带应以潮间潟湖与局限海交替沉积为主，间或有潮上环境出现。长治-邯郸冶里组泥、云坪西部的临汾膏云坪和东部聊城膏云坪的出现，说明了泥云坪高地两侧低洼潮间或潮上潟湖的存在。这两个潟湖潮坪沉积区一直延续到上马家沟时期，其沉积岩系中石膏层含量达50%以上。
总之，潮上、潮间潟湖环境产物多分布于潮坪沉积相中，其展布范围和厚度一般小于潮坪沉积产物，但其微相组合和沉积相标志远较潮坪相清晰。
（2）滨岸浅滩相
该相位于古陆边缘沉积区外侧，多居潮间作用带，局部可延伸至浅水潮下带中。滨岸浅滩环境具有潮汐流较通畅，但水体能量间歇性较弱，水浅而盐度正常，有适量异地生物碎屑沉积，分选不完全，常有暴露标志。其微相组合则以竹叶灰岩、条带泥晶灰岩或球粒泥晶灰岩为主，有时亦有少量粉砂岩或页岩。竹叶灰岩是以扁平砾屑为主并伴有三叶虫、海百合等生物碎屑和少量砂屑、球粒等组成的颗粒灰岩，由泥晶填隙，有时可有少量亮晶。扁平砾屑主要来自潮下和潮间带先期干裂的泥晶灰岩经短距离搬运、再沉积而成，遇有风暴时，常形成扁平砾屑直立，或呈放射状或菊花状排列的砾屑灰岩与代表好天气的泥晶灰岩互层的韵律性沉积，此类薄层砾屑灰岩夹层或透镜体实际上是风暴流产物。条带灰岩与泥晶灰岩中可见对称波痕、水平层理、泥裂、虫孔等构造。
早在辛集期，地台东部地区就已具有潮间低能滩的性质，如京西、唐山一带厚达40～90m的府君山组中的颗粒泥晶云质灰岩较发育，徐州大北望猴家山组中厚度大于10m的颗粒泥晶云质灰岩，两者颗粒类型均以砾屑、砂屑，三叶虫、棘皮类、腹足类等生物屑为主，含少量陆源砂，颗粒具一定磨圆分选，总含量为28%～37%，灰泥填隙。徐庄中、晚期太原、明水、东明、沛县、平顶山等地含放射鲕、云质鲕和晶粒鲕，粒间常见三叶虫碎片和陆源砂，颗粒一般含量为10%～16%，局部鲕粒夹层可达40%左右。明显而常见暴露标志，大气淡水渗透成岩的表现及包心菜状叠层石的偶尔出现和陆源泥、砂的普遍存在表明了其滨岸、浅水的潮间带环境。京西、宿县等地徐庄组岩性与之类似，但砾屑含量有所增加，颗粒总量为7%～20%不等，交错层、干裂和虫迹等标志亦较多见。
崮山组、长山组内此类沉积较发育，唐山、京西、五台以及山东境内的长山组主要由泥质灰岩、泥质条带泥晶灰岩夹大量竹叶状灰岩组成，竹叶状砾屑多具氧化圈、含量高，定向或杂乱排列。砾屑间含三叶虫等生物屑和少量鲕粒、石英砂、亮晶或泥晶填隙。泥晶灰岩中有干裂、垂直虫孔，偶见对称波痕。条带灰岩常过渡为断续条带、链状灰岩，有时可形成“准竹叶”泥晶灰岩。这种构造虽曾被解释为成岩压实破碎，但仔细观察则不难发现碎屑仍有错位和近距离移位，它们是在水动力条件不足或作用时间持续性差的间歇弱动荡水中形成的，因此，“准竹叶”状构造的普遍存在恰恰反映了近岸潮汐低能浅滩沉积环境的基本特点。在这一相带中常有柱状和半球状叠层石发育，叠层柱高一般不超过20cm，柱宽仅数厘米，柱间为同心或晶粒鲕、砂屑和三叶虫碎屑等（图1-3-3）。
图1-3-3 北京西山下苇甸崮山组中的柱状叠层石
早奥陶世的大面积海侵，导致滨岸浅滩向台地浅滩转化。怀远运动后，马家沟海侵初期，准同生白云岩较普遍地发育于全区。根据1987年华北石油局等单位以颗粒含量10%为准滩界限勾划出的几个准滩，其颗粒以藻屑、砂、砾屑及核形石为主，就其与潮汐云坪的关系而言，准滩应为潮间低能浅水沉积物。此类低颗粒量碳酸盐岩能否作为水体具一定能量的水下浅滩或滨岸潮间浅滩沉积环境的微相，还值得讨论，总的看来，由于奥陶纪是继寒武纪以来华北地台的最大海侵期，加之地台本身长期剥蚀、夷平，致使全区滨岸浅滩环境分异不明显也是可以理解的。
2.碳酸盐台地沉积区
这一沉积区是与古陆边缘沉积区紧相毗邻的广阔陆棚内侧，与浅海盆地多有台地边缘相区相隔。其沉积界面大都在低潮面和浪基面之间，个别直达氧化还原界面附近。沉积作用主要发生在潮下带，海底地形和水体深度均有较大变化。水深可由数米至数十米，但一般不超过百米。海水盐度正常，低洼处略有增高，生物较为常见，水体能量则介于较弱至中等之间，并以潮下低能为主。这一沉积区在华北地台甚为发育，据其水下地貌-海水通畅状态、水体深浅和能量大小可将其细分为局限滩间海、开阔滩间海和台地浅滩等环境。
（1）局限滩间海（局限海）
随海底地形变化，常因浅滩遮挡、相对低洼而形成局限滩间海沉积环境。其中海水虽与广海相通，但循环受阻，持续低能，盐度稍高，不利于广海生物发育，化石种类少。主要岩石为泥晶灰岩、球粒泥晶灰岩、泥质条带泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩及准同生后白云岩等，其基本特点为缺乏高能颗粒。岩石中常见生物碎屑则多为广盐性生物。当这一沉积区受滨岸滩坝或水下隆起封闭时，可因盐度激增形成白云岩为主的潟湖沉积。
地台东、北部府君山晚期局限海较为发育，山海关、唐山、京西至易县，府君山组厚度由150m递减为15m，其上部地层均以灰、深灰色中—厚层云斑泥晶灰岩、泥晶云质灰岩为主，北京地区常见少量球粒泥晶灰岩，岩石均具水平层理，生物稀少，陆源物含量不超过10%。莒县地区则以云斑泥晶灰岩、粉砂质页岩和白云岩为主。任丘古2井，聊古1井及峰峰地区则为薄层泥晶灰岩与页岩互层。张夏组以台地浅滩与滩间海沉积环境为主，滩间海如受多滩围阻则为局限海环境。如京西、大同等地张夏组下部，唐山和易县上部虽均属张夏组，但其岩石及普遍具有的高能颗粒含量低，生物单一，水平层理、层面罕见冲刷痕遗迹，偶含少量球粒，虫迹不发育等特点，均反映受古陆、水下隆起或台地浅滩遮挡的局限海环境。
下奥陶统，华北地台虽可据岩性划分为以准同生后白云岩为主的南区和以泥晶灰岩、生物泥晶灰岩、云斑灰岩、泥质条带灰岩和含燧石条带或结核的灰岩或粉晶白云岩为主的北区，以及本次工作区以外的西区，但大部分白云岩均为准同生后交代白云岩，其原岩岩性多为生物泥晶灰岩、球粒泥晶灰岩，故唐山、曲阳、京西及峰峰等地和聊城一带均为局限台地沉积。
中奥陶世的广泛海侵，使局限海多与广海连通，地台东部南北岩性分异为白云岩和石灰岩的局面被打破，出现了岩性组合更为复杂的浅水沉积环境。如曲阳任2井、古2井一带及鲁西地区下马家沟组沉积的泥晶灰岩夹泥灰岩、白云岩多具水平层理，并含三叶虫、海百合、头足类等化石碎屑，底部常见冲刷构造，应为局限海与陆棚海交替沉积。工作区以外的西部，马家沟早期受乌兰格尔、阿拉善、庆阳和延安古陆的阻隔，属典型局限海沉积。
（2）开阔滩间海（开阔海）
指地台中部或外侧开阔地区及台地与外海畅通的广阔浅水区。由于华北地台以发育台地浅滩为特征，所以浅滩间的开阔浅水台地可称为开阔滩间海。其沉积界面多位于低潮面与浪基面之间，盐度正常，水深一般为数米至数十米，具中等能量。以颗粒灰岩、含颗粒灰岩及泥晶泥质灰岩为主，时含页岩及粉砂岩夹层。岩石中颗粒类型较单一，偶有内碎屑、鲕粒等高能颗粒。化石较为丰富，可有介形虫、软体动物、棘皮动物、三叶虫和腕足类。其中窄盐性生物相对含量少。层理以水平层理多见，偶有斜层理。小型单柱、半球状叠层构造偶有出现，水平虫孔及生物搅动构造常见。
地台东部毛庄、徐庄期某些厚层段的泥岩夹粉砂岩、海绿石细砂岩及砂质石灰岩具弱还原色，并含较多的海相化石，可能属于开阔海非清水沉积。燕辽地区和徐淮等地，本组地层中夹藻屑泥晶灰岩、生物屑泥晶灰岩、海绿石泥晶砂质灰岩和瘤状泥晶灰岩也应是开阔海的产物。中寒武纪张夏期海侵达到高潮，水下隆起多成浅滩，滩间海环境较为发育。其特点是鲕粒含量普遍小于30%，岩石多以深灰色生物泥晶灰岩为主，浅海生物含量较丰富，粘土岩含量变化较大等特征。如曲阳、任丘及山西某些地区张夏组的某些岩段，以生物泥晶灰岩或藻屑泥晶灰岩为主，多含10%以上的粘土夹层，鲕粒小于20%，岩石中有机质含量较高。
早奥陶世，地台北部的唐山及京西地区以灰色厚层生物泥晶灰岩、条带泥晶灰岩夹不具氧化边的竹叶状砾屑或砂屑泥晶灰岩为主。岩石中常见三叶虫、头足类、腹足类、棘皮类、腕足类等化石，时见水平虫孔，为典型开阔海沉积。徐州-郑州一带开阔海沉积以夹黄绿色或灰绿色页岩为特征；平原区如任丘、港59井、古2井一带，除生物泥晶灰岩外，尚有条带泥晶灰岩、含燧石结核白云岩与其互层，颗粒石灰岩较少发育；在鲁西、莱芜一带白云岩中有腕足类、棘皮类、苔藓类等广海生物碎屑，水平层理及虫孔发育，为开阔海与水下竹叶滩沉积。下马家沟组在唐山、京西、曲阳、任丘等地均以泥晶灰岩为主，间有云质灰岩、泥灰岩等，化石以腕足类、棘皮类、头足类为常见，水平层理发育，为开阔海与局限海交替沉积。上马家沟组上部开阔海以生物泥晶灰岩、含燧石泥晶灰岩、云斑泥晶灰岩为典型组合，生物以头足类为主。
峰峰组上部的泥晶灰岩含较多正常海化石，但仅残存于峰峰和鲁西等地。
总之，华北东部开阔海多受水下浅滩控制，呈滩间海展布；工作区外的地台西部，多受古陆、古隆起或台地前缘相带阻隔而分布在其后，纵向上多与浅滩、局限海交替出现，空间上多绕古隆起带呈半环状分布，东部工作区内则大致呈带状或不规则等轴状展布。
（3）台地浅滩
华北地台上有许多大小不一，形态不同的水下隆起。这些地区多处于浪基面之上，水体浅，长期遭受中等能量海水的作用，使之成为滩相沉积环境，并形成孤立于台地中的浅滩。台地浅滩主要为潮下高能带沉积，亮晶鲕粒灰岩，亮晶砂屑灰岩和亮晶生屑灰岩或亮晶核形石、藻屑灰岩较常见。粒序层理、交错层理，柱状、掌状叠层石时有发现。流水波痕、冰雹痕、鲕铸模、重力胶结等成岩现象均甚发育。
图1-3-4 地台东部寒武系沉积模式
华北东部徐庄期，在北京、曲阳、任丘、莒县等地均有厚层鲕粒灰岩分布，表明水下浅滩环境已间歇性出现。至张夏期，鲕滩分布较广，自唐山、京西、曲阳至峰峰等地，鲕粒灰岩产出部位各异，从而反映纵向上随地壳升降，浅滩间歇性发育和横向上，相带有规律展布（图1-3-4）。
此外，环吕梁陆岛的河津、洪洞、昔阳、平鲁等地，以及地台南部的徐淮、嵩山、洛阳等地，均有点状浅滩出现。在黄骅、济阳、任丘坳陷等掩盖区，经钻井揭露亦有点滩发育，如港59井、堂2井等均为岩性稳定的厚层亮晶鲕粒灰岩。
张夏期广泛发育浅水高能滩环境，滩间多局限海或开阔海环境。浅滩环境稳定，鲕灰岩单层厚度大，水体能量高，多以亮晶鲕或豆粒灰岩为主，竹叶砾屑滩或砂屑滩少见。浅水鲕滩易出露水面之上，在山东张夏、徐淮和峰峰等地均在张夏组厚层块状鲕粒灰岩内部发现暴露标志。大气淡水淋溶和淡水胶结等成岩标志也常见。
冶里期浅滩主要为竹叶状砾屑灰岩，据冯增昭所倡导的单因素定量统计综合分析方法，以组颗粒含量15%为依据，曲阳、津塘、鲁中和莒县均为浅滩。竹叶灰岩或白云岩中，砾屑含量多＞50%，填隙物以灰泥为主，亮晶不时出现。砾屑多不具氧化边，呈扁平状，磨圆好，分选中等，砾间常见砂屑、生屑。水体一般浅，盐度正常。中奥陶世第二次大规模海侵，导致沉积环境以云坪-局限台地、开阔台地为主，有时虽夹竹叶灰岩，但厚度较小，横向不稳定，已基本不具浅滩沉积特点。在工作区外的地台西部，在鄂尔多斯古隆起、秦岭祁连海槽和淮阳古陆控制下，沉积区狭窄，台地浅滩沉积不甚典型，而台地边缘斜坡相和盆地相较发育。鄂尔多斯古隆起以东的华北地台东部，台地边缘相和盆地相不典型。
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10
喀斯喀特弧第四纪火山活动地表和地下特征随时间的变化
限制地形和地壳结构的数据分辨率提高，为人们提供了新的定量方法，用以评估火山区省级规模的地表-地下连通性质。研究人员结合北美西部喀斯喀特弧（Cascades arc）的第四纪火山口填图数据、表面地形数据和各种地球物理数据集，探究了火山作用与下伏地壳结构之间的关系。结合火山口填图数据库，从该区的数字高程模型（DEM）中提取已知时代的火山机构，估算得出的体积可能占第四纪总喷发量的50％左右。火山机构体积和空间上火山口密度与指示上层地壳影响的各种地球物理数据联系密切。在整个岩浆弧的第四纪火山口下，地下结构变化与火山作用一致的现象很普遍，但与年轻火山口的联系更为强烈。在喀斯喀特山脉中部和南部，地球物理识别的岩浆特征增加，那里的火山喷发量最大，火山口间距很小。火山口和相关的地壳结构，以及空间上局部喷发相对于分散喷发的程度随时间变化，定义了整个弧段横向延伸约100 km的喷发中心，表明岩浆上升随时间变化而发生空间上的聚集。
原文链接：
Geology (2020) 48 (11): 1088–1093.
DOI：
（译者：唐演@CUGB）
11
波罗的大陆在苏格兰的遗迹：基底地体在格林威尔造山运动期间的迁移
苏格兰加里东群岛北高地地体（NHT）内的太古宙基底被认为与劳亚大陆的前陆的刘易斯片麻杂岩有关。新的锆石U-Pb年龄表明，NHT基底显示了2823-2687Ma和1772-1655Ma岩浆作用的证据。第一组年龄与前陆太古宙片麻岩的结晶年龄相近。然而，第二个组年龄以及覆盖基底上的岩石单元的形成时间都晚于前陆内发育新生岩浆作用和沉积作用的时间，为其最年轻的主阶段之后的100–250Ma。此外，在NHT基底内没有前陆内常见的古元古代镁铁质和长英质侵入体存在的迹象。因此研究者认为，NHT与劳亚大陆的前陆缺乏对比的可行性。由于存在1100-1000 Ma的东格雷尔榴辉岩，分离前陆和NHT基底的加里东莫因逆冲断层被认为是被改造了的格伦维尔期缝合线。根据新的同位素数据，研究者认为NHT基底是波罗的大陆的碎片，在格林威尔造山运动期间侵位到劳亚大陆，是环北大西洋造山带基底地体迁移的又一实例。
原文链接：
Geology (2020) 48(11): 1094–1098.
DOI：
（译者：好名不敌备注的哥斯达黎加的棒棒的61）
12
加蓬的古元古代Francevillian序列以及Lomagundi-Jatuli事件
加蓬古元古代Francevillian序列在全球早期氧化的概念，以及碳同位素值大幅度正向漂移（即Lomagundi-Jatuli事件，LJE）的成因中占据着重要地位。研究人员对一个长139米的Francevillian岩芯进行了详细的研究，岩芯的碳酸盐δ 13 C（δ 13 C carb ）值为5‰-9‰，向上减小趋近于0‰，这一趋势被很多其他研究人员认为是LJE及其结束的标志。然而，本次研究发现δ 13 C carb 值的变化与沉积相的变化相一致：浅海相以强正值为特征，而较深的水域（风暴浪基面之下）为0‰左右。对于δ 13 C carb 与沉积相的相关性，最可靠的解释是，浅海环境记录了局部物理和生物化学过程的同位素效应，驱动周围环境的溶解无机碳（DIC）达到较大值，而较深相中较小值（ 0‰）与开阔海洋的DIC相近，其中δ 13 C在很大程度上不受浅水环境中发生的分馏的影响。此外，海侵氧化还原作用为含锰矿物和化学营养微生物群落的形成创造了条件。其中还包括甲烷循环群落，其有机δ 13 C（δ 13 C org ）值为 47‰，Δδ carb-org 值高达46‰。因此，Francevillian碳同位素剖面反映了盆地的特定条件，并不是全球碳循环扰动或LJE结束的前兆。
加蓬Lastoursville次盆LST12岩芯Franceville层序的沉积模式。浅水碳酸盐岩（单元I-III）的特点是真光层生产力提高，促使环境中的溶解无机碳的 13 C富集并沉积碳酸盐。随后发生海侵（单元IV-VI），盆地加深，以同位素正常的海相碳酸盐沉淀为标志，同时在风暴波基面以下的氧化还原层发育锰富集。持续的海侵导致盆地最深处沉积了富含有机质的含甲烷生物群落的泥岩。
原文链接：
Geology (2020) 48(11):1099–1104.
DOI：
（译者：好名不敌备注的哥斯达黎加的棒棒的61）
13
砂粒跃移作用对粉砂的产生的有效性测试—对黄土解释的启示
黄土形成所需要的粉砂生成可归因于冰川系统（冰川研磨）和砂质沙漠（跃移诱发破碎）的地质过程。然而跃移作用对大量粉砂的产生的有效性还存在争议。了解沙漠中粉砂产生的潜力对于确定黄土的古气候具有至关重要的意义。为了更好评估风成磨损对粉砂的产生的重要性，该研究在一个设计用于模拟砂粒在25m/s速度的暴风中跃移的装置中进行实验性磨损。该研究与之前的工作与众不同的地方在于（1）长时间保持较高速度的测量强度，（2）清除预先存在的粉砂并设置对照组，（3）根据缩放结果来评估黄土堆积的潜力。根据一定的地质比例缩放实验获得的粉砂产生速率显示，风成磨损产生的粉砂不足以形成具有地质意义上的黄土沉积物。
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Geology(2020) 48(11): 1105–1109.
DOI：
（译者：中国地质大学（北京）地球科学与资源学院岩石学矿物学与矿床学在读硕士生徐睿）
14 太古宙和古元古代变质火山岩变质脱水作用中的金迁移
太古宙和古元古代绿岩带中的火山岩十分丰富，被认为是造山型金矿的潜在矿源。然而，金在这些岩石变质过程中的经历却鲜为人知。该研究对加拿大太古宙拉格兰德亚区和芬兰古元古代中央拉普兰绿岩带的一套变质岩石进行了金的超低检出限分析。这两个地区都有丰富的金矿资源，具有发现新的造山型金矿的巨大潜力。这些带中的变质火山岩分为拉斑玄武岩和钙碱性岩浆岩系列，其中原岩中金的含量用绿片岩相样品的金的Zr/Y幂律回归计算。在拉斑玄武岩中，金是相容元素，并随分异作用而减少；而在钙碱性岩石中，金是不相容元素，并随分异作用而增加。质量变化计算表明，在拉格朗德和中央拉普兰进行递进变质作用至形成上部角闪岩相的条件（> 550 ）期间，初始金含量损失高达77%和59%。本研究强调：第一，变质火山岩在太古宙和古元古代绿岩带变质作用中析出金，是造山型金矿床的良好潜在源岩；第二，变质火山岩的含金性受地幔源区和岩浆演化的控制；第三，变质脱挥发分模式可应用于太古宙和古元古代造山型金矿床。
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Geology (2020) 48 (11): 1110–1114.
DOI：
（译者：王天奇，中国地质大学（北京）地球科学与资源学院）
15
钙质超微化石将北冰洋沉积物的年代追溯到50万年以前
北冰洋中部更新世沉积物年龄波动较大，给重建古海洋学增加了相当大的不确定性。这个问题的根源在于北极海洋沉积物中记录的令人费解的磁极模式，以及缺乏能够提供校准的生物地层层位或连续的氧同位素地层图的微体化石。研究人员记录了在北冰洋中部的一个海洋沉积岩芯中发现的两个关键的钙质超微化石物种，为50万年以前的沉积物提供了有力的，并且可全球校准的年代界限。起关键作用的物种是颗石藻（Pseudoemiliania lacunosa），它们在万年间灭绝，而赫氏圆石藻（Emiliania huxleyi）则在万年间进化。这是第一次在北冰洋中部的沉积物中发现Pseudoemiliania lacunosa的化石。通过岩石地层对比，可以在北冰洋内450多公里的范围内找到含有这些年龄物种的沉积层。它们首次为北极这个区域的更新世沉积物年代学提供了明确的支撑，也为开发和测试其他用于测定北极海洋沉积物年代的地质年代学工具奠定了基础。
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Geology (2020) 48 (11): 1115–1119.
DOI：
（译者：黄永慧-中国地质大学（北京））
16
加拿大北部科迪勒拉山脉Tintina断层对岩石圈地幔的克拉通凿移的地震证据
位于加拿大西北部的加拿大北部科迪勒拉山脉（NCC）被划分为几个平行向右滑动的走滑断层，在晚白垩世和始新世之间累积了数百公里的位移。这些断层的深度范围，尤其是Tintina断裂（TF）对NCC岩石圈地幔的地壳构造组合和演化具有重要的影响意义，但是地球物理模型和地球化学数据仍然没有定论。该研究利用最新的三维纵波地震速度模型，解决了位于TF表层轨迹之下的最高地幔深度的一系列锐化的（~10km）纵波速度对比度（~4%）突变。代表了上地幔组构的地震各项异常数据显示在TF附近各向异性的方向和幅度大小发生了相似的变化。这些数据表明TF是岩石圈尺度的剪切带且在沿着TF恢复了430公里处的右侧位移后，纵波的速度快速异常与北美克拉通边缘轮廓一致。该研究认为，目前位于阿拉斯加东部的快速构造异常是Mackenzie克拉通的一块轮廓清晰的碎片，其在晚白垩世至始新世期间被TF凿穿并向西北位移。目前位于NCC南部的第二个克拉通碎片，可能与上地幔深度的Cassiar岩层有关。这些观察首次证明，大型岩石圈尺度的剪切带穿过难熔地幔，并且在世界范围内的科迪勒拉山脉内产生克拉通地幔物质的主要侧向位移的证据。
原文链接：
Geology (2020) 48 (11): 1120–1125.
DOI：
（译者：袁梦）
17
金红石中纳米级微量元素团块的地球化学和地质年代学意义
金红石中的微量元素地球化学分析（例如：铅Pb，铀U，锆Zr）通常被用来获取地质事件的性质和时间。但是微量元素的迁移会影响温度和时间的厘定，且其迁移性的主控因素仍存在争论。鉴于此，研究人员使用电感耦合等离子体质谱法和原子探针层析成像表征了西澳大利亚Capricorn造山带中金红石的微米至纳米级微量元素分布。在大于20微米的尺度下，单个矿物颗粒中没有明显的微量元素分异，而且锆石谐和年龄1872 6 Ma（2σ）也没有同位素扰动的迹象。在纳米级尺度下，可以观察到20纳米的富微量元素（铝Al，铬Cr，铅Pb，钒V）团块。团块的 207 Pb/ 206 Pb比值为 （2σ），说明他们形成于结晶前，可能是区域变质作用的产物。作者认为这些团块是由于上部角闪岩相变质过程中瞬时形成的放射性破坏点捕获流体活动性元素形成的。这种捕获会影响团块中元素体扩散的活化能。团块较低的数量及密度指示了其形成时间，说明变质作用峰值温度持续时间较短，为小于10 百万年的事件。研究结果说明运用微量元素手段判断金红石中的体扩散将比假定其为均一介质时更为复杂。
原文链接：
Geology (2020) 48 (11): 1126–1130.
DOI：
（译者：韩舒筠@CUGB/MQ）
18
次年稳定同位素记录揭示的南极洲西摩岛与白垩纪-古近纪界线附近两个灭绝期有关的气候变暖和季节性缺氧
碳酸盐双壳贝类高分辨率稳定同位素（δ 18 O和δ 13 C）增生的贝壳年轮年代学可以提供对了解灭绝期有用的次年环境记录，这种灭绝期通常是快速变化和不稳定的时期。该研究展示了在南极洲西摩岛白垩纪-古近纪界线（KPB）对Lahillia larseni双壳贝类的高分辨率连续采样结果。这些数据突出了δ 18 O和δ 13 C值不规则的两个灭绝期与形成化石的最后时期一致：一个是在KPB，另一个是在明显灭绝事件的15万年之前。由于表现为较低的δ 18 O值，该研究将这两个时期都解释为气候变暖的时期，并且有季节性缺氧，表现为低异常（ ‰至 ‰VPDB）的δ 13 C值和高的（2‰至19‰）的季节变化。低氧条件可能是较早灭绝事件的一种引发机制，并可能延长了KPB灭绝后的恢复时间。
原文链接：
Geology (2020) 48(11):1131–1136.
DOI：
（译者：掉帧青年萧暮春@YU）
美编&校对：覃华清
吴能友段威武蔡秋蓉
摘要南极布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积物。本文通过43个站位表层和柱状沉积物的粒度、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，对研究区的冰海沉积物类型及其分区和沉积环境进行初步研究，并讨论间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式。冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类；不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映一定的沉积环境，研究区现代冰海沉积物类型可分为7个特征明显不同的区域；间冰期/高水位和冰期/低水位的沉积模式具有明显不同的特征，受控于全球气候演变和岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。
关键词冰海沉积环境沉积模式布兰斯菲尔德海峡南极
1前言
南极大陆边缘沉积的最主要特征之一是受冰川影响十分强烈，冰川作用不仅直接塑造了沉积特性，而且通过海流作用对海底沉积物进行不断地改造。冰海沉积物是由冰川筏运入海的冰碛物经消融而下沉，与海洋沉积物相混合，再经同生或后生海洋营力不同程度改造后的产物。Anderson等（1980）综合不同学者意见将冰海沉积物定义为：由冰川和海洋作用叠加堆积于海底，经历冰川、冰架或有关水流搬运的沉积物，其中含有冰川、冰筏带来的未经分选、粒径大小各异的岩石物质。因此，冰海沉积物是一种混杂沉积物，在粒度、成分、结构、构造等方面兼备冰川与海洋的双重成因特征。
布兰斯菲尔德海峡位于南极南设得兰群岛与南极半岛之间，地理位置为61°30′～64°00′S、62°00′～54°30′W，属于高纬度亚南极区，临近南极大陆，是一种典型的冰海沉积环境（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），为研究构造活动盆地冰海沉积作用和冰期、间冰期沉积模式的理想场所之一。
1990～1991年南大洋夏季，中国第七次南极考察队原地质矿产部“海洋四号”船在南极布兰斯菲尔德海峡进行地质、地球物理调查，在海峡不同地貌单元——岛架、岛坡、海槽、陆坡、陆架采集了43个站位的表层和柱状沉积物样品。本文根据表层和柱状沉积物的粒度类型、成分、结构构造、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，初步研究布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物类型、沉积环境及其分区，并探讨高水位/间冰期和低水位/冰期的沉积模式。
2现代沉积学背景
布兰斯菲尔德海峡每年有6个月（6～11月，南极冬季）被冰雪覆盖，另外6个月（12月至次年5月，南极夏季）为冰雪融化季节，是沉积物搬运和沉积的活跃时期。实际上，研究区是南极半岛西北部海域中受不同水团控制、地形多样的复杂海区。
因受岛屿和地形的影响，布兰斯菲尔德海峡的夏季水团和环流分布异常复杂。海峡中除局地效应外，还有三种不同性质的水侵入，影响海峡的水文状况。它们是低温、盐度稍高的威德尔海表层水、来自别林斯高晋海的夏季表层水和靠近南极半岛的低温别林斯高晋海夏季表层水（羊天柱等，1989）。其中前两种水团是影响海峡内水文状况的主要成分。海峡内的水体流动主要以北东向为主。南极绕极深层水可部分地到达海峡的西部，进入海峡后呈变性深层暖水，温度要高、盐度稍大，但水平环流分析表明，这种文化似乎不会改变海峡内流动的总趋势，而只会改变局部区域流的大小。海峡内按海域主要可分为：海峡北部、海峡南部和海峡中央，三者的温盐特性有较大差异。海峡北部是以别林斯高晋海表层水为主要成分，呈高温、低盐特性；海峡南部以威德尔海水为主体，呈低温、高盐特性；而海峡中央的底层水，为一盐度稍高的冷水团。
布兰斯菲尔德海峡是一个狭长的大型水下槽地，总体为北北东向延伸，其东北端转为北东东向，长约400km，最大宽度（麦克斯韦尔湾至南极半岛）为100km。南侧南极半岛是南极大陆往北伸长的呈S型的半岛；北侧南设得兰群岛由史密斯岛、洛岛、斯诺岛、欺岛、利文斯顿岛、格林威治岛、罗伯特岛、纳尔逊岛、乔治王岛等北东向链状排列的岛屿组成.在海峡中形成多个天然峡湾，如利文斯顿湾、马克斯韦尔湾等。海底从东北、西南两侧向中间倾斜。北侧分布着狭窄的岛架和岛坡，南侧分布着较为宽阔的陆架和陆坡，中部为海槽。南北两侧和东西两端的海底地形相差悬殊，呈不对称状，北陡南缓，西高东低。北部1000m等深线接近岸边，岛架的宽度不足5km，南部相对较平缓，水深较浅，南极半岛陆架宽达45km。大致以60°W经线为界，研究区分为东北和西南两部分。东北段地形走向为北东东—南西西，长约360km，最大水深2784m，它是海槽的主体部分，海底从东北、西南两侧向中部呈阶梯状下降，南北两侧地形明显不对称，北陡而南缓。西北坡平均坡降为（84～192）×10-3（4°50′～10°54′）；东南坡平均坡降为（38～81）×10-3（2°10′～4°40′）。该段次级地形则呈北北西—南南东向排列，诸如两侧槽坡上各岛屿之间的小海峡及海底谷等。西南段水深较浅，绝大部分水深小于1000m，地形变化较复杂。地形走向仍以北东—南西向为主，北西—南东向次之。岛架和陆架、岛坡和陆坡，乃至底部沟槽呈网格状相交。总体来看，该区地形从浅至深呈阶梯状下降，即由宽窄不一的陆架和岛坡到较为宽阔的台地，到台地边缘地形又变陡，直到最深初又转为平缓的洼地。从地形地貌特征来看，布兰斯菲尔德海峡实际上为一海槽，并可划分为三个次海槽：北部次海槽、中部次海槽和南部次海槽。北部海槽的水最深，最深处达2784m。南部次海槽的水深最浅，小于1000m。
3冰海沉积物类型
根据表层和柱状沉积物特征研究，结合区域地质背景资料，布兰斯菲尔德海峡沉积物的陆源碎屑和火山物质绝大部分来自无地表径流的南极半岛和南设得兰群岛（王光宇等，1996）。南极半岛和南设得兰群岛基岩岩性复杂，主要由中、新生代的火山岩和变质岩组成，基岩不断遭受冰川的冻融、刻蚀和研磨，冰筏携带大量碎屑物质入海，在布兰斯菲尔德海峡形成冰海沉积物。根据表层和柱状沉积物的类型、粒度、成分、微体古生物、石英颗粒表面结构等特征综合分析，布兰斯菲尔德海峡晚更新世以来沉积物具有明显的冰川－海洋环境标志，为典型的冰海沉积产物。
由于环境要素的差别，不同区域可以出现特征各异的冰海沉积物类型。Harland（1966）通过南大洋冰海沉积物的系统研究，将冰海沉积物分为正冰碛物（orthotill）和副冰碛物（paratill）。前者系搁浅冰架融化后沉积的产物，特点是缺乏分选、无层理、不含海洋生物化石以及几乎未受底流的改造；而后者则指冰架或冰山、浮冰融化后所形成的沉积物，主要特点是沉积颗粒经受过不同程度的海流改造，并含丰富的海洋生物化石。Anderson等（1977,1980）通过威德尔海和罗斯海冰海沉积物的研究，以及根据砾、砂和泥的含量变化、沉积物粒度参数、层理、有孔虫相对丰度，将副冰碛物进一步划分为以细粒泥、粉砂组分为主的混合副冰碛物（compound paratill）和以砂砾为主的残副冰碛物（residual paratill）。
根据表层沉积物和柱状沉积物特征，参考Harland（1966）、Anderson等（1977,1980）提出的标准，布兰斯菲尔德海峡的冰海沉积物可分为残副冰碛物和混合副冰碛物两类。表1为研究区冰海沉积物的分类特征。残副冰碛物以砂砾为主，粉砂次之，泥含量很低，粗细分一般分选好，细组分分选差，主要分布于南部陆架－上陆坡、东部陆架、北部岛架－岛坡区，硅藻含量相对丰富，有孔虫和放射虫含量较低，有孔虫以硅质壳为主；混合冰碛物以粉砂和泥为主，砂砾含量很低，细组分分选好，粗组分反之，主要分布在中央海槽－南部下陆坡、南设得兰群岛海湾和海峡西南部陆架区，硅藻含量相对丰富。由表1可见，布兰斯菲尔德海峡的残副冰碛物、混合副冰碛物的粒度组成和特征与Anderson等（1980）所论述的稍有差异。根据研究区表层和柱状沉积物的粒度组成特征，残副冰碛物可进一步划分为基本缺乏粉砂、泥和含粉砂、泥两类；混合副冰碛物又可分为含砂砾与基本缺乏砂砾两种。
表1布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物分类特征
4现代冰海沉积物类型分区和沉积环境
冰海沉积物的类型分区主要受岸线轮廓、海底地形及水文条件等环境因素的制约。不同类型的冰海沉积物有着不同的介质条件和相应的生物组合，反映特定的沉积环境。图1展示了布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型的分布情况。
图1布兰斯菲尔德海峡冰海沉积物类型分布图
distribution of glacial-marine deposits in the Bransfield Strait,Antarctica
根据表层沉积物特征，将布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区、沉积物基本特征和所反映的沉积环境简述如下。
残副冰碛物沉积区（Ⅰ）
ⅠA区：位于南部陆架－上陆坡环境。沉积物以砂砾为主，含少量泥和粉砂，分选差。组分中玄武岩岩屑含量高，火山玻璃含量较低，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物以伊利石含量高于其他区域、蒙脱石含量低于其他区域为特征，表明陆源碎屑物质主要来自南极半岛西部。石英颗粒表面擦痕、撞击坑发育，部分已明显磨损圆化。硅藻和硅质壳有孔虫发育。本区临近南极半岛，搬运介质显然以冰川和冰筏为主，同时受到威德尔海冷水支流的强烈影响，水动力条件相对较强。
ⅠB区：位于海峡西北岛架－岛坡带和纳尔逊岛与罗伯特岛之间区域，北侧发育开放性海湾，为一种无或弱屏障环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，分选差。组分岩屑和火山玻璃含量高，重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，粘土矿物蒙脱石含量高，硅藻以深水组合为主，有孔虫以硅质壳、钙质壳和胶结壳混合组合为特征，石英颗粒机械作用结构特征清晰，表明陆源碎屑物质主要来自其北侧岛屿，水动力能量较高，后期海流改造作用较强。
ⅠC区：位于海峡东部，为一种无屏障开放性海洋环境。沉积物以砂砾为主，基本缺乏泥和粉砂，表层沉积物薄或缺失，分选性差，岩屑含量高且成分复杂，重矿物成分复杂，除常见的不稳定矿物外，还含较多的石榴子石、金红石和锆石，说明物源复杂，海流改造作用强烈，与本区可能是南极底层水流和威德尔海水流流经处，或者是一个高密度寒冷水团有关。
混合副冰碛物沉积区（Ⅱ）
ⅡA区：位于海峡中央海槽和南部下陆坡环境。沉积物以硅藻软泥或硅质泥粉砂为主，无砾石，主要由硅藻为主的生物硅质组分、陆源石英粉砂和火山物质三种成分组成，硅藻质量分数＞30%，最高达70%，说明海流冲刷作用相对较弱，沉积环境较为稳定，少量陆源物质来自南极半岛和南设得兰群岛。
ⅡB区：位于乔治王岛—纳尔逊岛格林威治岛一线以南岛架－岛坡带，北侧发育半封闭海湾与峡湾。沉积物以泥和粉砂为主，含少量砂砾。重矿物以橄榄石、辉石、角闪石和磁铁矿为主，硅藻以深水组合为主，钙质壳有孔虫有一定的地位，见低等植物根茎，说明控制沉积作用的主要因素是冰川，海流为次。据Kin等（1991）研究，马克斯韦尔湾为典型的冰川U型谷，谷底中部深500m，其中全新世沉积具有季节性纹泥层，为典型的冰海沉积。
ⅡC区：位于海峡西南部陆架－陆坡区。据黄惠玉等（1989）、林澄清等（1989）研究，该区沉积物为以泥和粉砂为主的混合副冰碛物。
火山喷出物沉积区（Ⅲ）
位于海峡西侧欺岛附近，为岛架环境。沉积物以火山碎屑物质（包括砾、砂和粉砂粒级）为主，火山玻璃质量分数高达72%～80%，物源显然与1969～1971年欺岛海底火山活动有关，当然也不能排除南设得兰群岛的火山碎屑物质来源，并受到冰筏和海流的改造作用。
布兰斯菲尔德海峡残副冰碛物和混合副冰碛物的分界，在海峡南部大致相当于上、下陆坡的分界，水深为700～800m；而其北界变化较大，在无开放性海湾地带，分界线相当于海冰带的前滨至滨外区，在有开放性海湾岛架－岛坡带，分界线接近岛坡下缘。
5沉积模式探讨
高水位/间冰期的沉积模式
根据布兰斯菲尔德海峡现代冰海沉积物类型分区和沉积环境，综合高水位/间冰期的沉积模式如表2，并阐述如下：
间冰期，海流侵蚀冲刷了水深小于约250m的陆架－上陆坡区（浅滩和台地），产生主要由冰筏粗碎屑和火山砾组成的残副冰碛物沉积作用；在水深更大区域，海流对沉积作用的影响明显减弱，主要发生源自浅滩和台地上侵蚀作用的砂、粉砂沉积作用，沉积物往往是泥质砂和砂质泥，且随着水深的增大而逐渐变细（图1，表2）。在深水区沉积物中，冰筏产生的细－中砾仍然存在，但组成比例比浅水区低得多。在较陡的陆坡、岛坡上，沉积物重力流沉积作用普遍存在，产生近源沉积相；粗碎屑颗粒再沉积重新组合为砾石和粗砂（Jeffers,1988;Jeffers等，1991）。
表2布兰斯菲尔德海峡高水位/间冰期沉积模式
在中央海槽和南部下陆坡区（通常称为布兰斯菲尔德盆地的底部），沉积物主要由三种组分构成：最主要的为硅质生物组分，通常为硅藻；陆源碎屑组分，主要为石英质粉砂.在陆坡底部最为丰富；火山碎屑组分（包括火山灰），往往来源于邻近海底和陆地火山喷发，以沉积物中的浸染层和独立的火山灰层（有时达数厘米厚）出现。典型的盆底沉积物为含火山灰的硅质泥和软泥。火山岛屿、海山和轴向火山脊（可能为弧后扩张中心）产生沉积物的次级坡向迁移作用，堆积了火山碎屑沉积物（如欺岛附近的火山喷出物沉积区Ⅲ）。盆底轴向火山脊可作为盆地内沉积物横向迁移的屏障（Jeffers等，1991），因此，来自南设得兰群岛的火山碎屑组分往往与盆底的火山碎屑、硅质碎屑组分相分隔。
南设得兰群岛的海湾和岬角及其南侧的海底峡谷向邻近盆底输送了大量南设得兰群岛上的火山碎屑沉积物，形成扇形沉积区：相反，南极半岛陆架上的沟槽似乎并没有为盆底输送大量的陆源碎屑沉积物（Jeffers,1988;Jeffers等，1991），南极半岛下陆坡上同样沉积了硅质泥和软泥。柱状沉积物中出现间冰期的粗碎屑组分，可能是由陆架－陆坡上的沟槽沉积物滑塌堆积作用产生。南部陆架－上陆坡的残副冰碛物说明，南极半岛上的冰川似乎未产生大量的细颗粒沉积物或冰融水，输送细颗粒组分至其北侧的海底沉积。
低水位/冰期的沉积模式
由于柱状沉积物取样数量和测试分析资料的限制，本文无法勾绘出冰期冰海沉积物的类型分区。现根据柱状沉积物特征和地震剖面资料，综合收集到的国外文献，将低水位/冰期的沉积模式归纳如表3，并简单探讨如下：
表3布兰斯菲尔德海峡低水位/冰期的沉积模式
冰盛期，南极半岛陆架和南设得兰群岛岛架（台地）为席地冰盖所覆盖。在南设得兰群岛岛架，冰盖席地线大致位于现代海平面以下200～375m水深之间（Anderson,1989）；而推测南极半岛陆架上可能存在更厚的冰盖，席地线大致可达陆架外缘，陆架上的沟槽也许为席地冰盖所覆盖。地震记录显示，南极半岛陆架沟槽前缘存在沉积物楔状体，并可能达到750m水深，形成一个水深更大的台地。假如南极半岛的陆架一直为冰盖所覆盖，那么这些沉积体系可能将继续接受沉积。由此可见，在陆架、岛架浅水台地区，主要发生冰川侵蚀作用和砂砾等粗碎屑的沉积作用，而南设得兰群岛的海湾、岬角区遭受冰川作用的强烈侵蚀，粗碎屑沉积物向海方向迁移；在陆坡区，以陆架区侵蚀而来的沉积物前积于缺乏沟、槽的区域为特征；在中央海槽和南部下陆坡区（盆底），深海生物沉积作用明显减弱，局部存在浊积层。地震资料显示，在盆底现代深海沉积地层之下具有一套超覆层序，解释为浊积层，是一种槽谷口的前积沉积，其成因可能始于滑塌、滑坡和碎屑流。
参考文献
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PRELIMINARY DISCUSSION ON THE SEDIMENTARY ENVIRONMENT AND SEDIMENTATION MODEL OF THE BRANSFIELD STRAIT,ANTARCTICA
Wu Nengyou,Duan Weiwu and Cai Qiurong
（Guangzhou Marine Geological Survey,Ministry of Land and Resources,Guangzhou 510760）
Abstract
Bransfield Strait,located in the high-latitudes of sub-Antarctica,is an actively-spreading back-arc basin and the ideal area for study of the marine-glacial sedimentation and sedimentary environments of the types of marine-glacial sediment and their distribution on Bransfiled Strait,Antarctica since Late Pleistocene were inferred based upon various data such as the lithology,composition,microbiological thanatocoenoses and surface texture of quartz gra in of 43-site samples of superficial and core sediments recovered during HY4-901 cruise,1990～ to the features above,the sedimentary environments and depositional models during the high-stand water（interglacial stage）and low-stand water（glacial stage）were preliminarily marine-glacial sediments may be divided into two types:residual paratill and compound different types of marine-glacial sediment that show the different environments are of the various medium conditions,lithology·composition and microbiological present marine-glacial sediments may be divided into 7 data h ave provided us with an opportunity to examine the marine-glacial sedimentation models for a tectonically active basin in glacial and interglacial addition to obvious tectonic and glacial influences,the sedimentation models emphasize the influence of eustatic changes on sedimentation.
Key words:marine-glacial sedimentary environment,sedimentation model,Bransfield Strait,Antarctica
注释
青铜是人类历史上一项伟大发明，它是红铜和锡、铅的合金，也是金属治铸史上最早的合金。青铜发明后，立刻盛行起来，从此人类历史也就进入新的阶段－青铜时代。 中国使用铜的历史年代久远。大约在六、七千年以前我们的祖先就发现并开始使用铜。1973年陕西临潼姜寨遗址曾出土一件半圆型残铜片，经鉴定为黄铜。1975年甘肃东乡林家马家窑文化遗址（约公元前3000左右）出土一件青铜刀，这是目前在中国发现的最早的青铜器，是中国进入青铜时代的证明。相对西亚、南亚及北非于距今约6500年前先后进入青铜时代而言，中国青铜时代的到来较晚，但却不能否认它是独立起源的，因为中国存在一个铜器与石器并用时代，年代距今约为5500~4500年。中国在此基础上发明青铜合金，与世界青铜器发展模式相同，因而可以排除中国青铜器是由境外传播而来之说。 “国之大事，在祀及戎”。对于中国先秦中原各国而言，最大的事情莫过于祭祀和对外战争。作为代表当时最先进的金属治炼、铸造技术的青铜，也主要用在祭祀礼仪和战争上。夏、商、周三代所发现的青铜器，其功能（用）均为礼仪用具和武器以及围绕二者的附属用具，这一点与世界各国青铜器有区别，形成了具有中国传统特色的青铜器文化体系。 一般把中国青铜器文化的发展划分为三大阶段，即形成期、鼎盛时期和转变期。形成期是指龙山时代，距今4500～4000年；鼎盛期即中国青铜器时代，时代包括夏、商、西周、春秋及战国早期，延续时间约一千六百余年，也就是中国传统体系的青铜器文化时代；转变时期指战国末期－秦汉时期，青铜器已逐步被铁器取代，不仅数量上大减，而且也由原来礼乐兵器及使用在礼仪祭祀，战争活动等等重要场合变成日常用具，其相应的器别种类、构造特征、装饰艺术也发生了转折性的变化。 一、形成期 距今4500~4000年龙山时代，相当于尧舜禹传说时代。古文献上纪载当时人们已开始冶铸青铜器。黄河、长江中下游地区的龙山时代遗址里，经考古发掘，在几十处遗址里发现了青铜器制品。从现有的材料来看，形成期的铜器有以下特点： １、红铜与青铜器并存，并出现黄铜。甘肃省东乡林家遗址，出土一件范铸的青铜刀；河北省唐山大城山遗址发现两件带孔红铜牌饰；河南省登封王城岗龙山城内出土一件含锡7%的青铜容器残片；山西省襄汾陶寺墓地内出土一件完整铜铃，系红铜；山东胶县三里河遗址出土两件黄铜锥；山东省栖霞杨家圈出土黄铜残片。发现铜质制品数量最多的是甘肃、青海、宁夏一带的齐家文化，有好几处墓地出土刀、锥、钻、环和铜境，有些是青铜，有些是红铜。制作技术方面，有的是锻打的，有的是用范铸造的，比较先进。 ２、青铜器品种较少，多属于日常工具和生活类，如刀、锥、钻、环、铜镜、装饰品等。但是应当承认当时人们已能够制造容器。此外，在龙山文化中常见红色或黄色陶鬶，且流口，腹裆部常有模仿的金属柳钉，如果认为这时的铜鬶容器与夏商铜鬶，爵、斝容器功能一样的话，当时的青铜器已经在或开始转向礼器了。 ３、一般小遗址也出土铜制品，一般居民也拥青铜制品。此外，这个时期的青铜制品多朴实无饰，就是有纹饰的铜镜也仅为星条纹、三角纹等等的几何文饰，绝无三代青铜器纹饰的神秘感。 二、鼎盛期： 鼎盛期即中国青铜器时代，包括夏、商、西周、春秋及战国早期，延续时间约一千六百余年。这个时期的青铜器主要分为礼乐器、兵器及杂器。乐器也主要用在宗庙祭祀活动中。礼器是古代繁文缛节的礼仪中使用的，或陈于庙堂，或用于宴饮、盥洗，还有一些是专门做殉葬的明器。青铜礼器带有一定的神圣性，是不能在一般生活场合使用的。所有青铜器中，礼器数量最多，制作也最精美。礼乐器可以代表中国青铜器制作工艺的最高水平。礼器种类包括烹炊器、食器、酒器、水器和神像类。这一时期的青铜器装饰最为精美，文饰种类也较多。 青铜器最常见花纹之一，是饕餮纹，也叫兽面纹。这种纹饰最早出现在距今五千年前长江下游地区的良渚文化玉器上，山东龙山文化继承了这种纹饰。饕餮纹，本身就有浓厚的神秘色彩。《吕氏春秋·先识》篇内云“周鼎著饕餮，有首无身，食人未咽，害及其身”，故此，一般把这种兽面纹称之为饕餮纹。饕餮纹在二里头夏文化中青铜器上已有了。商周两代的饕餮纹类型很多，有的像龙、像虎、像牛、像羊、像鹿；还有像鸟、像凤、像人的。西周时代，青铜器纹饰的神秘色彩逐渐减退。龙和凤，仍然是许多青铜器花纹的母题。可以说许多图案化的花纹，实际是从龙蛇、凤鸟两大类纹饰衍变而来的。 蝉纹，是商代、西周常见的花纹，到了春秋，还有变形的蝉纹。春秋时代，螭龙纹盛行，逐渐占据了统治地位，把其他花纹差不多都挤掉了。 中国古代青铜器的另一个突出特征是制作工艺的精巧绝伦，显示出古代匠师们巧夺天工的创造才能。用陶质的复合范浇铸制作青铜器的和范法，在中国古代得到充分的发展。陶范的选料塑模翻范，花纹刻制均极为考究，浑铸、分铸、铸接、叠铸技术非常成熟。随后发展出来毋需分铸的失蜡法工艺技术，无疑是青铜铸造工艺的一大进步。 在青铜器上加以镶嵌以增加美观，这种技术很早就出现了。镶嵌的材料，第一种是绿松石，这种绿色的宝石，至今仍应用在首饰上。第二种是玉，有玉援戈，玉叶的矛，玉刃的斧钺等。第三种陨铁，如铁刃铜钺，铁援铜刃，经鉴定，铁刃均为硕铁。第四种是嵌红铜，用红铜来组成兽形花纹。春秋战国时也有用金、银来镶嵌装饰的青铜器。 东周时代，冶铸技术发展较高，出现了制造青铜器的技术总结性文献《考工记》。书中对制作钟鼎、斧斤、弋戟等各种器物所用青铜中铜锡的比例作了详细的规定。由于战争频繁，兵器铸造得到了迅速发展。特别是吴、越的宝剑，异常锋利，名闻天下，出现了一些著名的铸剑的匠师，如干将，欧治子等人。有的宝剑虽已在地下埋藏两千多年，但仍然可以切开成叠的纸张。越王勾践剑等一些剑，其表面经过一定的化学处理，形成防锈的菱形、鳞片形或火焰形的花纹，异常华丽。 中国青铜器还有一特点，就是迄今为止没有发现过任何肖像。不少的青铜器用人的面形作为装饰品，如人面方鼎、人面钺等，但这些人面都不是什么特定人物的面容。更多的器物是人的整体形象，如人形的灯或器座；或者以人的整体作为器物的一部分，如钟架有佩剑人形举手托住横梁，铜盘下有几个人形器足之类，这些人形大部分是男女待从的装束，而且也不是特定婢奴的肖像。四川广汉三星堆出土的立体像、人头像，大小均超过正常人，均长耳突目，高鼻阔口，富于神秘色彩，应是神话人物。 商周青铜器中数以万计的铜器留有铭文，这些文字，现在一般叫金文。对于历史学者而言起着证史、补史的作用。 中国青铜器的铭文，文字以铸成者为多。凹入的字样，称为阴文，少数文字凸起，称阳文。商代和西周，可以说铭文都是铸成的，只有极个别用锋利的工具刻字的例子。 西周晚期，开始出现完全是刻成的铭文。战国中期，大多数铭文已经是刻制的，连河北省平山中山王汉墓的三件极为典重的礼器，都是契刻而成，其刀法异常圆熟，有很高的艺术价值。 古人认为青铜器极其牢固，铭文可以传流不朽，因此要长期流传的事项必须铸在青铜物之上。因此，铭文已成为今天研究古代历史的重要材料。 三、转变时期； 转变时期一般指战国末年至秦汉末年这一时期。经过几百年的兼并战争及以富国、强兵为目的的政治、经济、文化改革，以郡县制取代分封制，具有中央集权性质的封建社会最终建立，传统的礼仪制度已彻底瓦解，铁制品已广泛使用。社会各领域均发生了翻天覆地的变化。 青铜器在社会生活中的地位逐渐下降，器物大多日用化，但是具体到某些青铜器，精美的作品还是不少的。如在陕西临潼秦始皇陵掘获的两乘铜车马。第一乘驾四马，车上有棚，御者为坐状。这两乘车马均为青铜器铸件构成，大小与实际合乎比例，极其精巧。车马上还有不少金银饰件，通体施以彩绘。第二乘马，长、高米，可以说是迄今发掘到的形制巨大、结构又最复杂的青铜器。 到了东汉末年，陶瓷器得到较大发展，在社会生活中的作用日益重要，从而把日用青铜器皿进一步从生活中排挤出去。至于兵器，工具等方面，这时铁器早已占了主导地位。隋唐时期的铜器主要是各类精美的铜镜，一般均有各种铭文。自此以后，青铜器除了铜镜外，可以说不再有什么发展了，因而本网对中国古代铜器发展的研究，至隋唐为止。 追问： 复制别人的 这个我刚看过 鄙视这类团队 回答： 我只是代表我 不代表团队啊·········· 追问： 额 这话我喜欢 采纳了
在土里埋时间长了氧化的结果
毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。文科大学生一般写的是理论性论文。理论性论文具体又可分成两种：一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学的运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：1．专题型论文。这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。2．论辩型论文。这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。如《家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质吗?》一文，是针对“家庭联产承包责任制改变了农村集体所有制性质”的观点，进行了有理有据的驳斥和分析，以论辩的形式阐发了“家庭联产承包责任制并没有改变农村集体所有制”的观点。另外，针对几种不同意见或社会普遍流行的错误看法，以正面理由加以辩驳的论文，也属于论辩型论文。3．综述型论文。这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。4．综合型论文。这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。因此，它是一篇综合型的论文。 论文格式 1、题目：题目应简洁、明确、有概括性，字数不宜超过20个字（不同院校可能要求不同）。本专科毕业论文一般无需单独的题目页，硕博士毕业论文一般需要单独的题目页，展示院校、指导教师、答辩时间等信息。英文部分一般需要使用Times NewRoman字体。2、版权声明：一般而言，硕士与博士研究生毕业论文内均需在正文前附版权声明，独立成页。个别本科毕业论文也有此项。3、摘要：要有高度的概括力，语言精练、明确，中文摘要约100—200字（不同院校可能要求不同）。4、关键词：从论文标题或正文中挑选3～5个（不同院校可能要求不同）最能表达主要内容的词作为关键词。关键词之间需要用分号或逗号分开。5、目录：写出目录，标明页码。正文各一级二级标题（根据实际情况，也可以标注更低级标题）、参考文献、附录、致谢等。6、正文：专科毕业论文正文字数一般应在3000字以上，本科文学学士毕业论文通常要求8000字以上，硕士论文可能要求在3万字以上（不同院校可能要求不同）。毕业论文正文：包括前言、本论、结论三个部分。前言（引言）是论文的开头部分，主要说明论文写作的目的、现实意义、对所研究问题的认识，并提出论文的中心论点等。前言要写得简明扼要，篇幅不要太长。本论是毕业论文的主体，包括研究内容与方法、实验材料、实验结果与分析（讨论）等。在本部分要运用各方面的研究方法和实验结果，分析问题，论证观点，尽量反映出自己的科研能力和学术水平。结论是毕业论文的收尾部分，是围绕本论所作的结束语。其基本的要点就是总结全文，加深题意。7、致谢：简述自己通过做毕业论文的体会，并应对指导教师和协助完成论文的有关人员表示谢意。8、参考文献：在毕业论文末尾要列出在论文中参考过的所有专著、论文及其他资料，所列参考文献可以按文中参考或引证的先后顺序排列，也可以按照音序排列（正文中则采用相应的哈佛式参考文献标注而不出现序号）。9、注释：在论文写作过程中，有些问题需要在正文之外加以阐述和说明。10、附录：对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入附录中。有时也常将个人简介附于文后。
石要红梁开夏真
第一作者简介：石要红，女，1966年生，在职博士研究生，教授级高工，主要从事海洋工程地质、环境地质研究。
（广州海洋地质调查局 广州 510760）
摘要 对珠江口伶仃洋海底表层沉积物中重金属的分布规律进行了研究，并利用瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态危害指数法对重金属的生态危害程度进行了评价。研究结果表明，珠江口伶仃洋西岸附近的海底表层沉积物的重金属含量大于伶仃洋东岸附近的海底表层沉积物的重金属含量，重金属Zn、Cu、Cr、Cd、As和 Hg的含量总体上表现为由西北向东南逐渐减小。生态危害评价结果显示，研究区内除4个站位为生态危害中等外，其余47个站位为生态危害轻微，海底表层沉积物重金属的污染程度顺序为Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn。
关键词 生态危害评价 重金属 沉积物 伶仃洋
珠江口伶仃洋水域位于珠江三角洲地带，为喇叭状河口湾，珠江东四门的径流汇集于此并流入南海。该水域沿岸北有广州市，东有香港特别行政区和深圳特区，西有中山市、澳门特别行政区和珠海特区。优越的地理位置和丰富的自然资源，使得沿岸地区社会经济迅猛发展，沿岸富含重金属和油类的工农业废水和生活污水排放量不断增加。大量未经处理或处理过未达标准的生活污水、工业废水直接或间接排入珠江口伶仃洋，致使水质恶化，而水体中的绝大部分重金属通过多种途径迅速转移至海底沉积物，造成海底表层沉积物中的重金属含量增高，珠江口伶仃洋水域生态环境发生较大变化，污染状况日趋严重，特别是海底表层沉积物重金属污染，它具有来源广、残留时间长、蓄积性、污染后难于恢复、易于沿食物链转移转移富集等特征，生态环境受到严重影响，给水生生物和人体健康带来极大的不利（逄勇等，2003；何桂芳等，2004；林卫强等，2002）。
本文根据广州海洋地质调查局承担的“我国重点海岸带滨海环境地质调查与评价”之珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查项目2004年、2005年的综合调查成果资料，对伶仃洋水域海底表层沉积物中的重金属元素（包括非金属元素砷）的含量分布规律进行了研究，并利用瑞典科学家Lars Hakanson的潜在生态危害指数法对重金属的生态危害程度进行了评价。
图1 珠江口伶仃洋海底沉积物取样站位
Location of surface sediment sample in Lingdingyang of Pearl River Estuary
1 材料与方法
分别于2004年5月和2005年5月，对内伶仃洋和外伶仃洋进行环境地质调查，共布设51个沉积物取样站位（图1），沉积物样品利用无扰动重力取样器采集。所有样品采集、保存、制备和前处理均按照中华人民共和国国家标准《海洋调查规范—海洋地质地球物理调查》（GB/T13909-92）和《海洋监测规范》（GB17378-98）的要求操作。Cu、Pb、Zn、Cr、采用等离子光谱（ICP）测定，Cd 采用无火焰原子吸收分光光度法测定，Hg采用冷原子吸收法测定。
2 结果与讨论
重金属的含量分布
珠江口伶仃洋海底表层沉积物中的重金属含量见表1。通过综合分析研究区内海底表层沉积物样品的重金属元素含量的空间分布可知，珠江口伶仃洋西岸附近的海底沉积物的重金属含量大于伶仃洋东岸附近的海底表层沉积物的重金属含量；研究区内，海底表层沉积物的重金属元素含量高值区位于澳门和九澳岛以东、以南海域，其次为珠江东四口门处、珠海、深圳和香港特别行政区近岸；重金属元素Zn、Cu、Cr、Cd、As和 Hg的含量总体上表现为由西北向东南逐渐减小，重金属Pb的含量分布特点为南部海域略高于北部海域；珠江口伶仃洋海域海底表层沉积物的重金属主要受路源污染物的影响。以上分析结果与海水底层重金属含量分布特点一致（夏真等，2004；夏真等，2005）。
表1 珠江口伶仃洋表层沉积物中重金属含量（wB/10-6）Table1 Heavy metal contents（wB/10-6）in surface sediments from the Lingdingyang of the Pearl River Estuary
续表
珠江口伶仃洋沿岸城镇向伶仃洋排放大量的工业废水是沿岸海底表层沉积物中重金属含量高的主要原因，且近岸处高于远岸处；此外，伶仃洋西岸海底表层沉积物类型主要为粘土、粉砂粘土和粘土质粉砂，而东岸海底表层沉积物类型则为粘土质砂、粉砂质砂，显然西岸海底表层沉积物较东岸沉积物细，更易于吸附重金属，这也是西岸海底表层沉积物重金属含量高于东岸海底表层沉积物重金属含量的原因之一。
重金属的潜在生态危害评价
利用瑞典科学家Lars Hakanson提出的生态危害指数法对珠江口沉积环境的生态危害进行评价。沉积物中第i种重金属的潜在生态危害系数 及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数RI可分别表示为（Hakanson L.，1980）：
南海地质研究.2006
南海地质研究.2006
式中： ， ：为表层沉积物重金属浓度的实测值；
：为计算所用的参比值，本研究中采用了工业化前全球沉积物中重金属最高背景值为参比值，表2。
：潜在生态危害系数，沉积物重金属潜在生态危害划分的标准见表3。
：重金属元素i的毒性系数，它主要反映重金属的毒性水平和生物对重金属污染的敏感程度，有关重金属的毒性系数见表2（刘芳文等，2002；丘耀文等，1997；王增焕等，2004）。
南海地质研究.2006
表3 潜在生态危害指数法污染程度的划分Table3 Contamination degree of Hakanson potential ecological risk index
按工业化前全球沉积物中重金属最高背景值为参照值的计算结果列于表4。从表4的潜在生态危害指数分析结果可知，研究区内有4个站位150≤RI＜300，为生态危害中等，其余47个站位RI＜150，为生态危害轻微。根据潜在生态危害系数（ ）的分析结果，危害较严重的为Cd，＜ ＜182，研究区内8%站位为生态轻微危害，8%站位为生态危害中等，2%站位为生态危害强，2%站位为生态危害很强。其次为Hg，＜ ＜，90%站位为生态轻微危害，10%站位为生态危害中等。其余如下：Cu，＜ ＜，98%站位为生态轻微危害，2%站位为生态危害中等；Pb，＜ ＜，100%站位为生态轻微危害。Cr，＜ ＜，100%站位为生态轻微危害；Zn，＜ ＜，100%站位为生态轻微危害。故珠江口伶仃洋海底表层沉积物重金属的污染程度顺序为Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn。
南海地质研究.2006
续表
3 结论
1）珠江口伶仃洋西岸附近的海底表层沉积物的重金属含量大于伶仃洋东岸附近的海底表层沉积物的重金属含量；海底表层沉积物的重金属含量高值区位于澳门和九澳岛以东、以南海域，其次为珠江东四口门处、珠海、深圳和香港特别行政区近岸；重金属元素Zn、Cu、Cr、Cd、As和 Hg的含量总体上表现为由西北向东南逐渐减小，重金属Pb的含量分布特点为南部海域略高于北部海域；
2）珠江口伶仃洋海域海底表层沉积物的重金属主要受路源污染物的影响。
3）研究区内有4个站位150≤RI＜300，为生态危害中等，其余47个站位RI＜150，为生态危害轻微。故珠江口伶仃洋海底表层沉积物重金属的污染程度顺序为Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn。
参考文献
何桂芳，袁国明，李凤岐.2004.珠江口沿岸城市经济发展对珠江口水质的影响［J］.海洋环境科学，23（4）：50～52林卫强，李适宇.2002.珠江口水环境可持续发展的探讨［J］.海洋环境科学，21（4）：54～58
刘芳文，颜文，王文质，等.2002.珠江口沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价［J］.海洋环境科学，21（3）：34～38
逄勇，李学灵，龙江.2003.珠江三角洲陆源污染和香港水域排污对伶仃洋的影响［J］.水科学进展，14（5）：559～562
丘耀文，王肇鼎.大亚湾海域重金属潜在生态危害评价［J］.热带海洋，16（4）：49～53
王增焕，林钦，李纯厚，等.2004.珠江口重金属变化特征与生态评价［J］.中国水产科学［J］.11（3）：214～219
夏真，林进清，郑志昌，等.2004.珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查（内伶仃岛以北水域）成果报告
夏真，林进清，郑志昌，等.2005.珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查（内伶仃岛以南水域）成果报告
Hakanson ecological risk index for aquatic pollution control：a sedimentological approach［J］.Water res，14：975～1001
Pollution of heavy metals in the Lingdingyang of Pearl river Estuary and its assessment of potential ecological risk
Shi YaohongLiang KaiXia Zhen
（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）
Abstract：This paper dealt with the distribution of heavy metals in surface sediments from the Lingdingyang of the Pearl River Estuary，and the method of potential ecological risk index presented by Lars Hakanson was used to assess the heavy metal’s ecological results showed that the mental contents of surface sediments from west offshore is bigger than that from east contents of Zn，Cu，Cr，Cd，As and Hg appear gradually degressive from northwest to assessment result of the heavy metals’ecological risk revealed that except four stations，which belongs to middle potential ecological risk，the other forty seven stations belongs to slight potential ecological order of polluting degree of these heavy metals in surface sediments from the Lingdingyang of the Pearl River Estuary is Cd＞Hg＞Cu＞As＞Pb＞Cr＞Zn.
Key Words：assessment of ecological risk heavy metals sediments Lingdingyang
海洋（SEA），地理名词，是地球上最广阔的水体的总称。地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，海洋的中心部分称作洋，边缘部分称作海，彼此沟通组成统一的水体。学术堂整理了十五个有关纪录片海洋的论文题目，供大家进行参考：1、蓝色经济区海洋优势产业布局优化研究2、海洋产业立法问题研究3、三维GIS在数字海洋中的应用4、海洋石油污染与生物修复5、陆源污染防治与海洋环境保护法律问题研究6、北海区主要海洋产业现状比较分析7、海洋资源开发的绿色评价模型研究8、我国国家海洋公园建设的背景、目的及现状研究9、浅析丹东海洋经济可持续发展战咯研究10、基于学案导学教学法的高中地理海洋权益教育研究11、格老秀斯与《海洋自由论》12、海洋生态补偿立法研究13、基于波士顿矩阵的广东省海洋产业竞争力评价研究14、蓝色国土的呼唤——当前我国维护海洋权益的必要性和意义分析15、论海洋环境保护的国际合作
付少英
作者简介：付少英，男，1973年出生，博士，高级工程师，现从事天然气水合物和海洋地质研究。e⁃mail：fushao＠
（广州海洋地质调查局 广州 510760）
摘要 对东沙群岛海域HD170和HD196A两个站位，通过系统的顶空气和孔隙水离子取样测试，对柱状样沉积物和底层水中游离甲烷的含量和沉积物孔隙水的离子组成特征以及孔隙水的来源进行了分析。游离气的分析表明，多数沉积物样品中游离甲烷的含量小于20μL/kg，但在HD196A站位，随着沉积物在海底以下埋深的增加，其中的游离甲烷含量迅速增加，在754～774cm，沉积物中游离甲烷的含量达到了μL/kg，推测其下存在巨大的烃类供应源。孔隙水的86Sr/87Sr同位素测试显示，本文所研究的两个站位沉积物孔隙水来源于正常的海洋沉积过程，而δ11B的特征表明，沉积物中存在着与海水交换的吸附水，并且HD170站位的交换更多。柱状样沉积物孔隙水中，Ca2+、Mg2+与 浓度表现出随着深度增加而明显降低的趋势，其中HD196A站位的硫酸盐甲烷界面小于10mbsf，暗示了该站位深部很可能赋存天然气水合物。
关键词 东沙群岛 天然气水合物 游离甲烷 孔隙水 南海
天然气水合物是在低温、高压以及有足够气体供应条件下形成的一种天然气（主要为甲烷）与水组成的似冰状固态化合物，广泛分布于海底沉积物和大陆高纬度地区寒冷的冻土带中。由于其巨大的资源储量（估计为石油、煤、天然气等所有化石燃料矿产总储量的两倍）、潜在的地质灾害（海底天然气水合物分解可能引起大规模海底滑坡等灾害）以及对全球环境变化的影响而备受关注（Kvenvolden，1993；史斗等，1999）。
天然气水合物的地球化学勘探目前还没有太好的方法。从现有研究来看，虽然沉积物中烃类气体含量升高、孔隙水的Cl-子含量降低以及δ18O、δD同位素出现正异常等是天然气水合物存在的较好指示（Lorenson et al.，2000；Matsumoto et al.，2000；Thiery et al.，1998；Ussler et al.，1995；De Lange et al.，1998），但在上覆的浅表层沉积物中却没有明显的地球化学异常。布莱克海台天然气水合物的研究显示，沉积物孔隙水硫酸盐含量变化可以指示甲烷通量以及下伏天然气水合物的存在（Borowski et al.，1996，2000；Dickens，2001）。本研究通过分析东沙群岛海域HD170和HD196A两个柱状样的沉积物游离烃和孔隙水硫酸盐特征，对该海域的天然气水合物资源前景进行了预测。
1 地质背景及实验样品
东沙群岛海域位于南海北部大陆边缘，东邻马尼拉俯冲构造带。新生代地层共发育7个地震层序。其中层序Ⅰ⁃Ⅲ，为平行结构、不连续和中到强振幅，直接覆盖在声学基底之上，它是典型的断陷盆地沉积，是南海扩张前沉积层序。而层序Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ为南海扩张后发育的3个沉积层序，经历了较强烈的构造抬升作用、岩浆活动和沉积物剥蚀作用。区域内发育NEE⁃SWW和NW⁃SE向两组断裂，且以NEE⁃SWW向断裂最为发育。断裂大多具有多次活动，且为上新世到第四纪的活动断裂构造，断块抬升幅度大，沿断裂带发生岩浆侵入。晚新生代期间经历了二次重要的构造运动，即东沙运动（～）和流花运动（～），奠定了该区的构造格局。由于在8Ma以前台湾岛不存在，受该区中国东部大陆边缘与吕宋岛弧碰撞所产生的构造运动的影响，活动的古东海大陆边缘延伸至东沙群岛海区东北部（吴时国等，2004）。
HD⁃170和HD⁃196A柱状样均取自东沙群岛以东的海域（图1），柱状样的取样信息见表1。
图1 柱状样的站位分布
The distribution of the cores studied
表1 柱状样信息 Table1 Information of the cores studied
其中，HD⁃170柱状样沉积物岩性单一，上部（0～500cm）钙质生物含量在5%左右，为粘土质粉砂；下部（500～756cm）钙质生物含量在10%～15%之间，为含钙质粘土质粉砂。柱状样以粉砂为优势组分。而HD⁃196A柱状样上部（0～360cm）为粘土质粉砂，钙质生物含量在5%左右；下部（360～774cm）为含钙质生物粘土质粉砂，钙质生物含量一般在10%～15%之间，硅质生物及植物碎片少量，沉积物以粉砂为优势组分。
在野外现场，从顶到底，每隔80cm采集20cm样品，制作顶空气样品，通过PE⁃8700型气相色谱仪测定沉积物中游离甲烷的含量。
在野外现场同时将柱状样取样管中海水作为海底的底层水，同样通过P E⁃8700型气相色谱仪，对两个柱状样底层水中游离甲烷进行了测试。
沉积物孔隙水样品的取样是对柱状样以20cm的间隔进行系统的子样采集，样品由南京大学海洋地球化学研究中心测试，测试仪器为瑞士万通公司的790IC离子色谱。
另外，为了确定沉积物孔隙水的来源，也对部分孔隙水样品的硼（δ11B）、锶（87Sr/86Sr）进行了同位素的测定分析，测试由南京大学海洋地球化学研究中心完成。
2 沉积物顶空气特征
测试结果（表2）显示，HD170和HD196A两个柱状样的沉积物样品中都普遍含有游离态甲烷，而HD196A柱状样600～620cm段样品还检测到乙烷。同时，两个柱状样的海底底层水中也含有一定浓度的游离甲烷，并且 HD170 站位中底层水中游离甲烷的含量大于HD196A站位。从甲烷的浓度看，多数沉积物样品中游离甲烷的含量小于20μL/kg。
表2 沉积物中顶空气的气态烃组成特征 Table2 The hydrocarbons composition of headspace gases from the sediments
垂向上，在HD170站位，随着海底以下埋深的增加，沉积物中游离甲烷含量总体上呈现出逐渐降低的趋势。而在HD196A站位，随着海底以下埋深的增加，沉积物中游离甲烷含量总体上呈现出增加的趋势，特别是从500～520cm开始，甲烷的含量迅速增加，到754～774cm，沉积物中游离甲烷的含量达到了μL/kg。按此趋势推测，HD196A站位底部很可能存在一个巨大的甲烷源。
3 沉积物孔隙水的特征
天然气水合物的形成和分解，引起甲烷等烃类气体在垂向上的运移，会与沉积物中的硫酸盐离子发生氧化反应，形成的二氧化碳又会与沉积物孔隙水中Ca2+、Mg2+等阳离子发生反应，形成碳酸盐沉淀，从而造成沉积物孔隙水中Ca2+、Mg2+等阳离子的浓度降低，因此天然气水合物的存在，会在沉积剖面上造成一种特定的地球化学环境，引起沉积物孔隙水离子浓度的变化，剖面上孔隙水离子浓度的变化可以有效地指示天然气水合物的存在。因此，为了追踪天然气水合物存在的蛛丝马迹，本文对东沙群岛海域HD170站位和HD196A站位，其沉积物孔隙水离子浓度在沉积剖面上的变化特征进行了分析。
HD170 站位
沉积物孔隙水离子浓度组成剖面（图2）显示，在HD⁃170，柱状样沉积物孔隙水中，Cl-浓度在剖面上有比较强烈的波动，但总体上表现为缓慢降低的趋势； 浓度在HD⁃170站位波动较大，总体上同样表现出随着深度增加而明显降低的趋势；Ca2+浓度有比较大的波动，整体上表现为随着深度增加而明显降低；而Mg2+和B3+浓度的变化趋势接近，呈现出缓慢下降的趋势。总体上，Ca2+、Mg2+浓度的变化趋势与 浓度的变化趋势十分吻合，这表明 的氧化反应可能是引起沉积物孔隙水离子浓度变化的主要原因。
图2 HD170站位柱状样沉积物孔隙水的离子组成剖面
Pore⁃water ions compositions profile from HD170 core
为了更好地表示沉积物孔隙水中离子组成特征与天然气水合物的关系，这里进一步对HD170站位沉积物孔隙水 /Cl-和Mg2+/Ca2+的比值进行了分析（图2）。总体上， /Cl-与 的变化趋势相似，也是随着沉积物在海水以下埋深的增加而降低，但 /Cl-比的变化更接近线性。与 /Cl-比的变化完全相对应，Mg2+/Ca2+的比值随着沉积物在海水以下埋深的增加而接近线性增加。沉积物孔隙水 /Cl-和Mg2+/Ca2+的变化，显示出 的氧化反应在沉积物中占主导地位。
HD196A 站位
HD⁃196A站位沉积物孔隙水离子浓度组成剖面（图3）显示，该站位柱状样沉积物孔隙水中，在5mbsf以上，随着沉积物在海底的埋深增加，Cl-、 、Ca2+、Mg2+以及B3+的含量总体上呈现缓慢变化的趋势。在剖面上Cl-保持平缓的波动， 、Ca2+和Mg2+表现出缓慢降低，而B3+表现出波动。而在5mbsf以下，随着沉积物在海底的埋深增加，Cl-含量大幅度波动，但总体上表现为降低； 、Ca2+和Mg2+浓度迅速降低；而B3+浓度先缓慢增加，在有一大幅度增加，后有在高含量水平保持缓慢增加，总体上呈现出增加的趋势。总体上，与HD170站位的情况相似，Ca2+、Mg2+浓度与 浓度的变化趋势十分吻合，这表明 的氧化反应是引起沉积物孔隙水Ca2+、Mg2+浓度变化的主要原因。
图3 HD196A站位柱状样沉积物孔隙水的离子组成剖面
Pore⁃water ions compositions profile from HD196A core
HD196A站位沉积物孔隙水 /Cl-和Mg2+/Ca2+的比值（图2）表现出与HD170站位同样的变化特征。总体上， /Cl-与 的变化趋势相似，而Mg2+/Ca2+的变化趋势与 /Cl-相反，随着沉积物在海底的埋深增加， /Cl-先保持缓慢降低的趋势，而Mg2+/Ca2+保持缓慢增加的趋势。在以下， /Cl-迅速降低而Mg2+/Ca2+迅速增加。显示了 的氧化反应在沉积物中占主导地位。
4 孔隙水的同位素组成
HD170和HD196A 站位沉积物孔隙水的锶同位素（87Sr/86Sr）分布在 ～之间，平均值为（表3）。这与平均海水的锶同位素组成十分接近，表明本研究中所测试的样品中，其沉积物孔隙水主要是来自于海水。
从沉积物孔隙水的硼同位素（δ11B）组成（表3）看，δ11B的含量界于‰～‰之间，平均值为‰，略低于正常海水的40‰。沉积物中δ11B值的下降，一般是由于沉积物中由粘土矿物的释放出富10B的流体造成的。因此沉积物孔隙水的δ11B组成特征表明，在东沙群岛的沉积物中可能存在着与海水进行交换的吸附水。并且HD170站位中，吸附水的含量要多过HD196A，因为在HD196A站位，沉积物孔隙水的δ11B普遍都重过HD170站位，更接近海水的平均值。
表3 沉积物孔隙水的组成 Table3 The compositions of δ11B and of87Sr/86Sr from pore water
5 讨论
在海洋沉积物形成的早期阶段，底部海水中的 一起进入了沉积物的孔隙中，是孔隙水重要的组成之一。在厌氧的海洋沉积物中，硫酸盐还原菌利用孔隙水 作为氧化剂氧化沉积物中的有机质（SOM），参与对沉积有机质的生物地球化学作用：
CaSO4+CH3COOH → CaCO3+H2S↑+CO2↑+H2O。这是造成海底以下浅表层沉积物中孔隙水 含量的下降的重要原因；而在接近硫酸盐还原带的底界，即硫酸盐⁃甲烷界面，甲烷发生的缺氧氧化反应（AMO）： 同样会造成硫酸盐含量的下降。由于硫酸盐还原菌对电子的摄取能力相对较强，甲烷菌的活动受限制，只有绝大部分硫酸盐被还原之后，甲烷生成作用才开始。
因此，HD196A站位柱状样沉积物中的高丰度的游离甲烷，不可能是由于甲烷菌的二氧化碳还原反应：CO2+4H2→CH4+2H2O形成的。而在海底消化有机质碎屑的醋酸根发酵作用：CH3COOH+4H2→CH4+CO2，虽然可以形成甲烷，但对于HD196A站位柱状样沉积物中游离甲烷的高丰度，显然也是不可能的。
事实上，HD170站位和 HD196A 站位都处于天然气水合物的资源远景区内，因此，HD196A站位测得的高丰度的游离甲烷，很可能就是由于深部天然气水合物分解释放出的甲烷气体向上运移的结果。
由于本研究中涉及到的东沙群岛海域位于台西南的西南角，海水深度界于320～3400m之间，地温梯度与台西南盆地差别不大，界于℃/100m～℃/100m间，平均地温梯度为℃/100m；底辟构造、海底滑塌体以及断层和褶皱等有利于天然气水合物形成的地质构造环境发育；在海底以下200～400m，沉积物孔隙度平均为55%左右，与布莱克海台相差不大；自渐新世以来，南海北部陆坡沉积速率较高，为天然气水合物的发育提供了良好的沉积条件。因此，这一区域也是天然气水合物调查研究的重点区域。
从沉积物中游离甲烷和 的浓度变化趋势外推，HD196A站位的SMI小于10mbsf，而HD170站位的SMI稍大些，约12mbsf。研究表明（Borowski et al.，1999），在深水沉积物中，SMI通常大于50m，而在天然气水合物出现的地区，由于甲烷氧化作用的强烈影响，导致孔隙水硫酸盐含量的迅速下降，从而使得沉积物中硫酸盐⁃甲烷界面较浅。因此，HD196A和HD170站位的SMI特征也显示出这两个站位深部可能存在天然气水合物，而HD196A的天然气水合物显示更为显著。
6 结论
通过本研究，可以获得以下几点认识：
（1）HD196A站位沉积物中高丰度的游离甲烷（μl/kg），表明其下存在烃类供应源。
（2）HD196A和HD170站位的SMI较浅，表明研究区具有良好的天然气水合物资源前景。
（3）沉积物孔隙水的87Sr/86Sr接近海水，表明孔隙水来源于海水。
（4）沉积物孔隙水的δ11B组成较海水轻，显示沉积物中存在可与海水交换的吸附水。
致谢
样品的野外采集得到了广州海洋地质调查局海洋四号调查船全体工作人员的帮助，室内样品的分样工作及顶空气的测试工作由广州海洋地质调查局实验测试所的有关人员参与完成，而孔隙水的测试为南京大学的同仁完成，在此对上述人员的工作表示感谢。
在研究过程中，广州海洋地质调查局吴能友教授给予了很好的指导意见，在此致以感谢。
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The geochemical characteristics of free gases and pore water from core sediments in Dongsha Area，South China Sea
Fu Shaoying
（Guangzhou Marine Geology Survey，Guangzhou，510760）
Abstract：The cores of HD170 and HD196A were collected from Dongsha Area，South China Sea，and the analysis were carried on the concentration of free methane by headspace gases and of Cl-、 、Ca2+、Mg2+and B3+from pore water and on the compositions of86Sr/87Sr andδ11B，re is a high free methane composition，about μL/kg，in 754～774cmof HD196A，which in dicates a huge hydrocarbons profiles of ，Ca2+，Mg2+and /Cl-and Mg2+/Ca2+show that there are probably gas the isotope of86Sr/87Sr and δ11B suggests that there maybe is seawater source of pore water and some absorbed the end，the author analysized the potential of gas hydrate in Dongsha Area，South China Sea.
Key words：Dongsha Area gases hydrate free methane pore water South China Sea