珊瑚的论文参考文献

周世光业渝光刘新波

（地质矿产部海洋地质研究所）

提要本文对海南岛三亚三井全新世形成的珊瑚中稀土元素进行了系统分析研究，结果表明，稀土元素具有明显分布特征：①在井深4～7m范围内，∑REE变化频繁；②LREE/HREE的比值增大；③Ce出现相对大的负异常。这些特征表明，在井深4～7m范围内，珊瑚礁成岩环境频繁受到古气候变化的影响，径流和风化作用增强，并且出现了相对强的氧化环境。而径流和风化作用的增强及相对强的氧化环境的形成，通常由暖湿的古气候所致。说明珊瑚礁中稀土元素对古气候变化有良好的指示作用。

关键词海南岛珊瑚礁稀土元素古气候

在古气候的指示剂中，以氧同位素和微量元素应用居多。对于微量元素，多以Cd/Ca,Ba/Ca,Mn/Ca和Pb/Ca等之比应用居多。但是这些微量元素往往受外界干扰较大，因此，有必要寻求新的古气候指示剂。

稀土元素之间，由于其电子排列的特殊性，具有非常相似的地球化学性质，而其间的微小分馏又与环境介质的氧化还原条件密切相关。珊瑚礁中的稀土元素组成，应与其生长时期的海水相平衡。其纵向变化规律是海水成分历史变化的反映，而海水成分的变化又与古气候变化密切相关。珊瑚中Ce的异常可以反映过去氧化还原条件的强度。珊瑚礁中REE/Ca的比值与氧同位素成分相结合，有可能探索重要的自然过程。利用个别河口珊瑚和沿海珊瑚中的稀土元素作为河水排放量的示踪剂，并推断降雨量、气候变化和风化历史，已有几篇文章报道。但利用珊瑚礁中的稀土元素探讨古气候变化的报道甚少。本文则通过海南岛三亚三井珊瑚礁中稀土元素的系统分析研究，探讨了珊瑚礁中稀土元素在古气候变化上的指示作用。

1实验和结果

实验样品的采集

实验样品取自海南岛三亚三井，该井为一浅井（0～15m）。井深以上是珊瑚礁，以下是陆源物质基底，这很容易从外观和一些参数将其区分。全部实验在地矿部海洋地质测试中心完成。

稀土元素的测试

珊瑚礁中稀土元素含量非常低，有的样品其稀土总量不超过几个μg/g。为了提高测试的精度，必须对样品进行特殊的预处理。处理流程与我们过去所报道的相同。采用的仪器为顺序扫描感耦等离子体光谱仪，型号为JY38S（法国JION YVON公司制造）。仪器的主要工作参数为：主光栅为4320条/mm，等离子体光源频率为40,68MHz，入射功率为lkW。采用蠕动泵，同轴玻璃雾化器进样，溶液提升量为1mL/min，载气为，冷却气为12L/min。观测高度为负载线圈上方 15mm处，入口狭缝为20μm，出口狭缝为30μm。每个元素积分，所采用的分析波长同我们过去所报道的。方法的回收率为95%～105%,RSD＜5%(n=1 1）。总共测试53个样品，测试结果如附表所示。

图1X射线衍射测试结果 XRD analysis result

矿物成分测试

样品的矿物成分是在D/max-rA型X射线衍射仪（日本理学）上完成的。测出的文石和低镁方解石含量如图1所示。

氧碳同位素的测试

氧、碳同位素的测试是在Delta E型稳定同位素质谱仪（Finigan mat公司制造）上完成的。测试结果如图2所示。

图2碳氧同位素测试结果 δ13C and δ18O results

2讨论

（1）从X射线衍射仪的测试结果（图1）可以看出，三亚三井珊瑚礁的成分是以文石为主，仅在4～7m井深范围内，文石含量明显减少，而低镁方解石含量明显增加。表明该时期的珊瑚礁经历了淡水的强烈改造，导致不稳定的文石变成稳定的低镁方解石。

（2）图2为碳、氧同位素测试曲线。可以看出，在4～6m井深范围，δ18和δ13明显富轻，说明大气降水中富轻的δ18O大量进入碳酸盐晶体中。这条曲线反映了珊瑚礁成岩状况，从而也反映了古气候情况，因为只有在暖湿的古气候条件下，才有大量淡水对碳酸盐进行改造。

（3）由表1可以看出，珊瑚礁中，无论是文石，还是低镁方解石，稀土含量都很低，稀土总量仅在几个至十几个μg/g范围。在井深0～4m和7～范围内，即在以文石为主的珊瑚礁中，∑REE随井深变化相对来说不是很大；而在4～7m井深范围内，即在以低镁方解石为主的珊瑚礁中，ΣREE随井深波动较频繁，反映了此时期的成岩环境频繁地受到了古气候变化的影响。

表1海南岛三亚三井珊瑚礁中稀土元素（ug/g) Table1REE in coral reef of Sanya-3-well in the Hainan Island

续表

图3文石中REE分布模式 distribution in aragonite

图4低镁方解石中REE分布模式 distribution in low-Mg calcite

（4）图3和图4为不同井深的文石和低镁方解石中稀土元素的分布模式图，均呈现富集轻稀土元素。这是由于稀土元素随原子数的增加，其离子半径系统减小，因而稀土元素在海水中与碳酸盐离子和羧酸盐离子形成的络合物，其稳定程度也随原子数的增加而增强。轻稀土优先被结合进珊瑚基质，而重稀土则滞留在海水中。Shaojun Zhong等曾做过实验，在海水和方解石之间，稀土元素的分配系数随原子数的增加而系统减少。例如：从最轻的稀土元素La到最重的稀土元素Yb，其分配系数由减少到。与海水中稀土元素分布模式相比，Ce呈现很小的负异常。表明三亚三井珊瑚礁成岩过程中，受到一定程度陆源物质的影响。如果以 LREE/HREE表示轻重稀土分异程度，综观分析结果，在低镁方解石中，LREE/HREF约为7～8，而在文石中，约6～7。这表明在4～7m井深范围内，即大约在距今4～7ka期间，由于气候温湿，径流所携带的陆源物质增加，使LREE迁移供给海洋的几率增大，这样一来，LREE更有机会结合进珊瑚基质或吸附其表面，而HREE形成稳定络合物滞留在海水中。

（5）文石是热带珊瑚礁的初始矿物成分，将△Ce/Ce＊在100%的文石基础上归一，其结果如图5所示。可以看出，大约在4～7m井深范围的低镁方解石中，△Ce/Ce＊的归一曲线出现明显峰值，表明大约在距今4～7ka期间，曾出现过一个相对强的氧化环境，海水的Ce3＋被氧化成Ce4＋，这是非常难溶的离子，它迅速以CeO2形式沉淀，使珊瑚礁成岩环境的海水相对更加亏损Ce。由于原生碳酸盐中的稀土元素是来源于附近海水，因而使珊瑚礁中Ce的亏损加剧。而相对强的氧化环境通常由暖湿的古气候所致。表明珊瑚礁中的稀土元素对古气候变化具有良好的指示作用。

图5在100%文石基础上归一后的△Ce/Ce＊的变化图（×102) Changes of△Ce/Ce*on the basis of 100%of aragonite

3结语

海南岛三亚三井全新世珊瑚礁中的稀土元素，具有下列地球化学特征：①在井深4～7m范围内，即文献报道的约在4～7ka期间，∑REE随井深波动频繁；②低镁方解石中（约在4～7m井深范围）的LREE/HREE较文石中（约在0～4m和7～井深范围）的LREE/HREE大一些；③在100%的热带珊瑚礁初始矿物成分文石基础上归一的△Ce/Ce＊曲线，约在4～7m井深范围，出现明显峰值。这些特征表明，约在4～7ka期间，珊瑚礁的成岩环境频繁受到古气候变化的影响，径流和风化作用增强，并出现相对强的氧化环境。这些现象的出现，通常由暖湿的古气候所致，说明此期间为暖湿的古气候期。这一结论与碳氧同位素的测试结果和文献报道相符。《中国全新世大暖期气候与环境》一书，综合多种资料（孢粉、冰岩心、古湖泊、古土壤、考古、海岸带变化）指出，中国全新世大暖期出现距今约～。由此可见，珊瑚礁中的稀土元素对古气候变化具有良好的指示作用。

致谢张明书研究员提供样品，特此表示感谢。

参考文献（略）

（海洋地质与第四纪地质，1997,～109页）