北部湾沉积物粘土矿物分布特征及其环境意义

何海军，甘华阳，石要红，刘文涛

(国土资源部海底矿产资源重点实验室，广州海洋地质调查局，广东广州 510075)

北部湾沉积物粘土矿物分布特征及其环境意义

何海军，甘华阳，石要红，刘文涛

(国土资源部海底矿产资源重点实验室，广州海洋地质调查局，广东广州 510075)

本文以南海北部湾SO-31沉积柱为研究对象，研究了14C年代学和粘土矿物学特征，并对部分全球气候事件进行了对比，为古环境、古气候的恢复提供基础资料，也为全球重大气候事件在该区域的响应提供信息。结果显示全新世以来地层沉积正常，平均沉积速率为0.57mm/a。粘土成分主要由蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石组成，组合类型为蒙脱石-伊利石-高岭石-绿泥石型。全新世以来环境气候演变可划分为五个阶段：低温期阶段、干湿交替的寒冷气候阶段、逐渐升温阶段、干旱温暖气候阶段、湿热阶段。气候在每个阶段背景下还存在一些次级波动，总体趋势为干湿交替，温度逐渐上升。由于海域环境及矿物指标的影响，北部湾SO-31沉积柱粘土矿物记录的降温事件时间比其他指标记录的新仙女木降温事件发生时间滞后500～800a。

粘土矿物 分布特征 环境意义 沉积速率 北部湾

He Hai-jun, Gan Hua-yang, Shi Yao-hong, Liu Wen-tao. Distribution features of clay minerals in sediments of the Beibu Gulf and their environmental significance[J]. Geology and Exploration,2016,52(3):0584-0593.

0 引言

近年来，孢粉、地球化学元素、粒度、磁化率、氧同位素等环境指标已被广泛运用于气候环境方面研究，对重建古气候冷、暖周期性变化，恢复气候演化过程具有重要意义(吴江滢等，2007;王心源等，2008；Lietal.，2010;刘坚等，2012)。随着对全球变化研究的重视，以粘土矿物为手段来恢复古气候的方法受到世界各国许多学者的关注和采纳，粘土矿物及其组合反映的气候环境变化具有与其他指标所反映的气候环境信息同等重要的意义(Robert，2004；Junttilaetal.，2005；Ehrmannetal.，2007；Gingeleetal.，2007；Hamannetal.，2009；Frankeetal.，2010)。在一定时期内，区域地质背景的可变性较小，而气候环境变化则会迅速破坏沉积环境的水热平衡，影响粘土矿物的组合特征及含量。通过对粘土矿物的组合特征、含量等方面研究，结合精确的地质测年技术，可以揭示区域气候环境在地质历史时期内的演化过程(程捷等，2003；史兴民等，2007)。前人对南海北部湾地质背景(宋刚练，2012)、古气候和古环境做了大量研究，在气候演变方面取得了一定的认识(Lietal.，2010;吴敏等，2007，2011)，研究对象均为表层沉积物或分辨率低的柱状沉积物，难以精确反映气候环境演变信息，但其研究成果确立了人们对沉积物中粘土矿物的总体认识，给后来的研究者提供了更多可选的研究方法。本文以北部湾SO-31沉积柱为研究对象，进行高密度取样，分析粘土矿物垂向含量变化和组合特征，结合沉积物中有孔虫14C测年技术，构建地层年代序列，进一步揭示北部湾粘土矿物的古气候环境指示意义及全新世以来古气候演化过程，为该地区的古环境、古气候恢复提供基础资料。本文还进行部分全球气候事件对比，也可以为全球重大气候事件变在该区域的响应提供证据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

SO-31沉积柱位于南海北部湾(图1)，采样位置为E107°22′12.00″，N18°37′25.20″。北部湾地处热带和亚热带，冬季受大陆冷空气的影响盛行东北季风，夏季盛行西南风，年平均气温24.5°C。研究区构造位置位于南海西北陆架，是一个西、北、东三面环陆的半封闭型浅水海湾，也是南海最大的海湾。它西傍越南，北靠华南大陆，东倚雷州半岛和海南岛，并有琼州海峡与珠江口外海域相联，南通外海，沿岸岸线曲折，港湾主要分布于北岸。湾内水深在0～100m之间，湾内水深总体趋势是自北向南逐渐增大，海底地形相对平坦。红河及沿岸河流是该区的主要物质来源，珠江沉积物也可以通过琼州海峡达到该区域(Tang Danlingetal.，2003)。

图1 SO-31取样位置图Fig.1 Sampling locality of core SO-31 1-地名；2-取样站位；3-河流1-place name；2-sample location；3-river

1.2 样品及测试方法

2012年中德联合调查在北部湾利用重力取样器获取了SO-31沉积柱，样品长738cm，在室内按1cm的厚度3cm的间隔从上到下取样，共246个粘土矿物样品。分样过程中，采用顶、底及局部控制的方法，共取9个年龄样品。14C测年在美国贝塔实验室(Beta Analytic Inc)完成，在SO-31沉积柱9个不同深度位置挑选出同一种类的底栖有孔虫进行AMS14C测年。

粘土矿物在自然界中基本都是以碎屑矿物和自生矿物2种形式存在，前者主要用于解释源区气候变化，后者反映沉积区的气候变化(陈涛等，2005)。由于碎屑粘土矿物粒径往往大于自生粘土矿物粒径，在实验前用物理离心分离的方法将其分开，部分无法物理分离时，用Decoform软件对XRD衍射峰进行拟合与分解，从而将其分开。粘土矿物的提取是先用盐酸和双氧水进行分散和去除碳酸盐及有机质，并制成稳定悬浮液，然后根据Stokes法则提取粒径<2 um的成分，将提取液离心，去上清液，制定定向片进行粘土矿物的鉴定(周晓静等，2009)。

粘土矿物分析依据《海洋调查规范海洋地质地球物理调查》GB/T12763.8-2007进行。每个样品制取自然定向片、乙二醇饱和片和450℃加热片进行分析。分析仪器为理学(Rigaku)D/Max 2500PC型18kW粉末衍射仪，实验条件：CuKα(1.5418Å)，石墨单色器，管电压为40kV，管电流为200mA，扫描方式为θ/2θ扫描，扫描速度8°(2θ)/分，采数步宽0.02°(2θ)，环境温度25±2℃，湿度60%±5%。自然定向片和加热片的2θ扫描角度区间为2.5°～15°，乙二醇饱和片的扫描角度区间2.5～30°。

粘土矿物鉴定主要依据定向片的X衍射图谱进行，蒙脱石(含伊利石/蒙脱石随机混层矿物)采用1.7nm(001)晶面, 伊利石采用其1nm(001)晶面，高岭石(001)和绿泥石(002)使用0.7nm叠加峰。粘土矿物相对含量的半定量计算据Biscaye方法(Biscaye P E，1965)。

1.3 数据分析与处理

粘土矿物半定量分析采用CLAYQUAN 2007软件完成，矿物含量及数据统计选用Excel 及SPSS Statistics v22.0(IBM Corp.，美国)软件。图件采用Excel及Grapher9软件处理。14C年龄数据使用Calib7.0.1软件对所获得的14C年龄进行日历年龄校正，选取离取样站位最近的西沙群岛3个已知点的平均值利用marine04.14C校正数据库进行海洋碳库效应校正(Lietal.，2010)。本文采用校正后年龄(2σ，95%)，同时参考区间值。

2 结果

2.114C年龄及沉积速率

SO-31沉积柱14C年龄结果见表1。测年结果与地层正常沉积序列一致，并与深度呈现良好的线性关系(图2)。计算沉积速率通过两个测年点的线性关系得到，不考虑沉积物的固结压实和沉降作用。沉积柱垂向岩性变化不大，根据各段沉积速率并参考整段平均沉积速率，通过线性内插外延可以获得其余各深度点的年龄，建立年代序列。经计算，底部738cm的年龄为12850Cal.aBP，样品的平均分辨率为52a，最高分辨率21.43a。11040～10590Cal.aBP沉积速率最快，为1.40 mm/a；10590～5140 Cal.aBP沉积速率最慢，为0.13 mm/a；12850 Cal.aBP以来的平均沉积速率为0.57mm/a，见表2。

表1 SO-31沉积柱AMS14C测年结果

注：沉积物有孔虫14C测年在美国BETA实验室完成。

表2 SO-31沉积柱各段平均沉积速率与样品分辨率

图2 SO-31沉积柱14C年龄与深度关系Fig 2 14C age and depth of sediment in core SO-31

图3 SO-31沉积柱粘土矿物X射线衍射图谱(以135～138cm段样品为例)Fig.3 X-ray diffractogram of clay minerals in core SO-31(with 135～138cm as an example)

2.2 粘土矿物组合类型

SO-31沉积柱0～566cm为暗灰绿色淤泥，567～738cm为棕灰色泥，水平层理发育，无生物扰动结构，粒度未见明显变化，沉积环境稳定，为连续沉积。粘土成分主要由4种粘土矿物组成(表3)，X射线衍射图谱见图3。粘土矿物相对含量中，蒙脱石含量最高，为30%～64%，平均51.6%，其次为伊利石13%～43%，平均23.1%，高岭石10%～18%，平均13.9%，绿泥石9%～15%，平均11.4%，组合类型为蒙脱石-伊利石-高岭石-绿泥石型。

表3 SO-31沉积柱粘土矿物含量表

2.3 粘土矿物分布特征

粘土矿物各指标随深度的变化曲线见图4，各指标出现较为明显的波动，总体分为5个段。

第一段：深度738～605cm。自下而上蒙脱石含量处于相对较低水平，呈增加趋势，从35%增加至59%，平均40.6%；高岭石含量11%～15%，平均13.5%，呈逐渐降低趋势；伊利石含量从41%降至21%，平均34.4%，总体处于较高水平；绿泥石含量9%～12%，平均11.4%。伊利石向蒙脱石、高岭石演化趋势明显，各矿物含量有波动。

图4 SO-31 站位沉积物粘土矿物含量、矿物学指标变化、粒度变化、沉积年代和古气候事件对比图Fig.4 Comparison of content of clay mineral, mineral,grain size, sediment time and paleoclimate events 1-砂；2-粉砂；3-粘土1-sand；2-silt；3-clay

第二段：深度605～515cm。蒙脱石含量52%～62%，平均含量为57.7%；伊利石含量17%～29%，平均20.7%，自下而上有减少的趋势；高岭石含量10%～14%，平均11.84%，自下而上有下降的趋势；绿泥石含量9%～12%，平均9.7%。蒙脱石含量稳定在高值区，而伊利石含量稳定在低值区。

第三段：深度515～351cm。高岭石含量11%～18%，平均14%，呈增加趋势；绿泥石含量9%～14%,平均10.9%，呈波动变化，总体稳定；蒙脱石含量47%～64%，平均57.0%，呈降低趋势；伊利石含量13%～28%，平均18.2%，呈降低趋势。

第四段：深度351～80cm。蒙脱石含量42%～59%，平均51.5%，自下而上有降低的趋势；伊利石含量17%～31%，平均22.5%，自下而上有升高的趋势；高岭石含量12%～16%，平均14.2%，基本保持不变；绿泥石含量10%～14%，平均10.7%。各矿物含量均出现了大范围的波动。

第五段：深度80～0cm。蒙脱石含量51%～55%，平均52.8%；伊利石含量16%～21%，平均18.5%，有明显降低的趋势；高岭石含量15%～18%，平均15.6%，呈增加趋势；绿泥石含量12%～14%，平均13%。

3 讨论

3.1 粘土矿物的物质来源

海洋沉积物中粘土矿物用于古气候研究的前提是确定粘土矿物的物源区。北部湾中部陆架浅海区沉积速率慢，水动力条件较强，可以忽略次生粘土矿物和成岩作用。北部湾的物源包括红河、海南和广西河流、越南沿岸小河直接输出的沉积物以及珠江通过琼州海峡输送的陆源颗粒物质。越南沿岸小河输出的沉积物，在越南沿岸流的作用下主要向南输送，难以到达北部湾中部。琼州海峡和雷州半岛西部、海南岛西部等海区沿岸侵蚀也可能会提供少量沉积物，但这些沉积物的数量及其粘土矿物组分还不清楚，所以忽略其贡献。

崔振昂等(2010)通过地球化学研究了该区的物质来源，全新世以前，海平面较低，红河和周边海岸侵蚀物为重要物源;全新世早期，随着海平面的逐渐上升，河口和岸线逐渐后退，红河和周边陆区侵蚀依然是沉积区的主要物源，但相对而言红河贡献率有所下降。中全新世至，海平面继续上升，随着琼州海峡的打开，红河对研究区物源供给逐渐变小，来自北部湾东部海域物质是本区沉积物主要物源。

红河每年直接向北部湾输入约130×106t悬浮沉积物，是北部湾沉积物的主要来源；红河输出的粘土矿物以伊利石为主(平均为44%)，含中等含量的高岭石(26%)和绿泥石(23%)以及少量的蒙脱石(7%)(Liuetal.，2007)。珠江每年输出约69×106t悬浮沉积物，其提供的粘土矿物主要为高岭石(46%)、伊利石(35%)和绿泥石(18%)，几乎不含蒙脱石(1%)(Liuetal.，2010)。海南和广西的河流每年直接向北部湾输出约3×106t悬浮沉积物，此沉积物输送量相对红河和珠江而言很小，所以这些河流对沉积柱中的粘土矿物组合影响非常小。

SO-31沉积柱中蒙脱石含量高达51.6%，远远高于周边所有河流沉积物中蒙脱石的含量。粘土矿物的差异沉降和分选作用可能会造成海洋沉积物中蒙脱石相对含量偏高(刘志飞等，2011),根据粒径大小的物理分选作用(Gibbs Ronald J. 1997)，粒径较大的伊利石、绿泥石和高岭石优先在靠近河口的海区沉降下来；而颗粒较小的蒙脱石则容易被搬运到远离河口的区域。远离河口的地区，蒙脱石含量相对富集，这一点已经在南海东北部、密西西比河和亚马逊河的粘土矿物研究中得到了证实(周世文等，2014)。

珠江提供的粘土矿物几乎不含蒙脱石(Liu Zhifeietal.，2010),因此SO-31沉积柱的蒙脱石主要来自于红河。红河输出的粘土矿物进入北部湾以后首先在越南沿岸流作用下向南搬运，粒径较大的伊利石、绿泥石和高岭石的含量随搬运距离增加快速降低；蒙脱石由于粒径较小，更容易悬浮在海水中，其相对含量逐渐增加。之后，这些悬浮于海水中的粘土矿物，受到北部湾逆时针环流影响，转而向东北方向搬运，逐渐沉降在北部湾中部。

4种矿物中，蒙脱石与其他3种矿物变化趋势基本相反。蒙脱石与伊利石、高岭石和绿泥石的相关系数分别为R=-0.92、R=-0.27和R=-0.40；高岭石与绿泥石的相关系数为R=0.85，蒙脱石与伊利石、高岭石和绿泥石来自不同源区。

综上，SO-31沉积柱蒙脱石主要由红河提供，全新世早期伊利石、高岭石和绿泥石主要来自红河，中全新世以来伊利石、高岭石和绿泥石主要来自珠江。

3.2 粘土矿物的古气候指示

粘土矿物的形成及演变携带着丰富的气候变化信息。气候温暖潮湿有利于高岭石的形成，此后如果气候转变为干燥，高岭石形成的气候信息特征将很可能被保存下来(汤艳杰等，2002)。以高岭石为主、含伊利石和绿泥石时，反映当时气候变冷的环境(Cruz，1999)。气候干燥、淋滤作用弱对伊利石的形成和保存有利，蒙脱石易形成于干湿交替的气候环境(Keller，1970)，它的存在是寒冷气候特征的反映。绿泥石和伊利石含量增加一般代表逐渐变为干旱的气候条件(Vanderaveroet，2000；Gingele，2001)。在纵向分布的地层中，单一粘土矿物很少出现，一般为几种粘土矿物的组合，可以利用(I/S+I)/K含量比值的矿物学指标指示古气候环境事件，高值反映降温并潮湿的气候事件，低值反映升温或干燥的气候事件(吴敏等，2011)。

根据粘土矿物的气候环境指示意义、矿物含量和组合波动特征，将北部湾全新世以来的气候环境演变划分为5个阶段。

第一阶段：738～605cm，12850～11040cal.aBP，晚冰期低温期阶段。高岭石含量相对较低，伊利石含量相对较高，并表现出波动变化趋势，蒙脱石含量有增加的趋势，反映该时期气候波动剧烈，气候由干燥、淋滤作用弱转变为寒冷、淋滤作用强，晶格混层中的K+不断淋失，致使伊利石向蒙脱石演化。多代用指标均指示气候为寒冷潮湿的变化特征。

第二阶段：605～515cm，11040～8750cal.aBP，干湿交替向温暖过渡阶段。高岭石含量变化不大；伊利石含量表现出波动降低的趋势；蒙脱石含量稳定在高值区，并有增加的趋势，而伊利石含量则稳定在低值区，伊利石向蒙脱石演化趋势不明显，多代用指标显示古气候为干湿交替的寒冷气候阶段。虽然寒冷，但气温较前一阶段升高，正向温暖期过渡。11040cal.aBP有一次降温标志，根据时间推算，此次降温与新仙女木降温事件有关，即新仙女木(Younger Dryas)冷事件。

第三阶段：515～351cm，8750～3670cal.aBP，逐渐升温阶段。高岭石含量呈逐步升高的趋势；伊利石和蒙脱石含量呈波动降低的趋势；蒙脱石含量稳定在高值区，而伊利石含量则稳定在低值区，伊利石向蒙脱石、高岭石演化趋势明显，绿泥石有逐渐增加的趋势，代表气候逐渐变为干旱，多代用指标显示古气候为逐渐转暖阶段。

8700cal.aBP发生的全新世最大降温事件，在矿物组合上均有明显的指示，在5700cal.aBP发生了一次较大的降温事件，即受新冰期第二期的影响。4670cal.aBP中国南方最大的降温事件，它们在矿物组合均表现出相似的特征。

第四阶段：351～80cm，3670～510cal.aBP，总体反映干旱温暖气候。高岭石变化不大，伊利石和蒙脱石出现峰值。伊利石和绿泥石较前一阶段明显增加，高岭石含量较前一阶段偏高，蒙脱石降低，反映逐渐转换为干旱温暖的气候特征。3320cal.aBP气候较冷，对应北美洞穴记录降温事件，2800cal.aBP有一次干旱降温事件。此外，在粘土矿物组合特征反映1450cal.aBP左右有一次降温事件，这与历史记载的南北朝冷期基本对应。

第五阶段：78～0cm，510cal.aBP以来，湿热阶段。内各矿物含量相对较稳定，高岭石处于相对高水平，伊利石处于相对低水平。蒙脱石含量与前一阶段大致相当，伊利石含量略减，反映气候湿热、风化淋滤作用强。在粘土矿物组合特征中，330cal.aBP存在一次高温事件，与全新世几个特征时期的中国气候(王绍武等，2000)描述的千年以来气候变化对应。100cal.aBP以来，气温逐渐上升，与全球气候变暖有直接的关系。

此外，在五个阶段里，各值还出现一定的高低波动，还可以进一步划分出多个小的阶段。SO-31沉积柱粘土矿物中蒙脱石占优势，其代表着干湿交替的气候特征，不同气候事件的时间跨度、波动幅度存在一定差异，这些差异的存在也可能是不同沉积环境下沉积物对气候变化相应的差异、气候环境变化的区域特征以及年度控制准确性等记录结果的影响，与西太平洋暖池沉积气候变化特征相似(颜文等，2006)。

3.3 古气候事件对比

SO-31沉积柱粘土矿物指标反映的古气候环境都有较好的研究来证明或对比(表4)，尤其是605cm处指示的“新仙女木降温事件”、520cm处指示的全新世最大幅度降温事件，340cm处指示的降温事件。粘土矿物指示气候事件的同时，也缺失部分其他研究成果的显著气候变化事件，主要是由于沉积速率差异，10590～5140cal.aBP之间的沉积速率最慢，为0.13mm/a，对事件的分辨率有限。另外，温度和湿地对粘土矿物的影响和改变需要一段时间，粘土矿物含量变化的对应的年龄滞后于气候事件发生的年龄。

贵州董歌石笋氧同位素数据、格陵兰冰芯(GISP2)数据、西太平洋暖池地区MD01-2387Mg/Ca比值数据与SO-31沉积柱粘土矿物对比分析可以看出各时期出现的变化特征相似(图5)。全球较大的降温事件新仙女木降温事件在格陵兰记录时间要比SO-31记录的时间早500～800a，即该降温事件在南海北部沉积物粘土矿物记录时间要比该事件在太平洋地区发生的时间滞后500～800a。

西太平洋暖池地区WP92-5柱状样浮游有孔虫记录研究发现在年龄约为9.7～11.1kaBP，反映了一次明显的表层海水降温事件(涂霞等，2005)，浮游有孔虫暖水种/(冷水种+暖水种)的含量比值在该段也相当较低，指示了相对较冷的表层海水环境。该事件在年代上与格陵兰冰芯记录的YD事件大致相当。磁化率记录的YD冷事件研究也推算YD冷事件年龄约为11.5～10.6kaBP之间(汤贤赞等，2003)。REE记录的沉积序列及特征气候事件研究，认为12.5ka是YD事件的时间(李春娣等，2005)。这些结果与SO-31沉积柱粘土矿物所反映的11040cal.aBP基本吻合，REE指标对YD事件的响应总体上超前于磁化率、古生物和粘土矿物，时间上的差别主要是受海域环境以及不同指标及其对环境变化敏感程度等因素影响所致。

表4 SO-31沉积柱粘土矿物学指标的气候事件对比

图5 SO-31沉积柱沉积记录与GISP2冰芯记录、董歌洞石笋记录、西太平洋暖池地区MD01-2387记录的对比Fig.5 Comparison of climatic proxies among SO-31,GISP2 ice core,Dongge stalagmite δ18O record and MD01-2387 record in the Western Pacific Warm Pool a-GISP冰芯氧同位素记录(Stuiver et al.，1997)；b-董歌洞石笋同位素记录(Yuan et al.，2004)；c-西太平洋阳暖池区Mg/Ca-SST记录(Xu et al.，2008)；d,e,f-SO-31沉积柱记录

4 结论

(1)SO-31粘土矿物XRD衍射分析显示，主要有蒙脱石、伊利石、高岭石和绿泥石等4种粘土矿物，其相对平均含量分别为51.61%、23.09%、13.90%、11.44%，组合类型为蒙脱石-伊利石-高岭石-绿泥石型。

(2)沉积柱年代序列显示，全新世以来地层沉积正常，没有沉积扰动事件发生；11040～10590cal.aBP之间的沉积速率最快，为1.40mm/a；10590～5140cal.aBP之间的沉积速率最慢，为0.13mm/a；12850cal.aBP以来的平均沉积速率为0.57mm/a。

(3)12850Cal.aBP以来，气候总体趋势为干湿交替，温度逐渐上升，主要经历了低温期阶段、干湿交替的寒冷气候阶段、逐渐升温阶段、干旱温暖气候阶段、湿热阶段共五个阶段，而且每个阶段存在一定的气候波动。

(4)由于海域环境及矿物指标的影响，北部湾SO-31粘土矿物记录的降温事件时间较其他指标记录的新仙女木降温事件发生时间滞后500～800a。

Biscaye P E.1965. Mineralogy and sedimentation of recent deep-seaclay in the Atlantic Ocean and adjacent seas and oceans[J] .Geological Society of America Bulletin, 76:803-832

Chen Jie,Tang De-xiang,Zhang Xu-jiao,Tian Ming-zhong,Li Yan. 2003.Research on the Holocene Climate in the Source Area of the Yellow River by Clay Minerals[J] .Geoscience. 17(1):47-51(in Chinese with English abstract)

Chen Tao,Wang He-jin,Zhang Zu-qing,Wang Huan. 2005. An Approach to Paleoclimate-Reconstruction by Clay Minerals[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis. 41(2):309-406(in Chinese with English abstract)

Cruz M. 1999.Clay Mineral Assemblages in Flysch from the Campo de Gibraltar Area (Spain) [J].Clay Miner， 34(2):345-364

Cui Zhen-ang，Hou Yue-ming,Xia Zhen,Lin Jin-qing,Liu Wen-tao,Zhang Liang. 2015.Geochemical characteristics and provenance analysis of Holocene sediments in Beibu Gulf，South China Sea[J].Global Geology, 34(3):605-614(in Chinese with English abstract)

Ehrmann W，Schmiedl G，Hamann Y，Kuhnt T，Hemleben C，Siebel W.2007.Clay minerals in late glacial and Holocene sediments of the northern and southern Aegean Sea[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology，Palaeoecology，doi:10.1016/j.palaeo.2007.01.004

Franke D，Ehrmann W. 2010 .Neogene clay mineral assemblages in the AND-2A drill core (McMurdo Sound，Antarctica)and their implications for environmental change [J]. Palaeogeography，Palaeoclimatology，Palaeoecology，286(1-2):55-65

Gibbs Ronald J. 1997.Clay mineral segregation in the marine environment[J].Journal of Sedimentary Research, 47(1):237-243

Gingele F X，De Deckker P，Hillenbrand C D. 2001. Late Quaternary Fluctuations of the Leeuwin Current and Palaeoclimates on the Adjacent Land Masses : Clay Mineral Evidence[J].Australian Journal of Earth Sciences， 48(6):867-874

Gingele F X，Deckker P D，Norman M. 2007.Late Pleistocene and Holocene climate of SE Australia reconstructed from dust and river loads deposited offshore the River Murray Mouth[J].Earth and Planetary Science Letters， 255:257-272

Hamann Y，Ehrmann W，Schmiedl G，Kuhnt T.2009.Modern and late Quaternary clay mineral distribution in the area of the SE Mediterranean Sea[J].Quaternary Research， 71:453-464

Junttila J，Ruikka M，Strand K. 2005. Clay-mineral assemblages in high-resolution Plio-Pleistocene interval at ODP Site 1165，Prydz Bay，Antarctica[J].Global and Planetary Change， 45:151-163

Keller W D. 1970.Environmental Aspects of Clay Minerals[J].J Sediment Petrol， 40:788-859

Li Chun-di,Yan Wen,Chen Mu-hong,Chen Zhong,Tang Xian-zan,Gu Sen-chang,Zheng Fan. 2005.The sedimentary sequencesrevealed by REE records from West Pacific Warm Pool and their climatic events [J].Progress in Natural Science. 15(7):830-836(in Chinese)

Li Zhen，Zhang Yu-lan，Li Yong-xiang，Zhao Jing. 2010.Palynological records of Holocene monsoon change from the Gulf of Tonkin (Beibuwan)，northwestern South China Sea[J].Quaternary Research，doi:10.1016/j.yqres.2010.04.012.

Liu Jian,Lu Hong-feng,Su Xin,Chen Fang，Chen Dao-hua,Chen Si-hai.2012.Element geochemistry of Core BY1 from the northern South China Sea and its paleoenvironmental implication[J] .Journal of Tropical Oceanography，31(5):6-11(in Chinese with English abstract)

LiuZhi-fei, Colin Christophe,LiXia-jing, Zhao Yu-long, Tuo Shouting,Chen Zhong,SiringanFernando P,LiuJamesT, Huang Chi-yue;You Chen-feng, HuangKuo-fang. 2010.Clay mineral distribution in surface sediments of the northeastern South China Sea and surrounding fluvial drainage basins:Source and transport[J] .Marine Geology, 277(1):48-60

Liu Zhi-fei,Li Xia-jing.2011.Discussion on smectite formation in the South China Sea sediments. [J].Quaternary Sciences,31(2):199-206(in Chinese with English abstract)

Liu Zhi-fei, Colin, Christophe,HuangWei,Le KhanhPhon,TongSheng-qi;ChenZhong, Trentesaux Alain. 2007.Climatic and tectonic controls on weathering in South China and Indochina Peninsula:Clay mineralogical and geochemical investigations from the Pearl,Red,and Mekong drainage basins[J].Geochemistry,Geophysics,Geosystems,2007,8(5):Q05005.doi:10.1029/2006GC001490.

Robert C. 2004.Late Quaternary variability of precipitation in Southern California and climatic implications:Clay mineral evidence from the Santa Barbara Basin，ODP Site 893[J].Quaternary Science Reviews， 23(9-10):1029-1040

Shi Xing-min,Li You-li,Yang Jing-chun. 2007.Enviromental significance and clay mineral characteristics of Mogu lake sediment of manas river[J] .Arid Land Geography, 30(1):84～88.(in Chinese with English abstract)

Song Gang-lian.2012.Hydrocarbon accumulation characteristics in the Weixinan Sag, Beibu Gulf Basin[J] .Geology and Exploration.48(2):415-420(in Chinese with English abstract)

Stuiver M,T F Braziunas,P M Grootes,Zielinski G l. 1997.Zielinski.Is there evidence for solar forcing of climate in the GISP2 oxygen isotoperecord?[J].Quaternary Research, 48:259-266

Tang Dan-ling，Kawamura Hiroshi，Lee Ming-an，Dien TranVan. 2003.Seasonal and spatial distribution of chlorophyll-α concentrations and water conditions in the Gulf of Tonkin，South China Sea[J].Remote Sensing of Environment， 85:475-483

Tang Xian-zan, Chen Zhong, Yan Wen, Chen Mu-hong. 2003.YD and Heinrich cold event recorded by magnetic susceptibility of sediments from West Pacific Warm Pool[J] .Chinese Science Bulletin, 48(5):491-495(in Chinese)

Tang Yan-jie,Jia Jian-ye,Xie Xian-de. 2002.Environment significance of clay minerals[J].Earth Science Frontiers, 9(2):337-344(in Chinese with English abstract)

Tu Xia,Zheng Fan,Xiang Rong,Chen Mu-hong, Tang Xian-zan, Yan Wen. 2005.Planktonic foraminifera respondence to changes of West Pacific Warm Pool since last Glacial[J]. Journal of Tropical Oceanography，24(1):1-7(in Chinese with English abstract)

Vanderaveroet P. 2000.Miocene to Pleistocene clay mineral sedimentation on the New Jersey Shelf [J].Oceanologica Acta， 23(1):25-36

Wang Shao-wu,Gong Dao-yi.2000.Several features temperatures during the Holocene in China[J].Progress in Natural Science. 10(4):325-332 (in Chinese)

Wang Xin-yuan,Wu Li,Zhang Guang-sheng,Wang Guan-you,Han Wei-guang. 2008.Characteristics and environmental significance of magnetic susceptibility and grain size of lake sediments since Holocene in Chaohu Lake,Anhui Province[J].Scientia Geographica Sinica， 28(4):548-553(in Chinese with English abstract)

Wu Jiang-ying,Shao Xiao-hua,Wang Yong-jin. 2007.Timing and structure of glacial climate events derived from an annually-growth stalagmiteδ18Orecord from Hulu Cave,Nanjing. [J]. Scientia Geographica Sinica， 27(1):75-80(in Chinese with English abstract)

Wu Min,Li Sheng-rong,Chu Feng-you,Long Jiang-ping,Tan Wen-huai. 2007.The assemblage and environmental aignificance of clay minerals in the surficial sediments around HaiNai Island[J].Mineral Petrol. 27(2):101-107(in Chinese with English abstract)

Wu Min,Li Sheng-rong,Chu Feng-you,Long Jiang-ping,Yang Hai-bing,Tan Wen-hua,Zhou Wei. 2011.Paleoclimate environmental significance of clay mineral analysis of Core B106 at offshore Hainan Island[J].Journal of Huaihai Institute of Technology(Natural Science Edition),20(1):85-91(in Chinese with English abstract)

Xu Jian，Holbourn Ann，Kuhnt Wolfgang，Jian Zhi-min,Kawamure Hiroshi．2008. Changes in the thermoclinestructure of the Indonesian outflow during Terminations I and II[J].Earth and Planetary Science Letters,273(1 /2): 152-162

Yan Wen,Chen Mu-hong,Li Chun-di,Tang Xian-zhan,Chen Zhong,Zheng Fan. 2006.The sedimentary sequences during last 30ka revealed by REE records in Core WP92-3 from West Pacific Warm Pool and their enviromental implications[J] .Acta Mineralogica Sinica, 26(1):22-28(in Chinese with English abstract)

Yuan Dao-xian,Cheng Hai,Edwards R Lawrence,Dykoski Carolyn A,Kelly Megan J,Zhang Mei-liang.. 2004.Timing,duration and transitions of the last Interglcial Asian Monsoon[J].Science, 304:575-579

Zhou Shi-wen,Liu Zhi-fei,Zhao Yu-long,Karl Stattegger,Martin G.Wiesner. 2014.A high-resolution clay mineralogical record and its paleoenvironmental significance in the northeastern Gulf of Tonkin over the past 2000 years[J].Quaternary Sciences. 34(3):600-610(in Chinese with English abstract)

Zhou Xiao-jing,Chi Ye,Li An-chun,Meng Qing-yong,Hu Gang.2009.Comparisonbetween two methods used for calculating relative clay mineral contents. Marine Geology&Quaternary Geology.,29(6):149-156(in Chinese with English abstract)

[附中文参考文献]

陈 涛，王河锦，张祖青，王 欢.2005.浅谈利用粘土矿物重建古气候[J] .北京大学学报(自然科学版)，41(2)：309-406

程 捷，唐德翔，张绪教，田明中，李 艳.2003.粘土矿物在黄河园区古气候研究中的应用[J] .现代地质， 17(1)：47-51

崔振昂，侯月明，夏 真，林进清，刘文涛，张 亮.2015.南海北部湾全新世以来沉积物地球化学特征及物源分析[J] .世界地质，34(3)：605-614

李春娣，颜 文，陈木宏，陈 忠，汤贤赞，吉森昌，郑 范.2005.西太平洋暖池温区中心REE记录的沉积序列及特征气候事件[J] .自然科学进展，15(7)：830-836

刘 坚，陆红锋，苏 新，陈 芳，陈道华，程思海.2012.南海北部BY1钻孔沉积物元素地球化学特征及其古环境意义[J] .热带海洋学报， 31(5)：6-11

刘志飞，李夏晶．2011.南海沉积物中蒙脱石的成因探讨[J]．第四纪研究， 31(2)：199-206

史兴民，李有利，杨景春.2007.新疆玛纳斯河蘑菇湖沉积物中粘土矿物及其环境意义[J].干旱区地理， 30(1)：84～88

宋刚练.2012.北部湾盆地涠西南凹陷油气成藏特征研究[J].地质与勘探, 48(2):415-420

汤贤赞，陈 忠，颜 文，陈木宏.2003.西太平洋暖池温区中心沉积物磁化率记录的YD和Heinrich冷事件[J] .科学通报，48(5)：491-495

汤艳杰，贾建业，谢先德. 2002.粘土矿物的环境意义[J] .地学前缘， 9(2)：337-344

涂 霞，郑 范，向 荣，陈木宏，汤贤赞，颜 文.2005.末次冰期以来西太平洋暖池变化的浮游有孔虫记录[J] .热带海洋学报，24(1)：1-7

王绍武，龚道溢.2000.全新世几个特征时期的中国气温[J].自然科学进展，10(4)：325-332

王心源，吴 立，张广胜，王官勇，韩伟光.2008.安徽巢湖全新世湖泊沉积物磁化率与粒度组合的变化特征及其环境意义[J].地理科学，28(4)：548-553

吴 敏，李胜荣，初凤友，龙江平，谭文化.2007.海南岛周边海域表层沉积物中粘土矿物组合及其气候环境意义[J] .矿物岩石，27(2)：101-107

吴 敏，李胜荣，初凤友，龙江平，杨海兵，谭文化，周渭.2011.海南岛近海B106柱粘土矿物学指标的古气候环境意义[J] .淮海工学院学报(自然科学版)，20(1)：85-91

吴江滢，邵晓华，汪永进.2007.南京年纹层石笋δ18O记录的冰期气候事件特征[J].地理科学，27(1)：75-80

颜 文，陈木宏，李春娣，汤贤赞，陈 忠，郑范.2006.西太平洋暖池近3万年来的沉积序列及其环境特征-WP92-3柱样的REE记录[J] .矿物学报，26(1)：22-28

周世文，刘志飞，赵玉龙，Karl Stattegger,Martin G. Wiesner. 2014.北部湾东北部2000年以来高分辨率粘土矿物记录及古环境意义[J] .第四纪研究， 34(3)：600-610

周晓静，池 野，李安春，孟庆勇，胡 刚.2009.两种方法计算粘土矿物相对含量结果的比较[J].海洋地质与第四纪地质，29(6)：149-156

Distribution Features of Clay Mineral of Sediments in the Beibu Gulf and Their Environmental Significance

HE Hai-jun，GAN Hua-yang，SHI Yao-hong，LIU Wen-tao

(MLRKeyLaboratoryofMarineMineralResources，GuangzhouMarineGeologicalSurvey，Guangzhou,Guangdong510075)

This study focuses on14C chronology and clay mineralogy of SO-31 sedimentary cores in the Beibu Gulf of the South China Sea. It also compares part of global climate events. The purpose is o provide basic information for paleoenvironmental and paleoclimatic recovery, as well as global climate event response in this region. The results show that the sedimentary strata was normal with an average deposition rate of 0.57mm/a in Holocene. The main clay minerals are smectite, illite, kaolinite and chlorite. Clay minerals comprise the combination of smectite-illite- kaolinite-chlorite. The palaeoclimate of Beibu Gulf has experienced five stages since Holocene: relatively cold period，alternating wet and dry cold period，gradually heating period，arid warm period，and wet-hot period. In addition, the clay mineral indexes also recorded several sub cold-warm changes under the background of five main periods. The trend of climate change was alternating wet and dry, and the temperature rose gradually. Due to the marine environment and mineral indicators, the time of cooling events recorded by clay minerals in SO-31 Beibu Gulf were 500-800 years later than the time of YD cooling events which were recorded by other indicators.

clay minerals，distribution，environmental significance，sedimentation rate，Beibu Gulf

2016-03-14;

2016-04-14;[责任编辑]陈英富。

中国地质调查局项目“南海北部湾全新世环境演变及人类活动影响研究”(编号：1212010914027)资助。

何海军(1986年-)，男，工程师，从事海洋地质与环境研究工作， E-mail:hehaijun1986@126.com。

P66

A

0495-5331(2016)03-0584-10