鄂霍次克海东南部OS03-1岩心重矿物分布特征及物质来源

王昆山，石学法，吴永华，邹建军，姜晓黎

（1.国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室，山东青岛 266061）

鄂霍次克海东南部OS03-1岩心重矿物分布特征及物质来源

王昆山1，石学法1，吴永华1，邹建军1，姜晓黎1

（1.国家海洋局第一海洋研究所海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室，山东青岛 266061）

对鄂霍次克海东南部科学院隆起区OS03-1岩心碎屑重矿物及火山灰层进行了详细分析。岩心重矿物以紫苏辉石、绿帘石和普通角闪石为主，特征矿物为钛磁铁矿和普通辉石，矿物特征表明本岩心的物质主要来源于冰筏搬运（陆源）和火山喷发。陆源物质大部分来源于鄂霍次克海西部和北部地区，少量来自堪察加半岛冰川携带沉积物；火山物质则来源于堪察加半岛和千岛群岛的火山喷发产物。在岩心中识别出3个火山灰层，各种证据表明火山灰层1与已知的K2火山灰层相同，形成年代为26 ka BP；火山灰层3具有明显火山物质与陆源物质混合特征，而火山灰层2则只能通过碎屑矿物的含量特征来判定，外在颜色不明显，已经明显的被陆源物质所稀释。研究表明，碎屑矿物组分参数可以有效地指示物质来源，也是识别火山灰层存在（特别是被陆源物质稀释）的可靠指标。

鄂霍次克海；岩心沉积物；重矿物；火山灰层；物质来源

1 引言

鄂霍次克海是西北太平洋最北部的边缘海，位于西伯利亚东南，被堪察加、萨哈林和千岛群岛所环绕，以在北半球中纬度地区具有最大的海冰覆盖为特征，处于较为封闭的环境，具有古环境、古气候演变的系统性［1］。鄂霍次克海古海洋学研究相对太平洋其他边缘海来说程度较低，原因之一是鄂霍次克海沉积物主要为冰筏沉积和火山沉积，河流输入物质的影响范围有限，而岩心沉积物中碳酸盐含量低，只在个别层位含有孔虫，年代框架的确立较为困难［2］。由于鄂霍次克海有季节性海冰覆盖的特点，使冰筏碎屑（Icerafted Debris，IRD）成为古海洋学研究的一个不可缺少的参数。冰筏碎屑的粒径范围一般为0.063～2 mm，而粒径大于2 mm的称为坠石（Dropstones），它是一系列由海冰输送的陆地而来的颗粒物，包括经河流输入、海岸漂浮冰冻以及近岸悬崖崩落等途径进入海冰和冰山（浮冰）的陆地上的物质，在季节性海冰分布区，海水结冰以及浮冰刮划海岸底部的颗粒物质通过海冰和冰山搬运入海。已有研究表明冰筏碎屑组成和含量受控于海冰的扩张和消退影响，鄂霍次克海东南部恰是现代季节性海冰延伸和消退变化较为强烈的海区，也是堪察加半岛、千岛群岛火山物质影响明显的区域［2—6］。先前对岩心沉积物所反映海冰扩张的指标选择多集中在冰筏碎屑与沉积物的重量百分比或者沉积物单位重量内冰筏碎屑个数的统计上［5，7—8］，对沉积物中更能反映物质来源的碎屑矿物组分和岩石类型涉及甚少。通过对鄂霍次克海东南的OS03-1岩心沉积物的综合研究，获得了本区大量的古海洋学信息，本文主要侧重于OS03-1岩心陆源、火山源碎屑重矿物的组成和含量变化、火山灰层的对比以及物质来源讨论等方面的内容，为进一步探讨鄂霍次克海东南部海冰扩张与古气候、古洋流以及火山作用等之间的响应关系等研究提供基础数据。

图1 鄂霍次克海OS03-1岩心位置及1998年海冰覆盖范围和表层流系（修改自文献［7，9］）

2 取样区域及样品分析方法

鄂霍次克海OS03-1柱样岩心（49°29′51″N，150° 00′36″E；水深975 m）位于鄂霍次克海东南部的高地——科学院隆起（Academy of Sciences Rise）（图1），由中国“雪龙”号考察船在2003年7-9月执行中国第二次北极科学考察航次时用重力取样器获取，岩心长度为381 cm。科学院隆起位于千岛盆地的北部边缘陆坡，水深在1 000 m左右，较千岛盆地的深海平原高出近2 300 m，隆起区地形平坦，沉积物覆盖在崎岖的岩石基底之上，厚度0.2～2 km，在较低的陆坡处发现有海底峡谷、岩石基底露头，基底岩石类型为喷出岩、侵入岩和变质岩，火山岩的化学组成表明岩石属于钙碱性岛弧系列，K-Ar测年获得的岩石年龄为白垩纪［9］，本区现在每年海冰覆盖期约为1个月［10］。

岩心沉积物取样间距为2 cm，火山层部分加密取样（82～87 cm、340～352 cm见有2个火山灰层），共取样198个样品。对189个（部分层位颗粒较粗，未测）沉积物样品进行了沉积物粒度分析，测试仪器为Malvern2000型激光粒度分析仪。对岩心深度20 cm之下的样品（188个）进行碎屑矿物前处理，样品称重后烘干再称重，之后用自来水浸泡，利用细筛冲洗出3个粒级，即：大于0.25 mm，0.25～0.125 mm，0.125～0.063 mm的碎屑颗粒，低温烘干称重，然后用密度为2.889 g／cm3的三溴甲烷分离出0.125～0.063 mm粒级的轻、重矿物，应用光学显微镜辅以能谱分析对重矿物进行鉴定，鉴定颗粒数为300粒，确定矿物种类并对其颗粒百分含量进行统计。

利用Fei Quanta200环境扫描电子显微镜下的EDAX能谱分析仪对火山层中的多种主要矿物进行了成分分析，包括紫苏辉石、含钛磁铁矿、普通辉石和普通角闪石等，以大致判断其成因及来源。此外也测试了岩心沉积物颜色反射率、坠石岩性、磁化率、生物蛋白石（硅藻）、有机碳、氮等数据。通过3个层位的AMS14C年龄、82个样品的底栖有孔虫Uvigerinaspp.δ18O测试数据［11］建立了年代框架。

3 结果与分析

3.1 岩性变化

岩心上部0～5 cm为黑色有机质沉积，其下主要为灰绿色-浅灰色-灰红色的含坠石的砂质沉积，从颜色上来看，不考虑火山层的颜色，沉积物从顶部到底部可以分成9层，颜色变化依次是：黑色、灰黄色、灰黑色带绿色调、灰黄色、灰绿色、灰黄色、灰绿色、灰黑色带绿色调、灰黑色、灰黑色带绿色调，颜色反射率数据中L*（亮度）值同样表现出顶部低，向下亮度值逐渐增大，并出现曲线变化，表示沉积物氧化还原程度的a*（绿-红）曲线变化更为明显（图2），b*（蓝-黄）的曲线变化更具有旋回性，可与鄂霍次克海中南部的MD01-2412岩心颜色进行对比［5］。

通过对鄂霍次克海西部表层沉积物粒度和矿物成分分析，认为砂粒级（0.063～2 mm）大于5%则暗示该区冬季有海冰覆盖，在鄂霍次克海北部和西部地区砂含量大于5%，在东部开阔带小于1%［5］。岩心沉积物除上部有机质含量高外，沉积物为典型的冰筏沉积：以浅绿、灰、发黄等色调为主；以粉砂、砂质粉砂为主，粉砂的平均含量在66%，砂平均含量20%，在火山灰层中最高为75%；颗粒大小不一，出现较多的坠石，分布的深度不同，主要出现在中部和下部，中部以下分布频率较高，多数坠石表面有磨蚀，圆球状到次棱角状，大小不一，最大者直径5 cm，质量86 g，坠石岩性以英安岩、安山岩和流纹岩等中-酸性岩为主，下部酸性岩出现较多，磨蚀程度轻，岩石表面新鲜，棱角明显。

岩心中见有2个颜色变化较为明显的火山层，上部火山层（K2）位于82.5～87 cm，颜色从上到下由灰黑色（82.5～84 cm）变为褐红色（84～87 cm），水平层理（图2，图3）。岩心底部火山层为灰黑色，两个亚层（340～344 cm，350～352 cm），整体呈现水平变化略有倾斜，出现4个细的纹层，厚度在0.5～3 cm左右，其中上部的纹层厚度为0.5 cm，之下厚度为1 cm，最下部厚约3 cm，其倾斜的角度较大（图2）。

图2 鄂霍次克海OS03-1岩心沉积物岩性及粒度、颜色反射率和氧同位素变化

3.2 重矿物组分

岩心沉积物中鉴定出重矿物29种，平均含量超过10%（颗粒百分含量，见表1）的矿物有紫苏辉石、绿帘石、普通角闪石，10%～5%的矿物为钛磁铁矿（颗粒表面新鲜多有火山玻璃粘连）、普通辉石和含钛磁铁矿（表面有磨蚀较光滑无火山玻璃粘连），5%～1%的为褐铁矿，局部出现的有石榴石、黑云母、棕闪石、透闪石、白云母、磷灰石、绿泥石、榍石、顽火辉石、水黑云母、自生黄铁矿（生物壳内生成）、白钛石、透辉石、锆石、阳起石、十字石、菱铁矿、电气石、黝帘石、绢云母、胶磷矿、锐钛矿等，岩心中含有少量的风化碎屑和岩屑。表1为岩心碎屑矿物的基本统计数据。

表1 鄂霍次克海OS03-1岩心中碎屑矿物数据统计结果颗粒百分含量（%）

3.3 矿物含量变化

碎屑矿物鉴定分析表明火山灰层中的重矿物组成与整个岩性单元的矿物组成、颗粒形态大有不同（图3）。火山源矿物表面多黏连火山玻璃、表面特征明显，在火山灰层位含量明显增加，而陆源的矿物形态变化不大，含量分布与火山源矿物具有反相关关系。研究发现与火山作用密切相关的矿物主要为紫苏辉石和钛磁铁矿，与陆源有关的矿物为普通角闪石、绿帘石、普通辉石、磁铁矿（含钛）和褐铁矿，下面对这些矿物种类的颗粒形态和含量变化等进行描述，给出岩心重矿物的变化特征。

紫苏辉石（（Mg，Fe）2［Si2O6］），主要产于基性、超基性岩浆岩中。岩心沉积物中颗粒颜色多为浅褐绿色、浅黄褐色，主要以两种形态出现，其一为新鲜的短柱状，半透明，多色性明显，颗粒棱角圆滑，表面粗糙有突起未见磨蚀，多粘连火山玻璃的颗粒为主，尤其在火山灰层中此种颗粒为优势矿物，为岩浆喷发形成的晶屑，表2中紫苏辉石为火山灰层中新鲜颗粒的氧化物成分，为火山岩浆喷发形成。其二为粒状，透明-半透明，表面有磨蚀，脆性较大，常出现断口，断面较光滑，在显微镜下易于压碎，多由冰筏携带而来。两种形态的紫苏辉石没有单独统计，除在火山灰层含量高外，总体上出现了4个高含量层（图3），在MIS2、MIS4、MIS5早期以及MIS6期具有低-高-低的旋回变化，总体含量高，在40%以上（图3），而在MIS1早期、MIS3和MIS5含量偏低。

图3 鄂霍次克海OS03-1岩心中主要重矿物垂向含量变化

表2 鄂霍次克海OS03-1火山灰层（深度81～82.5 cm）主要透明矿物的氧化物成分组成（氧化物质量百分数：%）

磁铁矿（Fe3O4），分布广泛，主要成因类型为岩浆型，晶体常呈八面体和菱形十二面体。理论上磁铁矿的化学组成FeO 31.03%，Fe2O368.69%，其中Fe3＋常被Ti、Al、V、Cr、Si等代替，Fe2＋则易被Mg、Mn、Ca、Ni、Co、Zn等所代替。沉积物中磁铁矿颗粒形态主要为两种。其一为粒状，晶形较好，多为八面体，致密，表面多有火山玻璃覆盖和黏连，略有磁性，平均含量很高，为8.5%，最高值出现在火山灰层中，达到45.3%，多为火山喷发来源，磁铁矿中TiO2含量较高，TiO2／Fe2O3值大于0.17，含有Al2O3、MgO和V2O5（表3），定名为钛磁铁矿——通常对磁铁矿中TiO2含量超过25%以上称为钛磁铁矿，以与陆源磁铁矿区分；其含量变化具有明显的峰值变化，在火山灰层中含量明显增高，最高为45.3%（见表1），而后含量变化较为平缓，在MIS4和MIS6略有增加。其二以黑色、不规则粒状为主，棱角明显，有磨蚀，颗粒表面干净，脆性较大，平均含量为5.3%，定名为磁铁矿（含钛），化学元素组成主要为Fe2O3，TiO2含量超过10%，TiO2／Fe2O3比值小于0.17（表3），未见其他氧化物成分，多为陆地物质来源；平均含量较低，曲线变化大，在MIS2、MIS4和MIS6含量较高，而在MIS3和MIS5中段含量明显偏低（图3）。

表3 鄂霍次克海OS03-1火山灰层（深度81～82.5 cm）沉积物两种类型的含钛磁铁矿成分（质量百分数：%）

普通角闪石Ca2Na（Mg，Fe）4（Al，Fe3＋）［（Si，Al）4O11］2（OH）2，以浅褐色、长柱状为主，表面有磨蚀，典型的冰筏碎屑沉积矿物［5］。平均含量14.5%，最高为33.7%，在火山层中含量低，甚至不出现，其化学组成较为复杂（见表2）。岩心中上部含量变化具有高-低旋回性，曲线变化较为平缓，样品之间的含量变化连续性较好，而在下部（230 cm以下）出现一定幅度内（10%～20%）的剧烈变化，在底部340 cm之下有一含量突然增加期（见图3），这一分布特点与钛磁铁矿含量变化具有相反性，似乎表明在岩心230 cm之下与此深度之上的沉积物有不同的物质来源。

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绿帘石Ca2（Al，Fe）3O（OH）［SiO4］［Si2O7］，草绿色，以粒状为主，岩心中有两种颗粒形态。一种为粒状，表面磨蚀且有风化，次棱角状到次圆状，多为冰筏碎屑携带而来的陆地岩石风化产物。另一种为浅绿色粒状、短柱状，表面新鲜，棱角明显，只在火山层中富集，为火山岩浆喷发形成，能谱分析表明此种绿帘石中CaO含量较高，在17%～28.2%之间（见表2）。绿帘石平均含量17.2%，含量变化趋势与普通角闪石较为相近，曲线变化更为剧烈，峰值变化明显。总体上在MIS6含量较低，而后含量逐渐增加，在MIS5含量增加，分布厚度较大，在MIS4含量减少，而后MIS3含量增加后又逐渐减少，在MIS2含量明显增大到20%左右（见图3）。

普通辉石Ca（Mg，Fe，Al）［（Si，Al）2O6］，单斜辉石的一种，在岩心中为浅绿色，粒状，表面颜色不均匀，磨蚀有风化，部分半蚀变，在火山灰层中见有少量新鲜颗粒，平均含量7.6%，最高为17.7%，主要为冰筏携带而来。能谱分析表明Al2O3含量较高，在8.6%～27.8%之间（见表2）。普通辉石平均含量7.6%，总体变化趋势与绿帘石有些相似，在MIS2、MIS4和MIS5早期含量较高。其含量变化特点是旋回性明显，共出现8个厚度较大的低-高-低旋回（见图3）。

褐铁矿，岩心中褐铁矿成熟度较高，含杂质少。平均含量2.5%，最高为8.7%，火山灰层中含量很低，主要为冰筏携带而来。其含量变化曲线高低变化明显，体现了冰期和间冰期的冰筏碎屑输送量的变化，曲线高低变化较平缓，而是数个样品的连续变化，而非单个样品的峰值或低值突变（见图3），整体上在MIS2、MIS3和MIS6晚期高，在MIS5最低，相比较而言，在岩心上部的含量高于岩心下部。

3.4 火山灰层碎屑矿物组成

从岩心的岩性中可以看出存在两个两个明显的火山层，即表4中的火山灰层1和层3。

火山灰层1。深度在82.5～87 cm之间，按颜色的变化分为两段：上段（A5-A6）为灰黑色，厚2 cm，砂、粉砂和黏土的含量分别为51.8%、43.5%和4.7%，重矿物组成主要为钛磁铁矿（火山源）和紫苏辉石（见表4），几乎不含普通角闪石和普通辉石，陆源磁铁矿（即含钛磁铁矿）和绿帘石含量很低，无色新鲜的火山玻璃含量高达66.4%，含少量的褐色火山玻璃，斜长石和石英的含量很低；下段（A7-A8）为红褐色，厚2.5 cm，砂、粉砂和黏土的含量分别为43.6%、50.6%和5.8%，紫苏辉石和钛磁铁矿为优势重矿物，紫苏辉石的含量为整个岩心中的最高含量，其他几种陆源矿物含量非常低或不含、略含片状矿物，陆源碎屑的稀释作用很弱。这些矿物含量特征表明本层以火山源沉积为主，可以明确定为火山灰层。本层的沉积物特征是砂与粉砂的含量相近，黏土的含量低于10%，为粉砂质砂或砂质粉砂，火山源矿物含量高，在重矿物中超过90%，在轻矿物中含量在80%～90%之间，上段颜色灰黑，下段颜色发红。

火山灰层2。深度在192～200 cm，厚8 cm（见表4），本层较为特殊，从岩心的颜色、粒度看并没有明显的火山层特征，判定它为火山灰层的主要依据是碎屑矿物的含量变化，紫苏辉石和钛磁铁矿的含量为50.1%，陆源矿物的含量35.5%，低于火山灰层3的平均值，轻矿物中火山玻璃的含量为32.3%，白色火山玻璃的含量高于无色火山玻璃，白色火山玻璃主要为无色火山玻璃风化蚀变而来，沉积物中砂、粉砂和黏土的含量分别为18.8%、68.4%和12.8%，为含砂粉砂。本层的沉积组分和碎屑矿物分布特点是：粉砂含量高，砂高于黏土含量，重矿物中火山源矿物含量在50%、轻矿物中火山源为30%左右，其中近半的无色火山玻璃已发生蚀变。

火山灰层3。本层又可分为两个亚层（340～344 cm，350～352 cm），颜色主要呈灰黑色，总厚度6 cm，分布有细的纹层，无论从紫苏辉石、钛磁铁矿还是火山玻璃的含量上，远远没有层1的特征明显。上段（A13-A14）沉积物中砂、粉砂和黏土的含量分别为52.6%、38.1%和9.3%，重矿物以紫苏辉石为绝对优势矿物，含量达到42.8%，陆源矿物普通角闪石、绿帘石和普通辉石的含量较高，在10%左右，火山玻璃的总量9.8%，其中褐色火山玻璃的含量在整个岩心中最高，为5.4%；下段（176）沉积物中砂、粉砂和黏土的含量分别为33.9%、54.5%和11.8%，重矿物中紫苏辉石含量略占优势，陆源矿物绿帘石、普通辉石、普通角闪石和钛磁铁矿的总量达到55.0%，火山玻璃的含量为17.7%，远低于斜长石的含量（58.3%）。本层沉积物的主要特点是砂和粉砂之间互为增减关系，为粉砂质砂或砂质粉砂，黏土含量10%左右，重矿物中火山源矿物占30%～50%，轻矿物中火山源矿物10%～20%。

表4 鄂霍次克海OS03-1岩心火山灰层中的主要碎屑矿物含量（%）

4 讨论

岩心所处位置为海底隆起区（海底高地），靠近堪察加半岛、千岛群岛等火山喷发区，主要接受陆源沉积和火山沉积，生物源沉积很少（硅藻等含量低）。碎屑中重矿物含量较高，平均为3.70%，重矿物以紫苏辉石、钛磁铁矿为主，陆源重矿物总和达到50%左右，如不考虑火山灰层中的矿物含量，则陆源碎屑矿物略占优势。从粒度分析结果也可以看出粗粒级占据优势，岩心沉积物主要由粉砂和砂组成，沉积物类型主要为砂质粉砂或粉砂质砂，黏土的含量低，平均在14%左右，随陆源物质含量高而高，而火山灰层中含量低。依据Gorbarenko［3］对鄂霍次克海沉积物岩性单元划分的界定描述，岩心属于陆源沉积单元，陆源沉积单元的特征是沉积物为典型的冰筏沉积，沉积物主要由细砂、含砂粉砂组成，含大量粗组分和坠石，有孔虫含量低。本岩心除顶部5 cm左右的有机质泥质沉积外，其他部分粗组分含量高，黏土含量较低，且含量变化较为平缓（除火山灰层外），黏土级沉积物主要来源于海冰携带，本区是陆源沉积物与火山沉积物相互作用和影响的区域，是冰筏沉积的典型区。

4.2 火山层年代及来源

通过对岩心火山层的现场描述、粒度、碎屑矿物等的分析，可以将火山灰层与已经在鄂霍次克海确定年代的火山灰层进行对比，起到岩心时间控制点的作用。目前，在鄂霍次克海已经确认了5个火山灰层的年代，即Ko、TR、K2、K3、K4，形成年代分别是7.7、8.0、26.0 ka BP，MIS4（60～70 ka），以及MIS5.4［3］，火山碎屑来源主要为堪察加半岛、千岛群岛一带［3，12］。

岩心火山灰层1与K2火山灰层具有同源性。主要依据：第一，K2分布的范围包括了岩心所在区域，鄂霍次克海中含有K2火山灰层的8个岩心中K2的厚度在1～20 cm，距离本岩心最近的K68岩心［3］的K2层厚度为8 cm，深度90～98 cm，这与层1的厚度与深度很接近，而不同于PC2岩心［3］（科学院隆起的西北部）中的火山灰层（Ash-A），深度在330～331 cm，形成年代为39.5 ka BP［5］（根据Derkachev［12］的研究结果，PC2的火山层（Ash-A）可能是年代标定的计算方法不同，应该同为K2层）；第二，K2层呈独特的红褐色，沉积物类型为砂质粉砂，与其他火山灰层不同；第三，碎屑矿物组成相近尽管分析粒级不同，K2层重矿物以磁铁矿为主，最高45%，普通角闪石和绿帘石之和低于7%；第四，也是很主要的一点，本岩心的氧同位素曲线标定的年代也与K2接近。由此确定火山灰层1为K2层，形成年代为26.0 ka BP。依据K2火山灰的分布趋势，推测其来源于千岛群岛的北部，靠近温祢古丹岛（Onekotan Island），根据不同岩心中K2厚度，火山碎屑最可能是温祢古丹岛北部Nemo-Ⅲ期的火山喷发产物［12］。

火山灰层2中火山碎屑与陆源沉积发生充分的混合，稀释了火山灰作为优势组分的特征，仅根据目前掌握的矿物和粒度等数据，其形成年代与现有的鄂霍次克海火山灰层不好对比，依照本岩心的年代框架推测其形成年代为98～101 ka BP。

火山灰层3中火山碎屑与陆源沉积发生轻度混合，陆源组分加入火山沉积物中，上段重矿物中火山碎屑略超50%，而下段火山源则下降到30%左右，且火山玻璃的含量远低于斜长石，陆源组分的稀释程度仅低于层2，其年代的确定依据本岩心的年代框架推测为162～164 ka BP。对于火山层2和层3的喷发源可以在后续的火山玻璃的化学成分对比以及坠石类型的研究来进行判定。

4.3 物质来源

鄂霍次克海碎屑沉积物主要来源于河流输入、海浪和海冰的海岸带侵蚀物、千岛群岛-北海道-堪察加火山活动产物［3］，通过粒度、陆源沉积单元及火山灰层的重矿物组成判定本岩心的物质主要来源于冰筏碎屑和火山源碎屑沉积。通过岩心中片状矿物和黏土含量低的特点，判断本区很少接受河流沉积。

从表层沉积物5 cm以上为泥炭组成来分析，岩心在此期间受现代冰筏碎屑沉积很少，表明在此期间海冰很少长时间覆盖此区，期间也未有火山喷发产物沉积。

岩心表层5 cm之下的陆源沉积单元主要为冰筏碎屑沉积和火山碎屑沉积（火山灰层）。现代鄂霍次克海的海冰发源于北部，通常在11月份海冰形成，向南部和东部扩张，3月份覆盖大部海区，6月初全部消失，海区完全无冰的时间是从7月到10月［10］，海冰融化后所裹挟、刮擦或表面的颗粒沉积在海底。鄂霍次克海北部和西部沉积物中主要的碎屑矿物是长石和石英，长石的含量普遍高于石英。随海冰扩张势头减小，沉积物中长石的含量由西向东逐渐减少，即陆源碎屑含量逐渐减少。在鄂霍次克海东南部千岛群岛和堪察加半岛附近海区的沉积物中火山碎屑矿物含量高，富含普通角闪石，表明此区火山岩（火山碎屑岩）露头剥蚀产物较多［5］。长石和普通角闪石作为陆源碎屑和火山碎屑（非火山喷发）的特征指示矿物，可以有效的判别物质来源的方向。在临近堪察加半岛海区，冰筏碎屑中暗色矿物如角闪石和辉石含量的突然增加与冰期时海冰扩张事件相关联：堪察加半岛西部冰川沉积进入鄂霍次克海，向东南运动，会有冰筏碎屑输入到本区［5，13］。

综上所述，本岩心沉积物中碎屑矿物的来源主要为陆源和火山源，陆源碎屑主要为鄂霍次克海北部和西部来源，少部分可能是堪察加北部冰川携带的产物。

5 结论

（1）重矿物种类和含量以及其颗粒形态表明沉积环境以物理风化为主。寒冷气候对重矿物形态影响明显，重矿物多为半棱角状到棱角状、表面磨蚀程度轻，不稳定矿物含量较高，沉积物中次生矿物如绿泥石等含量低。这些特征表明沉积物物质来源区较近，体现了冰筏搬运而非水动力长途搬运的特点。

（2）鄂霍次克海东南部岩心重矿物以紫苏辉石（斜方辉石）、绿帘石和普通角闪石为主，较高含量的钛磁铁矿、含钛磁铁矿和普通辉石（单斜辉石）为特征矿物。紫苏辉石表面多粘连火山玻璃，主要为火山喷发产物，而普通角闪石和绿帘石多为陆源冰筏碎屑沉积。

（3）确定了火山灰层1为K2层，形成年代为26.0 ka BP，推断出火山层2形成年代为98～101 ka BP，火山层3形成年代为162～164 ka BP。通过碎屑矿物成分含量变化可以有效识别出明显或不明显的火山灰层。发现火山灰层与陆源碎屑出现混合稀释现象，火山灰层的稀释可能与海冰扩张的频率相关，有待进一步的研究和确认。

（4）岩心沉积物主要为冰筏碎屑沉积，包括有陆源和火山源物质，陆源物质大部分来自鄂霍次克海西部和北部陆地，少部分可能来源于堪察加半岛冰川携带沉积，火山碎屑物质来源于堪察加半岛-千岛群岛一带。

［1］石学法，邹建军，王昆山.鄂霍次克海晚第四纪以来古环境演化［J］.海洋地质与第四纪地质，2011，31（6）：1-12.

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［3］Gorbarenko S A，Nürnberg D，Derkachev A N，et al.Magnetostratigraphy and tephrochronology of the Upper Quaternary sediments in the Okhotsk Sea：implication of terrigenous，volcanogenic and biogenic matter supply［J］.Marine Geology，2002，183（1-4）：107-129.

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Characteristics and provenance implications of heavy mineral in core OS03-1 from the east-southern Okhotsk Sea

Wang Kunshan1，Shi Xuefa1，Wu Yonghua1，Zou Jianjun1，Jiang Xiaoli1

（1.Key Laboratory of Marine Sedimentology&Environmental Geology，First Institute of Oceanography，State Oceanic Administration，Qingdao 266061，China）

Composition and assemblage characteristics of heavy minerals were analyzed in core OS03-1 sediment collected from the Academy of Sciences Rise of southeastern Okhotsk Sea.The results show that the dominant minerals are hyperthene，epidote and common hornblende，and characteristic minerals are titanomagnetite and augite；the sediments are mostly ice-rafted debris（IRD）and volcanogenic matter.IRD were mainly derived from the western and northern Okhotsk Sea，and a little from Kamchatka peninsula.Volcanogenic matter was mainly from Kamchatka Peninsula and Kurile Islands.Three tephra layers were identified.The first layer is characterized by special color，grain size and mineral composition，which was same to the well studied K2 tephra layer and deposited at 26.0 ka BP.The third layer could be recognized by color，but was clearly diluted by terrigenous sediment.The second tephra layer couldn't be distinguished by color and grain size because of mixing with terrigenous sediment.The study also shows that composition and assemblage of heavy minerals are both effective indicators of sediment sources，and credible indentifying index of tephra，especially those diluted by terrigenous matter.

Okhotsk Sea；sediment core；heavy mineral；tephra；matter source

P736.2

A

0253-4193（2014）05-0177-09

2013-05-04；

2014-01-04。

国家自然科学基金项目（40431002，40706030，40906035）；国家海洋局第一海洋研究所基本科研业务费项目（2007T09）。作者简介：王昆山（1973—），男，黑龙江省绥化市人，副研究员，博士，主要从事海洋矿物学研究。E-mail：kunshwang＠fio.org.cn.

王昆山，石学法，吴永华，等.鄂霍次克海东南部OS03-1岩心重矿物分布特征及物质来源［J］.海洋学报，2013，36（5）：177—185，

10.3969／j.issn.0253-4193.2014.05.020

Wang Kunshan，Shi Xuefa，Wu Yonghua，et al.Characteristics and provenance implications of heavy mineral in core OS03-1 from the east-southern Okhotsk Sea［J］.Acta Oceanologica Sinica（in Chinese），2013，36（5）：177—185，doi：10.3969／j.issn.0253-4193.2014.05.020