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北冰洋门捷列夫海脊富锰棕色层稀土元素组成特征与来源初步分析

6、海洋地球科学 > 专题2：海洋微量金属及其同位素地球化学循环：现代过程与地质记录

北冰洋深海广泛分布的富锰（Mn）棕色沉积层（棕色层）是海冰、洋流、物质供应等条件变化共同作用的结果，本文基于西北冰洋门捷列夫海脊柱状沉积物稀土元素与微量元素含量、粗颗粒组分和有机碳[我好像没用上这个指标啊……从MIS7以来，是一个递增趋势，没有表现出在棕色层中有明显的波动，所以就没有使用]含量的变化特征，对该类沉积层的形成机制和物质来源特征进行了综合分析。结果显示，沉积物稀土元素总量（∑REE）在122.37-231.94之间变化，北美页岩归一化模式显示出轻微的中稀土（MREE）富集以及由La、Ce、Nd主导的较强的轻稀土（LREE）优势，随着粗组分颗粒（如冰筏碎屑（IRD））的增多，∑REE呈现降低趋势，表明门捷列夫海脊沉积物中的稀土元素主要富集在细粒级沉积物中。因子分析和物质来源判识结果显示，研究海域沉积物中稀土元素与亲碎屑元素（Nb、U、Th）有较好的相关性，主要来源于东西伯利亚海（East Siberian Sea）和新西伯利亚群岛（New Siberian Island）的近岸侵蚀物质以及勒拿河（Lena River）物质的输入。这些周边的物源除供应了大部分的稀土元素外，还向研究区输送了大量的锰元素及碎屑颗粒，加之冰期/间冰期的气候转变，使得沉积物岩性显示了在温暖条件下形成的富锰棕色沉积物层与较寒冷条件下形成的浅灰绿色沉积物层（灰色层）的交替旋回，由于两种沉积物层在形成时受到不同的底层水氧化还原环境的控制，导致了铈（Ce）元素截然不同的异常特征：Ce在氧化环境中会由Ce3+氧化为Ce4+并发生分馏，而在还原环境中则由Ce4+还原为Ce3+发生富集，这一特性使LREE含量产生较大波动，进而影响到∑REE使之趋于在代表氧化条件的棕色层中减少并在代表还原条件的灰色层中升高。